第一单元
网络基础
---互联网概念综述
学习内容
第一讲、互联网概念综述
第二讲、TCP/IP协议
第三讲、连接网络设备（CISCO）
第四讲、配置命令（CISCO）
第五讲、管理网络设备
本讲目标
通过本章的学习，您应该掌握以下内容：●网络的一些基本概念
●OSI 7层网络模型
●数据封装与解封装
●网络设备选型
广域网边缘设备
局域网广域网局域网配置口配置口
广域网接口
局域网接口
•局域网的定义：通常指1000英尺以内，可以通过某种介质互联的计算机、打印机、调制解调器或其他设备的集合。
局域网简称LAN(Local Area Network)。
•局域网的设计目标：运行在有限的地理区域，允许同时访问高带宽的介质，通过局部管理控制网络的私有权利，提供全时的局部服务连接.
•广域网（Wide Area Network-WAN）是指覆盖范围广阔（通常可以覆盖一个城市，一个省，一个国家甚至及于全球）的一类通信子网，有时也称为远程网。
因此对通信的要求高，复杂性也高。
•LAN连接典型用在一个组织（如公司）内部，而WAN连接允许你连接到远程站点。
Home
Office
Mobile
Users
Internet
Floor 2
Floor 1
Server Farm
Branch Office
Telecommuter
ISDN
Remote
Campus
Distribution
Layer
Core Layer
Access
Layer
End station entry point to the network
Access Layer
•Access Layer
Aggregation Point
Distribution Layer •Routes traffic
•Broadcast/Multicast
Domains
•Media Translation
•Security
•Possible point for remote access
Core Layer
•Fast transport to enterprise services •No packet manipulation
接衡阳汇接路由器
核心层
干线路由器
1接长沙汇接路由器
BRAS
汇
接层
GE
GE 三层交换机接入层
DSLAM
100baseFX 100baseFX
小区中心二层交换机
GE
写字楼(专线)
政府机关(专线)
小区住宅楼（PPPOE ）
分散用户（ADSL ）
ADSL
100baseFX
FE/GE
DSLAM
100baseFX 100baseFX
GE
ADSL
100baseFX
GE
GE
GE
三层交换机BRAS GE
GE FE/GE
干线路由器
2Si
VLAN 1 4096
VLAN 1 4096
VLAN 1 4096
小区住宅楼（PPPOE ）
分散用户（ADSL ）
写字楼(专线)政府机关(专线)
小区中心二层交换机
互联网概念综述－OSI七层网络模型
•国际标准化组织(International Organization for Standardization,ISO)开发了开放系统互连(Open Systems Interconnection, OSI)参考模型，以描述信息是如何从一台机器传递到另一台机器的，这个过程从一个用户通过键盘或鼠标输入信息开始，直到信息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。
•OSI是一个参考模型，并未完全实施。
•按照网络通讯分层的原则制定，共7层.
•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。
为什么要分层？
•使不同的类型的设备以及层出不穷的协议之间能够互相通讯。
•对通信过程的细分，有助于开发过程、设计和故障排除。
•组件标准化，利于协同工作。
•对某一层进行改动，不会影响其它层。
•有利于产业的标准化
应用层(上层)
应用层
表示层
会话层
数据
流层传输层
数据链路层
网络层
物理层
数据表示
加密等特殊处理过程用户接口
Telnet HTTP ASCII EBCDIC JPEG
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
应用层表示层
会话层
数据分段与重组
可靠或不可靠的数据传输
数据重传前的错误纠正
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
错误发现但不能纠正
设备间接收或发送比特流
说明电压、线速和线缆等TCP
UDP
SPX
802.3 / 802.2 HDLC
EIA/TIA-232 V.35
IP
IPX
传输层网络层数据链路
层
物理层
应用层(上层) 应用层表示层会话层
数据流层
传输层
数据链路层
网络层
物理层
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data link
Physical
All
People
Seem
To
Need
Data
Process
上层数据
上层数据
0101110101001000010FCS 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
包
比特
帧
PDU
传输层
数据链路层
物理层
网络层
上层数据
上层数据
0101110101001000010
应用层
表示层
会话层
段
包
比特
帧
TCP+上层数据
IP + TCP +上层数据
LLC 头+ IP + TCP + 上层数据
PDU 互联网概念综述－OSI七层网络模型
•提供人机接口
常见应用层协议有：www (http)
Email(smtp,pop3) FTP
Telnet
SNMP
DNS
ICQ
QQ
BT •为应用层提供数据，
并负责数据转换或格
式化。
包括数据压缩
、解压缩、加密及解
密等如：
JPEG
MIDI
MPEG
RM
QUICKTIME
RTF
•负责建立、管
理和终止表示层
之间的会话连接。
用以使不同应
用程序的数据与
其他应用程序的
数据保持隔离。
NFS
SQL
RPC
互联网概念综述－OSI七层网络模型
物理拓扑（Physical Topologies）
•常见的物理拓扑结构
Physical Topologies
总线型
A bus topology uses a single backbone cable that is terminated at both ends.
All the hosts connect directly to this backbone.
10Bawe-2 细缆，最长传输185米
10Base-5 粗缆，最长阐述500米
Physical Topologies
环形
A ring topology connects one host to the next and the last host to the first.
This creates a physical ring of cable.
Physical Topologies
星型
A star topology connects all cables to a central point of
concentration.
Physical Topologies
扩展星型
An extended star topology links individual stars together by connecting the hubs and/or switches.
This topology can extend the scope and coverage of the network.
Physical Topologies
层次型
A hierarchical topology is similar to an extended star.
However, instead of linking the hubs and/or switches together, the system is linked to a computer that controls the traffic on the topology.
Physical Topologies
全连通型Mesh (full mesh)
A mesh topology is implemented to provide as much protection as possible from interruption of service.
Each host has its own connections to all other hosts.
带宽（Bandwidth）
Bandwidth is defined as the amount of information that can flow through a network connection in a given period of time.
Why bandwidth is important:
•Bandwidth is limited by physics and technology (it is finite)•Bandwidth is not free
•Bandwidth requirement are growing at a rapid rate
•Bandwidth is critical to network performance
Bandwidth Measurements
带宽的基本单位是位/秒(bps).
Bandwidth is the measure of how much information, or bits, can flow from one place to another in a given amount of time, or seconds.
Most common measurements
Bandwidth Limitations
带宽随着网络介质以及WAN和LAN技术的不同而改变。
The actual bandwidth of a network is determined by a combination of the physical media and the technologies chosen for signaling and detecting network signals.
In other words, the actual bandwidth is determined by the signaling methods, network interface cards (NICs), and other items of network equipment that are chosen.
Using the formula transfer time = size of file / bandwidth (T=S/BW) allows a network administrator to estimate several of the important components of network performance.
If the typical file size for a given application is known, dividing the file size by the network bandwidth yields an estimate of the fastest time that the file can be transferred.
Two important points should be considered when doing this calculation.
1.The result is an estimate only, because the file size does not
include any overhead added by encapsulation.
2.The result is likely to be a best-case transfer time, because
available bandwidth is almost never at the theoretical maximum for the network type. A more accurate estimate can be attained if throughput is substituted for bandwidth in the equation.
Formula transfer time = size of file / bandwidth Example –Approximately how long would it take to transfer a 10 Mb file over a T1 line?
10 Mb = 10,000,000 bits
T1 = 1.544 Mbps or 1,544,000 bits per second 10,000,000 / 1,544,000 = 6.477 Mbps
OR
10 / 1.544 = 6.477 seconds
T=
S
BW
Formula transfer time = size of file / bandwidth Example –Approximately how long would it take to transfer a 10 MB file over a T1 line?
10 MB = 10,000,000 bytes
T1 = 1.544 Mbps or 1,544,000 bits per second
Convert the bytes to bits 10,000,000 X 8 = 80,000,000 bits
80,000,000 / 1,544,000 = 51.81 Mbps
OR
80 / 1.544 = 51.81 seconds
T=
S
BW
Formula transfer time = size of file / bandwidth Problem –Approximately how long would it take to transfer a 18.9 MB file over a T1 line?
T=
S
BW
定义
•介质类型•连接器类型•信号类型
物理层
E t h e r n e t
802.3
E I A /T I A -232
V .35
Binary Transmission
Wires, Connectors, voltages, data rate HUB is a physical layer device
•多于2个设备同时发送数据时产生冲突.
•CSMA/CD(Carrier Sense, Multiple
Access with Collision Detection )机
制
－载波侦听多路访问/冲突检测.
•发送数据前先检查有没有信号在传送.
•发送过程也检查，如发生冲突，则发送
jam加强信号，要求其它退让激活退让算法
，等待时间到了再重发15次重发仍然冲突
则超进放弃.
•设备增加，网络性能下降.
集线器
多个主机
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，所有设备在同一广播域，所有设备共享相同的带宽
定义
•物理地址（源、目的
）
•网络拓扑•Frame 序列•流控
•错误检测D
a
t
a
L
i
n
k
P
h
y
s
i
c
a
l
EIA/TIA-232
v.35
802.2
802.3
Data
Source add
FCS
Length
Dest add Variable 26
6
40000.0C xx.xxxx
Vendor assigned
IEEE assigned
MAC Layer -802.3
Preamble Ethernet II uses ―Type‖ here and
does not use 802.2.
MAC Address
8
# Bytes
互联网概念综述－OSI 七层网络模型
Frame Structure
(All speeds of Ethernet have almost the same frame structure)
Or DIX
versions
If Type field is
> 0x600 –Ethernet II
3
可变长
1
1
802.2 (SNAP 子网访问协议)
1 or 2
2
前导符8MAC 地址
可变长
1
1
802.2 (SAP)
MAC 子层-802.3物理寻址、逻辑拓朴、错误检测、排序、流量控制等
1 or 2
OR
目标地址6源地址6
长度(802.3)类型(eth_ii)2
数据FCS4
目标SAP 源SAP
Ctrl 数据
目标SAP AA
源SAP AA
Ctrl 03
数据
OUI ID
类型0000.0C
厂商自己分配
IEEE 分配
xx.xxxx
LLC 子层-802.2识别并封装网络层协议
IEEE 802.3标准中提供了以太帧结构。
当前以太
网支持光纤和双绞线媒体支持下的四种传输速率：•10 Mbps –10Base-T Ethernet（802.3）•100 Mbps –Fast Ethernet（802.3u）
•1000 Mbps –Gigabit Ethernet（802.3z) •10 Gigabit Ethernet –IEEE 802.3ae •WLAN 802.11a、b、g
或
12312
4
•每段有自己的冲突域，所有的段都在同一广播域。
互联网概念综述－OSI七层网络模型
Ethernet
EIA/TIA-232
v.35
数据链路层
物理层
802.2
802.3
HDLC
Frame Relay
网络层
IP , IPX
定义
•与指定协议相关联的源和目标逻辑地址•逻辑寻址
•选择最佳路径•分割广播域•访问控制•数据转发
•服务质量（Qos ）
172.15.1.1
主机地址网络地址逻辑地址
IP 包
IP头部分字段目标地址源地址数据
路由表
目标网络端口192.168.1.0/24E010.0.2.0/24S0172.16.4.0/24
S0
192.168.1.0/24
172.16.4.0/24192.168.1.3E0172.16.4.3
S0
10.0.2.2
E0
10.0.2.1/24
S0
172.16.4.1
172.16.4.2
192.168.1.1
192.168.1.2
路由表
目标网络端口192.168.1.0/24s010.0.2.0/24S0172.16.4.0/24
E0
•逻辑地址提供分层结构的网络，利用配置信息来识别到达目标网络的路径。
因特网家庭办公用户分部
调制解调器或ISDN适配卡
移动用户公司总部
定义：
•对上层数据分段并
重组。
区分不同的上
层应用
•建立应用间的端到
端连接
•定义流量控制（向前确认，丢包重传，排序，管理流量）•为数据传输提供可靠或不可靠的连接服务网络
层
IP IPX 传输
层
TCP SPX
UDP。
