Module網(wǎng)絡層次模型

1、Module網(wǎng)絡層次模型網(wǎng)絡層次模型 通過本章的學習，您應該掌握以下內容通過本章的學習，您應該掌握以下內容: 掌握OSI分層模型 描述數(shù)據(jù)在源和目標設備間的傳送過程 清楚集線器、交換機和路由器在網(wǎng)絡中擔當?shù)慕巧凸δ?懂得在什么情況下該用什么樣的設備 ISO:國際標準化組織 ( International Organization for Standardization ) OSI:開放系統(tǒng)互聯(lián) ( open system interconnection ) 20世紀70年代后期，ISO創(chuàng)建OSI參考模型，希望不同供應商的網(wǎng)絡能夠相互協(xié)同工作，但迄今為止，這仍然是一個偉大的目標！標準化組織IS

2、OOSI七層模型七層模型 OSI七層模型七層模型(續(xù)續(xù))OSI七層模型七層模型(續(xù)續(xù))OSI七層模型七層模型(續(xù)續(xù))OSI七層模型七層模型(續(xù)續(xù))OSI七層模型七層模型(續(xù)續(xù))OSI七層模型七層模型(續(xù)續(xù)) 層 layer：描述了所有需求的有效的通訊過程，并把這些過程邏輯上的組叫做層。 分層的優(yōu)點： 1、將網(wǎng)絡的通信過程劃分為小一些，簡單一些的部件，因此有助于各個部件的使用及故障排錯； 2、促進標準化工作,允許各個供應商進行開發(fā)； 3、通過定義在模型的每一層實現(xiàn)什么功能，鼓勵產業(yè)的標準化； 4、允許各種類型的網(wǎng)絡硬件和軟件互相通信； 5、靈活性好,某一層變化不會影響到別層，設計者可專心設計和開

3、發(fā)模塊功能。網(wǎng)絡分層的優(yōu)點網(wǎng)絡分層的優(yōu)點數(shù)據(jù)封裝數(shù)據(jù)封裝數(shù)據(jù)解封裝數(shù)據(jù)解封裝封裝 （ encapsulate/encapsulation）：數(shù)據(jù)要通過網(wǎng)絡進行傳輸，要從高層一層一層的向下傳送，如果一個主機要傳送數(shù)據(jù)到別的主機，先把數(shù)據(jù)裝到一個特殊協(xié)議報頭中，這個過程叫-封裝封裝分為：切片和加控制信息解封裝：上述的逆向過程封裝與解封裝封裝與解封裝端到端的信息傳輸端到端的信息傳輸PDU（protocol data unit):每一層使用自己層的協(xié)議和別的系統(tǒng)的對應層相互通信，協(xié)議層的協(xié)議在對等層之間交換的信息叫協(xié)議數(shù)據(jù)單元。Applicationlayer: APDUPresentation :

4、PPDUSession : SPDU上三層數(shù)據(jù) : Messagetransport layer : SegmentNetwork layer : PacketData-link layer : FramePhysical layer : BitPDU（協(xié)議數(shù)據(jù)單元）通通 信信 介介 質質應用層應用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)連路層數(shù)據(jù)連路層物理層物理層應用層應用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)連路層數(shù)據(jù)連路層物理層物理層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)連路層物理層通通 信信 介介 質質端系統(tǒng)端系統(tǒng)A A端系統(tǒng)端系統(tǒng)B B數(shù)據(jù)傳輸過程數(shù)據(jù)傳輸過程定義定義 介質類型 連

5、接器類型 信令類型Ethernet802.3V.35物理層物理層EIA/TIA-232物理層物理層機械特性電氣特性功能特性規(guī)程特性Network Interface Card傳輸介質傳輸介質 有線介質有線介質: 雙絞線 同軸電纜 光纖 無線介質無線介質: 無線信號不需要任何銅或光纖等物理介質，每個信號都使用不同的頻率。Differentiating Between ConnectionsUnshielded Twisted-Pair Cable 傳輸速率：10 to 1000 Mb/s 平均網(wǎng)絡節(jié)點間成本：低 連接器和介質尺寸：小 最大線纜長度：可變RJ-45 ConnectorRJ-45 J

6、ack雙絞線雙絞線 雙絞線的分類 屏蔽雙絞線(stp) (2對線) 非屏蔽雙絞線(utp) (4對線)Cable 10BASE-T/100BASE-TX Straight-ThroughPin LabelPin Label12345678TX+TX-RX+NCNCRX-NCNC12345678TX+TX-RX+NCNCRX-NCNCStraight-Through CableWires on cable endsare in same order.UTP Implementation (Straight-Through)Cable 10BASE-T or100BASE-TX Straight-

7、ThroughCrossover CableSome wires on cableends are crossed.Pin LabelPin Label12345678TX+TX-RX+NCNCRX-NCNC12345678TX+TX-RX+NCNCRX-NCNCEIA/TIA T568AEIA/TIA T568BUTP Implementation (Crossover)UTP Implementation: Straight-Through vs. Crossover兩個端口均標有或均沒標有兩個端口均標有或均沒標有“X”時用交叉線時用交叉線. 有且僅有一個端口標記有有且僅有一個端口標記有“

8、 X”時使用直連線時使用直連線.1x 2x 3x 4x 1x 2x 3x 4x 1x 2x 3x 4x Using Varieties of UTP同軸電纜同軸電纜的分類同軸電纜的分類 基帶（一般用于數(shù)字信號傳輸） 粗纜（AUI，電阻：50 ） 細纜（BNC，電阻：50 ） 寬帶（采用頻分多路復用法） 有線電視(CATV)，電阻：75 同軸電纜的接頭同軸電纜的接頭粗纜(AUI)的DB15連接粗纜：粗纜：0.5英寸英寸(直徑直徑)細纜細纜:0.25英寸英寸(直徑直徑) 細纜(BNC)的連接 光纖的特征 高速度(可達到10Gbps) 低損耗 長距離 高抗干擾性 多用于主干 每條光纖都沿單一方向傳送

9、信號，因此光纖須成對出現(xiàn)(一個用于發(fā)送，另一個用于接收)光纖光纖光纖的分類光纖的分類類別類別纖芯直徑纖芯直徑(m) 1m=百萬分之一米百萬分之一米發(fā)光源發(fā)光源傳輸距離傳輸距離單模8/125微米或9/125微米 激 光10km多模62.5/125微米或50/125微米發(fā)光二極管2km以太網(wǎng)物理層相關概念以太網(wǎng)物理層相關概念MICRJ-45AUIBNCRJ-45連接器連接器400m100m500m185m100m最大最大傳輸距離傳輸距離62.5m 多模光纖5類UTP粗纜細纜345類UTP 2對介質介質類型類型100Base-FX100Base-TX10Base-510Base-210Base-T以

10、太網(wǎng)以太網(wǎng)類型類型RJ-45RJ-45連接器連接器3-10km275m（62.5m）550m（50m）100m25m最大最大傳輸距離傳輸距離9m單模光纖62.5/50m5類UTP 4對STP介質介質類型類型1000Base-LX1000Base-SX1000Base-T1000Base-CX以太網(wǎng)以太網(wǎng)類型類型 802.3 說明了10mb以太網(wǎng)規(guī)范 10 Base-T、10 Base-2、10 Base-3 802.3u 說明了100mb (快速) 以太網(wǎng)規(guī)范 100 Base-TX、100 Base-FX 802.3z 說明了1000mb 以太網(wǎng)規(guī)范 1000 Base-CX、1000 Ba

11、se-SX、1000 Base-LX 802.3ab 說明了1000mb 以太網(wǎng)規(guī)范 1000 Base-T 802.3ae 說明了10Gbps 以太網(wǎng)規(guī)范 光纜上的10Gbps以太網(wǎng)物理層相關概念以太網(wǎng)物理層相關概念l 集線器集線器l 編碼編碼解碼器解碼器 l 傳輸介質連接器傳輸介質連接器l 中繼器中繼器物理層設備物理層設備LAN集線器（集線器（HUB）共享帶寬延長傳輸距離放大信號沖突沖突 沖突沖突 （collision）：在以太網(wǎng)中，當兩個節(jié)點同時傳輸數(shù)據(jù)時，從兩個設備發(fā)出的幀將會碰撞，在物理介質上相遇，彼此數(shù)據(jù)都會被破壞 沖突域沖突域（collision domain）一個支持共享介質的

12、網(wǎng)段沖突域CSMA/CD技術技術 載波偵聽多路訪問/沖突檢測 CSMA/CD（carrier sense multiple access/collision detect)： 一種介質訪問的控制方法，當在同一個共享網(wǎng)絡中的不同節(jié)點同時傳送數(shù)據(jù)包時，不可避免的會產生沖突，而CSMA/CD機制就是用來解決這種沖突問題CSMA/CD 發(fā)前先聽 忙則等待 空閑轉發(fā) 邊發(fā)邊聽CSMA/CD重要特性重要特性 使用 CSMA/CD 協(xié)議的以太網(wǎng)不能進行全雙工通信而只能進行雙向交替通信（半雙工通信） 每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時間內，存在著遭遇碰撞的可能性 這種發(fā)送的不確定性使整個以太網(wǎng)的平均通信量遠小于以

13、太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率 無線局域網(wǎng)是計算機網(wǎng)絡與無線通信技術相結合的產物。它利用射頻（RF）技術，取代舊事的雙絞線構成的局域網(wǎng)絡，提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的所有功能。無線網(wǎng)絡所需要的基礎設施不需要在埋在地下或隱藏在墻里，并且可以隨需移動或變化。 WLAN已經(jīng)成為寬帶接入的有效手段之一，使用WLAN的區(qū)域及其承載的業(yè)務愈來愈多。為例更好的構建理想中的無線網(wǎng)絡，我們需要了解無線網(wǎng)絡的技術體系，熟悉構建無線網(wǎng)絡的設備的功能。無線技術無線技術ITU-R with FCC Wireless ISM指：工業(yè)，科學和醫(yī)療頻段 沒有許可證要求 沒有獨家使用 盡最大努力 可能干擾幾種常用的無線技術 IrDA BlueToo

14、th 802.11 802.11b 802.11a 802.11g 802.11nCables and ConnectorsWLAN組件組件 客戶端適配器 接入點 網(wǎng)橋 天線 線纜和附件物理層物理層: 廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)Data Terminal Equipment數(shù)據(jù)終端設備數(shù)據(jù)終端設備 WAN連接中用戶方的最后設備Data Communications Equipmen數(shù)據(jù)通訊設備數(shù)據(jù)通訊設備WAN服務商方的最后通訊設備 DCE提供時鐘Serial Point-to-Point Connections2500 路由器路由器背板一覽背板一覽WAN串口可以采用固化方式串口可以采用固化方式固化的端口固

15、化的端口控制口控制口1603 路由器路由器背板一覽背板一覽 AUI以太網(wǎng)口以太網(wǎng)口10BaseT以太網(wǎng)口以太網(wǎng)口ISDN BRI S/TWAN串口可以采用模塊化方式串口可以采用模塊化方式3640 路由器路由器背板一覽背板一覽模塊模塊WAN 接接口卡口卡模塊化端口模塊化端口數(shù)據(jù)鏈路層 源和目標的物理地址 與幀關聯(lián)的高層協(xié)議 (Service Access Point) 網(wǎng)絡拓撲 幀順序 數(shù)據(jù)流控制 有向或無向連接IEEE以太網(wǎng)的組件以太網(wǎng)的組件數(shù)據(jù)鏈路層 名稱IEEE標準 描述上部邏輯鏈路控制LLC802.2定義如何在數(shù)據(jù)鏈路層內多路復用網(wǎng)絡層協(xié)議。LLC是由軟件執(zhí)行的下部介質訪問控制MAC80

16、2.3定義信息是如何在以太網(wǎng)環(huán)境中傳輸?shù)?，并且定義成幀、MAC尋址以及關于以太網(wǎng)如何工作的技術細節(jié)。MAC由硬件執(zhí)行Ethernet 幀幀類型：0 x0800(Ipv4數(shù)據(jù)包) 0 x86dd(Ipv6數(shù)據(jù)包) 0 x0806(ARP數(shù)據(jù)包) 0 x8035(RARP數(shù)據(jù)包) MAC子層（media access control): 負責MAC尋址和定義介質訪問控制方法 MAC子層一般的訪問控制方式： 1.爭用式：沖突不可避免； CSMA/CD ；FCFS（first come first service) 2.輪流式：訪問時間可預見，不發(fā)生沖突；但是要有Token 令牌 MAC子層協(xié)議有：

17、802.3 802.5 FDDI（fiber distributed data interface)三個LAN技術的不同在于幀結構和訪問機制的不同MAC子層MAC 地址組成地址組成0=0=全局管理地址全局管理地址1=1=本地管理地址（一般不用）本地管理地址（一般不用）0=0=單播地址單播地址1=1=組播地址組播地址主要公司的Ethernet物理地址: 公司：公司： CiscoCisco 00-00-0c Novell Novell 00-00-1B 00-00-D8 3Com 3Com 00-20-AF 00-60-8C IBM IBM 08-00-5ALAN通信通信多個沖突域多個沖突域 每段

18、有自己的沖突域每段有自己的沖突域 廣播信息向所有段轉發(fā)廣播信息向所有段轉發(fā)Summary 以太網(wǎng)起源于上世紀70年代的DEC、英特爾、和施樂公司以及被稱為DIX以太網(wǎng)。在上世紀80年代中期，一個工作組對本機構定義了新的以太網(wǎng)標準，確定了以太網(wǎng)網(wǎng)絡，被稱為以太網(wǎng)802.2和802.3。 在OSI模型的物理和數(shù)據(jù)鏈路層， 以太網(wǎng)LAN標準指定線路和信號。 終端使用CSMA/CD的沖突避免機制，可以在任一時間上網(wǎng)。發(fā)送數(shù)據(jù)之前，CSMA/ CD的站監(jiān)聽網(wǎng)絡，以確定它是否已被使用。如果在使用中，他們等待。如果網(wǎng)絡是空閑的，則傳遞數(shù)據(jù)。發(fā)生碰撞時，則退避等待下次監(jiān)聽。Summary (Cont.) 一個

19、以太網(wǎng)絡幀包括起始幀首定界符，目的地址，源地址，類型/長度，數(shù)據(jù)和PAD，和幀校驗序列。 主要有三種類型的通信網(wǎng)絡： 單播，幀是從一個主機發(fā)送給一個具體的目標； 廣播，其中一幀是來自一個地址的所有其他地址； 組播，其中一個目標針對特定的一組設備。 在以太網(wǎng)中使用地址，是針對數(shù)據(jù)傳遞給相應的接受端。 MAC子層處理物理地址的問題，物理地址是一個48bit二進制，采用十六進制的表示方式。Wide-Area NetworkNeed for WANsWANs vs. LANsWANSLANSArea區(qū)域廣闊單一的建筑或者小的范圍ownership運營商屬于自己的或者單位的WAN Access and

20、the OSI Reference ModelWANMultiple LANsWAN Devices Routers Terminal servers Modems DSU/CSU WAN networking devicesATM switchesFrame Relay switchesPSTNWAN Data-Link Protocols HDLC PPP Frame Relay (LAPF) ATMWAN Link OptionsSummary 廣域網(wǎng)有三個主要特點： 連接的設備被分隔在廣泛地地理范圍; 使用運營商的服務，如 公司，有線電視公司，衛(wèi)星系統(tǒng)，和網(wǎng)絡提供商; 高帶寬的使用串行

21、連接訪問不同的地理區(qū)域。 許多企業(yè)和家庭與遠程用戶的連接，包括用戶與位置偏遠的公司之間的通信；不同組織之間的數(shù)據(jù)共享；訪問企業(yè)信息的遠行工作者。Summary (Cont.) 局域網(wǎng)連接計算機，外設，和其他裝置，一個單一的建筑物或其他小的地理區(qū)域;廣域網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸在廣泛的地理位置上。 一個公司，組織或個人必須向外部廣域網(wǎng)服務供應商申請使用廣域網(wǎng)的網(wǎng)絡服務，而局域網(wǎng)通常的擁有和使用者是該公司，組織，或個人。 廣域網(wǎng)的功能主要集中在OSI參考模型的第1層和2層。Summary (Cont.) 主要類型的設備用于廣域網(wǎng)接入環(huán)境包括路由器，通訊服務器，調制解調器(DSU/CSUs),和其他網(wǎng)絡設備，如幀中繼和PSTN交換機。 局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)都使用路由器，在局域網(wǎng)中路由器可用來分段，它也可作為廣域網(wǎng)連接設備。 基于數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議，定義了數(shù)據(jù)在WAN傳輸?shù)倪^程中被封裝的格式 ，各種技術：如綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)，幀中繼或ATM。核心核心服務器服務器core_sw_a ISDN 云云圖例圖例快速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)/以太網(wǎng)以太網(wǎng)ISDN專線專線core_sw_b core_sw_b ISL 專線專線/幀中繼幀中繼 連接廣域網(wǎng) OSI的網(wǎng)絡層 無連接的協(xié)議 獨立的數(shù)據(jù)包處理 分級地