思科网络技术学院培训教程.ppt

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1、思科网络技术学院培训教程谷元金课程目标掌握OSI/rm；会对IP子网进行有效划分，以便于有效地管理网络掌握路由器的工作原理、组成；掌握几种路由选择协议：rip、ospf、igrp、eigrp的工作原理并对其进行配置。掌握交换机的工作原理、Vlan的划分、stp原理。广域网基础知识，常见的几种线路的工作原理及配置通过配置访问列表来控制对网络段或网络资源的访问Isdn的原理及配置、PPP原理及配置、framerelay原理及配置、Nat原理及配置第一部分TCP/IP协议原理第1章OSI参考模型概述在计算机网络产生之初，每个计算机厂商都在计算机网络产生之初，每个计算机厂商都有一套自己的网络体系结构的

2、概念，它们之间有一套自己的网络体系结构的概念，它们之间互不相容互不相容国际标准化组织（国际标准化组织（ISOISO）在）在19781978年建立了一年建立了一个分委员会来专门研究一种用于开放系统互联个分委员会来专门研究一种用于开放系统互联的体系结构（的体系结构（OpenSystemsInterconnectionOpenSystemsInterconnection，OSIOSI）OSIOSI模型采用分层的结构体系，每一层之间模型采用分层的结构体系，每一层之间是独立的，即上一层可以不考虑下一层的信息是独立的，即上一层可以不考虑下一层的信息一、一、OSIOSI模型分层体系结构模型分层体系结构数据流

3、层（低）数据流层（低）传输层传输层数据链路层数据链路层网络层网络层物理层物理层应用层应用层(高高)会话层会话层表示层表示层应用层应用层二、相关术语二、相关术语PDU（protocoldataunit):每一层使用自己层的协议和别的系统的对应层相互通信，协议层的协议在对等层之间交换的信息叫协议数据单元。上层:message（消息）transportlayer:segment（段）Networklayer:packet（包）Data-linklayer:Frame（帧）Physicallayer:bit（比特流）封装（encapsulate/encapsulation）：数据要通过网络进行传输，要

4、从高层一层一层的向下传送，如果一个主机要传送数据到别的主机，先把数据包装到一个特殊协议报头中，这个过程叫封装解封装数据上层数据上层数据LLC头头+IP+TCP+上层数据上层数据MAC头头IP+TCP+上层数据上层数据LLC头头TCP+上层数据上层数据IP头头上层数据上层数据TCP头头0101110101001000010传输层传输层数据链路层数据链路层物理层物理层网络层网络层表示层表示层应用层应用层会话层会话层三、各层概述三、各层概述1、应用层作用关注网络应用程序TelnetSMTPHTTPFTP用户接口用户接口例子例子应用层应用层2、表示层作用关注编码格式和数据展现的标准TelnetSMTP

5、HTTPFTPASCIIEBCDICJPEG用户接口用户接口数据表示数据表示加密等特殊处理过程加密等特殊处理过程例子例子表示层表示层应用层应用层3、会话层作用建立两台计算机的通讯的开始和终止，如SQL、RPCTelnetHTTPASCIIEBCDICJPEG保证不同应用间的数据区保证不同应用间的数据区分分用户接口用户接口数据表示数据表示加密等特殊处理过程加密等特殊处理过程OperatingSystem/ApplicationAccessScheduling例子例子会话层会话层表示层表示层应用层应用层4、传输层的作用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

6、连接服务网络层网络层IPXIP传输层传输层SPXTCPUDP5、网络层功能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网络层网络层IP,IPX数据链路层数据链路层物理层物理层EIA/TIA-232v.35Ethernet帧中继帧中继HDLC802.2802.36、数据链路层功能源和目标的物理地址源和目标的物理地址与帧关联的高层协议与帧关联的高层协议(ServiceAccessPoint)网络拓扑网络拓扑数据流控制数据流控制差错检测差错检测数据链路层数据链路层物理层物理层EIA/TIA-232v.35EthernetFrameRelayHDLC802.2802.37、物理层功能介质类

7、型介质类型连接器类型连接器类型信号类型信号类型Ethernet802.3V.35物理层物理层EIA/TIA-232第2章物理层保证比特流能送上物理信道，并且能在一端取下它，物理层仅单纯关心比特流信息的传输，而不涉及比特流中各比特之间的关系，对传输差错也不作任何控制确定传输介质的类型连接器及接口类型确定信号类型一、物理层相关概念1、信息、数据、信号信息信息：在计算机网络中，通信的目的就是传输信息。数据数据：是指传递信息的实体，数据可分为：模拟数据和数字数据信号信号：数据的电磁编码或电编码，可分为模拟信号和数字信号。数字信号模拟信号数字信号的优点抗干扰能力强、无噪声积累便于加密处理便于构成综合数字

8、网和综合业务数字网数字信号的缺点占用信道频带较宽，一路模拟电话的频带为4kHz带宽，一路数字电话约占64kHz服务质量问题（QOS）模拟信号转换成数字信号可以分为三个步骤：1.采样2.量化3.编码数字信号转换成模拟信号数字信号转换成模拟信号分为：幅度频率相位2、信道及信道类型传输的通路称为“信道”，及信号传输的媒体。信道类型物理信道逻辑信道有线信道无线信道有线信道无线信道根据信道是否有形来分，如电缆、光缆、微波等模拟信道数字信道根据信道中的不同信号来分专用信道公共信道专用短距离公有长距离3、信道容量及相关概念频率：在一固定时间段内一个信号幅度改变的次数；用每秒周期数，或赫兹（Hz）表示频谱：信

9、号所包括的频率范围。带宽：频谱从1f到3f,则带宽为2f。基带传输：由计算机直接产生的数字信号所占用的频率范围（一般数字信号产生的频谱是无限的），介质的整个带宽用于单信道的信号传输，一般用于数字信号传输。频带传输：利用模拟信道数据传输。宽带传输：属于频带传输，宽带也一般用于传输模拟信号，这些模拟载波信号工作在高频范围(通常为10400MHz)。吞吐量：是指一组特定的数据在一定的时间段经过特定的路径所传输的信息量的实际测量值。4、信号传输率的技术指标Bit是二进制的缩写，在数字通信中度量信息的信息量，也叫“码元”或“码字”数据传输率（S）度量数字信号的传输，单位时间内传输二进制的有效位（bps）

10、波特率（B）度量模拟信号的传输速率，就是每秒钟传输波形的个数（Hz）数据在信道中的最大传输率信号的最大传输率与信道的带宽有关系。C2W其中C为信道的最大传输率（容量），单位是bps其中W为信道的带宽,单位是HzCWlog2(1+s/n)其中C为信道的最大传输率（容量），单位是bps其中W为信道的带宽,单位是Hzs/n为信号的功能与噪声功的比率5、数据的传输方式并行传输并行传输&串行传输串行传输并行传输并行传输由若干位组成，在设备近距离内传输由若干位组成，在设备近距离内传输(1m(1m以内以内)，传输信号每一位占用一条信号线，传输信号每一位占用一条信号线串行传输串行传输是一位一位地在信道上传输，

11、适用是一位一位地在信道上传输，适用 于远程于远程传输。传输。通信方式通信方式 单工单工通信双方只能由一方接收，另一方发送通信双方只能由一方接收，另一方发送 半双工半双工双方都可以发送和接收，但在同一时刻，双方都可以发送和接收，但在同一时刻，只能由一方发送，另一方接收。只能由一方发送，另一方接收。全双工全双工 两端都同时可以发送和接收数据两端都同时可以发送和接收数据 全双工使用场合全双工使用场合WithaconnectionfromaswitchtoahostWithaconnectionfromaswitchtoaswitchWithaconnectionfromahosttoahostusi

12、ngacrossovercable同步同步&异步异步 为了保证发送方发送的信息能被对方为了保证发送方发送的信息能被对方正确接收，要求发送方发送数据和接接收正确接收，要求发送方发送数据和接接收方接收数据在同一时间进行。方接收数据在同一时间进行。异步：规定在传送字符首末分别设置异步：规定在传送字符首末分别设置1 1位位起始位和起始位和1(1.51(1.5、2)2)位停止位，起始位表示位停止位，起始位表示字符的开始，停止位表示字符的结束。数字符的开始，停止位表示字符的结束。数据发送过程中不包含时钟的同步。时钟同据发送过程中不包含时钟的同步。时钟同步是单独一根信号线。步是单独一根信号线。起始位用起始位

13、用“0”“0”表示，代表低电压表示，代表低电压停止位用停止位用“1”“1”表示，代表高电压表示，代表高电压平时不传输数据时，一直处于高电压状态平时不传输数据时，一直处于高电压状态速度慢，开销大速度慢，开销大同步：信息以数据块的方式传输，一个同步：信息以数据块的方式传输，一个数据块包含有许多连续的字符，一般在一数据块包含有许多连续的字符，一般在一组字符之前加入组字符之前加入8 8位或位或1616位二进制，用作位二进制，用作同步字符，数据发送时包含时钟同步。同步字符，数据发送时包含时钟同步。0111111101111111A(11000110)b(11110000)c(00001111)A(110

14、00110)b(11110000)c(00001111)同步码同步码同步码同步码数据块数据块数据块数据块发送数据前，双方先约定同步字符个数和具发送数据前，双方先约定同步字符个数和具发送数据前，双方先约定同步字符个数和具发送数据前，双方先约定同步字符个数和具体的代码，传输速度快体的代码，传输速度快体的代码，传输速度快体的代码，传输速度快6、数据的传输类型计算机产生出来的0、1信号必须将其转换成实际的物理事物编码：是把“1”或“0”转换成某种实际的物理事物，如光、电等调制：是指使用一个波形来进行调制，以使其能够携带信息的过程基带传输将计算机产生出来的数字信号直接放至整个信道中传输的过程。在基带传输

15、中，需对数字信号进行编码。非归零编码非归零编码：0-负电压1-正电压缺点是发送方和接收方无法保持同步，须用另一信道用用发送和接收的同步，一般用于异步传输，例：计算机和modem之前的数据传输曼彻斯特编码曼彻斯特编码：0-高电压跳至低电压1-低电压跳至高电压既可以取值，也可以用作同步时钟。例：10base以太网差分曼彻斯特编码：差分曼彻斯特编码：0-高电压跳至低电压1-低电压跳至高电压一个周期内有电压跳变取值为0一个周期内没有电压跳变取值为1例：10base、100base以太网频带传输频带传输是利用模拟信道实现数据传输的过程。可以有以下几种方式将计算机产生出来的信号调制成模拟信号：调频调幅相位

16、频带传输中的复用技术多路复用技术就是把许多个单个信号在一个信道上同时传输的技术频分多路复用(FDM)在物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需带宽情况下，可将该物理信道的总带宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同(或略宽)的子信道，每个子信道传输一路信号时分多路复用(TDM)将一条物理信道按时间分成若干个时间片轮流地分配给多个信号使用。每一时间片由复用的一个信号占用 二、传输介质有线介质有线介质无线介质无线介质1、有线传输介质双绞线同轴电缆光纤双绞线双绞线双绞线的分类双绞线的分类 屏蔽双绞线屏蔽双绞线(stpstp)与与utputp差别不大，抗干扰能力较强差别不大，抗干扰能力较强(2(2对线对线)

17、非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线(utputp)(4(4对线对线)非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线UTPUTP屏蔽双绞线屏蔽双绞线STPSTP屏蔽层屏蔽层UtpUtp的的分类分类UTP类型类型带宽带宽传输速度传输速度传输距离传输距离3类16MHz10Mbps100米/段5类20MHz100Mbps100米/段超5类100MHz155Mbps100米/段双绞线的双绞线的相关概念相关概念 类别类别 介质类型介质类型 功能功能备注备注10BaseT3、4、5类UTP 使用2对线10、100表示速度；Base表示基带传输100BaseT3、4、5类UTP 使用2对线100BaseTX5类UTP或STP使用2对线100

18、BaseT2 3类UTP使用2对线100BaseT4 3类UTP使用4对线直通线直通线直通线直通线(两头都是两头都是两头都是两头都是T568BT568B标准标准标准标准)HosttoswitchorhubHosttoswitchorhubRoutertoswitchorhubRoutertoswitchorhub交叉线交叉线交叉线交叉线(一头是一头是一头是一头是T568BT568B，另一头是，另一头是，另一头是，另一头是T568A)T568A)SwitchtoswitchSwitchtoswitchHubtohubHubtohubHosttohostHosttohostHubtoswitchH

19、ubtoswitchRouterdirecttohostRouterdirecttohost反序线反序线反序线反序线(一头是一头是一头是一头是T568BT568B，另一头是反线，另一头是反线，另一头是反线，另一头是反线)连接连接PCPC串口和网络设备串口和网络设备同轴电缆同轴电缆同轴电缆的分类同轴电缆的分类同轴电缆基带粗缆（AUI，电阻：50）细缆（BNC，电阻：50）宽带有线电视(CATV)，电阻：75外壳外壳绝缘层绝缘层(PVC,Teflon)传导铜芯传导铜芯铜网或铝网铜网或铝网粗缆：粗缆：0.5英寸英寸(直径直径)细缆细缆:0.25英寸英寸(直径直径)765432543211同轴电缆的相

20、关概念同轴电缆的相关概念类型类型传输速度传输速度传输距离传输距离术语术语粗缆10Mbps500米/段10base5细缆10Mbps185米/段10base2同轴电缆的接头同轴电缆的接头细缆细缆(BNC)(BNC)的连接的连接粗缆粗缆(AUI)(AUI)的的DB15DB15连接连接光纤光纤光纤的特征高速度(可达到10Gbps)低损耗长距离高抗干扰性多用于主干每条光纤都沿单一方向传送信号，因此光纤须成对出现(一个用于发送，另一个用于接收)光纤（芯）光纤（芯）玻璃覆层玻璃覆层保护外壳保护外壳(jacket)纤芯纤芯纤芯纤芯：用于传输光信号，局域网使：用于传输光信号，局域网使用用2 2芯芯/4/4芯芯

21、/8/8芯芯1212芯芯/24/24芯，广域网芯，广域网使用使用144144芯芯/288/288芯。芯。玻璃覆层：玻璃覆层：玻璃覆层：玻璃覆层：用于将散射的光反射到用于将散射的光反射到纤芯上纤芯上。保护外壳：保护外壳：保护外壳：保护外壳：用于保护光纤不被破坏。用于保护光纤不被破坏。光纤的分类类别类别纤芯直径纤芯直径(m)1m=百万分之一米百万分之一米发光源发光源传输距离传输距离单模8/125或9/125激光10km多模62.5/125或50/125发光二极管 2km光纤收发器将光信号转换成电信号光纤的终端连接器FCFC连接器连接器连接器连接器STST连接器连接器连接器连接器SCSC连接器连接器

22、连接器连接器LCLC连接器连接器连接器连接器2、无线传输介质无线信号不需要任何铜或光纤等物理介质，每个信号都使用不同的频率。不需要许可证的频段不需要许可证的频段 900MHz900MHz 用于无绳电话用于无绳电话 2.4GHz(802.11b2.4GHz(802.11b标准标准)能提供最高能提供最高11Mbps11Mbps的速度的速度 5GHz(802.11a5GHz(802.11a标准标准)能提供最高能提供最高54Mbps54Mbps的速度的速度三、信号的衰减与再生减弱的信号减弱的信号再生的信号再生的信号中继器中继器Repeater中继器：中继器：延长线缆长度，延长线缆长度，放大并再生信号进

23、行传输放大并再生信号进行传输集线器集线器HUBHUB工作在物理层网络连接设备再生信号并中转相当于多口中继器四、接口标准与技术物理层接口协议实际上是解决网络节点与物理层接口协议实际上是解决网络节点与物理信道如何连接的问题。物理信道如何连接的问题。物理层接口协议规定的是物理层接口协议规定的是DTEDTE和和DCEDCE之间的之间的接口标准接口标准物理层协议规定了标准接口的物理层协议规定了标准接口的机械特性机械特性机械特性机械特性、电气特性电气特性电气特性电气特性、功能特性功能特性功能特性功能特性以及以及规程特性规程特性规程特性规程特性，这样做，这样做的主要目的，是为了便于不同的制造厂家能的主要目的

24、，是为了便于不同的制造厂家能够根据公认的标准各自独立地制造设备。使够根据公认的标准各自独立地制造设备。使各个厂家的产品都能够相互兼容。各个厂家的产品都能够相互兼容。NOTENOTEDTE(DataDTE(Dataterminalequipment)terminalequipment)既数据终既数据终端设备，又称物理设备，如计算机、终端端设备，又称物理设备，如计算机、终端等都包括在内等都包括在内DCE(DataDCE(Data circuritcircuritequipment)equipment)是数据通是数据通信设备或电路连接设备，如调制解调器等信设备或电路连接设备，如调制解调器等数据传输通

25、常是经过数据传输通常是经过DTEDCEDTEDCE，再经，再经过过DCEDTEDCEDTE的路径的路径机械特性机械特性 规定了物理连接时对插头和插规定了物理连接时对插头和插座的几何尺寸、插针或插孔芯数等座的几何尺寸、插针或插孔芯数等电气特性电气特性 规定接收器和发送器电压规定接收器和发送器电压/电流电流识别、最大传输速率的说明等识别、最大传输速率的说明等功能特性功能特性规定了每根针脚的作用规定了每根针脚的作用 规程特性规程特性规定每根针脚的排列顺序规定每根针脚的排列顺序EIA RS-232CEIA RS-232C接口标准接口标准EIA RS-232CEIA RS-232C是由美国电子工业协会是

26、由美国电子工业协会EIA(ElectronicEIA(Electronic Industry Association)Industry Association)在在19691969年颁布的一种目前使用最广泛的串行物年颁布的一种目前使用最广泛的串行物理接口理接口EIA RS-232CEIA RS-232C规定了计算机和规定了计算机和modemmodem之间的之间的接口标准规范接口标准规范机械特性机械特性 RS-232CRS-232C的机械特性规定使用的机械特性规定使用一个一个2525芯的标准连接器芯的标准连接器 电气特性电气特性RS-232CRS-232C的电气特性规定逻辑的电气特性规定逻辑“1

27、”1”的电平的电平为为-15-15至至-5-5伏，逻辑伏，逻辑“0”0”的电平为的电平为+5+5至至+15+15伏伏最大距离也仅约最大距离也仅约15m 15m 标准速率有标准速率有150150、300300、600600、12001200、24002400、48004800、96009600、19200bps19200bps等等 功能特性和规程特性功能特性和规程特性引脚号引脚号信号线信号线功能说明功能说明信号线型信号线型123456782022AABABBCACBBBABCFCDCE保护地线(GND)发送数据(TD)接收数据(RD)请求发送(RTS)清除发送(CTS)数据设备就绪(DSR)信号

28、地线(Sig.GND)载波检测(CD)数据终端就绪(DTR)振铃指示(RI)地线数据线数据线控制线控制线控制线地线控制线控制线控制线第3章数据链路层一、数据链路层的引入如何将在链路上传输的比特序列描述为完整的消如何将在链路上传输的比特序列描述为完整的消息，以便将此消息传给端结点息，以便将此消息传给端结点-成帧（成帧（framingframing）在传输过程中帧有时会出错，所以有必要检测这在传输过程中帧有时会出错，所以有必要检测这类差错并且采取适当的行动类差错并且采取适当的行动-差错检测（差错检测（error error detectiondetection）相对于一个简单的点到点链路而言的，当

29、一个链相对于一个简单的点到点链路而言的，当一个链路是由多个主机时，必须调解对这个链路的访问，路是由多个主机时，必须调解对这个链路的访问，-介质访问控制（介质访问控制（media media accossaccoss control control）二、数据链路层的分类局域网的数据链路层广域网的数据链路层1、局域网的数据链路层由于局域网种类繁多，其介质访问的方法也各不相同，为了使局域网中数据链路层不致过于复杂，1980年2月国际电子与电气工程师协会(IEEE)发布802规范，将数据链路层划分为两个子层：即介质访问控制（MAC）子层和逻辑链路控制（LLC）子层。与拓扑结构等有关的都放在MAC子层，

30、并负责访问与控制与介质访问无关的部分都集中在LLC子层，负责差错检测与流量控制及区分上层的协议802.3CSMA/CD802.4TokenBus802.5TokenRing802.6DQDB802.5FDDI(双环双环)802.2LLCIEEE802.1-概述802体系结构IEEE802.2-定义LLC子层IEEE802.3-总线型以太网的MAC子层IEEE802.4-令牌总线网。定义令牌传递总线网的MAC子层和物理层的规范。IEEE802.5-令牌环形网。定义令牌传递环形网的MAC子层和物理层的规范。IEEE802.6-城域网。IEEE802.7-宽带技术。IEEE802.8-光纤技术。IE

31、EE802.9-综合话音数据局域网IEEE802.10-可互操作的局域网的安全机制IEEE802.11-无线局域网。IEEE802.12-优先高速局域网(100Mb/s)。IEEE802.13-有线电视(Cable-TV)LLC子层LogicLinkControlLLc子层的结构DSAPSSAPControlTypeDataDSAP：DestinationServiceAccessPoint（目标服务访问点）为上层提供接口服务SSAP：SourceServiceAccessPoint(源服务访问点)为上层提供接口服务Control：控制字段,，将LLC帧分为信息帧、监控帧、无编号帧，分别完成不

32、同的功能Type：类型，指明网络层具体的协议MAC子层-802.3&以太网前导信息(8字节)目标地址(6字节)源地址(6字节)长度(2字节)LLC8字节 DATA FCS(4字节)mediaaccosscontrolMAC子层的结构 DSAPSSAPControl3838字节字节-1492-1492字节字节Type802.3帧的格式以太网帧的格式前导信息(8字节)目标地址(6字节)源地址(6字节)类型(2字节)DATA FCS(4字节)46-150046-1500字节字节类型：类型：0 x0800(Ip0 x0800(Ip数据包数据包)0 x0806(ARP 0 x0806(ARP数据包数据包

33、)0 x8035(RARP 0 x8035(RARP数据包数据包)以太网帧的大小是可变的。每个帧包括一个以太网帧的大小是可变的。每个帧包括一个1 41 4字节的报头和一字节的报头和一个个4 4字节的帧校验序列域。这两个域增加了字节的帧校验序列域。这两个域增加了1 81 8字节的帧长度。帧的字节的帧长度。帧的数据部分可以包括从数据部分可以包括从4 64 6字节到字节到1 5 0 01 5 0 0字节长的信息（如果传输小字节长的信息（如果传输小于于4 64 6字节的数据，则网络将对数据部分填充填充位直到长度为字节的数据，则网络将对数据部分填充填充位直到长度为4 64 6字节）。因此，以太网帧的最小

34、长度为字节）。因此，以太网帧的最小长度为(1 8+4 6)(1 8+4 6)字节，最大长字节，最大长度为度为(1 8+1 5 0 0)(1 8+1 5 0 0)字节字节FCSFCS：提供算法以判定数据是否被正确接收。最常用的算法是：提供算法以判定数据是否被正确接收。最常用的算法是C R C R C C（循环冗余校验），因此该域也常被称为（循环冗余校验），因此该域也常被称为C R CC R C长度（长度（L E NL E N）：指示包的长度）：指示包的长度目标地址：包含目标节点的地址。目标地址：包含目标节点的地址。源地址：包含了发起节点的地址源地址：包含了发起节点的地址类型：指明上层的协议类型：

35、指明上层的协议前导信息：前导信息通知接收节点有数据输入并且指示数据流准前导信息：前导信息通知接收节点有数据输入并且指示数据流准备什么时候开始。在计算一个帧的总长度时前导信息不包括在内。备什么时候开始。在计算一个帧的总长度时前导信息不包括在内。以太网的寻址以太网的寻址数据数据源地址源地址FCSType目标地址目标地址可变长可变长26640000.0Cxx.xxxx厂商自己分配厂商自己分配IEEE分配分配前导符前导符8#字节字节 每台计算机的网卡都有一个唯一的每台计算机的网卡都有一个唯一的MACMAC地地址址(硬件地址硬件地址)网卡工作在数据链路层网卡工作在数据链路层以太网的冲突检测机制以太网的冲

36、突检测机制 每个站点都能独立地决定帧的发送，若两个每个站点都能独立地决定帧的发送，若两个或多个站同时发送帧，就会产生冲突，导致或多个站同时发送帧，就会产生冲突，导致所发送的帧都出错，目前以太网使用的冲突所发送的帧都出错，目前以太网使用的冲突检测机制是检测机制是CSMA/CDCSMA/CD CSMA/CD:Carrier-Sense Multiple Access CSMA/CD:Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection(with Collision Detection(带冲突检测的载带冲突检测的载波侦听和多路访问波侦听和多路访

37、问)先听后先听后说说边听边说边听边说同时说时，则过一个随机时间后再说同时说时，则过一个随机时间后再说以太网的特征以太网的特征 典型拓扑：总线形典型拓扑：总线形 常见拓扑：星形总线常见拓扑：星形总线 信号传输：基带传输信号传输：基带传输 访问机制：访问机制：CSMA/CDCSMA/CD 规规 范：范：IEEE 802.3IEEE 802.3 传输速度：传输速度：10M bps10M bps或或100M bps100M bps 缆线类型：粗缆、细缆、缆线类型：粗缆、细缆、UTPUTPMAC子层-802.5(令牌环)Token Ring(令牌环网)工作原理：在令牌的传递过程中，一个3字节的令牌(不是

38、帧)绕着网络循环。当某个节点需要发送信息时，它截获该令牌，并将它改变成一个帧，然后加上报头、信息和报尾域。当帧在环中传输时，所有节点阅读该帧并判断它们是否是信息的期望接收方。若是，它们接收该帧，并将该帧重发给下一个节点。当帧最后到达发起节点时，发起节点重新发出一个可被其他节点使用的空闲令牌令牌环的物理结构 只要站工作正常，继电器就处于打开状态，而且只要站工作正常，继电器就处于打开状态，而且主机连在环上。如果主机不工作，继电器就关闭，而主机连在环上。如果主机不工作，继电器就关闭，而且环自动绕过该主机。通常将几个继电器装在一个盒且环自动绕过该主机。通常将几个继电器装在一个盒子中，称为多站访问单元（

39、子中，称为多站访问单元（M S A U M S A U）令牌的格式SD(1字节)优先级(3bit)令牌(1bit)监控(1bit)预约(3bit)ED(1字节)SDSD：Starting Delimiter(Starting Delimiter(开始定界符开始定界符)EDED：Ending Ending DelimterDelimter(结束定界符结束定界符)优先级：决定由谁可以先获得令牌优先级：决定由谁可以先获得令牌 令牌：令牌：0 0则是令牌；则是令牌；1 1则是令牌中有数据，表示是帧则是令牌中有数据，表示是帧 监控：监控：1 1则表示发送当前令牌的主机是否为监控者则表示发送当前令牌的主机

40、是否为监控者 预约：表示当前网络是否空闲预约：表示当前网络是否空闲令牌环的帧格式SD(1字节)优先级(3bit)令牌(1bit)监控(1bit)预约(3bit)源地址目标地址DATA(016800字节)ED(1字节)插入令牌中的数据插入令牌中的数据令牌环的特点典型拓扑：星形环访问机制：令牌通过 Token Passing(没有冲突)规 范：IEEE 802.5体系类型：基带传输典型缆线：UTP或IBM 1、2、3类传输速率：4Mbps 或16Mbps同一时刻只能有一个帧传输MAC子层-FDDIFiber Distributed Data InterfaceFiber Distributed D

41、ata Interface 光纤分布式数据接口光纤分布式数据接口双环结构实现容错双环结构实现容错 Primary RingPrimary Ring Secondary RingSecondary Ring网上可能同时存在多个帧网上可能同时存在多个帧光纤上实现的高速的令牌环网光纤上实现的高速的令牌环网100M100M作为低速网络的高速主干作为低速网络的高速主干2、广域网的数据链路层在广域网链路中，是一种点对点的传输，因此不需要寻址和仲裁，即不需要MAC址址和冲突检测机制。目前常见的数据链路层封装协议有：PPPHDLCHDLCHDLCHDLC(HighHDLC(High Level Data Li

42、nk Control)Level Data Link Control)只能传输第三层的只能传输第三层的IPIP协议协议CiscoCisco公司专用的协议公司专用的协议HDLCHDLC的帧的格式的帧的格式 标志字标志字控制段控制段地址段地址段 信息段信息段CRC校验校验标志字标志字011111108bit/16bit8bit/16bit 可变长度可变长度 16bit01111110 标志字标志字 协议规定，所有信息传输必须以一个标志字开始，协议规定，所有信息传输必须以一个标志字开始，且以同一个标志字结束，这个标志字是且以同一个标志字结束，这个标志字是 地址段地址段地址字段为位，也可以的倍数进行扩

43、展，地址字段为位，也可以的倍数进行扩展，用于标识接收用于标识接收用于标识接收用于标识接收该帧的栈地址，在局域网的帧中不需要栈地址，因为网卡驱该帧的栈地址，在局域网的帧中不需要栈地址，因为网卡驱该帧的栈地址，在局域网的帧中不需要栈地址，因为网卡驱该帧的栈地址，在局域网的帧中不需要栈地址，因为网卡驱动会自动创建一个固定的栈地址动会自动创建一个固定的栈地址动会自动创建一个固定的栈地址动会自动创建一个固定的栈地址 控制段控制段控制字段为位，发送方的控制字段用来表示命令和响应的控制字段为位，发送方的控制字段用来表示命令和响应的类别和功能类别和功能 信息段信息段帧的信息长度是可变的帧的信息长度是可变的 校

44、验校验采用位循环冗余校验码（）进行采用位循环冗余校验码（）进行差错控制差错控制PPPPPPPPPPPP(PointPoint to Point to Point)国际通用的链路层协议国际通用的链路层协议在第三层可以传输其它如在第三层可以传输其它如IPIP，IPXIPX等协议等协议PPPPPP的帧的格式的帧的格式 标志字标志字控制段控制段地址段地址段 协议协议信息段信息段CRC校验校验标志字标志字011111108bit/16bit8bit/16bit 16bit 16bit 可变长度可变长度 16bit01111110 标志字标志字 PPPPPP协议规定，所有信息传输必须以一个标志字开始，且以

45、协议规定，所有信息传输必须以一个标志字开始，且以同一个标志字结束，这个标志字是同一个标志字结束，这个标志字是 地址段地址段地址字段为位，也可以的倍数进行扩展，用于标识接收地址字段为位，也可以的倍数进行扩展，用于标识接收该帧的栈地址，在局域网的帧中不需要栈地址，因为网卡驱该帧的栈地址，在局域网的帧中不需要栈地址，因为网卡驱动会自动创建一个固定的栈地址动会自动创建一个固定的栈地址 控制段控制段控制字段为位，发送方的控制字段用来表示命令和响应的控制字段为位，发送方的控制字段用来表示命令和响应的类别和功能类别和功能 信息段信息段PPPPPP帧的信息长度是可变的帧的信息长度是可变的 校验校验PPPPPP

46、采用位循环冗余校验码（）进行差错采用位循环冗余校验码（）进行差错控制控制 协议：用于指明上层封装的协议协议：用于指明上层封装的协议三、最大传输单元（MTU）1、MTU的定义MTUMTU（Maximum Transmission UnitMaximum Transmission Unit）是链）是链路层传送的最大数据包（指的是数据部分）路层传送的最大数据包（指的是数据部分），单位是字节，单位是字节不同链路层协议，不同链路层协议，MTUMTU值是不一样的，如值是不一样的，如果值太大就会产生很多数据包碎片，增加果值太大就会产生很多数据包碎片，增加丢包率，降低网络速度丢包率，降低网络速度如果如果IPI

47、P层有一个数据报要传，而且数据的层有一个数据报要传，而且数据的长度比链路层的长度比链路层的MTUMTU还大，那么还大，那么IPIP层就需要层就需要进行分片（进行分片（fragmentationfragmentation），把数据报分），把数据报分成若干片，这样每一片都小于成若干片，这样每一片都小于MTUMTU2、常见的MTU大小网络类型网络类型网络类型网络类型MTUMTUMTUMTUIEEE 802.3 IEEE 802.3 14921492EtherNet(EtherNet(以太网）以太网）1500 1500 PPPoEPPPoE（ADSLADSL）1492 1492 Dial-upDial

48、-up（modemmodem）576 576 令牌环令牌环(802.5)(802.5)44644464FDDI FDDI 43524352X.25 X.25 576576数据包的最大值数据包的最大值 65535 65535第4章网络层网络层将数据封装成包，并且对其进网络层将数据封装成包，并且对其进行第三层的编址行第三层的编址编址后经过路径选择将数据包从一个编址后经过路径选择将数据包从一个局域网发送到另一局域网发送到另一 局域网局域网 路由器是连接不同局域网的设备路由器是连接不同局域网的设备一、IP编址IPIP（InternetProtocolInternetProtocol），属于网络层协议）

49、，属于网络层协议每个连接设备在每个连接设备在IPIP层的唯一逻辑标识就称层的唯一逻辑标识就称为为IPIP地址地址IPIP数据包中含有发送它的设备的数据包中含有发送它的设备的IPIP地址地址（源（源IPIP地址）和接收它的设备的地址）和接收它的设备的IPIP地址（目地址（目的的IPIP地址）地址）1 1、IPv4IPv4协议概述协议概述 目前互联网使用的是目前互联网使用的是IPIP协议第协议第4 4版本即版本即IPv4IPv4IPv4IPv4协议规定，每个互联网上的主机和路由协议规定，每个互联网上的主机和路由器都有一个器都有一个3232位的位的IPIP地址，它包括网络号和主地址，它包括网络号和主

50、机号，这一编码组合是唯一的机号，这一编码组合是唯一的 IPv4IPv4地址结构分为地址结构分为A A、B B、C C、D D、E E五类五类2 2、IPv4IPv4地址紧缺地址紧缺IPv4IPv4的地址空间为的地址空间为3232位，理论上支持位，理论上支持4040亿台终端设备的亿台终端设备的互联，但实际上由于互联，但实际上由于A A、B B、CC等地址类型的划分，浪费了等地址类型的划分，浪费了上千万的地址，特别是上千万的地址，特别是B B类地址。对于大多数机构，一个类地址。对于大多数机构，一个B B类网络的类网络的6553665536个地址太大，申请到一个个地址太大，申请到一个B B类地址的用