网络系统建设与运维(初级) 课件 4.1 通信网络基础知识

4.1通信网络基础知识什么是通信网络网络的分类和基础概念OSI参考模型和TCP/IP协议栈什么是通信网络我们周围无时无刻不存在一张网，如电话网、电报网、电视网、计算机网络等；即使我们身体内部也存在许许多多的网络系统，如神经系统、消化系统等。最为典型的代表即计算机网络，它是计算机技术与通信技术两个领域的结合。Page2InternetSOHOServerIPHotelIntranet移动什么是通信网络计算机网络的演进网络互联1980’s–WAN简单连接1960’s–1970’sHost主机网络低速连接基于网络的连接1970’s–1980’sHost什么是通信网络计算机网络的主要特性资源共享信息传输与集中处理负载均衡与分布处理综合信息服务什么是通信网络网络的分类和基础概念OSI参考模型和TCP/IP协议栈局域网、城域网、广域网LAN（LocalAreaNetwork）通常指几千米以内的，可以通过某种介质互联的计算机、打印机、modem或其他设备的集合MAN（MetropolitanAreaNetwork）MAN覆盖范围为中等规模，介于局域网和广域网之间，通常是在一个城市内的网络连接（距离为10KM左右）WAN（WideAreaNetwork）分布距离远，它通过各种类型的串行连接以便在更大的地理区域内实现接入常见网络拓扑结构电路交换和分组交换电路交换：基于电话网的电路交换优点：延迟小、透明传输缺点：带宽固定，网络资源利用率低，初始连接建立慢分组交换：以分组为单位存储转发优点：多路复用，网络资源利用率高缺点：延迟大，实时性差，设备功能复杂计算机网络的性能标准带宽（bandwidth）描述在一定时间范围内能够从一个节点传送到另一个节点的数据量，通常以bps为单位，例如以太网带宽为10Mbps，快速以太网为100Mbps延迟（delay）描述网络上数据从一个节点传送到另一个节点所经历的时间协议、标准网络协议（protocol）是什么？网络协议是为了使网络中的不同设备能进行数据通信而预先制定的一套通信双方相互了解和共同遵守的格式和约定。网络协议是一系列规则和约定的规范性描述，定义了网络设备之间如何进行信息交换。数据通信标准分为两类：事实的和法定的事实标准：未经组织团体承认但已在应用中被广泛使用和接受的就是事实标准（defactostandard）法定标准：由官方认可的团体制定的标准称为法定标准（dejurestandard）标准化组织国际标准化组织（ISO）电子电器工程师协会（IEEE）美国国家标准局（ANSI）电子工业协会（EIA/TIA）国际电信联盟（ITU）INTERNET工程任务委员会（IETF）研究任务委员会IRTF号码分配委员会IANA什么是通信网络网络的分类和基础概念OSI参考模型和TCP/IP协议栈OSI参考模型OSIRM：开放系统互连参考模型（OpenSystemInterconnectionReferenceModel）OSI参考模型具有以下优点简化了相关的网络操作提供设备间的兼容性和标准接口促进标准化工作结构上可以分隔易于实现和维护OSI分层OSI参考模型层次结构，OSI参考模型自下而上分为七层：1234567底层:负责网络数据传输高层:负责主机之间的数据传输应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层OSI七层功能应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层1234567提供应用程序间通信处理数据格式、数据加密等建立、维护和管理会话建立主机端到端连接寻址和路由选择提供介质访问、链路管理等比特流传输TCP/IP协议栈概述TCP/IP起源于60年代末美国政府资助的一个分组交换网络研究项目，到90年代已发展成为计算机之间最常用的组网形式。

TCP/IP是一个真正的开放系统，因为其协议簇的定义及其多种实现可以免费或花费很少就可以公开地得到。TCP/IP是“全球互联网”或“因特网”Internet的基础。TCP/IP模型与OSI参考模型一样，TCP/IP对等模型也分为不同的层次，每一层负责不同的通信功能。五层对等模型是OSI和TCP/IP模型的综合。TCP/IP协议栈应用层传输层网络层数据链路层提供应用程序网络接口建立端到端连接·寻址和路由选择物理介质访问二进制数据流传输物理层HTTP、Telnet、FTPTFTP、PingTCP/UDPIPEthernet、802.3、PPP——物理层功能规定介质类型、接口类型、信令类型规范在终端系统之间激活、维护和关闭物理链路的电气、机械、流程和功能等方面的要求规范电平、数据速率、最大传输距离和物理接头等特征LANWAN802.4802.5FDDI

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V.24G.703EIA/TIA-232802.3Physical(Bits,signals,clocking)物理层介质和物理层设备物理层介质同轴电缆双绞线光纤无线电波物理层设备中继器、集线器数据链路层功能MACSub-layer：MediaAccessControlSub-Layer介质访问控制子层指定数据如何通过物理线路进行传输，并与物理层通信LLCSub-layer：LogicLinkControlSub-layer逻辑链路控制子层识别协议类型并对数据进行封装通过网络进行传输LLC子层MAC子层应用层传输层网络层数据链路层物理层数据链路层协议数据链路层局域网、广域网协议LANWAN802.4802.5FDDI802.2LLCFrameRelayPPP

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DialonDemandSDLCHDLCV.24G.703EIA/TIA-232802.3Physical(Bits,signals,clocking)DataLink(Frames)数据链路层设备以太网交换机网络层功能与设备功能在不同的网络之间转发数据包设备路由器三层交换机网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层BRouterARouterBRouterCACDE应用层传输层网络层数据链路层物理层HostAHostB应用层传输层网络层数据链路层物理层网络层协议网络层协议802.4802.5FDDI802.2LLCFrameRelayPPP

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DialonDemandSDLCHDLCV.24G.703EIA/TIA-232802.3IP/ICMP/ARP/RARPPhysical(Bits,signals,clocking)DataLink(Frames)Network(Packets)Physical(Bits,signals,clocking)DataLink(Frames)Network(Packets)传输层功能最终目标是向用户（一般指应用层的进程）提供有效、可靠的服务。传输层主要定义了主机应用程序间端到端的连通性，它一般包含四项基本功能。分段上层数据建立端到端连接将数据从一端主机传送到另一端主机保证数据按序、可靠、正确传输传输层协议Physical(Bits,signals,clocking)DataLink(Frames)802.4802.5FDDI802.2LLCFrameRelayPPP

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DialonDemandSDLCHDLCV.24G.703EIA/TIA-232802.3Network(Packets)IPTransport(Segments)UDPTCP传输层主要协议对比TCP面向连接可靠适用于可靠性要求高的应用开销大UDP无连接不可靠适用于更关注传输效率的应用可靠性由应用层负责应用层功能应用层的主要功能为用户提供接口、处理特定的应用数据加密、解密、压缩、解压缩定义数据表示的标准应用层协议Physical(Bits,signals,clocking)DataLink(Frames)802.4802.5FDDI802.2LLCFrameRelayPPP