DLBT03C1P1网络基础V.ppt

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1、网络基础,V1.1,DL_BT03_C1_P1,2,本章学习目标,通过本章的学习，你可以获得以下收获：掌握TCP/IP协议簇常用协议,掌握报文在网络中的封装解封装的过程 熟悉常用的IP网络设备及其工作过程 熟悉IPv4编址方法,3,本章内容提要,TCP/IP协议簇常用协议概述IPv4编址方法常见的IP网络设备,4,TCP/IP,较早的网络协议之一通用的协议,Host,Internet,TCP/IP,Host,5,TCP/IP与OSI参考模型比较,7,6,5,4,3,2,5,4,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,1,应用层,传输层,网络层,数据链路接口层,1,TCP/I

2、P,OSI,6,TCP/IP,7,用户数据,数据段,数据包,用户数据,数据段,实际物理网络的帧,数据包,实际传输,TCP/IP封装过程,TCP/IP数据流封装过程：,PDU,data,segment,packet,frame,实际物理网络的帧,bit,8,数据,E-mail 信息,数据,数据封装示例,9,段 头部,数据,数据,E-mail 信息,数据,数据段,数据封装示例,10,段 头部,数据,数据,包 头部,段 头部,数据,E-mail 信息,数据,数据段,数据包,数据封装示例,11,包 头部,段 头部,帧 尾,数据,段 头部,数据,数据,帧 头部,包 头部,段 头部,数据,E-mail 信

3、息,数据,数据段,数据包,数据帧(取决于不同传输介质),数据封装示例,12,包 头部,段 头部,帧 尾,数据,段 头部,数据,数据,帧 头部,包 头部,段 头部,数据,E-mail 信息,数据,数据段,数据帧(取决于不同的传输介质),比特流,数据封装示例,数据包,Internet,13,OSI-TCP/IP模型对比,应用层,传输层,网络层,网络接口层,14,TCP/IP协议族,15,应用层,传输层,网络层,网络接口层,文件传输-TFTP-FTP-NFSE-Mail-SMTP远程登录-Telnet-rlogin 网络管理-SNMP 名称管理-DNS,应用层,16,传输层,Transmission

4、 ControlProtocol(TCP)User Datagram Protocol(UDP),应用层,传输层,网络层,网络接口层,17,传输层的功能,分割上层应用程序建立端到端的连接将数据段从一台主机传到另一台主机保证数据传送的可靠性（TCP),18,端口号,TCP,FTP,传输层,TELNET,DNS,SNMP,TFTP,SMTP,UDP,应用层,21,23,25,53,69,161,端口号,服务器一般都是通过知名端口号（11023）来识别应用程序的端口号用来标示互相通信的应用程序,19,同步,同步,协商建立连接,数据传送,(Send Segments),Sender,Receiver,

5、连接建立,响应,TCP-面向连接的会话,20,传输层协议UDP协议,UDP协议特点：不可靠；面向无连接 UDP的优点：高效适用于传输对实时性要求较高的应用（如语音，视频）或高可靠稳定的网络传输,21,TCP,UDP,是否面向连接,面向连接,无连接,是否提高可靠性,可靠传输,不提供可靠性,是否流量控制,流量控制,不提供流量控制,传输速度,慢,快,协议开销,大,小,TCP/UDP 比较,22,Internet Protocol(IP)地址解析/反向解析协议（ARP/RARP）互联网控制消息协议（ICMP）,应用层,传输层,网络层,网络接口层,网络层,23,IP数据包格式,Version(4),De

6、stination IP Address(32),Options(0 or 32 if any),Data(varies if any),1,Bit 15,Bit 16,Bit 31,HeaderLength(4),Priority&Type of Service(8),Total Length(16),Identification(16),Flags(3),Fragment offset(13),Time to live(8),Protocol(8),Header checksum(16),Source IP Address(32),20Bytes,Bit 0,24,协议类型字段,决定目的地

7、的上层协议类型,传输层,网络层,TCP,UDP,协议号,IP,17,6,25,IP辅助协议ICMP,ICMP是一种集差错报告与控制于一身的协议。在所有TCP/IP主机上都可实现ICMP。ICMP消息被封装在IP数据报里，用来发送差错和控制信息。消息传递可发生在主机、路由器，主机、主机或路由器、路由器之间。ICMP报文的接收者根据报文类型采取相应的措施。ICMP消息类型：错误消息；询问消息；,26,网络控制消息协议(ICMP),应用层,传输层,网络层,网络接口层,Ping Tracert,ICMP,27,ICMP 测试,目的地不可达主机或端口不可达网络不可达,Host A,我不知道如何到达 Z.

8、发送 ICMP.,To Z,目的地不可达,发送数据给 Z.,DataNetwork,28,ICMP测试,由Ping命令产生的回声应答,A,我在这儿.,ICMP回声应答,B可到达吗?,B,ICMP 回声请求,29,IP辅助协议ARP,30,ARP工作机制,IP:172.16.3.2=?,我需要IP地址为主机的物理地址,31,ARP工作机制,IP:172.16.3.2=?,我听到广播包了，这条消息是给我的，这是我的物理地址.,我需要IP地址为主机的物理地址,32,ARP工作机制,IP:172.16.3.2 Ethernet:00d0.d020.1111,IP:172.16.3.2=?,我需要IP地

9、址为主机的物理地址,我听到广播包了，这条消息是给我的，这是我的物理地址.,33,ARP工作机制,IP:172.16.3.2 Ethernet:00d0.d020.1111,IP:172.16.3.2=?,实现IP地址向MAC地址的映射 本地ARP解析,我需要IP地址为主机的物理地址,我听到广播包了，这条消息是给我的，这是我的物理地址.,34,本章内容提要,TCP/IP协议簇常用协议概述IPv4编址方法常见的网络设备,35,IPv4地址介绍,端与端之间是通过唯一的IP地址通信,DA,SA,HDR,DATA,36,IP地址,255,255,255,255,DottedDecimal,Maximum

10、,Network,Host,1286432168421,11111111,11111111,11111111,11111111,10101100,00010000,01111010,11001100,Binary,32 bits,172,16,122,204,ExampleDecimal,ExampleBinary,1,8,9,16,17,24,25,32,1286432168421,1286432168421,1286432168421,37,1,Class A:,Bits:,0NNNNNNN,Host,Host,Host,8,9,16,17,24,25,32,Range(1-126),1,

11、Class B:,Bits:,10NNNNNN,Network,Host,Host,8,9,16,17,24,25,32,Range(128-191),1,Class C:,Bits:,110NNNNN,Network,Network,Host,8,9,16,17,24,25,32,Range(192-223),1,Class D:,Bits:,1110MMMM,Multicast Group,Multicast Group,Multicast Group,8,9,16,17,24,25,32,Range(224-239),IP地址分类,38,IP地址分类,Class A:Class B:Cl

12、ass C:Class D:Multicast Class E:Research,8 bits,8 bits,8 bits,8 bits,39,255,255,255,255,Network,Host,11111111,11111111,11111111,11111111,32 bits,1,8,9,16,17,24,25,32,十进制,二进制,二进制十进制转换,1286432168421,27 26 25 24 23 22 21 20,1286432168421255,40,二进制十进制转换,172,16,122,204,举例：,12803208400,27 0 25 0 23 22 0 0

13、,12803208400172,41,Address,Class,Network,Host,IP地址分类练习,42,Address,Class,Network,Host,A,B,C,C,B,不存在,IP地址分类练习答案,43,保留的IP地址,TCP/IP还有一些IP地址是保留的，它们有特殊的意义和用途,44,保留的IP地址（私网地址）,私网地址范围:,45,主机地址,E1,172.16,12,12,Network,Host,.,.,Network,Interface,E0E1,Routing Table,E0,46,(Directed broadcast),(Local network bro

14、adcast),X,(All subnets broadcast),广播地址,47,11111111,可用主机地址数量计算,172 16 0 0,10101100,00010000,00000000,00000000,16151413121110 9,87654321,Network,Host,00000000,00000001,11111111,11111111,11111111,11111110,.,.,00000000,00000011,11111101,1,2,3,65534,65535,65536,-,.,2,65534,N,2N-2=216-2=65534,48,没有子网的编址,.

15、,49,带子网划分的编址,50,E0,E1,172.16,2,160,Network,Host,.,.,Network,Interface,E0E1,New Routing Table,Subnet,子网划分,51,子网掩码,子网掩码与 IP 地址一一对应，是32 bit 的二进制数子网掩码为1表示网络位，0表示主机位,52,子网掩码,255,255,0,0,IPAddress,DefaultSubnetMask,8-bitSubnetMask,Network,Host,Network,Host,Network,Subnet,Host,缩写“/16”表示掩码中有连续的16个1。,缩写“/24”

16、表示掩码中有连续的24个1。子网掩码与 IP 地址一一对应，是32 bit 的二进制数子网掩码为1表示网络位，0表示主机位,11111111,11111111,00000000,00000000,53,子网掩码,10000000=12811000000=19211100000=22411110000=24011111000=24811111100=25211111110=25411111111=255,128 6432168421,54,16,Network,Host,172,0,0,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,0

17、0000000,00000000,10100000,00000000,00000000,没有子网划分的子网掩码,默认情况下没有划分子网,00000010,NetworkNumber,55,带子网划分的子网掩码,网络位增加8位,16,Network,Host,255.255.255.0,172,2,0,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,11111111,00000010,10100000,00000000,00000000,00000010,Subnet,NetworkNumber,12819222424024825225

18、4255,56,带子网划分的子网掩码(cont.),网络位增加10位,Network,Host,255.255.255.192,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,11111111,00000010,10100000,11000000,10000000,00000010,Subnet,16,172,2,128,NetworkNumber,128192224240248252254255,128192224240248252254255,57,16,172,2,160,10101100,00010000,10100000,0

19、0000010,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,1,地址计算示例,58,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,00000010,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,1,2,16,172,2,160,地址计算示例,59,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,00000010,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,F

20、irst,1,2,3,16,172,2,160,地址计算示例,60,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,10000000,00000010,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,1,2,3,4,16,172,2,160,地址计算示例,61,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,10000000,00000010,10111111,Host,Mask,Subnet,Broadcast

21、,Last,First,1,2,3,4,5,16,172,2,160,地址计算示例,62,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,10000000,00000010,10111111,10000001,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,1,2,3,4,5,6,16,172,2,160,地址计算示例,63,地址计算示例,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,10000000,0000

22、0010,10111111,10000001,10111110,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,1,2,3,4,5,6,7,16,172,2,160,64,地址计算示例,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,11111111,00000010,10100000,11000000,10000000,00000010,10101100,00010000,00000010,10111111,10101100,00010000,00000010,10000001,10101100,0001

23、0000,00000010,10111110,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,1,2,3,4,5,6,7,8,16,172,2,160,65,地址计算示例,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,11111111,00000010,10100000,11000000,10000000,00000010,10101100,00010000,00000010,10111111,10101100,00010000,00000010,10000001,10101100,00010000,00

24、000010,10111110,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,1,2,3,4,5,6,7,8,9,16,172,2,160,66,子网掩码练习,Address,Subnet Mask,Class,Subnet,67,Address,Subnet Mask,Class,Subnet,B,A,A,子网掩码练习答案,68,计算广播地址练习,Address,Class,Subnet,Broadcast,201.222.10.60,Subnet Mask,15.16.193.6,128.16.32.13,153.50.6.27,69,计算广播地址练习答案,A

25、ddress,Class,Subnet,Broadcast,C,Subnet Mask,15.16.193.6,A,B,B,70,172.16.14.32/27,172.16.14.64/27,172.16.14.96/27,C,B,A,HQ,172.16.0.0/16,center,变长子网掩码 VLSM,子网 被划分为更小的子网以适应网络的需求并避免了IP地址的浪费，需要路由协议支持,71,本章内容提要,TCP/IP协议簇常用协议概述IPv4编址方法常见的网络设备,72,集线器Hub：工作在物理层,-收到电气信号向所有端口发送-连接同网段设备,PC1,PC2,PC3,0101101,有信号

26、,73,交换机Switch：工作在数据链路层,-按照物理MAC地址进行寻址转发-连接同网段设备,MAC1,MAC2,MAC3,74,交换机的三个功能,地址学习转发/过滤避免环路,75,地址学习,最开始的地址表是空的,MAC 地址表,A：,C：,B：,D：,E0,E1,E2,E3,76,MAC 地址表,C：,B：,D：,E0,E1,E2,E3,地址学习,Station A 发送一个帧（frame）给 Station C交换机从端口 E0 学习到 station A 的 MAC 地址将该帧做“洪泛（flooding）”转发。,A：,77,MAC 地址表,A：,C：,B：,D：,E0,E1,E2,E

27、3,地址学习,Station D 发送一个帧（frame）给 Station B交换机从端口 E3 学习到 station D 的 MAC 地址将该帧做“洪泛（flooding）”转发。,78,过滤,Station A 发送一个帧（frame）给 station C目标地址已经知道,不再“洪泛”发送，直接从 E2 端口发送出去。,A：,C：,B：,D：,E0,E1,E2,E3,X,X,MAC 地址表,79,A：,C：00d0.d001.2222,B：,D：,E0,E1,E2,E3,MAC address table,广播和多播帧,Station D 发送一个广播或多播帧（frame）给 C交换

28、机将广播（broadcast）或多播（multicast）帧“洪泛”转发给其他所有端口（不包括进来的那个端口)。,80,集线器和交换机的区别,100M10端口集线器,100M10端口交换机,带宽100M,人越多越慢啊,带宽100M*10*2,人多也没啥影响啊,81,路由器Router：工作在网络层,-按照目的网络地址进行寻址转发-连接不同网段设备-需要收集全网路由信息（OSPF、BGP）,MAC1,MAC2,Interface1:MAC3,Interface 2:MAC4,82,路由交换机RS,路由交换机即具有二层交换的功能又具有三层路由的功能,Router,switch,RS,收到报文怎么知

29、道是交换还是路由呢?,83,路由交换机的工作方式交换,1,2,3,MAC1,MAC2,MAC3,vlan10:MAC4,MAC5,MAC OUT,MAC4 VLAN10,MAC5 VLAN20,MAC1 P1,RS收到的报文如果目的MAC与本机接口MAC不一致则是需要交换的报文,84,路由交换机的工作方式路由,1,2,3,MAC1,MAC2,MAC3,MAC4,MAC5,2.2.2.2 P3,MAC OUT,MAC4 vlan10,MAC5 vlan20,Mac table,硬件路由表,目的IP OUT,Route table,一次路由、多次交换,85,路由器和路由交换机的对比,系统结构,cp

30、u,维护路由、报文收发、整机管理,Router,cpu,交换芯片,RS,报文收发，其中包含mac地址表、硬件路由表等,维护路由、整机管理、需cpu处理的报文,86,路由器和路由交换机的对比,路由交换机,cpu处理报文，通过分布式、网络处理器提高处理能力,端口密度低，造价高,端口密度高，性价比高,适用于大型局域网内部的数据交换，路由功能没有同级别的路由器强,适用于网络出口做网间路由工作,采用交换芯片与cpu共同处理的软硬件结构,路由器,87,内容回顾,TCP/IP协议簇常用协议应用层协议传输层协议网络层协议链路层协议IPv4编址方法IP地址的格式IP地址的分类网络掩码子网的划分网络地址，主机地址

31、和广播地址的计算,88,思考题,常用的TCP/IP应用层协议有哪些？简述ARP将IP地址映射为MAC地址的运作过程。UDP和TCP最大的区别是什么？Ping是用什么协议来实现的？是哪类IP地址？(B)它的默认网络掩码是多少？如果对其进行子网划分，子网掩码是255.255.240.0，请问有多少个子网？每个子网有多少个主机地址可以用？,89,课后练习题：VLSM子网的应用,某公司向NIC申请一C类网(193.38.1.0/24)IP地址空间，该公司可依照自己的组织结构为公司的各个分公司、部门划分IP地址空间，形成有层次的子网结构，方便管理工作。若,公司行政部门需20个IP;研发部门需60个IP;市场营销部门需100个IP.请给出子网划分后,这三个部门的子网地址.,90,课后练习题：VLSM子网的应用(答案),公司行政部门需20个 研发部门需60个 市场营销部门需100个(注:可以有多种答案.),