數(shù)據(jù)基礎(chǔ)(上)——數(shù)據(jù)通信及TCP-IP基礎(chǔ)

1、寬帶數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)(上篇)數(shù)據(jù)通信及TCP/IP2008-4-23 維護(hù)中心 陳昱提 綱 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) OSI參考模型 TCP/IP協(xié)議基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)通信技術(shù)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，它將計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合，完成數(shù)據(jù)的編解碼、傳輸和處理。因此，研究計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，一定要了解數(shù)據(jù)通信。主要內(nèi)容 數(shù)據(jù)通信的基本概念 數(shù)據(jù)通信方式 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù) 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)通信的基本概念 1、信息和數(shù)據(jù)、信息和數(shù)據(jù) 信息可以是語(yǔ)音、圖像、文字等多種形式，這里指的信息是人們要通過(guò)通信系統(tǒng)傳遞的內(nèi)容； 信息總是與一定的形式相聯(lián)系，這種形式實(shí)體就是數(shù)據(jù)?？梢哉f(shuō)，數(shù)據(jù)是傳遞信息的實(shí)體，而信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)容

2、或解釋。 數(shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩類。模擬數(shù)據(jù)是指在某個(gè)區(qū)間連續(xù)變化的物理量，例如聲音的大小和溫度的變化等。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是指離散的不連續(xù)的量，例如文本信息和整數(shù)。數(shù)據(jù)通信的基本概念 2、信號(hào)、信號(hào) 信號(hào)是數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式，是數(shù)據(jù)的電氣或電磁形式的編碼。 信號(hào)在通信系統(tǒng)中可分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。其中模擬信號(hào)是指一種連續(xù)變化的電信號(hào)，例如：電話線上傳送的按照話音強(qiáng)弱幅度連續(xù)變化的電波信號(hào)。數(shù)字信號(hào)是指一種離散變化的電信號(hào)，例如計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的電信號(hào)就是“0”和“1”的電壓脈沖序列串。數(shù)據(jù)通信的基本概念 3、信道、信道 信道是用來(lái)表示向某一個(gè)方向傳送信息的媒體。是傳輸信息的必經(jīng)之路。一般來(lái)說(shuō)，一條通信

3、線路至少包含兩條信道，一條用于發(fā)送的信道和一條用于接收的信道。和信號(hào)的分類相似，信道也可分為適合傳送模擬信號(hào)的模擬信道和適合傳送數(shù)字信號(hào)的數(shù)字信道兩大類。數(shù)據(jù)通信的基本概念 4、帶寬、帶寬 帶寬是通信信道的寬度，是信道頻率上界與下界之間之差，是介質(zhì)傳輸能力的度量，在傳統(tǒng)的通信工程中通常以赫茲（Hz）為單位計(jì)量。例如，人所能聽(tīng)得的聲波范圍20Hz20000Hz。 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，一般使用每秒位數(shù)(b/s 或bps) 比特率作為帶寬的計(jì)量單位。主要單位：Kb/s，Mb/s，Gb/s 一個(gè)以太局域網(wǎng)理論上每秒可以傳輸1千萬(wàn)比特，它的帶寬相應(yīng)為10Mb/s。數(shù)據(jù)通信的基本概念 5、時(shí)延、時(shí)延 信息從網(wǎng)

4、絡(luò)的一端傳送到另一端所需的時(shí)間 時(shí)延之和=處理時(shí)延+排隊(duì)時(shí)延 +發(fā)送時(shí)延+傳播時(shí)延 處理時(shí)延=分組首部和錯(cuò)誤校驗(yàn)等處理（微秒） 排隊(duì)時(shí)延=數(shù)據(jù)在中間結(jié)點(diǎn)等待轉(zhuǎn)發(fā)的延遲時(shí)間 發(fā)送時(shí)延=數(shù)據(jù)位數(shù)/信道帶寬 傳播時(shí)延=d/s（毫秒）d:距離 s:傳播速度光速數(shù)據(jù)通信方式1、并行與串行、并行與串行 數(shù)據(jù)傳輸有并行和串行兩種方式。通常，并行通信用于距離較近的情況，而串行通信用于距離較遠(yuǎn)的情況。在并行數(shù)據(jù)傳輸中，至少有8位數(shù)據(jù)同時(shí)從一個(gè)設(shè)備傳導(dǎo)另一個(gè)設(shè)備，而在串行數(shù)據(jù)傳輸中，每次串的數(shù)據(jù)只有1位，串行傳輸速度相對(duì)慢，但實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠布哂薪?jīng)濟(jì)和實(shí)用性。串行通信可以利用電話通信、無(wú)線、微波和衛(wèi)星等現(xiàn)有

5、通信網(wǎng)，而并行通信要用專門的并行電纜來(lái)實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式 異步傳輸與同步傳輸異步傳輸與同步傳輸 在數(shù)據(jù)的串行傳輸中，介質(zhì)一次傳送1位數(shù)據(jù)。這時(shí)，發(fā)送器和接收器對(duì)這些數(shù)據(jù)必須有相同的時(shí)序安排(如信號(hào)速度、信號(hào)寬度等)，即接收方必須知道它所接受的每一位的開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間。用來(lái)控制時(shí)序的常用技術(shù)有異步傳輸和同步傳輸。數(shù)據(jù)通信方式 01111110 01111110 B A X 01111110 SY N SY N B A X SY N 同 步 字 符 （ 一 個(gè) 或 多 個(gè) ） 同 步 位 模 式 （ 一 個(gè) 或 多 個(gè) ） 可 變 長(zhǎng) 度 的 位 數(shù) 據(jù) 塊 可 變 長(zhǎng) 度 的 字

6、符 數(shù) 據(jù) 塊 數(shù)據(jù)通信方式 2、單工、半雙工、全雙工、單工、半雙工、全雙工 根據(jù)信號(hào)在通信線路上的傳輸方向，數(shù)據(jù)通信方式可分成如下三種： 單工單工：數(shù)據(jù)單向傳輸（無(wú)線電廣播） 半雙工半雙工：數(shù)據(jù)可以雙向交替?zhèn)鬏?，但不能在同一時(shí)刻雙向傳輸（對(duì)講機(jī)） 全雙工全雙工：數(shù)據(jù)可以雙向同時(shí)傳輸（電話）；或者具有兩條物理上獨(dú)立的傳輸線路；或者具有一條物理線路上的兩個(gè)信道，分別用于不同方向的信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)通信方式 3、基帶與頻帶傳輸、基帶與頻帶傳輸 基帶傳輸基帶傳輸 是指在信道上原封不動(dòng)地傳輸由計(jì)算機(jī)或終端產(chǎn)生的0或1數(shù)字脈沖信號(hào)。具有速率高和誤碼率低等優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中被廣泛采用。 頻帶傳輸頻帶傳輸

7、是指將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，借助于模擬信道進(jìn)行傳輸?shù)姆绞?。頻帶傳輸解決了利用模擬信道傳輸數(shù)據(jù)信息的問(wèn)題。模擬信道主要指電話傳輸系統(tǒng)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù) 調(diào)制解調(diào)技術(shù)調(diào)制解調(diào)技術(shù)（解決數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在模擬信道上的傳輸 ） 計(jì)算機(jī)和終端設(shè)備都是數(shù)字設(shè)備，它們只能接收和發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，而電話系統(tǒng)只能傳輸模擬信號(hào)，所以這個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)要進(jìn)入到模擬信道以前要有一個(gè)變換器進(jìn)行數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換，以便它能在模擬信道上傳輸，這樣的一個(gè)變換過(guò)程叫調(diào)制（注意：這個(gè)調(diào)制過(guò)程并不改變數(shù)據(jù)的內(nèi)容，僅是把數(shù)據(jù)的表示形式進(jìn)行了改變）。這個(gè)變換器又叫做調(diào)制器。而當(dāng)調(diào)制后的模擬信號(hào)傳到接收端以后，在接收端也有一個(gè)變換器再對(duì)這個(gè)信號(hào)進(jìn)行反

8、變換，即又把它變回?cái)?shù)字信號(hào)，這樣的一個(gè)變換過(guò)程叫解調(diào)。這個(gè)變換器又叫解調(diào)器。由于計(jì)算機(jī)和終端設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信一般是雙向的，因此在數(shù)據(jù)通信的雙方既有用于發(fā)送信號(hào)的調(diào)制器又有用于接收信號(hào)的解調(diào)器，所以把這兩個(gè)設(shè)備合在一起形成我們通常所說(shuō)的調(diào)制解調(diào)器。調(diào)制解調(diào)(modem)技術(shù)調(diào)制解調(diào)技術(shù)最基本的調(diào)制方法有以下幾種（在圖中給出了這幾種波形傳輸數(shù)據(jù)的波形的示意圖）：（1）調(diào)幅調(diào)幅（AM） 即載波的振幅隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。例如，0對(duì)應(yīng)于無(wú)載波輸出，而1對(duì)應(yīng)于有載波輸出。（2）調(diào)頻調(diào)頻（FM） 即載波的頻率隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。例如，0對(duì)應(yīng)于頻率f1，而1對(duì)應(yīng)于頻率f2。（3）調(diào)相調(diào)相（PM） 即載波

9、的初始相位隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。例如，0對(duì)應(yīng)于相位0度，而1對(duì)應(yīng)于180度。窄帶上網(wǎng)示意圖電話線 16900、16901數(shù)字中繼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù) 編碼解碼技術(shù)編碼解碼技術(shù) 數(shù)據(jù)通信中使用最普遍的還是基帶傳輸方式?；鶐鬏敱仨殞?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行編碼再進(jìn)行傳輸，到了接收段再進(jìn)行解碼，還原為原來(lái)的數(shù)據(jù)。 1、不歸零制編碼 2、曼徹斯特編碼 3、差分曼徹斯特編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù) 1、不歸零制編碼、不歸零制編碼 對(duì)于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸來(lái)說(shuō)，最普遍而且最容易的辦法是用兩個(gè)不同的電壓電平來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)字。例如，無(wú)電壓（也就是無(wú)電流）常用來(lái)表示0，而恒定的正電壓用來(lái)表示1。另外，使用負(fù)電壓（低）表示0，使用正電

10、壓（高）表示1也是很普遍的。后一種技術(shù)稱為不歸零制NRZ（NonReturn to Zero）使用這種不歸零制NRZ信號(hào)的最大問(wèn)題就是難以確定一位的結(jié)束和另一位的開(kāi)始，并且當(dāng)出現(xiàn)一長(zhǎng)串連續(xù)的1或連續(xù)的0時(shí)，在接收端無(wú)法從收到的比特流中提取位同步信號(hào)。 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù) 2、曼徹斯特編碼、曼徹斯特編碼 曼徹斯特編碼則可解決這一問(wèn)題。它的編碼方法是將每個(gè)碼元再分成兩個(gè)相等的間隔，碼元1是由高至低電平轉(zhuǎn)換，即其前半個(gè)碼元的電平為高電平，后半個(gè)碼元的電平為低電平。碼元0則正好相反，從低電平到高電平的變換，即其前半個(gè)碼元的電平為低電平，后半個(gè)碼元的電平為高電平。這種編碼的好處是可以保證在每一個(gè)碼元的正中間出

11、現(xiàn)一次電平的轉(zhuǎn)換，即這個(gè)位中間跳變提供了時(shí)鐘定時(shí)，這對(duì)接收端提取同步信號(hào)是非常有利的。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù) 3、差分曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼 這種差分曼徹斯特編碼與上面講的曼徹斯特編碼有著共同的特點(diǎn)，即在每一個(gè)碼元的正中間有一次電平的變換，這種編碼在表示碼元1時(shí)，其前半個(gè)碼元的電平與上一個(gè)碼元的后半個(gè)碼元的電平一樣（見(jiàn)圖中的實(shí)心箭頭）；但若碼元為0，則其前半個(gè)碼元的電平與上一個(gè)碼元的后半個(gè)碼元的電平相反（見(jiàn)圖）中的空心箭頭），即用每位開(kāi)始時(shí)有無(wú)電平的跳變來(lái)表示0（1）的編碼。不論碼元是1或0，在每個(gè)碼元的正中間的時(shí)刻，一定要有一次電平的轉(zhuǎn)換。差分曼徹斯特編碼需要較復(fù)雜的技術(shù)，但可以獲得較好的抗干

12、擾性能。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù) 在多結(jié)點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò)中，為有效利用通信設(shè)備和線路，一般希望動(dòng)態(tài)地設(shè)定通信雙方間的線路。動(dòng)態(tài)地接通或斷開(kāi)通信線路，稱為“交換交換” 例如，電話交換機(jī)在用戶呼叫時(shí)為用戶選擇一條可用的線路進(jìn)行接續(xù)。用戶掛機(jī)后則斷開(kāi)該線路，該線路又可分配給其它用戶。 為什么要采用交換技術(shù)？ 節(jié)省線路投資，提高線路利用率 交換方式分類： 電路交換 報(bào)文交換 分組交換數(shù)據(jù)交換技術(shù)電路交換電路交換（circuit switching）原理 直接利用可切換的物理通信線路，連接通信雙方。三個(gè)階段 建立電路 傳輸數(shù)據(jù) 拆除電路特點(diǎn) 在發(fā)送數(shù)據(jù)前，必須建立起點(diǎn)到點(diǎn)的物理通路； 建立物理通路時(shí)間較長(zhǎng)，數(shù)

13、據(jù)傳送延遲較短。例 Telephone networks ISDN (Integrated Services Digital Networks)數(shù)據(jù)交換技術(shù)報(bào)文交換報(bào)文交換（message switching） 原理 信息以報(bào)文（邏輯上完整的信息段）為單位進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。 特點(diǎn) 線路利用率高； 要求中間結(jié)點(diǎn)（網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備）緩沖大； 延遲時(shí)間長(zhǎng)。數(shù)據(jù)交換技術(shù)分組交換分組交換（packet switching） 原理 信息以分組為單位進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。源結(jié)點(diǎn)把報(bào)文分為分組，在中間結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，目的結(jié)點(diǎn)把分組合成報(bào)文。 分組：比報(bào)文還小的信息段，可定長(zhǎng)，也可變長(zhǎng)。 特點(diǎn) 對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)要求較低，可以用內(nèi)

14、存來(lái)緩沖分組速度快； 轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)小適用于交互式通信； 某個(gè)分組出錯(cuò)可以僅重發(fā)出錯(cuò)的分組效率高； 各分組可通過(guò)不同路徑傳輸，容錯(cuò)性好。數(shù)據(jù)交換技術(shù)分組交換分為分組交換分為 數(shù)據(jù)報(bào)（datagram）和虛電路（virtual circuit）數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào) 每個(gè)分組均帶有全稱網(wǎng)絡(luò)地址（源、目的），可走不同的路徑。 例: IP networks虛電路虛電路 電路交換和分組交換的結(jié)合 分三個(gè)階段 建立：發(fā)帶有全稱網(wǎng)絡(luò)地址的呼叫分組，建立虛電路 傳輸：沿建立好的虛電路傳輸數(shù)據(jù)； 拆除：拆除虛電路。數(shù)據(jù)交換技術(shù) 結(jié)論結(jié)論： 電路交換適用于實(shí)時(shí)信息和模擬信號(hào)傳送，在線路帶寬比較低的情況下使用比較經(jīng)濟(jì)； 報(bào)文交換

15、適用于線路帶寬比較高的情況，可靠靈活，但延遲大；（基本已經(jīng)趨于淘汰） 分組交換縮短了延遲，也能滿足一般的實(shí)時(shí)信息傳送。在高帶寬的通信中更為經(jīng)濟(jì)、合理、可靠。是目前公認(rèn)較（最）好的一種交換技術(shù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 LANLocal Area Network局域網(wǎng)，例如辦公以太網(wǎng)、網(wǎng)吧內(nèi)網(wǎng)等 WANWild Area Network廣域網(wǎng)，例如Internet MANMetropolitan Area Network 城域網(wǎng)，例如杭州網(wǎng)通寬帶城域網(wǎng)提 綱 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) OSI參考模型參考模型 TCP/IP協(xié)議基礎(chǔ)OSI參考模型 應(yīng)用層：與用戶最接近的一層應(yīng)用層：與用戶最接近的一層 表示層：通用的數(shù)據(jù)

16、格式，語(yǔ)法表示層：通用的數(shù)據(jù)格式，語(yǔ)法 會(huì)話層：控制會(huì)話會(huì)話層：控制會(huì)話 傳輸層：流控、保證可靠性傳輸層：流控、保證可靠性 網(wǎng)絡(luò)層：路徑選擇、路由及邏輯選路網(wǎng)絡(luò)層：路徑選擇、路由及邏輯選路 數(shù)據(jù)鏈路層：幀、介質(zhì)訪問(wèn)控制數(shù)據(jù)鏈路層：幀、介質(zhì)訪問(wèn)控制 物理層：規(guī)定信號(hào)和介質(zhì)物理層：規(guī)定信號(hào)和介質(zhì)OSI參考模型 分層模型的目的和優(yōu)點(diǎn)： 1、化解復(fù)雜性 2、標(biāo)準(zhǔn)化接口 3、模塊化，易于工程 4、確保技術(shù)的通用 5、加速發(fā)展 6、簡(jiǎn)化教學(xué)和學(xué)習(xí)OSI參考模型 物理層 物理層規(guī)定了激活、維持、關(guān)閉通信端點(diǎn)之間的機(jī)械特性、電氣特性、功能特性以及過(guò)程特性。該層為上層協(xié)議提供了一個(gè)傳輸數(shù)據(jù)的物理媒體。 在這一層

17、，數(shù)據(jù)的單位稱為比特（bit）。 屬于物理層定義的典型規(guī)范代表包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。 OSI參考模型 物理層的設(shè)備 中繼器 集線器Repeaters and HubsRepeaterTransmits data to all connected computersHubTransmits data to all connected computers in a star topologyRepeaterHubOSI參考模型 數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層在不可靠的物理介質(zhì)上提供可靠的傳輸。該層的作用包括：物理地址尋址、數(shù)據(jù)的成幀、流量

18、控制、數(shù)據(jù)的檢錯(cuò)、重發(fā)等。 在這一層，數(shù)據(jù)的單位稱為幀（frame）。 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、幀中繼等。 OSI參考模型 數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備 以太網(wǎng) 以太網(wǎng)橋 以太網(wǎng)交換機(jī) Token RingEthernetAccess MethodCSMA/CDTransfer SpeedStandard Ethernet 10 MbpsFast Ethernet 100 MbpsGigabit Ethernet 1 Gbps (1000 Mbps)Collision DetectionCarrier Sense Multiple AccessDetects sign

19、alTransmits signalCollision detectedToken RingAccess MethodToken passingTransfer Speed4 to 16 Mbps for all cable typesPhysical RingLogical RingMSAUBridgesBridgeSwitchesSwitchACBD1432端口號(hào)MAC地址1MAC A2MAC B3MAC C4MAC DOSI參考模型 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)對(duì)子網(wǎng)間的數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由選擇。網(wǎng)絡(luò)層還可以實(shí)現(xiàn)擁塞控制、網(wǎng)際互連等功能。 在這一層，數(shù)據(jù)的單位稱為數(shù)據(jù)包（packet）。 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的代

20、表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等。 OSI參考模型 網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)備 路由器RoutersRouterRouterRouterRouterOSI參考模型 傳輸層 傳輸層是第一個(gè)端到端，即主機(jī)到主機(jī)的層次。傳輸層負(fù)責(zé)將上層數(shù)據(jù)分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的傳輸。此外，傳輸層還要處理端到端的差錯(cuò)控制和流量控制問(wèn)題。 在這一層，數(shù)據(jù)的單位稱為數(shù)據(jù)段（segment）。 傳輸層協(xié)議的代表包括：TCP、UDP、SPX等。 OSI參考模型 會(huì)話層會(huì)話層 管理主機(jī)之間的會(huì)話進(jìn)程，即負(fù)責(zé)建立、管理、終止進(jìn)程之間的會(huì)話。會(huì)話層還利用在數(shù)據(jù)中插入校驗(yàn)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步。 表示層表示層 對(duì)上層數(shù)據(jù)或信息進(jìn)

21、行變換以保證一個(gè)主機(jī)應(yīng)用層信息可以被另一個(gè)主機(jī)的應(yīng)用程序理解。表示層的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換包括數(shù)據(jù)的加密、壓縮、格式轉(zhuǎn)換等。 表示層協(xié)議：ASN.1（抽象語(yǔ)法標(biāo)記）等 應(yīng)用層應(yīng)用層 為操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的接口。 應(yīng)用層協(xié)議的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。 對(duì)等層通信封裝與接封裝 源的某一層進(jìn)行的工作在目的地的對(duì)應(yīng)層上作相反的工作。我們稱源的工作叫做封裝，目的地所作的工作叫做解封裝層層封裝OSI參考模型 v.s. ATMATM物理層ATM層AAL層OSI參考模型 v.s. 七號(hào)信令OSI參考模型 v.s. 以太網(wǎng)物理層(網(wǎng)絡(luò)介質(zhì))介質(zhì)訪問(wèn)控制(MAC)層鏈路訪問(wèn)控

22、制(LAC)層OSI參考模型 v.s. TCP/IP提 綱 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) OSI參考模型 TCP/IP協(xié)議基礎(chǔ)協(xié)議基礎(chǔ)TCP/IP 協(xié)議層次Application LayerInternet LayerIPICMPIGMPARPNetwork Interface LayerEthernetATMTransport LayerUDPTCPApplication LayerFTPHTTP TCP/IP 協(xié)議集 Transmission Control Protocol (TCP) User Datagram Protocol (UDP) Internet Protocol (IP) Interne

23、t Control Message Protocol (ICMP) Internet Group Management Protocol (IGMP) Address Resolution Protocol (ARP）Transmission Control Protocol (TCP)IPICMPIGMPARPUDPTCPSYNACKSYN ACKUser Datagram Protocol (UDP) UDPTCPIPICMPIGMPARPInternet Control Message Protocol (ICMP)UDPTCPIPICMPIGMPARPInternet Group Ma

24、nagement Protocol (IGMP)UDPTCPIPICMPIGMPARPAddress Resolution Protocol (ARP)UDPTCPIPICMPIGMPARP BCAARPCache14651. ARP cache is checked2. ARP request is sent3. ARP entry is added4. ARP reply is sent5. ARP entry is added6. IP packet is sentARPCache23數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程我們來(lái)看看實(shí)際例子我們來(lái)看看實(shí)際例子:通過(guò)通過(guò)ftp協(xié)議從協(xié)議從A發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)aaa到

25、到B ABDNSRouterRouterSMTPInternet數(shù)據(jù)先會(huì)被加上SMTP的頭，成為SMTPAAA。往下發(fā)送到TCP層，成為TCPSMTPAAA。再往下送到internet層IPTCPSMTPAAA。然后成為MACIPTCPSMTPAAA。這樣通過(guò)ethernet或者FastEnternet發(fā)送到路由器，路由器得到后替換自己的MAC地址上去，傳到下一級(jí)的路由器。這樣經(jīng)過(guò)長(zhǎng)途跋涉，最終這個(gè)數(shù)據(jù)流到達(dá)目標(biāo)機(jī)。目標(biāo)機(jī)先從下面一層開(kāi)始，去掉MAC，成為IPTCPSMTPAAA往上到IP層。比對(duì)后是發(fā)送給我這個(gè)IP的，去掉IP，成為TCPSMTPAAA。TCP接到了查看校驗(yàn)和，沒(méi)錯(cuò)，往上SM

26、TPAAA。最后SMTP協(xié)議去解釋，得到了AAA。IP 地址休息片刻下面你將領(lǐng)略到TCP/IP協(xié)議的精華所在！通信過(guò)程（這可是真的“信”哦）NameAddressNameAddressIP 地址00010000IP地址地址Host IDNetwork IDIP 地址 IPv4地址位長(zhǎng)32bitxxx.xxx.xxx.xxx 共有232個(gè)地址 IPv6地址位長(zhǎng)128bitxxx.xxx.xxx.xxx.xxx.xxx.xxx.xxx.xxx.x

27、xx.xxx.xxx共有2128個(gè)地址IP 地址分類A 類類主機(jī)主機(jī) IDB 類類主機(jī)主機(jī) IDC 類類主機(jī)主機(jī) ID點(diǎn)分十進(jìn)制表示法IP 地址分類 分類示意圖E55ABCD將網(wǎng)絡(luò)分成子網(wǎng) 子網(wǎng) 子網(wǎng)掩碼 子網(wǎng)掩碼的分配規(guī)律 CIDR 標(biāo)記法 本地IP和遠(yuǎn)程IP無(wú)類別域間路由技術(shù) CIDR 標(biāo)記法 IP地址地址子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼1 1的數(shù)量的數(shù)量 CIDR表示的表示的IPIP地址地址 11111111 11111111 11110000 0000000000001010

28、 11011001 01111011 000001118 + 8 + 4 + 0 = 20無(wú)類別域間路由技術(shù) CIDR 標(biāo)記法 也稱網(wǎng)絡(luò)前綴標(biāo)記法。 IP：/20 表示：其子網(wǎng)掩碼有20個(gè)連續(xù)的1，用來(lái)確定網(wǎng)絡(luò)ID；余下的必須是0，用來(lái)確定主機(jī)ID。子網(wǎng) 子網(wǎng)掩碼IPAddressHost IDNetwork ID2.200SubnetMask0.0192.168.IPAddress50.100.200SubnetMask0.0.0NetworkID0.0.0IP地址地址100.200子網(wǎng)子網(wǎng)掩碼掩碼0.0網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)ID0.0IP地址地址200子網(wǎng)子網(wǎng)掩碼掩碼0網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)I

29、D0子網(wǎng)掩碼的分配規(guī)律： 1，最大值1跟最小值0。 2，連續(xù)的1確定網(wǎng)絡(luò)ID。 3，連續(xù)的0確定主機(jī)ID。子網(wǎng)掩碼比特Host ID11111111111111111111111100000000 10 . 217 . 123 . 7 255 . 255 . 255 . 0111111111111111011111100111110001111000011100000110000001000000000000000子網(wǎng)掩碼比特Host ID11111111111111111111111100000000 10 . 217 . 123 . 7 255 . 255 . 255 . 01111111125511111110254111111002521111100024811110000240111000002241100000019210000000128000000000計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) ID IP地址地址子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)IDCIDR表示的表示的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) ID11111111 11111111 11110000 0000000000001010 11011001 01111011 000001