數據通信基礎知識——————江蘇聯通技術交流——————山東華辰泰爾信息科技股份有限公司數據通信網的生SOHOIntranetServerIP

Hotel移動?

數據通信網是為數據提供通信業務而組成的網絡。?

數據通信是通過數據電路將分布在遠地的數據終端設備與計算機系統連接起來，實現數據傳輸、交換、存儲和處理的系統。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司數據通信網的生數據通信網在方面有三種素l末端p用戶與通信網之間的接口設備nn用戶的消息與收發的電信號相互轉換pp傳輸電信號的信道nn包括有線、無線、光纜等線路交路由選擇、接續控制的設備n山東華辰泰爾信息科技股份有限公司數據通信網的展廣域網，協議（包括TCP/IP協議、IPX/SPX協議））網絡互聯1980’s–至今HostHost基于網絡的連接1970’s–1980’s局域網（LAN，LocalAreaNetwork）ARPANET（AdvancedResearchProjectsAgencyNetwork），阿帕網，基于分組交換（packetswitching）的網絡。簡單連接1960’s–1970’s低速連接主機網絡山東華辰泰爾信息科技股份有限公司數據通信網的展——網分按照通信網覆蓋的地理范，劃分l局域網

（LAN，LocalAreaNetwork）。房間、樓宇或園區等。p城域網

（MAN，MetropolitanAreaNetwork）。城市，地域等。p廣域網

（WAN，WideAreaNetwork）。國家，洲等。pLANWANWAN山東華辰泰爾信息科技股份有限公司數據通信網的展——典型構Internet骨干網電信級業務骨干網骨干網PE業務分離骨干網ASBRNGN3G城域網核心層核心路由器PIP專線IDC城域網ASBR城域網匯聚層綜合業務接入、承載、傳送匯聚路由器MPLS

VPNPE

業務識別、區分服務城域網接入層BASBASBA

AR/PESBA

AR/PESBA

AR/PESBASAR/PEDarkFiberIPDSLAM以太網接入網L2MSTPHomeGatewayRTU雙絞線個人用戶集團專線用戶IAD

PC

STBIAD

PC

STB山東華辰泰爾信息科技股份有限公司數據通信網的準l準p

國ISO）n大

型

網

準的制定，提出

OSI參考模型p子器工程IEEE）n提供網硬件上的準，如

IEEE

802.3以太網準p子工EIA/TIA）n物理范了接器及相關氣方面特性p

國盟ITU）n廣域接的信網準的定，如

X.25、FrameRelayp

INTERNET工程任委會IETF）n互網相關技范的研和制定山東華辰泰爾信息科技股份有限公司OSI參考模型通信通信的雙方需要“講”相同的語言協議v

OSIRM(OpenSystemInterconnectionReferenceModel)開放系統互連參考模型網絡通信的過程很復雜，需要降低網絡設計的復雜性協議1984年，ISO組織發布了OSI參考模型分層OSI7層模型山東華辰泰爾信息科技股份有限公司OSI七層框架應用層協議APDU

提供應用程序間通信PPDU

處理數據格式、數據加密等SPDU

建立、維護和管理會話應用層應用層表示層表示層協議會話層協議表示層會話層會話層傳輸層協議網絡層協議TPDU

建立主機端到端

接連傳輸層傳輸層報文

尋址和路由選擇網絡層網絡層數據鏈路層協議物理層協議幀提供介質訪問、鏈路管理等數據鏈路層數據鏈路層比特流傳輸比特物理層物理層主機A主機B數據單元功

能山東華辰泰爾信息科技股份有限公司數據的封裝與解封裝過程Hello!Internet山東華辰泰爾信息科技股份有限公司數據的封裝與解封裝過程高層數據應用層表示層會話層PDUHello段TCP/UDP頭

Hello傳輸層網絡層LLC子層TCP/UDP頭

Hello報文IP包頭LLC子層

IP包頭TCP/UDP頭

Hello幀數據鏈路層MAC子層MAC子層

LLC子層

IP包頭TCP/UDP頭

Hello

FCS比特物理層山東華辰泰爾信息科技股份有限公司OSI七層模型與TCP/IP模型的比較TCP/IP模型七層模型應用層

Application表示層

Presentation應用層Application會話層傳輸層網絡層Session傳輸層TransportTransportNetwork互聯網層Internet數據鏈路層

Datalink物理層

Physical網絡層Network當前，TCP/IP已經成為網際互連事實上標準，它不同于OSI的七層模型，TCP/IP使用更為簡單的四層模型，TCP/IP四層模型中的下兩層構成了子網訪問層，它主要為網絡設備提供數據通路的作用。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page數據端到端送程GEFHostBHostAABCD應用層應用層RouterB

………..

RouterE傳輸層網絡層傳輸層網絡層SwitchASwitchF網絡層數據鏈路層物理層網絡層數據鏈路層物理層數據鏈路層物理層數據鏈路層物理層數據鏈路層物理層數據鏈路層物理層山東華辰泰爾信息科技股份有限公司TCP/IP協議的結構n

IP協議是整個TCP/IP協議的核心。l

網絡層包括：IP(InternetProtocol)協議、ICMP(InternetControlMessageProtocol)控制報文協議、ARP(AddressResolutionProtocol)地址轉換協議、RARP(ReverseARP)反向地址轉換協議。?

IP是網絡層的核心，通過路由選擇將下一跳IP封裝后交給接口層。?

ICMP是網絡層的補充，可以回送報文。用來檢測網絡是否通暢。Ping命令就是發送ICMP的echo包，通過回送的echorelay進行網絡測試。?

ARP是正向地址解析協議，通過已知的IP，尋找對應主機的MAC地址。?

RARP是反向地址解析協議，通過MAC地址確定IP地址。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?PageTCP/IP協議的結構n

IP協議是整個TCP/IP協議的核心。l

傳輸層協議主要是：傳輸控制協議TCP(Transmission

Control

Protocol)和用戶數據報協議

UDP(User

Datagramrotocol)?

TCP

是面向連接的通信協議，通過三次握手建立連接，通訊時完成時要拆除連接。?

UDP是面向無連接的通訊協議，UDP數據包括目的端口號和源端口號信息，由于通訊不需要連接，所以可以實現廣播發送。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?PageTCP/IP協議的結構n

IP協議是整個TCP/IP協議的核心。l

應用層一般是面向用戶的服務。如FTP、TELNET、DNS、SMTP、POP3。?

FTP(FileTransmisionProtocol)是文件傳輸協議，一般上傳下載用FTP服務，數據端口是20H，控制端口是21H。。?

Telnet服務是用戶遠程登錄服務，使用23H端口，使用明碼傳送，保密性差、簡單方便。?

DNS(Domain

Name

Service)是域名解析服務，提供域名到IP地址之間的轉換。?

SMTP(SimpleMail

TransferProtocol)是簡單郵件傳輸協議，用來控制信件的發送、中轉。?

POP3(Post

Office

Protocol

3)是郵局協議第3版本，用于接收郵件。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?PageTCP報頭山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page端口的作用l

TCP和UDP協議都使用了套接字(Socket)和端口(Port)的概念。l

套接字代表的是一個連接，而端口標明了傳輸層給哪個應用程序提供服務。l

發送套接字＝源IP地址＋源端口號l

接收套接字＝目的IP地址＋目的端口號山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?PageIP數據包的格式018234567優先級未用DTRC0416192431版本首部長度標

識服務類型總

長

度段

偏

移首

部

檢

驗

和20標志字節固定長度壽

命協

議源

站地

址IP目

的

站地

址IP長

度

可

變

的

任

選

字

段填

充長度可變數

據...一個IP數據報由首部和數據兩部分組成。首部的前一部分長度是固定的20個字節，后面部分的長度則是可變長度。在IP數據報中含有數據源和目的地的地址。協議字段占8bit，它指出此數據攜帶的運輸層數據是使用何種協議，以便目的主機的IP層知道應將此數據報上交給哪個進程。常用的一些協議和響應的協議字段值是：UDP（17）、TCP（6）、ICMP（1）、GGP（3）、EGP（8）、IGP（9）、OSPF（89）、以及ISO的TP4（29）。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司什么IP地址n

一個32位整數，網絡中標識一個主機。通常寫成4個整數的方式，中間用如n

仿佛寄信所需要的地址，包括街道名稱和門牌號碼。n

街道名稱對應網絡號，門牌號碼對應主機地址。IP地址：

網絡號NetworkID主機號HostID號郵政地址：門牌號碼街道名稱山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?PageIP地址的特點n

IP地址是有層次結構的n

IP地址不能反映主機的地理位置n

IP地址的分配對象是機構、組織等地理上的虛擬實體n

外部的IP地址是向NIC(Network

Information

Center)申請的，內部的如或者為局域網內部地址。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?PageIP地址的分類n

大的街道可以容納的門牌號碼多，小的則相反。同樣，對于網絡的IP地址也是大同小異的，大的網絡容納的IP地址多一些門牌號碼。n

根據網絡的大小不同可以分為A、B、C、D、E等幾類IP地址，常用的有A、B、C三類。網絡號主機號8位8位8位8位8位8位A類B類C類8位8位8位8位8位8位山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?PageIP地址的分類n

A，B，C類IP地址的網絡號是有規定的。n

A：8位網絡號，第一字節1～126，一共有224個主機n

B：16位網絡號，第一字節128～191，一共216個主機n

C：24位網絡號，第一字節192～223，一共2

個主機8山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?PageIP地址的分類n

有一些特殊的IP地址，常用的如下：?

表示一個網絡，通常在路由表上看到它，代表缺省路由。?

55

用于在本地網絡內廣播信息。?

所有主機地址位為1的地址，如55

或者這些為廣播地址，發給此網段的所有主機。?

所有主機位為0的地址，表示網絡，而不是主機。如指的是IP地址為202.116.84.×構成的網絡。?

網絡號碼為127.X.X.X.，這里為任何數。這樣的網絡號碼用作本地軟件回送測試（Loopback

test）之用。?

私網地址10.x.x.x172.16.x.x

至

172.31.x.x192.168.x.x山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page什么是子網掩碼n

IP地址在沒有相關的子網掩碼的情況下是不能存在的。n

子網掩碼定義了構成IP地址的32位中有多少位定義網絡或者網絡及其子網。n

舉例說明子網掩碼如何作用于IP地址的。IP地址轉十進制子網掩碼10101100.01100100.00000000.00000000IP地址

10101100.01100100.00011110.00001100子網掩碼

11111111.11111111.00000000.00000000與運算山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page錯誤的子網掩碼p

TCP/IP協議規定，子網掩碼必須是相鄰的、連續的二進制位為1。比如子網掩碼輸入（轉換成二進制后為）后會出現如圖2-53所示的錯誤提示。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司子網掩碼決定網絡號和主機號①

假如某臺主機的IP地址，它的子網掩。將兩個數據AND運算后，所得出的中的0的字部分即網號。運算步如下：其中就是網絡號，在IP地址中剩下的即為主機號，即為78。②現有另一臺主機

的IP地址為，它的子網掩碼也是，則其網絡號為，主機號為83，因為這兩臺主機的網絡號都是，因此，這兩臺主機在同一網段內。：兩臺算機各自的IP地址與子網掩AND運算后，如果得出的果是相同的，兩臺算機是于同一個子網上的。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司默認的子網掩碼n

在任何一種網絡中都定義了默認的子網掩碼。?

A類網絡的默認子網掩碼為：。?

B類網絡的默認子網掩碼為：。?

C類網絡的默認子網掩碼為：。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page為什么要劃分子網？p

試想，在192.168.*.*/24的網絡內，所有主機的主機號都相同，都在同個網段內，通常一個規模不大的小網絡這樣劃分子網沒有問題。p

但是，如果192.168.*.*的網絡內有幾個有不同部門、相互之間禁止互訪時，就必須在此網段內再次劃分子網。p

再者，在一個網絡再次將它劃成小的子網，有利于減少網絡風暴，縮小路由器中路由表的大小，也有利于信息安全。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司圖示如何劃分子網把主機位數“借”幾位出來充當網位，生出多的子網了結論：劃分子網時，隨著子網地址借用主機位數的增多，子網的數目隨之增加，而每個子網中可用的主機數逐漸減少。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司子網絡號的計算過程p

如B類網絡172.16.*.*的子網掩碼全1位數延長3位變為19位，即，十進制表示p

跟IP地址按位與運算后，可分別得到子網部分二進制為000、001、010、011、100、101、110、111，轉換成十進制分別為：、、、、、、、共8個子網ID。p

所以172.16.

*.*/19表示有8個網段的B類網絡。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司子網劃例n

某公司分配到C地址。假需20個子網，每個子網有5臺主機，如何劃分？山東華辰泰爾信息科技股份有限公司Page32三級層次的IP地址p三級層次的IP地址是：網絡號.

子網號.

主機號；第一級網絡號定義了網點的位置；第二級子網號定義了物理子網；第三級主機號定義了主機和路由器到物理網絡的連接；p三級層次的IP地址，一個IP分組的路由選擇的過程為三步：第一步轉發給網點，第二步轉發給物理子網，第三步轉發給主機。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司IP地址與上下層之間的地址轉換n

若要將網絡層中傳送的數據報交給目的主機，必須知道該主機的物理地址。n

必須在IP地址和主機的物理地址之間進行轉換，這用ARP協議來完成這個工作。n

人們難于記憶的主機號碼，容易記憶的主機名字，因此也需要在主機名字和IP地址之間進行轉換，這使用DNS來完成這個工作。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page數據包如何通過網卡發到以太網中n

以一個WWW數據為例應用層用戶數據端口為80，說明應用層是HTTP協議TCP頭傳輸層用戶數據加上源IP地址和目的IP地址并且在協議類型域說明是TCP協議網絡層用戶數據IP頭TCP頭加上源MAC地址和目的MAC地址并且在協議類型域說明是IP協議數據鏈路層以太頭TCP頭IP頭用戶數據最后通過物理鏈路發送出去山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page各層工作設備的比較其他網絡設備：中繼器（Repeater）：工作在物理層，在電纜之間逐個復制二進制位（bit）；橋接器（Bridge）：工作在鏈路層，在LAN之間存儲和轉發幀（frame）；協議轉換器（Gateway）：工作在三層以上，實現不同協議的轉換。山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page交換機對數據包的處理n

交換機在轉發數據包時，會根據MAC地址進行判斷，當目的地址為廣播地址時轉發到除去接收該消息包外的所有端口。如果MAC地址不為廣播地址時，則查找交換機上的端口MAC地址表，找到該MAC地址所在的該端口并只將該消息包轉發至找到的端口上。如果所有的表中都沒有該MAC地址則按廣播包處理。交換機存在的問題n

不在同一個網段內的兩個主機，無法實現通信。n

一旦網絡內廣播包太多就會影響網絡的速度，帶寬利用率將下降山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page路由器的出現n

由于兩個主機不在同一個網段，而且廣播包也不能到達對方，這時需要路由器對IP包進行轉發。n

路由器根據IP地址進行尋址的，所以路由器屬于第三層的網絡設備。n

路由器具有的特征：n

兩個或兩個以上的接口（用于連接不同的網絡）n

協議至少實現到網絡層（只有理解網絡層協議才能與網絡層通訊）n

至少支持兩種以上的子網協議（異種網）n

具有存儲、轉發、尋徑功能n

一組路由協議山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page路由器的作用n

路由（尋徑）n

異種網絡互連n

速率適配n

隔離網絡，防止廣播風暴，網絡安全（防火墻）n

分片和重組n

備份、流控山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page什么是路由n

路由是指導IP報文發送的路徑信息n

路由存在于三層網絡設備和主機中山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page路由的分類n

靜態路由n

手工配置n

動態路由n

通過路由協議學習n

直連路由n

系統直接生成山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page路由的格式包括兩大部分n目的地址（IP網段＋掩碼）n下一跳的地址或者端口例：缺省路由n目的地址全部為0例：山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?Page路由的匹配n

最長掩碼匹配例：如果有兩條路由n

當目的IP地址是時，數據包從轉發出去山東華辰泰爾信息科技股份有限公司?PageVLAN基交換機把一個局域網分成若干組，組內的各個用戶就象在同一個局域網內(可能協議組的用戶位于很多的交換機上，而非一個交換機)一