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• 交换机通过学习数据帧的源MAC地址，记录下主机A的 MAC地址对应端口E0
• 该数据帧转发到除端口E0以外的其它所有端口
• 未知单播帧以泛洪方式处理
交换机的地址学习（续）
A
0260.8c01.1111
MAC地址表
E0: 0260.8c01.1111 E3: 0260.8c01.4444
E0
E1
双工技术
• 半双工 (CSMA/CD)
–同一时刻单向数据传送 –冲突可能性高 –用集线器连接
交换机 集线器
• 全双工
–只能用于点对点 –两端均须支持全双工 –冲突检测电路关闭
以太网技术的发展
• 快速以太网
– IEEE 802.3u 规范
• 千兆以太网
– IEEE 802.3z 规范 – IEEE 802.3ab 规范
数据解封装过程
接收方
数据（DATA） Data
段（Segment） TCP/UDP
Header
Data
包（Packet）
IP Header
TCP/UDP Header
Data
帧（Frame）Data Link
Header
IP Header
TCP/UDP Header
Data
CRC
比特（Bit） 100010010011100011001100010
B
0260.8c01.3333
C
E2
E3
D
0260.8c01.2222
0260.8c01.4444
• 主机D发送数据帧给主机C
• 交换机通过学习数据帧的源MAC地址，记录下主机D 的MAC地址对应端口E3
• 该数据帧转发到除端口E3以外的其它所有端口
• 未知单播帧以泛洪方式处理
交换机的转发/过滤决定
Frame
优点－转发延迟小 缺点－错误率高
Frame
Frame
优点－错误率低 缺点－转发延迟大
Frame
交换机的三个功能
– 地址学习 – 帧的转发/过滤 – 回路防止
交换机的地址学习
MAC地址表
A
0260.8c01.1111
E0
C
E2
0260.8c01.2222
B
E1
0260.8c01.3333
OSI 参考模型 Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical
TCP/IP协议栈
Application
Transport Internet Network Access
TCP/IP协议栈大致对应于OSI参考模型
机其它端口下的可用带宽
课程提纲
• TCP/IP协议概述 • 数据封装和解封装过程 • 以太网交换原理 ➢常用协议概述
– ARP – DHCP – DHCP Relay
地址解析协议－ARP
I need the Ethernet address of 176.16.3.2.
172.16.3.1
172.16.3.2
网络基础
课程提纲
➢TCP/IP协议概述 • 数据封装和解封装过程 • 以太网交换原理 • 常用协议概述
TCP/IP协议概述
主机A
主机B
Internet TCP/IP
Transmission Control Protocol / Internet Protocol 是互联网上通信的标准
TCP/IP协议栈
…
目的端口是23，把 数据发送到我的 Telnet程序中.
TCP三次握手－建立连接
Host A
Host B
1
Send SYN (seq=100 ctl=SYN)
SYN received
3
Established (seq=101 ack=301 ctl=ack)
SYN received
Send SYN, ACK 2
• 以太网及其缺陷:
– 以太网最初是基于同轴电缆的 – 网络中所有主机的收发都依赖于同一套物理介质，
即共享介质 – 同一时刻只能有一台主机在发送，各主机通过遵
循CSMA/CD规则来保证网络的正常通讯
冲突检测所导致的问题
• 共享总线的局限性－冲突域
以太网分段技术 交换机每个物理端口之下是一个冲突域
23 1028 1 11 2
Source Dest. Seq. Ack.
23 1028 2 12 4
TCP滑动窗口
发送方
Window size = 3 Send 1
1
Window size = 3 Send 2
Window size = 3 Send 3
Window size = 2 Send 3
Address Resolution Protocol (ARP) －将IP地址映射到MAC地址
Reverse Address Resolution Protocol (RARP) －将MAC地址映射到IP地址
网际层提供了路由寻址功能
TCP/IP协议栈 Application
网络访问层概述
Transport
－DNS －WINS
应用层提供了人机交互的接口
TCP/IP协议栈
传输层概述
Application
Transport Internet Network Access
Transmission Control Protocol (TCP) －可靠传输 －面向连接
User Datagram Protocol (UDP) －不可靠传输 －面向非连接
A
0260.8c01.1111
C
0260.8c01.2222
E0: 0260.8c01.1111
E2: 0260.8c01.2222 E1: 0260.8c01.3333 E3: 0260.8c01.4444
E0
XE1
X
E2
E3
B
0260.8c01.3333
D
0260.8c01.4444
• 交换机A发送数据帧给主机C • 在地址表中有目标主机，数据帧不会泛洪而直接转发 • 已知单播帧以点到点的方式处理，因此可以节省交换
• 优点
– 带宽达到与ATM相同的级别 – 实现成本低于ATM技术 – 数据链路层以上与传统以太网兼容 – 减轻了IT从业人员的学习负担
帧转发的方式
• 直通转发（cut-through） 交换机检测到目标地址后即转发帧
• 存贮转发(store and forword) 完整地收到帧并检查无错后才转发
I heard that broadcast. The message is for me. Here is my Ethernet address.
Data (varies)
端口号
应用层
F TSDTSR
T EMN FN I
P L T S TMP
NP
PP
E
T
端口号 传输层
20 21 23
25 53 69 161162 520
TCP
UDP
端口号提供了应用层到传输层的桥梁
TCP端口号
源端口 目的端口 …
Telnet Z
主机 A
主机 Z
SP DP
1028 23
E3
D
0260.8c01.4444
• 最初开机时交换机的动态MAC地址表是空的
交换机的地址学习（续）
A
0260.8c01.1111
MAC地址表 E0: 0260.8c01.1111
E0
E1
B
0260.8c01.3333
C
E2
0260.8c01.2222
D
E3
0260.8c01.4444
• 主机A发送数据帧给主机C
Application Presentation
Session Transport Network Data Link Physical
• 数据解封装过程是在不同的层次对数据去掉相应的标识
TCP段格式
Bit 0
Bit 15 Bit 16
Bit 31
Source port (16)
Destination port (16)
帧检测序列
以太网Ⅱ型数据帧是所有以太网帧中最古老也是应用最广泛的
MAC地址
• MAC地址是48 bit二进制的地址
如：00-05-3b-00-28-68
课程提纲
• TCP/IP协议概述 • 数据封装和解封装过程 ➢以太网交换原理 • 常用协议概述
以太网概述
• 以太网的优势：
– 众所周知 – 稳定的技术 – 花费少 – 容易学习和运行
Header
IP Header
TCP/UDP Header
Data
CRC
比特（Bit） 100010010011100011001100010
Application Presentation
Session Transport Network Data Link Physical
• 数据封装过程是在不同的层次对数据打上相应的标识
Destination port (16) Checksum (16)
8 Bytes
Data (if any)
• 没有序列和确认字段
IP包格式
B1it 0
Version (4)
Bit 15 Bit 16
Header Priority & Type Length (4) of Service (8)
传输层提供了可靠和不可靠传输
TCP/IP协议栈
网际层概述
Application
Transport
Internet
Network Access
Internet Protocol (IP) －路由寻址
Internet Control Message Protocol (ICMP) －用于连通性测试或路由追踪
Internet
Network Access
Logical Link Control(LLC) －定义了流量控制和错误检查等功能
Media Access Control(MAC) －定义了硬件地址
Physical Layer －定义了数据在物理介质上的传输
网络访问层定义了硬件地址和数据在物理介质上的传输
课程提纲
• TCP/IP协议概述 ➢数据封装和解封装过程 • 以太网交换原理 • 常用协议概述
数据封装过程
发送方
数据（DATA） Data
段（Segment） TCP/UDP
Header
Data
包（Packet）
IP Header
TCP/UDP Header
Data
帧（Frame）Data Link
Options (0 or 32 if any)
Data (varies if any)
协议号
Transport Layer
Internet Layer
TCP
UDP
6
17
IP
Protocol Numbers
• 协议号提供了传输层到网际层的桥梁
Ethernet II 帧格式
目的地址
源地址 类型
帧净载荷
应用层概述
TCP/IP协议栈
Application
Transport Internet Network Access
文件传输
－TFTP －FTP －NFS
邮件协议
－SMTP －POP3 －IMAP
Web浏览
－HT百度文库P
远程登录
－Telnet －rlogin －SSH
网络管理
－SNMP －RMON
名称管理
Sequence number (32) Acknowledgement number (32)
Header length (4)
Reserved
(6)
Code
bits
(6)
Checksum (16)
Window (16) Urgent (16)
20 Bytes
Options (0 or 32 if any)
Identification (16)
Flags (3)
Total Length (16)
Bit 31
Fragment offset (13)
Time to live (8)
Protocol (8)
Header checksum (16)
20 Bytes
Source IP Address (32)
Destination IP Address (32)
(seq=300 ack=101 ctl=syn,ack)
TCP三次握手的机制是为了建立可靠的连接
发送方 Send 1
Receive ACK 2 Send 2
Receive ACK 3
确认
接收方 Receive 1 Send ACK 2
Receive 2 Send ACK 3
• 确认的机制是为了保证可靠的传输
3 Window size = 2
Send 4
接收方
ACK 3 Window size = 2
2
Packet 3 is Dropped
ACK 5 Window size = 2
4
滑动窗口可以使主机更加有效地利用带宽
UDP段格式
B1it 0
Bit 15 Bit 16
Bit 31
Source port (16) Length (16)
TCP序列和确认号
Source Dest. Sequence Acknowledgement
Port
Port
#
#
…
A
Source Dest. Seq. Ack.
1 1028 23 10 1
Source Dest. Seq. Ack.
3 1028 23 11 2
B
Source Dest. Seq. Ack.
• 该数据帧转发到除端口E0以外的其它所有端口
• 未知单播帧以泛洪方式处理
交换机的地址学习（续）
A
0260.8c01.1111
MAC地址表
E0: 0260.8c01.1111 E3: 0260.8c01.4444
E0
E1
双工技术
• 半双工 (CSMA/CD)
–同一时刻单向数据传送 –冲突可能性高 –用集线器连接
交换机 集线器
• 全双工
–只能用于点对点 –两端均须支持全双工 –冲突检测电路关闭
以太网技术的发展
• 快速以太网
– IEEE 802.3u 规范
• 千兆以太网
– IEEE 802.3z 规范 – IEEE 802.3ab 规范
数据解封装过程
接收方
数据（DATA） Data
段（Segment） TCP/UDP
Header
Data
包（Packet）
IP Header
TCP/UDP Header
Data
帧（Frame）Data Link
Header
IP Header
TCP/UDP Header
Data
CRC
比特（Bit） 100010010011100011001100010
B
0260.8c01.3333
C
E2
E3
D
0260.8c01.2222
0260.8c01.4444
• 主机D发送数据帧给主机C
• 交换机通过学习数据帧的源MAC地址，记录下主机D 的MAC地址对应端口E3
• 该数据帧转发到除端口E3以外的其它所有端口
• 未知单播帧以泛洪方式处理
交换机的转发/过滤决定
Frame
优点－转发延迟小 缺点－错误率高
Frame
Frame
优点－错误率低 缺点－转发延迟大
Frame
交换机的三个功能
– 地址学习 – 帧的转发/过滤 – 回路防止
交换机的地址学习
MAC地址表
A
0260.8c01.1111
E0
C
E2
0260.8c01.2222
B
E1
0260.8c01.3333
OSI 参考模型 Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical
TCP/IP协议栈
Application
Transport Internet Network Access
TCP/IP协议栈大致对应于OSI参考模型
机其它端口下的可用带宽
课程提纲
• TCP/IP协议概述 • 数据封装和解封装过程 • 以太网交换原理 ➢常用协议概述
– ARP – DHCP – DHCP Relay
地址解析协议－ARP
I need the Ethernet address of 176.16.3.2.
172.16.3.1
172.16.3.2
网络基础
课程提纲
➢TCP/IP协议概述 • 数据封装和解封装过程 • 以太网交换原理 • 常用协议概述
TCP/IP协议概述
主机A
主机B
Internet TCP/IP
Transmission Control Protocol / Internet Protocol 是互联网上通信的标准
TCP/IP协议栈
…
目的端口是23，把 数据发送到我的 Telnet程序中.
TCP三次握手－建立连接
Host A
Host B
1
Send SYN (seq=100 ctl=SYN)
SYN received
3
Established (seq=101 ack=301 ctl=ack)
SYN received
Send SYN, ACK 2
• 以太网及其缺陷:
– 以太网最初是基于同轴电缆的 – 网络中所有主机的收发都依赖于同一套物理介质，
即共享介质 – 同一时刻只能有一台主机在发送，各主机通过遵
循CSMA/CD规则来保证网络的正常通讯
冲突检测所导致的问题
• 共享总线的局限性－冲突域
以太网分段技术 交换机每个物理端口之下是一个冲突域
23 1028 1 11 2
Source Dest. Seq. Ack.
23 1028 2 12 4
TCP滑动窗口
发送方
Window size = 3 Send 1
1
Window size = 3 Send 2
Window size = 3 Send 3
Window size = 2 Send 3
Address Resolution Protocol (ARP) －将IP地址映射到MAC地址
Reverse Address Resolution Protocol (RARP) －将MAC地址映射到IP地址
网际层提供了路由寻址功能
TCP/IP协议栈 Application
网络访问层概述
Transport
－DNS －WINS
应用层提供了人机交互的接口
TCP/IP协议栈
传输层概述
Application
Transport Internet Network Access
Transmission Control Protocol (TCP) －可靠传输 －面向连接
User Datagram Protocol (UDP) －不可靠传输 －面向非连接
A
0260.8c01.1111
C
0260.8c01.2222
E0: 0260.8c01.1111
E2: 0260.8c01.2222 E1: 0260.8c01.3333 E3: 0260.8c01.4444
E0
XE1
X
E2
E3
B
0260.8c01.3333
D
0260.8c01.4444
• 交换机A发送数据帧给主机C • 在地址表中有目标主机，数据帧不会泛洪而直接转发 • 已知单播帧以点到点的方式处理，因此可以节省交换
• 优点
– 带宽达到与ATM相同的级别 – 实现成本低于ATM技术 – 数据链路层以上与传统以太网兼容 – 减轻了IT从业人员的学习负担
帧转发的方式
• 直通转发（cut-through） 交换机检测到目标地址后即转发帧
• 存贮转发(store and forword) 完整地收到帧并检查无错后才转发
I heard that broadcast. The message is for me. Here is my Ethernet address.
Data (varies)
端口号
应用层
F TSDTSR
T EMN FN I
P L T S TMP
NP
PP
E
T
端口号 传输层
20 21 23
25 53 69 161162 520
TCP
UDP
端口号提供了应用层到传输层的桥梁
TCP端口号
源端口 目的端口 …
Telnet Z
主机 A
主机 Z
SP DP
1028 23
E3
D
0260.8c01.4444
• 最初开机时交换机的动态MAC地址表是空的
交换机的地址学习（续）
A
0260.8c01.1111
MAC地址表 E0: 0260.8c01.1111
E0
E1
B
0260.8c01.3333
C
E2
0260.8c01.2222
D
E3
0260.8c01.4444
• 主机A发送数据帧给主机C
Application Presentation
Session Transport Network Data Link Physical
• 数据解封装过程是在不同的层次对数据去掉相应的标识
TCP段格式
Bit 0
Bit 15 Bit 16
Bit 31
Source port (16)
Destination port (16)
帧检测序列
以太网Ⅱ型数据帧是所有以太网帧中最古老也是应用最广泛的
MAC地址
• MAC地址是48 bit二进制的地址
如：00-05-3b-00-28-68
课程提纲
• TCP/IP协议概述 • 数据封装和解封装过程 ➢以太网交换原理 • 常用协议概述
以太网概述
• 以太网的优势：
– 众所周知 – 稳定的技术 – 花费少 – 容易学习和运行
Header
IP Header
TCP/UDP Header
Data
CRC
比特（Bit） 100010010011100011001100010
Application Presentation
Session Transport Network Data Link Physical
• 数据封装过程是在不同的层次对数据打上相应的标识
Destination port (16) Checksum (16)
8 Bytes
Data (if any)
• 没有序列和确认字段
IP包格式
B1it 0
Version (4)
Bit 15 Bit 16
Header Priority & Type Length (4) of Service (8)
传输层提供了可靠和不可靠传输
TCP/IP协议栈
网际层概述
Application
Transport
Internet
Network Access
Internet Protocol (IP) －路由寻址
Internet Control Message Protocol (ICMP) －用于连通性测试或路由追踪
Internet
Network Access
Logical Link Control(LLC) －定义了流量控制和错误检查等功能
Media Access Control(MAC) －定义了硬件地址
Physical Layer －定义了数据在物理介质上的传输
网络访问层定义了硬件地址和数据在物理介质上的传输
课程提纲
• TCP/IP协议概述 ➢数据封装和解封装过程 • 以太网交换原理 • 常用协议概述
数据封装过程
发送方
数据（DATA） Data
段（Segment） TCP/UDP
Header
Data
包（Packet）
IP Header
TCP/UDP Header
Data
帧（Frame）Data Link
Options (0 or 32 if any)
Data (varies if any)
协议号
Transport Layer
Internet Layer
TCP
UDP
6
17
IP
Protocol Numbers
• 协议号提供了传输层到网际层的桥梁
Ethernet II 帧格式
目的地址
源地址 类型
帧净载荷
应用层概述
TCP/IP协议栈
Application
Transport Internet Network Access
文件传输
－TFTP －FTP －NFS
邮件协议
－SMTP －POP3 －IMAP
Web浏览
－HT百度文库P
远程登录
－Telnet －rlogin －SSH
网络管理
－SNMP －RMON
名称管理
Sequence number (32) Acknowledgement number (32)
Header length (4)
Reserved
(6)
Code
bits
(6)
Checksum (16)
Window (16) Urgent (16)
20 Bytes
Options (0 or 32 if any)
Identification (16)
Flags (3)
Total Length (16)
Bit 31
Fragment offset (13)
Time to live (8)
Protocol (8)
Header checksum (16)
20 Bytes
Source IP Address (32)
Destination IP Address (32)
(seq=300 ack=101 ctl=syn,ack)
TCP三次握手的机制是为了建立可靠的连接
发送方 Send 1
Receive ACK 2 Send 2
Receive ACK 3
确认
接收方 Receive 1 Send ACK 2
Receive 2 Send ACK 3
• 确认的机制是为了保证可靠的传输
3 Window size = 2
Send 4
接收方
ACK 3 Window size = 2
2
Packet 3 is Dropped
ACK 5 Window size = 2
4
滑动窗口可以使主机更加有效地利用带宽
UDP段格式
B1it 0
Bit 15 Bit 16
Bit 31
Source port (16) Length (16)
TCP序列和确认号
Source Dest. Sequence Acknowledgement
Port
Port
#
#
…
A
Source Dest. Seq. Ack.
1 1028 23 10 1
Source Dest. Seq. Ack.
3 1028 23 11 2
B
Source Dest. Seq. Ack.