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1、诊断与测试,网络故障,目 录,第一章 计算机网络体系结构概述,第二章 网络维护的方法,第三 章 物理层维护,第四章 数据链路层的维护,第五章 网络层的故障诊断与维护,第六 章 传输层维护,前 言,第七章 网络高层的维护,第八章 网络服务器的维护,第九章 无线网络的故障诊断,第十章 Intranet网络维护综合实训,第一章 计算机网络体系结构概述,本章学习目标,掌握OSI七层模型和TCP/IP网络模型的划分及作用。 掌握计算机网络系统的体系结构和网络协议的定义及其应用。 理解网络互连设备（如交换机、集线器等）的工作原理，掌握其使用方法。 正确理解、设计网络工程模型。,本章要点内容,网络体系结构的
2、概念； 开放系统参考模型及其意义； 计算机网络互连设备； 计算机网络工程模型。,本章学前要求,对计算机有一定的了解，或者已经接触或操作过计算机。 已经掌握了学习计算机所需要的外语、数学、物理等基础知识。 已经掌握了计算机网络的基本知识,1.1 OSI参考模型,1.1.1网络体系结构的概念 1. 网络体系结构的定义 计算机网络系统是一个十分复杂的系统。将一个复杂系统分解为若干个容易处理的子系统，然后“分而治之”，这种结构化设计方法是工程设计中常见的手段。分层就是系统分解的最好方法之一。 在(图1-1)所示的一般分层结构中，n 层是n-1层的用户，又是n+1层的服务提供者。n+1层虽然只直接使用了
3、n层提供的服务，实际上它通过n层还间接地使用了n-1层以及以下所有各层的服务。 在层次式结构中，每一层都可能有若干个协议。在两个(N)实体之间相互合作，共同完成(N)功能时，是受着一个或几个局部于(N)层的协议(简称（N）协议)所支配。(N)协议精确地规定(N)实体应如何利用(N-1)服务协同工作去完成(N)功能，以便向(N+1)实体提供(N)服务；换言之，(N)协议规定了(N)实体在执行(N)功能时的通信行为。,1.1 OSI参考模型,层次结构的好处在于各层相对独立、功能简单、层内的变化互不影响、即适应性强、易于实现和维护，分层结构还有利于交流、理解和标准化。 所谓网络体系就是为了完成计算机
4、间的通信合作，把每个计算机互连的功能划分成定义明确的层次，规定了同层次进程通信的协议及相邻层之间的接口及服务。将这些同层进程通信的协议以及相邻层接口统称为网络体系结构。,图1-1 层次模型,1.1 OSI参考模型,2. 层次结构 层次结构一般以垂直分层模型来表示(图1-2)。,图1-2 计算机网络的层次模型,1.1 OSI参考模型,层次结构的要点： 1）除了在物理媒体上进行的是实通信之外，其余各对等实体间进行的都是虚通信。 2）对等层的虚通信必须遵循该层的协议。 3）n层的虚通信是通过n/n-1层间接口处n-1层提供的服务以及n-1层的通信（通常也是虚通信）来实现的。 层次结构划分的原则： 1
5、）每层的功能应是明确的，并且是相互独立的。当某一层的具体实现方法更新时，只要保持上、下层的接口不变，便不会对邻居产生影响。 2）层间接口必须清晰，跨越接口的信息量应尽可能少。 3）层数应适中。若层数太少，则造成每一层的协议太复杂；若层数太多，则体系结构过于复杂，使描述和实现各层功能变得困难。,1.1 OSI参考模型,网络的体系结构的特点是： 1）以功能作为划分层次的基础。 2）第n层的实体在实现自身定义的功能时，只能使用第n-1层提供的服务。 3）第n层在向第n+1层提供的服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能。 4）仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对
6、上一层完全屏蔽。 1.1.2开放系统参考模型 1. 开放系统 在人们的日常使用当中，不同年代、不同厂家、不同型号的计算机系统千差万别，将这些系统互连起来就要彼此开放。所谓开放系统就是遵守互连标准协议的实系统。实系统是由一台或多台计算机、有关软件、终端、操作员、物理过程和信息处理手段等的集合，对实系统的研究，就会涉及到具体的计算机和技术细节。采用抽取实系统中涉及互连的公共特性构成模型系统，然后,1.1 OSI参考模型,研究这些模型系统即开放系统互连的标准，这样就避免涉及具体机型和技术上实现细节，也避免技术的进步对互连标准的影响。所谓模型化的方法是用功能上等价的开放系统模型代替实开放系统。凡是符合
7、抽象开放系统互连的特性的实系统都可视为一个开放系统。 2. OSI七层模型 1）OSI网络分层参考模型 开放系统互连(Open System Interconnection)基本参考模型是由国际标准化组织(ISO)制定的标准化开放式计算机网络层次结构模型，又称ISOs OSI参考模型。“开放”这个词表示能使任何两个遵守参考模型和有关标准的系统进行互连。 OSI包括了体系结构、服务定义和协议规范三级抽象。OSI的体系结构定义了一个七层模型，用以进行进程间的通信，并作为一个框架来协调各层标准的制定；OSI的服务定义描述了各层所提供的服务，以及层与层之间的抽象接口和交互用的服务原语；OSI各层的协议
8、规范，精确地定义了应当发送何种控制信息及何种过程来解释该控制信息。,1.1 OSI参考模型,需要强调的是，OSI参考模型并非具体实现的描述，它只是一个为制定标准机而提供的概念性框架。在OSI中，只有各种协议是可以实现的，网络中的设备只有与OSI和有关协议相一致时才能互连。 如图1-3所示,OSI七层模型从下到上分别为物理层(Physical Layer,PH)、数据链路层(Data Link Layer,DL)、网络层(Network Layer,N)、运输层(Transport Layer,T)、会话层(Session Layer,S)、表示层(Presentation Layer,P)和应
9、用层(Application Layer,A)。,图1-3 ISOs OSI参考模型,1.1 OSI参考模型,从图中可见，整个开放系统环境由作为信源和信宿的端开放系统及若干中继开放系统通过物理媒体连接构成。这里的端开放系统和中继开放系统，都是国际标准OSI7498中使用的术语。通俗地说，它们相当于资源子网中的主机和通信子网中的节点机(IMP)。只有在主机中才可能需要包含所有七层的功能，而在通信子网中的IMP一般只需要最低三层甚至只要最低两层的功能就可以了。 2）各层功能简要介绍： 第一层 物理层 第一层负责最后将信息编码成电流脉冲或其它信号用于网上传输。它由计算机和网络介质之间的实际界面组成，
10、可定义电气信号、符号、线的状态和时钟要求、数据编码和数据传输用的连接器。如最常用的RS-232规范、10BASE-T的曼彻斯特编码以及RJ-45就属于第一层。所有比物理层高的层都通过事先定义好的接口而与它通话。如以太网的附属单元接口(AUI)，一个DB-15连接器可被用来连接层一和层二。 第二层 数据链路层 数据链路层通过物理网络链路提供可靠的数据传输。不同的数据链路层定义了不同的网络和协议特征，其中包括物理编址、网络,1.1 OSI参考模型,拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。物理编址（相对应的是网络编址）定义了设备在数据链路层的编址方式；网络拓扑结构定义了设备的物理连接方式，如总线拓扑结构
11、和环拓扑结构；错误校验向发生传输错误的上层协议告警；数据帧序列重新整理并传输除序列以外的帧；流控可能延缓数据的传输，以使接收设备不会因为在某一时刻接收到超过其处理能力的信息流而崩溃。数据链路层实际上由两个独立的部分组成，介质存取控制（Media Access Control,MAC）和逻辑链路控制层（Logical Link Control,LLC）。MAC描述在共享介质环境中如何进行站的调度、发生和接收数据。MAC确保信息跨链路的可靠传输，对数据传输进行同步，识别错误和控制数据的流向。一般地讲，MAC只在共享介质环境中才是重要的，只有在共享介质环境中多个节点才能连接到同一传输介质上。IEEE
12、 MAC规则定义了地址，以标识数据链路层中的多个设备。逻辑链路控制子层管理单一网络链路上的设备间的通信，IEEE 802.2标准定义了LLC。LLC支持无连接服务和面向连接的服务。在数据链路层的信息帧中定义了许多域。这些域使得多种高层协议可以共享一个物理数据链路。 第三层 网络层,1.1 OSI参考模型,网络层负责在源和终点之间建立连接。它一般包括网络寻径，还可能包括流量控制、错误检查等。相同MAC标准的不同网段之间的数据传输一般只涉及到数据链路层，而不同的MAC标准之间的数据传输都涉及到网络层。例如IP路由器工作在网络层，因而可以实现多种网络间的互联。 第四层 传输层 传输层向高层提供可靠的
13、端到端的网络数据流服务。传输层的功能一般包括流控、多路传输、虚电路管理及差错校验和恢复。流控管理设备之间的数据传输，确保传输设备不发送比接收设备处理能力大的数据；多路传输使得多个应用程序的数据可以传输到一个物理链路上；虚电路由传输层建立、维护和终止；差错校验包括为检测传输错误而建立的各种不同结构；而差错恢复包括所采取的行动（如请求数据重发），以便解决发生的任何错误。传输控制协议（TCP）是提供可*数据传输的TCP/IP协议族中的传输层协议。 第五层 会话层 会话层建立、管理和终止表示层与实体之间的通信会话。通信会话包括发生在不同网络应用层之间的服务请求和服务应答，这些请求与应答通过会话层的协议
14、实现。它还包括创建检查点，使通信发生中断的时候可以返回到以前的一个状态。,1.1 OSI参考模型,第六层 表示层 表示层提供多种功能用于应用层数据编码和转化，以确保以一个系统应用层发送的信息可以被另一个系统应用层识别。表示层的编码和转化模式包括公用数据表示格式、性能转化表示格式、公用数据压缩模式和公用数据加密模式。 公用数据表示格式就是标准的图像、声音和视频格式。通过使用这些标准格式，不同类型的计算机系统可以相互交换数据；转化模式通过使用不同的文本和数据表示，在系统间交换信息，例如ASCII(American Standard Code for Information Interchange，
15、美国标准信息交换码)；标准数据压缩模式确保原始设备上被压缩的数据可以在目标设备上正确的解压；加密模式确保原始设备上加密的数据可以在目标设备上正确地解密。 表示层协议一般不与特殊的协议栈关联，如QuickTime是Applet计算机的视频和音频的标准，MPEG是ISO的视频压缩与编码标准。常见的图形图像格式PCX、GIF、JPEG是不同的静态图像压缩和编码标准。 第七层 应用层 应用层是最接近终端用户的OSI层，这就意味着OSI应用层与用户之间是通过应用软件直接相互作用的。注意，应用层并非由,1.1 OSI参考模型,计算机上运行的实际应用软件组成，而是由向应用程序提供访问网络资源的API（App
16、lication Program Interface，应用程序接口）组成，这类应用软件程序超出了OSI模型的范畴。应用层的功能一般包括标识通信伙伴、定义资源的可用性和同步通信。因为可能丢失通信伙伴，应用层必须为传输数据的应用子程序定义通信伙伴的标识和可用性。定义资源可用性时，应用层为了请求通信而必须判定是否有足够的网络资源。在同步通信中，所有应用程序之间的通信都需要应用层的协同操作。 OSI的应用层协议包括文件的传输、访问及管理协议(FTAM) ，以及文件虚拟终端协议(VIP)和公用管理系统信息(CMIP)等。 3）对等通信 不同系统同等层之间按相应协议进行通信，同一系统不同层之间通过接口进行通信。只有最低层物理层完成物理数据传递，其他同等层之间的通信称为逻辑通信，其通信过程为将通信数据交给下一层处理，下一层对数据加上若干控制位后再交给它的下一层处理，最终由物理层传递到对方系统物理层，再逐层向上传递，从而实现对等层之间的逻辑通信。一般用户由最
