第1章交換機與路由器基礎理解數(shù)據(jù)通信過程掌握計算機網絡技術基礎理解網絡設備的組成和工作原理掌握網絡設備的訪問方式掌握網絡設備的基本配置理解思科發(fā)現(xiàn)協(xié)議熟練網絡設備調試命令應用目標目錄1.1交換機與路由器基礎知識1.2IOS的基本操作1.3用對話模式配置路由器1.4路由器基本配置1.5交換機基本配置1.6使用Telnet管理設備1.7思科發(fā)現(xiàn)協(xié)議CDP1.8口令恢復NameAddressPostOfficePostOfficeNameAddress一般的通信過程1.1基礎知識計算機網絡計算機網絡分類：根據(jù)網絡交換功能分類電路交換網報文交換網分組交換網根據(jù)網絡覆蓋地理范圍大小分類局域網城域網廣域網計算機網絡拓撲結構衡量計算機網絡的性能指標(1)發(fā)送時延(2)傳播時延(3)處理時延(4)排隊時延總時延=傳播時延+發(fā)送時延+處理時延+排隊延時標準化組織計算機網絡的發(fā)展過程中有許多國際標準化組織做出了重大的貢獻,他們統(tǒng)一了網絡的標準,使各個網絡產品廠家生產的產品的可以相互通信:ISO:制定了大型的標準,包括與INTERNET相關的標準,ISO提出了OSI參考模型,OSI參考模型描述了網絡的工作原理,為計算機網絡構建了一個易于理解的,清晰的層次模型IEEE:提供了網絡硬件上的標準使各種不同網絡硬件廠商生產的硬件設備相互通信,IEEELAN標準是當今居于主導地位的LAN標準,它主要定了802.X協(xié)議族,期中802.3為以太網標準協(xié)議簇,802.4為令牌總線網(TOKENBUS)標準,802.5為令牌環(huán)網(TOKENRING)標準,802.11為無線局域網(WLAN)標準.INTERNET架構委員會下設工程任務委員去(IETF)研究任務委員會(IRTF),號碼分配委員會(IANA)負責各種INTERNET,的標準的定義,是目前最具影響力和國際標準化組織網絡分層的優(yōu)點層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.促進標準化工作,允許各個供應商進行開發(fā).2.各層間相互獨立,把網絡操作分成低復雜性單元.3.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發(fā)模塊功能.4.各層間通過一個接口在相鄰層上下通信.5.加速發(fā)展便于教學.應用層表示層會話層傳輸層網絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層1234567數(shù)據(jù)流層:負責網絡數(shù)據(jù)傳輸應用層:負責主機間的數(shù)據(jù)傳輸OSI模型應用層作用TelnetHTTPASCIIEBCDICJPEG保證不同應用間的數(shù)據(jù)區(qū)分用戶接口數(shù)據(jù)表示加密等特殊處理過程OperatingSystem/ApplicationAccessScheduling例子會話層表示層應用層數(shù)據(jù)流層的作用TCPUDPSPX802.3/802.2HDLCEIA/TIA-232

V.35IPIPX例子可靠或不可靠的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)重傳前的錯誤糾正將比特組合成字節(jié)進而組合成幀用MAC地址訪問介質錯誤發(fā)現(xiàn)但不能糾正設備間接收或發(fā)送比特流說明電壓、線速和線纜等傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網絡層提供路由器用來決定路徑的邏輯尋址PDU（protocoldataunit)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。APDUPPDUSPDUSegmentPacketFrameBit應用層表示層會話層傳輸層網絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應用層表示層會話層傳輸層網絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層封裝過程上層數(shù)據(jù)LLC頭+IP+TCP+上層數(shù)據(jù)MAC頭IP+TCP+上層數(shù)據(jù)LLC頭TCP+上層數(shù)據(jù)IP頭上層數(shù)據(jù)TCP頭0101110101001000010傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網絡層表示層應用層會話層LLC頭IP頭FCSFCS解封裝過程上層數(shù)據(jù)LLC頭+IP+TCP+上層數(shù)據(jù)MAC頭IP+TCP+上層數(shù)據(jù)LLC頭TCP+上層數(shù)據(jù)IP頭上層數(shù)據(jù)TCP頭0101110101001000010傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網絡層表示層應用層會話層物理層物理層：定義電壓、接口、線纜標準、傳輸距離等局域網與物理層介質標準：10Base-T、100Base-T、1000Base-T、WiFi(802.11a,802.11b,802.11g,802.11n)網絡設備：集線器、無線接入點等。廣域網與物理層DTE設備：路由器、終端主機等；DCE設備：廣域網交換機、Modem、CSU/DSU等；常見接口：RS-232、V.24、V.35等。物理層設備HUBAP集線器運行在物理層ABCD物理層所有設備在同一沖突域所有設備在同一廣播域所有設備共享相同的帶寬沖突域廣播域沖突（collision）：在以太網中，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（collisiondomain）一個支持共享介質的網段廣播域(broadcastdomain)：廣播幀傳輸?shù)木W絡范圍，一般是路由器來設定邊界（因為router不轉發(fā)廣播）沖突域圖示接入設備越多沖突機率越大用CSMA/CD技術CSMA/CD載波偵聽多路訪問/沖突檢測CSMA/CD（carriersensemultipleaccess/collisiondetect)：一種介質訪問的控制方法，當在同一個共享網絡中的不同節(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原理當一個節(jié)點想在網絡中發(fā)送數(shù)據(jù)時，它首先檢查線路上是否有其他主機的信號在傳送：如果有，說明其他主機在發(fā)送數(shù)據(jù)，自己則利用退避算法等一會再試圖發(fā)送；如果線路上沒有其他主機的信號，自己就將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，同時，不停的監(jiān)聽線路，以確信其他主機沒有發(fā)送數(shù)據(jù)，如果檢測到有其他信號，自己就發(fā)送一個JAM阻塞信號，通知網段上的其他節(jié)點停止發(fā)送數(shù)據(jù)，這時，其他節(jié)點也必須采用退避算法等一會再試圖發(fā)送。CSMA/CD的特性

使用CSMA/CD協(xié)議的以太網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的平均通信量遠小于以太網的最高數(shù)據(jù)率數(shù)據(jù)鏈路層局域網數(shù)據(jù)鏈路層分為2個子層：LLC子層和MAC子層。數(shù)據(jù)鏈路層的功能：物理地址定義網絡拓撲結構鏈路參數(shù)差錯驗證物理介質訪問流控制（可選）數(shù)據(jù)鏈路層的設備：網橋、交換機數(shù)據(jù)鏈路層物理層EIA/TIA-232v.35EthernetFrameRelayHDLC802.2802.3MAC子層MAC子層（mediaaccesscontrol):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（firstcomefirstservice)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：802.3802.5FDDI（fiberdistributeddatainterface)這三個LAN技術的不同在于幀結構和訪問機制的不同數(shù)據(jù)源地址FCS長度目標地址可變長26640000.0Cxx.xxxx廠商自己分配IEEE分配前導符EthernetII在這里用“Type”指明上層協(xié)議，所以不用802.2.8#字節(jié)MAC地址00e0.fc01.2345廠商編號序列號24bits24bits00e0.fc01.2345RomRamMAC地址有48bit，用16進制數(shù)表示LLC子層LLC子層（logicallinkcontrol):為上層協(xié)議提供SAP服務訪問點，并為數(shù)據(jù)加上控制信息LLC子層協(xié)議：802.2802.2協(xié)議只在LLC子層，為以太網和令牌環(huán)網提供了通用功能LLC子層為了網絡層的各種協(xié)議提供服務，而上層可能運行不同協(xié)議，為區(qū)分不同上層協(xié)議的數(shù)據(jù)，要采用服務訪問點（SAP）運行在數(shù)據(jù)鏈路層的設備---交換機數(shù)據(jù)鏈路層或123124每段有自己的沖突域所有的段都在同一廣播域網絡層網絡層IP,IPX定義與指定協(xié)議相關聯(lián)的源和目標邏輯地址定義通過網絡的路徑多鏈路連接編址和路由網絡層的設備路由器數(shù)據(jù)源地址目標地址IP頭主機號網絡號邏輯地址三層包路由路由表目標網絡端口距離124S0S0E01001.04.01.3E04.3S02.2E02.1S04.14.21.11.2路由表目標網絡端口距離124E0S0S0001邏輯地址提供分層結構的網絡需要的配置利用配置信息來識別到達目標網絡的路徑網絡層設備--路由器廣播信息控制多點發(fā)送信息控制路徑優(yōu)化流量管制邏輯尋址提供WAN連接集線器網橋交換機路由器沖突域1444廣播域1114網絡設備的域傳輸層區(qū)分不同的上層應用建立應用間的端到端連接定義流量控制為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠或不可靠的連接服務網絡層IP傳輸層TCPUDPTransmissionControlProtocol(TCP)UserDatagramProtocol(UDP)面向連接

非面向連接TCP和UDP的報文0816243116位源端口16位目的端口32位序列號32位確認號URGACKPSHRSTSYNFIN首部長度保留(6位)16位窗口大小16位TCP校驗和16位緊急指針選項數(shù)據(jù)0816243116位源端口16位目的端口16位UDP校驗和數(shù)據(jù)UDP報文格式TCP報文格式16位UDP長度TCP/UDP的比較TCP---傳輸控制協(xié)議,提供的是面向連接、可靠的字節(jié)流服務。當客戶和服務器彼此交換數(shù)據(jù)前，必須先在雙方之間建立一個TCP連接，之后才能傳輸數(shù)據(jù)。TCP提供超時重發(fā)，丟棄重復數(shù)據(jù)，檢驗數(shù)據(jù)，流量控制等功能，保證數(shù)據(jù)能從一端傳到另一端。UDP---用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議，是一個簡單的面向數(shù)據(jù)報的運輸層協(xié)議。UDP不提供可靠性，它只是把應用程序傳給IP層的數(shù)據(jù)報發(fā)送出去，但是并不能保證它們能到達目的地。由于UDP在傳輸數(shù)據(jù)報前不用在客戶和服務器之間建立一個連接，且沒有超時重發(fā)等機制，故而傳輸速度很快。TCP端口號TCP端口號F

T

PT

E

L

N

E

TD

N

SS

N

M

PT

F

T

PS

M

T

PUDP2123255369161R

I

P520傳輸層應用層TCP端口號源端口目標端口…HostA102823…SPDPHostZTelnetZ目標端口=23.

TCP順序號和確認號源端口目標端口…順序號#確認號#SourceDest.Seq.Ack.102823101我發(fā)送#10.TCP順序號和確認號我已收到#10,現(xiàn)在我需要#11.源端口目標端口…順序號#確認號#102823SourceDest.10Seq.1Ack.102823SourceDest.11Seq.1Ack.我發(fā)送#10.TCP順序號和確認號源端口目標端口…順序號#確認號#102823SourceDest.11Seq.2Ack.102823SourceDest.10Seq.1Ack.102823SourceDest.11Seq.1Ack.我已收到#10,現(xiàn)在我需要#11.我發(fā)送#10.TCP順序號和確認號源端口目標端口…順序號#確認號#SourceDest.10Seq.1Ack.我已收到#11,現(xiàn)在我需要#12.我發(fā)送#11SourceDest.Seq.Ack.102823112102823SourceDest.1Seq.11Ack.231028SourceDest.Seq.Ack.231028212TCP三次握手發(fā)送SYN(seq=100ctl=SYN)接收SYN發(fā)送SYN,ACK(seq=300ack=101ctl=syn,ack)建立會話(seq=101ack=301ctl=ack)HostAHostB123接收SYNTCP連接建立應用層協(xié)議會話層協(xié)議：SQL、NFS、RPC等；表示層協(xié)議：ASCII、MPEG、JPEG等；應用層協(xié)議：文字處理、郵件、電子表格等。OSI模型的意義

提供了網絡間互連的參考模型成為實際網絡建模、設計的重要參考工具和理論依據(jù)OSI/RM的思想為我們提供了進行網絡設計與分析的方法OSI模型的缺陷許多功能在多個層次重復，有冗余感（如流控，差錯控制等）各層功能分配不均勻（鏈路、網絡層任務重，會話層任務輕）功能和服務定義復雜，很難產品化（實際應用中幾乎沒有完全按OSI七層模型設計的產品）765432432應用層表示層會話層傳輸層網絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層1應用層主機到主機層Internet層1網絡接入層OSI和TCP/IP模型的比較TCP/IP協(xié)議棧TCP/IP協(xié)議棧具有簡單的分層設計，與OSI參考模型有清晰的對應關系。HTTP、Telnet、FTP、TFTP、Ping、etcTCP/UDPARP/RARPIPICMPEthernet、802.3、PPP、HDLC、FR、etc接口和線纜應用層主機到主機層internet層提供應用程序網絡接口建立端到端連接尋址和路由選擇物理介質訪問二進制數(shù)據(jù)流傳輸網絡接入層應用層文件傳輸FTP、TFTP郵件服務SMTP、POP3網絡管理SNMP、Telnet、Ping、Tracert網絡服務HTTP、DNS、WINSIP報文格式版本報文長度服務類型總長度標識符標志片偏移生存時間協(xié)議報頭校驗和源IP地址目的IP地址IP選項ARP協(xié)議IP:=???我需要知道的物理地址.ARP協(xié)議IP:=???我知道你的請求，這是我的物理地址我需要知道的物理地址.ARP協(xié)議IP:Ethernet:0800.0020.1111IP:=???我知道你的請求，這是我的物理地址我需要知道的物理地址.ARP協(xié)議映射IP EthernetLocalARPIP:Ethernet:0800.0020.1111IP:=???我知道你的請求，這是我的物理地址我需要知道的物理地址.ARP－地址解析協(xié)議需要的MAC地址？IP:/24MAC:00-E0-FC-00-00-11IP:/24MAC:00-E0-FC-00-00-12ARPRequest?ARPReply

對應的MAC：00-E0-FC-00-00-12ICMP協(xié)議B可達嗎？ICMPEchoRequestICMPEchoReply我在。AB1.2IOS的基本操作RouterInternalComponentsROMFunctionsContainsmicrocodeforbasicfunctionsCiscoIOS軟件查找IOSFlashshowversionshowstartup-configIOS搜索順序:1.檢查配置寄存器2.檢查NVRAM中的配置文件3.缺省是使用Flash中的第一個文件4.嘗試從網絡啟動5.RXBOOT6.ROMMON控制臺配置寄存器NVRAM啟動流程圖0Cisco設備配置方式配置文件CiscoIOS模式CiscoIOS模式切換及CLI幫助查看配置信息

1.3用對話模式配置路由器

實驗操作：

1.4路由器基本配置

1.5交換機基本配置

1.6用Telnet連接到遠端設備遠端設備S0S1RouterA#telnetTrying...Open-------------------------------------------------Catalyst1900ManagementConsoleCopyright(c)CiscoSystems,Inc.1993-1998Allrightsreserved.EnterpriseEditionSoftwareEthernetAddress:00-90-86-73-33-40PCANumber:73-2239-06PCASerialNumber:FAA02359H8KModelNumber:WS-C1924-ENSystemSerialNumber:FAA0237X0FQ.SwitchB>SwitchBRouterARouterBSwitchA查看Telnet連接S0S1RouterA#shsessionConnHostAddressByteIdleConnName101*200RouterA#shuserLineUserHost(s)IdleLocation*0con03211vty0idle1SwitchBRouterARouterBSwitchA掛起一個Telnet會話S0S1RouterB#<Ctrl-Shift-6>xRouterA#shsessionConnHostAddressByteIdleConnName101RouterA#resume1RouterB#SwitchBRouterARouterBSwitchARouterA#disconnectClosingconnectionto[confirm]RouterA#clearline11[confirm][OK]斷開一個Telnet會話清除由遠端設備建立的會話斷開由自己建立的當前會話S0S1SwitchBRouterARouterBSwitchA使用ping

和trace

命令測試對遠端設備的連接性和路徑Router#ping0

Typeescapesequencetoabort.Sending5,100-byteICMPEchosto0,timeoutis2seconds:!!!!!Successrateis100percent(5/5),round-tripmin/avg/max=4/4/4msRouter#trace0

Typeescapesequencetoabort.Tracingtherouteto0104msec4msec4msecRouter#重要提示：Showsession和showuser的區(qū)別Disconnect和Clearline的區(qū)別Ctrl+shift+6x和resume1.7CDP協(xié)議是一個提供關于直接相連的交換機、路由器和其它Cisco設備的綜合信息的專有PROTOCOLCDP能夠發(fā)現(xiàn)直接相鄰的設備而不管這些設備所運行的是什么協(xié)議棧

物理介質必須能夠支持SubnetworkAccessProtocol(SNAP)上層地址Cisco專有的鏈路層協(xié)議介質必須能夠支持SNAPTCP/IPNovellIPXCDP能發(fā)現(xiàn)并顯示關于直接相連的Cisco設備的信息ATMOthersLANs幀中繼AppleTalkOthersCDP運行在使用10.3或更新版CiscoIOS的路由器以及Cisco交換機和集線器上能獲取的信息包括:設備名對應各協(xié)議的地址端口名角色特征平臺CDPshowcdpCDPCDP用CDP發(fā)現(xiàn)直接相鄰的設備使用CDPSwitchBRouterARouterBSwitchAS0S1RouterA#shcdp?entryInformationforspecificneighborentryinterfaceCDPinterfacestatusandconfigurationneighborsCDPneighborentriestrafficCDPstatistics<cr>RouterA(config)#nocdprunRouterA(config)#interfaceserial0RouterA(config-if)#nocdpenable使用showcdpneighbor

命令RouterA#shcdpneighborsCapabilityCodes:R-Router,T-TransBridge,B-SourceRouteBridgeS-Switch,H-Host,I-IGMP,r-RepeaterDeviceIDLocalIntrfceHoldtmeCapabilityPlatformPortIDRouterBSer0148R2522Ser1SwitchAEth0167TS19002S0S1SwitchBRouterARouterBSwitchA使用showcdpentry

命令RouterA#shcdpentry*-------------------------DeviceID:RouterB

Entryaddress(es):IPaddress:

Platform:cisco2522,Capabilities:RouterInterface:Serial0,PortID(outgoingport):Serial1Holdtime:168secVersion:CiscoInternetworkOperatingSystemSoftwareIOS(tm)2500Software(C2500-JS-L),Version12.0(3),RELEASESOFTWARE(fci)Copyright(c)1986-1999byciscoSystems,Inc.CompiledMon08-Feb-9918:18byphanguyeS0S1SwitchBRouterARouterBSwitchA其它CDP命令RouterA#shcdptrafficCDPcounters: Packetsoutput:56,Input:38 Hdrsyntax:0,Chksumerror:0,Encapsfailed:3 Nomemory:0,Invalidpacket:0,Fragmented:0RouterA#shcdpinterfaceBRI0isadministrativelydown,lineprotocolisdownEncapsulationHDLCSendingCDPpacketsevery60