網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)-初級(jí)培訓(xùn)

1、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí) 初級(jí)培訓(xùn)1第一章、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ) 第一部分 網(wǎng)絡(luò)術(shù)語1.局域網(wǎng)（LANlocal area network）2.廣域網(wǎng)（WANwide area network)3.城域網(wǎng)（MANMetro area network)4.企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)（Intranet）5.企業(yè)外部互聯(lián)網(wǎng)（Extranet）6.互聯(lián)網(wǎng)亦名“因特網(wǎng)”，指整個(gè)世界范圍內(nèi)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（Internet）7.虛擬專用網(wǎng)（VPNvirtual private network）8.數(shù)據(jù)中心（Data Center）9.存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)（SANsaveing area network）2第二部分OSI與TCP/IP原理3教學(xué)目標(biāo)完成本

2、部分內(nèi)容后，學(xué)員能夠：描述OSI與TCP/IP層次模型描述TCP/IP模型各層的功能和相關(guān)協(xié)議理解封裝與解封裝的過程4 應(yīng)用層 表示層 傳輸層網(wǎng)絡(luò)層 鏈路層物理層會(huì)話層7654321介質(zhì)特性電氣的機(jī)械的RTSCTS程序的傳輸窄帶或?qū)拵?shù)字集線器交換機(jī)介質(zhì)訪問和邏輯拓?fù)渎酚善鱎outing路由器路由器路由器網(wǎng)絡(luò)A網(wǎng)絡(luò)B網(wǎng)絡(luò)COSI 七層網(wǎng)絡(luò)模型5OSI Model OverviewData Flow LayersTransport LayerData Link Network LayerPhysicalApplication (Upper) LayersSessionPresentationAp

3、plication6Keeping different applications data separateUser InterfaceHow data is presentedSpecial processing such as encryptionTelnetHTTPASCIIEBCDICJPEGOperating System/Application Access SchedulingTransport LayerData Link Network LayerPhysicalEXAMPLESSessionPresentationApplicationRole of Application

4、 Layers7TCPUDPSPX802.3 / 802.2HDLCEIA/TIA-232V.35IPIPXPresentationApplicationSessionEXAMPLESRole of Data Flow LayersReliable or unreliable deliveryError correction before retransmitCombines bits into bytes and bytes into framesAccess to media using MAC addressError detection not correctionMove bits

5、between devicesSpecifies voltage, wire speed and pin-out cablesTransport Data LinkPhysical Network Provide logical addressing which routers use for path determination8Encapsulating DataTransport Data LinkPhysical Network Upper Layer DataUpper Layer DataTCP HeaderDataIP HeaderDataLLC Header01000010Da

6、taMAC HeaderPresentationApplicationSessionSegmentPacketBitsFramePDUFCSFCS9Upper Layer DataDe-encapsulating DataLLC Hdr + IP + TCP + Upper Layer DataMAC HeaderIP + TCP + Upper Layer DataLLC HeaderTCP+ Upper Layer DataIP HeaderUpper Layer DataTCP Header01000010Transport Data LinkPhysical Network Prese

7、ntationApplicationSession10第二章 不同網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的接口及其帶寬11第一部分 銅纜 10base-t：雙絞線電纜，一般都使用 rj-45 連接器；最大有效傳輸距離是距集線器 100m，即使是高質(zhì)量的5類雙絞線也只能達(dá)到150m 。其匹配電阻為120歐。 10base5： 粗同軸電纜，采用插入式分接頭；采用基帶信號(hào)；最大支持段長為 500m，最多段數(shù)為100。其匹配電阻為75歐。 10base2：細(xì)同軸電纜，接頭采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的bnc 連接器組成 t 型插座；使用范圍只有200米，每一段內(nèi)僅能使用30 臺(tái)計(jì)算機(jī)，段數(shù)最高為 30。 其匹配電阻為50歐。 100base-tx

8、：使用 5 類以上雙絞線，網(wǎng)段長度最長可為100m。 1000base-t：使用 5 類以上雙絞線，網(wǎng)段長度最長可為100m。 12第二部份 光纜100base-fx ：使用一對(duì)多?；蛘邌文９饫w，使用多模光纖的時(shí)候，計(jì)算機(jī)到集線器之間的距離最大可到2km，使用單模光纖時(shí)最大可達(dá)10km。 1000base-lx可以接單、多模光纖； 1000base-sx只能接多模光纖。 1000base-lx用單模光纖傳 5公里 1000base-lx用多模光纖(50um)傳 550m 1000base-lx用多模光纖(62.5um)傳 550m 1000base-sx用多模光纖(50um)傳 275m 10

9、00base-sx用多模光纖(62.5um)傳 550m 100base-fx單模模塊用單模光纖傳 10-20 公里 100base-fx多模模塊用多模光纖傳 2 公里 13常用光纖接口圖例，左側(cè)為lc接口，右側(cè)為sc接口注：很多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持combo口，即面板上同時(shí)存在光口和電口的插槽，但是同一時(shí)刻只有一個(gè)口能生效。14第三章 以太網(wǎng)工作原理15第一部分 CSMA/CD名詞解釋：CSMA/CD（Carrier Sense Multi Access/Collision Detection），即載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測(cè)方法是一種爭用型的介質(zhì)訪問控制協(xié)議。CSMA/CD是一種分布式介質(zhì)訪問控制協(xié)

10、議，網(wǎng)中的各個(gè)站（節(jié)點(diǎn)）都能獨(dú)立地決定數(shù)據(jù)幀的發(fā)送與接收。每個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前，首先要進(jìn)行載波監(jiān)聽，只有介質(zhì)空閑時(shí)，才允許發(fā)送幀。這時(shí)，如果兩個(gè)以上的站同時(shí)監(jiān)聽到介質(zhì)空閑并發(fā)送幀，則會(huì)產(chǎn)生沖突現(xiàn)象，這使發(fā)送的幀都成為無效幀，發(fā)送隨即宣告失敗。每個(gè)站必須有能力隨時(shí)檢測(cè)沖突是否發(fā)生，一旦發(fā)生沖突，則應(yīng)停止發(fā)送，以免介質(zhì)帶寬因傳送無效幀而被白白浪費(fèi)，然后隨機(jī)延時(shí)一段時(shí)間后，再重新爭用介質(zhì)，重新發(fā)送幀。16Hubs: One Collision DomainMore end stations means more collisionsCSMA/CD is used17第二部分 雙工模式一、單工二、雙

11、工a.半雙工 b.全雙工18第三部分 端口協(xié)商在基于雙絞線的以太網(wǎng)上，可以存在許多種不同的運(yùn)做模式，在速度上有10M，100M，1000M不等，在雙工模式上有全雙工和半雙工等，如果對(duì)每個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備進(jìn)行配置，則必然是一項(xiàng)很繁重的工作，而且不容易維護(hù)。于是，人們提出了自動(dòng)協(xié)商技術(shù)來解決這種矛盾。需要注意的是，自動(dòng)協(xié)商只運(yùn)行在基于雙絞線的以太網(wǎng)上，是一種物理層的概念。自動(dòng)協(xié)商建立在一種低層的以太網(wǎng)機(jī)制上。在雙絞線鏈路上，如果沒有數(shù)據(jù)傳輸，鏈路并不是一直在空閑，而是不斷的互相發(fā)送一種頻率相對(duì)較低的脈沖信號(hào)（稱為普通鏈路脈沖，NLP）（如上圖所示），任何具有雙絞線接口的以太網(wǎng)卡都應(yīng)該能識(shí)別這種信號(hào)。

12、需要注意的是，如果在這些NLP之間在插入一些（一般是16 個(gè)）更小的脈沖（這些脈沖稱為快速鏈路脈沖，F(xiàn)LP），兩端設(shè)備應(yīng)該也能識(shí)別。于是，我們可以使用這些快速鏈路脈沖來進(jìn)行少量的數(shù)據(jù)傳輸，來達(dá)到自動(dòng)協(xié)商的目的。在設(shè)備的網(wǎng)卡中有一個(gè)配置寄存器，該寄存器內(nèi)部保留了該網(wǎng)卡能夠支持的工作模式，比如該網(wǎng)卡可以支持100M 和10M 模式下運(yùn)行，則把相應(yīng)的寄存器內(nèi)容置位。在網(wǎng)卡加電后，如果允許自動(dòng)協(xié)商，則網(wǎng)卡就把自己的配置寄存器內(nèi)容讀出來，編碼后通過FLP 發(fā)送出去（如下圖所示）。發(fā)送的同時(shí)，可以接收對(duì)端發(fā)送掛過來的自動(dòng)協(xié)商數(shù)據(jù)。接收到對(duì)方發(fā)送的自動(dòng)協(xié)商數(shù)據(jù)后，跟自己的配置寄存器比較，選擇自己支持的且一般

13、情況下最優(yōu)的組合投入運(yùn)行。比如自己支持全雙工模式和100M 的速率，對(duì)端也支持該配置，則選擇的運(yùn)行模式就是100M 全雙工，如果對(duì)端只支持全雙工模式和10M 的能力，則運(yùn)行模式就定為全雙工10M 模式。如果兩端支持的能力集合不相交，則協(xié)商不通過，兩端設(shè)備不能通信。一旦協(xié)商通過，網(wǎng)卡就把該鏈路置為激活狀態(tài)，可以傳輸數(shù)據(jù)了，如果不能協(xié)商通過，則該鏈路不能使用，不能再進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。如果兩端的設(shè)備有一端不支持自動(dòng)協(xié)商，則支持自動(dòng)協(xié)商的一端選擇選擇一種默認(rèn)的方式工作，一般情況下是10M 半雙工模式。注意:如果鏈路兩端的設(shè)備有一端不支持自動(dòng)協(xié)商，則支持自動(dòng)協(xié)商的設(shè)備選擇一種默認(rèn)的工作方式，比如10M 半雙

14、工模式運(yùn)行。這時(shí)可能影響了效率，因?yàn)椴恢С肿詣?dòng)協(xié)商的設(shè)備可能支持100M 全雙工。這時(shí)，我們可以禁止自動(dòng)協(xié)商，并手工指定兩端設(shè)備的運(yùn)行模式，以增強(qiáng)效率19第四部分 網(wǎng)線的線序百兆直通線： 橙白 橙 綠白 蘭 蘭白 綠 棕白 棕 橙白 橙 綠白 蘭 蘭白 綠 棕白 棕百兆交叉線： 橙白 橙 綠白 蘭 蘭白 綠 棕白 棕 綠白 綠 橙白 蘭 蘭白 橙 棕白 棕千兆直通線： 橙白 橙 綠白 蘭 蘭白 綠 棕白 棕 橙白 橙 綠白 蘭 蘭白 綠 棕白 棕千兆交叉線： 橙白 橙 綠白 蘭 蘭白 綠 棕白 棕 綠白 綠 橙白 棕白 棕 橙 蘭 蘭白 20第五部分 常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相連所用RJ-45網(wǎng)線的類型網(wǎng)

15、絡(luò)設(shè)備接口分類：a. PC網(wǎng)卡，路由器接口b. HUB, Switch各類接口直接相連時(shí)所用網(wǎng)線類型：aa ，bb 交叉線ab 直通線mdi/mdi-x自適應(yīng)及其必要性：21DigitalChina Switch Console線分類Console線Mini-Console線PC用COM口服務(wù)器：Moxa(Nport) De-303 De-30922第四章 以太網(wǎng)交換第一部分 沖突域和廣播域 第二部分 以太網(wǎng)交換23第一部分 沖突域和廣播域HubSwitchRouter24Hubs: One Collision DomainMore end stations means more collis

16、ionsCSMA/CD is used25SwitchesPer port Per Collision DomainEach segment has its own collision domainBroadcasts are forwarded to all segmentsMemorySwitch26第二部分 以太網(wǎng)交換27傳統(tǒng)LAN中沖突消耗帶寬“I knew I shouldve stayed home.”HUBHUB“I could have walked to Finance by now.”28為什么要對(duì)LAN分段?Bridge orRouter每個(gè)用戶得到更大的帶寬降低沖突發(fā)生

17、的概率 29LAN分段使用下列設(shè)備 Bridges RoutersSwitches30使用 Bridges分段每個(gè)分段有更少的用戶Bridges 存儲(chǔ)并轉(zhuǎn)發(fā)所有的 frames與協(xié)議無關(guān), 即插即用Bridges 被 switches代替HUBHUBBridge31使用 Routers分段更好的管理性, 更多的功能, 多條路徑隔斷了廣播域更復(fù)雜HUBHUB32使用 Switches分段Enables multiple high-speed data exchangesLow latency and high frame-forwarding ratesIncreases available b

18、andwidth of a networkWorks with existing 802.3 compliant network interfacecards and cabling33Primarily software basedOne spanning-tree instance per bridgeUsually up to 16 ports per bridgeBridgingPrimarily hardware based (ASIC)Many spanning-tree instances per switchMore ports on a switchLAN Switching

19、Bridging 與 LAN Switching34采用交換的好處Number of collisions reducedSimultaneous, multiple communicationsHigh-speed uplinksImproved network responseIncreased user productivity35Address learningForward/filter decisionLoop avoidance交換的三個(gè)功能 36How Switches Learn Host LocationsInitial MAC address table is empty

20、MAC address table0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3ABCD37Switches 如何學(xué)習(xí)Station D sends a frame to station CSwitch caches station D MAC address to port E3 by learning the source Address of data framesThe frame from station D to station C is flooded out to all ports except

21、 port E3 (unknown unicasts are flooded)MAC address table0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E3: 0260.8c01.4444E0E1E2E3DCAB38Switches 如何過濾 幀Station A sends a frame to station CDestination is known, frame is not flooded E0: 0260.8c01.1111E2: 0260.8c01.2222E1: 0260.8c01.3333E3: 0260

22、.8c01.44440260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3XXDCABMAC address table39廣播和組播幀Station D sends a broadcast or multicast frameBroadcast and multicast frames are flooded to all ports other than the originating port0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2

23、E3DCABE0: 0260.8c01.1111E2: 0260.8c01.2222E1: 0260.8c01.3333E3: 0260.8c01.4444MAC address table40第五章 IP Addressing41IP 編址32 BitsNetworkHost8 Bits172 . 16 . 122 . 2048 Bits8 Bits8 Bits42Network Layer Functions (cont.)BinaryMaskBinaryAddress04 17216122204255AddressMask25500NetworkHost43Class A: Class

24、B: Class C: Class D: for multicast Class E: for researchN = Network number H = Host numberIP 編址NHHHNNHHNNNH44IP地址位模式Class A:# BitsClass B:# Bits111Class C:# Bits0network #host #1network #host #01network #host #10111111716241421845IP地址分類規(guī)則High OrderBitsOctet inDecimalAddressClass010110111011111 -127

25、128 -191192-223224-239240-255ABCDE46練習(xí): IP Address 分類AddressClassNetworkHost00462047主機(jī)地址02IP: 118IP: E0E1172.161212NetworkHost.NetworkInterfaceE0E1Routing Table48Network 沒有子網(wǎng)的編址49Network 使用子網(wǎng)的編址50子網(wǎng)編址0060IP: 0050IP: E0E1172.162160NetworkHost.NetworkInterfaceE0E1New Routing TableSubnet51子網(wǎng)掩碼1721600255255002552552550IPAddressDefaultSubnetMask8-bitSubnetMaskNetworkHostUse host bits, starting at thehigh order bit p