网络模型与协议

按拓扑类型划分
– – – – 总线形网络 星形网络 环形网络 网状网络
– 城域网 – 广域网
按提供服务的方式
– 对等网络 – 服务器/客户端网络
网络通讯的方式
单播 广播
组播
网络协议
100085 北京市海淀区上地东路5号 神州数码大厦 神州数码网络有限公司 负责人 （收） 北京市友华科技公司 100088
双绞线
双绞线的制作过程如下： 双绞线的制作过程如下：
1、按照线序图打开线对并排列整齐 2、小心的将线头掐平并送入水晶头的8个线槽中，按紧 3、用专门的卡线钳子将水晶头中的线掐紧
100M双绞线线序
1
2
3
网络设备以太口的线序标准
Hub Uplink，网卡，路由器以太口 MDI-X port
Pin Signal 1 2 3 4 5 6 7 8 RX+ RXTX+ Not applicable Not applicable TXNot applicable Not applicable Description ReceiveData + ReceiveData Transmit Data + Not applicable Not applicable Transmit Data + Not applicable Not applicable Pin Signal 1 2 3 4 5 6 7 8 TX+ TXRX+ Not applicable Not applicable RXNot applicable Not applicable
外部网
交换机扩散数据
MAC 地址表
A
F0/1: 00d0.f811.1111 F0/2: 00d0.f822.2222 F0/3: 00d0.f833.3333 F0/4: 00d0.f844.4444
B
00d0.f811.1111
F0/1 F0/2
F0/3
00d0.f833.3333
C
F0/4
D
IEEE802模型
LLC层 LLC层 MAC层 MAC层
数据链路层
MAC：网段（广播域） MAC：网段（广播域）中数据通讯的机制和数据的 差错检测 LLC：指明上层网络协议(IEEE802. (IEEE802 LLC：指明上层网络协议(IEEE802.2)
以太网帧格式
DST
SRC
TYPE
DATA
国内信件需要按照此格式
协议就是一套约定俗成
计算机网络业界有影响的组织
国际标准化组织(ISO) 电子工业协会/电信工业联盟(EIA/TIA)
电子电气工程师协会(IEEE)
国际电信联盟(ITU)
美国国家标准局(ANSI)
INTERNET行动委员会(IAB)
OSI参考模型
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 处理网络应用 数据格式转换 网络设备间通信管理 端到端的连接 寻址和最短路径的选择 接入网络介质 比特数据流传送 物理介质 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
百度文库
表示层（L6）
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 数据的解码和编码 数据的加密和解密 数据的压缩和解压 表示层保证一个系统应 用层发出的信息能被另 一个系统的应用层读出
会话层（L5）
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 会话的建立、维持、终止 系统软件：Windows 2003 server、Sco UNIX 应用软件： IE、CuteFTP、IIS、SQL 管理通信实体间 的会话
美国的信件需要按照此格式
FROM: Room No。108, Bldg。F, Huiyuan International Apartment No。8 Anli Road Chaoyang District Beijing, PRC 100101 TO: DigitalChina USA 5 Musick, Irvine CA,92718 U.S.A
C
D
00d0.f822.2222
00d0.f844.4444
外部网
地址学习——MAC地址表形成
MAC 地址表
F0/1: 00d0.f811.1111
A
E2 F0/1 F0/2 F0/3 F0/4
B
00d0.f811.1111
00d0.f833.3333
C
D
00d0.f822.2222
00d0.f844.4444
B
00d0.f811.1111
F0/1 F0/2
F0/3 X F0/4
00d0.f833.3333
X
D
C
00d0.f822.2222
00d0.f844.4444
外部网
地址学习——MAC地址表形成
MAC 地址表
A
E2 F0/1 F0/2 F0/3 F0/4
B
00d0.f811.1111
00d0.f833.3333
FCS
MAC地址 :48位二进制 以十六进制形式表示） 位二进制（ MAC 地址:48 位二进制 （ 以十六进制形式表示 ） ， 地址 设备的物理标识，其值与设备的生产厂商有关 设备的物理标识， TYPE（类型） 指明上层（ TYPE（类型）：指明上层（L3）网络协议 DATA（数据） 可变于46Byte－1500Byte 46Byte Byte之间 DATA（数据）：可变于46Byte－1500Byte之间 FCS（帧检测序列） CRC校验 FCS（帧检测序列）：CRC校验
计算机网络模型与协议
岳大安
神州数码网络技术部 行业咨询顾问 神州数码网络大学 高级讲师
计算机网络概述 OSI参考模型和TCP/IP协议栈基础 数据交换、路由技术基础
计算机网络概述
计算机网络的分类
按网络覆盖范围划分
– 局域网
按网络所支持的速率
– 10M网络 – 100M网络 – 1000M网络
物理层设备-集线器
中继器的一种形式， 中继器的一种形式，区别在于集线器能够提供多端口服 也称为多口中继器。 务，也称为多口中继器。 所有端口属于同一个冲突域 所有端口属于同一个广播域 所有端口共享总线带宽 以泛洪方式转发任何形式的数据
数据链路层（L2）
网段（广播域） 网段（广播域）中数据通讯的机制 数据的差错检测 指明上层（ 指明上层（L3）网络协议
线路类型（双绞线、光纤、Wireless） 线路类型（双绞线、光纤、Wireless） 传输速率（bps、Kbps、Mbps、Gbps、10Gbps Gbps） 传输速率（bps、Kbps、Mbps、Gbps、10Gbps） 传输模式（单工、半双工、全双工） 传输模式（单工、半双工、全双工） 网络物理拓扑结构（ 星状拓扑、 环状拓扑、 网络物理拓扑结构 （ 星状拓扑 、 环状拓扑 、 总线 拓扑） 拓扑）
Hub ，交换机 MDI port
Description Transmit Data + Transmit Data ReceiveData+ Not applicable Not applicable ReceiveData Not applicable Not applicable
直通线和交叉线连接原理图
TCP/IP协议层次结构
OSI参考模型 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 网络接口层 物理层 传输层 网络层 建立端到端连接 寻址和路由选择 物理介质访问 二进制数据流传输 应用层 提供应用程序 网络接口 TCP/IP协议栈
TCP/IP协议栈Internet层
应用层
传输层 IP、ICMP、ARP 、 、
OSI参考模型
应用层
网络应用
表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
数据传输
层与层之间功能相互独立（每层遵照自己独有的协议集，与对方相应层次进行通 讯） 上层通讯依赖于下层通讯
应用层（L7）
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 应用程序接口： http, ftp,telnet,dns,dhcp,smtp,pop3…… 实现多个系统应用进程相 互通信,提供应用程序接口
二层互联设备-交换机
每端口属于独立的冲突域 所有端口属于同一个广播域 每端口带宽独立 根据数据帧L2报头信息转发数据 根据数据帧 报头信息转发数据
数据帧的过滤及转发
MAC 地址表
A
F0/1: 00d0.f811.1111 F0/2: 00d0.f822.2222 E2 F0/3: 00d0.f833.3333 F0/4: 00d0.f844.4444
协议数据单元（PDU)
7 6
数据
5 H4 H3 H2 4 3 2 1
数据段（ 数据段（Segment） ） 数据包（ 数据包（Packet） ） 数据帧（ 数据帧（Frame） ） 数据位（ 数据位（Bits） ）
数据 L4数据 L3数据
10101000011110000101010
物理层（L1）
网络传输介质
10Mbps Ethernet： ： 10BaseT----使用 使用3/4/5类UTP，距离 使用 类 ，距离100米。 米 100Mbps FastEthernet: 100BaseTX----使用 类UTP，距离 使用5类 使用 ，距离100米。 米 100BaseFX----使用单模和多模光纤（直径 使用单模和多模光纤（ ）。多 使用单模和多模光纤 直径62.5或125um）。多 或 ）。 模光纤连接的最大距离为550米，单模光纤连接的最大距离为 模光纤连接的最大距离为 米 3000米。 米
网络接口层
IP地址
32比特的二进制数 比特的二进制数 网络位 主机位
每8比特表示成一个十进制数 比特表示成一个十进制数 172
128 64 32 16 8 4 2 1
16
122
204
10101100 00010000 01111010 11001100
IP地址的分类
网络传输介质
1000Mbps GigabitEthernet： ： 1000Base-SX----使用直径为 使用直径为62.5um或50um的多模光纤，工作波 的多模光纤， 使用直径为 或 的多模光纤 长为770-860nm，传输距离为220-550m。 长为 ，传输距离为 。 1000Base-LX ----使用直径为 使用直径为9um或10um的单模光纤，工作波长 的单模光纤， 使用直径为 或 的单模光纤 为1270-1355nm，传输距离为 ，传输距离为5km。 。 1000Base-CX ----使用 欧屏蔽双绞线（STP），传输距离为 使用150欧屏蔽双绞线 欧屏蔽双绞线（ ），传输距离为 使用 ）， 25m。 。 1000Base-T ----使用 类UTP，距离 使用5类 使用 ，距离100米。 米
CSMA/CD
PC A
Packet
听 空闲
PC B
PC C
PC D
当PCA要发一个数据包给PCD的时候,首先PCA要先听HUB的链路上是否有 数据在跑,如果有那么PCA等待,如果没有那么PCA将数据包发出.这样的做 法是由于HUB上的链路是共享的,所以采用了发数据包之前先进行冲突检 测的方法,那么我们称为CSMA/CD.
CSMA/CD
PC A
听 继续听
PC B
有数据在转发
PC C
PC D
HUB上的链路是共享的,所以如果HUB上有数据在转发,那么此时PCA需要 等待.
CSMA/CD
PC A 随机秒数
Packet
听 空闲
PC B
PC C 随机秒数
Packet
听
PC D
现在的情况是PCA和PCC都要发数据,但是两人刚才都检测到HUB上是空闲 的.那么两人都发.结果发生了冲突.两人都同时启动BACK OFF动作.随机的 生成一个秒数,再发数据包.如果再与其他PC发送的数据包冲突.那么再次 BACK OFF,BACK OFF一共可进行15次.
数据的封装示意
用户数据 应用层 表示层 协议数据单元（PDU） 数据段（Segment） 数据包（Packet） 数据帧（Frame） 位流（Bit Flow） 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
数据的解封示意
用户数据 应用层 表示层 会话层 数据解封 传输层 网络层 数据链路层 物理层
00d0.f822.2222
00d0.f844.4444
广播地址（或未知地址）：扩散操作 广播地址（或未知地址）：扩散操作 ）：
网络层（L3）
网段间互连(为互连网中每个设备分配逻辑地址) 网段间互连( 为互连网中每个设备分配逻辑地址) 决定数据传输的路径(根据路由信息) 决定数据传输的路径(根据路由信息)