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交换机与路由器配置项目式教程,常州轻工职业技术学院 殷玉明,2010年,技能目标,教学目标,知识目标,素质目标,明确三维培养目标：学生不仅要掌握理论知识，而且要具有生产一线的必备技能，具备一定的分析问题、解决问题的能力，具有良好的团队合作精神，具备良好的职业道德和职业素养。,课程教学载体-企业网络,任务1：认识计算机网络网络定义、协议、分类,计算机网络是将分布在不同地理位置上的具有独立功能的计算机由通信介质连接起来，通过通信协议进行通信，实现资源共享的系统。,协议是指通信双方共同遵循的规则或约定，由语义、语法和时序三个要素构成。,常用的网络协议有NetBEUI协议和TCP/IP协议。,按照网络的覆盖范围，可以将计算机网络分为局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）。两台计算机可以构成最小的计算机网络。,任务1：认识计算机网络从层次化角度认识计算机网络,1.1 从层次化角度认识计算机网络 计算机网络是相当复杂的系统，对网络的体系结构进行分层，可以将复杂的系统分成若干个局部问题来研究和处理。,网络体系结构，是指网络的层次结构和各层协议的结合。,国际标准化组织的开放系统互联参考模型将网络体系结构分成七层。定义比较复杂，是一个很好的分析和研究网络体系的参考模型。,TCP/IP模型分为四层。TCP/IP体系结构在因特网中得到广泛应用，得到了大型网络公司的普遍支持，成为了计算机网络中的主要标准体系。,了解TCP/IP模型各层次上的一些协议,任务1：认识计算机网络TCP/IP模型各层次上的一些协议,网络中安装了TCP/IP协议的计算机包含全部四层，网络接口层的任务由安装在计算机上的网卡来完成。路由器和三层交换机包含互联层和网络接口层。,不同物理网络互联后在互联层上得到了统一，使用统一的IP地址。,任务1：认识计算机网络分析数据在网络中的传输过程,1.2 分析数据在网络中的传输过程 开放系统互联七层参考模型和TCP/IP的四层模型各有其优缺点，前者过于复杂，后者网络接口层过于简单。我们这里使用两者结合的五层模型来分析数据的传输过程。数据在网络中的传输过程是一个不断封装和拆封的过程。数据通信是对等层实体之间的通信。,任务1：认识计算机网络TCP协议封装格式(1),1.3 分析不同协议封装格式 在TCP/IP模型中，传输层要使用TCP或UDP协议对应用层数据进行封装，然后交给互联层，再使用IP协议进行封装，而后再交给数据链路层，由数据链路层协议进行封装成帧。,1、传输层TCP协议封装格式 TCP协议对应用层数据封装时，就是在应用层协议数据单元前面加上TCP协议的控制信息，称为TCP报头。报文由报头和数据两个部分组成，数据部分就是应用层的协议数据单元，报头由20个固定字节和4N（N为整数）个字节的选项和填充项组成。,任务1：认识计算机网络TCP协议封装格式（2）,Source Port是源端口，指明了发送端所使用的端口。端口是传输层向应用层提供服务的层间接口，编号用16位二进制数表示，最大值65536；Destination Port是目的端口，指明了接收端所使用的端口。报文到达目的主机的传输层后，就是根据目的端口来交给相应的应用程序的。有些TCP端口是固定指派给一些应用程序的，称为著名端口。如：FTP为21，WWW为80，Telnet为23，SMTP为25，POP3为110，DOMAIN为53。UDP也有一些著名端口，如DOMAIN为53，SNMP为161。UDP和TCP都是传输层协议，但它们的端口号是独立的，即使同样的端口编号，应用程序也不会搞错。,任务1：认识计算机网络IP协议封装格式,2、互联层IP协议封装格式 IP协议对来自传输层的报文进行分组封装，封装后的数据称为数据报。IP版本号有IPv4、IPv6。我们目前所用的IP协议基本都是IPv4版本。IPv4的地址为32位二进制数，通常用点分十进制数来表示。使用TCP/IP协议通信的计算机需要分配唯一的IP地址。,任务1：认识计算机网络Ethernet V2以太网帧格式,3、数据链路层Ethernet V2以太网帧格式 以太网帧格式主要有DIX Ethernet V2和IEEE802.3以太网帧格式，Ethernet V2帧格式是普遍使用的帧格式。目的MAC地址，是接收站的物理地址，由48位二进制数表示；源MAC地址是发送站的物理地址。类型字段用于标识所携带数据的上层协议的类型，区分数据是IP数据、IPv6数据、IPX数据等。如0X0800代表IP数据，0X86DD代表IPv6数据。,任务1：认识计算机网络HDLC协议的帧格式,4、数据链路层HDLC协议的帧格式 HDLC（High Level Data Link Control）协议是一个面向位的同步高级数据链路控制协议，它是由国际标准化组织(ISO)根据IBM公司的SDLC(Synchronous Data Link Control)协议扩展而成的。实现通信链路上一个主站与多个次站之间的数据通信。HDLC有信息帧（I帧）、监控帧（S帧）和无编号帧（U帧）3种不同类型的帧。信息帧用于传送有效信息或数据，通常简称为I帧。监控帧用于差错控制和流量控制，通常称为S帧。无编号帧用于提供对链路的建立、拆除以及多种控制功能，简称U帧。地址字段是8比特，用于标识接收或发送HDLC帧的地址；地址字段的内容取决于所采用的操作方式。在操作方式中，有主站、从站、组合站之分。每一个从站和组合站都被分配一个唯一的地址。命令帧中的地址字段携带的是对方站的地址，而响应帧中的地址字段所携带的地址是本站的地址。,任务1：认识计算机网络Cisco HDLC协议的帧格式,5、数据链路层Cisco HDLC协议的帧格式 Cisco HDLC协议是Cisco公司对ISO的HDLC协议的扩展，主要是增加了16比特的协议字段，用来标明所携带数据的上层协议的类型，如0X0800代表IP数据。Address字段用来标明所携带的是单播包还是广播包。0X0F代表单播包，0X8F代表广播包。Control字段总是设置成全零，即0X00。FCS字段为CRC校验字段。Flag字段为帧标志字段。Cisco路由器在串口上默认使用Cisco HDLC协议进行封装。,任务1：认识计算机网络帧中继封装格式,6、帧中继封装格式帧中继封装分为IETF(互联网工程任务组)封装和Cisco封装。Cisco封装简化了IETF封装。我们这里只介绍对分配到网络协议标识（Network Level Protocol ID，NLPID）的协议数据进行IETF帧中继封装的格式。,1.4 认识IP地址 以太网利用MAC地址（一种物理地址）来标识网络中的一个结点，两个以太网结点之间的通信需要知道对方的MAC地址来封装以太网数据帧。如图所示。,任务1：认识计算机网络认识IP地址（1）,以太网并不是唯一的物理网络，还有电话网、X.25网、帧中继网等，这些物理网络使用不同的技术，物理地址的长度、格式和表示方式都不相同，在网络互联时，采用物理地址是不现实的。,网络互联需要统一的通信地址IP地址。,IP协议作为一种网络互联协议在网络层上将各种物理网络地址统一为IP地址，采用统一的地址格式来屏蔽各种物理地址的差异，构成一个逻辑网络。,IP地址不能代替物理地址，IP地址是网络层定义的逻辑地址，是三层地址。物理地址是数据链路层地址，是直接对应网络物理接口的二层地址。数据最终是要经过网络接口流过传输介质的。,任务1：认识计算机网络认识IP地址（2）,IP地址不同于以太网物理地址（MAC），IP地址是一种层次结构的地址，地址结构中包含位置信息，在一个大型网络中可以很快定位。一个对象（路由器、计算机等）连接到几个物理网络就需要几个IP地址。IPv4规定IP地址用32位二进制数表示，由网络号和主机号构成。,MAC地址是一个48位二进制数，不包含位置信息，只是唯一标识网络中的一个站点。在一个大型网络中通过查找所有计算机的MAC地址来确定一台计算机是不可想象的。,任务1：认识计算机网络认识IP地址（3）,任务1：认识计算机网络IP地址分类,1、IP地址分类为了给不同规模的网络地址分配提供灵活性，IP地址的设计者将IP地址空间划分为五个不同的地址类别：A类、B类、C类、D类和E类。,任务1：认识计算机网络划分大小相等的子网,2、划分大小相等的子网分类地址易于管理，但浪费严重。即使只有4台计算机的局域网也要分配一个C类地址。而一个C类地址有可用地址254个，浪费250个IP地址。借用主机编号的n位，可将一个网络再划分成2n个子网。这样划分的子网大小一样。,引入子网概念后，网络位加上子网位才能全局唯一地标识一个网络。把所有的网络位用1来标识，主机位用0来标识，就得到了子网掩码。引入子网掩妈的概念后，A、B、C三类网络默认的子网掩码分别为，。,任务1：认识计算机网络划分大小相等的子网举例,划分大小相等的子网举例如果我们有4个需要25个地址的网段，可以用一个C类网络(202.112.14.0)来划分子网。需要截取主机地址的前3位作为子网络地址，与之对应的子网掩码就是255.255.255.244(11111111.11111111.11111111.11100000)。这样可以将一个C类网络划分出8个子网。,有些早期的路由协议不支持子网划分，如RIPv1、IGRP。这种固定子网掩码长度的子网划分方法虽然比不划分子网要经济，但由于各个子网大小一样，使用中还是有IP地址浪费。更经济的方式是使用可变长子网掩码。,任务1：认识计算机网络划分大小不同的子网,3、划分大小不同的子网可变长子网掩码（Variable Length Subnet Mask，VLSM）是一种产生不同大小子网的网络分配机制。可变长子网掩码通过改变子网掩码中“1”的个数，来划分不同大小的子网。如“/29”表示子网掩码中“1”的个数为29，子网掩码为。,子网内有4个地址。子网内有8个地址。子网内有16个地址。,任务1：认识计算机网络划分大小不同的子网举例,划分大小不同的子网举例有4个不同规模的子网。,路由器之间的互联只需要两个地址。使用了多种子网掩码，最大限度地节约了地址。,任务1：认识计算机网络无类别域间路由（CIDR）,4、无类别域间路由（CIDR）无类别域间路由技术取消了IP地址分类结构，可进行地址聚合，减少路由表数量。无类别域间路由不按A、B、C来分类。CIDR支持路由聚合，能够将路由表中的许多路由条目合并为成更少的数目，因此可以限制路由器中路由表的增大，减少路由通告。,CIDR利用“网络前缀”取代分类。,任务1：认识计算机网络无类别域间路由（CIDR）举例,无类别域间路由（CIDR）举例 为了能够达到地址聚合的目的，需要在地址规划时刻意按照2n模式进行，这样既规范又支持路由归并。所谓2n模式，就是分配的网段是2的整数倍个连续可归并地址。例如，将192.168.0.0/24和192.168.1.0/24分配给一个部门，将192.168.2.0/24和192.168.3.0/24分配各另一部门，将192.168.4.0/24192.168.7.0/24分配各某个部门。,要对两个网络地址进行聚合，必须具有相同的高位地址比特，地址分配必须是连续的。,任务1：认识计算机网络区分通信概念（1）,1.5 区分几个通信概念1、区分基带传输和频带传输在数据通信中，由计算机或终端等数字设备直接发出的信号是二进制数字信号，是典型的矩形电脉冲信号，其频谱包括直流、低频和高频等多种成份。在数字信号频谱中，把直流（零频）开始到能量集中的一段频率范围称为基本频带，简称为基带。因此，数字信号被称为数字基带信号，在信道中直接传输这种基带信号就称为基带传输。频带传输就是先将基带信号变换（调制）成便于在模拟信道中传输的、具有较高频率范围的模拟信号（称为频带信号），再将这种频带信号在模拟信道中传输。,基带传输只适用于短距离传输。在基带传输中，由于基带的频率范围比较宽，同一时刻，整个信道只传输一路信号，通信信道利用率低。要在信道中传输多路信号时，可以采用时分复用技术。局域网中就是使用的基带传输技术。基带信号与频带信号的转换是通过调制解调技术完成的。,任务1：认识计算机网络区分通信概念（2）,2、区分基带MODEM和频带MODEM基带MODEM是一种将基带信号经过码型变换就直接在线路上传输的设备，带宽较宽，一般只适合在几公里的范围内的通信使用。频带MODEM是使用一个话路频带进行数据传输的设备，适合长距离传输。,路由器接入DDN（数字数据网）专线时就使用基带MODEM。路由器在接入公用电话网、X.25网和帧中继网时一般使用频带MODEM。,任务1：认识计算机网络区分通信概念（3）,3、区分通信速率和带宽通信速率是数据在信道中的实际传输速率，以每秒钟传送的数据位数来衡量，常用单位有bps（位/秒）、Kbps、Mbps、Gbps。模拟通信中，带宽是指通信最高频率与最低频率的差值；数字通信中，带宽是数据在通信信道中最高允许的通信速率与最低通信速率之间的差值。1Kbps=1000bps1Mbps=1000Kbps1Gbps=1000Mbps,一个10/100M自适应交换机的端口可以和对方协商通信速率，可以协商成10M或100M的通信速率，但不能高于100M的通信速率。双方协商需要花费时间，所以，如果对方通信速率明确，网络管理员一般会手动设置交换机端口的通信速率。,任务1：认识计算机网络区分通信概念（4）,4、区分DTE和DCE DCE是数据电路终端设备，该设备为通信网络提供用户接口，提供到通信网络的一条物理连接，如MODEM等。DTE是数据终端设备，指的是用户端的设备，如用户计算机、接入通信网的路由器等。,数据终端设备通过数据通信设备（例如MODEM）连接到一个数据网络上。DTE和DCE在通信的过程中是成对出现的，通信双方在通信过程中需要同步，由DCE设备提供同步时钟信号。,谢谢！,