第一章, 網際互連
把一個大的網絡劃分為一些小的網絡就稱為網絡分段,這些工作由路由器,交換機和網橋來按成。
引起LAN通信量出現足賽的可能原因如下:
1. 在一個廣播域中有太多的主機
2. 廣播風暴
3. 多點傳播
4. 低的帶寬
路由器被用來連接配接各種網絡,并将資料包從一個網絡路由到另一個網絡。
預設時,路由器用來分隔廣播域,所謂廣播域,是指王端上所有裝置的集合,這些裝置收聽送往那個王端的所有廣播。盡管路由器用來分隔廣播域,但重要的是要記住,路由器也用來分隔沖突域。
在網絡中使用路由器有兩個好處:
1. 預設時路由器不會轉發廣播。
2. 路由器可以根據第三層(網絡層)資訊對網絡進行過濾。
預設時,交換機分隔沖突域。這是一個以太網術語,用來描述:某個特定裝置在網段上發送一個資料包,迫使同一個網段上的其他裝置都必須主要道這一點。在同一時刻,如果兩個不同的裝置試圖發送資料包,就會産生沖突域,此後,兩個裝置都必須重新發送資料包。
網際互連模型
當網絡剛開始出現時,典型情況下,隻能在同一制造商的計算機産品之間進行通信。在20世紀70年代後期,國際标準化組織建立了開放系統互聯參考模型,也就是OSI七層模型。
OSI模型時為網絡而建構的最基本的層次結構模型。下面是分層的方法,以及怎樣采用分層的方法來排除網際網路絡中的故障。
分層的方法
參考模型時一種概念上的藍圖,描述了通信是怎樣進行的。他解決了實作有效通信所需要的所有過程,并将這些過程劃分為邏輯上的組,稱為層。
參考模型的優點
OSI模型時階層化的,任何分層的模型都有同樣的好處和優勢。
采用OSI層次模型的優點如下,當然不僅僅是這些:
1. 通過網絡元件的标準化,允許多個提供商進行開發。
2. 允許各種類型網絡硬體和軟體互相通信。
3. 防止對某一層所作的改動影響到其他的層,這樣就有利于開發。
OSI參考模型
OSI模型規範重要的功能之一,是幫助不能類型的主機實作互相之間的資料傳輸。
OSI模型有7個不同的層,分為兩個組。上面三層定義了中斷系統中的應用程式将被彼此通信,以及如何與使用者通信。下面4層定義了三怎樣進行端到端的資料傳輸。
下面4層定義了怎樣通過物力電纜或者通過交換機和路由器進行資料傳輸。
傳輸層:
1. 提供可靠或不可靠的傳輸
2. 在重傳之前執行錯誤糾正
網絡層:
1. 提供邏輯尋址,以便進行路由選擇.
資料鍊路層:
1. 将資料包組合為位元組,位元組組合為幀
2. 使用MAC位址提供對媒體的通路
3. 執行錯誤檢測,但不糾正
實體層:
1. 在裝置之間傳輸比特流
2. 制定電壓大小、線路速率和電纜的引腳數
工作在OSI模型的所有7層的網絡裝置包括:
1. 網絡管理系統(NMS)
2. WEB和應用程式伺服器
3. 網關(非預設網關)
4. 網絡主機
OSI參考模型的7層和各層的功能
1. Application layer 檔案、列印、消息、資料庫和應用程式
2. Presentation layer 資料加密、壓縮和轉換服務
3. Session layer 會話控制
4. Transport layer 端到端連接配接
5. Network layer 路由選擇
6. Data Link layer 資料組合成幀
7. Physical layer 實體拓撲
應用層:OSI模型的應用層是使用者與計算機進行實際通信的地方。
表示層:表示層因它的用途而得名:它為應用層提供資料,并負責資料轉換和代碼的格式化。
會話層:會話層負責建立、管理和終止表示層實體之間的會話連接配接。
傳輸層:傳輸層将資料分段并重組為資料流。
網絡層:網絡層負責裝置的尋址,跟蹤網絡中裝置的位置,并決定傳送資料的最佳路徑,這意味着網絡層必須在位于不同地區的互聯裝置之間傳輸資料流。
資料鍊路層:資料鍊路層提供資料的實體傳輸,并處理出錯通知、網絡拓撲和流量控制。
實體層:實體層是最低層,實體層的功能有兩個:發送和接收位流。
以太網(ETHERNET)組網
以太網采用競争型的媒體通路方法,允許網絡上的所有主機共享同一條鍊路的帶寬。
以太網采用帶沖突檢測的載波監聽多路通路(CSMA/CD)技術。
采用CSMA/CD協定的網絡将承受巨大的沖突壓力,包括:
1. 延遲
2. 低的吞吐量
3. 擁塞
半雙工和全雙工以太網
半雙工以太網在原始的802.3以太網中定義,它隻适用一對線纜,數字信号線上路上是雙向傳輸的。
半雙工以太網也采用CSMA/CD協定,以防止産生沖突,如果産生了沖突,就允許重傳。
全雙工以太網是用兩對電纜線,而不失向半雙工方式那樣是用一對電纜線。
全雙工以太網可以用于下列3種情況:
1. 交換機到主機的連接配接
2. 交換機到交換機的連接配接
3. 使用交叉電纜的從主機到主機的連接配接
以太網的資料鍊路層
以太網的資料鍊路層負責以太網尋址,通常成其為硬體尋址或MAC尋址。
有四種不同類型的以太網幀可用:
1. Ethernet_II
2. IEEE 802.3
3. IEEE 802.2
4. SNAP
Ethernet尋址
它采用截至通路控制(Media Access Control, MAC)位址進行尋址,MAC位址被燒入每個以太網網卡中。MAC位址也叫硬體位址,它采用48位(6個位元組)的十六進制格式。
Ethernet幀
資料鍊路層負責将位組合成位元組,并将位元組組合成幀。
802.3幀的格式:
前導(Preambl)
幀起始定界符/同步(Start Frame Delimiter,SFD)/Synch
目的位址(Destination Address,DA)
源位址(Source Address,SA)
長度(Length)或類型(Type)字段
資料(Data)
幀效驗序列(Frame Check Sequence,FCS)
Ethernet實體層
Ethernet最早由DIX實作。這是一種傳輸速率為10Mb/s的網絡,其實體媒體可以是同軸電纜、雙絞線和光纖。
下面是原始的IEEE 802.3标準:
10Base2
10Base5
10BaseT
下面是擴充的IEEE 802.3标準:
100BaseTX
100BaseFX
1000BaseCX
1000BaseT
1000BaseSX
1000BaseLX
Ethernet電纜的連接配接
可用的Ethernet電纜類型有:
1. 直通電纜
2. 交叉電纜
3. 反轉電纜
直通電纜:
1. 主機到交換機或集線器
2. 路由器到交換機或集線器
交叉電纜:
1. 交換機到交換機
2. 集線器到集線器
3. 主機到主機
4. 集線器到交換機
5. 路由器直連到主機
反轉電纜:
這種類型的電纜不是用來将各種Ethernet部件連接配接起來,而是反轉的Ethernet電纜來實作從主機到路由器控制台串行通信(com)端口的連接配接。
無線聯網(Wireless Networking)
下面是各種類型的無線網絡
1. 窄帶無線(Narrowband Wireless LAN)
2. 個人通信服務(PCS)
3. 窄帶PCS
4. 寬帶PCS
5. 衛星
6. 紅外無線LAN
7. 擴頻無線LAN
資料封裝
當主機向其他的裝置跨網絡傳輸資料時,資料就要進行封裝,就是在OSI模型的每一層加上協定資訊。每一層隻與接收裝置上相應的對等層進行通信。
Cisco的3層(層次)模型
Cisco的層次模型可以用來幫助設計,實作核維護可擴充的、可靠的、性能價格比高的階層化的網際網路絡。
Cisco定義了3個層次,下面是3個層次和他們的典型功能:
1. 核心層:骨幹
核心層就是網絡的中心。他位于頂層,負責可靠而迅速的傳輸大量的資料流。網絡核心層的唯一意圖是,盡可能快的交換資料流。
2. 配置設定層:路由
配置設定層有時也稱為工作組層,它是接入層和核心層之間的通信點。配置設定層主要功能是提供路由、過濾和WAN接入,如果需要的話,他還決定資料報可以怎樣對核心層進行通路。
3. 接入層:交換
接入層控制使用者和工作組對網際網路絡資源的通路。接入層也稱桌面層。大多數使用者所需要的網絡資源将在本地獲得,配置設定層處理遠端服務的資料流。