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Security Level:Internal Use Only 数据通信知识基础（新）学习完此课程，您将会：理解TCP/IP分层模型掌握IP地址和IP路由了解几种常见的局域网和广域网技术Page 第第第第1 1章章章章 数据通信概述数据通信概述数据通信概述数据通信概述第第2章章 TCP/IP第第3章章 局域网和广域网局域网和广域网Page 什么是数据通信l数据通信是通过数据电路将分布在远地的数据终端设备与计算机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。l数据通信网是为提供数据通信业务而组成的网络Page 数据通信的特点l无连接:通讯的两者之间不具备唯一独立的链路l包交换:每个包有目的地址、源地址、错误控制信息等等，具有自己去找目的地的能力Page 标准化组织lISO国际标准化组织lIEEE电子电器工程师协会lANSI美国国家标准局第第1章章 数据通信概述数据通信概述第第第第2 2章章章章 TCP/IPTCP/IP第第3章章 局域网和广域网局域网和广域网第第4章章 虚拟局域网虚拟局域网Page 主要内容lTCP/IP各分层的功能lIP地址的作用和格式lIP路由的作用Page 什么是TCP/IPlTCP/IP是传输控制协议/网际协议l不同于OSI的七层模型，TCP/IP使用更为简单的五层模型lTCP/IP已经成为网际互连事实上标准Page TCP/IP协议族lTCP/IP是Internet的核心技术lTCP/IP是一个协议族HTTP、TELNET、FTPRIP、OSPF、BGPPIM、DVMRPTCP、UDP、RAW IPIPIGMPARPICMPlIP是TCP/IP的核心协议Page TCP/IP分层模型Page OSI模型 VS TCP/IP模型Page TELNET,FTP.UDP,TCP ICMP IPARPRARPTCP/IP的体系结构lIP是TCP/IP体系中最重要的协议之一l与IP协议配套的三个协议：地址转换协议ARP反向地址转换协议RARPInternet控制报文协议ICMPPage 数 据 封 装Page 为应用程序提供网络接口为应用程序提供网络接口应用层功能Page 传输层功能l数据分段和数据段合并l建立端到端的连接l将数据段从一台主机发往另一台主机l保证数据传送正确性（可选）Page TCP/UDP的高层应用lTCP应用应用面向连接的传输方式提供可靠的传输Telnet、FTP、HTTPlUDP应用应用无连接的传输方式提供不可靠的传输RIP、SNMP、RADIUS、VODPage 端口号范围：0655350254公共应用2551023分配给各个公司1024以上随机端口号端口号用于标识净荷部分属于那个应用程序传输层数据段格式传输层数据段格式传输层端口号的作用Page 常见端口号20 FTP文件传输协议 数据通道21 FTP文件传输协议 命令通道23 Telnet（远程登录）25 SMTP简单文件传输协议53 DNS域名解析协议80 HTTP超文本传输协议119 NNTP网络新闻传输协议161 SNMP简单网络管理协议162 SNMP TRAP简单网络管理协议 (陷阱报文）Page l完成数据包寻址和路由的功能走哪一条？网络层功能Page IP地址的作用l网络层协议定义了识别网络中主机的地址l地址包括网络部分和主机部分lIP址址唯一的确定了网络中的一台主机址址唯一的确定了网络中的一台主机Page IP 地址的结构和表示方法例如255最大值最大值255255255主机主机ID网络网络IDPage 二进制和十进制的转换l二进制数10011111转换为十进制数：159Page 十进制和二进制的转换l十进制数234转化为二进制数：11101010Page IP 地址分类A 类类0XXXXXXX1-126地址类地址类第一个第一个8位数的格式位数的格式范围范围B 类类10XXXXXX128-191C 类类110XXXXX192-223D 类类1110XXXX224-239E 类类1111XXXX240-255特殊IP地址网络部分 主机部分地址类型用 途127any全“0”全“1”Any全“0”Any全“1”网络地址代表一个网段广播地址特定网段的所有节点回环地址回环测试广播地址本网段所有节点所有网络华为Quidway路由器用于指定默认路由Page 主机地址l网络地址主机地址标识主机在网络中唯一地址192.168.2.1192.168.2.10192.168.2.1210.1.1.110.250.8.1110.180.30.118E1网络网络端口端口192.168.2.0 10.0.0.0E0E1路由表路由表192.168.2.210.6.24.2E0 11111111计算可用的主机地址 172 16 0 0 10101100 00010000 00000000 0000000016151413121110 987654321网络网络主机主机 00000000 00000001 11111111 11111111 11111111 11111110.00000000 00000011 11111101123655346553565536-.265534N2N-2=216-2=65534Page IP地址分类练习地址地址类别类别网络网络主机主机10.2.1.1128.63.2.100201.222.5.64192.6.141.2130.113.64.16256.241.201.10IP地址分类练习（答案）地址地址类别类别网络网络主机主机10.2.1.1128.63.2.100201.222.5.64192.6.141.2130.113.64.16256.241.201.10ABCCB不存在不存在10.0.0.0128.63.0.0201.222.5.0192.6.141.0130.113.0.00.2.1.10.0.2.1000.0.0.640.0.0.20.0.64.16那一个通道那一个通道?那一个通道那一个通道哪一个通道哪一个通道?ABIP路由l网络层的重要作用就是寻径，即根据IP数据报中的目的IP地址，将这个数据包转发给目的主机l具体完成这项工作的设备就是路由器Page IP数据包的格式Page 路由器的特点和作用l作为路由器，必须具备两个或两个以上的网络层接口，用于连接不同的网络协议至少实现到网络层l路由器主要有两个作用产生路由表把数据包转发到其它网络路由器连接示例路由器A上的路由表路由器B上的路由表路由表的产生方式l静态路由由操作人员一条条地录入l动态路由由路由协议产生路由表项常见的路由协议有OSPF协议和RIP协议 路由器的工作流程Page 数据链路层功能l数据链路层的主要功能是将数据通过物理介质在发送端与接收端传送Page 物理地址（MAC地址）l网络上的设备有一个唯一的地址MAC地址lMAC地址由48bit组成，通常用12位16进制表示l前6位16进制数字由IEEE负责统一分发，用来确定厂商的唯一性l后6位16进制数字由各厂商自己负责管理Page 华为网络产品MAC地址的前6位是0 x00E0FC物理地址（MAC地址）Page 地址解析协议ARPlIP地址只是主机在网络层中的地址，若要将网络层中传送的数据包交给目的主机，必须知道该主机的物理地址Page 地址解析协议ARPPage 物理地址 VS 网络地址l物理地址（物理地址（MAC地址）地址）固化在物理设备上每个端口仅有一个物理地址访问物理介质时使用一般在本局域网内有效类似于人名l网络地址（网络地址（IP地址）地址）在软件系统中设定每个端口可有多个网络地址网间寻址时使用一般在所有网络内有效类似于通信地址Page 物理层功能l物理层定义了电气上、机械上的过程和功能，以实现两端系统连接时线路的激活、保持与拆除l物理层定义了如下特性：电压水平 数据传送速率 最大传送距离 物理连接方式Page 第第1章章 数据通信概述数据通信概述第第2章章 TCP/IP第第第第3 3章章章章 局域网和广域网局域网和广域网局域网和广域网局域网和广域网第第4章章 虚拟局域网虚拟局域网Page 局域网（LAN）和广域网（WAN）l覆盖地域范围不同局域网：面对有限的地理区域广域网：用于远程连接l速度不同局域网：10M、100M、1000M广域网：64K、128K、384K、2Ml使用技术不同Page 局域网类型l以太网l交换以太网（现在成为局域网的主流）l令牌环网lFDDI（光纤分部式数字接口）Page 什么是以太网l以太网是IEEE Std 802.3定义的局域网实现技术，是LAN/MAN标准中的一部分l802.X协议簇规定的是网络访问的方式，交换以太网络、快速以太网的技术都称为802.X协议Page 总线型（早期的总线型（早期的10BASE2、10BASE5）AB星型（从星型（从10BASE-T以后的其他以太网）以后的其他以太网）CHIJDEFKLM中继器集线器/网桥ABCDEF集线器/网桥以太网物理结构Page 以太网工作原理 CSMA/CDlCSMA/CD：载波侦听与冲突检测：载波侦听与冲突检测载波侦听：发送之前的检测冲突检测：发送过程中的检测回退：检测到冲突后的处理Page 共享式共享式共享式共享式以太网以太网以太网以太网交换式交换式交换式交换式以太网以太网以太网以太网共享式共享式共享式共享式快速快速快速快速以太网以太网以太网以太网交换式交换式交换式交换式快速快速快速快速以太网以太网以太网以太网速率越来越快速率越来越快速率越来越快速率越来越快交换式交换式交换式交换式千兆以太网千兆以太网千兆以太网千兆以太网共享式共享式共享式共享式千兆以太网千兆以太网千兆以太网千兆以太网10 Mbps10 Mbps 100 Mbps 100 Mbps1000 Mbps 1000 Mbps 以太网的发展Page LAN中常用设备lHUB（集线器）lLAN SWITCH（局域网交换机）lROUTER（路由器）l双绞线l光纤l网卡Page HUBl工作在物理层，在电缆之间逐个复制二进制位（bit）l是一种共享的网络设备，将连接到各个机器的网络连线集中在一起的设备，即每个时刻只能在两个端口间通讯l在网络中逐渐被淘汰Page LAN SWITCHl工作在链路层，在LAN之间存储和转发帧（frame）l通过网络线将许多HUB连接在一起，组成一个比较大的网络l连接计算机终端，组成局域网Page 路 由 器l工作在网络层，在不同的网络之间存储和转发分组（packet）l连接广域网l隔离网络Page 双绞线（10BASE）l10BASE-T10：传输速率为10Mbps；BASE：使用基带信号；T：双绞线；传输距离：3/4/5类非屏蔽双绞线最远100m，5类屏蔽双绞线最远100ml100BASE-TX100：传输速率为100Mbps；传输距离：5类非屏蔽双绞线最远100m，5类屏蔽双绞线最远100ml10BASE22：细同轴电缆，最大传输距离为185米l10BASE55：粗同轴电缆，最大传输距离为500米Page 光 纤l100BASE-FX100Mbps以太网，单模光纤最远传15km，多模光纤最远传2kml1000BASE-SX短波长光纤，1000Mbps以太网，多模光纤最远传220m l1000BASE-LX长波长光纤，1000Mbps以太网，多模光纤最远传550m，单模光纤最远传10kmPage 共享式以太网l集线器（HUB）l任一个端口收到包后，直接向所有端口转发（广播），逻辑上构成共享介质l如果两个以上端口同时收到包，要产生冲突，由DTE执行CSMA/CD算法l某一时刻只能有一个DTE进行有效发送Page 交换式以太网l网桥（LAN SWITCH）l根据接收包的SA进行地址学习，建立地址与端口对应关系l收到包后，按包的DA查表，转发到特定端口l某一时刻可以有多个DTE进行有效发送，而不会互相干扰Page 共享式以太网 VS 交换式以太网共享式以太网共享式以太网 交换式以太网交换式以太网拓扑结构拓扑结构总线型或星型总线型或星型星型星型工作模式工作模式半双工半双工全双工全双工带宽带宽共享介质带宽共享介质带宽独占介质带宽独占介质带宽设备设备集线器集线器网桥网桥设备处理层次设备处理层次中继器物理层中继器物理层MAC层地址学习层地址学习设备主要技术设备主要技术CSMA/CD交换交换设备复杂度设备复杂度简单简单复杂复杂Page 广域网类型l分组交换网X.25l数字数据网络（DDN）l帧中继（Frame Relay）Page 分组交换网X.25lX.25协议是数据终端设备DTE和数据电路终接设备DCE之间的接口规程lX.25协议涵盖三层物理层、数据链路层、网络层Page 数字数据网络（DDN）lDDN是点到点连接的网络，是物理层的网络lDDN通常是64K，最高速度是2Ml租用线路采用固定收费的方式Page 帧中继（Frame Relay）lFR是第二层的网络，是简化的X.25l结合了分组交换和DDN的优点，可以具有和DDN相同的速度l线路又不唯一的被占用，利用率比较高Page 问题lQ1:解释TCP/IP协议族中每个协议的作用？lQ2:Lanswitch和Hub工作原理？Page l本课程我们主要学习了：数据通信的基本概念TCP/IP协议分层及各协议的作用工作在物理层和数据链路层设备总结Page 谢谢