网络基础知识

OSI参考模型


OSI RM：开放系统互连参考模型（Open System Interconnection Reference Model） OSI RM 定义了网络中设备所遵守的层次结构。 分层结构的优点： 简化网络的操作 提供设备间兼容性和标准接口 促进标准化工作 结构上可以分隔 易于实现和维护

交叉网线应用
①主机与主机相连
②交换机与交换机相连
③路由器通过以太口互连
④主机与路由器以太口相连
5类双绞线的线序

反转网线
Side 1
1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8
Side 2
5类双绞线的线序

反转网线应用
CONSOLE接口
Cisco IOS
CONSOLE接口
主机串口与网络设备CONSOLE接口
1类双绞线 2类双绞线 3类双绞线 4类双绞线 5类双绞线 超5类双绞线
双绞线制作标准
1=白/绿 2=绿 3=白/橙 4=蓝 5=白/蓝 6=橙 7=白/棕 8=棕

EIA/TIA 568A
12345678

EIA/TIA 568B
12345678
1=白/橙 2=橙 3=白/绿 4=蓝 5=白/蓝 6=绿 7=白/棕 8=棕
设备连接方式
主机
主机 路由器 交换机 普通口 交换机 级连口 交换机 光口 cross cross
路由器
cross cross
交换机普通口
normal normal
交换机级连口
N/A N/A Normal
交换机光口
SC/ST SC/ST N/A
normal normal cross
N/A SC/ST
数据帧格式
# 字节
8 前导符
6 目标地址
6 源地址
2 长度
可变长 数据
4 FCS
0000.0C
IEEE 分配
xx.xxxx
厂商自己分配
MAC 地址
数据链路层功能


面向连接的服务 建立连接 数据传输 断开连接 无连接的服务： 无需建立连接 资源动态分配
数据链路层功能
面向连接
E 虚电路 A
网络概述
网络定义 网络分类 网络介质 标准化组织
网络的演进
Host
简单连接 1960’s – 1970’s
低速连接
WAN
网络互联 1980’s – 至今
计算机网络
SOHO
Intranet Server
IP Hotel
移动
网络的定义
计算机网络是把处在不同地理位置的独立计算机，用通信介 质 和 网络设备进行互连，辅以网络软件 进行控制，达到资源共 享、协同操作的目的。 简单的说：一组互连的计算机和其他设备构成一个网络。
光纤通信系统的基本构成
Optical transmitter Optical receiver
Optical transmitter Optical receiver
光纤通信系统基本构成
光纤



光纤中心是光传播的玻璃芯 芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，以使光 纤保持在芯内 再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套
5类双绞线的线序

直通网线
Side 1 Side 1
1=白/橙 2=橙 3=白/绿 4=蓝 5=白/蓝 6=绿 7=白/棕 8=棕
12345678
Side 2
1=白/橙 2=橙 3=白/绿 4=蓝 5=白/蓝 6=绿 7=白/棕 8=棕
12345678
Side 2
5类双绞线的线序

直通网线应用
①主机与交换机（HUB）相连
数据链路层功能
无连接
E
A
数据链路层功能
1
2
3
4
或
1
2
• 每段有自己的冲突域 • 所有的段都在同一广播域
数据链路层功能
交换
缓冲区
• 每段有自己的冲突域 • 广播信息向所有段转发
数据链路层功能
规范名称 IEEE802.1 IEEE802.2 IEEE802.3 IEEE802.4 IEEE802.5 IEEE802.6 IEEE802.7 IEEE802.8 描述 概述，局域网体系结构以及网络互连 定义了逻辑链路控制(LLC)子层的功能与服务 描述CSMA/CD总线式介质访问控制协议及相应物理层规范 描述令牌总线(token bus)式介质访问控制协议及相应物理层规范 描述令牌环(token ring)式介质访问控制协议及相应物理层规范 描述市域网(MAN)的质访问控制协议及相应物理层规范 描述宽带技术进展 描述光纤技术进展
802.3 / 802.2 HDLC
EIA/TIA-232 V.35
物理层
OSI参考模型
数据封装
上层数据 控制信息 上层数据 应用层 表示层 会话层
PDU
段
传输层
控制信息
数据
网络层
包
控制信息
数据
FCS
数据链路层
帧
0101110101001000010
物理层
比特
OSI参考模型
应用层 表示层 会话层 上层数据
物理层功能Biblioteka Baidu
以太网传输标准：

10Base-2 10Base-5 10Base-T 10Base-F 100Base-TX

100Base-FX 1000Base-CX 1000Base-TX 1000Base-LX 1000Base-SX
物理层功能
媒介类型 10 Base 2 10 Base 5 10 Base T 100 Base Tx 100 Base Fx 连接器 BNC连接头 Tap夹（吸附抽 头） RJ-45水晶头 RJ-45水晶头 光电转换器 线缆 同轴细缆 同轴粗缆 双绞线 双绞线 光纤 最大传输距离 185m 500m 100m 100m 单：10km 多：2km
OSI参考模型
7 6 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
5
4
3 2 1
OSI参考模型
7 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
高层:负责主机之间的数据传输 (应用层)
6
5
4
3
底层:负责网络数据传输 (数据流层)
2 1
OSI参考模型
例子
应用层
用户接口
Telnet SMTP HTTP FTP ASCII EBCDIC JPEG Operating System/ Application Access Scheduling
②交换机与路由器以太口相连
5类双绞线的线序

交叉网线
12345678
Side 1 Side 1
1=白/橙 2=橙 3=白/绿 4=蓝 5=白/蓝 6=绿 7=白/棕 8=棕
Side 2
1=白/绿 2=绿 3=白/橙 4=蓝 5=白/蓝 6=橙 7=白/棕 8=棕
12345678
Side 2
5类双绞线的线序
网络基础知识
Cisco认证体系
图标
引入

现在网络已经不仅仅是一个时髦的名词。它已经 成为人们生活不可缺少的一部分。
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学习目标
学习完本课程，您应该能够：

了解一般的网络结构 知道局域网和广域网的基本概念 掌握ISO OSI参考模型的基本结构


课程内容
网络概述 OSI参考模型 TCP/IP参考模型与子网络规划

MAC地址有48bit 用16进制数表示
标准化组织

国际标准化组织 电子电器工程师协会 美国国家标准局
（ISO） （IEEE） （ANSI）



电子工业协会/电信工业联盟 （EIA / TIA） 国际电信联盟 INTERNET架构委员会 （ITU） （IAB）


课程内容
网络概述 OSI参考模型 TCP/IP参考模型与子网络规划
N/A SC/ST
Normal N/A
N/A N/A
N/A SC/ST
光纤通信系统的基本构成
•光源是光波产生的根源。 •光纤是传输光波的导体。 •光发送机的功能是产生光束，将电信号转变成光 信号，再把光信号导入光纤。 •光接收机的功能负责接收从光纤上传输的光信号， 并将它转变成电信号，经解码后再作相应处理。
网卡
一、网卡的功能 网卡充当计算机和网络缆线之间的物理接口
网络寻址（硬件地址 MAC地址） MAC地址：00-80-C8-EF-D2-C3 前三组是厂商ID，后三组是网卡ID
MAC/物理地址
24 bits 厂商编号 24 bits 序列号
00e0.fc01.2345 00e0.fc01.2345 Rom Ram
IEEE802.9
IEEE802.10 IEEE802.11 IEEE802.12
描述语音和数据综合局域网技术
描述局域网安全与解密问题 描述无线局域网技术 描述用于高速局域网的介质访问方法及相应的物理层规范
OSI参考模型
网络层
Network layer
网络层功能
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
数据链路层功能
定义
•源和目标的物理地址
•数据流控制
•面向连接和无连接
数据链路层功能

MAC子层（Media access control)


寻址(MAC寻址) 通道争用(CSMA/CD)

LLC子层（Logical link control)

提供与高层(网络层)的接口 顺序及流的控制
数据链路层功能
表示层
• 数据表示 • 加密等特殊处理过程 保证不同应用间的数据区 分
会话层
OSI参考模型
传输层 • 可靠或不可靠的数据传输 • 数据重传前的错误纠正 提供路由器用来决定路径的逻辑寻址
例子 TCP UDP SPX IP IPX
网络层
• 将比特组合成字节进而组合成帧 • 用MAC地址访问介质 数据链路层 • 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
物理层功能
物理层典型设备
A
B
C
D
• 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
物理层功能
• 接入设备越多冲突机率越大 • 用CSMA/CD技术 （carrier sense multiple access/collision detect)
OSI参考模型
数据链路层 Data link layer
按照提供服务方式分类
对等网络 服务器客户端网络
常见服务器: 文件打印服务器 应用程序服务器 邮件服务器
按照连接方式分类（拓扑类型）
总线型
星型
按照连接方式分类（拓扑类型）
星型
按照连接方式分类（拓扑类型）
环型
网型
按照连接方式分类（拓扑类型）
环型
网络介质
保护层 光柱 核心线缆 保护层 光线结构示意图
光纤

光纤优点： 频带较宽 电磁绝缘性能好 衰减较小 中继器的间隔较大
光纤分类

单模光纤

多模光纤
无线网络中的介质
无线电波 电磁波 卫星 射频 蓝牙
常见的无线数据通信应用 使用蜂窝电话接入INTERNET 通过卫星建立家庭或商业INTERNET连接 在手持计算设备之间发送数据 无线PC键盘和鼠标

有线网络中
同轴电缆 双绞线 光纤 V.35

无线网络中
无线电波 电磁波 卫星 射频 蓝牙
同轴线缆
Outer shield
Insulation (PVC, Teflon)
Copper wire mesh or aluminum sleeve
Conducting core
同轴线缆

同轴粗缆（Thinnet） 同轴细缆 (Thicknet)
网络协议
它是一系列约定性的规则,网络中的设备遵照这些规则进行信息传送和交换。
网络分类
按照覆盖范围分类 按照提供服务方式分类 按照连接方式分类（拓扑类型）
按照覆盖范围分类
局域网 城域网 广域网
LAN （Local Area Network） MAN （Metropolitan Area Network） WAN （Wide Area Network）
数据解封装
传输层
上层数据
网络层
TCP+上层数据 IP + TCP +上层数据 LLC 头 + IP + TCP + 上层数据
数据链路层
物理层
0101110101001000010
OSI参考模型
物理层
Physical layer
物理层功能
定义
•介质类型
•连接器类型
•信号类型
物理层功能
物理层介质： 同轴电缆（coaxial cable）：细缆和粗缆 双绞线（twisted pair）：UTP、STP 光纤（fiber）:单模 、多模 无线类介质等
优点：廉价，易于连接，易于扩展。

缺点：电缆的损坏可能导致整个网络瘫痪
双绞线
双绞线分类

屏蔽双绞线
(STP)

非屏蔽双绞线 (UTP)
用于电话通信 不适合传输数据 可以提供4Mbit/s数据传输 可以提供10Mbit/s数据传输 可以提供16Mbit/s数据传输 可以提供100Mbit/s数据传输 可以提供1000Mbit/s数据传输