計算機網(wǎng)絡(luò)(通信)

1、 2014年年7月月 福州地鐵運營分公司福州地鐵運營分公司 計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 一 二 三網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)拓?fù)銸SIOSI參考模型參考模型 四數(shù)據(jù)封裝與拆封過程數(shù)據(jù)封裝與拆封過程 五TCP/IPTCP/IP協(xié)議協(xié)議棧棧計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 六IPIP地址知識地址知識 七網(wǎng)絡(luò)層次與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)層次與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆嬎銠C網(wǎng)絡(luò)介紹SOHOServerIntranet移動寬帶上網(wǎng) 計算機通信的分類單播廣播多播 一 二 三網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)拓?fù)銸SIOSI參考模型參考模型 四數(shù)據(jù)封裝與拆封過程數(shù)據(jù)封裝與拆封過程 五TCP/IPTCP/IP協(xié)議協(xié)議棧棧計算機網(wǎng)絡(luò)基

2、礎(chǔ)計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 六IPIP地址知識地址知識 七網(wǎng)絡(luò)層次與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)層次與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩x網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩x ： 說法一：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指用傳輸媒體互連各種設(shè)備的物理布局，就是用什么方式把網(wǎng)絡(luò)中的計算機等一系列設(shè)備連接起來。 說法二：計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫峭ㄟ^網(wǎng)中節(jié)點與通信線路之間的幾何關(guān)系表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，反映出網(wǎng)絡(luò)中各實體間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。 說法三：計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是把工作站、服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)單元抽象為“點”，把網(wǎng)絡(luò)中的電纜等通信介質(zhì)抽象為“線”，就形成點和線的幾何圖形，從而抽象出網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)，稱這種結(jié)構(gòu)為計算機網(wǎng)絡(luò)的”拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)”。 現(xiàn)在最主要的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有 總線型拓?fù)洹?星型拓?fù)洹?環(huán)型拓?fù)洹?

3、樹形拓?fù)洌ㄓ煽偩€型演變而來） 混合型。 常見的幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖示例：常見的幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖示例： 總線型(所有計算機都 串接在一條傳輸線路上)終端電阻終端電阻終端終端電阻電阻優(yōu)點：1、結(jié)構(gòu)簡單、易擴(kuò)充，使用廣泛缺點：1、故障后果嚴(yán)重2、故障診斷困難3、傳輸率低星 型(網(wǎng)絡(luò)中所有的計算機連接到一個中樞裝置(交換機或集線器)Hub優(yōu)點 ：1、易于故障的診斷2、穩(wěn)定 性好3、易于故障的隔離4、易于網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展5、易于提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度缺點：1、布線費用大2、對中央結(jié)點要求高3 、可靠性一般環(huán) 型(Ring 網(wǎng)絡(luò)中所有計算機連接到一個封閉的電纜環(huán)路上)優(yōu)點 ：傳輸速率高、距離遠(yuǎn)缺點：一個站點的故障會引起整個

4、網(wǎng)絡(luò)的崩潰樹型拓?fù)洌海╰ree topology）：一種類似于總線拓?fù)涞木钟蚓W(wǎng)拓?fù)洹?優(yōu)點：（1）連結(jié)簡單，維護(hù)方便，適用于匯集信息的應(yīng)用要求。（2） 易于擴(kuò)展。（3）故障隔離較容易。缺點：資源共享能力較低，可靠性不高，任何一個工作站或鏈路的故障都會影響整個網(wǎng)絡(luò)的運行。并且各個節(jié)點對根的依賴性太大?；旌闲屯?fù)浣Y(jié)構(gòu)：兩種或兩種以上的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)同時使用。 優(yōu)點：可以對網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)淙￠L補短。 缺點：網(wǎng)絡(luò)配置難度大。 一 二 三網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)拓?fù)銸SIOSI參考模型參考模型 四數(shù)據(jù)封裝與拆封過程數(shù)據(jù)封裝與拆封過程 五TCP/IPTCP/IP協(xié)議協(xié)議棧棧計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 六

5、IPIP地址知識地址知識 七網(wǎng)絡(luò)層次與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)層次與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銸SI參考模型OSI OSI 模式模式5.會話層會話層 6.表示層表示層 7.應(yīng)用層應(yīng)用層4.傳輸層傳輸層2.數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層3.網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層1.物理層物理層4.傳輸層傳輸層2.數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層3.網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層1.物理層物理層5.會話層會話層 6.表示層表示層 7.應(yīng)用層應(yīng)用層數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)OSI參考模型4.傳輸層傳輸層2.數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層3.網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層1.物理層物理層5.會話層會話層 6.表示層表示層 7.應(yīng)用層應(yīng)用層面向用戶應(yīng)用面向用戶應(yīng)用面向數(shù)據(jù)傳輸面向數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用層表示層 會話層傳輸層傳輸層的主要功能網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層的

6、主要任務(wù)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的構(gòu)成數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層LLCLLC層層MACMAC層層Ethernet II的幀格式數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)源地址源地址幀檢測序列幀檢測序列類型類型目的地址目的地址可變可變2664XXXXXX XXXXXX由廠商分配給由廠商分配給設(shè)備設(shè)備前導(dǎo)位前導(dǎo)位MAC 地址地址8單位單位:字節(jié)字節(jié)由由IEEE分配給分配給廠商廠商物理層物理層所涉及的內(nèi)容各層間的聯(lián)系允許接入網(wǎng)絡(luò)資源應(yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層建立、管理和終止會話將分組從源端傳送到目的端；提供網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)在媒體上傳輸比特；提供機械的和電氣的規(guī)約對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、加密和壓

7、縮提供可靠的進(jìn)程到進(jìn)程的報文傳輸和差錯恢復(fù)將比特組裝成幀；提供節(jié)點到節(jié)點方式的傳輸 一 二 三網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)拓?fù)銸SIOSI參考模型參考模型 四數(shù)據(jù)封裝與拆封過程數(shù)據(jù)封裝與拆封過程 五TCP/IPTCP/IP協(xié)議協(xié)議棧棧計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 六IPIP地址知識地址知識 七網(wǎng)絡(luò)層次與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)層次與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)封裝數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段Segment數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包Packet比特比特Bit數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀F(xiàn)rame傳輸層傳輸層 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸層報頭傳輸層報頭數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層報頭網(wǎng)絡(luò)層報頭數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層報頭數(shù)據(jù)鏈路層報頭01011

8、10101001000010 表示層表示層應(yīng)用層應(yīng)用層會話層會話層端口端口號號源源IP+目的目的IP上層協(xié)議上層協(xié)議源源MAC+目的目的MAC將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換成高低將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換成高低電平，即電平，即“0”或或“1”代碼代碼設(shè)備A設(shè)備B7654321L7數(shù)據(jù)L7數(shù)據(jù)H6L6數(shù)據(jù)H5L5數(shù)據(jù)H4L4數(shù)據(jù)H3L3數(shù)據(jù)H2010101000011110000101010T27654321L7數(shù)據(jù)L7數(shù)據(jù)H6L6數(shù)據(jù)H5L5數(shù)據(jù)H4L4數(shù)據(jù)H3L3數(shù)據(jù)H2010101000011110000101010T2傳輸媒體數(shù)據(jù)通信過程數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層報頭網(wǎng)絡(luò)層報頭 + 傳輸層報頭傳輸層報頭 + 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層報頭

9、數(shù)據(jù)鏈路層報頭傳輸層報頭傳輸層報頭+ 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層報頭網(wǎng)絡(luò)層報頭數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸層報頭傳輸層報頭0101110101001000010傳輸層傳輸層 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 表示層表示層應(yīng)用層應(yīng)用層會話層會話層數(shù)據(jù)拆封 一 二 三網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)拓?fù)銸SIOSI參考模型參考模型 四數(shù)據(jù)封裝與拆封過程數(shù)據(jù)封裝與拆封過程 五TCP/IPTCP/IP協(xié)議協(xié)議棧棧計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 六IPIP地址知識地址知識 七網(wǎng)絡(luò)層次與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)層次與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋺?yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層應(yīng)用層應(yīng)用層傳輸層

10、傳輸層Internet層層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層TCP/IP協(xié)議棧TCP/IP中的協(xié)議ICMP(網(wǎng)際控制消息協(xié)議)ARP(地址解析協(xié)議)RARP ARP-地址解析協(xié)議 已知IP地址，解析為MAC地址。 RARP-反向ARP 已知MAC地址，解析為IP地址。ARP相關(guān)問題 Free ARP IP地址沖突問題 ARP欺騙 網(wǎng)絡(luò)中ARP欺騙出現(xiàn)的問題 常見的端口號TCP協(xié)議 TCP-傳輸控制協(xié)議 TCP屬于面向連接的協(xié)議 TCP可以提供可靠的、有序的端到端之間的傳輸，并且進(jìn)行流量控制源端口號源端口號 (16比特比特)目的端口號目的端口號(16比特比特)順序號順序號(32比特比特)應(yīng)答號應(yīng)答號 (32比

11、特比特)窗口大小窗口大小 (16比特比特)校驗和校驗和 (16比特比特)其它其它TCP控制信息（如控制信息（如SYN,ACK等）等）數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)20發(fā)送發(fā)送 SYN1(seq#=100)接收接收SYN發(fā)送發(fā)送SYN1, ACK1 (seq#=300 ack#=101)建立連接，建立連接，ACK1(ack#=301)主機主機A主機主機B123接收接收SYN,ACKTCP三次握手過程 一 二 三網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)拓?fù)銸SIOSI參考模型參考模型 四數(shù)據(jù)封裝與拆封過程數(shù)據(jù)封裝與拆封過程 五TCP/IPTCP/IP協(xié)議協(xié)議棧棧計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 六IPIP地址知識地址知識 七網(wǎng)絡(luò)層

12、次與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)層次與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)位網(wǎng)絡(luò)位主機位主機位10101100 00010000 01111010 11001100 172 16 122 2041286432168421IP 地址 IP地址屬于網(wǎng)絡(luò)層地址，用于標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點設(shè)備。 IP地址由32bit構(gòu)成，每8bit一組，共占用4個字節(jié) IP地址由兩部分組成，網(wǎng)絡(luò)位和主機位IP地址的分類A類類: B類類: C類類: D類類: 多播組編號多播組編號 E類類: 用于實驗用于實驗NetworkHostHostHostNetwork NetworkHostHostNetwork Network NetworkHost8 比特比特8 比特比

13、特8 比特比特8 比特比特1A類類:0NNNNNNNHostHostHost8 916 1724 2532(1-126)1B類類:10NNNNNNNetworkHostHost8 916 1724 2532(128-191)1C類類:110NNNNNNetworkNetworkHost8 916 17242532(192-223)1D類類:1110MMMM多播組多播組多播組多播組多播組多播組8 916 17242532(224-239)IP地址的分類IP地址的分類特殊的IP地址IP網(wǎng)絡(luò)中主機數(shù)的計算方法B類網(wǎng)絡(luò)可容納的主機數(shù)量216-2=65534172.16.0.0172.16.0.1 17

14、2.16.0.2 172.16.0.3.172.16.255.253172.16.255.254VLSM的介紹的介紹 VLSM是把一個標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)分成幾個小型網(wǎng)絡(luò)（子網(wǎng)） VLSM技術(shù)對高效分配IP地址（較少浪費)以及減少路由表大小都起到非常重要的作用。這在超網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)聚合中非常有用。 需要注意的是使用VLSM時，所采用的路由協(xié)議必須能夠支持它，這些路由協(xié)議包括RIP2，OSPF，EIGRP，IS-IS和BGP。子網(wǎng)劃分一一個一個C類網(wǎng)絡(luò)類網(wǎng)絡(luò)192.168.10.0 子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼255.255.255.192(/26) 求以下問題：求以下問題： 解析：解析：默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)掩碼默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)掩碼255.25

15、5.255.0 (/24) 給定子網(wǎng)掩碼給定子網(wǎng)掩碼255.255.255.192(/26) 默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)子網(wǎng)默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)子網(wǎng)IP個數(shù)為：個數(shù)為：256(0255)1.主機數(shù)：主機數(shù)：32-26=6 26=64 可用可用64-2=62 (第四段第四段256-192=64 可用可用64-2=62) 2.劃分子網(wǎng)數(shù)：劃分子網(wǎng)數(shù)：26-24=2 22=4 (右借右借2位位) (第四段第四段256/64=4)3.子網(wǎng)塊：子網(wǎng)塊： 第第1個子網(wǎng)為：個子網(wǎng)為：192.168.10.0 63 第第2個子網(wǎng)為：個子網(wǎng)為：192.168.10.64 127 第第3個子網(wǎng)為：個子網(wǎng)為：192.168.10.128 191

16、 第第4個子網(wǎng)為：個子網(wǎng)為：192.168.10.192 255子網(wǎng)劃分二一個一個C類網(wǎng)絡(luò)類網(wǎng)絡(luò)192.168.1.0/23求以下問題：求以下問題：解析：給定子網(wǎng)掩碼解析：給定子網(wǎng)掩碼255.255.254.0（/23） 默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)掩碼默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)掩碼255.255.255.0 (/24) 默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)段默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)段IP個數(shù)為：個數(shù)為：256(0255)1.主機數(shù)：主機數(shù)：32-23=9 29=512 可用可用512-2=510 (第三段第三段256-254=2 2*256=512 可用可用512-2=510)2.匯聚網(wǎng)段數(shù)：匯聚網(wǎng)段數(shù)：24-23=1 21=2 （左借（左借1位）位）3. 超網(wǎng)塊為：

17、超網(wǎng)塊為：192.168. 0. 0 192.168. 1 . 25主機號：主機號：192.168.0.0 廣播號：廣播號：192.168.1.255 中間的都是主機地址中間的都是主機地址 例如：例如：192.168.0.255CIDR，無類別域間路由 CIDR將路由集中起來，使一個IP地址代表主要骨干提供商服務(wù)的幾千個IP地址，從而減輕Internet路由器的負(fù)擔(dān)。CIDR實例：實例： 例如一個ISP被分配了一些C類網(wǎng)絡(luò),這個ISP準(zhǔn)備把這些C類網(wǎng)絡(luò)分配給各個用戶群,已經(jīng)分配了三個C類網(wǎng)段給用戶,如果沒有實施CIDR技術(shù).ISP的路由器的路由表中會有三條下連網(wǎng)段的路由條目,并且會把它通告給I

18、nternet上的路由器.通過實施CIDR技術(shù),我們可以在ISP的路由器上把這三個網(wǎng)段198.168.1.0,198.168.2.0,198.168.3.0匯聚成一條路由198.168.0.0/16.這樣ISP路由器只向Internet通告198.168.0.0/16這一條路由,大大減少了路由表的數(shù)目.從而為網(wǎng)絡(luò)路由器節(jié)省出了存儲空間。 值得注意的是,使用CIDR技術(shù)匯聚的網(wǎng)絡(luò)地址的比特位必須是一致的,如上例所示.如果上例所示的ISP連接了一個172.178.1.0網(wǎng)段,這些網(wǎng)段路由將無法匯聚,無法實現(xiàn)CIDR技術(shù). 一 二 三網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)拓?fù)銸SIOSI參考模型參考模型 四數(shù)據(jù)封裝與拆封過程數(shù)據(jù)封裝與拆封過程 五TCP/IPTCP/IP協(xié)議協(xié)議棧棧計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 六IPIP地址知識地址知識 七網(wǎng)絡(luò)層次與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)層次與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵哟位W(wǎng)絡(luò)設(shè)計 層次化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計在互聯(lián)網(wǎng)組件的通信中引入了三個關(guān)鍵層的概念，這三個層次分別是：核心層（Core Layer）、匯聚層（Distribution Layer）和接入層（Access Layer）。接入層功能接入層接入層接入層特點 對匯聚層的訪問控制和策略進(jìn)行支持 建立獨立的沖突域 建立工作組與匯聚層的連接匯聚層功能 用于把大量接入層的路徑進(jìn)行匯聚和集中，并連接至核心層，同時