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1、 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco PublicITE PC v4.0Chapter 11OSI OSI 参考模型参考模型第第1章章ITE PC v4.0Chapter 12 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public本章目标本章目标理解理解OSI物理层功能入设备物理层功能入设备掌握掌握OSI 7层模型数据链路层及设备层模型数据链路层及设备ITE PC v4.0Chapter 13 2007 Cisco Systems, Inc. All rights r
2、eserved.Cisco Public 一、物理层（一、物理层（Physical Layer）ITE PC v4.0Chapter 14 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public1、 物理层的功能物理层的功能功能一：为数据端设备提供传送数据的通路功能一：为数据端设备提供传送数据的通路功能二：传输数据功能二：传输数据 物理层关心的是信号、物理层关心的是信号、接口和传输介质接口和传输介质ITE PC v4.0Chapter 15 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Ci
3、sco Public物理层关心的是什么物理层关心的是什么机械特性指明通信实体间硬件连接接口的机械特点 电气特性规定了在物理连接上导线的电气连接及有关的电路的特性 功能特性指明物理接口各条信号线的用途（用法） 规程特性指明利用接口传输位流的全过程及各项用于传输的事件发生的合法顺序 为了传输信号，物理为了传输信号，物理层规定了那些特性？层规定了那些特性？ITE PC v4.0Chapter 16 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public物理层的机械特性示例物理层的机械特性示例ITE PC v4.0Chapter 17 200
4、7 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public串行接口的分类串行接口的分类同步接口对应于同步通信，异步接口对应于异步通信同步接口对应于同步通信，异步接口对应于异步通信 同步通信和异步通信同步通信和异步通信同步通信是指发送同步通信是指发送方和接收方同时、方和接收方同时、同步调进行数据的同步调进行数据的发送和接收发送和接收异步通信是发送方和异步通信是发送方和接收方不要求同时进接收方不要求同时进行数据的发送和接收行数据的发送和接收 启始位 数据位 校验位 停止位 1位 58位 1位 12位ITE PC v4.0Chapter 18 200
5、7 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public2、 物理层的介质物理层的介质导向介质（有线）：导向介质（有线）：同轴电缆同轴电缆 (Coax Cable)双绞线双绞线 (Twisted-pair Cable)光纤光纤 (Fiber-optic Cable)非导向介质（无线）：非导向介质（无线）：无线电波、红外线等。无线电波、红外线等。ITE PC v4.0Chapter 19 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public2-1同轴电缆（同轴电缆（Coax Cabl
6、e）ITE PC v4.0Chapter 110 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public2-2双绞线（双绞线（Twisted-pair Cable）双绞线分类双绞线分类屏蔽双绞线屏蔽双绞线STP铜线外包裹一层金属网膜铜线外包裹一层金属网膜用于电磁环境非常复杂的工业环境中用于电磁环境非常复杂的工业环境中 非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线UTP用于电磁干扰相对较弱的环境用于电磁干扰相对较弱的环境ITE PC v4.0Chapter 111 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.C
7、isco Public双绞线的连接规范双绞线的连接规范EIA/TIA 568A和和568BT568A：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕T568B：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕线缆的连接线缆的连接标准网线标准网线交叉网线交叉网线全反线全反线管脚号用途颜色1发送 +白绿2发送 -绿3接收 +白橙4不被使用蓝5不被使用白蓝6接收 -橙7不被使用白棕8不被使用棕直通直通/交叉交叉直通直通交叉交叉 直通直通交叉交叉直通直通交叉交叉交叉交叉交叉网线的线序交叉网线的线序标准标准网线的线序网线的线序11ITE PC v
8、4.0Chapter 112 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public2-3光纤概述光纤概述光纤的特点传输带宽高传输距离远抗干扰能力强光脉冲在光纤中的传输是利用了光的全反射原理12ITE PC v4.0Chapter 113 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public光纤分类光纤分类光纤分为单模光纤和多模光纤输入脉冲输入脉冲 输出脉冲输出脉冲 输入脉冲输入脉冲 输出脉冲输出脉冲 多模光纤多模光纤单模光纤单模光纤13ITE PC v4.0Chapter
9、 114 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public多模光纤和单模光纤的比较多模光纤和单模光纤的比较单模光纤单模光纤多模光纤多模光纤用于高速度、长距离用于高速度、长距离用于低速度、短距离用于低速度、短距离成本高成本高成本低成本低端接较难端接较难端接较易端接较易窄芯线，需要激光源窄芯线，需要激光源宽芯线，聚光好，光源可采用激光宽芯线，聚光好，光源可采用激光或发光二极管或发光二极管耗散极小，高效耗散极小，高效耗散大，低效耗散大，低效ITE PC v4.0Chapter 115 2007 Cisco Systems, Inc.
10、All rights reserved.Cisco Public2-4无线通信无线通信无线介质是指信号通过空气传输，信号不能被约束在一无线介质是指信号通过空气传输，信号不能被约束在一个物理导体内个物理导体内无线介质实际上就是无线传输系统，主要包括无线介质实际上就是无线传输系统，主要包括:无线电无线电微波微波红外线红外线激光激光卫星通信卫星通信 ITE PC v4.0Chapter 116 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public各种传输介质总结各种传输介质总结传输传输介质介质成成本本传输距传输距离离传传输输速速率率抗噪性
11、抗噪性可可扩扩展展性性施施工工难难易易优点总结优点总结缺点总结缺点总结双绞线双绞线低低100m高高STP较好较好UTP一般一般好好易易价格便宜，使用广泛，技价格便宜，使用广泛，技术成熟，安装简单术成熟，安装简单易受电磁干扰和窃听，易受电磁干扰和窃听，传输距离短传输距离短光缆光缆高高70km高高优优好好难难传输速率高，传输距离远，传输速率高，传输距离远，不易受电磁干扰，保密性不易受电磁干扰，保密性强，使用范围正在逐步扩强，使用范围正在逐步扩大大成本较高，安装较难成本较高，安装较难无线电无线电/微波微波高高可达数可达数百公里百公里较高较高差差好好较易较易几乎不受传输距离的限制，几乎不受传输距离的限
12、制，适合于复杂地形适合于复杂地形衰减大，造价较高，保衰减大，造价较高，保密性差，抗干扰能力差，密性差，抗干扰能力差，有时需要申请使用频段有时需要申请使用频段ITE PC v4.0Chapter 117 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public3-1物理层的设备物理层的设备-中继器（中继器（Repeater）l能放大信号能放大信号l延长网络传输距离延长网络传输距离l只包含有一个输入端口和一个输出端口，所以只能接只包含有一个输入端口和一个输出端口，所以只能接收和转发数据流收和转发数据流 l成本低成本低ITE PC v4.0C
13、hapter 118 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public3-2 集线器集线器集线器集线器最初只是一个多端口的中继器最初只是一个多端口的中继器 可用于星形拓扑结构可用于星形拓扑结构能够支持各种不同的传输介质和数据传输速率能够支持各种不同的传输介质和数据传输速率 有些集线器具有内部处理能力，例如，可以接受远程管理、过滤有些集线器具有内部处理能力，例如，可以接受远程管理、过滤数据或提供网络诊断信息数据或提供网络诊断信息 被交换机所取代被交换机所取代ITE PC v4.0Chapter 119 2007 Cisco Sys
14、tems, Inc. All rights reserved.Cisco Public二、数据链路层（二、数据链路层（Data Link Layer）ITE PC v4.0Chapter 120 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public1、 数据链路层的功能数据链路层的功能数据链路层数据链路层位于网络层与物理层之间位于网络层与物理层之间数据链路的建立、维护与拆除数据链路的建立、维护与拆除帧包装、帧传输、帧同步帧包装、帧传输、帧同步帧的差错校验帧的差错校验流量控制流量控制数据链路层协议数据链路层协议 比特比特（Bit） 帧
15、帧（Frame）包包(Packet）主机主机A主机主机B数据单元数据单元ITE PC v4.0Chapter 121 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public2、以太网、以太网以太网工作在数据链路层以太网工作在数据链路层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 比特比特 帧帧 包包12主机主机A主机主机B数据单元数据单元层层以太网以太网ITE PC v4.0Chapter 122 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public
16、2-1 什么是以太网什么是以太网我们平常使用的局域网就是以太网我们平常使用的局域网就是以太网如果中间的线路是共享如果中间的线路是共享的，这条链路在同一时间的，这条链路在同一时间由谁来使用呢？如何来保由谁来使用呢？如何来保证这些主机能有序的使用证这些主机能有序的使用共享线路，不发生数据的共享线路，不发生数据的冲突？冲突？ 如果主机如果主机A A发出一个发出一个数据包给主机数据包给主机B B，如何标，如何标识主机识主机A A和主机和主机B B呢？这呢？这就是主机的地址问题。就是主机的地址问题。 主机之间发送的数据，主机之间发送的数据，需要保证双方互相都能需要保证双方互相都能读懂，那么它们发送的读懂
17、，那么它们发送的数据的格式，是不是需数据的格式，是不是需要有一个统一的规范呢要有一个统一的规范呢？ITE PC v4.0Chapter 123 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public以太网采用以太网采用CSMA/CDCSMA/CD带冲突检测的载波监听多路访问带冲突检测的载波监听多路访问以太网采用以太网采用CSMA/CD避免信号的冲突避免信号的冲突工作原理工作原理发送前先监听信道是否空闲，发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送数据。若空闲则立即发送数据。在发送时，边发边继续监听在发送时，边发边继续监听若监听到冲突，则
18、立即停止若监听到冲突，则立即停止发送发送等待一段随机时间（称为退等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试避）以后，再重新尝试ITE PC v4.0Chapter 124 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public2-1 以太网以太网MAC地址地址以太网地址用来识别一个以太网上的某个单独的设备或一以太网地址用来识别一个以太网上的某个单独的设备或一组设备组设备 ITE PC v4.0Chapter 125 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public2-
19、3 以太网帧格式以太网帧格式802.3 以太网帧格式数据链路层封装数据链路层封装7字节字节6字节字节6字节字节前导码前导码目的地址目的地址源地址源地址类类型型/ /长长度度数据数据帧校验帧校验序列序列461500字节字节4字节字节1字字节节2字字节节帧帧启启始始定定界界符符物理层封装物理层封装大于大于0600H表示类型，小表示类型，小于于0600H表示长度表示长度ITE PC v4.0Chapter 126 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public2-4 网络拓扑结构网络拓扑结构星型拓扑优点易于实现易于网络扩展易于故障排
20、查缺点中心节点压力大组网成本较高网型拓扑各个节点至少与其他两个节点相连可靠性高、组网成本也高AEDBC26ITE PC v4.0Chapter 127 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public2-5 交换机数据转发原理交换机数据转发原理12111B334422AABBA端口端口1端口端口1端口端口2端口端口2data端口端口3端口端口3主机主机11给主机给主机33发送一个数据帧：发送一个数据帧：目标地址：目标地址：33源地址：源地址： 11ITE PC v4.0Chapter 128 2007 Cisco Systems
21、, Inc. All rights reserved.Cisco Public交换机数据转发原理交换机数据转发原理122AMAC地址端口号交换机A在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机A查找MAC地址表交换机A学习主机11的MAC地址交换机A向其他所有端口发送广播11 1ITE PC v4.0Chapter 129 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public交换机数据转发原理交换机数据转发原理12311B334422AABBA端口端口1端口端口1端口端口2data端口端口2端口端口3端口端口3dataITE PC v4.0
22、Chapter 130 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public交换机数据转发原理交换机数据转发原理124交换机交换机B在接收到数据帧后，执行以下操作：在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机交换机B查看查看MAC地址表地址表交换机交换机B学习源学习源MAC地址和端口号地址和端口号交换机交换机B向所有端口广播数据包向所有端口广播数据包主机主机22，查看数据包的目标，查看数据包的目标MAC地址不是自己，丢弃数据包地址不是自己，丢弃数据包BMAC地址端口号11 322dataITE PC v4.0Chapter 131 200
23、7 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public交换机数据转发原理交换机数据转发原理125B334422AABBA端口端口1端口端口1端口端口2data端口端口2端口端口3端口端口3data11dataITE PC v4.0Chapter 132 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public交换机数据转发原理交换机数据转发原理126主机主机33，接收到数据帧，接收到数据帧主机主机44，丢弃数据帧，丢弃数据帧3344datadata在这个过程中，交换机的在这个过程中，
24、交换机的MAC地址表中没有需要的条地址表中没有需要的条目，交换机通过广播的方式，目，交换机通过广播的方式，转发了数据帧转发了数据帧ITE PC v4.0Chapter 133 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public交换机数据转发原理交换机数据转发原理127B334422AABBA端口端口1端口端口1端口端口2端口端口2端口端口3端口端口3data11这时，主机这时，主机44要给主机要给主机11发送一个数据发送一个数据帧：帧：目标地址：目标地址：11源地址：源地址： 44ITE PC v4.0Chapter 134 20
25、07 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public交换机数据转发原理交换机数据转发原理128BMAC地址端口号11 3交换机交换机B在接收到数据帧后，执行以下操作：在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机交换机B学习源学习源MAC地址和端口号地址和端口号交换机交换机B查看查看MAC地址表，根据地址表，根据MAC地址表中的条目，单播转发数地址表中的条目，单播转发数据到端口据到端口344 2ITE PC v4.0Chapter 135 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Pu
26、blic交换机数据转发原理交换机数据转发原理129AMAC地址端口号11 1交换机交换机A在接收到数据帧后，执行以下操作：在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机交换机A学习源学习源MAC地址和端口号地址和端口号交换机交换机A查看查看MAC地址表，根据地址表，根据MAC地址表中的条目，单播转发数地址表中的条目，单播转发数据到端口据到端口1主机主机11，收到数据帧，收到数据帧44 3ITE PC v4.0Chapter 136 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public交换机数据转发原理交换机数据转发原理1210B334422
27、AABBA端口端口1端口端口1端口端口2端口端口2端口端口3端口端口311data在这个过程中，交换机的在这个过程中，交换机的MAC地址表中已经学到了需地址表中已经学到了需要的条目，交换机通过单播的要的条目，交换机通过单播的方式，转发了数据帧方式，转发了数据帧ITE PC v4.0Chapter 137 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public交换机数据转发原理交换机数据转发原理1211AMAC地址端口号11 144 322 233 3MAC地址端口号11 344 222 333 1v交换机最终的交换机最终的MAC地址表
28、地址表BITE PC v4.0Chapter 138 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public交换机数据转发原理交换机数据转发原理1212转发转发交换机根据交换机根据MAC地址表单播转发数据帧地址表单播转发数据帧学习学习MAC地址表是交换机通过学习接收的数据帧的源地址表是交换机通过学习接收的数据帧的源MAC地址来形成的地址来形成的广播广播如果目标地址在如果目标地址在MAC地址表中没有，交换机就向除接收到该数据帧的端地址表中没有，交换机就向除接收到该数据帧的端口外的其他所有端口广播该数据帧口外的其他所有端口广播该数据帧更新
29、更新交换机交换机MAC地址表的老化时间是地址表的老化时间是300秒秒交换机如果发现一个帧的入端口和交换机如果发现一个帧的入端口和MAC地址表中源地址表中源MAC地址的所在端地址的所在端口不同，交换机将口不同，交换机将MAC 地址重新学习到新的端口地址重新学习到新的端口ITE PC v4.0Chapter 139 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public2-6 单工、半双工与全双工单工、半双工与全双工单工只有一个信道，传输方向只能是单向的半双工只有一个信道，在同一时刻，只能是单向传输全双工双信道，同时可以有双向数据传输AB
30、ABAB例如：寻呼机例如：寻呼机例如：对讲机例如：对讲机例如：电话例如：电话ITE PC v4.0Chapter 140 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public2-7 冲突与冲突域冲突与冲突域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ITE PC v4.0Chapter 141 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public分割冲突域分割冲突域v
31、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. . . . . . . . . . .冲突域冲突域1冲突域冲突域2冲突域冲突域3ITE PC v4.0Chapter 142 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public交换机背板交换矩阵结构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。ITE PC v4.0Chapter 143 2007 Cisco Systems, Inc. All rights
32、reserved.Cisco Public冲突域与广播域冲突域与广播域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帧的一部分收到这个帧的节点都被认为是该广播帧的一部分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个广播域所有端口属于同一个广播域. . . .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ITE PC v4.0Chapter 14
33、4 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public2-8 交换机内部交换方式交换机内部交换方式31存储转发交交交交换机换机换机换机发送发送发送发送接接接接收收收收FCS校验校验缓缓缓缓存存存存ITE PC v4.0Chapter 145 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public交换机内部交换方式交换机内部交换方式32快速转发交交交交换机换机换机换机发送发送发送发送接接接接收收收收直接发送直接发送直接发送直接发送ITE PC v4.0Chapter 146
34、 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public交换机内部交换方式交换机内部交换方式33分段过滤（Fragment Free ）交交交交换机换机换机换机发送发送发送发送接接接接收收收收冲突冲突检测检测收到收到收到收到64646464字字字字节后节后节后节后发发发发送送送送ITE PC v4.0Chapter 147 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public交换机产品介绍交换机产品介绍产品编号描述WS-C2950-2424 port, 10/100 Cat
35、alyst Switch, Standard Image onlyWS-C2950C-2424 10/100 ports with 2 100BASE-FX uplinks, Enhanced ImageWS-C2950T-2424 10/100 ports w/ 2 10/100/1000BASE-T ports, Enhanced ImageWS-C2950G-24-EICatalyst 2950, 24 10/100 with 2GBIC slots, Enhanced ImageWS-C2950G-48-EICatalyst 2950, 48 10/100 with 2 GBIC sl
36、ots, Enhanced ImageITE PC v4.0Chapter 148 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public阶段总结阶段总结 交换机的交换矩阵 冲突域与广播域交换机转发数据的工作原理交换机的内部交换方式ITE PC v4.0Chapter 149 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public阶段练习阶段练习J 什么是冲突域？什么是广播域？J 交换机的3种交换方式各有什么优缺点？ ITE PC v4.0Chapter 150 2007 C
37、isco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public请回答请回答(一一)以太网交换机在某一时刻的MAC地址表的内容如下，若此时交换机的Fa0/1端口收到一个目的地址为00-06-5C-55-55-55的数据帧，交换机会（）。（选择一项）A)将该数据帧从除Fa0/1以外的所有其他端口转发出去B)将该数据帧从Fa0/1端口转发出去C)丢弃该数据帧，不做任何转发D)丢去该数据帧，并向Fa0/1端口发送一个通告ITE PC v4.0Chapter 151 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public请回答请回答(二二)以太网二层交换机在进行数据帧转发时，首先查找交换机RAM中的（）表来决定如何转发。（选择一项）a)路由表b)MAC地址表c)ARP表d)访问控制表ITE PC v4.0Chapter 152 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public交换机交换机ITE PC v4.0Chapter 153 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.Cisco Public
