三層交換機(jī)，常用技術(shù)參數(shù)解析及核心交換機(jī)設(shè)備配置

1、交換技術(shù)、三層交換機(jī)及常用技術(shù)參數(shù)解析,新疆財(cái)經(jīng)學(xué)院信息化中心 王建疆0991-7842142 wang@xjife.edu.cn,,2005年4月,主要內(nèi)容,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本協(xié)議與概念互聯(lián)設(shè)備---HUB、交換機(jī)和路由器網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備與接入方式交換技術(shù)和第三層交換技術(shù)交換機(jī)常用技術(shù)術(shù)語和參數(shù),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本協(xié)議與概念,,OSI/RM，開放系統(tǒng)互連基本參考模型,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO， International Standa

2、rdization Organization ）于1977年成立了一個(gè)專門的機(jī)構(gòu)來研究不同網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)問題。不久，他們提出一個(gè)試圖使各種計(jì)算機(jī)在世界范圍內(nèi)互連成網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)框架，即著名的開放系統(tǒng)互連基本參考模型Open Systems Interconnection Reference Model，簡(jiǎn)稱為OSI,,,ISO的OSI七層參考模型,,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在邏輯上可劃分為通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)兩部分,,,兩級(jí)模型——通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng),OSI

3、參考模型-網(wǎng)絡(luò)層次模型,,應(yīng)用層,,物理層,,數(shù)據(jù)鏈路層,,網(wǎng)絡(luò)層,,傳輸層,,會(huì)話層,,表示層,7654321,,二進(jìn)制位流傳輸 激活和維持系統(tǒng)間的物理鏈路,,介質(zhì)訪問控制 提供通過介質(zhì)的傳輸控制，如差錯(cuò)和流量控制,,尋址和路由 確定數(shù)據(jù)從一處傳輸?shù)搅硪惶幍淖罴崖窂?,端到端連接 數(shù)據(jù)流的分段和重組，提供可靠的端到端傳輸,,主機(jī)間通信 建立、維持和管理應(yīng)用系統(tǒng)之間的會(huì)話,,數(shù)據(jù)表示 提供數(shù)據(jù)表示、代碼格式和數(shù)據(jù)傳

4、輸語法協(xié)商,,處理網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 為應(yīng)用系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù),,,應(yīng)用層,,物理層,,數(shù)據(jù)鏈,路層,,網(wǎng)絡(luò)層,,傳輸層,,會(huì)話層,,表示層,,應(yīng)用層,,物理層,,數(shù)據(jù)鏈,路層,,網(wǎng)絡(luò)層,,傳輸層,,會(huì)話層,,表示層,主機(jī)A,主機(jī)B,,,,,數(shù)據(jù),數(shù)據(jù),網(wǎng)絡(luò)頭,數(shù)據(jù),網(wǎng)絡(luò)頭,幀頭,幀尾,,,,,,,,,1011000110101010,,,數(shù)據(jù)單位,APDU,PPDU,SPDU,報(bào)文(segment),分組(packet),幀 (fram

5、e),比特流(bit),數(shù)據(jù)封裝,數(shù)據(jù)封裝過程,,應(yīng)用層,,物理層,,數(shù)據(jù)鏈,路層,,網(wǎng)絡(luò)層,,傳輸層,,會(huì)話層,,表示層,,應(yīng)用層,,物理層,,數(shù)據(jù)鏈,路層,,網(wǎng)絡(luò)層,,傳輸層,,會(huì)話層,,表示層,,,發(fā)送進(jìn)程,接收進(jìn)程,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,應(yīng)用層協(xié)議,,,,,

6、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,表示層協(xié)議,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,會(huì)話層協(xié)議,,,,,,,,,,,,,,,,,

7、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,傳輸層協(xié)議,,物理層,,數(shù)據(jù)鏈,路層,,網(wǎng)絡(luò)層,,主機(jī)A,主機(jī)B,路由器B,路由器A,,物理層,,數(shù)據(jù)鏈,路層,,網(wǎng)絡(luò)層,通信子網(wǎng),物理介質(zhì),物理介質(zhì),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,傳輸層協(xié)議,傳輸層協(xié)議,傳輸層協(xié)議,,,,,,,,,,,,對(duì)等通信,常見協(xié)議（Pr

8、otocol）,Ethernet（以太網(wǎng)）屬網(wǎng)絡(luò)低層協(xié)議，通常在OSI模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層操作。 NetBEUI（Net BIOS Enhanced User Interface）協(xié)議主要是為小型局域網(wǎng)設(shè)計(jì)的，用于NetBEUI網(wǎng)、WinNT網(wǎng)。Microsoft從80年代中期一直在自己的聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品中支持該協(xié)議。 IPX/SPX（Internet work Packet eXchange/ Sequential Packet

9、eXchange）是NetWare網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)中的兩層通信協(xié)議，它們?cè)炀土薔ovell網(wǎng)絡(luò)的特色，幾乎成了Novell網(wǎng)的代名詞。 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol），全稱為傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議。,,,OSI模型與TCP/IP模型比較,,TCP/IP參考模型(Internet四層模型),TCP — Transmission Control Protoco

10、l 傳輸控制協(xié)議IP — Internet Protocol 網(wǎng)間互連協(xié)議,,應(yīng)用層,,物理層,,數(shù)據(jù)鏈路層,,網(wǎng)絡(luò)層,,傳輸層,,會(huì)話層,,表示層,OSI參考模型,TCP/IP模型,,應(yīng)用層,,網(wǎng)絡(luò)接口層,,網(wǎng)絡(luò)層,,傳輸層,7654321,,,,,,第2層交換機(jī)、HUB、以太網(wǎng) 802.3等,,路由器、第3層交換機(jī),,第4層交換機(jī),應(yīng)用層防火墻,,相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,訪問地址,MAC地址,IP地址,端口號(hào),進(jìn)程號(hào),TCP/I

11、P和OSI參考模型對(duì)照,不同層次上的三個(gè)重要訪問地址,MAC地址 - 數(shù)據(jù)鏈路層是硬件（網(wǎng)卡）的唯一標(biāo)識(shí)，48位，約2.8萬億，例：00-50-56-C0-12-F8IP地址 - 網(wǎng)絡(luò)層是計(jì)算機(jī)的邏輯地址，32位，約40億，例：202.201.208.4端口號(hào) - 傳輸層16位：0~65535，例：80,MAC地址,MAC地址的一個(gè)主要的功能就是區(qū)分或標(biāo)識(shí)以太網(wǎng)，令牌環(huán)，和FDDI局域網(wǎng)上的接口卡。又叫物理地址、硬件地址

12、等。,,,,,,,,,,,Vendor Code(24 bits),MACAddress,MostSignificantByte,LeastSignificantByte,Ethernet——Most Significant Bit is lastToken Ring——Most Significant Bit is first,MAC地址,廣播地址——0xFFFF.FFFF.FFFF。廣播地址可以讓局域網(wǎng)上的所有設(shè)備接收

13、到同一個(gè)幀。組播地址——在以太網(wǎng)和FDDI中使用?？梢宰尵钟蚓W(wǎng)上的部分是設(shè)備接收到同一個(gè)幀。在IP組播中也使用組播地址。功能地址——只在令牌環(huán)上使用。功能地址區(qū)分一個(gè)或多個(gè)接口提供的特定功能。,IP地址,IP地址是Internet協(xié)議地址的簡(jiǎn)稱，用作Internet網(wǎng)絡(luò)上的獨(dú)立的計(jì)算機(jī)唯一標(biāo)識(shí)。 一個(gè)IP地址對(duì)應(yīng)一臺(tái)主機(jī) 。32位二進(jìn)制，通常用4個(gè)十進(jìn)制數(shù)表示（如圖）地址耗盡,10101000 01011111 1100000

14、0 00001100,01110000 11001010 00000111 00001101,IP數(shù)據(jù)包的傳輸,IP地址分類,為了充分利用IP地址空間，Internet委員會(huì)定義了五種IP地址類型以適合不同容量的網(wǎng)絡(luò)，分為A、B、C、D和E五類，地址開始部分分別用0、10、110、1110和11110標(biāo)識(shí)。A、B、C是3類基本地址類型，都由3部IP數(shù)據(jù)報(bào)成：類型標(biāo)志、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符(netid)和主機(jī)編號(hào)(hostid)。 D類地址是一

15、種多址廣播地址格式，E類地址是為實(shí)驗(yàn)保留的地址。A、B、C三類由InterNIC（Internet網(wǎng)絡(luò)信息信心）在全球范圍內(nèi)統(tǒng)一分配，D、E類為特殊地址。,,IP地址的范圍,IP地址的分類,IPv6協(xié)議特點(diǎn),較大的地址空間擴(kuò)充到128位，約3.4X1038,3.4百萬億億億億IPv6簡(jiǎn)化了IP數(shù)據(jù)報(bào)頭 10 3*13路由數(shù)可以減少一個(gè)數(shù)量級(jí)自動(dòng)地址分配安全保密性,,,,,FTP,Telnet,,,SMTP,DNS,T

16、FTP,,,SNMP,21,23,25,53,69,161,TCP UDP,,應(yīng)用層,傳輸層,,層間端口號(hào),— 端口號(hào)是TCP和UDP報(bào)文的地址— 端口號(hào)描述了傳輸層上正在使用的上層協(xié)議— TCP和UDP用端口號(hào)把數(shù)據(jù)傳送到上層，端口號(hào)用來跟蹤同一時(shí)間內(nèi)通過網(wǎng)絡(luò)的不同會(huì)話— 端口號(hào)分配遵循RFC1700定義，如果會(huì)話不涉及到特殊端口號(hào)，將在特定取值范圍內(nèi)隨機(jī) 分配一 個(gè)端口號(hào)— TCP和U

17、DP保留了一些端口，應(yīng)用程序不能隨便使用— 端口號(hào)指定范圍： * 低于255的端口號(hào)用于公共應(yīng)用 * 255~1023的端口號(hào)被指定給各個(gè)公司 * 高于1023的端口號(hào)未做規(guī)定,TCP/UDP端口號(hào),,,,,主機(jī)A,主機(jī)B,Telnet B,目標(biāo)端口號(hào)=23，將報(bào)文發(fā)送到Telnet應(yīng)用程序中,,源端口 目的端口,,,,1028 23,,,,,— TCP報(bào)文目的

18、端口號(hào)必須根據(jù)Telnet 協(xié)議的端口號(hào)確定— 源端口號(hào)由源主機(jī)動(dòng)態(tài)地分配起始源端口號(hào)，通常是一 些高于1023的端口號(hào),TCP/UDP通信和端口號(hào),網(wǎng)絡(luò)接口層與OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層相對(duì)應(yīng)，它不是TCP/IP協(xié)議的一部分，但它是TCP/IP賴以存在的與各種通信網(wǎng)之間的接口。TCP/IP對(duì)網(wǎng)絡(luò)接口層并沒有給出具體的規(guī)定。,TCP/IP協(xié)議棧,,,TCP/IP協(xié)議棧,,應(yīng)用層,,網(wǎng)絡(luò)接口層,,網(wǎng)絡(luò)層,,傳輸層,,

19、文件傳輸—TFTP— FTP— NFS電子郵件—SMTP遠(yuǎn)程登錄— Telnet— rlogin 網(wǎng)絡(luò)管理—SNMP域名管理— DNS超文本傳輸— http,TCP/IP應(yīng)用層,,,,TCP/IP協(xié)議棧,,應(yīng)用層,,網(wǎng)絡(luò)接口層,,網(wǎng)絡(luò)層,,傳輸層,TCP UDP,主要功能：—流量控制：由滑動(dòng)窗口實(shí)現(xiàn)流量控制—確保通信可靠：由序號(hào)和確認(rèn)實(shí)現(xiàn)可靠性,兩種協(xié)議：—TCP ：（ Transmission C

20、ontrol Protocol） 面向連接的可靠傳輸協(xié)議，為用戶 應(yīng)用端之間提供一個(gè)虛擬電路。— UDP ：（ User Datagram Protocol） 無連接的非可靠傳輸協(xié)議,TCP/IP傳輸層,,TCP報(bào)文格式定義了12個(gè)字段：,,源端口 目端口 序列號(hào) 確認(rèn)號(hào) 報(bào)文長(zhǎng)度 保留 編碼位,,,,,

21、,,比特?cái)?shù) 16 16 32 32 4 6 6,,窗口 校驗(yàn)和 緊急指針 選項(xiàng) 數(shù)據(jù),,,,,16 16 16 0-32,— 源端口（Source Port)：呼叫端

22、端口號(hào)— 目端口（Destination Port)：被叫端端口號(hào)— 序列號(hào)（Sequence Number）：分配給報(bào)文的序號(hào)，用于跟蹤報(bào)文通信順序確保無丟失— 確認(rèn)號(hào)（Acknowledgement Number）：所期待的下一個(gè)TCP報(bào)文的序列號(hào)，并表示 對(duì)此序列前報(bào)文正確接收的確認(rèn)— 報(bào)頭長(zhǎng)度（HLEN）：報(bào)文頭部的字節(jié)數(shù)— 保留域（Reserved）：設(shè)置為0— 編碼位（Cod

23、e Bits）：控制功能（如TCP連接的建立和終止）— 窗口（Window）：發(fā)送者愿意接收的字節(jié)數(shù)— 校驗(yàn)和（Checksum）：報(bào)頭和數(shù)據(jù)字段的校驗(yàn)和— 緊急指針（Urgent Pointer）：指示緊急數(shù)據(jù)段的末尾— 選項(xiàng)（Option）：當(dāng)前定義TCP段的最大值— 數(shù)據(jù)（Data）：上層協(xié)議數(shù)據(jù),TCP報(bào)文格式,,,,主機(jī)A,主機(jī)B,,Telnet B,發(fā)送SYN報(bào)文 （SEQ=X）,,接收SYN報(bào)文 （SEQ=X

24、）,發(fā)送SYN報(bào)文 （SEQ=Y，ACK=X+1）,,接收SYN報(bào)文 （SEQ=Y，ACK=X+1）,發(fā)送確認(rèn)報(bào)文 （ACK=Y+1）,,接收 確認(rèn)報(bào)文 （ACK=Y+1）,— TCP連接的建立實(shí)際上是一同步過程（又稱三次握手） — 初始序列號(hào)X、Y 的確定，不同的系統(tǒng)可能采用不同算法— TCP是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的平衡式通信方法，任何一方發(fā)起建立連接和終止連接,TC

25、P連接的建立,,,,主機(jī)A,主機(jī)B,,Telnet B,發(fā)送FIN報(bào)文 （SEQ=X）,,接收FIN報(bào)文（SEQ=X）,通知上層應(yīng)用程序，等待應(yīng)用程序應(yīng)答,,接收確認(rèn)報(bào)文 （ACK=X+1）,發(fā)送確認(rèn)報(bào)文 （ACK=Y+1）,,接收 確認(rèn)報(bào)文 （ACK=Y+1）,— TCP連接的拆除與建立過程略有不同，在于主機(jī)B接收到FIN報(bào)文后需通知

26、 上層應(yīng)用程序，上層應(yīng)用程序要花費(fèi)一定時(shí)間才能給出響應(yīng)（如等待人的 響應(yīng)），所以必須先發(fā)送確認(rèn)報(bào)文以防對(duì)方等待超時(shí)后重發(fā)FIN報(bào)文,,發(fā)送確認(rèn)報(bào)文（ACK=X+1）,發(fā)送FIN報(bào)文（SEQ=Y，ACK=X+1）,,接收FIN報(bào)文（SEQ=Y，ACK=X+1）,TCP連接的拆除,,UDP（User Datagram Protocol)報(bào)文格式定義了5個(gè)字段：,,源端口 目端口

27、 報(bào)文長(zhǎng)度 校驗(yàn)和 數(shù)據(jù),,,,,比特?cái)?shù) 16 16 16 16,— 源端口（Source Port)：呼叫端端口號(hào)— 目端口（Destination Port)：被叫端端口號(hào)— 報(bào)頭長(zhǎng)度（HLEN）：報(bào)文頭部的字節(jié)數(shù)— 校驗(yàn)和（Checksum）：報(bào)頭和數(shù)據(jù)字段的校驗(yàn)

28、和— 數(shù)據(jù)（Data）：上層協(xié)議數(shù)據(jù)UDP傳輸不提供ACK反向確認(rèn)機(jī)制、流量和報(bào)文序列號(hào)控制，因此UDP報(bào)文可能會(huì)丟失、重復(fù)或無序到達(dá)，通信的可靠性問題將由應(yīng)用層協(xié)議提供保障。但UDP報(bào)文格式和控制機(jī)制簡(jiǎn)單，因此通信開銷比較小，TFTP、SNMP、NFS和DNS應(yīng)用層協(xié)議等都是用UDP傳輸?shù)摹?UDP報(bào)文格式,,,,TCP/IP協(xié)議棧,,應(yīng)用層,,網(wǎng)絡(luò)接口層,,網(wǎng)絡(luò)層,,傳輸層,IPICMPARPRARP,— IP對(duì)分組數(shù)據(jù)

29、進(jìn)行無連接的最佳傳送路由選擇— ICMP（Internet Control Message Protocol) 提供控制和傳遞消息的功能— ARP（Address Resolution Protocol) 為已知的IP地址確定網(wǎng)絡(luò)接口層的MAC地址— RARP（Reverse Address Resolution Protocol) 為已知的網(wǎng)絡(luò)接口層MAC地址確定對(duì)應(yīng)的IP地址,TCP/IP網(wǎng)絡(luò)層,,IP分組格式定義了1

30、4個(gè)字段：,,版本號(hào) 分組長(zhǎng)度 業(yè)務(wù)類型 總長(zhǎng)度 標(biāo)識(shí) 標(biāo)記 片偏移 生存時(shí)間,,,,,,,比特?cái)?shù) 4 4 8 16 16 3 8 6,,協(xié)議 校驗(yàn)和 源IP地址 目IP地址 IP選項(xiàng) 數(shù)據(jù),,,,,8 16

31、 32 32 var,— 版本號(hào) ：VERS— 分組長(zhǎng)度（HLEN）：報(bào)文頭部的字?jǐn)?shù)（字長(zhǎng)=32bits）— 業(yè)務(wù)類型（Type of Service）：分組的處理方式— 總長(zhǎng)度（Total Length）：分組頭部和數(shù)據(jù)的總長(zhǎng)度（字節(jié)數(shù)）— 標(biāo)識(shí)（Identification）、標(biāo)記（Flags）、片偏移（Frag Offset）：對(duì)分組進(jìn)行分片，

32、 以便允許網(wǎng)上不同MTU時(shí)能進(jìn)行傳送— 生存時(shí)間（TTL）：規(guī)定分組在網(wǎng)上傳送的最長(zhǎng)時(shí)間（秒），防止分組無休止地要 求網(wǎng)絡(luò)搜尋不存在的目的地— 協(xié)議（Protocol）：發(fā)送分組的上層協(xié)議（TCP=6，UDP=17）— 校驗(yàn)和（Header Checksum）：分組頭校驗(yàn)和— 源和目IP地址（Source and Destination IP Address）：標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中端設(shè)備的IP地址— IP選項(xiàng)（IP Optio

33、ns）：網(wǎng)絡(luò)測(cè)試、調(diào)試、保密及其他— 數(shù)據(jù)（Data）：上層協(xié)議數(shù)據(jù),,,IP分組格式,IP分組格式,,（1）ICMP（Internet Protocol：Error and Control Messages） 發(fā)送差錯(cuò)和控制消息，提供了一種差錯(cuò)報(bào)告機(jī)制，用于網(wǎng)絡(luò)故障診斷（2）ICMP定義了以下主要的消息類型 —目的端無法到達(dá)（Destination unreachable）

34、 — 數(shù)據(jù)分組超時(shí)（Time exceeded） — 數(shù)據(jù)分組參數(shù)錯(cuò)（Parameter problem） — 源抑制（Source quench） — 重定向（Redirect） — 回聲請(qǐng)求（Echo） — 回聲應(yīng)答（Echo reply） — 時(shí)間戳請(qǐng)求（Timestamp） — 時(shí)間戳應(yīng)答

35、（Timestamp reply） — 信息請(qǐng)求（Information request） — 信息應(yīng)答（Information reply） — 地址請(qǐng)求（Address request） — 地址應(yīng)答（Address reply）（3）ICMP和IP是同層協(xié)議，ICMP消息封裝在IP分組當(dāng)中,網(wǎng)際控制協(xié)議ICMP,,,B可到達(dá)嗎？,可以，我在這里。,,

36、Ping B,,ICMP 回聲請(qǐng)求,,ICMP 回聲應(yīng)答,,,,,,,,,,B可到達(dá)嗎？,我不知道B在哪里。,,Ping B,,ICMP 回聲請(qǐng)求,,目的端無法到達(dá),,,,,,,,,,,,,,,一般而言，ping 目的端不可達(dá)可能有3個(gè)原因：（1）線路或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障，或目的主機(jī)不存在（2）網(wǎng)絡(luò)擁塞（3）ICMP分組在傳輸過程中超時(shí)（TTL減為0）,主機(jī)A,主機(jī)A,主機(jī)B,主機(jī)B,ICMP測(cè)試,,IP地址具有全網(wǎng)范圍內(nèi)的尋址能力，主

37、機(jī)A和B分別處在不同網(wǎng)絡(luò)時(shí)，主機(jī)A要訪問主機(jī)B必須要知道主機(jī)B的IP地址；以太網(wǎng)網(wǎng)卡只能識(shí)別MAC地址，而不能識(shí)別IP地址盡管MAC地址和IP地址一樣都是在全網(wǎng)范圍內(nèi)唯一定義的，MAC的尋址能力僅局限在一個(gè)物理網(wǎng)段（一個(gè)IP子網(wǎng)中） ARP（Address Resolution Protocol）主要任務(wù)是根據(jù)IP地址解析對(duì)應(yīng)的MAC地址,地址解析協(xié)議ARP,,,,,,主機(jī)A,主機(jī)B,,,,,,主機(jī)A MAC 主機(jī)

38、B MAC,,廣播地址 主機(jī)B IP 主機(jī)B MAC？,,,,,,ARP request,ARP reply,— 當(dāng)主機(jī)A不知道主機(jī)B的MAC地址時(shí)，發(fā)送ARP request 廣播包；— 主機(jī)B 收到 ARP request 廣播包后，發(fā)現(xiàn)目的IP地址是自己，于是將 自己的MAC地址通過ARP reply 包送回主機(jī)A，同時(shí)主機(jī)B將廣播包 中主機(jī)A的IP地址和MAC地址存入本地的ARP cache中，以

39、備后用；— 主機(jī)A收到ARP reply包后將包中主機(jī)B的IP地址和MAC地址存人本 地ARP cache中。,ARP協(xié)議：源主機(jī)A與目的主機(jī)B位于同一物理網(wǎng)段,,,,,,,主機(jī)A,主機(jī)B,,,,,,主機(jī)A MAC 路由器 MAC,,廣播地址 主機(jī)B IP 主機(jī)B MAC？,,,,,,ARP request,ARP reply,— 當(dāng)主機(jī)A不知道主機(jī)B的MAC地址時(shí)，發(fā)送ARP request 廣播包— 路

40、由器能收到此廣播包后，路由器能夠根據(jù)IP地址知道主機(jī)B和 主機(jī)A 不在同一物理網(wǎng)段（或同一廣播域），主機(jī)B不可能收到 ARP request 廣播包，因此路由器以ARP代理身份將自己的MAC 地址發(fā)送給主機(jī)A—主機(jī)A收到來自路由器的ARP reply包后將包中主機(jī)B的IP地址和路 由器的MAC地址存人本地ARP cache中，以后主機(jī)A發(fā)往主機(jī)B的 數(shù)據(jù)分組用的是主機(jī)B的IP地址和路由

41、器的MAC地址，數(shù)據(jù)分組 首先送往路由器，然由路由器轉(zhuǎn)發(fā)。,路由器,ARP協(xié)議：源主機(jī)A與目的主機(jī)B位于不同物理網(wǎng)段,IP地址與硬件地址（如以太網(wǎng)地址）將一臺(tái)計(jì)算機(jī)的IP地址翻譯成等價(jià)的硬件地址的過程稱為地址解析(ARP)ARP請(qǐng)求消息和ARP應(yīng)答消息 反向地址解析協(xié)議RARP，用于規(guī)定硬件地址到等價(jià)的IP地址的翻譯過程。,地址解析,互聯(lián)設(shè)備---HUB、交換機(jī)和路由器,,計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備,中繼器（物理層）網(wǎng)橋

42、（數(shù)據(jù)鏈路層）：銷減負(fù)荷以太網(wǎng)集線器HUB （物理層與數(shù)據(jù)鏈路層） ：多口中繼，有的也具備網(wǎng)橋功能交換機(jī)（數(shù)據(jù)鏈路層） ：多口網(wǎng)橋調(diào)制解調(diào)器路由器（網(wǎng)絡(luò)層）網(wǎng)關(guān)：用于連接不同類型的網(wǎng)絡(luò),LAN設(shè)備,LAN設(shè)計(jì)要素運(yùn)行在有限的地理區(qū)域 允許同時(shí)訪問高帶寬的介質(zhì) 通過局部管理控制網(wǎng)絡(luò)的私有權(quán)利 提供全時(shí)的局部服務(wù) 聯(lián)接物理相鄰的設(shè)備LAN設(shè)備：線纜、網(wǎng)卡、HUB、Bridge、Switch、Router,HUB,交換機(jī)

43、,路由器,ATM 交換機(jī),中繼器,屬于OSI模型中的物理層放大并轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)，不能糾正錯(cuò)誤信號(hào),因?yàn)樗鼈円厕D(zhuǎn)發(fā)了信號(hào)的噪聲。一個(gè)中繼器只包含有一個(gè)輸入端口和一個(gè)輸出端口適合總線型網(wǎng)絡(luò)使用中繼器的好處是擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的成本較低廉。,集線器（HUB）,集線器只是一個(gè)多端口的中繼器。 它有一個(gè)端口與主干網(wǎng)相連，并有多個(gè)端口連接一組工作站。 組成： 數(shù)據(jù)端口 上行鏈接端口 （Uplink） 管理控制臺(tái)端口 主干網(wǎng)端口,集線器,所有

44、設(shè)備在同一沖突域所有設(shè)備在同一廣播域所有設(shè)備共享相同的帶寬,中繼器和集線器,,,,,,Repeater,,,Hub,,,,,,用HUB連網(wǎng),網(wǎng)橋,網(wǎng)橋?qū)儆贠SI模型的數(shù)據(jù)鏈路層（流控制、糾錯(cuò)處理）具有單個(gè)的輸入端口和輸出端口；能夠解析所接受的幀，并能過濾數(shù)據(jù)幀。,交換機(jī)（Switch）,網(wǎng)段微化 交換機(jī)把一個(gè)網(wǎng)絡(luò)從邏輯上劃分成幾個(gè)較小的碰撞域工作在數(shù)據(jù)鏈路層,交換機(jī),,,,,,,,用集線器連網(wǎng),用交換機(jī)連網(wǎng),局域網(wǎng)交換技術(shù),

45、,,,Hub,,沖突域,Switch,,,,,沖突域1,沖突域 2,路由器,路由器是一種多端口設(shè)備路由器屬于O S I 模型的第三層路由器是依賴于路由協(xié)議，智能轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)用于網(wǎng)絡(luò)互連（廣域網(wǎng)/局域網(wǎng)）,路由器,路由器連網(wǎng)1,路由器連網(wǎng)2,路由器,路由器,路由器,路由器,路由器,網(wǎng)洛1,網(wǎng)洛4,網(wǎng)洛3,網(wǎng)洛2,WAN設(shè)備,WAN的設(shè)計(jì)目標(biāo)：運(yùn)行在廣闊的地理區(qū)域；通過低速串行鏈路進(jìn)行訪問；網(wǎng)絡(luò)控制服從公共服務(wù)的規(guī)則；提供全時(shí)的或

46、部分時(shí)間的聯(lián)接性；聯(lián)接物理上分離的、遙遠(yuǎn)的、甚至全球的設(shè)備。,網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備與接入方式,,網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念,網(wǎng)絡(luò)互連（Internetworking）是指將分布在不同地理位置的網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備相連接，以構(gòu)成更大規(guī)模的互連網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)互連網(wǎng)絡(luò)資源的共享；互連的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備可以是同種類型的網(wǎng)絡(luò)、不同類型的網(wǎng)絡(luò)，以及運(yùn)行不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)備與系統(tǒng)。,不同網(wǎng)絡(luò)之間差異的主要表現(xiàn),編址方案 最大分組尺寸 網(wǎng)絡(luò)訪問機(jī)制 超時(shí)機(jī)制差錯(cuò)恢復(fù)

47、狀態(tài)報(bào)告 路由選擇 用戶訪問控制 連接和無連接服務(wù),網(wǎng)絡(luò)互連的類型,局域網(wǎng)-局域網(wǎng)互連局域網(wǎng)-廣域網(wǎng)互連局域網(wǎng)-廣域網(wǎng)-局域網(wǎng)互連廣域網(wǎng)-廣域網(wǎng)互連,網(wǎng)絡(luò)互連的層次,互連（Interconnection）是指在兩個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)之間至少有一條在物理上連接的線路，但不能保證兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)一定能進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這取決于兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議是否相互兼容；互通 （Intercommunication）是指兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間可以交換數(shù)據(jù)；互操作（Int

48、eroperability）是指網(wǎng)絡(luò)中不同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間具有透明訪問對(duì)方資源的能力；互連是網(wǎng)絡(luò)互連的基礎(chǔ)，互通是網(wǎng)絡(luò)互連的手段，互操作是網(wǎng)絡(luò)互連的目的。,網(wǎng)絡(luò)互連的層次,數(shù)據(jù)鏈路層互連 數(shù)據(jù)鏈路層互連的設(shè)備是網(wǎng)橋（Bridge）； 網(wǎng)絡(luò)層互連 網(wǎng)絡(luò)層互連的設(shè)備是路由器（Router）； 高層互連 傳輸層及以上各層協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)之間的互連屬于高層互連，高層互連的設(shè)備是網(wǎng)關(guān)（Gateway）。,如何接

49、入網(wǎng)絡(luò),接入網(wǎng) PSTN、DDN、ISDN、ADSL接入設(shè)備ModemISDN NTADSL ModemCable Modem,公共電話交換網(wǎng)（PSTN）,電話撥號(hào)接入因特網(wǎng)一臺(tái)電腦，一條電話線一個(gè)調(diào)制解調(diào)器，一個(gè)ISP帳號(hào),調(diào)制解調(diào)器,調(diào)制原理：AM、FM、PM連接：Line，Phone，串行口，電源安裝,小型網(wǎng)絡(luò)接入Internet,服務(wù)器（網(wǎng)關(guān)）客戶機(jī)設(shè)置,綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）,網(wǎng)絡(luò)終端ISDN適

50、配器數(shù)字電話機(jī) 其它(ISDN路由器),Integrated Services Digital Network,ISDN介紹,ISDN就是數(shù)字化、綜合化(話音、數(shù)據(jù)和圖像等信息綜合在一個(gè)網(wǎng)內(nèi) )ISDN采用時(shí)分復(fù)用技術(shù)基本速率接口 (2B+D)B: 64Kbps D: 16Kbps或64Kbps基群速率接口 (30B+D)上網(wǎng)費(fèi)用:1、設(shè)備接入費(fèi)：此費(fèi)用相當(dāng)于電話的初裝費(fèi)，對(duì)已安裝電話號(hào)線或ISDN（2B+

51、D）的私費(fèi)住宅用戶，需增裝ISDN（2B+D），一般都按一戶二線的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。2、基本月租費(fèi)：有的地區(qū)此項(xiàng)費(fèi)用和普通電話收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)相同，有的稍高。3、電話費(fèi)：收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)同普通電話相同。4、上網(wǎng)信息費(fèi)：同普通撥號(hào)上網(wǎng)相同，就是您上網(wǎng)所消耗網(wǎng)絡(luò)帳號(hào)中的費(fèi)用。5、工料費(fèi)：一般按普通電話的工料費(fèi)收取。 6、設(shè)備費(fèi)：家庭用戶使用ISDN時(shí)，需要添置網(wǎng)絡(luò)終端和ISDN適配卡這兩種設(shè)備。,專線接入因特網(wǎng),通常是位于某個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算機(jī),數(shù)字用戶線

52、路（xDSL）,ADSL即非對(duì)稱數(shù)字用戶專線，是一種寬帶接入技術(shù)。ADSL電話線上產(chǎn)生3個(gè)信息通道：一條1.5Mbps--9Mbps的高速下行通道；一條16Kbps--1Mbps的中速雙工信道；一個(gè)普通的老式電話服務(wù)通道，用于普通電話服務(wù)。用戶端連網(wǎng)設(shè)備::網(wǎng)卡一張（10M或10/100M。注意：不是內(nèi)置Modem卡）::復(fù)用的電話線路 ；::ADSL Modem一部（含網(wǎng)線一條）、分離器一個(gè)。（現(xiàn)由電信局提供租用）A

53、DSL接入互聯(lián)網(wǎng)有兩種主要方式專線接入（分配固定的靜態(tài)IP地址，用戶24小時(shí)在線）虛擬撥號(hào)(PPPoE),ADSL連接方式,光纖接入,光纖接入的概念光纖接入的基本形式采用V5的DCL-FTTRADS-FTTC無源光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù),光纖/銅線混合接入網(wǎng)(HFC),HFC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)HFC調(diào)制和復(fù)用技術(shù)Cable MODEM及其工作過程Cable MODEM的類型,交換技術(shù)和第三層交換技術(shù),,現(xiàn)代典型局域網(wǎng)模型,,,,,,,,外部

54、網(wǎng)絡(luò),三層交換機(jī),交換機(jī),交換機(jī),交換機(jī)或HUB,交換機(jī),交換機(jī),交換機(jī)或HUB,,集線器、交換式和路由器,集線器（HUB）：工作在物理層交換機(jī)：工作在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層路由器：工作在物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層概念與特點(diǎn)：廣播域和碰撞域集線器：共享式以太網(wǎng)交換機(jī)：交換式以太網(wǎng),局域網(wǎng)的組成設(shè)備,路由器 Router交換機(jī) Switch集線器 Hub線纜,參考資料： CSMA/CD協(xié)議,又被稱之為“先聽后講，邊聽邊

55、講”，其具體工作過程概括如下： （1）先偵聽信道，如果信道空閑則發(fā)送信息。（2）如果信道忙，則繼續(xù)偵聽，直到信道空閑時(shí)立即發(fā)送。（3）發(fā)送信息后進(jìn)行沖突檢測(cè)，如發(fā)生沖突，立即停止發(fā)送，并向總線上發(fā)出一串阻塞信號(hào)（連續(xù)幾個(gè)字節(jié)全1），通知總線上各站點(diǎn)沖突已發(fā)生，使各站點(diǎn)重新開始偵聽與競(jìng)爭(zhēng)。（4）已發(fā)出信息的各站點(diǎn)收到阻塞信號(hào)后，等待一段隨機(jī)時(shí)間，重新進(jìn)入偵聽發(fā)送階段。,載波偵聽多路訪問/沖突檢測(cè)載波偵聽多路訪問（CSMA，Car

56、rier Sense Multiple Access）是一種適合于總線結(jié)構(gòu)的具有信道檢測(cè)功能的分布式介質(zhì)訪問控制方法，其控制手段稱之為“載波偵聽”。,參考資料：以太網(wǎng)訪問控制方法,集線器vs交換機(jī)/沖突域vs廣播域,,,,Hub,,沖突域,Switch,,,,,沖突域1,沖突域 2,沖突域 & 廣播域,共享式以太網(wǎng)工作在同一個(gè)沖突域和同一個(gè)廣播域中：當(dāng)一臺(tái)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，其他主機(jī)都不能發(fā)送數(shù)據(jù)；沖突域：域內(nèi)的不同設(shè)備同時(shí)發(fā)出的

57、以太網(wǎng)幀會(huì)互相沖突；特點(diǎn)為：每臺(tái)主機(jī)得到的可用帶寬很低，網(wǎng)上沖突成倍增加，信息傳輸安全得不到保證。廣播域：網(wǎng)絡(luò)中的一組設(shè)備集合；當(dāng)這些設(shè)備中的一個(gè)發(fā)出一個(gè)廣播時(shí)，所有其他的設(shè)備都能接收到這個(gè)廣播幀。,沖突域和廣播域的區(qū)別,連接在一個(gè)HUB上的所有設(shè)備構(gòu)成一個(gè)沖突域 ，同時(shí)也構(gòu)成一個(gè)廣播域；連接在一個(gè)沒有劃分VLAN的交換機(jī)上的各個(gè)端口上的設(shè)備分別屬于不同的沖突域，即每一個(gè)交換端口構(gòu)成一個(gè)沖突域，但同屬于一個(gè)廣播域,交換機(jī)技術(shù),以太網(wǎng)

58、交換機(jī)（LAN Switch） 交換機(jī)是交換式局域網(wǎng)的核心設(shè)備二層交換機(jī) （幀交換），其作用是：將數(shù)據(jù)包從一個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)端口。 三層交換機(jī) （IP交換）四層或多層交換,交換機(jī)的交換方式,目前交換機(jī)在傳送源和目的端口的數(shù)據(jù)包時(shí)通常采用直通式交換、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式和無碎片方式三種數(shù)據(jù)包交換方式。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式是交換機(jī)的主流交換方式。1、直通交換方式（Cut-through）2、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式（Store-and-Forwa

59、rd）3、無碎片方式（Fragment Free）,三種轉(zhuǎn)發(fā)方式的比較,交換機(jī)內(nèi)部處理,交換機(jī)工作流程,二層交換技術(shù)發(fā)展比較成熟，它屬數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備，可以識(shí)別數(shù)據(jù)包中的MAC地址信息，根據(jù)MAC地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。具體的工作流程如下：（1） 當(dāng)交換機(jī)從某個(gè)端口收到一個(gè)數(shù)據(jù)包，它先讀取包頭中的源MAC地址，這樣它就知道源MAC地址的機(jī)器是連在哪個(gè)端口上的；（2） 再去讀取包頭中的目的MAC地址，并在地址表中查找相應(yīng)的端口；（3） 如表中

60、有與這目的MAC地址對(duì)應(yīng)的端口，把數(shù)據(jù)包直接復(fù)制到這端口上；（4） 如表中找不到相應(yīng)的端口則把數(shù)據(jù)包廣播到所有端口上。,共享式與交換式以太網(wǎng)(Switching Ethernet),共享式以太網(wǎng) 交換式以太網(wǎng) 共享傳輸通道 獨(dú)占傳輸通道 共享帶寬 獨(dú)占帶寬 只允許一對(duì)站點(diǎn)通信 允許多對(duì)站點(diǎn)同時(shí)通 系統(tǒng)帶寬固定， 拓寬整個(gè)系統(tǒng)帶寬 端口多帶寬低 端口

61、多帶寬高 每個(gè)站平均帶寬= 系統(tǒng)帶寬=系統(tǒng)帶寬/n交換機(jī)端口帶寬?n 提高帶寬采取的措施 靈活的接口速度— 網(wǎng)絡(luò)微段化 高度的可擴(kuò)充性和網(wǎng) 絡(luò)延展性,共享式和交換式的比較,共享式帶來的問題 不能提供足夠的帶寬降低了帶寬利用率增加了網(wǎng)絡(luò)延時(shí)影響了網(wǎng)絡(luò)效率,交換式的優(yōu)點(diǎn)能提供足夠的帶提高了帶寬利用高度的可擴(kuò)充性和網(wǎng)絡(luò)延展性可劃分VALN,,,,,,,通

62、過交換機(jī)的數(shù)據(jù)幀在一個(gè)廣播域,廣播域,網(wǎng)絡(luò)中心,教學(xué)樓,行政樓,,,,,,,,,,,,,,,,,,第三層交換,第三層交換技術(shù)（IP交換技術(shù)）是把路由功能和交換功能相結(jié)合的技術(shù)第三層交換機(jī)是一種具有第三層路由功能的數(shù)據(jù)交換設(shè)備目的：提高路由器的分組轉(zhuǎn)發(fā)速度，解決傳統(tǒng)路由器形成的傳輸瓶頸問題,路由：跨越互聯(lián)網(wǎng)，把信息從源端傳送到目的端基本功能路徑選擇—確定到達(dá)目的端的下一跳路由器地址數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)—一級(jí)一級(jí)的傳送數(shù)據(jù)，直到目的端

63、其他功能：流量控制、擁塞控制、計(jì)費(fèi)、網(wǎng)絡(luò)管理,,路由器的功能,用路由器隔離廣播,VLAN(虛擬局域網(wǎng)),VLAN（邏輯網(wǎng)）以交換式網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，把網(wǎng)絡(luò)上的用戶（終端設(shè)備）分為若干個(gè)邏輯工作組，每個(gè)邏輯的虛擬工作組就是一個(gè)VLANVLAN的優(yōu)勢(shì)不用路由器可以抑制廣播信息，控制網(wǎng)絡(luò)上的廣播風(fēng)暴,,,VLAN 示意,,0x8100,,Priority,,CFI,,VLAN ID,,,,,標(biāo)準(zhǔn)以太幀,,,trunk,VLAN1,VLAN2

64、,,,,,,,Vlan tag 幀,,,,,,,,VLAN的產(chǎn)生原因－廣播風(fēng)暴,,,……,,,,,,,,,,,,,,廣播,,,,,,,,,,,,通過路由器將網(wǎng)絡(luò)分段,,,……,,,,,,,,,,,廣播,路由器,,,,,,,通過VLAN劃分廣播域,廣播域1VLAN 10,廣播域2VLAN 20,廣播域3VLAN 30,市場(chǎng)部,工程部,財(cái)務(wù)部,,,,,,,,,,,,,,,,,,第三層交換的優(yōu)越性,增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的安全性減少站點(diǎn)的移動(dòng)和改

65、變位置的開銷：當(dāng)終端設(shè)備移動(dòng)時(shí)，無須修改它的IP地址。在更改用戶所加入的VLAN時(shí)，不必改變物理連接增加了網(wǎng)絡(luò)的靈活性：方便增加，移動(dòng)設(shè)備。提供動(dòng)態(tài)組織工作環(huán)境的功能，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)強(qiáng)迫VLAN間進(jìn)行第三層路由，加強(qiáng)了系統(tǒng)管理。提高了管理效率、增強(qiáng)了集中式管理能力分成多個(gè)廣播域，降低了廣播占用的帶寬，絕大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)流量都限制在VLAN廣播域內(nèi)部。,VLAN的技術(shù)特性和標(biāo)識(shí),特性：每個(gè)VLAN等效于一個(gè)廣播域VLAN

66、是一個(gè)獨(dú)立的邏輯網(wǎng)絡(luò)，都有唯一的子網(wǎng)號(hào)。VLAN之間通信，通過路由器或第三層交換設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)識(shí)VLAN號(hào)（VLAN ID） 2-1000 VLAN 名（VLAN name）SAID 關(guān)于安全標(biāo)識(shí) 100000+VLAN號(hào) 如：VLAN 60 SAID=100060,,,,,,,,物理大樓,圖書館,理科樓,VLAN1,VLAN2,VLAN3,VLAN3,VLAN2,,,,,,,快速以太網(wǎng)交換機(jī),,Trunk

67、,Trunk,Trunk,VLAN Trunk,路由器,VLAN1,VLAN示例,VLAN的劃分方法,基于端口劃分VLAN按交換機(jī)端口定義VLAN成員每個(gè)端口只能屬于一個(gè)VLAN基于 MAC地址劃分VLAN按每個(gè)連接到交換機(jī)設(shè)備的MAC地址（物理地址）定義VLAN成員?；诘谌龑訁f(xié)議類型或地址劃分VLAN按照網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議類型（TCP/IP、IPX、DECNE按網(wǎng)絡(luò)地址（如：IP 的子網(wǎng)地址）基于IP多播組VLAN

68、按策略劃分的VLAN按用戶定義、非用戶授權(quán)劃分的VLAN,,,,,基于端口的VLAN,主機(jī)A,主機(jī)B,主機(jī)C,主機(jī)D,以太網(wǎng)交換機(jī),VLAN表,,端口,,所屬VLAN,,Port 1,,VLAN 5,,Port 2,,VLAN 10,,……,,……,,Port 7,,VLAN 5,,……,,……,,Port 10,,VLAN 10,Port 1,Port 2,Port 7,Port 10,基于MAC地址的VLAN,VLAN表,,MA