AA000001數(shù)據(jù)通信基礎ISSUE2.1

AA000001數(shù)據(jù)通信基礎2.1學習目標掌握數(shù)據(jù)通信的分層結構及各層的作用了解鏈路層協(xié)議組成及作用清楚網絡層協(xié)議組成及各協(xié)議作用清楚傳輸層協(xié)議組成及各協(xié)議作用了解路由協(xié)議種類和作用學習完本課程，您應該能夠：參考資料SoftX3000產品手冊－－技術手冊－－信令與協(xié)議分冊－－附錄課程內容

第一節(jié)TCP/IP協(xié)議層次結構和實現(xiàn)過程

第二節(jié)鏈路層協(xié)議第三節(jié)網絡層協(xié)議第四節(jié)傳輸層協(xié)議第五節(jié)IP路由標準OSI七層結構TCP/IP協(xié)議層次結構TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)過程TCP/IP協(xié)議傳送模型課程內容

第一節(jié)TCP/IP協(xié)議層次結構和實現(xiàn)過程

第二節(jié)鏈路層協(xié)議第三節(jié)網絡層協(xié)議第四節(jié)傳輸層協(xié)議第五節(jié)路由協(xié)議鏈路層協(xié)議PPP協(xié)議局域網和廣域網PPP協(xié)議PPP協(xié)議——點到點協(xié)議。PPP協(xié)議支持全雙工和同/異步傳送方式，它主要由三類協(xié)議組成：LCP（鏈路控制協(xié)議）、各種NCP（網絡層控制協(xié)議）和各種PPP擴展協(xié)議。其中，LCP主要用于建立、拆除和監(jiān)控PPP數(shù)據(jù)鏈路；NCP主要用于協(xié)商在該數(shù)據(jù)鏈路上所傳輸?shù)陌母袷脚c類型；PPP擴展協(xié)議主要用于提供對PPP功能的進一步支持。PPP協(xié)議還提供了用于網絡安全方面的驗證協(xié)議：PAP（口令授權協(xié)議）、CHAP（盤問握手授權協(xié)議）。MP協(xié)議鏈路層協(xié)議PPP協(xié)議局域網和廣域網局域網（LAN）和廣域網（WAN）覆蓋地域范圍不同局域網：面對有限的地理區(qū)域廣域網：用于遠程連接速度不同局域網：10M、100M、1000M廣域網：64K、128K、384K、2M使用技術不同局域網類型以太網交換以太網（現(xiàn)在成為局域網的主流）令牌環(huán)網FDDI（光纖分布式數(shù)字接口）什么是以太網以太網是IEEEStd802.3定義的局域網實現(xiàn)技術，是LAN/MAN標準中的一部分802.X協(xié)議簇規(guī)定的是網絡訪問的方式，交換以太網絡、快速以太網的技術都稱為802.X協(xié)議以太網物理結構總線型（早期的10BASE2、10BASE5）AB星型（從10BASE-T以后的其他以太網）CHIJDEFKLM中繼器集線器/網橋ABCDEF集線器/網橋以太網工作原理—CSMA/CDCSMA/CD：載波偵聽與沖突檢測載波偵聽：發(fā)送之前的檢測沖突檢測：發(fā)送過程中的檢測回退：檢測到沖突后的處理以太網的發(fā)展共享式以太網交換式以太網共享式快速以太網交換式快速以太網速率越來越快交換式千兆以太網共享式千兆以太網10Mbps 100Mbps 1000MbpsLAN中常用設備HUB（集線器）LANSWITCH（局域網交換機）ROUTER（路由器）雙絞線光纖網卡HUB工作在物理層，在電纜之間逐個復制二進制位（bit）是一種共享的網絡設備，將連接到各個機器的網絡連線集中在一起的設備，即每個時刻只能在兩個端口間通訊在網絡中逐漸被淘汰LANSWITCH工作在鏈路層，在LAN之間存儲和轉發(fā)幀（frame）通過網絡線將許多HUB連接在一起，組成一個比較大的網絡連接計算機終端，組成局域網雙絞線（10BASE）10BASE-T10：傳輸速率為10Mbps；BASE：使用基帶信號；T：雙絞線；傳輸距離：3/4/5類非屏蔽雙絞線最遠100m，5類屏蔽雙絞線最遠100m100BASE-TX100：傳輸速率為100Mbps；傳輸距離：5類非屏蔽雙絞線最遠100m，5類屏蔽雙絞線最遠100m10BASE22：細同軸電纜，最大傳輸距離為185米10BASE55：粗同軸電纜，最大傳輸距離為500米光纖100BASE-FX100Mbps以太網，單模光纖最遠傳15km，多模光纖最遠傳2km1000BASE-SX短波長光纖，1000Mbps以太網，多模光纖最遠傳220m1000BASE-LX長波長光纖，1000Mbps以太網，多模光纖最遠傳550m，單模光纖最遠傳10km共享式以太網集線器（HUB）任一個端口收到包后，直接向所有端口轉發(fā)

（廣播），邏輯上構成共享介質如果兩個以上端口同時收到包，要產生沖突，

由DTE執(zhí)行CSMA/CD算法某一時刻只能有一個DTE進行有效發(fā)送交換式以太網網橋（LANSWITCH）根據(jù)接收包的SA進行地址學習，建立地址與端口對應關系收到包后，按包的DA查表，轉發(fā)到特定端口某一時刻可以有多個DTE進行有效發(fā)送，而不會互相干擾共享式以太網VS交換式以太網共享式以太網交換式以太網廣域網類型分組交換網X.25數(shù)字數(shù)據(jù)網絡（DDN）幀中繼（FrameRelay）分組交換網X.25X.25協(xié)議是數(shù)據(jù)終端設備DTE和數(shù)據(jù)電路終接設備DCE之間的接口規(guī)程X.25協(xié)議涵蓋三層——物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網絡層數(shù)字數(shù)據(jù)網絡（DDN）DDN是點到點連接的網絡，是物理層的網絡DDN通常是64K，最高速度是2M租用線路采用固定收費的方式幀中繼（FrameRelay）FR是第二層的網絡，是簡化的X.25結合了分組交換和DDN的優(yōu)點，可以具有和DDN相同的速度線路又不唯一的被占用，利用率比較高課程內容

第一節(jié)TCP/IP協(xié)議層次結構和實現(xiàn)過程

第二節(jié)鏈路層協(xié)議第三節(jié)網絡層協(xié)議第四節(jié)傳輸層協(xié)議第五節(jié)IP路由網絡層協(xié)議IP協(xié)議ARP協(xié)議RARP協(xié)議ICMP協(xié)議協(xié)議應用IP協(xié)議IP——InternetProtocol。IP協(xié)議是TCP/IP協(xié)議簇的網絡層協(xié)議，用于傳送傳輸層及應用層的數(shù)據(jù)報。IP協(xié)議通過IP地址識別源和目的。IP地址所謂IP地址就是給每一個連接在Internet上的主機分配一個唯一的32比特地址IP地址為方便起見，一般將32比特的IP地址中的每8個比特用它的等效十進制數(shù)字表示，并且在這些數(shù)字之間加上一個點。例如，有下面這樣的IP地址：10000000000010110000001100011111這是一個B類IP地址，可記為1IP地址網絡類型用戶可用的IP地址范圍說明A~全0或全1的網絡號碼保留作特殊用途。全0的主機地址用于配置網絡路由，全1的主機地址用于該網絡的廣播地址。網絡號127用于自環(huán)接口。B~全0或全1的網絡號碼保留作特殊用途。全0的主機地址用于配置網絡路由，全1的主機地址用于該網絡的廣播地址。C~全0或全1的網絡號碼保留作特殊用途。全0的主機地址用于配置網絡路由，全1的主機地址用于該網絡的廣播地址。IP地址使用范圍：IP地址網絡類型用戶可用的IP地址范圍說明D無D類地址是組播地址，地址范圍~55，不提供一般用戶使用。全1的主機地址表示廣播地址，即對該網絡上所有的主機進行廣播。E無55用于全網廣播地址。地址范圍~54保留今后使用。IP地址使用范圍（續(xù)）：子網和掩碼通過上面介紹，我們可以發(fā)現(xiàn)A類地址中，每個網絡中有多達1600多萬個主機地址，在現(xiàn)實的網絡中，這種方式是不合理的，一個網絡不可能這么大，也不可能有這么多臺機器，同時B類地址和C類地址也存在這種情況，如果能更“精細”地劃分網絡，則IP地址利用率就會提高，網絡地址的管理就會更容易。子網就是這種想法的具體體現(xiàn)，子網是大網中的小網。子網（Subnet）和子網掩碼（SubnetMask）這兩個概念可以幫助我們規(guī)劃網絡的IP地址。子網和掩碼子網的引入，增加了網絡的數(shù)目，它是通過減少主機的數(shù)目實現(xiàn)的；掩碼是一個由連續(xù)1和連續(xù)0組成的32比特的數(shù)，它和IP地址進行逐位“與”運算相當于一個篩子，掩碼是1的位，則篩不下去，還保持原樣，是0的位將篩除主機地址的差別，在一個網絡中就可以得到相同的網絡地址。例如一個B類地址可以通過下面的方法變成C類地址，這些C類地址就是子網：IP地址：6子網掩碼：網絡層協(xié)議IP協(xié)議ARP協(xié)議RARP協(xié)議ICMP協(xié)議協(xié)議應用ARP協(xié)議ARP——AddressResolutionProtocol，即地址解析協(xié)議。ARP協(xié)議完成的是IP地址到MAC（介質訪問控制）地址的轉換。MAC地址——一個由48個bit組成的二進制地址，通常用12位16進制表示，如：00eofc012345，每一個網絡設備擁有全球唯一的一個MAC地址。用于局域網。局域網內部主機間通信必須以MAC地址進行通信。ARP協(xié)議MAC頭FF.FF.FF.FF.FF.FF08.03.09IP頭96ARP請求報文：你的MAC地址是什么？主機6尋找主機9獲取其MAC地址過程：MAC頭08.03.09053.44IP頭6189．110．58．69ARP應答報文：這是我的MAC地址主機6發(fā)廣播消息主機9回應消息網絡層協(xié)議IP協(xié)議ARP協(xié)議RARP協(xié)議ICMP協(xié)議協(xié)議應用RARP協(xié)議RARP——ReverseAddressResolutionProtocol，即反向地址解析協(xié)議。RARP作用和ARP過程正好相反，RARP通過MAC地址獲得IP地址。在通信中有許多主機在初始化時沒有IP地址的情況，就需要用RARP協(xié)議得到IP地址。例如：無盤工作站；計算機中配置自動獲得IP地址時。網絡層協(xié)議IP協(xié)議ARP協(xié)議RARP協(xié)議ICMP協(xié)議協(xié)議應用ICMP協(xié)議ICMP——InternetControlMessageProtocol，即Internet控制報文協(xié)議。ICMP允許主機或路由器報告差錯情況和提供有關異常情況的報告。ICMP協(xié)議ICMP報文與IP包的關系：ICMP協(xié)議ICMP協(xié)議應用：差錯報文——主要用于發(fā)送改變路由的報文消息詢問報文ICMPEcho請求報文ICMPEcho應答報文網絡層協(xié)議IP協(xié)議ARP協(xié)議RARP協(xié)議ICMP協(xié)議協(xié)議應用網絡層協(xié)議應用PING命令使用ICMP協(xié)議獲知是否與對端主機間通信正常DOS方式下使用ARP–A獲取IP地址與MAC地址的對應關系課程內容

第一節(jié)TCP/IP協(xié)議層次結構和實現(xiàn)過程

第二節(jié)鏈路層協(xié)議第三節(jié)網絡層協(xié)議第四節(jié)傳輸層協(xié)議第五節(jié)IP路由傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議的作用——鏈路層主要解決如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)封裝傳送，網絡層實現(xiàn)IP包的路由等等，但對于以計算機為主的數(shù)據(jù)通信還有一些問題必須得到解決，例如流量控制和可靠性等，通信才能實現(xiàn)。這些功能在傳送層完成。傳輸層協(xié)議TCP協(xié)議UDP協(xié)議TCP協(xié)議TCP——TransferControlProtocol，即傳輸控制協(xié)議。TCP協(xié)議的主要功能有三個方面：流量控制：通過滑動窗口實現(xiàn)流量控制；可靠性：通過序號和確認機制實現(xiàn)可靠性；標示上層承載的應用程序：通過端口號表示TCP承載的上層應用協(xié)議，以便把數(shù)據(jù)交給相應的應用程序處理。TCP協(xié)議TCP協(xié)議源/目的端口號：端口號是用來標示上層協(xié)議的，不同的應用具有不同的端口號，以便在通信時請求和接收數(shù)據(jù)能夠交給相應的應用程序處理。端口號分為源端口號和目的端口號，在通信中源端口號和目的端口號不必須相同。通過端口號結合IP地址，可以在全網范圍內唯一標示不同地點不同的應用；在同一臺主機上，通過TCP（或者UDP）的端口號，知道把報文交給哪個應用程序。TCP協(xié)議TCP和UDP的端口號分成三類：低于255的端口號用于公共應用，如FTP、Telnet、SMTP和HTTP的端口號分別為21、23、25和80255~1023分配給各個公司1024及以后未做規(guī)定傳輸層協(xié)議TCP協(xié)議UDP協(xié)議UDP協(xié)議UDP——UserDatagramProtocol，即用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議。UDP協(xié)議在發(fā)送過程中不需要進行數(shù)據(jù)的緩存，沒有連接的管理過程，在UDP模式下，通過應用程序支持的超時重傳和對報文進行編號來防止重復和保證報文的有效到達。UDP協(xié)議UDP協(xié)議TCP與UDP的比較：TCP是面向連接的可靠的傳輸協(xié)議UDP是面向無連接的不可靠傳輸協(xié)議TCP復雜、UDP簡單UDP適合實時要求高的通信傳輸（如語音），TCP由于開銷大所以實時性不