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  1. 网络基础知识 • 计算机网络的建立和发展是20世纪最重大的成就之一.随着计算机和通信技术的发展,单台计算机为中心的面向终端的通信服务早被多台计算机互联的以网络为中心的计算机网络服务所取代.此类系统通常称为计算机网络

  2. Internet 基础知识 • 1985年成功开发的用于异构网络的TCP/IP协议,使得ARPANET各站点的通讯协议全部转为TCP/IP协议,这可以说是全球Internet诞生的标志. • Internet基本服务方式 • Internet基本服务方式是指TCP/IP协议所包括的基本功能:主要有电子邮件,远程登录和文件传输

  3. Internet 基础知识 • 通常的网络按层设计,按OSI标准的网络被分为7层,由低到高依次是物理层,数据链路层,网络层,传输层,会话层,表示层,应用层.计算机网络进行通讯的规则和约定即为网络协议.其中最重要的协议就是TCP/IP协议,其涉及的层次包括数据链路层,网络层,传输层和应用层. • 应用层提供了Internet上的各种应用,如文件传输协议(FTP),远程登录协议(Telnet),域名系统(DNS),刷新动态主机配置协议(DHCP).

  4. 网络的互联 Branch Office Floor 2 Server Farm ISDN Floor 1 Telecommuter Remote Campus

  5. 网络术语 数据网络 局域网(LAN) 广域网 (WAN) 城域网(MAN)

  6. 网络术语 • 局域网 • 在有限地理范围内运作 • 互连物理上相邻的设备 • 提供实时的本地服务的连接

  7. 网络术语 • 广域网 • 在很大的、地理上分隔的区域之间运作 • 提供远程资源与本地服务器的连接 • 提供E-MAIL、WWW、FTP和电子商务等服务

  8. 网络术语 • 城域网 接入网络 接入网络 跨越大城市的网络 • MAN通过骨干线路互连多个LAN • 把一个城市中的多个网络连接成一个更大的网络

  9. TCP/IP协议 • TCP/IP协议是迄今为止最成功的网络体系结构和协议规程,因为它使Internet具有了通信功能,使得Internet上的主机能够彼此共享网络资源. • TCP(传输控制协议)定义了如何对传输的信息进行分组和在Internet上传输 • IP(网际协议)专门负责按地址在计算机之间传递信息

  10. IP地址 • IP地址格式:四段用点号分隔开来的数字 • 例如:202.96.209.5 就是”上海热线”中一台主机的IP地址 • 公网IP与私网IP地址

  11. 在一些问题的处理上,TCP/IP与OSI是很不相同的。在一些问题的处理上,TCP/IP与OSI是很不相同的。 • (1)TCP/IP一开始就考虑到多种异构网的互连问题。 • (2)TCP/IP一开始就对面向连接服务和无连接服务并重。 • (3)TCP/IP有较好的网络管理功能。 • 在讨论两个主机通过两个网络互连在一起时,可以使用如图2-6所示的层次关系。

  12. 还有一种方法,就是用按层次高低的一些协议来表示TCP/IP协议族,如图2-7所示。还有一种方法,就是用按层次高低的一些协议来表示TCP/IP协议族,如图2-7所示。

  13. 客户–服务器方式 • 在TCP/IP的进程之间的通信经常使用客户–服务器方式。 • 应用层协议并不是解决用户各种具体应用的协议,而是为最终用户提供服务。为了解决具体的应用问题而彼此通信的进程就称为“应用进程”。而应用层的具体内容就是规定应用进程在通信时所遵循的协议。 • 客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。

  14. 客户软件和服务器软件通常还具有以下一些主要特点。客户软件和服务器软件通常还具有以下一些主要特点。 • 1.客户软件 • (1)在进行通信时临时成为客户,但它也可在本地进行其他的计算。 • (2)被用户调用,在用户的计算机上运行,在打算通信时主动向远地服务器发起通信。 • (3)可与多个服务器进行通信。 • (4)不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。

  15. 2.服务器软件 • (1)是一种专门用来提供某种服务的程序,可同时处理多个远地客户的请求。 • (2)在共享计算机上运行。当系统启动时即自动调用,且不断地运行着。 • (3)被动地等待并接受来自多个客户的通信请求。 • (4)一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。 • 客户与服务器的通信关系一旦建立,通信就可是双向的,客户和服务器都可发送和接收信息。大多数的应用进程都是使用TCP/IP协议进行通信。图2-8画出了这种情况。

  16. 功能较强的计算机可同时运行多个服务器进程(如图2-9中的计算机3)。功能较强的计算机可同时运行多个服务器进程(如图2-9中的计算机3)。 • 由于运行服务器进程的机器往往有许多特殊的要求(不同于普通的PC机),因此经常将主要运行服务器进程的机器(硬件)不严格地称为服务器。

  17. 物理层功能 • 定义 • 介质类型 • 连接器类型 • 信号类型 Ethernet EIA/TIA-232 802.3 V.35 物理层

  18. 物理层: Ethernet/802.3 10Base2—细缆以太网10Base5—粗缆以太网 主机 集线器 10BaseT—双绞线 多个主机

  19. A B C D 集线器运行在物理层 物理层 • 所有设备在同一冲突域 • 所有设备在同一广播域 • 所有设备共享相同的带宽

  20. 冲突域 广播域 • 冲突 (collision):在以太网中,当两个节点同时传输数据时,从两个设备发出的帧将会碰撞,在物理介质上相遇,彼此数据都会被破坏 • 冲突域(collision domain)一个支持共享介质的网段 • 广播域 (broadcast domain):广播帧传输的网络范围,一般是路由器来设定边界(因为router不转发广播)。

  21. 集线器:同一个冲突域 • 接入设备越多冲突机率越大 • 用CSMA/CD技术

  22. CSMA/CD技术 • 载波侦听多路访问/冲突检测 CDMA/CD(carrier sense multiple access/collision detect): 非坚持型:如果共享介只质空闲就立即发送,如果介质忙则等待一随机时间再尝试. 1-坚持型:如果共享介只质空闲就立即发送,如果介质忙则继续侦听,直到介质空闲就立即发送,如果有冲突(在规定的时间内未得到回复),则等待随机时间再侦听. P坚持:如果介质空闲则以概率P发送,而以1-p等待一段单位时间,如果介质忙则继续侦听,知道介质空闲后才以概率P发送.

  23. 数据链路层功能 • 定义 • 源和目标的物理地址 • 与帧关联的高层协议 (Service Access Point) • 网络拓扑 • 帧顺序 • 数据流控制 802.2 数据链路层 Frame Relay HDLC Ethernet 802.3 EIA/TIA-232 v.35 物理层

  24. 4 交换机和桥运行在链路层 数据链路层 或 1 2 3 1 2 • 每段有自己的冲突域 • 所有的段都在同一广播域

  25. 交换机 交换 缓冲区 • 每段有自己的冲突域 • 广播信息向所有段转发

  26. 网络层功能 IP, IPX 网络层 • 定义与指定协议相关联的源和目标逻辑地址 • 定义通过网络的路径 • 多链路连接 802.2 Frame Relay 数据链路层 HDLC Ethernet 802.3 EIA/TIA-232 v.35 物理层

  27. 网络层功能(续) 网络层端接设备的数据包 数据 头 源地址 目标地址 IP • 172.15.1.1 • 逻辑地址 网络号 主机号

  28. 网络层功能(续) 1.0 4.0 1.1 4.1 2.1 2.2 1.3 4.3 1.2 4.2 E0 S0 S0 E0 路由表 路由表 端口 距离 距离 目标网络 目标网络 端口 1 E0 0 1 S0 1 2 S0 0 2 S0 0 4 S0 1 4 E0 0 • 逻辑地址提供分层结构的网络 • 需要的配置 • 利用配置信息来识别到达目标网络的路径

  29. 路由器:运行在网络层 • 广播信息控制 • 多点发送信息控制 • 路径优化 • 流量管制 • 逻辑寻址 • 提供WAN连接

  30. 路由器转发分组的步骤是: • (1)先按所要找的IP地址中的网络号net-id把目的网络找到。 • (2)当分组到达目的网络后,再利用主机号host-id将数据报直接交付给目的主机。 • 从IP地址的结构来看,IP地址并不只是一个主机的号,而是指出了连接到某个网络上的某个主机。

  31. 路由器提供远程访问服务 调制解调器 或 ISDN适配卡 家庭办公用户 移动用户 分部 公司总部 因特网

  32. 传输层功能 • 区分不同的上层应用 • 建立应用间的端到端连接 • 定义流量控制 • 为数据传输提供可靠或不可靠的连接服务 TCP UDP SPX 传输层 IP IPX 网络层

  33. 可靠的传输层功能 发送方 接收方 同步请求 回应同步请求, 同步请求 回应同步请求 连接建立 数据传输 (传输数据段)

  34. 网络设备的域 集线器 桥 交换机 路由器 冲突域 1 4 4 4 广播域 1 1 1 4

  35. Cisco路由器产品系列 Cisco12000 GSR Series • 产品选择要点: • 所需路由功能的强弱 • 端口密度/变换的需求 • 性能 • 通常的用户端口 Cisco7000Series Cisco4000 Series AS 5000 Series Cisco3600 Series Cisco2600 Series 核心部分解决方案 Cisco2500 Series Cisco1600/1700 Series 分支机构解决方案 Cisco700/800Series 小型公司解决方案 家庭式办公解决方案

  36. Catalyst交换机产品系列 • 产品选择要点: • 10 Mbps或100 Mbps或1000 Mbps速率需求 • 是否需要主干连接和交换机互连 • 是否需要VLANs功能 • 端口密度 • 用户端口类型需求 Catalyst 8500 series Catalyst 5000 series Catalyst 2900 series 线速/干线 解决方案 Catalyst 3000 series Catalyst 2900series XL Catalyst 1900/2820 series 桌面/工作组 解决方案 Cisco 1548 Micro Switch 10/100

  37. 网络技术基础

  38. 连接典型网络 图例 快速以太网/ 以太网 ISDN 专线 核心 服务器 core_sw_a 专线/ 帧中继 ISDN 云

  39. LAN的物理层实现 • 物理层实现多种多样 • 有些物理层实现方式支持多种物理介质 数据链路层 (MAC子层) 802.3 Ethernet 物理层 1000basTX 10Base2 10Base5 100baseTX 100baseFX 10BaseT 10BaseF DIX 标准 802.3 说明了10mb 以太网规范 802.3u 说明了100mb (快速) 以太网规范

  40. 以太网介质比较 100BaseTX 10Base5 10BaseT 100BaseFX 62.5/125 微米多模光纤 EIA/TIA 3, 4, 5 类双绞线 2 对 EIA/TIA 5 类双绞线 2 对 50-欧姆 同轴电缆 (粗) 使用介质 最大段长 500 米 100米 100米 400米 总线 星形 星形 拓扑类型 点到点 双工型介质接口连接器 (MIC) ST ISO 8877 (RJ-45) ISO 8877 (RJ-45) AUI 连接器

  41. 区分不同的连接类型 ISO 8877 (RJ-45) 连接器和插孔比电话连接器RJ-11和插孔略大 AUI 连接器是DB15 光纤连接器接口

  42. UTP设备 线对 T 代表发送 R 代表接收 针 1 线对2 T2 2 线对2 R2 1 3 线对3 T3 4 线对1 R1 5 线对1 T1 8 6 线对3 R3 7 线对4 T4 RJ-45 连接器 8 线对4 R4

  43. 1 1 8 8 绿 白 蓝 蓝 白 橙 绿 棕 绿 白 棕 白 蓝 橙 白 蓝 白 橙 绿 棕 棕 白 橙 白 UTP实现直连线 直连10BaseT/100BaseT 直连线 8 1 集线器/交换机 服务器/路由器 8 1 针 线 1 TD+ 2 TD- 3 RD+ 4 NC 5 NC 6 RD- 7 NC 8 NC 针 线 1 RD+ 2 RD- 3 TD+ 4 NC 5 NC 6 TD- 7 NC 8 NC 两端的线序相同

  44. UTP实现交叉线 交叉连接10BaseT/100BaseT 交叉线 集线器/交换机 集线器/交换机 8 1 针 线 1 RD+ 2 RD- 3 TD+ 4 NC 5 NC 6 TD- 7 NC 8 NC 针 线 1 RD+ 2 RD- 3 TD+ 4 NC 5 NC 6 TD- 7 NC 8 NC 1 8 8 1 8 1 绿 白 蓝 橙 绿 棕 棕 白 蓝 白 橙 白 棕 棕 白 橙 蓝 绿 白 蓝 白 绿 橙 白 部分线序交叉