No3IP和数通基础知识分析课件

数据通信基础知识——————江苏联通技术交流——————山东华辰泰尔信息科技股份有限公司数据通信网的生SOHOIntranetServerIP

Hotel移动Ø

数据通信网是为数据提供通信业务而组成的网络。Ø

数据通信是通过数据电路将分布在远地的数据终端设备与计算机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。山东华辰泰尔信息科技股份有限公司数据通信网的生数据通信网在方面有三种素l末端p用户与通信网之间的接口设备nn用户的消息与收发的电信号相互转换pp传输电信号的信道nn包括有线、无线、光缆等线路交路由选择、接续控制的设备n山东华辰泰尔信息科技股份有限公司数据通信网的展广域网，协议（包括TCP/IP协议、IPX/SPX协议））网络互联1980’s–至今HostHost基于网络的连接1970’s–1980’s局域网（LAN，LocalAreaNetwork）ARPANET（AdvancedResearchProjectsAgencyNetwork），阿帕网，基于分组交换（packetswitching）的网络。简单连接1960’s–1970’s低速连接主机网络山东华辰泰尔信息科技股份有限公司数据通信网的展——网分按照通信网覆盖的地理范，划分l局域网

（LAN，LocalAreaNetwork）。房间、楼宇或园区等。p城域网

（MAN，MetropolitanAreaNetwork）。城市，地域等。p广域网

（WAN，WideAreaNetwork）。国家，洲等。pLANWANWAN山东华辰泰尔信息科技股份有限公司数据通信网的展——典型构Internet骨干网电信级业务骨干网骨干网PE业务分离骨干网ASBRNGN3G城域网核心层核心路由器PIP专线IDC城域网ASBR城域网汇聚层综合业务接入、承载、传送汇聚路由器MPLS

VPNPE

业务识别、区分服务城域网接入层BASBASBA

AR/PESBA

AR/PESBA

AR/PESBASAR/PEDarkFiberIPDSLAM以太网接入网L2MSTPHomeGatewayRTU双绞线个人用户集团专线用户IAD

PC

STBIAD

PC

STB山东华辰泰尔信息科技股份有限公司数据通信网的准l准p

国ISO）n大

型

网

准的制定，提出

OSI参考模型p子器工程IEEE）n提供网硬件上的准，如

IEEE

802.3以太网准p子工EIA/TIA）n物理范了接器及相关气方面特性p

国盟ITU）n广域接的信网准的定，如

X.25、FrameRelayp

INTERNET工程任委会IETF）n互网相关技范的研和制定山东华辰泰尔信息科技股份有限公司OSI参考模型通信通信的双方需要“讲”相同的语言协议v

OSIRM(OpenSystemInterconnectionReferenceModel)开放系统互连参考模型网络通信的过程很复杂，需要降低网络设计的复杂性协议1984年，ISO组织发布了OSI参考模型分层OSI7层模型山东华辰泰尔信息科技股份有限公司OSI七层框架应用层协议APDU

提供应用程序间通信PPDU

处理数据格式、数据加密等SPDU

建立、维护和管理会话应用层应用层表示层表示层协议会话层协议表示层会话层会话层传输层协议网络层协议TPDU

建立主机端到端

接连传输层传输层报文

寻址和路由选择网络层网络层数据链路层协议物理层协议帧提供介质访问、链路管理等数据链路层数据链路层比特流传输比特物理层物理层主机A主机B数据单元功

能山东华辰泰尔信息科技股份有限公司数据的封装与解封装过程Hello!Internet山东华辰泰尔信息科技股份有限公司数据的封装与解封装过程高层数据应用层表示层会话层PDUHello段TCP/UDP头

Hello传输层网络层LLC子层TCP/UDP头

Hello报文IP包头LLC子层

IP包头TCP/UDP头

Hello帧数据链路层MAC子层MAC子层

LLC子层

IP包头TCP/UDP头

Hello

FCS比特物理层山东华辰泰尔信息科技股份有限公司OSI七层模型与TCP/IP模型的比较TCP/IP模型七层模型应用层

Application表示层

Presentation应用层Application会话层传输层网络层Session传输层TransportTransportNetwork互联网层Internet数据链路层

Datalink物理层

Physical网络层Network当前，TCP/IP已经成为网际互连事实上标准，它不同于OSI的七层模型，TCP/IP使用更为简单的四层模型，TCP/IP四层模型中的下两层构成了子网访问层，它主要为网络设备提供数据通路的作用。山东华辰泰尔信息科技股份有限公司•Page数据端到端送程GEFHostBHostAABCD应用层应用层RouterB

………..

RouterE传输层网络层传输层网络层SwitchASwitchF网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层数据链路层物理层数据链路层物理层数据链路层物理层数据链路层物理层山东华辰泰尔信息科技股份有限公司TCP/IP协议的结构n

IP协议是整个TCP/IP协议的核心。l

网络层包括：IP(InternetProtocol)协议、ICMP(InternetControlMessageProtocol)控制报文协议、ARP(AddressResolutionProtocol)地址转换协议、RARP(ReverseARP)反向地址转换协议。Ø

IP是网络层的核心，通过路由选择将下一跳IP封装后交给接口层。Ø

ICMP是网络层的补充，可以回送报文。用来检测网络是否通畅。Ping命令就是发送ICMP的echo包，通过回送的echorelay进行网络测试。Ø

ARP是正向地址解析协议，通过已知的IP，寻找对应主机的MAC地址。Ø

RARP是反向地址解析协议，通过MAC地址确定IP地址。山东华辰泰尔信息科技股份有限公司•PageTCP/IP协议的结构n

IP协议是整个TCP/IP协议的核心。l

传输层协议主要是：传输控制协议TCP(Transmission

Control

Protocol)和用户数据报协议

UDP(User

Datagramrotocol)Ø

TCP

是面向连接的通信协议，通过三次握手建立连接，通讯时完成时要拆除连接。Ø

UDP是面向无连接的通讯协议，UDP数据包括目的端口号和源端口号信息，由于通讯不需要连接，所以可以实现广播发送。山东华辰泰尔信息科技股份有限公司•PageTCP/IP协议的结构n

IP协议是整个TCP/IP协议的核心。l

应用层一般是面向用户的服务。如FTP、TELNET、DNS、SMTP、POP3。Ø

FTP(FileTransmisionProtocol)是文件传输协议，一般上传下载用FTP服务，数据端口是20H，控制端口是21H。。Ø

Telnet服务是用户远程登录服务，使用23H端口，使用明码传送，保密性差、简单方便。Ø

DNS(Domain

Name

Service)是域名解析服务，提供域名到IP地址之间的转换。Ø

SMTP(SimpleMail

TransferProtocol)是简单邮件传输协议，用来控制信件的发送、中转。Ø

POP3(Post

Office

Protocol

3)是邮局协议第3版本，用于接收邮件。山东华辰泰尔信息科技股份有限公司•PageTCP报头山东华辰泰尔信息科技股份有限公司•Page端口的作用l

TCP和UDP协议都使用了套接字(Socket)和端口(Port)的概念。l

套接字代表的是一个连接，而端口标明了传输层给哪个应用程序提供服务。l

发送套接字＝源IP地址＋源端口号l

接收套接字＝目的IP地址＋目的端口号山东华辰泰尔信息科技股份有限公司•PageIP数据包的格式018234567优先级未用DTRC0416192431版本首部长度标

识服务类型总

长

度段

偏

移首

部

检

验

和20标志字节固定长度寿

命协

议源

站地

址IP目

的

站地

址IP长

度

可

变

的

任

选

字

段填

充长度可变数

据...一个IP数据报由首部和数据两部分组成。首部的前一部分长度是固定的20个字节，后面部分的长度则是可变长度。在IP数据报中含有数据源和目的地的地址。协议字段占8bit，它指出此数据携带的运输层数据是使用何种协议，以便目的主机的IP层知道应将此数据报上交给哪个进程。常用的一些协议和响应的协议字段值是：UDP（17）、TCP（6）、ICMP（1）、GGP（3）、EGP（8）、IGP（9）、OSPF（89）、以及ISO的TP4（29）。山东华辰泰尔信息科技股份有限公司什么IP地址n

一个32位整数，网络中标识一个主机。通常写成4个整数的方式，中间用如n

仿佛寄信所需要的地址，包括街道名称和门牌号码。n

街道名称对应网络号，门牌号码对应主机地址。IP地址：

网络号NetworkID主机号HostID号邮政地址：门牌号码街道名称山东华辰泰尔信息科技股份有限公司•PageIP地址的特点n

IP地址是有层次结构的n

IP地址不能反映主机的地理位置n

IP地址的分配对象是机构、组织等地理上的虚拟实体n

外部的IP地址是向NIC(Network

Information

Center)申请的，内部的如或者为局域网内部地址。山东华辰泰尔信息科技股份有限公司•PageIP地址的分类n

大的街道可以容纳的门牌号码多，小的则相反。同样，对于网络的IP地址也是大同小异的，大的网络容纳的IP地址多一些门牌号码。n

根据网络的大小不同可以分为A、B、C、D、E等几类IP地址，常用的有A、B、C三类。网络号主机号8位8位8位8位8位8位A类B类C类8位8位8位8位8位8位山东华辰泰尔信息科技股份有限公司•PageIP地址的分类n

A，B，C类IP地址的网络号是有规定的。n

A：8位网络号，第一字节1～126，一共有224个主机n

B：16位网络号，第一字节128～191，一共216个主机n

C：24位网络号，第一字节192～223，一共2

个主机8山东华辰泰尔信息科技股份有限公司•PageIP地址的分类n

有一些特殊的IP地址，常用的如下：Ø

表示一个网络，通常在路由表上看到它，代表缺省路由。Ø

55

用于在本地网络内广播信息。Ø

所有主机地址位为1的地址，如55

或者这些为广播地址，发给此网段的所有主机。Ø

所有主机位为0的地址，表示网络，而不是主机。如指的是IP地址为202.116.84.×构成的网络。Ø

网络号码为127.X.X.X.，这里为任何数。这样的网络号码用作本地软件回送测试（Loopback

test）之用。Ø

私网地址10.x.x.x172.16.x.x

至

172.31.x.x192.168.x.x山东华辰泰尔信息科技股份有限公司•Page什么是子网掩码n

IP地址在没有相关的子网掩码的情况下是不能存在的。n

子网掩码定义了构成IP地址的32位中有多少位定义网络或者网络及其子网。n

举例说明子网掩码如何作用于IP地址的。IP地址转十进制子网掩码10101100.01100100.00000000.00000000IP地址

10101100.01100100.00011110.00001100子网掩码

11111111.11111111.00000000.00000000与运算山东华辰泰尔信息科技股份有限公司•Page错误的子网掩码p

TCP/IP协议规定，子网掩码必须是相邻的、连续的二进制位为1。比如子网掩码输入（转换成二进制后为）后会出现如图2-53所示的错误提示。山东华辰泰尔信息科技股份有限公司子网掩码决定网络号和主机号①

假如某台主机的IP地址，它的子网掩。将两个数据AND运算后，所得出的中的0的字部分即网号。运算步如下：其中就是网络号，在IP地址中剩下的即为主机号，即为78。②现有另一台主机

的IP地址为，它的子网掩码也是，则其网络号为，主机号为83，因为这两台主机的网络号都是，因此，这两台主机在同一网段内。：两台算机各自的IP地址与子网掩AND运算后，如果得出的果是相同的，两台算机是于同一个子网上的。山东华辰泰尔信息科技股份有限公司默认的子网掩码n

在任何一种网络中都定义了默认的子网掩码。Ø

A类网络的默认子网掩码为：。Ø

B类网络的默认子网掩码为：。Ø

C类网络的默认子网掩码为：。山东华辰泰尔信息科技股份有限公司•Page为什么要划分子网？p

试想，在192.168.*.*/24的网络内，所有主机的主机号都相同，都在同个网段内，通常一个规模不大的小网络这样划分子网没有问题。p

但是，如果192.168.*.*的网络内有几个有不同部门、相互之间禁止互访时，就必须在此网段内再次划分子网。p

再者，在一个网络再次将它划成小的子网，有利于减少网络风暴，缩小路由器中路由表的大小，也有利于信息安全。山东华辰泰尔信息科技股份有限公司图示如何划分子网把主机位数“借”几位出来充当网位，生出多的子网了结论：划分子网时，随着子网地址借用主机位数的增多，子网的数目随之增加，而每个子网中可用的主机数逐渐减少。山东华辰泰尔信息科技股份有限公司子网络号的计算过程p

如B类网络172.16.*.*的子网掩码全1位数延长3位变为19位，即，十进制表示p

跟IP地址按位与运算后，可分别得到子网部分二进制为000、001、010、011、100、101、110、111，转换成十进制分别为：、、、、、、、共8个子网ID。p

所以172.16.

*.*/19表示有8个网段的B类网络。山东华辰泰尔信息科技股份有限公司子网划例n

某公司分配到C地址。假需20个子网，每个子网有5台主机，如何划分？山东华辰泰尔信息科技股份有限公司Page32三级层次的IP地址p三级层次的IP地址是：网络号.

子网号.

主机号；第一级网络号定义了网点的位置；第二级子网号定义了物理子网；第三级主机号定义了主机和路由器到物理网络的连接；p三级层次的IP地址，一个IP分组的路由选择的过程为三步：第一步转发给网点，第二步转发给物理子网，第三步转发给主机。山东华辰泰尔信息科技股份有限公司IP地址与上下层之间的地址转换n

若要将网络层中传送的数据报交给目的主机，必须知道该主机的物理地址。n

必须在IP地址和主机的物理地址之间进行转换，这用ARP协议来完成这个工作。n

人们难于记忆的主机号码，容易记忆的主机名字，因此也需要在主机名字和IP地址之间进行转换，这使用DNS来完成这个工作。山东华辰泰尔信息科技股份有限公司•Page数据包如何通过网卡发到以太网中n

以一个WWW数据为例应用层用户数据端口为80，说明应用层是HTTP协议TCP头传输层用户数据加上源IP地址和目的IP地址并且在协议类型域说明是TCP协议网络层用户数据IP头TCP头加上源MAC地址和目的MAC地址并且在协议类型域说明是IP协议数据链路层以太头TCP头IP头用户数据最后通过物理链路发送出去山东华辰泰尔信息科技股份有限公司•Page各层工作设备的比较其他网络设备：中继器（Repeater）：工作在物理层，在电缆之间逐个复制二进制位（bit）；桥接器（Bridge）：工作在链路层，在LAN之间存储和转发帧（frame）；协议转换器（Gateway）：工作在三层以上，实现不同协议的转换。山东华辰泰尔信息科技股份有限公司•Page交换机对数据包的处理n

交换机在转发数据包时，会根据MAC地址进行判断，当目的地址为广播地址时转发到除去接收该消息包外的所有端口。如果MAC地址不为广播地址时，则查找交换机上的端口MAC地址表，找到该MAC地址所在的该端口并只将该消息包转发至找到的端口上。如果所有的表中都没有该MAC地址则按广播包处理。交换机存在的问题n

不在同一个网段内的两个主机，无法实现通信。n

一旦网络内广播包太多就会影响网络的速度，带宽利用率将下降山东华辰泰尔信息科技股份有限公司•Page路由器的出现n

由于两个主机不在同一个网段，而且广播包也不能到达对方，这时需要路由器对IP包进行转发。n

路由器根据IP地址进行寻址的，所以路由器属于第三层的网络设备。n

路由器具有的特征：n

两个或两个以上的接口（用于连接不同的网络）n

协议至少实现到网络层（只有理解网络层协议才能与网络层通讯）n

至少支持两种以上的子网协议（异种网）n

具有存储、转发、寻径功能n

一组路由协议山东华辰泰尔信息科技股份有限公司•Page路由器的作用n

路由（寻径）n

异种网络互连n

速率适配n

隔离网络，防止广播风暴，网络安全（防火墙）n

分片和重组n

备份、流控山东华辰泰尔信息科技股份有限公司•Page什么是路由n

路由是指导IP报文发送的路径信息n

路由存在于三层网络设备和主机中山东华辰泰尔信息科技股份有限公司•Page路由的分类n

静态路由n

手工配置n

动态路由n

通过路由协议学习n

直连路由n

系统直接生成山东华辰泰尔信息科技股份有限公司•Page路由的格式包括两大部分n目的地址（IP网段＋掩码）n下一跳的地址或者端口例：缺省路由n目的地址全部为0例：山东华辰泰尔信息科技股份有限公司•Page路由的匹配n

最长掩码匹配例：如果有两条路由n

当目的IP地址是时，数据包从转发出去山东华辰泰尔信息科技股份有限公司•PageVLAN基交换机把一个局域网分成若干组，组内的各个用户就象在同一个局域网内(可能协议组的用户位于很多的交换机上，而非一个交换机)一