【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RCNA,2,锐捷认证,RCNARCNPRCIE,3,Cisco Certified,CCENT: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）,4,CCNA,CCNA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。,5,CCNP,目前，对新版CCNP的描述是：CCNP认证表示网络人士具有对从100个节点到超过 500 个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CCNP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。,6,CCIE,CCIE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）,7,Huawei-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),8,第1章网络标准化,锐捷认证网络工程师RCNA,9,本章内容,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,10,计算机网络介绍,Internet,SOHO,Server,Intranet,移动,宽带上网,计算机网络就是将分布在不同地理位置，具有独立功能的多台计算机，通过通信线路和通信设备相互连接起来，进行数据通信，实现资源共享。,11,History of networks,12,计算机通信的分类,单播,广播,组播,13,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：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：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。,14,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：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：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。,15,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。,16,OSI七层模型,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！,17,OSI Reference Models,Data,网络设备传输数据的过程是按照七层OSI参考模型来运动的。,18,4.传输层,2.数据链路层,3.网络层,1.物理层,5.会话层,6.表示层,7.应用层,面向用户应用,面向数据传输,OSI七层参考模型,1、OSI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3、上层依赖于下层，下层为上层提供服务,19,应用层,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。http,ftp,telnet,dns,dhcp,smtp,pop3,20,表示层,数据的解码和编码 数据的加密和解密 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,翻译官,21,会话层,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话，决定通信是否被中断以及中断时决定从何处重新发送。（下载文件）会话层的责任主要有：对话控制（两个进程之间半双工或全双工）同步（允许进程将若干个检查点插入到数据流中）,交通警察,22,传输层,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传输层通过端口号区分上层服务,承上启下,23,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）,主机 A,1028,23,源端口,目的端口,主机 B,应用客户端使用的源端口号一般为系统中未使用的且大于1023目的端口号为所进行的操作。如telnet为23。,源/目的端口号,25,常见的端口号,FTPTCP 20，21TelnetTCP 23HTTPTCP 80DNSTCP,UDP 53TFTPUDP 69,Well-known端口：0-1023注册端口：1024-49151动态或私有端口：49152-65535,26,网络层,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传输的寻径和转发,27,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),28,数据链路层,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,29,数据链路层的主要任务,组 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(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（）差错控制（）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),30,物理层,物理层的主要作用是产生并检测电压发送和接收带有数据的电气信号。物理层是不提供数据的纠错服务的，但是在物理层上能对数据的传输速度作一定的控制，并能监测数据的出错率。在物理层传输电气信号的载体我们称之为位流或比特流。,31,物理层所涉及的内容,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。,32,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,33,传输层,数据链路层,物理层,网络层,数据,数据,传输层报头,数据,网络层报头,数据,数据链路层报头,表示层,应用层,会话层,数据段Segment,数据包Packet,比特Bit,数据帧Frame,协议数据单元,端口号,源IP+目的IP上层协议,源MAC+目的MAC,将数据帧转换成高低电平，即“0”或“1”代码,数据封装,发送数据的过程，就是一个数据封装的过程,34,设备A,设备B,L7数据,L7数据,H6,L6数据,H5,L5数据,H4,L4数据,H3,L3数据,H2,T2,传输媒体,数据通信过程,35,数据,网络层报头+传输层报头+数据,数据链路层报头,传输层报头+数据,网络层报头,数据,传输层报头,传输层,数据链路层,物理层,网络层,表示层,应用层,会话层,数据拆封,接收数据的过程，就是一个数据拆封的过程,36,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,主机 H1,主机 H2,路由器 R1,硬件地址,路由器 R2,HA2,IP1,IP2,局域网,局域网,局域网,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主机 H1,主机 H2,路由器 R1,IP 层上的互联网,MAC 帧,IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,MAC 帧,MAC 帧,IP 数据报,从协议栈的层次上看数据的流动,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,应用层,传输层,Internet层,网络接口层,协议栈：利用一组协议完成OSI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。,TCP/IP协议栈,38,TCP/IP中的协议,IP 数据包格式,主要用于:1.测试目的端的可达性(ping)2.测试到达目的端的路径(tracert),ICMP(网际控制消息协议),ARP(地址解析协议),TCP(传输控制协议)属于面向连接的网络协议UDP(用户报文协议)属于无连接的网络协议,应用层,传输层,Internet层,物理层,数据链路层,TCP/IP传输层,43,TCP 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。,UDP 段格式,源端口号(16比特),目的端口号(16比特),其它UDP控制信息,数据,校验和(16比特),8字节,UDP应用在对延时比较敏感或不要求确认的数据传输时。,TCP 段格式,源端口号(16比特),目的端口号(16比特),顺序号(32比特),应答号(32比特),窗口大小(16比特),校验和(16比特),其它TCP控制信息（如SYN,ACK等）,数据,20字节,46,TCP 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。,发送 SYN1(seq#=100),接收SYN,发送SYN1,ACK1(seq#=300 ack#=101),建立连接，ACK1(ack#=301),主机A,主机B,接收SYN,ACK,TCP三次握手过程,48,三次握手建立 TCP 连接,CLOSED,CLOSED,A,B,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。,49,用三次握手建立 TCP 连接,CLOSED,CLOSED,A,B,客户,服务器,TCP 的连接建立,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。,50,CLOSED,CLOSED,A,B,客户,服务器,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。,51,CLOSED,CLOSED,A,B,客户,服务器,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。,52,用三次握手建立 TCP 连接的各状态,CLOSED,CLOSED,A,B,客户,服务器,53,CLOSED,数据传送,ESTAB-LISHED,ESTAB-LISHED,A,B,客户,服务器,CLOSED,TCP 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。,54,数据传送,通知应用进程,ESTAB-LISHED,ESTAB-LISHED,A,B,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。,55,数据传送,ESTAB-LISHED,ESTAB-LISHED,A,B,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。,56,数据传送,ESTAB-LISHED,ESTAB-LISHED,A,B,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。,57,ACK=1,seq=u+1,ack=w 1,FIN=1,ACK=1,seq=w,ack=u 1,FIN-WAIT-1,CLOSE-WAIT,FIN-WAIT-2,LAST-ACK,被动关闭,数据传送,ESTAB-LISHED,ESTAB-LISHED,A,B,客户,服务器,数据传送,CLOSED,5.9.2 TCP 的连接释放,TCP 连接必须经过时间 2MSL 后才真正释放掉。,58,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,Q&A,