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1、盘古开天地盘古开天地-网际互联网际互联一一 ，网络基础概念，网络基础概念1.1 计算机网络概述计算机网络：计算机与通信技术相结合，不同种类计算机计算机网络：计算机与通信技术相结合，不同种类计算机通通过过同同类类通信协议相互通信，形成计算机网络。相互通信，形成计算机网络。 1.2 计算机网络的主要功能数据通信数据通信Data 1.3 网络要素网络要素下图显示了一个典型网络的各个要素，包括设备、介质和下图显示了一个典型网络的各个要素，包括设备、介质和服务，它们通过规则结合在一起，共同作用来发送消息。服务，它们通过规则结合在一起，共同作用来发送消息。1.4 网络拓扑结构计算机网络的拓扑结构计算机网络
2、的拓扑结构是指网络中各个站点相是指网络中各个站点相互连接互连接的形式的形式拓扑包括物理拓扑和逻拓扑包括物理拓扑和逻辑拓扑辑拓扑物理拓扑是指设备或介物理拓扑是指设备或介质的连接方式质的连接方式逻辑拓扑是指数据传输逻辑拓扑是指数据传输的方式的方式1.4 物理拓扑结构1.4 星型拓扑优缺点星型拓扑优缺点优点：优点：u控制控制简单简单。任何一站点只和中央。任何一站点只和中央节节点相点相连连接，因而介接，因而介质访问质访问控制方法控制方法简单简单，致使，致使访问协议访问协议也十分也十分简单简单。易于网。易于网络监络监控和管理。控和管理。u故障故障诊诊断和隔离容易。中央断和隔离容易。中央节节点点对连对连接
3、接线线路可以逐一隔离路可以逐一隔离进进行故障行故障检检测测和定位，和定位，单单个个连连接点的故障只影响一个接点的故障只影响一个设备设备，不会影响全网。，不会影响全网。u方便服方便服务务。中央。中央节节点可以方便地点可以方便地对对各个站点提供服各个站点提供服务务和网和网络络重新配置重新配置缺点：缺点：u需要耗需要耗费费大量的大量的电缆电缆，安装、，安装、维护维护的工作量也的工作量也骤骤增。增。u中央中央节节点点负负担重，形成担重，形成“瓶瓶颈颈”，一旦，一旦发发生故障，生故障，则则全网受影响。全网受影响。u各站点的分布各站点的分布处处理能力理能力较较低。低。 1.5 网络介质网络介质现代网络主要
4、使用三种介质来连接设备并提供传输数据的现代网络主要使用三种介质来连接设备并提供传输数据的途径。这三种介质是途径。这三种介质是:无线传输无线传输1.5 网络介质网络介质铜缆与光线铜缆与光线电缆内部的金属电线电缆内部的金属电线玻璃或塑料纤维（光缆）玻璃或塑料纤维（光缆）1.6 双双绞线绞线的特点的特点4对8根铜导线，每2根绞合在一起。绞在一起后，两根导线产生的干扰波会相互抵消，所以导线的辐射波会显著地被削弱，使信号只顺着线路传输。RJ-45接头1.6 屏蔽双绞线屏蔽双绞线 -STP1.6 非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线-UTP1.6 双绞线标准线序双绞线标准线序思考：网线可以只用思考：网线可以只用4根吗
5、？根吗？1.8 不断拓展的网络模型不断拓展的网络模型1.8 不断拓展的网络模型不断拓展的网络模型接入层接入层 允许用户访问网络设备允许用户访问网络设备分布分布层层 分布层将分布层将 WAN 连接聚合在园区网的边缘并进行连接聚合在园区网的边缘并进行策略性的连接策略性的连接核心层核心层尽可能迅速地交换数据包尽可能迅速地交换数据包. 高可用性高可用性 良好的扩展性良好的扩展性 快速收敛快速收敛1.9 国际标准化组织国际标准化组织国际标准化组织ISO：OSIOSI参考模型、与参考模型、与InternetInternet相关的标准等相关的标准等电子电气工程师协会电子电气工程师协会IEEE：主要提供网络硬
6、件标准，：主要提供网络硬件标准，IEEE802IEEE802协议族定义了主要的协议族定义了主要的LANLAN标准。标准。802.3802.3以太网标准、以太网标准、802.5802.5令牌令牌环网标准、环网标准、802.11802.11无线局域网标准等。无线局域网标准等。美国国家标准局美国国家标准局ANSIANSI：主要定义了光纤分布式数据接口：主要定义了光纤分布式数据接口FDDIFDDI标准。标准。电子工业协会电子工业协会EIA/TIA：定义网络联结线缆的标准，如：定义网络联结线缆的标准，如rs232rs232、cat5cat5、hssihssi、v.24v.24、v.35v.35等，以及布
7、线标准等，以及布线标准EIA/TIA568BEIA/TIA568B。国际电信联盟国际电信联盟ITUITU：定义了用作广域网络连接的电信网络标准，如：定义了用作广域网络连接的电信网络标准，如x.25x.25、帧、帧中继等。中继等。二，协议模型二，协议模型 2.1 什么是什么是协议协议？为了使数据可以在网络上从源传递到目的地，网络上所有为了使数据可以在网络上从源传递到目的地，网络上所有设备需要设备需要“讲讲”相同的相同的“语言语言”描述网络通信中描述网络通信中“语言语言”规范的一组规则就是协议规范的一组规则就是协议 例如：两个人交谈，必须使用相同的语例如：两个人交谈，必须使用相同的语 言，如果你说
8、汉语，他说阿拉伯语言，如果你说汉语，他说阿拉伯语数据通信协议的定义数据通信协议的定义决定数据的格式和传输的一组规则或者一组惯例决定数据的格式和传输的一组规则或者一组惯例#&$2.2 协议的标准化协议的标准化协议的标准化的益处：协议的标准化的益处：方便设计方便设计简化产品开发简化产品开发促进竞争促进竞争提供一致的互连方式提供一致的互连方式便于培训便于培训客户有更多的厂商可客户有更多的厂商可以选择以选择2.3 协议的标准化举例协议的标准化举例以太网自从以太网自从 1973 年创立以来，其标准经历了多次发展，用年创立以来，其标准经历了多次发展，用于规范更快、更灵活的技术。每个以太网版本都有相关的标于
9、规范更快、更灵活的技术。每个以太网版本都有相关的标准。例如，准。例如，802.3 100BASE-T 代表使用双绞线电缆标准的代表使用双绞线电缆标准的 100 兆以太网。此标准的具体解释为：兆以太网。此标准的具体解释为： 例如：例如：100BASE-T数据速率为数据速率为100M基带，即物理介质为基带，即物理介质为以太网专用以太网专用UTP或或STP2.4 协议分层网络通信的过程很复杂网络通信的过程很复杂数据以电子信号的形式穿越介质到达正确的计算机，数据以电子信号的形式穿越介质到达正确的计算机，然后转换成最初的形式，以便接收者能够阅读然后转换成最初的形式，以便接收者能够阅读为了降低网络设计的复
10、杂性，将协议进行了分层设计为了降低网络设计的复杂性，将协议进行了分层设计2.5 OSI 协议模型通信通信协议协议协议协议分层分层OSI7OSI7层层模型模型通信的双方需要通信的双方需要“讲讲”相同的语言相同的语言网络通信的过程很复杂，为了降低复杂性网络通信的过程很复杂，为了降低复杂性1974年，年，ISO组织发布了组织发布了OSI参考模型参考模型v OSI(Open System Internetwork)是开放的通信系统互联参考模型是开放的通信系统互联参考模型写信人写信人邮局邮局运输部门运输部门收信人收信人邮局邮局甲地甲地乙地乙地曾经有曾经有一份爱一份爱情情.2.5 邮局实例2.5 邮局实例
11、邮局对于写信人来说是下层邮局对于写信人来说是下层运输部门是邮局的下层运输部门是邮局的下层 下层为上层提供服务下层为上层提供服务写信人与收信人之间使用相同的语言写信人与收信人之间使用相同的语言邮局之间的约定邮局之间的约定 同层次之间使用相同的协议同层次之间使用相同的协议2.6 OSI的七层框架物理层协议物理层协议数据链路层协议数据链路层协议网络层协议网络层协议传输层协议传输层协议会话层协议会话层协议表示层协议表示层协议应用层协议应用层协议 比特比特 帧帧 报文报文TPDUSPDUPPDUAPDU1 接口接口2 接口接口3 接口接口4 接口接口5 接口接口6 接口接口主机主机A主机主机B数据单元数
12、据单元层层 All People Seems To Need Data Process2.6 OSI的七层框架名称名称功能功能实例实例应用层应用层用户接口用户接口HTTPTelnet表示层表示层数据的表数据的表现现形式、特定功能的形式、特定功能的实现实现如如- -加密加密ASCII、EBCDICJPEG会话层会话层对应用会话的管理、同步对应用会话的管理、同步操作系操作系统统/ /应应用用读读取取传输层传输层可靠与不可靠的传输、传输前的错误检测、流可靠与不可靠的传输、传输前的错误检测、流控控TCP、UDP网络层网络层提供逻辑地址、选路提供逻辑地址、选路IP数据链路层数据链路层成成帧帧、用、用MA
13、CMAC地址地址访问访问媒介、媒介、错误检测错误检测与修正与修正802.3 / 802.2HDLC物理层物理层设备之间的比特流的传输、物理接口、电气特设备之间的比特流的传输、物理接口、电气特性等性等EIA/TIA-232V.35三，数据封装与解封装三，数据封装与解封装3.1 数据传输InternetHello!IP包头包头3.2 数据的封装Hello 比特比特 帧帧 报文报文段段PDUHelloTCP/UDP头头HelloIP包头包头LLC子层子层TCP/UDP头头HelloIP包头包头LLC子层子层MAC子层子层TCP/UDP头头HelloTCP/UDP头头高层数据高层数据FCSIP包头包头
14、3.3 数据解封装Hello 比特比特 帧帧 报文报文段段PDUHelloTCP/UDP头头HelloIP包头包头LLC子层子层TCP/UDP头头HelloIP包头包头LLC子层子层MAC子层子层FCSTCP/UDP头头HelloTCP/UDP头头高层数据高层数据四，设备功能四，设备功能4.1 互联网上的设备互联网上的设备4.2 冲突与冲突域v如果冲突过多，则传输效率就会降低如果冲突过多，则传输效率就会降低. . . . . . . . . . .主机主机A主机主机B主机主机C冲突域冲突域4.3 分割冲突域v为了提高传输效率，分割冲突域为了提高传输效率，分割冲突域. . . . . . . .
15、 . . .冲突域冲突域1冲突域冲突域2冲突域冲突域34.4 交换机背板交换矩阵结构v交换机的每个端口访问交换机的每个端口访问另一个端口时，都有一条另一个端口时，都有一条专有的线路，不会产生冲专有的线路，不会产生冲突。突。4.5 冲突域与广播域v广播域指接收同样广播消息的节点的集合，如：在该集合中的任何一个广播域指接收同样广播消息的节点的集合，如：在该集合中的任何一个节点传输一个广播帧，则所有其他能收到这个帧的节点都被认为是该广播节点传输一个广播帧，则所有其他能收到这个帧的节点都被认为是该广播帧的一部分帧的一部分v交换机分割冲突域，但是不分割广播域，即交换机的所有端口属于同一交换机分割冲突域，
16、但是不分割广播域，即交换机的所有端口属于同一个广播域个广播域. . . .广播域广播域 广播域广播域冲突域冲突域冲突域冲突域广播广播ABCDPhysical 所有的设备在一个冲突域所有的设备在一个冲突域所有的设备在一个广播域所有的设备在一个广播域所有的设备共享带宽所有的设备共享带宽4.6 物理层的设备物理层的设备每一个分段拥有单独的冲突域每一个分段拥有单独的冲突域所有的分段在一个广播域中所有的分段在一个广播域中每一个分段拥有相同带宽每一个分段拥有相同带宽Data LinkOR1231244.7 数据链路层设备数据链路层设备4.7 4.7 交换微分段交换微分段每个岔路口都有专用车道每个岔路口都有
17、专用车道MemorySwitch4.8 4.8 网络层设备网络层设备广播控制广播控制选择最佳路径选择最佳路径流量控制流量控制逻辑地址逻辑地址广域网接入广域网接入同时隔离广播域和冲突域同时隔离广播域和冲突域本章习题：本章习题：1，列举网络物理拓扑方式，并简要说明各自的优缺点。，列举网络物理拓扑方式，并简要说明各自的优缺点。2，描述，描述OSI模型的结构图，并说明每一层的功能。模型的结构图，并说明每一层的功能。3，描述数据封装与解封装的过程。，描述数据封装与解封装的过程。4，OSI的下的下3层各有哪些设备？各自的功能是什么？层各有哪些设备？各自的功能是什么？5，何为广播域？何为冲突域？，何为广播域？何为冲突域？ 课堂练习课堂练习
