IP通信网络基础知识

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1、IP 通信网络基础知识通信网络基础知识 第一章，第一章， 网际互连基础网际互连基础 把一个大的网络划分为一些小的网络就称为网络分段，这些工作由路由器，交换机和网桥来按成。 引起 LAN 通信量出现足赛的可能原因如下: 1 在一个广播域中有太多的主机 2 广播风暴 3 组播 4 低的带宽 路由器被用来连接各种网络，并将数据包从一个网络路由到另一个网络。 默认时，路由器用来分隔广播域，所谓广播域，是指王端上所有设备的集合，这些设备收听送往那个王端的所 有广播。尽管路由器用来分隔广播域，但重要的是要记住，路由器也用来分隔冲突域。 在网络中使用路由器有两个好处： 1 默认时路由器不会转发广播。 2 路

2、由器可以根据第三层（网络层）信息对网络进行过滤。 默认时，交换机分隔冲突域。这是一个以太网术语，用来描述：某个特定设备在网段上发送一个数据包，迫使 同一个网段上的其他设备都必须主要道这一点。在同一时刻，如果两个不同的设备试图发送数据包，就会产生 冲突域，此后，两个设备都必须重新发送数据包。网际互连模型 当网络刚开始出现时，典型情况下，只能在同一制造商的计算机产品之间进行通信。在 20 世纪 70 年代后期， 国际标准化组织创建了开放系统互联参考模型，也就是 OSI 七层模型。 OSI 模型时为网络而构建的最基本的层次结构模型。下面是分层的方法，以及怎样采用分层的方法来排除互 联网络中的故障。分

3、层的方法 参考模型时一种概念上的蓝图，描述了通信是怎样进行的。他解决了实现有效通信所需要的所有过程，并将这 些过程划分为逻辑上的组，称为层。参考模型的优点 OSI 模型时层次化的，任何分层的模型都有同样的好处和优势。 采用 OSI 层次模型的优点如下，当然不仅仅是这些： 1 通过网络组件的标准化，允许多个提供商进行开发。 2 允许各种类型网络硬件和软件相互通信。 3 防止对某一层所作的改动影响到其他的层，这样就有利于开发。OSI 参考模型 OSI 模型规范重要的功能之一，是帮助不能类型的主机实现相互之间的数据传输。OSI 模型有 7 个不同的层，分为两个组。上面三层定义了中断系统中的应用程序将

4、被彼此通信，以及如何与 用户通信。下面 4 层定义了三怎样进行端到端的数据传输。下面 4 层定义了怎样通过物力电缆或者通过交换机和路由器进行数据传输。传输层: 1 提供可靠或不可靠的传输 2 在重传之前执行错误纠正 网络层: 1. 提供逻辑寻址,以便进行路由选择. 数据链路层: 1. 将数据包组合为字节,字节组合为帧 2. 使用 MAC 地址提供对介质的访问 3. 执行错误检测，但不纠正 物理层:1. 在设备之间传输比特流 2. 制定电压大小、线路速率和电缆的引脚数工作在 OSI 模型的所有 7 层的网络设备包括: 1. 网络管理系统(NMS) 2. WEB 和应用程序服务器 3. 网关(非默

5、认网关) 4. 网络主机OSI 参考模型的 7 层和各层的功能 1. Application layer 文件、打印、消息、数据库和应用程序 2. Presentation layer 数据加密、压缩和转换服务 3. Session layer 会话控制 4. Transport layer 端到端连接 5. Network layer 路由选择 6. Data Link layer 数据组合成帧 7. Physical layer 物理拓扑应用层：OSI 模型的应用层是用户与计算机进行实际通信的地方。表示层：表示层因它的用途而得名：它为应用层提供数据，并负责数据转换和代码的格式化。会话层：会

6、话层负责建立、管理和终止表示层实体之间的会话连接。传输层：传输层将数据分段并重组为数据流。网络层：网络层负责设备的寻址，跟踪网络中设备的位置，并决定传送数据的最佳路径，这意味着网络层必须 在位于不同地区的互联设备之间传输数据流。数据链路层：数据链路层提供数据的物理传输，并处理出错通知、网络拓扑和流量控制。物理层：物理层是最低层，物理层的功能有两个：发送和接收位流。以太网（ETHERNET）组网 以太网采用竞争型的介质访问方法，允许网络上的所有主机共享同一条链路的带宽。 以太网采用带冲突检测的载波监听多路访问（CSMA/CD）技术。 采用 CSMA/CD 协议的网络将承受巨大的冲突压力，包括：

7、1 延迟 2 低的吞吐量 3 拥塞 半双工和全双工以太网 半双工以太网在原始的 802.3 以太网中定义，它只适用一对线缆，数字信号在线路上是双向传输的。 半双工以太网也采用 CSMA/CD 协议，以防止产生冲突，如果产生了冲突，就允许重传。 全双工以太网是用两对电缆线，而不失向半双工方式那样是用一对电缆线。 全双工以太网可以用于下列 3 种情况： 1 交换机到主机的连接 2 交换机到交换机的连接 3 使用交叉电缆的从主机到主机的连接以太网的数据链路层 以太网的数据链路层负责以太网寻址，通常成其为硬件寻址或 MAC 寻址。 有四种不同类型的以太网帧可用： 1 Ethernet_II2 IEEE

8、 802.3 3 IEEE 802.2 4 SNAPEthernet 寻址 它采用截至访问控制（Media Access Control, MAC）地址进行寻址，MAC 地址被烧入每个以太网网卡中。 MAC 地址也叫硬件地址，它采用 48 位（6 个字节）的十六进制格式。 Ethernet 帧 数据链路层负责将位组合成字节，并将字节组合成帧。 802.3 帧的格式: 前导(Preambl) 帧起始定界符/同步（Start Frame Delimiter,SFD）/Synch 目的地址（Destination Address,DA） 源地址（Source Address,SA） 长度（Lengt

9、h）或类型（Type）字段 数据（Data） 帧效验序列（Frame Check Sequence,FCS） Ethernet 物理层 Ethernet 最早由 DIX 实现。这是一种传输速率为 10Mb/s 的网络，其物理介质可以是同轴电缆、双绞线和 光纤。 下面是原始的 IEEE 802.3 标准： 10Base2 10Base5 10BaseT 下面是扩展的 IEEE 802.3 标准： 100BaseTX 100BaseFX 1000BaseCX 1000BaseT 1000BaseSX 1000BaseLXEthernet 电缆的连接 可用的 Ethernet 电缆类型有： 1 直通

10、电缆 2 交叉电缆 3 反转电缆 直通电缆： 1 主机到交换机或集线器 2 路由器到交换机或集线器 交叉电缆： 1 交换机到交换机 2 集线器到集线器 3 主机到主机 4 集线器到交换机 5 路由器直连到主机 反转电缆： 这种类型的电缆不是用来将各种 Ethernet 部件连接起来，而是反转的 Ethernet 电缆来实现从主机到路由器 控制台串行通信（com）端口的连接。 无线联网（Wireless Networking） 数据封装 当主机向其他的设备跨网络传输数据时，数据就要进行封装，就是在 OSI 模型的每一层加上协议信息。每一 层只与接收设备上相应的对等层进行通信。 Cisco 的 3

11、 层（层次）模型 Cisco 的层次模型可以用来帮助设计，实现核维护可扩展的、可靠的、性能价格比高的层次化的互联网络。Cisco 定义了 3 个层次，下面是 3 个层次和他们的典型功能： 1 核心层：骨干 核心层就是网络的中心。他位于顶层，负责可靠而迅速的传输大量的数据流。网络核心层的唯一意图是，尽可 能快的交换数据流。 2 分配层：路由 分配层有时也称为工作组层，它是接入层和核心层之间的通信点。分配层主要功能是提供路由、过滤和 WAN 接入，如果需要的话，他还决定数据报可以怎样对核心层进行访问。 3 接入层：交换 接入层控制用户和工作组对互联网络资源的访问。接入层也称桌面层。大多数用户所需要

12、的网络资源将在本地 获得，分配层处理远程服务的数据流。第二章，第二章， 因特网协议因特网协议TCP/IP 模型1 Telnet 它允许一个用户在一个远程的客户机上，访问另一台机器上的资源。 2 FTP 文件传输协议实际上就是传输文件的协议，它可以应用在任意两个主机之间。 3 TFTP 简单文件传输协议是 FTP 的简化版本，只有在你确切地知道想到得到的文件名及他的准确位置时，才可有选 择的使用 TFTP。 4 NFS 网络文件系统在文件共享中是一个特殊的协议珍宝。他允许两个不同类型的文件系统实现互操作。 5 SMTP 简单又见传输协议，是对应于我们普遍使用的被称为 E-mail 的应用，他描述

13、了邮件投递中的假脱机、排列及 方法。 6 LPD 行式打印机守护进程协议，使被设计用于实现打印机共享的。 7 X Window 为客户-服务器业务而设计，X Window 定义了一个编写基于图形化用户界面（GUI）的客户-服务器应用程 序的协议 8 SNMP 简单网络管理协议采集并使用一些有价值的网络信息。 9 DNS 域名服务可以解析主机名，特别是 Internet 名。 10 DHCP/BootP 动态主机配置协议可以为主机分配 IP 地址。主机到主机层协议 主机到主机层的主要目的，是将上层的应用从网络传输的复杂性中屏蔽出来。 在这里将描述着一层上的两个协议： 1 传输控制协议（TCP）

14、2 用户数据报协议（UDP）传输控制协议 传输控制协议通常是从应用程序中得到大段的信息数据，然后将它分割成若干个数据段。 TCP 的数据段格式 TCP 报头是一个 20 字节长的段，在带有选项时可以达到 24 个字节。 在 TCP 数据段中包含如下字段： 1 源端口 2 目的端口 3 序列号 4 确认应答号 5 偏移量6 保留 7 代码位 8 窗口 9 效验和 10 紧急指针 11 选项 12 数据用户数据报协议 如果将用户数据报协议（UDP）与 TCP 座一个比较，UDP 基本是一个缩小规模的经济化模式，有时也被称为 瘦协议。 UDP 数据段的格式 在 UDP 数据段中包含了下列字段： 1

15、源端口 2 目的端口 3 数据段长度 4 CRC 5 数据主机到主机层的重要概念 TCP 和 UDP 的重要功能 TCP UDP 排序 无序 可靠 不可靠 面向连接 无连接 虚电路 低开销 确认 无确认 窗口流量确认 没有窗口或流量控制端口号 TCP 和 UDP 都必须使用端口号来与上层进行通信，因为他们需要跟踪同时使用网络进行的不同的会话过程。 不使用带有众所周知的端口号的应用程序的虚电路时从一个指定的范围中随机地指定端口号。 下面解释了可以使用的不同的端口号： 1 低于 1024 的端口号被称为众所周知的端口号，他们是由 RFC 3232 所定义。 2 大于 1024 及 1024 的端口

16、号被上层用来建立与其他主机的会话，并且在 TCP 数据段中被 TCP 用来作 为源方和目的方的地址。因特网层协议 在 TCP/IP 的模型中，设置因特网层有两个主要的理由：路由及为上层提供一个简单的网络接口。 没有任何一个其他的高层或低层协议会涉及到任何有关路由的功能，这个复杂和重要的任务是完全属于因特网 层。 因特网层协议： 1 因特网协议（IP） 2 因特网控制报文协议（ICMP） 3 地址解析协议（ARP） 4 逆向地址解析协议（RARP）因特网协议（IP） 因特网协议其实质就是因特网层。其他的协议仅仅是建在离其基础上用于支持 IP 协议的。 IP 是从主机到主机层处接受数据段的，在需要时再将他们组合成数据报（数据包） ，然后接收方的 IP 再重新 组合数据报为数据段。每个数据报都被指定了发送者和接收者的 IP 地址。每个接收了数据报的路由器都是基 于数据包的目的 IP 地址来决定路由的。 构成 IP 报头的字段如下： 1 版本 4