网络互联与实现第二课

MAC地址解析为IP地址
主机10.1.1.254是分配IP地址的Server，它将给A一个 你的IP地址是 回复
10.1.1.1 10.1.1.254 A
10.1.1.3
10.1.1.4
代理ARP工作原理2－1
IP地址解析为网关的接口MAC地址
主机10.1.1.1需要给不在同一网段的主机172.16.1.1发送 数据，但是不知道它的MAC地址，因此发送ARP广播
以太网
以太网工作在数据链路层
网络层协议
网络层
数据链路层协议
2 1 层
网络层 数据链路层
物理层协议
包
数据链路层
物理层
主机A
帧
比特 数据单元
以太网
物理层
主机B
什么是以太网
以太网就是我们平常使用的局域网
找到目的主机后，怎样 怎样找到目的主机呢？ 当多个数据在同一条共享 才能让对方读懂信息的 线路上传输时，发生冲突 内容呢？ 咋整？
5 6 7 8 不被使用 接收 不被使用 不被使用 白色和蓝色
交叉
直通 直通/交叉 交叉 直通 交叉
交叉 橘黄色
白色和棕色 棕色
T568A标准中RJ-45连接器的 管脚号和颜色编码
线缆的连接2-2
标准网线的线序 交叉网线的线序 制作过程
物理层的设备2-1
网络接口卡 连接计算机和网络硬件 按照提供的线缆接口类型可分为RJ-45接口网 卡、光纤网卡等 便携式电脑可使用PCMCIA网络接口卡
物理层的功能
一：为数据端设备提供传送数据的线路 二：在线路上传输数据
传输介质
PC
网络设备
网络设备
PC
接口
信号的传输
物理层关心的是什么
机械特性 电气特性 功能特性 规程特性
通信设备间硬件连接接口的机械特点 规定了在物理连接上导线的电气连接及有关的电路的 特性 指明物理接口各条信号线的用途 指明利用接口传输的全过程及各项用于传输的事件发 生的合法顺序
用来标识一个节点的网络地址
192.168.2.101
192.168.3.100
192.168.1.0
192.168.2.0 192.168.3.0
192.168.1.100
192.168.2.100
子网掩码的使用 找出IP地址所属网络 使用“与”运算
划分子网
划分子网的作用
通过将子网掩码变长，将大的网络划分成多个小的网络
双绞线的标准
EIA/TIA-568——―商用建筑物电信布线 标准”
Cat 5e UTP
Cat 5e STP
光传输系统
光传输系统由三个部分组成：光纤传输介质、光源和检测 器
电信号 光信号 电信号
驱动器
光源
光纤
光检测器
放大器
发光二极管 激光二极管
超细玻璃 熔硅纤维
光电二极管
光信号在光纤中的传输
网络ID
172.16.3.0 172.16.4.0
172.16.1.0
172.16.2.0
不规则划分子网掩码（VLSM） 现在有一个C类IP地址: 192.168.5.0，想划分 20 个子网，并且每子网里有5 台主机。 应该使用的子网掩码的长度是多少呢？
不规则划分子网掩码（VLSM）
2n> 需要划分的网络数量 2m－2 > 每个网络中的主机数量 m+n=为划分子网前子网掩码的主机位 当n＝5时， 2n＝32 > 20 m＝3， 2m－2 ＝6 > 5 因此，掩码为29位，255.255.255.248
10.1.1.1
10.1.1.2
10.1.1.3
10.1.1.4
ARP协议2－4
IP地址解析为MAC地址 主机10.1.1.1将10.1.1.2的MAC地址保存到缓存中，发送数据
10.1.1.1
ARP 缓存表
Internet Adress 10.1.1.2
10.1.1.2
Physical Adress 0800.0020.1111
以太网接口
RJ－45 光纤接口
• • • • • FC 圆形带螺纹光纤接头 ST 卡接式圆形光纤接头 SC 方型光纤接头 LC 窄体方形光纤接头 MT-RJ 收发一体的方型光纤接头
物理层的传输介质
有线介质
双绞线 光纤
无线介质
无线电 微波 激光 红外线
双绞线
双绞线TP是目前使用最广，价格相对便宜的一种 传输介质 由两根绝缘铜导线相互缠绕组成，以减少对邻近 线对的电气干扰 由若干对双绞线构成的电缆被称为双绞线电缆 非屏蔽双绞线UTP和屏蔽双绞线STP
IEEE802.2 以 太 网 IEEE802.3
物理层
MAC子层与LLC子层2－1
介质访问控制（MAC）子层（802.3） 将上层交下来的数据封装成帧进行发送(接收时进行相反的过程， 将帧拆卸)； 实现和维护介质访访问控制协议，例如CSMA/CD； 比特差错检测； MAC帧的寻址，即MAC帧由哪个站（源站）发出，被哪个站／哪 些站接收（目的站）。
802.3 以太网帧格式
帧 启 始 定 界 符
1 字 节
大于0600H表示类型，小 于0600H表示长度
类 型 / 长 度 2 字 节
前导码
目的地址
源地址
数据
Байду номын сангаас
帧校验 序列
7字节
6字节
6字节
46～1500 字节
4字节
数据链路层封装 物理层封装
以太网标准
数据链 路层
逻辑链路控 制子层 （LLC) 介质访问控 制子层 （MAC)
ICMP检测双向通路的连通性 Ping命令使用ICMP协议 Ping [-t] [-a] [-l 字节数] Ip _Adress|Target_name
ICMP协议的应用2－2
在一台计算机上向远程主机发起ping连接时，可能收 到的返回信息有：
连接建立成功
• Reply from 192.168.1.1:bytes=32 time<1ms TTL=128
谁是 10.1.1.2？ 我要你的 MAC地址 10.1.1.2
10.1.1.1
10.1.1.3
10.1.1.4
ARP协议2－3
IP地址解析为MAC地址 所有主机都接收到10.1.1.1的ARP广播，但只有10.1.1.2给它一个单 播回复，并缓存10.1.1.1的MAC地址
我是10.1.1.2,我的 MAC地址是 0800.0020.1111
目标主机不可达
• Destination host unreachable.
数据链路层
数据链路层的功能2－1
数据链路层
网络层
数据链路层协议
网络层 数据链路层 物理层
主机B
包(Packet） 帧 （Frame）
数据链路层 物理层
主机A
比特（Bit）
数据单元
数据链路层的功能2－2
数据链路层的功能
数据链路的建立、维护与拆除 帧包装、帧传输、帧同步 帧的差错恢复 流量控制
Type
Dynamic
10.1.1.3
10.1.1.4
主机地址查询过程
RARP协议2－1
MAC地址解析为IP地址
主机A需要一个IP地址，发送RARP广播
我的MAC是 0800.0020.1111， 谁给我一个IP地 10.1.1.254 址？
A
10.1.1.3
10.1.1.4
RARP协议2－2
例如：100BASE-TX
UTP或STP 基带，即物理介质为 数据速率为100M 以太网专用
常见线缆
10Base5--粗缆 最大传输距离500米 10Base2--细缆 最大传输距离185米 10BaseT—双绞线 最大传输距离100米 10BaseF—光纤 传输距离1000米以上 100Mbps快速以太网 100Mbps快速以太网
CSMA/CD
CSMA/CD—带冲突检测(碰撞检测 )的载波监听多路访问 以太网采用CSMA/CD避免信号的冲突 工作原理 发送前先监听信道是否空闲， 若空闲则立即发送数据。 在发送时，边发边继续监听 若监听到冲突，则立即停止 发送 等待一段随机时间（称为退 避）以后，再重新尝试
MAC子层与LLC子层2－2
逻辑链路控制（LLC）子层（802.2） 建立和释放数据链路层的逻辑连接； 提供与上层的接口； 给帧加上序号。
以太网命名方法
N－信号－物理介质 N：以兆位为单位的数据速率，如10、100、1000 信号：基带还是宽带 物理介质：标识介质类型
网络层
网络层的功能
定义了基于IP协议的逻辑地址
选择数据通过网络的最佳路径
IP包头的格式
版本（4） 首部长度 （4） 优先级与服务类型（8） 总长度（16）
标识符（16）
标志（3）
段偏移量（13）
TTL（8）
协议号（8）
首部校验和（16）
20 字 节
源地址（32）
目标地址（32）
可选项
数据
IP地址的作用
ARP协议2－1
IP地址解析为MAC地址
主机10.1.1.1想发送数据给主机10.1.1.2，检查缓存， 发现没有10.1.1.2的MAC地址
10.1.1.1
10.1.1.2
10.1.1.3
10.1.1.4
ARP协议2－2
IP地址解析为MAC地址
主机10.1.1.1发送ARP广播
以太网MAC地址
以太网地址用来识别一个以太网上的某个单独的设备或一组设备
24比特 （供应商标识）
24比特 （供应商对网卡的唯一编号）
对于目的地址： 0–物理地址（单播地址） 1–逻辑地址（组播地址）
例如：00－06－1b－e3－93－6c
00－0d－28－be－b6－42
IBM
CISCO
以太网帧格式
光脉冲在光纤中的传输是利用了光的全反射原理 光纤分为多模光纤和单模光纤
输入脉冲 输出脉冲
多模光纤
输入脉冲 输出脉冲
单模光纤
光缆的结构和传播特性
光缆的结构
外护套
光缆的传播特性 损耗 色散
远供电源线 光纤及其包层 填充物
加强芯 包带层
线缆的连接2-1
EIA/TIA 568A和568B 管脚号 颜色 线缆的连接 用途 1 发送 + 白色和绿色 标准网线 2 发送 绿色 交叉网线 3 接收 + 白色和橘黄色 4 不被使用 蓝色 直通 全反线
物理层的设备2-2
中继器
能放大信号 延长网络传输距离 只包含有一个输入端口和一个输出端口，所以只能接 收和转发数据流 成本低
物理层的设备2-3
集线器 最初只是一个多端口的中继器 可用于星形拓扑结构 能够支持各种不同的传输介质和数据传输速率 有些集线器具有内部处理能力，例如，可以接受远程管理、过滤 数据或提供网络诊断信息 被交换机所取代
未划分子网的IP地址
网络172.16.0.0，掩码255.255.0.0
172.16.0.1 172.16.0.2 172.16.0.3
172.16.255.253 172.16.255.254
…...
172.16.0.0
划分子网后的IP地址
掩码变成255.255.255.0， 网络划分为172.16.1.0、172.16.2.0、……172.16.254.0
物理层是TCP/IP模型的最底层 物理层为数据传输提供可靠环境
物理层是网络的基 础，正如同公路是 汽车通行的基础一 样
物理层概述
物理层是TCP/IP五层模型的最底层，为数据通信的介质 提供规范和定义
直接面向实际承担数据传输的物理介质 传输单位为比特 主要负责在通信线路上比特流如何传输
10.1.1.1 10.1.1.254
172.16.1.1
10.1.1.2
ICMP协议
ICMP消息通过IP数据报传送，被用来发送错误和 控制信息。 ICMP定义了很多信息类型，例如：
目的地不可达 TTL 超时 信息请求 信息应答 地址请求 地址应答
ICMP协议的应用2－1
网络互联与实现
计算机网络技术教研室 王宏群
TCP/IP参考模型
TCP/IP协议参考模型
应用层
表示层 应用层
传输层 互联网层 应用层 会话层 传输层
传输层 互联网层
数据链路层
网络层
数据链路层 物理层
网络接口层
物理层
TCP/IP 4层模型
TCP/IP 5层模型
OSI 7层模型
物理层
物理层－网络的基础
我需要知道 172.16.1.1 的MAC地址
10.1.1.1 10.1.1.254
172.16.1.1
10.1.1.2
代理ARP工作理2－2
IP地址解析为网关的接口MAC地址
网关10.1.1.254给10.1.1.1一个单播回复，将自己的接 口MAC地址告诉给10.1.1.1
用我的MAC地址封 装数据帧吧，我的 MAC是 0800.0020.2222