IP数据通信基础

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1、 数据通信基础 引入 在第三代移动通信系统中 随着多媒体移动通信的发展 数据通信技术得到越来越广泛的应用 学习目标 描述TCP IP协议与OSI参考模型 进行IP子网的划分 描述出交换机 路由器等网络设备的用途 描述移动IP技术的基本概念 如家乡代理 隧道技术等 学习完本课程 您应该能够 课程内容 第一章数据通信网络概述第二章TCP IP协议第三章常用网络设备第四章移动IP技术 网络定义LAN和WAN网络拓扑OSI参考模型 第一章数据通信网络概述 网络定义与拓扑结构OSI参考模型 数据通信网络 SOHO Server IPHotel Intranet 移动 INTERNET 局域网 LAN 和

2、广域网 WAN Host WAN 局域网LocalAreaNetwork 广域网WideAreaNetwork 数据通信网络按覆盖范围的大小可以分为局域网和广域网 lan1 lan2 LAN定义和常用互连设备 LAN定义 通常指几公里以内的 可以通过某种介质互联的计算机 打印机 modem或其他设备的集合 特点 距离短 延迟小 数据速率高 传输可靠 LAN的设计目标 运行在有限的地理区域 允许同时访问高带宽的介质 通过局部管理控制网络的私有权利 提供全时的局部服务 联接物理相临的设备 HUB 交换机 路由器 ATM交换机 WAN定义及常用互联设备 WAN定义 在大范围区域内提供数据通信服务 主

3、要用于互连局域网 WAN的设计目标 运行在广阔的地理区域 通过低速串行链路进行访问 提供全时的或部分时间的联接性 联接物理上分离的 遥远的 甚至全球的设备 Modem CSU DSU 路由器 广域网交换机 接入服务器 常见网络拓朴结构 拓扑结构 总线 星型 树型环型 网型 第一章数据通信网络概述 网络定义与拓扑结构OSI参考模型 OSI参考模型 OSIRM 开放系统互连参考模型 OpenSystemInterconnectionReferenceModel 网络世界的法律 所有的数据通信协议都可以对应到OSI模型上 通信协议 计算机与计算机之间要相互通信 就必须 听 的懂对方的 语言 这种语言

4、就是网络协议 计算机必须运行相同的协议 才能相互通信 由于网络的种类繁多 网络协议自然也各式各样 但是 大多数网络协议的设计都有一个共同的特点 协议分层 各层协议是网络设备之间通信规则的正式描述 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 TCP IP协议栈 SourceHostA DestinationHostB 好啊 我刚好也懂TCP IP 请问可以用TCP IP和你通信吗 TCP IP协议栈 OSI七层功能 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 1 2 3 4 5 6 7 底层 负责网络数据传输 高层 负责主机之间的数据传输 分层有什么好处 各层之间相对独立 分解复杂的

5、通信过程 容易实现和维护 灵活性好 利于标准化工作 七层功能 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 1 2 3 4 5 6 7 提供应用程序间通信 处理数据格式 数据加密等 建立 维护和管理会话 建立主机端到端连接 寻址和路由选择 提供介质访问 链路管理等 比特流传输 对等通信 每一层利用下一层提供的服务与对等层通信 每一层使用自己的协议 HostA HostB APDU PPDU SPDU Segment Packet Frame Bit 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 数据封装和解

6、封装 Data Data H H 主机 服务器 交换机 路由器 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 Data 物理层 物理层 定义电压 接口 线缆标准 传输距离等 物理层线缆 同轴电缆 coaxialcable 细缆和粗缆双绞线 twistedpair UTP STP光纤 OpticalFiber 无线电波 wirelessradio 无线局域网WLAN 物理层 局域网与物理层线缆标准 10Base T 100Base T 100Base TX FX 1000Base T 1000Base SX LX 网络设备

7、 中继器 集线器等 广域网与物理层DTE设备 路由器 终端主机等 DCE设备 广域网交换机 Modem CSU DSU等 常见接口 RS 232 V 24 V 35等 MAC 物理地址 MAC地址有48位 华为产品前2个字节是0 x00E0FC 00e0 fc01 2345 厂商编号 序列号 24bits 24bits 00e0 fc01 2345 Rom Ram LAN与数据链路层 LAN标准 当今最为流行的协议为IEEE802标准IEEE802 1基本局域网问题IEEE802 2定义LLC子层IEEE802 3以太网标准IEEE802 4令牌总线网IEEE802 5令牌环网LAN数据链路层

8、设备 以太网交换机 WAN与数据链路层 WAN数据链路层标准 HDLCPPPISDNX 25FrameRelayWAN数据链路层设备 Modem ISDN终端适配器CSU DSU 广域网交换机 网络层 网络层 指定网络实体的网络层地址 并完成网络层转发寻址功能 网络层设备 Router等 WAN的网络层协议 IP协议等LAN的网络层协议 Ethernet协议等 网络层协议操作 网络层 数据链路层 物理层 网络层 数据链路层 物理层 网络层 数据链路层 物理层 网络层 数据链路层 物理层 表示层 会话层 传输层 应用层 A B C D E RouterA RouterB RouterC 传输层

9、传输层功能 分段上层数据 建立端到端连接 将数据从一端主机传送到另一端主机 保证数据按序 可靠 正确传输 传输层协议 主要有TCP IP协议栈的TCP协议和UDP协议 IPX SPX协议栈的SPX协议等 端到端通信 传输虚电路 Host WWW HUAWEI COM FTP HUAWEI COM 应用数据 WWW FTP 传输数据包 21 1028 80 1027 Data Data 面向连接和无连接的服务 面向连接的服务 适合延迟敏感性应用建立连接数据传输断开连接无连接的服务 适合延迟不敏感的应用无需建立连接资源动态分配 流量控制 流量控制的三种方式 缓存技术 突发缓存 空闲发送 源抑制报文

10、 利用ICMP协议向源端发送sourcequench报文 窗口机制 报文中包含窗口字段 用于控制源端一次发送数据的多少 确认技术 传输虚电路 Host 源 目的 Send1 2 3 Acknowledge4 Send4 5 6 Acknowledge4 Send4 5 6 高层协议 会话层协议 SQL NFS RPC等 表示层协议 ASCII MPEG JPEG等 应用层协议 文字处理 邮件 电子表格等 本章小结 网络的定义和演进过程局域网和广域网的定义设常见设备常见网络拓朴结构OSI的7层网络参考模型7层中每一层的功能 课程内容 第一章数据通信网络概述第二章TCP IP协议第三章常用网络设备

11、第四章移动IP技术 TCP IP协议栈概述网络层介绍子网划分传输层介绍应用层介绍 第二章TCP IP协议 TCP IP协议概述网络层介绍传输层介绍应用层介绍 TCP IP是Internet的核心技术TCP IP是一个协议族HTTP TELNET FTPRIP OSPF BGPPIM DVMRPTCP UDP RAWIPIPIGMPARPICMPIP是TCP IP的核心协议 TCP IP协议 TCP IP协议和OSI参考模型 TCP IP协议栈具有简单的分层设计 与OSI参考模型有清晰的对应关系 OSI参考模型 TCP IP TCP IP协议栈 应用层 传输层 网络层 数据链路层 提供应用程序网

12、络接口 建立端到端连接 寻址和路由选择 物理介质访问 二进制数据流传输 物理层 TCP IP协议数据封装 第二章TCP IP协议 TCP IP协议概述网络层介绍传输层介绍应用层介绍 网络层协议概述 应用层 传输层 网络层 IP ARP RARP ICMP 物理层 数据链路层 IP协议功能 IP协议提供了一种全球统一的编址方式 屏蔽了物理网络地址的差异 使路由查找成为可能 IP协议提供了一种全球统一的报文格式 屏蔽了网络链路层差异 使网络互联成为可能 在不同网络技术之上 通过IP层实现不同网络互联IPoverEverythingX 25PPP 点对点链路 EthernetTokenringFRA

13、TMSDHWDMEverythingoverIPITU T综合业务网 H 323 SIP 桌面应用IP Ethernet 几乎所有的高层应用都落在IP上 IP的应用范围 IP报文格式 IP地址就是用于网络层寻址的地址标识 数据链路层用什么地址进行寻址的呢 MAC地址 IP地址和MAC地址是如何对应的呢 ARP协议 什么是IP地址 一个32位整数 网络中标识一个主机 通常写成4个整数的方式 如202 116 84 92 网络号NetworkID 主机号HostID 门牌号码 邮政地址 IP地址 街道名称 0net idhost id 1 0net idhost id 1 1 0 net idho

14、st id 1 1 1 0 组播地址 1 1 1 1 0 保留为今后使用 012348162431 A 类 B 类 C 类 D 类 E 类 net id 网络标识 host id 主机标识 IP地址的分类 IP地址的范围 特殊IP地址 在使用IP地址时 还要知道下列地址是保留作为特殊用途的 一般不使用 全0的网络号码 这表示 本网络 或 我不知道号码的这个网络 全1的网络号码 全0的主机号码 这表示该IP地址就是网络的地址 全1的主机号码 表示广播地址 即对该网络上所有的主机进行广播 全0的IP地址 即0 0 0 0 网络号码为127 X X X 这里X X X为任何数 这样的网络号码用作本地

15、软件回送测试 Loopbacktest 之用 全1地址255 255 255 255 这表示 向我的网络上的所有主机广播 原先是使用0 0 0 0 私网IP地址 因特网地址分配组织规定将下列的IP地址被保留用作私有地址 10 0 0 0 10 255 255 255172 16 0 0 172 31 255 255192 168 0 0 192 168 255 255 问题 为什么IP地址要划分为网络地址和主机地址呢 方便寻址 提高寻址效率 使得网络更加容易管理 可以对具有相同网络地址的主机进行统一管理 提高网络的安全性 A公司得到了20个C类网络IP地址 B公司也有20个C类网络IP地址 并

16、且他们具有相同的网络地址 如 202 116 8 0 B公司的主机因为工作需要 经常给网络内本公司的主机发广播消息 可是这样会对A公司的主机造成骚扰 怎么解决呢 要是两家公司的网络地址不同 那就好了 可是怎么才能让大家的网络地址不同呢 这要靠子网掩码 子网与子网掩码 什么是子网掩码 IP地址在没有相关的子网掩码的情况下是不能存在的 子网掩码定义了构成IP地址的32位中有多少位定义网络或者网络及其子网 因此任何一个网络都要定义子网掩码 例如A类网络的默认子网掩码为 255 0 0 0 172 100 30 12 IP地址 子网掩码 IP地址 子网掩码 与运算 10101100 01100100 00000000 00000000 转十进制 255 255 0 0 10101100 01100100 00011110 00001100 11111111 11111111 00000000 00000000 转二进制 172 100 0 0 网络地址 为什么要划分子网 一个网络上通信量与主机的数目成正比 如果主机数目太大 超出网络介质的容量使网络的性能下降 网络划分为若干部分 降低不必要的通