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cisco网络专题教程(1-4)
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专题 1 网络基础
本专题内容:
通过学习本专题掌握 OSI 七层参考模型,以太网工作原理,Cisco 建网三层模型,
以及综合布线基础。
一、OSI 参考模型
1、概述
OSI(Open System Interconnection,开放系统互联)模型是由国际标准化组织
(ISO)定义的标准,它定义了一种分层体系结构,在其中的每一层定义了针对不同通信
级别的协议。
是国际标准化组织创立的。ISO 是由许多国家的标准化组织成员组成的,其中包括
美国首要的非政府标准化组织机构-美国国家标准化学会(ANSI)。
“开放”用在这里的意思就是表示这个标准允许网络间的互连,只要求使用的通信软
件遵循这个标准,而无须考虑低层的硬件。
2、为什么要建立 OSI 参考模型
把网络分层有下面的优点:
1)简化相关的网络操作;
2)提供即插即用的兼容性黄蓉不同厂商之间集成的标准接口;
3)使工程师们能够专注于设计和优化不同网络互联设备的互操作性;
4)防止一个区域的网络变化影响另外一个区域的网络,每个区域的网络都能够单独快速地
升级;
5)把复杂的网络连接问题分解成小的简单的问题,易于学习和操
作。
3、OSI 参考模型
OSI 模型有 7 层,分别是:物理层、数据链路层、网络层、
传输层、会话层、表示层、应用层。OSI 模型在逻辑上可分为两个
部分:低层的 1、4 层关注的是原始数据的传输;高层的 5、7 层
关注的是网络下的应用程序。
1)物理层(physical layer)
物理层是 OSI 参考模型的最低层。物理层负责通过通信信道传
输二进制数据流。信道可以是同轴电缆、光缆、卫星链路以及普通
的电话线。
在网络中,物理层为执行,维护和终止物理链路定义了电子,机械,过程及功能的
规则。物理层具体定义了诸如电位级别,电位变化间隔,物理数据率,最大传输距离和物
理 互联装置特性,
物理层涉及到通信在信道上传输的原始比特流。设计上必须保证一方发出“1”时,另
一方接收到的是“1”而不是“0”。在物理层,设计的问题主要是处理机械的、电气的和过程
的接口,以及物理层下的物理传输介质等。
2)数据链路层(data link layer)
数据链路层通过物理网络链路提供可靠数据传输。不同的数据链路层定义了不同的网
络和协议特性,其中包括物理编址,网络拓扑结构,错误校验,帧序列以及流控。物理编
址(相对应的是网络编址)定义了设备在数据链路层的编址方式;网络拓扑结构包括数据
链路层的说明,该说明常常定义了设备的物理连接方式,如总线拓扑结构或拓扑结构;错
误校验向发生传输错误的上层协议告警;数据帧序列重新整理并传输除序列以外的帧;流
控可以延 数据的传输能力,以使接收设备不会因为在某一时 接收到了超过其处理能力的
信息流而崩溃。
电气与电子工程师学会(IEEE)将数据链路层分成逻辑链路控制(LLC,Logical
Link Control 的缩写)和介质访问控制(MAC,Media Access Control 的缩写)两个子
层。
逻辑链路控制子层管理单一网络链路上的设备间的通信,IEEE802.2 标准定义了
LLC 支持无链接服务和面向连接服务。IEEE802.2 在数据链路层的信息帧中定义了许多域
这些域使得多种高层协议可共享一个物理数据链路。数据链路层的介质访问控制网络介质
的协议,IEEE MAC 规则定义了 MAC 地址,以标识数据链路层中的多个设备。
数据链路层的主要任务是物理层传输原始比特的功能,使之对网络层显示为一条无
错的线路。发送方把输入数据分装在数据帧(data frame)里,按顺序发送各帧,并处理
接收方回送的确认帧(acknowledgement frame)由于物理层仅仅接收和传送比特流,
并不关心它的意义和结构,所以只能依赖各链路层来产生和识别帧边界。
几个常见的数据链路层协议包括:高级数据链路控制(HDLC),是 ISO 的标准和子集,
例如:同步数据连接控制(SDLC), D 信道链路接入步骤(LAPD),广域网(WAN)协议,
例如帧中继和 ISDN。
3)网络层(network layer)
网络层提供路由选择及其相关的功能,这些功能使得多个数据链路被合并到互联网
络上,这是通过设备的逻辑编址(相对应的是物理编址)完成的。网络层为高层协议提供
面向连接服务和无连接服务。网络层协议一般都是路由选择协议,但其它类型的协议也可
在网络层上实现。
网络层关系到子网的运行控制,其中的一个关键问题是确定分组从源端到目的端的
路由选择问题。路由即可以选用网络中固定的静态路由表,也可以在每一此会话时决定,
还可以根据网络的当前的负载状况,高度灵活地为每一个分组决定路由。
网络层协议:
X.25,一种面向连接的分组包交换协议,由 ITU-T(国际电信联盟电信标准
部)制定。X.25 在公用数据网络上(尤其是在欧洲)广泛的使用。
IP(网间互联协议),是 DARPA(美国国防部高级计划研究局)为互联网工程
开发的网络协议之一,是互联网上主要使用到的协议。当学习 TCP/IP 时,会学
到更多的有关 IP 的内容。
网间包交换协议(IPX),Novell NetWare 的网络层协议,是从 XNS 协议族演化
而来的。
4)传输层(transport layer)
传输层实现了向高层传输可靠的互联网络数据的服务。传输层的功能一般包括流控 ,
多路传输,虚电路管理及差错校验和恢复。流控管理设备之间的数据传输问题,确保传输
设备不发送比接收调和处理能力大的数据;多路传输使得多个应用程序的数据可以传输到
一个物理链路上;虚电路由传输层建立,维护和终止;差错校验包括为检测传输错误而建
立的各种不同结构;而差错恢复包括所采取的行动(如请求数据重发),以便解决发生任
何错误。
基本功能:从会话层接收数据,并且在必要的时候将它分成较小的单元,传输给网
络层,并确保到达对方的各段信息正确无误,而且这些任务必须高效地完成。
通常,会话层每请求建立一个传输连结,传输层就会为其创建一个独立的网络连结 。
如果传输连结需要一个较高的吞吐量,传输层也可以为其创建多个网络连结,让数据在这
些网络连结上分流,以提高吞吐量。另一方面,如果创建和维持一个网络连结不划算。传
输层可以将几个传输连结复用到一个网络连结上,以降低费用。
传输层是真正的从源到目标“端到端”层。也就是说,源端机上的程序,利用报文头和
控制报文与目标机上的类似程序进行对话。
连接管理--TCP 协议的传输层负责建立和释放连接,由于存在丢失和重发包的可能性,
因此这是一个复杂的过程。
流量控制和缓冲--网络中的每个节点都能以一个特定的速率接收信息。这一速率由计
算机的计算能力和其他因素决定。每个节点还有一定数量的用于存储数据的处理器内存。
传输层确保在接收方节点有足够的缓冲区,且保证数据传输的速率不超过接收方节点可以
接收数据的速率。
还负责保证提供给会话层的通信服务的可靠性。
5)会话层(session layer)
会话层就是会话开始和结束、以及达成一致会话规则的地方。
一封信一般由开头、正文和结尾组成。网络中的情况也是一样:首先通过一个程序
初始化网络通信,接着发送信息、接收信息,最后结束通信。
会话层得名的原因是它很类似于两个实体间的会话概念。例如,一个交互的用户会
话以登录到计算机开始,以注销结束。
会话层允许不同计算机上的用户建立会话关系。会话层允许进行类似传输层的普通
数据的传输,并提供了对某些应用有用的增强服务会话,也可以被用于远程登录到分时系
统或在两台机器间传递文件。
6)表示层(presentation layer)
表示层是处理有关计算机如何表示数据和在计算机内如何存储数据的过程。
OSI 模型中表示层是处理信息在计算机上的表示。换句话说,表示层处理计算机存
储信息的格式问题。表示层完成某些特定的功能。表示层服务的一个典型例子是用一种大
家一致同意的标准方法对数据编码。
数据表示--表示层解决了连接到网络的不同计算机之间数据表示的差异。例如,可以
处理使用 EBCDIC 字符编码的 IBM 大型机和一台使用 ASCII 字符编码的 IBM 或兼容个人
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