IP网络技术概述

128.0.0.0~191.255.255.255
1 0 Network(14bit) Host(16bit) B类 地 址
192.0.0.0~223.255.255.255
1 1 0 Network(21bit) Host(8bit) C类 地 址
224.0.0.0~239.255.255.255
RTA Routing Table
DIP
10.2.0.0/24
RTB Routing Table
DIP
10.2.0.0/24
DIP:10.2.0.10 SIP:10.1.0.20
Next-hop
X.X.X.X
interface
E0
Next-hop
X.X.X.X
interface
S0
E0 RTA RTC
物理层主要设备：
应用层
5
传输层 网络层 数据链路层 物理层
4 3 2 1
集线器HUB
中继器Repeater
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物理层工作原理
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层 物理层 物理层
trunk链路
接入链路
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VLAN的功能
VLAN虚拟局域网把物理网络划分成多个逻辑网络，使用不同的
VLAN ID表示。
相同VLAN内主机可以任意通信－－二层交换 不同VLAN内主机二层流量完全隔离
（3）若在传输中测得冲突，则发出一个短小的人为干扰（jamming）
信号，使得所有站点都知道发生了冲突并停止传输； （4）发完人为干扰信号，等待一段随机的时间后，再次试图传
输，回到（1）重新开始。
物理网段（冲突域）：连接在同一导线上所有工作站的集合。连接的
节点越多，发生冲突的可能性就越大。
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IP地址
IP地址唯一标示一台网络设备，由32个二进制位组成。 IP地址结构分为两部分
网络地址部分 主机地址部分
IP地址功能上分为：
公网地址 私网地址
− 10.0.0.0~10.255.255.255
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什么是数据通信？
数据通信
数据通信是计算机与计算机或计算机与终端之间的通信。 是将快速传输数据的通信技术和数据处理、加工及存储的计 算机技术相结合，从而给用户提供及时准确的数据。
接口 接口
1 1 1 0 组 播 地 址 D类 地 址
240.0.0.0~255.255.255.255
1 1 1 1 0 保 留 E类 地 址
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三层数据转发原理
基于目的地址的转发 查找IP路由表，逐跳转发
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数据通信协议基础
OSI RM：开放系统互连参考模型（Open System
Interconnection Reference Model）。
TCP/IP协议族
网络世界的法律!
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数据通信工作的主要分层－数据链路层
数据链路层功能：
TCP/IP
物理地址（MAC）定义 链路参数、流控参数定义 差错验证
数据链路层主要设备：
应用层
5
以太网交换机（L2） 网桥（Bridge）
传输层 网络层 数据链路层 物理层
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物理地址（MAC）介绍
每一台设备都需要一个全球唯一的物理地址来表征。 MAC地址由48个二进制位组成，其中前24位代表设备制造商，
后24位由各个厂商自行分配。
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VLAN不足
VLAN技术的引入，解决了传统以太网弊端广播泛滥、网络安全
性差等弊端，但是VLAN也存在一些不足：
不同VLAN用户无法互访 广播报文可以跨设备传递
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二层交换的优缺点
以太网交换机采用每个端口一个冲突域，减少了冲突发生的可
能性。
二层交换同时也存在一些问题；
广播泛滥，网络性能易受影响
网络安全性较差
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− 172.16.0.0~172.31.255.255 − 192.168.0.0~192.168.255.255
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IP地址分类
1.0.0.0~126.255.255.255
0 Network(7bit) Host (24bit) A类 地 址
S0
A
C
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IP路由协议介绍
指导网络层寻址和转发的工具－IP路由表。 IP路由表由各种路由协议发现的路由优选后产生。 路由协议主要分类：
内部网关协议（IGP）：自治系统内部使用
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数据通信主要 工作在下三层
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数据通信工作的主要分层－物理层
物理层功能：
TCP/IP
定义了电压、接口、电缆标准、传输距离 传输比特流 定义了传输介质：同轴电缆、双绞线、光 纤、无线电波等
MAC
0010-1234-5678 0020-3456-7892
Port
E0 E1
MAC
0010-1234-5678 0020-3456-7892
Port
E0 E1
E0 E1
DMAC:0010-1234-5678 SMAC:0020-3456-7892
E1
E0
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− RIP
− OSPF − IS-IS
外部网关协议（EGP）：自治系统边界使用
− BGP
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路由协议的算法
距离矢量算法（D-V）
以到目的地距离（Metric）和方向作为选路依据 周期性通告路由表，进行泛洪 从根源上无法避免环路
阻断广播包，减小广播域
提供了网络安全性
提供二层服务质量QoS的保证
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虚拟工作组
虚拟工作组可以把物理网络划分成多个逻辑的网络，增强移动性
和灵活性的需求。
使用VLAN的另一个目的就是建立虚拟工作组模型 。
典型的路由协议：RIP
链路状态算法（L-S）
通告本地链路状态信息
采用最短生成树算法SPF，可以避免环路
典型的路由协议：OSPF，IS-IS
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VLAN（Virtual Local Area Network）
VLAN虚拟局域网把物理网络划分成多个逻辑网络，使用不同的
VLAN ID表示。
VLAN的标准： 802.1Q，IEEE于1996 制定
DA
SA
Type
Data
CRC
标准以太网帧
DA
SA
tag
Type
Data
CRC
应用层 表示层 会话层
Hub
传输层 网络层 链路层 物理层
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CSMA/CD和冲突域
CSMA/CD—载波侦听多路访问/冲突检测，是一种在共享介质条件下多
点通讯的有效手段，其基本规则如下：
（1）若介质空闲，传输；否则，转2）； （2）若介质忙，一直监听到信道空闲，然后立即传输；
TCI
TPID Priority CFI VLAN ID
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链路类型
VLAN链路类型：
Access链路，传送不带Tag的数据帧，设备和用户间的链路 Trunk链路，传送Tag数据帧，设备间的链路
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学习完此课程，您将会： 掌握数据通信网络的特点 掌握IP网络的基本原理 掌握IP网络的结构和分类 了解IP网络发展的趋势
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第1章 什么是数据通信 第2章 IP网络的基本原理 第3章 IP网络的结构 第4章 IP网络的发展趋势
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数据通信工作的主要分层－网络层
网络层功能：
TCP/IP
定义网络层地址 寻址和转发
网络层主要设备：
应用层
5
路由器
L3以太网交换机
网络层协议：
传输层 网络层 数据链路层 物理层
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IP协议（IP网络）
IPX协议（Novell网络）
数据终端设备 通 信 控 制 器
计算机系统 通 信 控 制 器 中 央 处 理 机
数据 输入 输出 设备
数据 电路 终接 设备
传输信道
数据 电路 终接 设备
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数据通信网络
数据通信网络特点：
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推荐参考书目
TCPIP协议详解卷一：协议 Routing TCP-IP, Volume I Routing TCP-IP, Volume II
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TCP/IP协议和OSI参考模型
TCP/IP协议栈具有简单的分层设计，与OSI参考模型有清晰的对应关系。
OSI参考模型 7 6 5 4 3 2 1 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
TCP/IP
应用层
5
传输层 网络层 数据链路层 物理层
24 bits 24 bits
厂商编号
序列号
00e0.fc01.2345 00e0.fc01.2345 Rom Ram
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Page 15
二层数据转发原理
查找二层转发表（MAC地址表），根据目的MAC地址转发 源MAC地址学习
连接不同地域的数据通信 终端设备 实现了资源的共享
SOHO
信息处理的集中化
Server
Intranet
IP Hotel
移动
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第1章 什么是数据通信 第2章 IP网络的基本原理 第3章 IP网络的结构 第4章 IP网络的发展趋势
Internal
DC120001 IP网络技术概述
ISSUE 1.0
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数据通信业务广泛，如宽带上网、 路由交换、黑客攻击、病毒、加密 、认证都属于数据通信的范畴。可 以说数据通信网络已经成为人们生 活不可缺少的一部分，就象空气和 水一样重要。