1、網絡基礎知識 初級培訓1第一章、網絡技術基礎 第一部分 網絡術語1.局域網（LANlocal area network）2.廣域網（WANwide area network)3.城域網（MANMetro area network)4.企業內部互聯網（Intranet）5.企業外部互聯網（Extranet）6.互聯網亦名“因特網”，指整個世界范圍內的互聯網絡（Internet）7.虛擬專用網（VPNvirtual private network）8.數據中心（Data Center）9.存儲區域網（SANsaveing area network）2第二部分OSI與TCP/IP原理3教學目標完成本

2、部分內容后，學員能夠：描述OSI與TCP/IP層次模型描述TCP/IP模型各層的功能和相關協議理解封裝與解封裝的過程4 應用層 表示層 傳輸層網絡層 鏈路層物理層會話層7654321介質特性電氣的機械的RTSCTS程序的傳輸窄帶或寬帶數字集線器交換機介質訪問和邏輯拓撲路由器Routing路由器路由器路由器網絡A網絡B網絡COSI 七層網絡模型5OSI Model OverviewData Flow LayersTransport LayerData Link Network LayerPhysicalApplication (Upper) LayersSessionPresentationAp

3、plication6Keeping different applications data separateUser InterfaceHow data is presentedSpecial processing such as encryptionTelnetHTTPASCIIEBCDICJPEGOperating System/Application Access SchedulingTransport LayerData Link Network LayerPhysicalEXAMPLESSessionPresentationApplicationRole of Application

4、 Layers7TCPUDPSPX802.3 / 802.2HDLCEIA/TIA-232V.35IPIPXPresentationApplicationSessionEXAMPLESRole of Data Flow LayersReliable or unreliable deliveryError correction before retransmitCombines bits into bytes and bytes into framesAccess to media using MAC addressError detection not correctionMove bits

5、between devicesSpecifies voltage, wire speed and pin-out cablesTransport Data LinkPhysical Network Provide logical addressing which routers use for path determination8Encapsulating DataTransport Data LinkPhysical Network Upper Layer DataUpper Layer DataTCP HeaderDataIP HeaderDataLLC Header01000010Da

6、taMAC HeaderPresentationApplicationSessionSegmentPacketBitsFramePDUFCSFCS9Upper Layer DataDe-encapsulating DataLLC Hdr + IP + TCP + Upper Layer DataMAC HeaderIP + TCP + Upper Layer DataLLC HeaderTCP+ Upper Layer DataIP HeaderUpper Layer DataTCP Header01000010Transport Data LinkPhysical Network Prese

7、ntationApplicationSession10第二章 不同網絡介質的接口及其帶寬11第一部分 銅纜 10base-t：雙絞線電纜，一般都使用 rj-45 連接器；最大有效傳輸距離是距集線器 100m，即使是高質量的5類雙絞線也只能達到150m 。其匹配電阻為120歐。 10base5： 粗同軸電纜，采用插入式分接頭；采用基帶信號；最大支持段長為 500m，最多段數為100。其匹配電阻為75歐。 10base2：細同軸電纜，接頭采用工業標準的bnc 連接器組成 t 型插座；使用范圍只有200米，每一段內僅能使用30 臺計算機，段數最高為 30。 其匹配電阻為50歐。 100base-tx

8、：使用 5 類以上雙絞線，網段長度最長可為100m。 1000base-t：使用 5 類以上雙絞線，網段長度最長可為100m。 12第二部份 光纜100base-fx ：使用一對多模或者單模光纖，使用多模光纖的時候，計算機到集線器之間的距離最大可到2km，使用單模光纖時最大可達10km。 1000base-lx可以接單、多模光纖； 1000base-sx只能接多模光纖。 1000base-lx用單模光纖傳 5公里 1000base-lx用多模光纖(50um)傳 550m 1000base-lx用多模光纖(62.5um)傳 550m 1000base-sx用多模光纖(50um)傳 275m 10

9、00base-sx用多模光纖(62.5um)傳 550m 100base-fx單模模塊用單模光纖傳 10-20 公里 100base-fx多模模塊用多模光纖傳 2 公里 13常用光纖接口圖例，左側為lc接口，右側為sc接口注：很多網絡設備支持combo口，即面板上同時存在光口和電口的插槽，但是同一時刻只有一個口能生效。14第三章 以太網工作原理15第一部分 CSMA/CD名詞解釋：CSMA/CD（Carrier Sense Multi Access/Collision Detection），即載波監聽多路訪問/沖突檢測方法是一種爭用型的介質訪問控制協議。CSMA/CD是一種分布式介質訪問控制協

10、議，網中的各個站（節點）都能獨立地決定數據幀的發送與接收。每個站在發送數據幀之前，首先要進行載波監聽，只有介質空閑時，才允許發送幀。這時，如果兩個以上的站同時監聽到介質空閑并發送幀，則會產生沖突現象，這使發送的幀都成為無效幀，發送隨即宣告失敗。每個站必須有能力隨時檢測沖突是否發生，一旦發生沖突，則應停止發送，以免介質帶寬因傳送無效幀而被白白浪費，然后隨機延時一段時間后，再重新爭用介質，重新發送幀。16Hubs: One Collision DomainMore end stations means more collisionsCSMA/CD is used17第二部分 雙工模式一、單工二、雙

11、工a.半雙工 b.全雙工18第三部分 端口協商在基于雙絞線的以太網上，可以存在許多種不同的運做模式，在速度上有10M，100M，1000M不等，在雙工模式上有全雙工和半雙工等，如果對每個接入網絡的設備進行配置，則必然是一項很繁重的工作，而且不容易維護。于是，人們提出了自動協商技術來解決這種矛盾。需要注意的是，自動協商只運行在基于雙絞線的以太網上，是一種物理層的概念。自動協商建立在一種低層的以太網機制上。在雙絞線鏈路上，如果沒有數據傳輸，鏈路并不是一直在空閑，而是不斷的互相發送一種頻率相對較低的脈沖信號（稱為普通鏈路脈沖，NLP）（如上圖所示），任何具有雙絞線接口的以太網卡都應該能識別這種信號。

12、需要注意的是，如果在這些NLP之間在插入一些（一般是16 個）更小的脈沖（這些脈沖稱為快速鏈路脈沖，FLP），兩端設備應該也能識別。于是，我們可以使用這些快速鏈路脈沖來進行少量的數據傳輸，來達到自動協商的目的。在設備的網卡中有一個配置寄存器，該寄存器內部保留了該網卡能夠支持的工作模式，比如該網卡可以支持100M 和10M 模式下運行，則把相應的寄存器內容置位。在網卡加電后，如果允許自動協商，則網卡就把自己的配置寄存器內容讀出來，編碼后通過FLP 發送出去（如下圖所示）。發送的同時，可以接收對端發送掛過來的自動協商數據。接收到對方發送的自動協商數據后，跟自己的配置寄存器比較，選擇自己支持的且一般

13、情況下最優的組合投入運行。比如自己支持全雙工模式和100M 的速率，對端也支持該配置，則選擇的運行模式就是100M 全雙工，如果對端只支持全雙工模式和10M 的能力，則運行模式就定為全雙工10M 模式。如果兩端支持的能力集合不相交，則協商不通過，兩端設備不能通信。一旦協商通過，網卡就把該鏈路置為激活狀態，可以傳輸數據了，如果不能協商通過，則該鏈路不能使用，不能再進行數據傳輸。如果兩端的設備有一端不支持自動協商，則支持自動協商的一端選擇選擇一種默認的方式工作，一般情況下是10M 半雙工模式。注意:如果鏈路兩端的設備有一端不支持自動協商，則支持自動協商的設備選擇一種默認的工作方式，比如10M 半雙

14、工模式運行。這時可能影響了效率，因為不支持自動協商的設備可能支持100M 全雙工。這時，我們可以禁止自動協商，并手工指定兩端設備的運行模式，以增強效率19第四部分 網線的線序百兆直通線： 橙白 橙 綠白 蘭 蘭白 綠 棕白 棕 橙白 橙 綠白 蘭 蘭白 綠 棕白 棕百兆交叉線： 橙白 橙 綠白 蘭 蘭白 綠 棕白 棕 綠白 綠 橙白 蘭 蘭白 橙 棕白 棕千兆直通線： 橙白 橙 綠白 蘭 蘭白 綠 棕白 棕 橙白 橙 綠白 蘭 蘭白 綠 棕白 棕千兆交叉線： 橙白 橙 綠白 蘭 蘭白 綠 棕白 棕 綠白 綠 橙白 棕白 棕 橙 蘭 蘭白 20第五部分 常用網絡設備相連所用RJ-45網線的類型網

15、絡設備接口分類：a. PC網卡，路由器接口b. HUB, Switch各類接口直接相連時所用網線類型：aa ，bb 交叉線ab 直通線mdi/mdi-x自適應及其必要性：21DigitalChina Switch Console線分類Console線Mini-Console線PC用COM口服務器：Moxa(Nport) De-303 De-30922第四章 以太網交換第一部分 沖突域和廣播域 第二部分 以太網交換23第一部分 沖突域和廣播域HubSwitchRouter24Hubs: One Collision DomainMore end stations means more collis

16、ionsCSMA/CD is used25SwitchesPer port Per Collision DomainEach segment has its own collision domainBroadcasts are forwarded to all segmentsMemorySwitch26第二部分 以太網交換27傳統LAN中沖突消耗帶寬“I knew I shouldve stayed home.”HUBHUB“I could have walked to Finance by now.”28為什么要對LAN分段?Bridge orRouter每個用戶得到更大的帶寬降低沖突發生

17、的概率 29LAN分段使用下列設備 Bridges RoutersSwitches30使用 Bridges分段每個分段有更少的用戶Bridges 存儲并轉發所有的 frames與協議無關, 即插即用Bridges 被 switches代替HUBHUBBridge31使用 Routers分段更好的管理性, 更多的功能, 多條路徑隔斷了廣播域更復雜HUBHUB32使用 Switches分段Enables multiple high-speed data exchangesLow latency and high frame-forwarding ratesIncreases available b

18、andwidth of a networkWorks with existing 802.3 compliant network interfacecards and cabling33Primarily software basedOne spanning-tree instance per bridgeUsually up to 16 ports per bridgeBridgingPrimarily hardware based (ASIC)Many spanning-tree instances per switchMore ports on a switchLAN Switching

19、Bridging 與 LAN Switching34采用交換的好處Number of collisions reducedSimultaneous, multiple communicationsHigh-speed uplinksImproved network responseIncreased user productivity35Address learningForward/filter decisionLoop avoidance交換的三個功能 36How Switches Learn Host LocationsInitial MAC address table is empty

20、MAC address table0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3ABCD37Switches 如何學習Station D sends a frame to station CSwitch caches station D MAC address to port E3 by learning the source Address of data framesThe frame from station D to station C is flooded out to all ports except

21、 port E3 (unknown unicasts are flooded)MAC address table0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E3: 0260.8c01.4444E0E1E2E3DCAB38Switches 如何過濾 幀Station A sends a frame to station CDestination is known, frame is not flooded E0: 0260.8c01.1111E2: 0260.8c01.2222E1: 0260.8c01.3333E3: 0260

22、.8c01.44440260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3XXDCABMAC address table39廣播和組播幀Station D sends a broadcast or multicast frameBroadcast and multicast frames are flooded to all ports other than the originating port0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2

23、E3DCABE0: 0260.8c01.1111E2: 0260.8c01.2222E1: 0260.8c01.3333E3: 0260.8c01.4444MAC address table40第五章 IP Addressing41IP 編址32 BitsNetworkHost8 Bits172 . 16 . 122 . 2048 Bits8 Bits8 Bits42Network Layer Functions (cont.)BinaryMaskBinaryAddress04 17216122204255AddressMask25500NetworkHost43Class A: Class

24、B: Class C: Class D: for multicast Class E: for researchN = Network number H = Host numberIP 編址NHHHNNHHNNNH44IP地址位模式Class A:# BitsClass B:# Bits111Class C:# Bits0network #host #1network #host #01network #host #10111111716241421845IP地址分類規則High OrderBitsOctet inDecimalAddressClass010110111011111 -127

25、128 -191192-223224-239240-255ABCDE46練習: IP Address 分類AddressClassNetworkHost00462047主機地址02IP: 118IP: E0E1172.161212NetworkHost.NetworkInterfaceE0E1Routing Table48Network 沒有子網的編址49Network 使用子網的編址50子網編址0060IP: 0050IP: E0E1172.162160NetworkHost.NetworkInterfaceE0E1New Routing TableSubnet51子網掩碼1721600255255002552552550IPAddressDefaultSubnetMask8-bitSubnetMaskNetworkHostUse host bits, starting at thehigh order bit p