网络基础知识讲解课件.ppt

1、网络体系的演变过程40年代年代中期中期60年代年代初期初期70年代年代初期初期80年代年代初期初期90年代年代初期初期90年代年代末期末期21世纪世纪网络概念网络概念萌芽阶段萌芽阶段提出分组提出分组交换概念交换概念稳步发展稳步发展与应用与应用提出提出OSI参考模型参考模型体系结构体系结构成熟发展成熟发展Internet广泛应用广泛应用后后TCP/IP模型时代模型时代什么是协议 什么是协议？ 为了使数据可以在网络上从源传递到目的地，网络上所有设备需要“讲”相同的“语言” 描述网络通信中“语言”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 言，如果你说汉语，他说阿拉伯语 数据通信协议

2、的定义 决定数据的格式和传输的一组规则或者一组惯例#&$协议分层 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，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杂性，将协议进行了分层设计OSI的七层框架物理层物理层物理层物理层数据链路层数据链路层数据链路层数据链路层网络层网络层网络层网络层传输层传输层传输层传输层会话层会话层会话层会话层表示层表示层表示层表示层应用层应用层应用层应用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TP

3、DUSPDUPPDUAPDU1 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数据单元数据单元层层OSI的七层框架名称功能实例应用层用户接口HTTPTelnet表示层数据的表现形式、特定功能的实现如-加密ASCII、EBCDICJPEG会话层对应用会话的管理、同步操作系统/应用读取传输层可靠与不可靠的传输、传输前的错误检测、流控TCP、UDP网络层提供逻辑地址、选路IP数据链路层成帧、用MAC地址访问媒介、错误检测与修正802.3 / 802.2HDLC物理层设备之间的比特流的传输、物理接口、电气特性等EIA/TIA-232V.35IP包头包头数据的封

4、装与解封装过程Hello物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层 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MAC子层子层LLC子层子层FCSIP包头包头数据的封装与解封装过程Hello物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层 比特比特 帧帧 报文报文段段PDUHelloTCP/UDP头头HelloIP包头包

5、头LLC子层子层MAC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LLC子层子层TCP/IP协议参考模型 TCP/IP是20世纪70年代中期美国国防部为ARPANET开发的网络体系结构网络接口层网络接口层互联网层互联网层传输层传输层应用层应用层TCP/IP 4层模型层模型物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层OSI 7层模型层模型会话层会话层表示层表示层应用层应用层传输层传输层互联网层互联网层传输层传输层应用层应用层物理层物理层数据链路层数据链路层TCP/IP 5层模型层模型物理层的传输介

6、质 有线介质 双绞线 光纤 同轴电缆 无线介质 无线电 微波 激光 红外线双绞线 双绞线TP是目前使用最广，价格相对便宜的一种传输介质 由两根绝缘铜导线相互缠绕组成，以减少对邻近线对的电气干扰 由若干对双绞线构成的电缆被称为双绞线电缆 非屏蔽双绞线UTP和屏蔽双绞线STP双绞线的标准EIA/TIA-568“商用建筑物电信布线标准”Cat 5： 适用于100Mbps的100Base-TX和100Base-T4 支持高达100MHz的数据通信 传输频率为100MHz 用于语音传输和最高传输速率为1000Mbps的数据传输 主要用于100base-T和10base-T网络。 Cat 5e：超五类双绞

7、线Cat 6: 传输频率为200MHzCat 5e UTPCat 5e STP双绞线的重要性能指标参数名称参数含义合格标准（100MHz）衰减（Attenuation）信号经过线缆时的强度损失，单位为分贝21.6近端串扰（NEXT，Near-End Cross Talk）电缆中某导线上传输的信号对其它导线信号产生的噪声称为串扰，近端串扰是出现在发送端的串扰32.3额定传输速度（NVP，Nominal Velocity of Propagation）是信号在线缆中传输的速度，以光速的百分比形式表示6090衰减串扰比（ACR， Attenuation-to-Crosstalk Ratio）串扰与衰

8、减量的比例关系，单位为分贝10.7回波损耗（RL，Return Loss）信号源输入给数据传输系统的信号与信号源接收到的反射信号的功率之比11.0 以超五类双绞线为例，其性能参数如下：六类布线系统六类系统向下兼容三类、五类、超五类布线产品，同时满足混合使用的要求六类提供2倍于超五类的带宽改善了在串扰以及回波损耗方面的性能6类线与5类和超5类标准存在许多不同之处： 最高工作带宽200MHz 按照250MHz下检测进行设计 可作为UTP和STP的解决方案 包括超5类的所有测试， 并加入新的参量 光传输系统 光传输系统由三个部分组成：光纤传输介质、光源和检测器 驱动器驱动器 光源光源光检测器光检测器

9、 放大器放大器 电信号电信号电信号电信号光信号光信号光纤光纤超细玻璃超细玻璃熔硅纤维熔硅纤维发光二极管发光二极管激光二极管激光二极管光电二极管光电二极管光信号在光纤中的传输 光脉冲在光纤中的传输是利用了光的全反射原理 光纤分为多模光纤和单模光纤 多模光纤单模光纤输入脉冲 输出脉冲 输入脉冲 输出脉冲 多模光纤和单模光纤的比较单模光纤多模光纤用于高速度、长距离用于低速度、短距离成本高成本低端接较难端接较易窄芯线，需要激光源宽芯线，聚光好，光源可采用激光或发光二极管耗散极小，高效耗散大，低效无线标准无线标准工作无线频率 传输速度802.11b2.4GHZ11M b/s802.11g2.4GHZ54

10、M b/s108Mb/s802.11n2.4GHZ5GHZ54Mb/s108Mb/s300Mb/s802.11ac5GHZ1Gb/s以太网标准中的线缆规范以太网标准传输介质最大传输距离（m）速率（Mb/s）10Base-T2对三类或以上UTP10010100Base-TX2对五类UTP或以上 1001001000Base-T 4对五类UTP或以上10010001000Base-LX光缆5000 10001000Base-SX多模光缆5501000线缆的连接 标准网线的线序 交叉网线的线序 制作过程线缆的连接2-1 EIA/TIA 568A和568B 线缆的连接 标准网线 交叉网线 全反线直通直

11、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管脚号用途颜色1发送 +白色和绿色2发送 -绿色3接收 +白色和橘黄色4不被使用蓝色5不被使用白色和蓝色6接收 -橘黄色7不被使用白色和棕色8不被使用棕色 T568A T568A标准中标准中RJ-45RJ-45连接器的连接器的管脚号和颜色编码管脚号和颜色编码 物理层的设备 网络接口卡 连接计算机和网络硬件 有一个惟一的网络节点地址 按照速率可分为10M网卡、10/100M自适应网卡和千兆网卡 按照总线类型可分为ISA网卡、PCI网卡等 按照提供的线缆接口类型可分为RJ-45接口网卡、光纤网卡等 便携式电脑可使用PCMCI

12、A网络接口卡 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ABABAB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：电话物理层的设备 中继器 能放大信号 延长网络传输距离 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 成本低物理层的设备 集线器 最初只是一个多端口的中继器 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 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 被交换机所取代数据链路层 数据链路层 位于

13、网络层与物理层之间物理层物理层物理层物理层数据链路层数据链路层数据链路层数据链路层网络层网络层网络层网络层数据链路层协议数据链路层协议 比特（比特（Bit） 帧（帧（Frame）包包(Packet）主机主机A主机主机B数据单元数据单元以太网 以太网工作在数据链路层物理层物理层物理层物理层数据链路层数据链路层数据链路层数据链路层网络层网络层网络层网络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什么是以太网 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

14、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，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？以太网采用CSMA/CD CSMA/CD带冲突检测

15、的载波监听多路访问 以太网采用CSMA/CD避免信号的冲突 工作原理 发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送数据。 在发送时，边发边继续监听 若监听到冲突，则立即停止发送 等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试以太网MAC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组设备 例如：00061be3936c 000d28beb642IBMCISCO24比特比特（供应商（供应商标识标识）24比特比特（供应商对网卡的唯一编号）（供应商对网卡的唯一编号）对于目的地址对于目的地址：0物理地址（单播地址）物理地址（单播地址）1逻辑地址（组播地址）逻辑地址（组播地址）以太网交换机v 交换

16、机是用来连接局域网的主要设备交换机是用来连接局域网的主要设备 交换机能够根据以太网帧中目标地址智能的转发数据，交换机能够根据以太网帧中目标地址智能的转发数据，因此交换机工作在数据链路层因此交换机工作在数据链路层 交换机分割冲突域，实现全双工通信交换机分割冲突域，实现全双工通信交换机数据转发原理111B334422AABBA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： 11交换机数据转发原理2AMAC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

17、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 1交换机数据转发原理311B334422AABBA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3data交换机数据转发原理4 交换机B在接收到数据帧后，执行以下操作： 交换机B查看MAC地址表 交换机B学习源MAC地址和端口号 交换机B向所有端口广播数据包 主机22，查看数据包的目标MAC地址不是自己，丢弃数据包BMAC地址端口号11 322data交换机数据转发原理5B334422AABBA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3data11data交换机数据转发原理

18、6 主机33，接收到数据帧 主机44，丢弃数据帧3344datadata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交换机数据转发原理7B334422AABBA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： 44交换机数据转发原理8BMAC地址端口号11 3 交换机B在接收到数据帧后，执行以下操作： 交换机B学习源MAC地址和端口号

19、交换机B查看MAC地址表，根据MAC地址表中的条目，单播转发数据到端口344 2交换机数据转发原理9AMAC地址端口号11 1 交换机A在接收到数据帧后，执行以下操作： 交换机A学习源MAC地址和端口号 交换机A查看MAC地址表，根据MAC地址表中的条目，单播转发数据到端口1 主机11，收到数据帧44 3交换机数据转发原理10B334422AABBA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

20、帧交换机数据转发原理11AMAC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地址表地址表B交换机数据转发原理12 转发 交换机根据MAC地址表单播转发数据帧 学习 MAC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 广播 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口外的其他所有端口广播该数据帧 更新 交换机MAC地址表的老化时间是300秒 交换机如果发现一个帧的入端口和MAC地址表中源MAC地址的所在端口不同，交换机将MAC 地址重新学习到新的端口冲突与冲突域v如果冲突过多，则传输效

21、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。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

22、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交换机内部交换方式1 存储转发FCS校验校验缓存缓存交换机内部交换方式2 快速转发交换机内部交换方式3 分段过滤（Fragment Free ）冲突冲突检测检测静态静态VLAN的配置和查看的配置和查看VLAN的种类的种类划分划分VLAN的作用的作用VLANVLAN概述 什么是VLAN Virtual LAN（虚拟局域网）是物理设备上连接的不受物理位置限制的用户的一个逻辑组。 为什么引入VLAN 交换机分割了冲突域，但是不能分割广

23、播域 随着交换机端口数量的增多，网络中广播增多，降低了网络的效率 为了分割广播域，引入了VLANVLAN的作用 VLAN的作用 广播控制 安全性 带宽利用 延迟VLAN的种类 基于端口划分的静态VLAN 基于MAC地址划分的动态VLAN基于端口划分的静态VLAN基于MAC地址划分的动态VLAN当主机发送数据帧，交当主机发送数据帧，交换机查看了数据帧的源换机查看了数据帧的源MAC地址后，才能判地址后，才能判断主机属于哪个断主机属于哪个VLANVLAN Trunk本章目标 能够配置VLAN Trunk，实现跨交换机的VLAN通讯，并能排除一般的配置故障 理解Trunk的概念和工作原理 理解802.

24、1q和ISL两种封装方式的工作原理多个交换机上的VLAN应用 交换机之间的VLAN通信1 如何实现交换机之间的VLAN通信？ 每个VLAN一条链路？如果有如果有100个个VLAN怎么办怎么办呢？呢？交换机之间的VLAN通信2 如何实现交换机之间的VLAN通信？ 只使用一条链路，那么来自多个VLAN的数据如何标识？VLAN标识 交换机给每个去往其他交换机的数据帧打上VLAN标识中继链路中继链路（Trunk）接入链路接入链路（Access）VLAN 1标记标记VLAN 3标记标记VLAN标识的种类 以太网上实现中继可用两种封装类型 ISL（Cisco私有协议） IEEE 802.1Q拓朴图v VL

25、AN 名称：名称：VLAN 2 ：Financial ；VLAN 3：Engineering；VLAN 4：Marketingsw1sw2sw3TrunkTrunkVLAN 4VLAN 3VLAN 2VLAN 2VLAN 3VLAN 2VLAN 4Port 24Port 23Port 24Port 24TP-LINK TL-SG1008+详细参数问题 交换机级联和堆叠的区别 广播风暴，网络环路。 568B（抗干扰性更好）级联和堆叠 对设备要求不同 对连接介质要求不同 最大连接数不同 管理方式不同 设备间连接带宽不同 网络覆盖范围不同广播风暴 使用过多集线器 网线质量不好或损坏 网络环路 非网管

26、交换机的过多使用 网卡或者交换机网口损坏（设备损坏产生大量广播） 病毒网络层IP 早期IP美国ARPANET 二代IPIPV4（可用ip地址数40多亿，中国3亿多），北美30亿） IPV6（1999年开始推广，暂时推动困难主要是全球电信商升级网络设备投入太大）IP地址的作用192.168.1.0192.168.2.0192.168.3.0 用来标识一个节点的网络地址2进制 10进制逢10升位 包含数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 2进制逢2升位 只包含数字0、1 10进制数2进制数001121031141005101611071118100091001101010IP地址的组成点分十

27、进制点分十进制最大值最大值 10101100二进制二进制十进制例子十进制例子二进制例子二进制例子 255 255255 255NetworkHost1286432168421 11111111 11111111 11111111 11111111 00010000 01111010 11001100 172 16 12218 916 1724 253212864321684211286432168421128643216842132bits 202 255 10101100IP地址的分类1A类类:Bits:0NNNNNNNHostHostHost8 916 1724 2532范围范围(1-12

28、6)1B类类:Bits:10NNNNNNNetworkHostHost8 916 1724 2532范围范围(128-191)1C类类:Bits:110NNNNNNetworkNetworkHost8 916 17242532范围范围(192-223)1D类类:Bits:1110MMMMMulticast Group Multicast Group Multicast Group8 916 17242532范围范围 (224-239)子网掩码的使用子网掩码子网掩码:255 . 0 . 0 . 0100.50.20.2100.50.20.3100.50.30.2100.60.30.2ABCD网络

29、网络ID相同，相同，在同一网段，在同一网段，可以通信可以通信网络IDA的主机ID255 . 255. 0 . 0100.0.0.0.50.20.2100.50.0.0.20.2A与与C不在同不在同一网段，不能一网段，不能通信通信255 . 255. 255. 0100.50.20.0.2A与与C、D不不在同一网段，在同一网段，不能通信不能通信划分子网 划分子网的作用 通过将子网掩码变长，将大的网络划分成多个小的网络 网络172.16.0.0，掩码255.255.0.0172.16.0.0未划分子网的IP地址172.16.0.1 172.16.0.2 172.16.0.3.172.16.255.

30、253172.16.255.254划分子网后的IP地址172.16.1.0172.16.2.0172.16.3.0172.16.4.0 掩码变成255.255.255.0，网络划分为172.16.1.0、172.16.2.0、172.16.254.0网络网络ID变长子网掩码（VLSM）标准长度的子网掩码： 255.0.0.0 或 /8 255.255.0.0 或 /16 255.255.255.0 或 /24可变长的子网掩码： 128（10000000） 例如：255.255.255.128 或 /25 192（11000000） 例如：255.255.192.0 或 /18 224（1110

31、0000） 例如：255.255.255.224 或 /27 240（11110000） 例如：255.240.0.0 或 /12 248（11111000） 例如：255.255.255.248 或 /29 252（11111100） 例如：255.255.255.252 或 /30Other subnets192.168.5.16192.168.5.32192.168.5.4820 个子网个子网每子网每子网5 台主机台主机C类类IP地址地址: 192.168.5.0子网规划21应该使用的子网掩码的长度是多少？应该使用的子网掩码的长度是多少？NAT 功能 1.宽带分享：这是 NAT 主机的最

32、大功能。 2.安全防护 实现方式 1.静态转换 2.动态转换 3.端口多路复用（PAT） 4.overlapping（重叠NAT）（了解） PAT根据安全分类 Full cone NAT Address-Restricted cone NAT Port-Restricted cone NAT Symmetric NAT（对称（对称NAT）NAT穿透 转发 反向链接 UDP打洞UDP打洞 不同nat 相同nat 多层nat评估方法 工作中用到了那些网络知识 每节课讲的网络哪些有疑问 NAT原理的疑问 结合工作中实际情况做网络环境规划 大家期待知道的一些网络小知识Router 静态路由静态路由 RIP（路由选择信息协议路由选择信息协议） EIGRP(增强内部网关路由协议增强内部网关路由协议) OSPF（开放最短路径有线开放最短路径有线） BGP(边界网关协议边界网关协议) IS-IS(中间系统到中间系统的路由选择协议中间系统到中间系统的路由选择协议)网络设备选购 思科（cisco）、瞻博网络（Juniper）、华三通信（H3C） 华为、中兴通讯 迈普、博达、神州数码、锐捷 Force 10、博科（Brocade）、Exterme、HP Procuve D-LINK、TP-LINK、联想、NetGear、华硕、TCL、腾达、金星