1、 現代數據通信基礎ISSUE 2.2Page 2引入 在第三代移動通信系統中，數據通信技術廣泛應用于移動通信網絡的管理、多媒體業務提供等各個領域。Page 3學習完本課程，您應該能夠：描述TCP/IP協議與OSI參考模型。進行IP子網的劃分。描述出交換機、路由器等網絡設備的用途。描述移動IP技術的基本概念，如家鄉代理、隧道技術等。 Page 4第第2章章 TCP/IP協議協議第第3章章 常用網絡設備常用網絡設備第第4章章 移動移動IP技術技術Page 5數據通信網絡SOHOServerIP HotelIntranet移動移動Page 6局域網(LAN)和廣域網(WAN)HostWAN局域網Lo

2、cal Area Network廣域網Wide Area Network 數據通信網絡按覆蓋范圍的大小可以分為局域網和廣域網.Page 7LAN定義和常用互連設備LAN定義：通常指幾公里以內的，可以通過某種介質互聯的計算機、打印機、modem或其他設備的集合。特點：距離短、延遲小、數據速率高、傳輸可靠。LAN的設計目標： 運行在有限的地理區域； 允許同時訪問高帶寬的介質； 通過局部管理控制網絡的私有權利； 提供全時的局部服務； 聯接物理相臨的設備。HUB交換機交換機路由器路由器ATM 交換機交換機Page 8WAN定義及常用互聯設備 WAN定義：在大范圍區域內提供數據通信服務，主要用于互連局域

3、網。 WAN的設計目標： 運行在廣闊的地理區域； 通過低速串行鏈路進行訪問； 提供全時的或部分時間的聯接性； 聯接物理上分離的、遙遠的、甚至全球的設備;Modem/CSU/DSU路由器路由器廣域網交換機廣域網交換機接入服務器接入服務器Page 9常見網絡拓樸結構 拓撲結構： 總線、星型、樹型 環型、網型Page 10通信協議 計算機與計算機之間要相互通信，就必須“聽”的懂對方的“語言”，這種語言就是網絡協議，計算機必須運行相同的協議，才能相互通信。由于網絡的種類繁多，網絡協議自然也各式各樣，但是，大多數網絡協議的設計都有一個共同的特點協議分層。 各層協議是網絡設備之間通信規則的正式描述。543

4、2154321TCP/IP協議棧Source Host ADestination Host B好啊！我剛好也懂TCP/IP。請問可以用TCP/IP和你通信嗎?TCP/IP協議棧Page 11OSI七層功能應用層應用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網絡層網絡層數據鏈路層數據鏈路層物理層物理層1234567提供應用程序間通信處理數據格式、數據加密等建立、維護和管理會話建立主機端到端連接尋址和路由選擇提供介質訪問、鏈路管理等比特流傳輸Page 12對等通信每一層利用下一層提供的服務與對等層通信；每一層使用自己的協議。Host AHost BAPDUPPDUSPDUSegmentPacketFr

5、ameBit應用層應用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網絡層網絡層數據鏈路層數據鏈路層物理層物理層應用層應用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網絡層網絡層數據鏈路層數據鏈路層物理層物理層Page 13數據封裝和解封裝 數據封裝和解封裝過程。DataDataHDataHH主機主機服務器服務器交換機交換機路由器路由器應用層應用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網絡層網絡層數據鏈路層數據鏈路層物理層物理層應用層應用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網絡層網絡層數據鏈路層數據鏈路層物理層物理層DataDataHDataHHPage 14物理層 物理層：定義電壓、接口、線纜標準、傳輸距

6、離等。 物理層線纜： 同軸電纜（coaxial cable）：細纜和粗纜 雙絞線（twisted pair）：UTP、STP 光纖（Optical Fiber） 無線電波（wireless radio）：無線局域網WLANPage 15物理層 局域網與物理層 線纜標準：10Base-T、100Base-T、100Base-TX/FX、1000Base-T、1000Base-SX/LX； 網絡設備：中繼器、集線器等。 廣域網與物理層 DTE設備：路由器、終端主機等； DCE設備：廣域網交換機、Modem、CSU/DSU等； 常見接口：RS-232、V.24、V.35等。Page 16LAN與數據

7、鏈路層 LAN標準:當今最為流行的協議為IEEE802標準 IEEE802.1 基本局域網問題 IEEE802.2 定義LLC子層 IEEE802.3 以太網標準 IEEE802.4 令牌總線網 IEEE802.5 令牌環網 LAN數據鏈路層設備:以太網交換機Page 17WAN與數據鏈路層 WAN數據鏈路層標準： HDLC PPP ISDN X.25 Frame Relay WAN數據鏈路層設備： Modem、ISDN終端適配器 CSU/DSU、廣域網交換機Page 18網絡層 網絡層：指定網絡實體的網絡層地址，并完成網絡層轉發尋址功能。 網絡層設備：Router等。 WAN的網絡層協議：I

8、P協議等 LAN的網絡層協議：Ethernet協議等Page 19網絡層協議操作網絡層網絡層數據鏈路層數據鏈路層物理層物理層網絡層網絡層數據鏈路層數據鏈路層物理層物理層網絡層網絡層數據鏈路層數據鏈路層物理層物理層網絡層網絡層數據鏈路層數據鏈路層物理層物理層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層應用層應用層ABCDERouter ARouter BRouter CPage 20傳輸層 傳輸層功能： 分段上層數據； 建立端到端連接； 將數據從一端主機傳送到另一端主機； 保證數據按序、可靠、正確傳輸。 傳輸層協議： 主要有TCP/IP協議棧的TCP協議和UDP協議，IPX/SPX協議棧的SPX協議等。

9、Page 21端到端通信傳輸虛電路傳輸虛電路HostWWW.HUAWEI.COMFTP.HUAWEI.COM應用數據應用數據HTTPFTP傳輸數據包傳輸數據包211028801027DataDataPage 22面向連接和無連接的服務 面向連接的服務：適合延遲敏感性應用 建立連接 數據傳輸 斷開連接 無連接的服務：適合延遲不敏感的應用 無需建立連接 資源動態分配Page 23流量控制 流量控制的三種方式： 緩存技術：突發緩存，空閑發送。 源抑制報文：利用ICMP協議向源端發送source quench報文。 窗口機制：報文中包含窗口字段，用于控制源端一次發送數據的多少。Page 24確認技術傳

10、輸虛電路傳輸虛電路Host源源目的目的Send 1,2,3Acknowledge 4Send 4,5,6Acknowledge 4Send 4,5,6Page 25高層協議 會話層協議： SQL、NFS、RPC等； 表示層協議： ASCII、MPEG、JPEG等； 應用層協議： SMTP,POP3，FTP等。Page 26網絡的定義和演進過程局域網和廣域網的定義設常見設備常見網絡拓樸結構OSI的7層網絡參考模型7層中每一層的功能Page 27第第1章章 數據通信網絡概述數據通信網絡概述第第3章章 常用網絡設備常用網絡設備第第4章章 移動移動IP技術技術Page 28TCP/IP協議和OSI參考

11、模型 TCP/IP協議棧具有簡單的分層設計，與OSI參考模型有清晰的對應關系。應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層應 用 層傳輸層網絡層7654321物理層數據鏈路層OSI參考模型TCP/IPPage 29TCP/IP協議棧 HTTP、Telnet、FTP、 TFTP、Ping、etcTCP/UDPARP/RARPIPICMPEthernet、802.3、PPP、HDLC、FR、etc接口和線纜應用層傳輸層網絡層 數據鏈路層提供應用程序網絡接口建立端到端連接尋址和路由選擇物理介質訪問二進制數據流傳輸 物理層Page 30TCP/IP協議數據封裝TELNET2323指傳輸層報文中的端口

12、號,右同。FTP20/21SMTP25TFTP69 TCP/UDP 6/17 16/17是指IP包頭中的協議類型 IP PACKETS FRAMES BITSPage 31網絡層協議概述應用層傳輸層網絡層 IP ARP RARP ICMP 物理層 數據鏈路層Page 32什么是IP地址一個32位整數，網絡中標識一個主機。通常寫成4個整數的方式，如2網絡號網絡號Network ID主機號主機號Host ID 門牌號碼門牌號碼郵政地址：IP地址： 街道名稱街道名稱Page 33公網IP地址的分類直接連接在Internet上的主機，根據網絡的大小不同可以分為A、B、C、D、E

13、等幾類IP地址，常用的有A、B、C三類。8 bit8 bitNet IDHost IDA類B類C類8 bit8 bit8 bit8 bit8 bit8 bit8 bit8 bit8 bit8 bit類別前八位格式 后24位格式（為主機號）A0B1 0 C1 1 0 其他1 1 1 D類E類為特殊的IP地址和保留以后使用Page 34特殊IP地址網絡部分主機部分地址類型用 途127any全“0”全“1”Any全“0”Any全“1”網絡地址代表一個網段廣播地址特定網段的所有節點回環地址回環測試廣播地址本網段所有節點所有網絡華為Quidway路由器用于指定默認路由Page 35IP報文格式IP地址就

14、是用于網絡層尋址的地址標識。版本首部長度服務類型總 長 度 標 識 標志 段 偏 移 壽 命 協 議 首 部 檢 驗 和 源 站 IP 地 址 目 的 站 IP 地 址 長 度 可 變 的 任 選 字 段 填 充數 據. 優先級 D T R C 未用 比特0 4 8 16 19 24 3120個字節固定長度長度可變 0 1 2 3 4 5 6 7Page 36MAC/物理地址 MAC地址有48位，華為產品前3個字節是0 x00E0FC。00e0.fc01.2345廠商編號廠商編號序列號序列號24 bits24 bits00e0.fc01.2345RomRamPage 37ARP地址解析協議不知

15、道的MAC地址？在網絡上廣播ARP Request信息，等的回應。 IP:/24MAC:00-E0-FC-00-00-11IP:/24MAC:00-E0-FC-00-00-12這個ARP Request中有我的IP地址，應該是問我的MAC地址，就把我的IP地址告訴吧。這個ARP Request中沒有我的IP地址，就不管。IP:/24MAC:00-E0-FC-00-00-13知道你的MAC地址，以后聯系起來就方便了！ ARP RequestARP ReplyPage 38RARP反向地址解析協議我的I

16、P地址是什么？無盤工作站RARP Server你的IP地址是RARP RequestRARP ReplyPage 39ICMPInternet控制報文協議B可達嗎？Host AHost B我在ICMP Echo RequestICMP Echo ReplyPage 40問題為什么IP地址要劃分為網絡地址和主機地址呢？方便尋址，提高尋址效率。使得網絡更加容易管理。可以對具有相同網絡地址的主機進行統一管理，提高網絡的安全性。lA公司得到了20個C類網絡地址(2)，B公司也有20個C類網絡地址(54) 。

17、他們具有相同的網絡地址（前三位相同）。B公司的主機因為工作需要，經常給網絡內本公司的主機發廣播消息，可是這樣會對A公司的主機造成騷擾。怎么解決呢？要是兩家公司的網絡地址不同，那就好了！可是怎么才能讓大家的網絡地址不同呢？這要靠子網掩碼這要靠子網掩碼!Page 41什么是子網掩碼?子網掩碼定義了構成IP地址的32位中有多少位定義網絡或者網絡及其子網，因此任何一個網絡都要定義子網掩碼，例如A類網絡的默認子網掩碼為：。2IP地址子網掩碼IP地址子網掩碼與運算10101100. 01100100. 00000000.00000000轉十進制255.255. 0

18、 .010101100. 01100100. 00011110.0000110011111111. 11111111. 00000000.00000000轉二進制網絡地址Page 42為什么要劃分子網？一個網絡上通信量與主機的數目成正比，如果主機數目太大，超出網絡介質的容量使網絡的性能下降。網絡劃分為若干部分，降低不必要的通信量。網段：網段：掩碼：掩碼：網段：網段：掩碼：掩碼：Page 43如何劃分子網？減少IP地址中，主機地址所占用的2進制位數，同時將減少的2進制位和原來的網絡地

19、址所占用的2進制位合并為新的網絡地址。被挪用的2進制位數（N）越多，劃分的子網數目就越多，但是每個子網的主機數目就越少。同時，劃分出的子網數量為2N。 80. 9.130.1IP地址子網掩碼IP地址子網掩碼與運算01010000. 00001000. 00000000.00000000轉十進制255.254.0. 001010000. 00001001. 10000010.0000000111111111. 11111110. 00000000.00000000轉二進制網絡地址Page 44默認子網掩碼加位的作用通過這種方法，可以把某些連在一起網段掩到同一個子網內。IP地址子網

20、掩碼網絡地址 80. 9. 130.1 255.254. 0 .0 80. 8. 154.1 255.254. 0 . 0 80. 8. 0. 0 80. 8. 0. 0Page 45劃分子網的例子 某公司向NIC申請一B類網（）IP地址空間，該公司可依照自己的組織結構為公司的各個分公司、部門劃分IP地址空間，形成有層次的子網結構，大大方便了管理工作。 公司有35個部門/分公司，每個部門主機數由100800之間，那么如何劃分子網呢？Page 46主機號和子網號的選擇 首先確定主機號所占用的2進制位數。在這個例子下，每個子網的主機數量在1000之內，因此預留10位2進制位用于

21、主機號。因此，可容納的主機數量為：2102=10221000。 原來主機號中剩余下的2進制位可作為子網號。在這個例子下是6位 ，那么可用子網的最大數目：2664個，子網掩碼為：。子網號主機號191 . 38 . 0 . 0Page 47劃分后的結果最終各個部門使用的IP地址如下表格。子網掩碼都是：部門子網號可用IP地址部門0054部門1154部門2254.部門636354Pa

22、ge 48傳輸層協議概述應用層傳輸層網絡層網絡接入層TCPUDPPage 49TCP/UDP報文格式0816243116位源端口16位目的端口32位序列號32位確認號URGACKPSHRSTSYNFIN首部長度保留(6位)16位窗口大小16位TCP校驗和16位緊急指針選項數據0816243116位源端口16位目的端口16位UDP校驗和數據UDP報文格式報文格式TCP報文格式報文格式16位UDP長度Page 50端口號傳輸層協議用端口號來標識和區分各種上層應用程序。HTTPFTPTelnetSMTPDNSTFTPSNMPTCPUDPIP 數據包套 接 字8020/2123255369161Pag

23、e 51TCP連接InternetSYN(seq=a)SYN(seq=b,ack=a+1)SYN(seq=a+1,ack=b+1)clientserverPage 52滑動窗口需要修改窗口大小發送數據太快了！len 1024win4096len 1024win4096len 1024win4096ack 4097win2048len 1024win4096len 1024win4096ack 6145win2048len 1024win4096len 1024win4096len 1024win4096Page 53應用層介紹 文件傳輸 常用協議有 FTP、TFTP 郵件服務 常用協議有 SM

24、TP、POP3 網絡管理 常用協議有 SNMP、Telnet、Ping、Tracert 網絡服務 常用協議有 HTTP、DNS、WINSPage 54 ITCP/IP協議棧分為5層 IP數據包包頭的格式 ARP RARP ICMP的作用 劃分子網的目的和方法 TCP和UDP協議的卻別 常用的應用層服務有FTP, Telnet等Page 55第第1章章 數據通信網絡概述數據通信網絡概述第第2章章 TCP/IP協議協議第第4章章 移動移動IP技術技術Page 56物理層互聯設備-HubHUB(集線器) 只完成信號的再生，不對數據包進行任何處理，只作簡單的電信號復制和轉發。從一個端口收到了信號，就將

25、信號原封不動地復制到除開收到該信號端口外的其他所有的端口上，有點象一臺復印機。每個時刻只能在兩個端口間通訊。HubHostPage 57數據鏈路層互聯設備-Lanswitch Lanswitch在處理數據包的時候，需要檢查該數據包的數據鏈路層內容，而不僅僅是簡單的數據再生和轉發。它會根據數據鏈路層中MAC子層的地址進行判斷，決定將該數據包往哪里轉發。Host B將這個IP包送給主機B主機B的MAC地址對應著我的3端口，就只向這個端口轉發好了。Host APage 58Router（路由器）的作用 Router的核心作用是實現網絡互連 實現分組數據轉發 路由（尋徑）：路由表建立、刷新、查找 子網

26、間的速率適配 隔離網絡，防止網絡風暴，指定訪問規則（防火墻） 異種網絡互連Page 59什么是路由 路由是指導IP報文發送的路徑信息 路由存在于三層網絡設備和主機中網絡N到網絡N的主機，走R1這條路Page 60配置路由的三要素 目標網段 目標網段的掩碼 下一跳地址 權值例如在Windows NT操作系統下配置靜態路由：Route add mask 4 metric 1目標網段掩碼下一跳地址權值Page 61Router工作流程IPETHETH以太口以太口以太口以太口IPETHETH以太口以太口以太口以太口協議封裝協議封裝路由選擇路

27、由選擇協議轉換協議轉換RouterRouterRouterRouterLAN傳送傳送拆包拆包LAN1LAN2接收接收發送發送工作過程工作過程目的地址目的地址掩碼掩碼下一跳地址下一跳地址Page 62IP包頭在路由器轉發過程中的變化400-E0-FC-00-00-11400-E0-FC-00-00-32200-E0-FC-00-00-64700-E0-FC-00-00-2300-E0-FC-00-00-23192.12

28、.3.6400-E0-FC-00-00-64400-E0-FC-00-00-324Router ARouter BHost AHost BIP PacketPage 63不同網絡間的雙絞線連接直通網線（straight through ） ： 用于不同設備間的連接，比如電腦和集線器、交換機的連接。交叉網線（cross）： 用于同種設備間的連接，比如兩臺電腦之間的連接。直通網線的線序：兩端的水晶頭中，線序是一一對應的。交叉網線的線序：兩端的水晶頭中，1/3交叉，2/6交叉。Page 64設備連接方式主機主機路由器路由器交換機交換機MDIX交換機交換機MDI

29、集線器集線器主機主機交叉交叉直通N/A直通路由器路由器交叉交叉直通N/A直通交換機交換機MDIX直通直通交叉直通交叉交換機交換機MDIN/AN/A直通交叉直通集線器集線器直通直通交叉直通交叉Page 655類雙絞線的線序直通網線交叉網線Side 11=白白/橙橙2=橙橙3=白白/綠綠4=藍藍5=白白/藍藍6=綠綠7=白白/棕棕8=棕棕Side 2Side 1Side 21=白白/橙橙2=橙橙3=白白/綠綠4=藍藍5=白白/藍藍6=綠綠7=白白/棕棕8=棕棕1=白白/橙橙2=橙橙3=白白/綠綠4=藍藍5=白白/藍藍6=綠綠7=白白/棕棕8=棕棕1=白白/綠綠2=綠綠3=白白/橙橙4=藍藍5=白白/藍藍6=橙橙7=白白/棕棕8=棕棕Side 1Side 21234567812345678Side 1Side 21234567812345678Page 66雙絞線線序當網線為直通網線時，X1端和X2端的線序對應關系為：1-1（白滾橙），2-2（橙色），3-3（白滾綠），4-4（藍色），5-5（白滾藍），6-6（綠色），7-7（白滾棕），8-