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1、第二章 互连网概念综述,本章目标,通过本章的学习，要求掌握以下内容: 能够描述数据在源和目标设备间的传送过程 掌握OSI参考模型及每一层的基本功能 掌握集线器、交换机和路由器在网络中承担的角色和功能；知道在什么情况下该用什么样的设备 掌握Cisco的3层（层次）模型 根据网络需求选择恰当的Cisco设备,网络互联模型的历史,生活中的分层模型,发信者,邮局服务业务,书写信件 贴邮票 送邮箱,收集信件 盖邮戳 分拣信件,邮局转送业务,信件打包 送运输部门,路由选择 运输,运输部门的邮件运输业务,接收邮包 转送邮局,邮局转送业务,分发邮件 邮件拆包,信件投递 信件分拣,邮局服务业务,阅读信件,收信者
2、,邮政系统分层模型,特点 各层的功能明确 上层仅使用下层提供的服务 上层不必关心下层的实现细节,网络互联模型的历史,各层之间功能独立 灵活 结构上可分割 易于实现和维护 能促进标准化工作,分层的好处：简化复杂的问题,网络互联模型的历史,计算机网络面临的问题 用户的资源和信息存储在采用不同操作系统的主机上，这些主机分布在网络的不同地方 需要在不同的传输介质上实现采用不同操作系统的主机之间的通信 解决异种机和异种网络互连问题的方法 结构化设计 分层设计思想,网络互联模型的历史,不同制造商的分层模型 IBM SNA(System Network Architecture) 分七层 DEC DNA(D
3、igital Network Architecture)分五层 ISO/OSI(Open System Interconnection)分七层,网络互联模型的历史,OSI 模式概述,应用层 (高),会话层,表示层,应用层,提供用户接口,数据表示 数据处理，比如加密,维持不同应用程序的会话连接和数据分离,OSI 模式概述,数据流层,传输层,数据链路层,网络层,物理层,应用层 (高),会话层,表示层,应用层,提供可靠或不可靠的传输 在重传之前执行错误纠正,提供逻辑寻址，以便进行路由选择,将数据组合成帧 使用MAC地址提供对介质的访问,在设备之间传输比特流 指定电压大小，线路速率和电缆的引脚数,应用
4、层作用,Telnet HTTP,用户接口,例子,应用层,Telnet HTTP,ASCII MIDI JPEG MPEG,用户接口,数据表示 加密等特殊处理过程,例子,表示层,应用层,应用层作用,Telnet HTTP,ASCII EBCDIC JPEG MPEG,保证不同应用间的数据区分,用户接口,数据表示 加密等特殊处理过程,NFS SQL RPC,例子,会话层,表示层,应用层,应用层作用,保证不同应用间的数据区分,用户接口,数据表示 加密等特殊处理过程,传输层,数据链路层,网络层,物理层,例子,会话层,表示层,应用层,应用层作用,数据流层的作用,EIA/TIA-232 V.35,例子,物
5、理层,设备间接收或发送比特流 说明电压、线速和线缆等,802.3 / 802.2 HDLC,EIA/TIA-232 V.35,例子,数据流层的作用,数据链路层,物理层,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,802.3 / 802.2 HDLC,EIA/TIA-232 V.35,IP IPX,例子,数据流层的作用,网络层,数据链路层,物理层,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,提供路由器用来决定路径的逻辑寻址,TCP UDP SPX
6、,802.3 / 802.2 HDLC,EIA/TIA-232 V.35,IP IPX,例子,数据流层的作用,传输层,数据链路层,物理层,可靠或不可靠的数据传输 数据重传前的错误纠正,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,网络层,提供路由器用来决定路径的逻辑寻址,TCP UDP SPX,802.3 / 802.2 HDLC,EIA/TIA-232 V.35,IP IPX,表示层,应用层,会话层,例子,数据流层的作用,可靠或不可靠的数据传输 数据重传前的错误纠正,将比特组合成字节进而组合成帧 用MAC地址访问介质
7、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,传输层,数据链路层,物理层,网络层,提供路由器用来决定路径的逻辑寻址,通过网络组件的标准化,允许各个开发商进行开发. 允许各种类型的网络软件和硬件相互通信. 防止对某一层所做的改动影响其他的层,这样一来有利于开发.,分层的好处：简化复杂的问题,参考模型的优点,传输层,数据链路层,物理层,网络层,上层数据,上层数据,TCP 头,数据,IP 头,数据,LLC 头,0101110101001000010,数据,MAC 头,表示层,应用层,会话层,段,包,比特,帧,PDU,封装数据,上层数据,LLC 头 + IP + TCP + 上层
8、数据,MAC 头,IP + TCP +上层数据,LLC 头,TCP+上层数据,IP 头,上层数据,TCP 头,0101110101001000010,传输层,数据链路层,物理层,网络层,表示层,应用层,会话层,解封装数据,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,OSI 模式,PDU,功能,例子,练习：OSI模式,定义 介质类型 连接器类型 信号类型,Ethernet,802.3,V.35,物理层,EIA/TIA-232,物理层功能,物理层: Ethernet/802.3,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,A,B
9、,C,D,物理层,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,集线器运行在物理层,集线器：同一个冲突域,接入设备越多冲突机率越大 用CSMA/CD技术,定义 源和目标的物理地址 与帧关联的高层协议 (Service Access Point) 网络拓扑 帧顺序 数据流控制 有向或无向连接,数据链路层,物理层,EIA/TIA-232 v.35,Ethernet,Frame Relay,HDLC,802.2,802.3,数据链路层功能,数据,源地址,FCS,长度,目标地址,可变长,2,6,6,4,0000.0C xx.xxxx,厂商自己分配,IEEE 分配,MAC子层- 8
10、02.3,前导符,Ethernet II 在这里用 “Type”指明上层协议，所以不用 802.2.,MAC 地址,8,# 字节,数据链路层功能(续),数据,目标 SAP,源 SAP,数据,源地址,FCS,长度,目标地址,可变长,1,1,802.2 (SAP),MAC子层 - 802.3,Ctrl,1 or 2,3,2,前导符,数据,目标 SAP AA,源 SAP AA,可变长,1,1,802.2 (SNAP),Ctrl 03,1 or 2,OR,OUI ID,类型,数据链路层功能(续),每段有自己的冲突域 所有的段都在同一广播域,数据链路层,或,1,2,3,1,2,交换机和桥运行在链路层,交
11、换机,每段有自己的冲突域 广播信息向所有段转发,缓冲区,交换,定义与指定协议相关联的源和目标逻辑地址 定义通过网络的路径 多链路连接,网络层,IP, IPX,数据链路层,物理层,EIA/TIA-232 v.35,Ethernet,帧中继,HDLC,802.2,802.3,网络层功能,数据,源地址,目标地址,IP,头,172.15.1.1,主机号,网络号,逻辑地址,网络层端接设备的数据包,网络层功能(续),网络层功能(续),11111111,11111111,00000000,00000000,10101100,00010000,01111010,11001100,二进制 掩码,二进制 地址,1
12、72.16.122.204 255.255.0.0,172,16,122,204,255,地址,掩码,255,0,0,网络部分,主机部分,路由表,目标网络,端口,距离,1,2,4,S0,S0,E0,1,0,0,1.0,4.0,1.3,E0,4.3,S0,2.2,E0,2.1,S0,4.1,4.2,1.1,1.2,路由表,目标网络,端口,距离,1,2,4,E0,S0,S0,0,0,1,逻辑地址提供分层结构的网络 需要的配置 利用配置信息来识别到达目标网络的路径,网络层功能(续),路由器：运行在网络层,广播信息控制 多点发送信息控制 路径优化 流量管制 逻辑寻址 提供WAN连接,路由器提供远程访问
13、服务,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,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 为数据传输提供可靠或不可靠的连接服务,网络层,IPX,IP,传输层,SPX,TCP,UDP,传输层功能,同步请求,回应同步请求, 同步请求,回应同步请求,数据传输,(传输数据段),发送方,接收方,连接建立,可靠的传输层功能,集线器,桥,交换机,路由器,冲突域,1 4 4 4,广播域,1 1 1 4,网络设备的域,Cisco的三层（层次）模型,分布层,核心层,访问层,端接设备到网络的接入点,访问层,访问层特性,访问层的汇接点 路由数据 分割广播域/多点传
14、送域 介质转换 安全性 远程访问的接入点,分布层,分布层特性,核心层特性,高速传送数据 对数据不作任何处理,核心层,选择合适的Cisco产品,分布层,核心层,访问层,选择产品要考虑的要素,需要产品提供的功能 产品性能 是否易于安装与管理 是否为网络提供了弹性处理能力 是否对既有的资源提供了投资保护 在网络改变或增长时是否提供平滑升级能力 是否为移动用户和分支机构提供无缝远程接入能力,首先，基于以下因素来选择WAN解决方案: 服务的实用性 带宽需求 费用 其次，选择能支持所选择之WAN解决方案的产品,选择产品要考虑的要素(续),费用/月,使用量,专线, T1,调制解调器/ISDN,帧中断,0,选
15、择产品要考虑的要素(续),1544 128 64 56 19.2 9.6 4.8,决定您将运行的应用,ISDN, 帧中断,老式调制解调器,Telnet,新式调制解调器,Web 浏览,语音,图像, 多媒体,电子邮件, 文件传送,专线 帧中继, XDSL,kbps,产品选择要点: 10 Mbps 或 100 Mbps 速率需求 端口密度 是否需要控制口 是否易于操作,Cisco 1500 Micro Hub,Cisco FastHub300,Cisco 1528 Micro Hub 10/100,Cisco FastHub400,Cisco FastHub200,Cisco FastHub100,
16、Cisco集线器产品系列,产品选择要点: 10 Mbps或100 Mbps或1000 Mbps速率需求 是否需要主干连接和交换机互连 是否需要VLANs功能 端口密度 用户端口类型需求,桌面/工作组 解决方案,线速/干线 解决方案,Cisco 1548 Micro Switch 10/100,Catalyst 3000 series,Catalyst 2900 series XL,Catalyst 1900/2820 series,Catalyst 2900 series,Catalyst 5000 series,Catalyst 8500 series,Catalyst交换机产品系列,产品选
17、择要点: 所需路由功能的强弱 端口密度/变换的需求 性能 通常的用户端口,Cisco 700/800 Series,Cisco 1600/1700 Series,Cisco 2500 Series,Cisco 3600 Series,AS 5000 Series,小型公司解决方案,分支机构解决方案,核心部分解决方案,Cisco 12000 GSR Series,Cisco 4000 Series,Cisco 7000 Series,家庭式办公解决方案,Cisco 2600 Series,Cisco路由器产品系列,本章总结,通过本章的学习，您应该掌握以下内容: 描述数据在源和目标设备间的传送过程 清楚集线器、交换机和路由器在网络中担当的角色和功能；懂得在什么情况下该用什么样的设备 根据网络需求选择恰当的Cisco设备,1. 在网络环境下应用 OSI 模式有什么优点? 2. 描述数据封装的过程。 3. 一个集线器有多少个广播或和冲突域?,问题回顾,