网络系统培训1 网络基本概念课件.ppt

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1、2022/12/4,1,网络基础知识介绍,主讲人：施峥嵘,2022/12/4,2,提纲,基本概念常见招投标参数常用网络拓朴结构参考资料,2022/12/4,3,基本概念,路由与交换OSI参考模型与TCP/IP模型局域网技术以太网VLANIP地址划分,2022/12/4,4,计算机网络,计算机网络：通信与计算机技术的结合产生了计算机网络。它是一些互相连接的、自治的计算机的集合。组成部分：主机：它们向用户提供服务通信子网：有专用的通信处理机和连接通信结点的链路组成协议：通信双方事先约定好的必须遵守的规则发展历史：以主机为中心面向终端的计算机网络；以通信子网为中心的计算机网络；面向异种机互连的开放系

2、统。网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。三个要素：语法：数据语控制信息的结构和格式语义：需要发出何种控制信息、完成何种动作以及做出何种应答同步：事件实现顺序的详细说明,2022/12/4,5,路由和交换,路由和交换是网络世界中两个重要的概念。传统的交换发生在网络的第二层，即数据链路层，路由发生在第三层，网络层。路由L3路由是把信息从源穿过网络传递到目的的行为，在路上，至少遇到一个中间节点。路由通常与桥接来对比，在粗心的人看来，它们似乎完成的是同样的事。它们的主要区别在于桥接发生在OSI参考协议的第二层（链接层），而路由发生在第三层（网络层）。这一区别使二者在传递信息的过程

3、中使用不同的信息，从而以不同的方式来完成其任务。交换L2从本意上来讲，交换只是一种技术概念，即完成信号由设备入口到出口的转发。因此，只要是和符合该定义的所有设备都可被称为交换设备。由此可见，“交换”是一个涵义广泛的词语，当它被用来描述数据网络第二层的设备时，实际指的是一个桥接设备；而当它被用来描述数据网络第三层的设备时，又指的是一个路由设备。,2022/12/4,6,路由和交换的工作层次,物理层,网络层,数据链路层,传输层,应用层,OSI协议分层,2022/12/4,7,网络协议体系结构,网络体系结构是掌握企业网技术的理论框架开放系统互连（ISO/OSI）是标准的体系结构TCP/IP是工业界默

4、认的开放网络协议在网络体系结构中, 网络结点对应协议栈, 网络连接对应协议连接在网络体系结构中理解网络协议、知识和产品,2022/12/4,8,计算机网络中采用层次结构，它有以下一些好处：各层之间相互独立。灵活性好。各层实现技术的改变不影响其他层。易于实现和维护。有利于促进标准化。,2022/12/4,9,OSI七层参考模型,物理层(Physical Layer)：利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输。数据链路层(Data Link Layer)：在物理层提供比特流服务的基础上，线路变成无差错的数据链路。网络层(Network Layer)：为数据在结点之间传输创建逻辑链

5、路，通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径，以及实现拥塞控制授、网络互连功能。传输层(Transport Layer)：向用户提供端到端(最终用户到最终用户)的透明的、可靠的数据传输服务。,会话层(Session Layer)：为表示层提供建立、维护和结束会话连接的功能，并提供会话管理服务等功能。表示层(Presentation Layer)：用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式，主要包括数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。 应用层(Application Layer)：为网络用户或应用程序提供各种服务，如文件传输(FTP)、电子邮件(Email)、分布式数据

6、库以及网络管理等。,2022/12/4,10,通信示例及对应的OSI环境,2022/12/4,11,2022/12/4,12,TCP/IP协议簇功能模块关系,TCP/IP协议簇功能模块关系,2022/12/4,13,TCP/IP协议簇,丰富的应用协议多重协议栈,2022/12/4,14,TCP/IP与OSI参考模型的对应关系,7654321,OSI参考模型,TCP/IP概念层次,Ethernet,802.3,802.5,FDDI等等,2022/12/4,15,ISO/OSI参考模型 & TCP/IP协议簇,OSI仅仅是一个框架模型TCP/IP是一个具体协议实例网络设备和应用是产品实现,开放系统

7、互连（OSI）参考模型,2022/12/4,16,小结,网络体系结构与网络协议是网络技术中两个最基本的概念。计算机网络是由多个互连的计算机结点组成的，结点之间要做到有条不紊地交换数据，每个结点都必须遵守一些事先约好的规则。 对于结构复杂的计算机网络来说，最好的组织形式是层次结构模型。计算机网络协议就是按照层次结构模型来组织的。网络层次结构模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结构。(5) OSI参考模型定义了开放系统的层次结构、层次之间的相互关系及各层所包括的可能的服务，它对推动网络协议标准化的研究起到了重要作用。(6) TCP/IP参考模型与协议利用正确的策略，抓住了有利时机，伴随着Int

8、ernet的发展而为目前公认的工业标准。,2022/12/4,17,路由与交换OSI参考模型与TCP/IP模型局域网技术以太网VLANIP地址划分,基本概念,2022/12/4,18,局域网参考模型,IEEE802局域网参考模型,2022/12/4,19,1. 物理层 物理层涉及到通信在信道上传输的原始比特流，它的主要作用是确保在一段物理链路上二进制位信号的正确传输。物理层的主要功能包括信号的编码/解码、同步前导码的生成与去除、二进制位信号的发送与接收。,2. MAC子层 介质访问控制子层(MAC)是数据链路层的一个功能子层，MAC子层构成了数据链路层的下半部，它直接与物理层相邻。MAC子层是

9、与传输介质有关的一个数据链路层的功能子层，它主要制定管理和分配信道的协议规范。,2022/12/4,20,MAC地址: 作用：局域网上的计算 机利用MAC地址表示自己和他人的身份 MAC地址通常存储在网 络接口卡NIC中 MAC地址位于OSI参考模型的数据链路层,2022/12/4,21,3. LLC子层 逻辑链路控制子层(LLC)也是数据链路层的一个功能子层。它构成了数据链路层的上半部，与网络层和MAC子层相邻。LLC子层在MAC子层的支持下向网络层提供服务。它可运行于所有802局域网和城域网的协议之上。LLC子层与传输介质无关，它独立于介质访问控制方法，隐藏了各种局域网技术之间的差别，向网

10、络层提供一个统一的格式与接口。LLC子层的作用是在MAC子层提供的介质访问控制和物理层提供的比特服务的基础上，将不可靠的信道处理为可靠的信道，确保数据帧的正确传输。,2022/12/4,22,IEEE802局域网标准,IEEE802各分委员会结构关系与局域网标准图,2022/12/4,23,以太网,以太网技术特性以太网是基带网，它采用基带传输技术。以太网的标准是IEEE802.3，它使用CSMA/CD介质访问控制方法。以太网是一种共享型网络，网络上的所有站点共享传输媒体和带宽。以太网是广播式网络。以太网的数字信号采用曼彻斯特编码方案。以太网所支持的传输介质类型有50基带同轴电缆(粗同轴电缆和细

11、同轴电缆)、非屏蔽双绞线和光纤。,2022/12/4,24,以太网,以太网所构成的拓扑结构主要是总线型和星型。有多种以太网标准，它们支持不同的传输速率(10Mbps、100Mbps、1000Mbps和10Gbps)以太网是可变长帧，长度为：64Bytes1514Bytes。以太网技术先进，但很简单，这是它获得成功的主要原因。以太网技术成熟，价格低廉、易扩展、易维护、易管理。,2022/12/4,25,虚拟局域网VLAN,虚拟局域网的结构虚拟网(逻辑网)是以交换式网络为基础，把网络上的用户(终端设备)分为若干个逻辑工作组，每个逻辑工作组就是一个VLAN。VLAN并不是一种新型的局域网技术，而是交

12、换网络为用户提供的一种服务 。虚拟网技术是OSI第二层的技术，该技术的实质是将连接到交换机上的用户进行逻辑分组。每个逻辑分组相当于一个独立的网段。,2022/12/4,26,VLAN划分的策略,端口 MAC地址 协议类型 网络层地址 用户定义 某些最新的策略类型,2022/12/4,27,在一台交换机上配置VLAN,2022/12/4,28,跨越多台交换机的VLAN,2022/12/4,29,路由与交换OSI参考模型与TCP/IP模型局域网技术以太网VLANIP地址划分,基本概念,2022/12/4,30,为了充分利用IP地址空间，Internet委员会定义了五种IP地址类型以适合不同容量的网

13、络，即A类至E类，如图所示。其中A、B、C三类由InterNIC在全球范围内统一分配，D、E类为特殊地址。,IP地址的分类,2022/12/4,31,如果不计划连到Internet上，则可用RFC1918中定义的非Internet连接的网络地址，称为“专用Internet地址分配”。RFC1918规定了不想连入Internet的IP地址分配指导原则。由Internet地址授权机构控制IP地址分配方案中，留出了三类网络号，给不连到Internet上的专用网用，分别用于A，B和C类IP网，具体如下：10.0.0.010.255.255.255172.16.0.0172.131.255.255192

14、.168.0.0192.168.255.255,专用地址,2022/12/4,32,保留的IP地址,11.11,1111 . 1111,本机,本网中的主机,局域网中的广播,对指定网络的广播,回路,以下这些IP地址具有特殊的含义:,一般来说，主机号部分为全“1 ”的IP地址保留用作广播地址； 主机号部分为全“0 ”的IP地址保留用作网络地址。,0000 . 0000,网络号,网络地址,2022/12/4,33,子网（Subnet）划分,因特网规模的急剧增长，对IP地址的需求激增。带来的问题是：IP地址资源的严重匮乏路由表规模的急速增长解决办法：从主机号部分拿出几位作为子网号 这种在原来IP地址结

15、构的基础上增加一级结构的方法称为子网划分。前提：网络规模较小IP地址空间没有全部利用。例如：三个LAN，主机数为20，25，30，均少于C类地址允许的主机数。为这三个LAN申请3个C类IP地址显然有点浪费。,2022/12/4,34,子网划分举例,例如：C类网络192.10.1.0，主机号部分的前三位用于标识子网号，即： 11000000 00001010 00000001 xxxyyyyy,网络号+子网号,新的主机号部分,子网号为全“0”全“1”不能使用，于是划分出23-2=6个子网，子网地址分别为： 11000000 00001010 00000001 00100000 - 192.10.

16、1.32 11000000 00001010 00000001 01000000 - 192.10.1.64 11000000 00001010 00000001 01100000 - 192.10.1.96 11000000 00001010 00000001 10000000 - 192.10.1.128 11000000 00001010 00000001 10100000 - 192.10.1.160 11000000 00001010 00000001 11000000 - 192.10.1.192,2022/12/4,35,子网掩码（Subnet Mask）,子网划分后，如何识别不

17、同的子网？解决：采用子网掩码来分离网络号和主机号。子网掩码格式：32比特，网络号(包括子网号)部分全为“1”，主机号部分全为“0”。,“网络号+子网号”部分,“主机号”部分,11 11 00 . 00,2022/12/4,36,子网掩码计算,前面的例子中：网络号24位，子网号3位，总共27位。所以子网掩码为： 11111111 11111111 11111111 11100000即 255 . 255 . 255 . 224缺省子网掩码：A类：255.0.0.0 B类：255.255.0.0 C类：255.255.255.0,2022/12/4,37,提纲,基本概念常见招投标参数常用网络拓朴结

18、构参考资料,2022/12/4,38,交换机参数性能参数,背板带宽交换机的背板带宽，是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。背板带宽标志了交换机总的数据交换能力，单位为bps（bit每秒）包转发率包转发率标志了交换机转发数据包能力的大小。单位一般为pps（包每秒）,2022/12/4,39,包转发线速的计算方法,包转发率的衡量标准是以单位时间内发送64byte的数据包（最小包）的个数作为计算基准的。数据包在传输过程中会在每个包的前面加上64个bit的preamble（前导符），然后在每个包之间会有96个bit的IFG（帧间隙），也就是原本传输一个64个字节的数据包，虽只有6

19、4*8bit=512个bit，但在传输过程中实际上会有512+64+96=672bit，也就是说，这时一个数据包的长度实际上是有672bit千兆端口线速包转发率=1000Mbps/672=1.488095Mpps，约等于1.4881Mpps,2022/12/4,40,如何判断交换机是否线速？,Cisco2950G-4848端口10/100自检测和2个基于GBIC的千兆位以太网端口背板容量210002481002(Mbps)13.6(Gbps) 相当于13.6/2=6.8个千兆口吞吐量(包转发率)=6.81.488=10.1184Mpps Cisco2950T-24 26端口(24个10/100

20、自检测端口和2个1000BaseT端口) 背板容量210002241002(Mbps)8.8(Gbps) 相当于8.8/2=4.4个千兆口吞吐量=4.41.488=6.5472Mpps,2022/12/4,41,交换机参数功能指标其其它,采用Crossbar体系架构，使用ASIC硬件转发引擎，具有二、三层逐包线速转发能力，关键元器件可实现在线热插拔。 能支持基于L3/L4流速率限制的QOS 支持OSPF、BGP、VRRP、RIP1/2、IS-IS 等三层路由协议 支持组播协议，包括IGMP、PIM-SM、PIM-DM、MSDP、MBGP 支持MPLS VPN，包括MPLS BGP VPN、MP

21、LS L2 VPN（matini、Kanperlla）支持万兆接口，并支持POS接口 支持IPv6,2022/12/4,42,提纲,基本概念常见招投标参数常用网络拓朴结构参考资料,2022/12/4,43,单星型结构,2022/12/4,44,2022/12/4,45,科技楼北楼,科技楼南楼,科技楼厂房,体育馆,教学主楼西楼,教学主楼东楼,综合楼,行政楼,会堂及大活,教学楼(二期),对外交流中心(二期),国际交流合作学院(二期),学生宿舍区汇聚,教工单身公寓(专家楼),图书馆,1#2#3#学生宿舍,7#8#学生宿舍,9#10#学生宿舍,11#12#学生宿舍,预留学生宿舍,东食堂,专家楼(二期)

22、,教工单身公寓(二期),西食堂,教工食堂,接入层 楼宇汇聚 区域汇聚 核心层,双星型结构,实验楼网络核心,4#5#6#学生宿舍,2022/12/4,46,双星型结构,ISP,CERNET,认证计费管理系统,网管平台,无线网控制器,核心交换机,IDC汇聚交换机,教工宿舍区汇聚,学生宿舍区汇聚,图书馆,教学、办公等单体楼,接入层,汇聚层,核心层,U-IDC区,链路负载均衡器,10G1000M100M,IPS,带宽管理,防火墙,2022/12/4,47,提纲,基本概念常见招投标参数常用网络拓朴结构参考资料,2022/12/4,48,参考资料,美普兹马诺瓦 编著，黄永峰 等译，路由与交换，人民邮电出版

23、社，2004Douglase Comer, Internetworking with TCP/IP Vol I, 清华大学出版社-Prentice Hall, 1998谢希仁等，计算机网络，电子工业出版社，1997沈苏彬、陈奇，IBM企业网原理、设计与实现，东南大学出版社，1998周明天、汪文勇，TCP/IP网络原理与技术，清华大学出版社，1993http:/www.ietf.org及各厂家的技术资料 (论坛、需注册）,2022/12/4,49,总结,路由与交换OSI七层参考模型，TCP/IP协议集以太网VLANIP地址划分背板带宽，包转发率常用网络设计拓朴,2022/12/4,50,Q/A,