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1、网络基础知识培训内容网络基础知识培训内容TCP/IP协议栈协议栈交换基本原理交换基本原理路由基本原理路由基本原理数据包转发实例数据包转发实例第一节第一节 TCP/IP协议栈协议栈TCP/IP协议协议栈栈主机主机AInternetTCP/IP主机主机BTransmission Control Protocol/Internet Protocol是互联网上通信的标准是互联网上通信的标准ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysical提供应用程序接口提供应用程序接口提供应用程序接口提供应用程序接口处理数据格式、数据加密等处
2、理数据格式、数据加密等处理数据格式、数据加密等处理数据格式、数据加密等建立、维护和拆除应用程序的会话建立、维护和拆除应用程序的会话建立、维护和拆除应用程序的会话建立、维护和拆除应用程序的会话建立、管理和拆除主机端到端连接建立、管理和拆除主机端到端连接建立、管理和拆除主机端到端连接建立、管理和拆除主机端到端连接寻址和路由选择寻址和路由选择寻址和路由选择寻址和路由选择提供介质访问、链路管理等提供介质访问、链路管理等提供介质访问、链路管理等提供介质访问、链路管理等比特流传输比特流传输比特流传输比特流传输1.1 OSI参考模型参考模型面向用户应用面向用户应用面向用户应用面向用户应用面向数据传输面向数据
3、传输面向数据传输面向数据传输 许多功能在多个层次重复，有冗余感（如流控，差错控制等）各层功能分配不均匀（链路、网络层任务重，会话层任务轻）功能和服务定义复杂，很难产品化（实际应用中几乎没有完全按OSI七层模型设计的产品）OSI模型的缺陷ApplicationTransportNetworkNetWorks Access网络接入层网络接入层网络层网络层传输层传输层应用层应用层1.2 TCP/IP协议栈协议栈ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysicalApplicationTransportInternetNetwo
4、rk AccessOSI 参考模型参考模型TCP/IP协议栈协议栈TCP/IP协议栈与协议栈与OSI的对应关系的对应关系ApplicationTransportNetworkNetWorks Access网络接入层网络接入层网络层网络层传输层传输层应用层应用层应用层文件传输文件传输TFTP FTPNFS邮件协议邮件协议SMTPPOP3IMAPWeb浏览浏览HTTP远程登录远程登录Telnet rlogin SSH网络管理网络管理SNMPRMON名称管理名称管理DNSWINS应用层提供了人机交互的接口应用层提供了人机交互的接口传输层ApplicationTransportNetworkNetWo
5、rks Access网络接入层网络接入层网络层网络层传输层传输层应用层应用层Transmission Control Protocol(TCP)可靠传输可靠传输面向连接面向连接User Datagram Protocol(UDP)不可靠传输不可靠传输非面向连接非面向连接传输层提供了可靠和不可靠传输传输层提供了可靠和不可靠传输 网络层ApplicationTransportInternetNetwork AccessTCP/IP协议栈协议栈网络层提供了路由寻址功能网络层提供了路由寻址功能Internet Protocol(IP)路由寻址路由寻址Internet Control Message P
6、rotocol(ICMP)用于连通性测试或路由追踪用于连通性测试或路由追踪Address Resolution Protocol(ARP)将将IP地址映射到地址映射到MAC地址地址Reverse Address Resolution Protocol(RARP)将将MAC地址映射到地址映射到IP地址地址ApplicationTransportInternetNetwork AccessTCP/IP协议栈协议栈网络接入层定义了硬件地址和数据在物理介质上的传输网络接入层定义了硬件地址和数据在物理介质上的传输Logical Link Control(LLC)定义了流量控制和错误检查等功能定义了流量控
7、制和错误检查等功能Media Access Control(MAC)定义了硬件地址定义了硬件地址Physical Layer定义了数据在物理介质上的传输定义了数据在物理介质上的传输网络接入层ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysical100010010011100011001100010数据数据(DATA)(DATA)段段(Segment)(Segment)比特比特(Bit)(Bit)发送发送接收接收DATADATATCP/UDPTCP/UDPHeadHeadDATADATATCP/UDPTCP/UDPHeadH
8、eadIPIPHeadHead包包(Packet)(Packet)DATADATATCP/UDPTCP/UDPHeadHeadIPIPHeadHeadFrameFrameHeadHead帧帧(Frame)(Frame)FCSFCS1.3 数据包的封装数据包的封装DATADATA1.4 数据包的解封装DATADATAApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysical 数据数据数据数据(DATA)(DATA)段段段段(Segment)(Segment)100010010011100011001100010 比特比特(Bit
9、)(Bit)DATADATADATADATATCP/UDPTCP/UDPHeadHeadDATADATATCP/UDPTCP/UDPHeadHead 包包包包(Packet)(Packet)DATADATADATADATATCP/UDPTCP/UDPHeadHeadIPIPHeadHeadDATADATAFrameFrameHeadHead 帧帧帧帧(Frame)(Frame)(Frame)(Frame)FCSFCSIPIPHeadHeadDATADATA第二节第二节 交换基本原理交换基本原理地址学习地址学习地址学习地址学习交换机的功能交换机的功能帧的转发帧的转发帧的转发帧的转发环路防止环路防
10、止环路防止环路防止CAM表0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3ABCD交换机学习主机地址开机时开机时CAM（内容可寻址存储器）表是空的（内容可寻址存储器）表是空的 主机A发送数据帧给主机C交换机记录下主机A的MAC地址 对应端口E0 帧被转发到除端口E0以外的其它所有端口0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111E0E1E2E3DCBACAM表交换机学习主机地址主机D发送数据帧给主机C交换机记录下主机
11、D的MAC地址对应端口E3帧被转发到除端口E3以外的其它所有端口0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111E3:0260.8c01.4444E0E1E2E3DCABCAM表交换机学习主机地址host A发送数据帧给主机C在地址表中有目标主机，数据帧不再泛洪而直接转发E0:0260.8c01.1111E2:0260.8c01.2222E1:0260.8c01.3333E3:0260.8c01.44440260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.
12、8c01.4444E0E1E2E3X XX XDCABCAM表交换机确定转发过滤帧主机D发送广播帧或多点帧广播帧或多点帧泛洪到除源端口外的所有端口0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3DCABE0:0260.8c01.1111E2:0260.8c01.2222E1:0260.8c01.3333E3:0260.8c01.4444CAM表表广播帧和多播帧 第三节第三节 路由基本路由基本原理原理概述概述路由过程是将数据报文从一个逻辑网段转发到其它网路由过程是将数据报文从一个逻辑网段转发到其它网段的过程，路由器可
13、以完成这种逻辑网段间流量转发段的过程，路由器可以完成这种逻辑网段间流量转发工作工作路由器主要完成以下两种功能路由器主要完成以下两种功能路由路由：学习和维护路由表学习和维护路由表交换交换：完成从路由器入端口到出端口的数据报文的转发完成从路由器入端口到出端口的数据报文的转发要实现路由路由器必须知道:目的地址源地址所有可能的路由路径最佳路由路径管理路由信息172.16.1.010.120.2.0实现路由的条件 路由表的建立直连路由直接连接的可达网段静态路由手工配置的可达网段动态路由路由协议生成的可达网段路由器通过路由算法或手工配置得到并维护路由表，接收到数据包后1.1.删除第删除第 2 2 层帧头和
14、帧尾来解封第层帧头和帧尾来解封第 3 3 层数据包。层数据包。2.2.检查检查 IP IP 数据包的目的数据包的目的 IP IP 地址以便从路由表中选择最佳路径。地址以便从路由表中选择最佳路径。3.3.将第将第 3 3 层数据包封装成新的第层数据包封装成新的第 2 2 层帧，并将该帧从送出接口转发出去。层帧，并将该帧从送出接口转发出去。第四节第四节 数据包转发实例数据包转发实例PC1 需要向 PC2 发送一个数据包数据包的传输过程Step1-PC1 将IP数据包封装成以太网帧，并将其目的MAC地址设为 R1 F0/0接口的MAC地址数据包的传输过程数据包的传输过程Step2(1)-R1发现帧的
15、目的mac地址是自己的mac地址Step2(2)-R1剥离帧头帧尾后检测目的IP地址.数据包的传输过程数据包的传输过程Step2(3)-R1在路由表中寻找目的IP地址.数据包的传输过程Step2(4)-R1查询下一跳IP地址，重新封装帧数据包的传输过程Step2(5)-R3将数据包从接口Fa0/1转发出去数据包的传输过程Step3(1)-R2发现帧的目的mac地址是自己的mac地址 Step3(2)-R2 剖离帧头帧尾后检测目的ip地址数据包的传输过程数据包的传输过程Step3(3)-R2在路由表中寻找目的IP地址，选择最佳路由数据包的传输过程Step3(4)-R2 重新封装新的第二层数据帧数
16、据包的传输过程 Step3(5)-R2 将新的数据帧从接口 S0/0/0 转发出去数据包的传输过程Step4(1)-R3 接收 PPP 帧 Step4(2)-R3 剥离 PPP 帧头帧尾后检测目的 IP地址 数据包的传输过程数据包的传输过程Step4(3)-R3在路由表中寻找目的IP地址数据包的传输过程Step4(4)-R3 的F0/0 接口直接连接到PC2，重新封装帧并从F0/0转发.数据包的传输过程 Step5-IP 数据包到达 PC2，帧头帧尾被剥离后继续检测上层协议，最终数据经过解封装传递到上层应用。结论 数据链路层目的地址和源地址将随数据包从一台路由器转发到下一台路由器而不断发生变化，网络层IP地址始终不会发生变化。也就是说MAC地址是主机在LAN内部的标识，IP地址是主机在WAN上的标识。