第1章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)詳解

第1章網(wǎng)絡(luò)詳解講師：韓立剛

MSN:onesthan@第一章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)詳解1.1局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)1.2服務(wù)器和客戶(hù)機(jī)1.3網(wǎng)際互聯(lián)模型1.4理解OSI參考模型1.5網(wǎng)絡(luò)設(shè)備1.6數(shù)據(jù)封裝1.7傳輸模式1.8Cisco組網(wǎng)三層模型1.1局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)在講解網(wǎng)絡(luò)理論之前，先看看石家莊車(chē)輛廠網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹Ｊ仪f車(chē)輛廠分為南車(chē)石家莊車(chē)輛廠和北車(chē)唐山車(chē)輛廠，都有自己的局域網(wǎng)，而訪問(wèn)Internet的出口在南車(chē)石家莊車(chē)輛廠。南車(chē)和北車(chē)分別位于石家莊市和唐山市，該公司不可能自己布線將兩個(gè)城市的局域網(wǎng)連接起來(lái)，因此租用網(wǎng)通的幀中繼連接，其租用的帶寬為2M?，F(xiàn)在企業(yè)局域網(wǎng)使用的設(shè)備主要是交換機(jī)和三層交換機(jī)，三層交換機(jī)實(shí)現(xiàn)企業(yè)VLAN間的路由。局域網(wǎng)的帶寬為10M、100M、1000M。路由器用來(lái)連接廣域網(wǎng)，因?yàn)槁酚善饔袕V域網(wǎng)接口，可以和網(wǎng)通或電信的廣域網(wǎng)線路連接。分解室路由器物資供銷(xiāo)辦公大樓臺(tái)車(chē)工區(qū)木業(yè)公司運(yùn)輸公司鑄造分廠機(jī)電分廠綜合保障鋼架車(chē)間組裝車(chē)間裝備部

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100MTX100BASE-FX100Base-FX100Base-FX100-FX100Base100Base-FX100Base-FX局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)示例FrameRelayWANInternet路由器北車(chē)唐山車(chē)輛廠局域網(wǎng)企業(yè)服務(wù)器廣域網(wǎng)交換機(jī)

100M三層交換南車(chē)石家莊車(chē)輛廠

局域網(wǎng)交換機(jī)廣域網(wǎng)結(jié)合以上實(shí)例理解局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)局域網(wǎng)一般企業(yè)自己購(gòu)買(mǎi)設(shè)備，將物理位置較近的辦公區(qū)的計(jì)算機(jī)使用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接起來(lái)，一般覆蓋范圍是幾千米以?xún)?nèi)。局域網(wǎng)使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有集線器或交換機(jī)，帶寬為10M、100M、1000M幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，而使用無(wú)線連接的局域網(wǎng)帶寬標(biāo)準(zhǔn)為54M。廣域網(wǎng)一般企業(yè)租用網(wǎng)通或電信的線路，通?？缃拥姆秶鷱膸资锏綆浊Ч?，它能連接多個(gè)城市或國(guó)家。廣域網(wǎng)的帶寬由企業(yè)所付的費(fèi)用決定，比如我們上網(wǎng)的ADSL就是租用網(wǎng)通或電信的服務(wù)，帶寬有1M、2M、4M。廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)的劃分有時(shí)候也不是單純從距離上劃分的。1.2服務(wù)器和客戶(hù)機(jī)從硬件的角度來(lái)理解客戶(hù)機(jī)通常指一些適合家庭和辦公環(huán)境使用的筆記本或臺(tái)式機(jī)。服務(wù)器是指一些有別于普通用戶(hù)使用的PC的特殊計(jì)算機(jī)，這些計(jì)算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中用來(lái)提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。1.2服務(wù)器和客戶(hù)機(jī)從軟件角度來(lái)理解客戶(hù)機(jī)（Client）通常指一些安裝了享受網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件的計(jì)算機(jī)。問(wèn)題：我的計(jì)算機(jī)上同時(shí)安裝有電子郵件軟件和IE瀏覽器，那么可不可以說(shuō)我的計(jì)算機(jī)同時(shí)是Web客戶(hù)機(jī)和E-mail客戶(hù)機(jī)呢？答案：確實(shí)可以。服務(wù)器（Server）通常指一些安裝了提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件的計(jì)算機(jī)。問(wèn)題：一臺(tái)普通的PC可不可以安裝像IIS這樣的軟件來(lái)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)呢？答案：當(dāng)然可以，前提是只要你的PC能夠?yàn)槟愕木W(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)，而且服務(wù)的質(zhì)量還能讓你的老板和同事們滿(mǎn)意。在本書(shū)的敘述中，除非特別聲明，否則服務(wù)器和客戶(hù)機(jī)都是從軟件的角度來(lái)理解的。

1.3網(wǎng)際互聯(lián)模型1.3.1分層的方法參考模型是一種概念上的藍(lán)圖，描述了通信是怎樣進(jìn)行的。層可以簡(jiǎn)單的理解成數(shù)據(jù)通信需要的步驟。當(dāng)一個(gè)通信系統(tǒng)以這種層的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，就稱(chēng)為是分層的體系結(jié)構(gòu)。打個(gè)比方：把石家莊某廠大型機(jī)械設(shè)備需要搬到北京的某個(gè)房間中，需要哪些步驟呢？首先需要將設(shè)備拆卸，并對(duì)各個(gè)部件編號(hào)，打包，通過(guò)汽車(chē)運(yùn)到火車(chē)站，通過(guò)火車(chē)運(yùn)到北京火車(chē)站，在通過(guò)市內(nèi)交通運(yùn)送到北京的房間，然后再打開(kāi)包裝，將各個(gè)部件根據(jù)編號(hào)組裝成設(shè)備。

1.3網(wǎng)際互聯(lián)模型1.3.2參考模型的優(yōu)點(diǎn)將網(wǎng)絡(luò)的通信過(guò)程劃分為小一些、功能簡(jiǎn)單的部件，有助于各個(gè)部件的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和故障排除。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)組件的標(biāo)準(zhǔn)化，允許多個(gè)供應(yīng)商進(jìn)行開(kāi)發(fā)，比如定義以太網(wǎng)和廣域網(wǎng)設(shè)備的接口標(biāo)準(zhǔn)和電壓標(biāo)準(zhǔn)等。通過(guò)定義在模型的每一層實(shí)現(xiàn)的功能，鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化。允許各種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)硬件或軟件相互通信防止對(duì)某一層所做的改動(dòng)影響到其他的層，這樣就有利于開(kāi)發(fā)，比如你將組建局域網(wǎng)的設(shè)備由集線器替換成交換機(jī)，而你的路由器不需要更改OSI參考模型解析1.3網(wǎng)際互聯(lián)模型應(yīng)用層提供用戶(hù)接口，特指網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，能產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)流量的應(yīng)用程序，比如客戶(hù)端的QQ、MSN、IE瀏覽器等，服務(wù)器端的Web服務(wù)、流媒體服務(wù)等。而WindowsXP記事本程序和計(jì)算器程序由于不產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)流量，他們不屬于應(yīng)用層。表示層表示數(shù)據(jù)，如采用二進(jìn)制或ASCII碼等；處理數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)加密，數(shù)據(jù)壓縮等。這一層常常是軟件開(kāi)發(fā)人員需要考慮的問(wèn)題，比如QQ軟件開(kāi)發(fā)人員就要考慮用戶(hù)的聊天記錄在網(wǎng)絡(luò)傳輸之前加密，防止有人使用捕包工具捕獲用戶(hù)數(shù)據(jù)，泄露信息；針對(duì)QQ視頻聊天，開(kāi)發(fā)人員就要考慮如何通過(guò)壓縮數(shù)據(jù)節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬。會(huì)話層會(huì)話層的作用主要是建立、維護(hù)、管理應(yīng)用程序之間的會(huì)話。比如流媒體服務(wù)器和每一個(gè)點(diǎn)播節(jié)目的客戶(hù)端軟件分別建立會(huì)話，服務(wù)器才能區(qū)分每個(gè)用戶(hù)點(diǎn)播的節(jié)目和相應(yīng)進(jìn)度。傳輸層提供可靠或不可靠的傳輸，能夠錯(cuò)誤糾正，糾正失敗能夠重傳。傳輸層的可靠傳輸負(fù)責(zé)建立端到端的連接，并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)在端到端連接上的傳輸。傳輸層通過(guò)端口號(hào)區(qū)分上層服務(wù)，并通過(guò)滑動(dòng)窗口技術(shù)實(shí)現(xiàn)可靠傳輸、流量控制、擁塞控制以及通過(guò)三次握手建立連接。1.3網(wǎng)際互聯(lián)模型網(wǎng)絡(luò)層為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供邏輯地址，根據(jù)數(shù)據(jù)包的邏輯地址選擇最佳網(wǎng)絡(luò)路徑。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)從源端發(fā)送到目的端，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶胶娃D(zhuǎn)發(fā)。數(shù)據(jù)鏈路層也經(jīng)常被人們稱(chēng)為MAC層，它管理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的物理地址，所以物理地址也被稱(chēng)作MAC地址。數(shù)據(jù)鏈路層將數(shù)據(jù)包封裝為幀，使用MAC地址提供對(duì)介質(zhì)的訪問(wèn)，執(zhí)行差錯(cuò)檢測(cè)，但不糾正。數(shù)據(jù)鏈路層向上提供對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的服務(wù)。物理層主要負(fù)責(zé)二進(jìn)制數(shù)據(jù)比特流在設(shè)備之間的傳輸。物理層規(guī)定電壓大小、線路速率、設(shè)備和電纜的接口標(biāo)準(zhǔn)。

物理層關(guān)心的是以下的一些內(nèi)容：接口和媒體的物理特性位的表示和傳輸速率位的同步物理拓?fù)洌盒菭钔負(fù)?、環(huán)狀拓?fù)?、總線拓?fù)涞?。傳輸模式：?jiǎn)喂?、半雙工或全雙工。1.3網(wǎng)際互聯(lián)模型1.3.3OSI的分組OSI參考模型有7個(gè)不同的層，分為兩個(gè)組（如圖1-6所示）。上面3層為OSI的高層，主要面向用戶(hù)應(yīng)用，定義了終端系統(tǒng)中的應(yīng)用程序?qū)⑷绾伪舜送ㄐ?，以及如何與用戶(hù)通信。軟件開(kāi)發(fā)人員在開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序時(shí)需要考慮OSI上三層，不必要考慮數(shù)據(jù)通信方面的事情。下面4層為OSI的底層，主要面向數(shù)據(jù)傳輸，定義了怎樣進(jìn)行端到端的數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)絡(luò)工程師的工作主要涉及OSI參考模型的下4層。網(wǎng)絡(luò)工程師負(fù)責(zé)把網(wǎng)絡(luò)調(diào)通、優(yōu)化后，就可以為多種應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)通信。1.3網(wǎng)際互聯(lián)模型1.4理解OSI參考模型1.4.1實(shí)例：應(yīng)用程序包含IP地址帶來(lái)的麻煩1.4.2OSI參考模型與排錯(cuò)物理層檢查數(shù)據(jù)鏈路層排錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)層排錯(cuò)表示層故障應(yīng)用層故障1.4理解OSI參考模型某單位的服務(wù)器最近出現(xiàn)異常，網(wǎng)絡(luò)管理員感覺(jué)有人在操作他的服務(wù)器，他懷疑服務(wù)器中了木馬。他想查一下服務(wù)器是否中了木馬，如何確認(rèn)呢？首先需要登錄計(jì)算機(jī)，但不訪問(wèn)任何網(wǎng)絡(luò)資源，并且保證Windows沒(méi)有在后臺(tái)更新系統(tǒng)，殺毒軟件也沒(méi)有更新病毒庫(kù)。如下圖所示，運(yùn)行netstat–nob

查看有沒(méi)有到Internet上的連接，可以看到源端口和目標(biāo)端口，源地址和目標(biāo)地址，以及建立會(huì)話的進(jìn)程或程序。1.4理解OSI參考模型1.4.3通過(guò)建立的會(huì)話查木馬通過(guò)查看可疑會(huì)話可以確認(rèn)是否中了木馬。只要你的計(jì)算機(jī)中了木馬，木馬程序會(huì)自動(dòng)運(yùn)行，或者作為你計(jì)算機(jī)上的一個(gè)服務(wù)，或者是開(kāi)機(jī)就自動(dòng)運(yùn)行的程序，然后就在后臺(tái)偷偷的和遠(yuǎn)程的客戶(hù)端連接。攻擊者就可以看到哪些中了木馬的計(jì)算機(jī)在運(yùn)行，就可以操作中了木馬的計(jì)算機(jī)。如果計(jì)算機(jī)中了木馬，木馬程序會(huì)自動(dòng)和外網(wǎng)的客戶(hù)端建立連接，我們可以查看計(jì)算機(jī)的對(duì)外的連接來(lái)確認(rèn)。之后主要查看與外網(wǎng)的地址連接的會(huì)話，如果有連接，那就可能是木馬程序，你就能看到進(jìn)程號(hào)和該進(jìn)程號(hào)對(duì)應(yīng)的程序。1.4.3通過(guò)建立的會(huì)話查木馬1.5網(wǎng)絡(luò)設(shè)備1.5.1網(wǎng)卡

網(wǎng)卡是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)組件，是局域網(wǎng)中連接計(jì)算機(jī)和傳輸介質(zhì)的接口，不僅能實(shí)現(xiàn)與局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)之間的物理連接和電信號(hào)匹配，還涉及幀的發(fā)送與接收、幀的封裝與拆封、介質(zhì)訪問(wèn)控制、數(shù)據(jù)的編碼與解碼以及數(shù)據(jù)緩存的功能等。

網(wǎng)卡功能數(shù)據(jù)的封裝與解封：發(fā)送時(shí)將上一層交下來(lái)的數(shù)據(jù)加上首部和尾部，成為以太網(wǎng)的幀。接收時(shí)將以太網(wǎng)的幀剝?nèi)ナ撞亢臀膊?，然后送交上一層。鏈路管理：主要是CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection，帶沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)）協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。編碼與譯碼：即曼徹斯特編碼與譯碼。1.5網(wǎng)絡(luò)設(shè)備集線器交換機(jī)路由器網(wǎng)卡雙絞線水晶頭1.5網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸速率應(yīng)根據(jù)服務(wù)器或工作站的帶寬需求并結(jié)合物理傳輸介質(zhì)所能提供的最大傳輸速率來(lái)選擇網(wǎng)卡的傳輸速率。網(wǎng)卡接口目前常見(jiàn)的接口主要有以太網(wǎng)的RJ-45接口、細(xì)同軸電纜的BNC接口和粗同軸電AUI接口、FDDI接口、ATM接口等。而且有的網(wǎng)卡為了適用于更廣泛的應(yīng)用環(huán)境，提供了兩種或多種類(lèi)型的接口，如有的網(wǎng)卡會(huì)同時(shí)提供RJ-45、BNC接口或AUI接口。RJ-45接口：這是最為常見(jiàn)的一種網(wǎng)卡，也是應(yīng)用最廣的一種接口類(lèi)型網(wǎng)卡，這主要得益于雙絞線以太網(wǎng)應(yīng)用的普及。因?yàn)檫@種RJ-45接口類(lèi)型的網(wǎng)卡就是應(yīng)用于以雙絞線為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)中，它的接口類(lèi)似于常見(jiàn)的電話接口RJ-11，但RJ-45是8芯線，而電話線的接口是4芯的，通常只接2芯線（ISDN的電話線接4芯線）。在網(wǎng)卡上還自帶兩個(gè)狀態(tài)指示燈，通過(guò)這兩個(gè)指示燈顏色可初步判斷網(wǎng)卡的工作狀態(tài)

1.5網(wǎng)絡(luò)設(shè)備MAC地址MAC(MediaAccessControl)地址，或稱(chēng)為物理地址、硬件地址，用來(lái)定義網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的位置。在OSI模型中，第三層網(wǎng)絡(luò)層使用IP地址，第二層數(shù)據(jù)鏈路層使用MAC地址。因此一個(gè)主機(jī)會(huì)有一個(gè)IP地址，而每個(gè)網(wǎng)卡會(huì)有一個(gè)專(zhuān)屬于它的MAC地址。MAC地址是燒錄在NetworkInterfaceCard(網(wǎng)卡，NIC)里的。MAC地址是由48比特長(zhǎng)(6字節(jié))的16進(jìn)制的數(shù)字組成的。其中0-23位叫做組織唯一標(biāo)志符(organizationallyunique)，是識(shí)別LAN（局域網(wǎng)）節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)，24-47位是由廠家自己分配。其中第8位是組播地址標(biāo)志位。網(wǎng)卡的物理地址通常是由網(wǎng)卡生產(chǎn)廠家燒入網(wǎng)卡的EPROM（一種閃存芯片，通?？梢酝ㄟ^(guò)程序擦寫(xiě)），它存儲(chǔ)的是傳輸數(shù)據(jù)時(shí)真正賴(lài)以標(biāo)識(shí)發(fā)出數(shù)據(jù)的電腦和接收數(shù)據(jù)的主機(jī)的地址。形象的說(shuō)，MAC地址就如同我們身份證上的身份證號(hào)碼，具有全球唯一性。1.5網(wǎng)絡(luò)設(shè)備MAC地址的應(yīng)用平日身份證的作用并不是很大，但是到了有的關(guān)鍵時(shí)刻，身份證就是用來(lái)證明你的身份的。比如你要去銀行提取大額現(xiàn)金，這時(shí)就要用到身份證。那么MAC地址與IP地址綁定就如同我們?cè)谌粘Ｉ钪械谋救藬y帶自己的身份證去做重要事情一樣的道理。有的時(shí)候，我們?yōu)榱朔乐笽P地址被盜用，就通過(guò)簡(jiǎn)單的交換機(jī)端口綁定(端口的MAC表使用靜態(tài)表項(xiàng))，可以在每個(gè)交換機(jī)端口只連接一臺(tái)主機(jī)的情況下防止修改MAC地址的盜用，如果是三層設(shè)備還可以提供：交換機(jī)端口/IP/MAC三者的綁定，防止修改MAC的IP盜用。一般綁定MAC地址都是在交換機(jī)和路由器上配置的，是網(wǎng)管人員才能接觸到的，對(duì)于一般電腦用戶(hù)來(lái)說(shuō)只要了解了綁定的作用就行了。比如你在校園網(wǎng)中把自己的筆記本電腦換到另外一個(gè)宿舍就無(wú)法上網(wǎng)了，這個(gè)就是因?yàn)镸AC地址與IP地址(端口)綁定引起的。1.5網(wǎng)絡(luò)設(shè)備1.5.2查看和更改計(jì)算機(jī)的MAC地址

在Windows2000/XP中，依次單擊“開(kāi)始”→“運(yùn)行”→輸入“CMD”，回車(chē)，輸入“ipconfig/all”，回車(chē)。即可看到MAC地址。

1.5網(wǎng)絡(luò)設(shè)備1.5.3網(wǎng)線直通電纜直通線：又叫正線或標(biāo)準(zhǔn)線，兩端采用568B做線標(biāo)準(zhǔn)，注意兩端都是同樣的線序且一一對(duì)應(yīng)。具體的線序制作方法是：雙絞線夾線順序是兩邊一致，統(tǒng)一都是：1：白橙、2：橙、3：白綠、4：藍(lán)、5：白藍(lán)、6：綠、7：白棕、8：棕。注意兩端都是同樣的線序且一一對(duì)應(yīng)。這就是100M網(wǎng)線的做線標(biāo)準(zhǔn)，即568B標(biāo)準(zhǔn)，也就是我們平常所說(shuō)的正線或標(biāo)準(zhǔn)線、直通線。直通線應(yīng)用最廣泛，這種類(lèi)型的以太網(wǎng)電纜用來(lái)實(shí)現(xiàn)下列連接:主機(jī)到交換機(jī)或集線器路由器到交換機(jī)或集線器1.5網(wǎng)絡(luò)設(shè)備交叉電纜交叉線：又叫反線，線序按照一端568A，一端568B的標(biāo)準(zhǔn)排列好線序，并用RJ45水晶頭夾好。具體的線序制作方法是：一端采用：1：白綠、2：綠、3：白橙、4：藍(lán)、5：白藍(lán)、6：橙、7：白棕、8：棕，即568A標(biāo)準(zhǔn)）。另一端在這個(gè)基礎(chǔ)上將這八根線中的1號(hào)和3號(hào)線，2號(hào)和6號(hào)線互換一下位置，這時(shí)網(wǎng)線的線序就變成了568B（即白橙，橙，白綠，藍(lán)，白藍(lán)，綠，白棕，棕的順序）做線標(biāo)準(zhǔn)不變，這樣交叉線就做好了。這種類(lèi)型的以太網(wǎng)電纜用來(lái)實(shí)現(xiàn)下列連接:交換機(jī)到交換機(jī)集線器到集線器主機(jī)到主機(jī)集線器到交換機(jī)路由器直連到主機(jī)1.5網(wǎng)絡(luò)設(shè)備反轉(zhuǎn)電纜盡管這種類(lèi)型的電纜不是用來(lái)連接各種以太網(wǎng)部件的，但是你可以用它來(lái)實(shí)現(xiàn)從主機(jī)到路由器控制臺(tái)串行通信(Console)端口的連接。如果有一臺(tái)Cisco路由器或交換機(jī)，就可以使用這種電纜將運(yùn)行超級(jí)終端(HyperTerminal)的PC機(jī)與Cisco硬件設(shè)備連接起來(lái)。在這種電纜中使用了8根電纜線來(lái)連接串行設(shè)備。1.5網(wǎng)絡(luò)設(shè)備1.5.4集線器

集線器的英文稱(chēng)為“Hub”?！癏ub”是“中心”的意思，集線器的主要功能是對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行再生整形放大，以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離，同時(shí)把所有節(jié)點(diǎn)集中在以它為中心的節(jié)點(diǎn)上

多個(gè)工作站意味著更多的沖突使用CSMA/CD機(jī)制通信集線器使用CSMA/CD技術(shù)，它是一種介質(zhì)訪問(wèn)的控制方法，當(dāng)在同一個(gè)共享網(wǎng)絡(luò)中的不同節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳送數(shù)據(jù)包時(shí)，不可避免的會(huì)產(chǎn)生沖突，而CSMA/CD機(jī)制就是用來(lái)解決這種沖突問(wèn)題。1.5網(wǎng)絡(luò)設(shè)備CSMA/CD工作原理當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)想在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它首先檢查線路上是否有其他主機(jī)的信號(hào)在傳送：如果有，說(shuō)明其他主機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)，自己則利用退避算法等一會(huì)再試圖發(fā)送；如果線路上沒(méi)有其他主機(jī)的信號(hào)，自己就將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，同時(shí)，不停的監(jiān)聽(tīng)線路，以確信其他主機(jī)沒(méi)有發(fā)送數(shù)據(jù)，如果檢測(cè)到有其他信號(hào)，自己就發(fā)送一個(gè)JAM阻塞信號(hào)，通知網(wǎng)段上的其他節(jié)點(diǎn)停止發(fā)送數(shù)據(jù)，這時(shí)，其他節(jié)點(diǎn)也必須采用退避算法等一會(huì)再試圖發(fā)送。CSMA/CD重要特性使用CSMA/CD協(xié)議的以太網(wǎng)不能進(jìn)行全雙工通信而只能進(jìn)行雙向交替通信（半雙工通信）每個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時(shí)間內(nèi)，存在著遭遇碰撞的可能性這種發(fā)送的不確定性使整個(gè)以太網(wǎng)的平均通信量遠(yuǎn)小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率集線器屬于純硬件網(wǎng)絡(luò)底層設(shè)備，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的A和B計(jì)算機(jī)通訊時(shí)，雖然數(shù)據(jù)幀有具體的源MAC地址和目標(biāo)MAC地址，但是集線器不會(huì)針對(duì)目標(biāo)MAC地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，而是將這個(gè)信號(hào)傳遞到所有的接口。1.5網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廣播發(fā)送數(shù)據(jù)方式有以下幾方面不足：用戶(hù)數(shù)據(jù)包向所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送，很可能帶來(lái)數(shù)據(jù)通信的不安全因素，一些別有用心的人很容易就能非法截獲他人的數(shù)據(jù)包。由于所有數(shù)據(jù)包都是向所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送，加上以上所介紹的共享帶寬方式，就更加可能造成網(wǎng)絡(luò)塞車(chē)現(xiàn)象，更加降低了網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行效率。因此集線器連接的網(wǎng)為一個(gè)沖突域。非雙工傳輸，網(wǎng)絡(luò)通信效率低。集線器的同一時(shí)刻每一個(gè)端口只能進(jìn)行一個(gè)方向的數(shù)據(jù)通信，而不能像交換機(jī)那樣進(jìn)行雙向雙工傳輸，網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行效率低，不能滿(mǎn)足較大型網(wǎng)絡(luò)通信需求。1.5網(wǎng)絡(luò)設(shè)備1.5.5交換機(jī)交換機(jī)(Switch)是一種用于電信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它可以為接入交換機(jī)的任意兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供獨(dú)享的電信號(hào)通路。最常見(jiàn)的交換機(jī)是以太網(wǎng)交換機(jī)，其他常見(jiàn)的還有電話語(yǔ)音交換機(jī)、光纖交換機(jī)等。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，交換概念的提出改進(jìn)了共享工作模式。HUB集線器就是一種共享設(shè)備，本身不能識(shí)別目的地址，當(dāng)同一局域網(wǎng)內(nèi)的A主機(jī)給B主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)包在以HUB為架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)上是以廣播方式傳輸?shù)?，由每一臺(tái)終端通過(guò)驗(yàn)證數(shù)據(jù)包頭的地址信息來(lái)確定是否接收。交換機(jī)擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機(jī)的所有的端口都掛接在這條背部總線上，控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理端口會(huì)查找內(nèi)存中的地址對(duì)照表以確定目的MAC地址的NIC（網(wǎng)卡）掛接在哪個(gè)端口上，通過(guò)內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口，目的MAC若不存在才廣播到所有的端口，接收端口回應(yīng)后交換機(jī)會(huì)“學(xué)習(xí)”新的地址，并把它添加入內(nèi)部MAC地址表中。交換機(jī)和網(wǎng)橋交換機(jī)的每一個(gè)端口是一個(gè)沖突域所有的端口在同一個(gè)廣播域MemorySwitch1.5網(wǎng)絡(luò)設(shè)備總之，交換機(jī)是一種基于MAC地址識(shí)別，能完成封裝轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。交換機(jī)可以“學(xué)習(xí)”MAC地址，并把其存放在內(nèi)部地址表中，通過(guò)在數(shù)據(jù)幀的始發(fā)者和目標(biāo)接收者之間建立臨時(shí)的交換路徑，使數(shù)據(jù)幀直接由源地址到達(dá)目的地址。交換機(jī)和集線器相比有以下優(yōu)點(diǎn)：交換機(jī)的端口帶寬獨(dú)享。交換機(jī)比集線器安全。將目標(biāo)MAC地址為FF-FF-FF-FF-FF-FF的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到所有交換機(jī)端口(除了發(fā)送端口外)，因此交換機(jī)連接的網(wǎng)是一個(gè)廣播域。1.5網(wǎng)絡(luò)設(shè)備1.5.6路由器

路由器：連接因特網(wǎng)中各局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)的設(shè)備，它會(huì)根據(jù)信道的情況自動(dòng)選擇和設(shè)定路由，以最佳路徑，按前后順序發(fā)送信號(hào)的設(shè)備。路由器英文名Router，路由器是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的樞紐、“交通警察”。目前路由器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，各種不同檔次的產(chǎn)品已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)各種骨干網(wǎng)內(nèi)部連接、骨干網(wǎng)間互聯(lián)和骨干網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通業(yè)務(wù)的主力軍路由器InternetTelecommuterBranchOfficeModemorISDNTAMobileUserMainOffice1.5網(wǎng)絡(luò)設(shè)備路由器基本概念在路由過(guò)程中，信息至少會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)或多個(gè)中間節(jié)點(diǎn)。通常，人們會(huì)把路由和交換進(jìn)行對(duì)比，這主要是因?yàn)樵谄胀ㄓ脩?hù)看來(lái)兩者所實(shí)現(xiàn)的功能是完全一樣的。其實(shí)，路由和交換之間的主要區(qū)別就是交換機(jī)根據(jù)MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，發(fā)生在OSI參考模型的第二層（數(shù)據(jù)鏈路層），而路由器基于網(wǎng)絡(luò)層地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，發(fā)生在OSI參考模型第三層，即網(wǎng)絡(luò)層，因此我們說(shuō)路由器為三層設(shè)備。舉例來(lái)說(shuō)，大家都知道打電話分本地和長(zhǎng)途，打長(zhǎng)途電話需要撥區(qū)號(hào)，打本地電話不需要撥區(qū)號(hào)。類(lèi)似的來(lái)理解計(jì)算機(jī)之間的通信，交換機(jī)端口連接的計(jì)算機(jī)就相當(dāng)于在同一個(gè)區(qū)的電話，負(fù)責(zé)在同一個(gè)區(qū)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，即所連接的計(jì)算機(jī)的IP地址網(wǎng)絡(luò)部分必須相同。路由器的接口連接不同的網(wǎng)段，負(fù)責(zé)在不同的網(wǎng)段轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，就相當(dāng)于在不同區(qū)號(hào)打長(zhǎng)途電話。1.5網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

交換機(jī)1連接的計(jì)算機(jī)都在/16網(wǎng)段，交換機(jī)2連接的計(jì)算機(jī)都在/16網(wǎng)段。路由器的兩個(gè)以太網(wǎng)接口連接交換機(jī)1和交換機(jī)2。連接交換機(jī)1的接口設(shè)置IP地址作為/16網(wǎng)段的網(wǎng)關(guān)，連接交換機(jī)2的接口設(shè)置IP地址作為/16網(wǎng)段的網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)就是到其他網(wǎng)段的出口，一般為路由器接口的IP地址。且該地址一般為該網(wǎng)段中第一個(gè)或最后一個(gè)可用的IP地址，這樣可盡量避免計(jì)算機(jī)和網(wǎng)關(guān)的IP地址沖突。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和沖突域和廣播域HubBridgeSwitchRouterCollisionDomains:1444BroadcastDomains:11141.5網(wǎng)絡(luò)設(shè)備路由器是互聯(lián)網(wǎng)的主要節(jié)點(diǎn)設(shè)備。路由器通過(guò)路由決定數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。轉(zhuǎn)發(fā)策略稱(chēng)為路由選擇（routing），這也是路由器名稱(chēng)的由來(lái)（router，轉(zhuǎn)發(fā)者）。作為不同網(wǎng)絡(luò)之間互相連接的樞紐，路由器系統(tǒng)構(gòu)成了基于TCP/IP的國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)Internet的主體脈絡(luò)，也可以說(shuō)，路由器構(gòu)成了Internet的骨架。它的處理速度是網(wǎng)絡(luò)通信的主要瓶頸之一，它的可靠性則直接影響著網(wǎng)絡(luò)互連的質(zhì)量。在園區(qū)網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)、乃至整個(gè)Internet研究領(lǐng)域中，路由器技術(shù)始終處于核心地位，其發(fā)展歷程和方向，成為整個(gè)Internet研究的一個(gè)縮影。路由器的作用：默認(rèn)時(shí)，路由器將不會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)任何廣播包或組播包。在不同網(wǎng)段轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，路由器使用IP地址，IP地址在網(wǎng)絡(luò)層的報(bào)頭中，用來(lái)決定將包轉(zhuǎn)發(fā)到的下一跳路由器。路由器可以使用管理員創(chuàng)建的訪問(wèn)表來(lái)控制被允許進(jìn)入或流出一個(gè)接口的包的安全性。第3層設(shè)備(這里是指路由器)可以提供虛擬LAN(VLAN)之間的連接。路由器可以為特定類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)流量提供服務(wù)質(zhì)量(QoS)。1.6數(shù)據(jù)封裝封裝（encapsulate/encapsulation）：數(shù)據(jù)要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，要從高層一層一層的向下傳送，如果一個(gè)主機(jī)要傳送數(shù)據(jù)到別的主機(jī)，先把數(shù)據(jù)裝到一個(gè)特殊協(xié)議報(bào)頭中，這個(gè)過(guò)程叫封裝（如圖1-40所示）。計(jì)算機(jī)在傳數(shù)據(jù)之前需要將數(shù)據(jù)分段，在每段添加附加信息，稱(chēng)為封裝。封裝分為：切片和加控制信息。

1.6數(shù)據(jù)封裝從事IT職業(yè)，我們經(jīng)常會(huì)聽(tīng)到數(shù)據(jù)包、數(shù)據(jù)幀這樣的名稱(chēng)。當(dāng)數(shù)據(jù)在傳輸層添加上源端口和目標(biāo)端口我們稱(chēng)之為數(shù)據(jù)段或消息，可靠傳輸稱(chēng)為數(shù)據(jù)段，不可靠傳輸稱(chēng)為消息。在網(wǎng)絡(luò)層會(huì)給數(shù)據(jù)段或消息添加目標(biāo)地址和源地址，稱(chēng)為數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包在數(shù)據(jù)鏈路層添加了目標(biāo)MAC地址、源MAC地址和幀校驗(yàn)序列（FCS），稱(chēng)為數(shù)據(jù)幀。在這里你需要記住，數(shù)據(jù)包包括：數(shù)據(jù)、端口和IP地址。數(shù)據(jù)幀包括：數(shù)據(jù)、端口、IP地址和MAC地址。1.6數(shù)據(jù)封裝計(jì)算機(jī)在接收到數(shù)據(jù)幀后，需要去掉為了傳輸而添加的附加信息，這稱(chēng)為解封裝，是上述封裝操作的逆向過(guò)程

1.7傳輸模式按數(shù)據(jù)流的方向分成三種傳輸模式：?jiǎn)喂?、半雙工、全雙工單工單工（SimplexCommunication）模式的數(shù)據(jù)傳輸是單向的。通信雙方中，一方固定為發(fā)送端，一方則固定為接收端。信息只能沿一個(gè)方向傳輸。單工模式一般用在只向一個(gè)方向傳輸數(shù)據(jù)的場(chǎng)合。例如計(jì)算機(jī)與打印機(jī)之間的通信是單工模式，因?yàn)橹挥杏?jì)算機(jī)向打印機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，而沒(méi)有相反方向的數(shù)據(jù)傳輸。還有在某些通信信道中，如單工無(wú)線發(fā)送，廣播電臺(tái)和收音機(jī)，電視臺(tái)和電視之間的通信為單工。1.7傳輸模式半雙工通信使用同一根傳輸線，既可以發(fā)送數(shù)據(jù)又可以接收數(shù)據(jù)，但不能同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。數(shù)據(jù)傳輸允許數(shù)據(jù)在兩個(gè)方向上傳輸，但是，在任何時(shí)刻只能由其中的一方發(fā)送數(shù)據(jù)，另一方接收數(shù)據(jù)。因此半雙工模式既可以使用一條數(shù)據(jù)線，也可以使用兩條數(shù)據(jù)線。它實(shí)際上是一種切換方向的單工通信，就和對(duì)講機(jī)(步話機(jī))一樣。半雙工通信中每端需有一個(gè)收發(fā)切換電子開(kāi)關(guān)，通過(guò)切換來(lái)決定數(shù)據(jù)向哪個(gè)方向傳輸。因?yàn)橛星袚Q，所以會(huì)產(chǎn)生時(shí)間延遲。信息傳輸效率低些。1.7傳輸模式全雙工數(shù)據(jù)通信允許數(shù)據(jù)同時(shí)在兩個(gè)方向上傳輸，因此，全雙工通信是兩個(gè)單工通信方式的結(jié)合，它要求發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備都有獨(dú)立的接收和發(fā)送能力，就和電話一樣。在全雙工模式中，每一端都有發(fā)送器和接收器，有兩條傳輸線，可在交互式應(yīng)用和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中使用，信息傳輸效率高。全雙工以太網(wǎng)在原始的802.3Ethemet中定義，它只使用一對(duì)電纜線，數(shù)字信號(hào)在線路上是雙向傳輸?shù)?。?dāng)然，這與IEEE規(guī)范所討論的全雙工工作過(guò)程稍微有一點(diǎn)不同，但Cisco所說(shuō)的是通常在以太網(wǎng)中所發(fā)生的事情。1.7傳輸模式1.7.1半雙工和全雙工以太網(wǎng)半雙工以太網(wǎng)也采用CSMA/CD協(xié)議，以防止產(chǎn)生沖突，如果產(chǎn)生了沖突，就允許重傳。如果用集線器組建以太網(wǎng)，則必須工作在半雙工方式，因?yàn)槎苏军c(diǎn)必須能夠檢測(cè)到?jīng)_突。在Cisco看來(lái)，半雙工以太網(wǎng)----典型的為10BaseT----只有30%~40%的效率。因?yàn)橐粋€(gè)大的10BaseT網(wǎng)絡(luò)通常最多只給出3Mb/s~4Mb/s的帶寬。全雙工以太網(wǎng)使用兩對(duì)電纜線，而不像半雙工方式那樣使用一對(duì)電纜線，全雙工方式在發(fā)送設(shè)備的發(fā)送方和接收設(shè)備的接收方之間采用點(diǎn)到點(diǎn)的連接，這就意味著在全雙工數(shù)據(jù)傳送方式下，可以得到更高的傳輸速率。由于發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)是在不同的電纜線上完成的，因此不會(huì)產(chǎn)生沖突。1.7傳輸模式之所以不會(huì)產(chǎn)生沖突，是因?yàn)楝F(xiàn)在就好像有了帶多個(gè)入口的高速公路，而不是由半雙工方式所提供的只有一條入口的路。全雙工以太網(wǎng)能夠在兩個(gè)方向上提供100%的效率。1.7傳輸模式全雙工以太網(wǎng)可以用于下列3種情況:交換機(jī)到主機(jī)的連接交換機(jī)到交換機(jī)的連接使用交叉電纜的從主機(jī)到主機(jī)的連接最后，請(qǐng)記住下列重點(diǎn):在全雙工模式下，不會(huì)有沖突域。專(zhuān)用的交換機(jī)端口可用于全雙工節(jié)點(diǎn)。主機(jī)的網(wǎng)卡和交換機(jī)端口必須能夠運(yùn)行在全雙工模式下。1.7傳輸模式1.7.2設(shè)置網(wǎng)卡的雙工模式較新的計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡雙工模式或交換機(jī)的端口雙工模式為自動(dòng)協(xié)商：自動(dòng)協(xié)商的出現(xiàn)是為了保證新的全雙工以太網(wǎng)兼容老的以太網(wǎng)。自動(dòng)協(xié)商的內(nèi)容主要包括雙工模式、運(yùn)行速率以及流控等參數(shù)。自動(dòng)協(xié)商是建立在雙絞線以太網(wǎng)的一種低層機(jī)制上的，它只對(duì)雙絞線以太網(wǎng)有效。假如A和B兩端都支持自動(dòng)協(xié)商，A的工作速率有10/100/1000Mbps，B的工作速率有10/100Mbps，那么它們協(xié)商的結(jié)果是100Mbps，這里很好理解，就是一個(gè)相與后取最大值的結(jié)果。1.7傳輸模式1.7.2設(shè)置網(wǎng)卡的雙工模式假如A和B兩端中，A支持自動(dòng)協(xié)商，B不支持自動(dòng)協(xié)商，那么由于強(qiáng)行設(shè)定的站點(diǎn)不會(huì)告訴正在協(xié)商的站點(diǎn)自己的速率和單雙工方式，自動(dòng)協(xié)商的站點(diǎn)就必須自己決定合適的速率和單雙工方式來(lái)匹配對(duì)端，這叫做平行檢測(cè)。協(xié)商站點(diǎn)監(jiān)聽(tīng)從對(duì)端過(guò)來(lái)的鏈路脈沖能夠辨別通信速率。10，100和1000Mbs以太網(wǎng)使用不同的信號(hào)方式，所以協(xié)商站點(diǎn)能識(shí)別對(duì)端的工作速率，然后達(dá)成一致?，F(xiàn)在的電腦都是支持自動(dòng)協(xié)商的。打開(kāi)“本地連接”屬性，點(diǎn)擊“配置”，在高級(jí)標(biāo)簽下，點(diǎn)中“LinkSpeed&Duplex”，可以看到默認(rèn)是自動(dòng)檢測(cè)（如圖1-46所示）。你可以強(qiáng)制指定100M全雙工、100M半雙工、10M全雙工和10M半雙工。

1.7傳輸模式1.7.2設(shè)置網(wǎng)卡的雙工模式1.8Cisco組網(wǎng)三層模型現(xiàn)在以河北師范大學(xué)軟件學(xué)院網(wǎng)絡(luò)為例，介紹網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的部署位置和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的層次。河北師范大學(xué)軟件學(xué)院位于田家炳樓的7樓、8樓和9樓。在每間教室部署接入層交換機(jī)，每間教室的交換機(jī)為學(xué)生的筆記本提供網(wǎng)絡(luò)接入。每層都有機(jī)房，在機(jī)房部署匯聚層交換機(jī)，連接教室中交換機(jī)，在9樓有核心層交換機(jī)，連接各個(gè)樓層的匯聚層交換機(jī)和學(xué)院的服務(wù)器，100M光纖連接Internet.1.8Cisco組網(wǎng)三層模型Cisco的層次模型可以用來(lái)幫助設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和維護(hù)可擴(kuò)展、可靠、性能價(jià)格比高的層次化的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),Cisco定義了3個(gè)層次，每一層都有特定的功能:接入層Layer2Switching，最終用戶(hù)被許可接入網(wǎng)絡(luò)的點(diǎn)匯聚層Layer3Switching，接入層設(shè)備的匯聚點(diǎn)核心層Layer2/Layer3Switching高速交換背板，不進(jìn)行任何過(guò)濾，因?yàn)闀?huì)影響轉(zhuǎn)發(fā)速度Cisco建網(wǎng)3層模型三核心層接入層匯聚層匯聚層匯聚層1.8C