网络基础-第1章互联网概念综述.ppt

第一部分 网络基础 第1章 互联网概念综述,课程目标:通过本章的学习，您应该掌握以下内容：,第1章 互联网概念综述,一、网络的一些基本概念典型网络拓扑网络基本组成元素物理拓扑二、CISCO层次化网络设计1.接入层2.汇聚层3.核心层三、*OSI 7层网络模型什么是OSI？为什么要创建OSI 7层网络模型OSI的7层网络模型各层顺序、名称及作用OSI的7层网络模型数据封装与解封装；,课程目标:通过本章的学习，您应该掌握以下内容,四、*以太网组网 CSMA/CD以太网的数据链路层 以太网组网线缆连接冲突域、广播域五、*二进制、十进制，十六进制之间的转换六、实验与作业,一、网络的一些基本概念1、典型网络拓扑,Main Office,Branch Office,一、网络的一些基本概念2、网络基本组成元素,Floor 2,Floor 1,Server Farm,Branch Office,Telecommuter,ISDN,Remote,Campus,一、网络的一些基本概念2、网络基本组成元素,常见的物理拓扑结构,一、网络的一些基本概念3、物理拓扑（Physical Topologies）,总线型：就是所有计算机被连接一条同轴电缆上。,10Base-2 细缆，最大传输距离185米；10Base-5 粗缆，最大传输距离500米；最大传输速率均为10Mb/s。,物理拓扑总线型(Bus Topology),环行拓朴：将一台主机和下台主机连接在一起，以此类推，直到最后一台主机和第一台主机连接在一起，这样就建立了一个物理线缆环。,物理拓扑环型(Ring Topology),星型拓朴：将连接所有主机连接到一个中心连接器。中心连接器可以是一台集线器或者交换机。,物理拓扑星型(Star Topology),扩展星型拓朴：通过Hubs或交换机将多个单独的星型的拓朴连接在一起。这个拓朴能够扩展网络的范围和覆盖面。,物理拓扑扩展星型(Extended Star Topology),全连通拓朴：每一个主机与其他主机都有连接，为服务的中断提供尽可能多的保护。,物理拓扑全连通型(Mesh Topology),二、CISCO层次化的网络设计,根据思科自己定义的网络分层模型，将网络分成三层：接入层、分布层、核心层。,接入层：最接近用户的一层，给用户终端提供网络的接入。,层次化的网络设计-接入层,分布层:(1)汇集接入层的数据流量；(2)路由数据包；(3)将广播和组播信息控制在一定的范围;(4)介质转换；(5)安全特性:提供访问列表、数据包过滤.在该层大多使用3层设备，如cisco2500系列、cisco2600系列、cisco3600系列路由器或三层交换机Catalyst3560、Catalyst3750等。,层次化的网络设计分布层,核心层：在这层基本不对数据包作任何处理，它主要提供数据的快速传输。主要由高性能的交换机或路由器来组成的，例如：Catalyst4506、Catalyst6509等高端交换机，Cisco7200、7300、7600等高端路由器。,层次化的网络设计核心层,案例某公司网络设计,国际标准化组织(International Standardization Organization,ISO)开发了开放系统互连(Open Systems Interconnection,OSI)参考模型，以描述数据是如何从一台主机传递到另一台主机的。这个过程从一个用户通过键盘或鼠标输入信息开始，直到数据转换为通过线缆或空中的无线电波传递的电信号和光信号。,三、OSI 7层网络模型1、什么是OSI？,OSI网络模型是各种网络协议制定的参考基准，TCP/IP协议与之有比较好的对应关系。OSI是一个参考模型,并未完全实施，而TCP/IP是一个工业标准。,OSI 7层网络模型提出背景:最初，各个厂商的设备、系统，各有各的一套，彼此之间很难互相通信，要建立一个网络，就只能选一家厂商的设备，比如说全IBM的，或全DECNET（DECNET是Digital公司的DEC小型机以太网产品）的，而且用单一的系统，例如：UNIX系统。后来用Windows系统的网络也慢慢多了起来，基于将不同网络互连的迫切要求，国际标准化组织(International Standardization Organization,ISO)于上世纪70年代发布了OSI(Open Systems Interconnection)七层网路模型，以规范网络设计。,三、OSI 7层网络模型2、为什么要创建OSI 7层网络模型,OSI 7层网络模型有什么优点:,三、OSI 7层网络模型3、OSI的7层网络模型顺序、名称及作用,数据表示加密等特殊处理过程,提供用户接口,连接的建立、断开、保持使不同的应用程序数据分离,应用层,表示层,会话层,Application,Presentation,Session,OSI层网络模型-上层,提供用户接口,FTP、SMTP、telnet、WWW,应用层,应用层:提供用户接口，为应用层程序的通信服务的，应用层作为应用程序和下一层（即OSI模型中的表示层）之间的接口，通过某种方式把应用程序的有关信息送到OSI模型的下面各层。,OSI层网络模型-应用层,应用层协议：FTP、SMTP、telnet、WWW。,数据表示加密等特殊处理过程,ASCIIEBCDICJPEG,表示层,表示层：它为应用层提供数据，并负责数据转换和代码的格式化。（1）定义数据格式，定义数据是如何表示的，例如：JPEG、TIFF、MIDI、MPEG等。（2）定义了标准的数据如何被格式化，象数据的压缩、解压，加密、解密。,OSI层网络模型-表示层,连接的建立、断开、保持使不同的应用程序数据分离,Operating System/Application Access Scheduling,会话层,会话层：负责建立、管理和终止表示层之间的会话连接，用来使不同应用程序的数据与其他应用程序的数据保持隔离。,OSI层网络模型-会话层,数据分段与重组，端到端逻辑连接可靠或不可靠的数据传输差错恢复,定义逻辑地址路径选择,将比特组合成字节进而组合成帧用MAC地址访问介质差错检测但不能纠正,设备之间接收或发送比特流定义电压、线速、针脚、线缆等规范,TCPUDP,802.3/802.2HDLC,EIA/TIA-232V.35,IPIPX,传输层,网络层,数据链路层,物理层,OSI层网络模型-数据流层,传输层（1）对上层数据分段并重组，区分不同的上层应用。（2）建立应用间的端到端连接。（3）提供面向连接或者无连接会话。（4）为数据传输提供可靠或不可靠的连接服务。（差错恢复）（5）定义流量控制（缓存、拥塞避免、窗口机制）。,传输层,TCP,其他,UDP,OSI网络模型-传输层,Ethernet,EIA/TIA-232v.35,数据链路层,物理层,802.2,802.3,HDLC,Frame Relay,网络层,IP,IPX,功能：逻辑寻址；数据转发；选择最佳路径；分割广播域；访问控制；服务质量（Qos）。,OSI网络模型-网络层,OSI网络模型-网络层设备-Router,A,B,C,E0,S0,S0,S1,S0,E0,Routing Table,Routing Table,0,0,1,1,Routing Table,S0,0,E0,0,S0,1,2,1,2,0,0,OSI网络模型-网络层设备-Router,功能：仲裁:CSMA/CD,令牌寻址:MAC（media access control）差错检测:FCS帧校验系列标识封装数据:type类型字段,Data Link,Physical,EIA/TIA-232v.35,Ethernet,Frame Relay,HDLC,802.2,802.3,OSI网络模型-数据链路层,数据链路层分为两个子层：介质访问控制（media access control，MAC）逻辑链路控制（logical link control,LLC）,OSI模型-数据链路层,每port有自己的冲突域所有的port都在同一广播域,数据链路层,或,1,2,3,1,2,OSI模型-数据链路层设备-二层交换机,物理层,EIA/TIA-232,V.35,物理层：在设备之间传输比特(bit)。,OSI模型物理层,定义电压,线速,针脚、线缆等物理规范。,介质类型:指的是信号在什么样的物理介质上传输，比如细缆、粗缆、双绞线、光缆。,连接器类型:定义了介质类型的同时也基本上定义了特定的连接器的类型。比如双绞线使用rj45的接口，细缆使用bnc接口。,信号类型：用户数据信号和信令或控制信号。,工作在物理层设备：集线器（hub）,上层数据,上层数据,FCS,FCS,TCP 头,上层数据,IP头,上层数据,LLC头,上层数据,MAC头,传输层,数据链路层,物理层,网络层,应用层,表示层,会话层,段(segment),包(packet),比特(bit),帧(frame),PDU,4、OSI网络模型的数据封装,传输层,数据链路层,物理层,网络层,上层数据,上层数据,应用层,表示层,会话层,TCP 头,TCP+上层数据,IP头,IP+TCP+上层数据,LLC头,LLC 头+IP+TCP+上层数据,MAC头,PDU,段(segment),包(packet),比特(bit),帧(frame),4、OSI网络模型的数据解封装,以太网采用竞争的介质访问方法，允许网络上的所有主机共享同一链路带宽。CSMA/CD(Carrier Sense,Multiple Access with Collision Detection，载波侦听多路访问/冲突检测)：(1)主机发送数据前先检查网络中有没有信号在传送，如果没有则发送数据。(2)主机发送过程中也检查，如发生冲突，则发送jam加强信号，要求其它主机退让，同时自己激活退让算法，等待一个随机的时间到了再重发，15次重发仍然发生冲突则放弃发送数据.,四、以太网组网1、CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）,（3）设备增加，网络性能下降.,四、以太网组网2、以太网的数据链路层寻址,以太网的数据链路层负责以太网寻址，通常称为硬件寻址或MAC寻址,当前以太网支持双绞线、光纤等，具有下面四种传输速率：10 Mbps 10Base-T Ethernet（802.3）100 Mbps Fast Ethernet（802.3u）1000 Mbps Gigabit Ethernet（802.3z)10 Gigabit Ethernet IEEE 802.3aeWLAN 802.11a、b、g,以太网标准与类型,EIA/TIA(Electronics Industries Association and Telecommunications Industries association，美国电子和通信工业委员会）,双绞线的线成对缠绕可以有效减少电磁干扰，减少误码率，增加传输带宽和传输距离。双绞线标准：为了使数字信号能够在双绞线互连设备之间进行传输，双绞线线缆的顺序必须按照EIA/TIA的568A和568B的标准。通过明确网络设备接口使用的何种连线标准，来选择正确EIA/TIA的电缆类型：直通线或交叉线。,以太网的物理层-线缆标准,直通线缆(Straight-through Cable)：如果你手持一根电缆的两个Rj45连接器，并排朝一个方向，你在每个连接器都会发现彩色的线。如果彩色线的次序在每端都是相同的，那么这根电缆就是直通电缆。,直通线缆,在以下几种情况下使用直通线缆：交换机到路由器交换机到PC或服务器HUB到PC或服务器,直通线缆,The green and orange pairs change places on one end.,交叉线：在两端的rj45连接器显示：电缆一端与位于电缆的另一端的不同引脚进行了交叉连接。在一个RJ45连接器上的引脚1、2应该分别与在另一端连接器的引脚3、6相连接。,交叉线,在下面的连线情况下用交叉线：交换机到交换机交换机到HUBHUB到HUB路由器到路由器Pc到pc路由器到pc,交叉线,3、以太网线缆的连接,UTP设备,RJ-45 连接器,1,8,非屏蔽双绞线示意图,两端的线序相同,针 线1RD+2RD-3TD+4NC5NC6TD-7NC8NC,针 线1TD+2TD-3RD+4NC5NC6RD-7NC8NC,服务器/路由器,1,8,直连线,8,1,集线器/交换机,直连线,部分线序交叉,8,1,交叉连接10BaseT/100BaseT,针 线1RD+2RD-3TD+4NC5NC6TD-7NC8NC,针 线1RD+2RD-3TD+4NC5NC6TD-7NC8NC,交叉线,1,8,1,8,8,1,集线器/交换机,集线器/交换机,棕白,棕,蓝,绿,绿白,橙白,蓝白,橙,棕白,橙白,蓝白,棕,绿,橙,绿白,蓝,交叉线,反转线线序,8,1,8,1,冲突（collision）:在以太网中（由HUB或集线器组成的网络），当两台（或多台）主机同时向网络中传输数据时，从两个设备发出的数字信号将会碰撞（叠加），数字信号在物理介质上相遇，彼此数据都会遭到破坏。,4、冲突域、广播域及网络拥塞原因概念,冲突域（collision domain）:导致冲突发生的区域叫做冲突域，该区域是一个支持共享介质的网段。,广播域（broadcast domain）:广播帧传输的范围，一般是用路由器来圈定边界（因为router不转发广播）。,网络拥塞可能原因:一个广播域内主机太多广播风暴低带宽为连接到网络中添加了集线器大量的ARP流量,多台主机,主机,10Base2细缆以太网10Base5粗缆以太网,10BaseT双绞线,所有设备在同一冲突域，所有设备共享相同的带宽，所有设备在同一广播域。,集线器,冲突域和广播域例子,集线器,网桥,交换机,路由器,网络中的域,集线器,网桥,交换机,路由器,冲突域,广播域,1,4,4,4,1,1,1,4,网络中的域,五、二进制、十进制、十六进制,十进制（Decimal）：基数为10，由以下10个字符表示：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9。二进制（Binary）：基数为2，由以下2个字符表示：0,1。十六进制（Hexadecimal）：基数为16，由以下16个字符表示0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F。,Base 10,410+210+610=426,2,1,0,十进制,Base 2,10011=12+02+02+12+12=19,4,3,2,1,0,十进制,二进制,二进制转换成十进制,10000000=12811000000=19211100000=22411110000=24011111000=24811111100=25211111110=25411111111=255,128 6432168421,十进制取值,二进制到十进制的记忆表,由于16进制比2进制更直观，当我们利用计算机进行工作会经常发现它的身影。二进制十六进制3ACE,十六进制概述,十六进制转换成十进制,转换十进制数字“192”为 二进制数字：192/2=96 with a remainder of 096/2=48 with a remainder of 048/2=24 with a remainder of 024/2=12 with a remainder of 012/2=6 with a remainder of 06/2=3 with a remainder of 03/2=1 with a remainder of 11/2=0 with a remainder of 1写下所有的余数,并将余数从下往上组合在一起，你就会获取到二进制的数字：11000000.,十进制数字转换成二进制,转换十进制数字“235”为二进制数字：into a binary number.235/2=117 with a remainder of 1117/2=58 with a remainder of 158/2=29 with a remainder of 029/2=14 with a remainder of 114/2=7 with a remainder of 07/2=3 with a remainder of 13/2=1 with a remainder of 11/2=0 with a remainder of 1写下所有的余数,并将余数从下往上组合在一起，你就会获取到二进制的数字：11101011.,十进制数字转换成二进制,To convert a hex number to a binary number,each hex bit represents 4 binary digitsGiven the hex number A 3A is the decimal number 1010 in binary is 1 0 1 08 4 2 1(binary number places-4 bits)1 0 1 03 is the decimal number 33 in binary is 0 0 1 18 4 2 1(binary number places-4 bits)0 0 1 1hex A 3=1 0 1 0 0 0 1 1 in binary,十六进制到二进制,转换,=?,(2)1001 0010 1111,(3)10 1101 0011,二进制到十六进制,=?,=?,转换,=BAD,(2)1001 0010 1111,(3)10 1101 0011,二进制到十六进制,=92F,=2D3,作业一,请写出一下线缆制作时线序直通线/交叉线/反转线,作业二,作业一,作业二,