网络工程设计与应用(第2章)课件(7-302-26755-3)

2.5.2网络互连设备
• 有4种互连设备，分别对应不同的网络协议层次，自顶向 下依次为：协议转换器(gateway)、路由器(router)、桥接 器(bridge)、中继器(repeater)。 • 网络互连设备功能之间的关系为包含关系。
2.6以太网技术
• 2.6.1 以太网技术概述 • 2.6.2 以太网的帧格式 • 2.6.3 快速、千兆和万兆以太网技术
– 域名地址、端口地址、IP地址、MAC地址
网络中地址与层次的对应
• 在网络体系结构中的第2层及以下层对应的地址为 物理地址，第3层及以上层对应的地址为逻辑地址。
2.3.2网络地址的使用
• 访问网络中的节点（计算机网络设备）时，网 络寻址最终要通过执行物理地址，才能找到网 络中一个节点的物理位置。
– 基于端口的VLAN；基于MAC地址的VLAN；基于 协议的VLAN；基于网络地址的VLAN；基于定义 规则的VLAN。
2.4.3 特殊IP地址
• IP协议规定全0和全1的值不能用作普通的网络地 址或主机地址。 127.X.Y.Z的地址为保留地址， 作回路测试用。
2.4.4专用IP地址及用途
• （ICANN）规定了在Intranet内可以使用的IP 地址的三个地址范围，称为专用IP地址 • Intranet专用IP地址的三个地址范围是：
2.6.1 以太网技术概述
• 以太网(Ethernet)由施乐(Xerox)公司的帕洛 阿尔托研究中心(PARC)于1975年研制成功。 • 在以太网协议基础上，IEEE 802委员会于 1983年制订出IEEE 802.3 LAN标准 。 • 以太网技术一直随着计算机网络技术在发展， 速率不断提高：
常用的CIDR地址块
2.4.9 路由汇聚技术
• 使得路由表中的一个表项可以表示很多个分类IP 地址的路由，这种地址的聚合称为路由汇聚 • 路由汇聚也称为构成超网
– 构成超网时子网掩码的位数在减少 – 而在创建子网时，子网掩码的位数在增加。
2.4.10最长前缀匹配
• 应当从多个匹配结果中选择具有最长网络前缀的 路由，这称为最长前缀匹配，这是因为网络前缀 越长，其地址块就越小，路由的目的地就越接近。 • D 和11111111 11111111 11111100 00000000 “与”运算，结果为202.0.68.0/22 • D 和11111111 11111111 11111111 10000000 “与”运算，结果为202.0.71.128/25
– 1990年10兆，1995年百兆，1998年千兆，2002 年万兆，2006年十万兆
以太网技术的主要特征
IEEE 802.3系列组网技术标准
2.6.2以太网的帧格式
• 以太网的MAC帧格式有两个技术标准，两种标准分别为 DIX Ethernet V2 和IEEE 802.3，两者之间的差别仅在第 3个字段上。 • 以太网帧的首部与尾部长度之和（所有控制协议字段的长 度之和）为18字节。
2.7 虚拟局域网（VLAN）技术
• • • • 2.7.1 VLAN概述 2.7.2 实现VLAN的方式 2.7.3 VLAN使用的帧格式 2.7.4 VLAN协议与主干连接标准
2.7.1 VLAN概述
• VLAN允许一组不同物理位置的网络用户（网 络节点）共享一个独立的广播域 • 在LAN交换机基础上通过网络管理软件，可 以构建的可以跨越不同网段、不同网络技术的 端到端逻辑网络（VLAN） • VLAN的优点主要包括：
– 物理地址（网卡地址）通常固化在网卡的芯片上 – IP地址用来实现不同计算机设备和网络的互连 – 端口地址（端口号）用来标识不同的应用进程 – 域名地址与IP地址相联系，用来标识网络中的一 个计算机设备和网络资源的连接位置
2.3.3网络地址之间的转换
• 网络中寻址时需进行地址转换（映射），需要 用到地址转换协议，地址转换协议也称为地址 解析协议。
• 千兆位以太网的技术标准由IEEE 802.3和IEEE 802.3ab工作组制定 • 千兆位以太网的出现开创了局域网技术发展的里程 碑，并使以太网技术迅速成为局域网的主流技术
3、万兆位以太网
• 1999年3月，IEEE成立高速研究组HSSG(High Speed Study Group)，制订10GE（万兆位以太网） 的技术标准，2002年6月给出万兆位以太网标准 IEEE802.3 ae • 2004年2月通过IEEE 802.3ak，给出技术标准 10GBase-CX4 • 2006年6月通过IEEE 802.3an，给出技术标准 10GBase-T • 2007年12月，HSSG的工作重点转向IEEE 802.3ba • 以太技术已成功地应用于城域网的设计实现中
– 根据最长前缀匹配规则，应选择的表项是 202.0.71.128/25。
2.5 网络互连技术
• 2.5.1 网络互连概述 • 2.5.2 网络互连设备
2.5.1网络互连概述
• 网络互连是通过采用互连协议和互连设备，把不同 网络连接起来 • 不同的互连类型需要用到不同的互连设备，不同是 互连设备与不同的网络协议层次对应 • 网络互连的类型有：
第2章 网络工程理论与技术
清华大学出版社
ISBN 978-7-302-26755-3
2.1 计算机网络协议层次和位置
• • • • 2.1.1 理论技术基础在网络设计中的作用 2.1.2 计算机网络体系结构与协议层次 2.1.3 计算机网络协议及协议要素 2.1.4 计算机网络协议的格式PDU
2.1.1 理论技术基础在网络设计中的作用
2.4.5 IP层转发分组的过程ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 路由器依据路由表中表项的内容确定IP分组的转 发，表项的内容主要有两项：目的网络地址；下 一跳地址。
2.4.6子网划分技术
• 子网划分是将一个网络分成多个部分。 • IETF在IP地址中增加了一个“子网号字段”， 将两级IP地址扩展成三级IP地址。 • 从其它外部网络发送给本单位某个主机的IP分 组
2.2 TCP/IP协议参考模型
• 2.2.1 TCP/IP协议的两个要点 • 2.2.2 TCP/IP协议结构 • 2.2.3 网络协议的捆绑
2.2.1 TCP/IP协议的两个要点
• 1、网络的通信要分层次，每个层次只实现一 种特定的功能。 • 2、每层之间用“信封”方式把上一层的内容 封起来，再加上一些本层的信息，叫做协议包 头
2.1.3计算机网络协议（PDU）的格式
• PDU是用二进制语言表示、可以被通信双方彼此理 解、有结构的、由二进制数据0或1组成的数据块。
2.1.4 计算机网络协议及协议要素
• 1、语法，即信息格式，协议数据单元(PDU) 的结构或格式，包括哪些字段，字段的作用； • 2、语义，某些信息位组合的含义，标识通信 双方可以理解的含义 ； • 3、同步，也称为时序，为完成一次通信所需 要的不同PDU之间有操作顺序规程。
• 网络工程设计和实践是离不开理论指导的 • 结合身边的网络应用，来感受网络设计的基本 特点。 • 构成计算机网络的所有网络实体均可以被抽象 为两种基本构件：
– 称为链路的物理介质和称为节点的计算机设备。
网络分类的依据及网络名称
2.1.2 计算机网络体系结构与协议层次
• 当代计算机网络体系结构按5个层次组织和描 述。 • 自顶向下依次为应用层、运输层、网络层、数 据链路层和物理层。 • 对应每层的网络协议数据单元（PDU）依次 为报文、报文段、分组、帧和位流。 • 局域网的体系结构仅涉及到数据链路层和物理 层。
– 还是依据目的IP地址的网络号先找到连接在本单 位网络上的路由器 – 此路由器再依据网络号、子网号找到目的子网
2.4.7划分子网的例子
• 有一个单位分配一个C类IP地址202.10.23.0，需 要为该单位的6个部门划分子网，每个部门的主机 数为30台。
2.4.8 无分类编址和变长子网掩码
• CIDR是在变长子网掩码(Variable Length Subnet Mask ,VLSM)的基础上发展起来的
例如，通过ping 127.0.0.1，可以测试本网络节点网络 协议栈安装是否正确。
2.3计算机网络中的地址
• 2.3.1 网络地址概述 • 2.3.2 网络地址的使用 • 2.3.3 网络地址之间的转换
2.3.1 网络地址概述
• 计算机网络中的地址与网络协议层次对应 • 在具体应用时，这些网络地址分别包含在对应 层次的计算机网络协议中 • 是网络协议数据单元（PDU）中地址字段的 内容 • 计算机网络中有4种地址
– 域名解析协议 – 地址解析协议(ARP) – IP地址与端口地址构成套接字(Socket)，用于标 识不同的应用服务进程
2.4 IP地址划分技术
• • • • • • • • • • 2.4.1 IP地址概述 2.4.2 有类IP地址 2.4.3 特殊IP地址 2.4.4 专用IP地址及用途 2.4.5 IP层转发分组的过程 2.4.6 子网划分技术 2.4.7 划分子网的例子 2.4.8 无分类编址和变长子网掩码（VLSM） 2.4.9 路由汇聚技术 2.4.10 最长前缀匹配
– – – – – LAN—LAN（同种与异种）； LAN—WAN； WAN—WAN（同种与异种）； LAN—WAN—LAN； LAN—大型计算机。
网络互连的类型
网络互连层次模型
• 网络互连时需要遵循的规则
– 要求进行互连的两个网络的第N+1层及以上层的网络 协议必须相同 – N层及以下层两个网络的网络协议可以不同
– 1、隔离网络广播风暴 – 2、增强了网络安全性 – 3、简化网络管理和维护 – 4、提高网络性能
VLAN的划分
• 各交换机之间的连接需要设置trunk端口，通过交叉 线连接，构成交换机之间的主干(trunk)链路，并且 在trunk端口封装VLAN协议