【教学课件】第1章网络标准化.ppt

计算机网络集成技术锐捷认证网络工程师RCNA1锐捷认证锐捷认证RCNARCNPRCIE2Cisco CertifiedCCENT:思科连网技术人员入门级认证（Cisco Certified Entry Networking Technician）CCNA：思科认证网络支持工程师 (Cisco Certified Network Associate)CCNP：思科认证网络高级工程师（Cisco Certified Network Professional）CCIE：全称Cisco认证互联网专家 （Cisco Certified Internetwork Expert）3CCNACCNA认证属于Cisco售后工程师认证体系得入门认证，通过CCNA可以证明你已掌握网络的基本知识，并能初步安装、配置和操作Cisco路由器、交换机及简单的LAN和WAN。CCNA认证表示经过认证的人员具有为小型办公室/庭办公室（SOHO）市场联网的基本技术和相关知识。通过CCNA认证的专业人员可以在小型网络（100或100以下个节点）中安装、配置和运行LAN、WAN和拨号访问业务。他们可以使用的协议包括（但不限于）IP、IGRP、OSPF、IPX、Serial、Frame Relay、IP RIP、VLAN RIP、Ethernet、Access Lists。4CCNP目前，对新版目前，对新版CCNP的描述是：的描述是：CCNP认证表认证表示网络人士具有对从示网络人士具有对从100个节点到超过个节点到超过 500 个个节点的融合式局域网和广域网进行安装、配置节点的融合式局域网和广域网进行安装、配置和排障的能力。获得和排障的能力。获得CCNP认证资格的网络人认证资格的网络人士拥有丰富的知识和技能，能够管理构成网络士拥有丰富的知识和技能，能够管理构成网络核心的路由器和交换机，以及将语音、无线和核心的路由器和交换机，以及将语音、无线和安全集成到网络之中的边缘应用。安全集成到网络之中的边缘应用。5CCIECCIE是美国Cisco公司于1993年开始推出的专家级认证考试。被公认为IT业最权威的认证,是全球网络互连领域中最高级别的认证证书。这个认证主要提供工程师在今日快速变动的网络环境中驾驭Cisco设备所需的专业知识。是Cisco的最高级技术能力认证，位于Cisco金字塔认证体系中塔尖，也是IT界公认的最权威、最受尊重证书之一，2003年被评为全球十大IT认证榜首，具有IT终极认证的美称。CCIE 认证是目前Cisco认证体系中最顶级的证书。要取得CCIE认证证书，需要取得以下课程考试：1、CCIE资格考试（即笔试，2.5小时）考试费：￥30002、CCIE实验考试（一天）考试费：￥120003、CCIE面试（英文）6Huawei-3Com Certified HCNE:Huawei-3Com Certified Network Engineer(华为3Com认证网络工程师)HCSE:Huawei-3Com Certified Senior Network Engineer(华为3Com认证高级网络工程师)HCIE:Huawei-3Com Certified Internetwork Expert(华为3Com认证网络互联专家)HCTE:Huawei-3Com Certified Troubleshooting Expert(华为3Com认证网络排错专家)7第1章网络标准化 锐捷认证网络工程师RCNA8本章内容本章内容OSIOSIOSIOSI七层参考模型概述七层参考模型概述七层参考模型概述七层参考模型概述数据封装和拆封过程数据封装和拆封过程数据封装和拆封过程数据封装和拆封过程TCP/IPTCP/IPTCP/IPTCP/IP协议栈协议栈协议栈协议栈常见的常见的常见的常见的TCP/IPTCP/IPTCP/IPTCP/IP协议协议协议协议9计算机网络介绍SOHOServerIntranet移动宽带上网计算机网络就是将分布在不同计算机网络就是将分布在不同地理位置地理位置，具有，具有独立功能独立功能的多台计算的多台计算机，通过机，通过通信线路通信线路和和通信设备通信设备相互连接起来，进行相互连接起来，进行数据通信数据通信，实现，实现资源共享资源共享。10 History of networks11计算机通信的分类单播广播组播12单播单播Unicast(单播):在客户端与媒体服务器之间需要建立一个单独的数据通道，从一台服务器送出的每个数据包只能传送给一个客户机,这种传送方式称为单播。单播的优点单播的优点：1.服务器及时响应客户机的请求 2.服务器针对每个客户不通的请求发送不通的数据，容易实现个性化服务。单播的缺点单播的缺点：1.服务器针对每个客户机发送数据流，服务器流量客户机数量客户机流量；在客户数量大、每个客户机流量大的流媒体应用中服务器不堪重负。2.现有的网络带宽是金字塔结构，城际省际主干带宽仅仅相当于其所有用户带宽之和的5。如果全部使用单播协议，将造成网络主干不堪重负。现在的P2P应用就已经使主干经常阻塞，只要有5的客户在全速使用网络，其他人就不要玩了。而将主干扩展20倍几乎是不可能。13广播广播主机之间“一对所有”的通讯模式，网络对其中每一台主机发出的信号都进行无条件复制并转发，所有主机都可以接收到所有信息（不管你是否需要），由于其不用路径选择，所以其网络成本可以很低廉。（有线电视网）广播的优点广播的优点：1.网络设备简单，维护简单，布网成本低廉 2.由于服务器不用向每个客户机单独发送数据，所以服务器流量负载极低。广播的缺点广播的缺点：1.无法针对每个客户的要求和时间及时提供个性化服务。2.广播禁止在Internet宽带网上传输。14组播组播主机之间“一对一组”的通讯模式，也就是加入了同一个组的主机可以接受到此组内的所有数据，网络中的交换机和路由器只向有需求者复制并转发其所需数据。主机可以向路由器请求加入或退出某个组，网络中的路由器和交换机有选择的复制并传输数据，即只将组内数据传输给那些加入组的主机。这样既能一次将数据传输给多个有需要（加入组）的主机，又能保证不影响其他不需要（未加入组）的主机的其他通讯。15OSI七层模型网络世界的法律网络世界的法律!网络发展初期，网络体系结构的重大差异，使一些自行发展的网络难于相互连接构成更大的网络系统！164.传输层传输层2.数据链路层数据链路层3.网络层网络层1.物理层物理层5.会话层会话层 6.表示层表示层 7.应用层应用层4.传输层传输层2.数据链路层数据链路层3.网络层网络层1.物理层物理层5.会话层会话层 6.表示层表示层 7.应用层应用层OSI Reference ModelsData网络设备传输数据的过程是按照七层网络设备传输数据的过程是按照七层OSIOSI参考模型来运动的。参考模型来运动的。174.传输层传输层2.数据链路层数据链路层3.网络层网络层1.物理层物理层5.会话层会话层 6.表示层表示层 7.应用层应用层面向用户应用面向用户应用面向数据传输面向数据传输OSI七层参考模型七层参考模型1、OSI模型每层都有自己的功能集模型每层都有自己的功能集2、层与层之间相互独立又相互依靠、层与层之间相互独立又相互依靠3、上层依赖于下层，下层为上层提供服务、上层依赖于下层，下层为上层提供服务18应用层应用层应用层的作用主要是为应用软件提供接口，从而应用层的作用主要是为应用软件提供接口，从而使得应用程序能够使用网络服务。使得应用程序能够使用网络服务。http,ftp,telnet,dns,dhcp,smtp,pop3 19表示层表示层数据的解码和编码数据的解码和编码 数据的加密和解密数据的加密和解密 数据的压缩和解压数据的压缩和解压（多媒体信息）表示层是各节点应用程序、文件传输的表示层是各节点应用程序、文件传输的翻译官20会话层会话层会话层的作用主要是在网络中不同用户、节点之会话层的作用主要是在网络中不同用户、节点之间建立和维护通信通道，同步两个节点之间的会间建立和维护通信通道，同步两个节点之间的会话，决定通信是否被中断以及中断时决定从何处话，决定通信是否被中断以及中断时决定从何处重新发送。（重新发送。（下载文件）会话层的责任主要有：会话层的责任主要有：对话控制对话控制（两个进程之间半双工或全双工）同同步步（允许进程将若干个检查点插入到数据流中）交通警察交通警察21传输层传输层传输层负责建立端到端的连接，负责数据在端到端传输层负责建立端到端的连接，负责数据在端到端之间的传输之间的传输传输层通过端口号区分上层服务传输层通过端口号区分上层服务承上启下承上启下22传输层的主要功能传输层的主要功能服务点编址（多个进程同时运行端口地址）分段与重组（报文划分为若干个报文段，每个段应包括序号）连接控制（源目之间在发送之前建立一条连接传输之后便释掉）流量控制（接受端速率小于发送端速率过载）差错控制（“ACK”1.成功 2.没有应答 3.出现错误）23主机主机 A102823源端口源端口目的端口目的端口主机主机 B应用客户端使用的应用客户端使用的源端口号源端口号一般为系统中未一般为系统中未使用的且使用的且大于大于1023目的端口号目的端口号为所为所进行的操作进行的操作。如。如telnet为为23。源源/目的端口号目的端口号常见的端口号常见的端口号FTPTCP 20，21TelnetTCP 23HTTPTCP 80DNSTCP,UDP 53TFTPUDP 69Well-known端口：0-1023注册端口：1024-49151动态或私有端口：49152-6553525网络层网络层为网络设备提供逻辑地址为网络设备提供逻辑地址负责数据从源端发送到目的端负责数据从源端发送到目的端负责数据传输的寻径和转发负责数据传输的寻径和转发26网络层的主要任务网络层的主要任务(1)逻辑地址(2)路由选择 最佳通信路径(拥塞程度,优先权,服务质量-传输时间 网络延迟)27数据链路层数据链路层数据链路层决定数据通讯的机制，差错检测数据链路层决定数据通讯的机制，差错检测提供对网络层的服务提供对网络层的服务28 数据链路层的主要任务数据链路层的主要任务数据链路层的主要任务数据链路层的主要任务组组 帧帧(把从网络层收到的位流划分成可以处理的数据单元)物理编址物理编址(帧发送给网络上的不同系统，则加首部明确发送端或接收端)流量控制流量控制（）差错控制差错控制（）接入控制接入控制(当两个或更多的设备连接到同一条链路时，数据链路层必须决定哪一个设备在什么时刻对链路有控制权)29物理层物理层物物理理层层的的主主要要作作用用是是产产生生并并检检测测电电压压发发送送和和接接收收带带有有数数据据的的电电气气信信号号。物物理理层层是是不不提提供供数数据据的的纠纠错错服服务务的的，但但是是在在物物理理层层上上能能对对数数据据的的传传输输速速度度作作一一定定的的控控制制，并并能能监监测测数数据据的的出出错错率率。在在物物理理层传输电气信号的载体我们称之为位流或比特流。层传输电气信号的载体我们称之为位流或比特流。30物理层所涉及的内容物理层所涉及的内容物理层关心的是以下的一些内容：物理层关心的是以下的一些内容：接口和媒体的物理特性位的表示传输数率位的同步线路配置：设备与媒体的连接。物理拓扑：星状拓扑、环状拓扑、总线拓扑，等等。传输模式：单工、半双工或全双工。31允许接入网络资源应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层建立、管理和终止会话将分组从源端传送到目的端；提供网络互联在媒体上传输比特；提供机械的和电气的规约对数据进行转换、加密和压缩提供可靠的进程到进程的报文传输和差错恢复将比特组装成帧；提供节点到节点方式的传输各层间的联系各层间的联系32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 数据数据数据数据传输层报头传输层报头数据数据网络层报头网络层报头数据数据数据链路层报头数据链路层报头 表示层表示层应用层应用层会话层会话层数据段数据段Segment数据包数据包Packet比特比特Bit数据帧数据帧Frame协议数据单元协议数据单元端口号端口号源源IP+目的目的IP上层协议上层协议源源MAC+目的目的MAC将数据帧转换成高低电将数据帧转换成高低电平，即平，即“0”或或“1”代代码码数据封装数据封装发送数据的过程，就是发送数据的过程，就是一个数据封装的过程一个数据封装的过程33设备A设备B7654321L7数据L7数据H6L6数据H5L5数据H4L4数据H3L3数据H2T27654321L7数据L7数据H6L6数据H5L5数据H4L4数据H3L3数据H2010101000011110000101010T2传输媒体数据通信过程数据通信过程34数据数据网络层报头网络层报头+传输层报头传输层报头+数数据据数据链路层报头数据链路层报头传输层报头传输层报头+数据数据网络层报头网络层报头数据数据传输层报头传输层报头传输层传输层 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数据拆封数据拆封接收数据的过程，就是接收数据的过程，就是一个数据拆封的过程一个数据拆封的过程35HA1HA5HA4HA3HA6主机 H1主机 H2路由器 R1硬件地址路由器 R2HA2IP1IP2局域网局域网局域网IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机 H1主机 H2路由器 R1IP 层上的互联网MAC 帧IP2IP4IP3IP5路由器 R2 IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2从 HA1 到 HA3从 HA4 到 HA5从 HA6 到 HA2MAC 帧MAC 帧IP 数据报从协议栈的层次上看数据的流动36应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层应用层应用层传输层传输层Internet层层网络接口层网络接口层协议栈：利用一组协议完成协议栈：利用一组协议完成OSI所实现的功能。所实现的功能。TCP/IP协议栈：是一组由不同的协议组合在一起构成的协议栈。协议栈：是一组由不同的协议组合在一起构成的协议栈。TCP/IP协议栈协议栈TCP/IP中的协议中的协议38IP 数据包格式数据包格式主要用于主要用于主要用于主要用于:1.1.1.1.测试目的端的可达性测试目的端的可达性测试目的端的可达性测试目的端的可达性(ping)(ping)(ping)(ping)2.2.2.2.测试到达目的端的路径测试到达目的端的路径测试到达目的端的路径测试到达目的端的路径(tracert)(tracert)(tracert)(tracert)ICMP(网际控制消息协议网际控制消息协议)ARP(地址解析协议)TCP(传输控制协议传输控制协议)属于面向连接的网络协议属于面向连接的网络协议UDP(用户报文协议用户报文协议)属于无连接的网络协议属于无连接的网络协议应用层应用层传输层传输层Internet层层物理层物理层数据链路层数据链路层 TCP/IP传输层TCP 与与 UDP UDP 在传送数据之前不需要先建立连接。对方的运输层在收到 UDP 报文后，不需要给出任何确认。虽然 UDP 不提供可靠交付，但在某些情况下 UDP 是一种最有效的工作方式。TCP 则提供面向连接的服务。TCP 不提供广播或多播服务。由于 TCP 要提供可靠的、面向连接的运输服务，因此不可避免地增加了许多的开销。这不仅使协议数据单元的首部增大很多，还要占用许多的处理机资源。43 UDP 段格式段格式源端口号源端口号(16比特比特)目的端口号目的端口号(16比特比特)其它其它UDP控制信息控制信息数据数据校验和校验和(16比特比特)8字节字节UDP应用在对延时比较敏感或应用在对延时比较敏感或不要求确认的数据传输时。不要求确认的数据传输时。TCP 段格式段格式源端口号源端口号(16比特比特)目的端口号目的端口号(16比特比特)顺序号顺序号(32比特比特)应答号应答号(32比特比特)窗口大小窗口大小(16比特比特)校验和校验和(16比特比特)其它其它TCP控制信息（如控制信息（如SYN,ACK等）等）数据数据20字节字节TCP 的运输连接管理的运输连接管理运输连接就有三个阶段，即：连接建立、数据传送和连接释放。运输连接的管理就是使运输连接的建立和释放都能正常地进行。连接建立过程中要解决以下三个问题：要使每一方能够确知对方的存在。要允许双方协商一些参数（如最大报文段长度，最大窗口大小，服务质量等）。能够对运输实体资源（如缓存大小，连接表中的项目等）进行分配。46发送发送 SYN1(seq#=100)接收接收SYN发送发送SYN1,ACK1(seq#=300 ack#=101)建立连接，建立连接，ACK1(ack#=301)主机主机A主机主机B123接收接收SYN,ACK TCP三次握手过程三次握手过程三次握手建立三次握手建立三次握手建立三次握手建立 TCP TCP 连接连接连接连接 SYN=1,seq=xCLOSEDCLOSED主动打开被动打开AB客户服务器TCP 的连接建立A 的 TCP 向 B 发出连接请求报文段，其首部中的同步位 SYN=1，并选择序号 seq=x，表明传送数据时的第一个数据字节的序号是 x。48用三次握手建立用三次握手建立用三次握手建立用三次握手建立 TCP TCP 连接连接连接连接 SYN=1,seq=xCLOSEDCLOSED主动打开被动打开AB客户服务器TCP 的连接建立SYN=1,ACK=1,seq=y,ack=x 1 B 的 TCP 收到连接请求报文段后，如同意，则 发回确认。B 在确认报文段中应使 SYN=1，使 ACK=1，其确认号ack=x 1，自己选择的序号 seq=y。49SYN=1,seq=xACK=1,seq=x+1,ack=y 1CLOSEDCLOSED主动打开被动打开AB客户服务器SYN=1,ACK=1,seq=y,ack=x 1 A 收到此报文段后向 B 给出确认，其 ACK=1，确认号 ack=y 1。A 的 TCP 通知上层应用进程，连接已经建立。50SYN=1,seq=xACK=1,seq=x+1,ack=y 1CLOSEDCLOSED数据传送主动打开被动打开AB客户服务器SYN=1,ACK=1,seq=y,ack=x 1 B 的 TCP 收到主机 A 的确认后，也通知其上层 应用进程：TCP 连接已经建立。51SYN-SENTESTAB-LISHEDSYN-RCVDLISTENESTAB-LISHED用三次握手建立用三次握手建立用三次握手建立用三次握手建立 TCP TCP 连接的各状态连接的各状态连接的各状态连接的各状态 SYN=1,seq=xACK=1,seq=x+1,ack=y 1CLOSEDCLOSED数据传送主动打开被动打开AB客户服务器SYN=1,ACK=1,seq=y,ack=x 152FIN=1,seq=uCLOSED主动关闭数据传送ESTAB-LISHEDESTAB-LISHEDAB客户服务器CLOSEDTCP 的连接释放 数据传输结束后，通信的双方都可释放连接。现在 A 的应用进程先向其 TCP 发出连接释放 报文段，并停止再发送数据，主动关闭 TCP 连接。A 把连接释放报文段首部的 FIN=1，其序号 seq=u，等待 B 的确认。53FIN=1,seq=uACK=1,seq=v,ack=u 1主动关闭数据传送通知应用进程ESTAB-LISHEDESTAB-LISHEDAB客户服务器TCP 的连接释放 B 发出确认，确认号 ack=u 1，而这个报文段自己的序号 seq=v。TCP 服务器进程通知高层应用进程。从 A 到 B 这个方向的连接就释放了，TCP 连接 处于半关闭状态。B 若发送数据，A 仍要接收。54FIN=1,seq=uACK=1,seq=v,ack=u 1FIN=1,ACK=1,seq=w,ack=u 1主动关闭被动关闭数据传送通知应用进程ESTAB-LISHEDESTAB-LISHEDAB客户服务器数据传送TCP 的连接释放 若 B 已经没有要向 A 发送的数据，其应用进程就通知 TCP 释放连接。55FIN=1,seq=uACK=1,seq=v,ack=u 1FIN=1,ACK=1,seq=w,ack=u 1主动关闭被动关闭数据传送通知应用进程ESTAB-LISHEDESTAB-LISHEDAB客户服务器数据传送TCP 的连接释放 A 收到连接释放报文段后，必须发出确认。ACK=1,seq=u+1,ack=w 156CLOSEDACK=1,seq=u+1,ack=w 1FIN=1,seq=uACK=1,seq=v,ack=u 1FIN=1,ACK=1,seq=w,ack=u 1FIN-WAIT-1CLOSE-WAITFIN-WAIT-2LAST-ACK等待 2MSLTIME-WAIT主动关闭被动关闭数据传送通知应用进程ESTAB-LISHEDESTAB-LISHEDAB客户服务器数据传送CLOSED5.9.2 TCP 的连接释放 TCP 连接必须经过时间 2MSL 后才真正释放掉。57内容回顾内容回顾OSI七层参考模型概述数据封装和拆封过程TCP/IP协议栈常见的TCP/IP协议5859