计算机网络的基本功能

·资源共享

·分布式处理与负载均衡

·综合信息服务

LAN（Local Area NEtwork）局域网   //几千米

MAN（Metropolitan Area Network）城域网  //10KM左右

WAN（Wide Area Network）广域网  

带宽（bandwidth）描述在一定时间范围内能够从一个节点传送到另一个节点的数据量，通常以bps为单位

位 bit      字节 Byte  B

1B=8bit

100Mbps=12.5MB/s

延迟（delay）

-描述网络上数据从一个节点传送到另一个节点所经历的时间

抖动

丢包率

国际标准化组织（ISO）

电子电气工程师协会（IEEE）

美国国家标准局（ANSI）

国际电信联盟（ITU）

INTERNET架构委员会（IAB）

路由是指导数据报文在路由器之间的转发

网络层地址通常由两部分组成、

-网络地址

-主机地址

网络层的地址是全局唯一的

可路由协议：IP

路由协议：RIP、OSPF、BGP

OSI分层结构特点：

开放的标准化接口

多厂商兼容性

易于理解、学习和更新协议标准

实现模块化工程，降低了开发实现的复杂度

便于故障排除

应用层    提供应用程序间通信

表示层    处理数据格式、数据加密

会话层    建立、维护和管理会话

传输层    建立端到端的连接

网络层    寻址和路由选择

数据链路层  提供介质访问、链路管理等

物理层    比特流传输

数据链路层的功能：

编帧和识别帧

数据链路的建立、维持和释放

传输资源控制

流量控制

差错验证

寻址

标识上层数据

局域网数据链路层分为LLC子层和MAC子层

局域网数据链路层标准

IEEE802.1  基本局域网问题   802.1d STP

IEEE802.2  定义LLC子层

IEEE802.3  以太网标准

IEEE802.4  令牌总线网

IEEE802.5  令牌环网

广域网数据链路层标准

HDLC

PPP

Frame Relay

网络层：

编址

路由

拥塞控制

异种网络互连

路由器作用：

连接具有不同介质的链路

连接网络或子网，隔离广播（默认不转发广播）

对数据报文执行寻路和转发

交换和维护路由信息

路由器特点：

工作 在osi模型的物理层、数据链路层和网络层

根据网络层信息进行路由转发

提供丰富的接口类型

支持丰富的链路层协议

支持多种路由协议

交换机的作用：

连接多个以太网物理段，隔离冲突域

对以太网帧进行高速而透明的交换转发

自行学习和维护MAC地址信息

交换机的特点：

主要工作在osi模型的物理层、数据链路层

提供以太网间的透明桥接和交换

依据链路层的mac地址，将以太网数据帧在端口间进行转发

路由器和交换机的发展趋势：

路由和交换的融合

多业务功能的融合

设备虚拟化

H3C路由器系列：

cr系列核心路由器

sr系列高端路由器

msr系列路由器

er系列路由器

h3c路由器示例：

智能接口卡（安装拓展网络卡）

配置口

多功能接口模块

电源开关及插座

h3c交换机系列：

数据中心交换机产品

epon

epcn网关

园区网交换机产品

h3c交换机命名规则：

产品品牌

产品系列

子产品系列

是否是路由交换机

低端用于区别同一类的多个系列，高端是指业务槽位数

可用端口数

上行接口类型

业务特性

h3c交换机示例：

48个1000base-t以太网端口

4个sfp以太网端口

2个qsfp以太网端口

管理口

配置口（console）

h3c网络设备操作系统：

comware的作用：

设备运行的网络操作系统

对硬件驱动和底层操作系统进行屏蔽与封装

集成了丰富的链路层协议、以太网交换、ip路由及转发、安全等功能模块

制定了软硬件接口标准规范，对第三方厂商提供开放平台与接口

comware的特点：

支持ipv4及ipv6多协议

支持多核cpu

路由与交换功能融合

高可靠性和弹性扩展

灵活的裁减和定制功能

计算机网络是一组自治计算机互联的集合

计算机网络基本功能：资源共享，分布式处理与负载均衡，综合信息服务

计算机网络类型：

LAN 局域网

MAN 城域网

WWAN 广域网

网络拓扑结构:总线型 星型 树型 环型 全网状 部分网状

电路交换：基于电话网的电路交换

优点：延迟小，透明传输

缺点：带宽固定，网络资源利用率低，出连接建立慢

分组交换：以分组为单位存储转发

优点：多路复用，网络资源利用率高

缺点：延迟大，实时性差，设备功能复杂

衡量计算机网络的主要指标：

带宽：一定时间范围内从一个节点传送到另一个节点的数据量

延迟：网络上数据从一个节点传送到1另外一个节点所经历的时间 

抖动衡量网络稳定指标

那个网络换算应该是100Mbps的带宽传输100Mbps理论上需要8s,不是12.5s.

100Mbps理论上的传输速度是12.5MB/s

IEEE 读作i triple e

1、传输层的作用

提供面向连接和无连接的服务

维护连接状态

对应用层数据进行分段和封装

实现多路复用

可靠地传输数据

执行流量控制

2、TCP协议

a、三次握手

b、端口号（多路复用）

c、完整性校验（checksum）

d、确认机制

e、序列号

f、窗口机制（控制传输数据的大小）

3、知名端口号（小于1023）

基于TCP：telnet 23 FTP 20/21

 HTTP 80 SMTP 25

基于UDP:SNMP 161 DHCP 67/68 DNS 53 

TFTP 69

4、TCP3次握手（建立连接），4次握手（断开连接）

5、UDP协议优点：

a、实现简单

b、带宽浪费小，传输效率高

c、延迟小

iso是一个组织 

osi是一个框架

物理层定义的是中间之间的比特流的传输

规定通信设备的机械的、电气、功能的和过程的特性

中继器 放大器

数据链路层 寻址mac地址 

ip在网络层工作 路由器 在网络层 

ipx 又是个阿拉伯字母表示  

网络层 地址是唯一的

路由协议是工作在路由器上的 是我们人为的配置上的通信方式 两种 

面向连接和无连接的服务  由于需要通信之间的应答 需要进行报文确认 速度慢 导致 啦无连接的服务 

传输层 传输单位 是 端/段 

网络层是包 

数据链路层是帧

物理层是比特位 

传输层功能 

分段上层数据 建立端到端连接  透明 可靠传输 流量控制  为会话层提供无差错的传输链路 保证两台设备通信没有错误

而上面三层 应用层+表示层+会话层 为pdu 应用程序开发层  会话层接受数据传递给网络层  会话层数据过大就在传输层 分割 成为单元

每一层使用自己的协议来进行传输

每一层都利用下层提供的服务于对等层通信

定义

计算机网络是一组自治计算机互连的集合

基本功能

• 资源共享
• 分布式处理与负载均衡
• 综合信息服务

演进

1. PSTN 电话网络
2. 共享式局域网 
3. 互联网
4. 因特网

类型

• 局域网（范围小，可靠性高，传输快）LAN
• 城域网  MAN
• 广域网 （接入方式各种各样） WAN

拓扑结构

• 总线型（成本低，带宽低，不利于网络强壮性）
• 星型
• 树型
• 环型
• 全网型（成本高）
• 部分网状

电路交换：基于电话网

• 延迟小，透明传输
• 带宽固定，网络资源利用率低，初始建立慢

分组交换：以分组为单位存储转发

• 多路复用，利用率高
• 延迟大，实时性差，设备功能复杂

性能指标（两个节点之间）

• 带宽 - 一定时间内传输的数据量（bps）
• 延迟 - 数据传输经历的时间
• 抖动 - 延迟的绝对值，网络的稳定性
• 丢包率 - 数据的丢失

标准化组织

• 国际标准化组织（ISO）
• 电子电器工程师协会（IEEE）
• 美国国家标准局（ANSI）
• 国际电信联盟（ITU）
• INTERNET架构委员会（IAB）

计算机网络是一组自治计算机互连的集合。

基本功能：

资源共享（软件共享：云盘共享，硬件共享：打印机）

分布式处理与负载均衡（多个接出口）（访问百度服务器时，访问多台就近的服务器）

综合信息服务

演变：主机互联》局域网》互联网（城域网和局域网）（还有一定范围）》因特网（特指全球）

计算机网络类型：

lan（局域网）：范围小，可靠性高，传输速度快

man（城域网）：范围中等，10km左右，介于lan与wan之间

wan(广域网）：接入方式多样，分布距离远，范围广

拓扑结构（线路也需要成本的）：

总线型：接入终端越多，速度越慢。当有一个地方出现故障，后面的设备就无法进行通信了。带宽窄

星型（应用比较多）：中心节点向四周扩散。分支出问题，不会影响其他分支。中心出问题才会。

树形：星型的一种变形

部分网状的互连

全网状

环形

数据的交换方式:

电路交换（基于电话网的电路交换）：传输透明，延迟小，带宽固定，网络资源利用率低，初始连接建立慢

分组交换（载有接受方和传出方的标志符）（以分组为单位存储转发）（打包动作引发延迟）:多路复用，网络资源利用率高，延迟大，设备功能复杂，实时性差

计算机网络的性能指标：

带宽（衡量网络快慢）：一定时间内，从一个节点传输到另一个节点的数据量。以bps为单位。1B = 8bit，1024B=1KB，1024KB=1MB

延迟（网络传输能力）：网络上数据一个节点传送到另一个节点所经历的时间（处理延迟，传输介质的延迟，交换机的延迟。。。）

抖动（网络传输稳定性）：延迟的绝对值

丢包率（网络传输可靠性）：数据转发能否正确的到达目的地

网络标准化组织：

国际标准化组织（ISO）

电子电器工程师协会（IEFE）

计算机网络OSI参考模型

共享式以太网和交换式以太网的区别：

共享式以太网中，所有的终端主机都处于同一个冲突域中，局域网中的所有接入终端共享总线的带宽。

交换式以太网中，交换机的每个端口处于独立的冲突域中，终端主机独占端口的带宽。

交换机的mac地址的学习过程（默认300s）：

mac地址表初始化（交换机启动时，mac地址表内无选项）

将mac地址和相应端口对应起来，形成mac地址表，然后通过其他端口将它的数据帧发给其他主机

将mac地址和相应端口对应起来，形成mac地址表

交换机对数据帧的过滤与转发：

单播数据帧转发（交换机只发给目标）

广播、组播和未知单播帧的转发（交换机都发出去（泛洪））

802.3

DA|SA|Type|Data|Fcs

广播域：

路由器或三层交换机的三层接口处于独立的广播域中，终端主机发出的广播帧在三层接口被终止。

                       计算机网路

OSI参考模型为统一配置

OSI定义了网络设备所遵循的层次结构

优点：开放的标准化接口

多厂商兼容性

易于理解、学习和更新协议标准

实现模块化工程，降低了开发的复杂度，增加开发效率

便于故障排除（快速定位故障出现在哪一层次）

层次：

7应用层（为应用程序进程（如文字处理、邮件、电子表格）提供网络服务）APDU

6表示层（定义数据格式与结构、协商上层数据格式）PPDU

5会话层（主机间通信；建立、维护、终结应用程序之间的会话；文字处理、邮件、电子表格等、ASCII、MPEG、JPEG等；SQL、NFS、PRC等）SPDU

4传输层（分段上层数据；建立端到端连接；透明、可靠传输；流量控制）（协议：TCP协议和UDP协议，SPX协议）

3网络层（编址（IP地址），路由，拥塞控制，异种网络互连（可以连接各种信号））（网络层地址 组成：（网络地址、主机地址）（网络层地址是全局唯一的））（路由协议（RIP，OSRF，BGP）（交通工具）与可路由协议（IP）（物品）：可路由协议：定义数据包内各个字段的格式和用途，对数据进行网络层封装; 路由协议：路由器之间传输信息，计算路由并形成路由表，为可路由协议选择路径）（面向连接的服务：通信之前先建立连接，通信完成后断开连接；有序传递；应答确认；差错重传；适用于对可靠性要求高的应用。无连接的服务：尽力而为的服务；无需建立连接；无序列号机制，无确认机制，无重传机制；适合于对延迟敏感的应用）

2数据链路层（LLC子层（电信号），MAC子层（光信号））（编帧和识别帧，数据链路的建立、维持和释放，传输资料控制，流量控制，差错验证，寻址，标识上层数据）（IEEE802.1到IEEE802.5基本局域网问题）(HDLC，PPP，Frame Relay）

1物理层（二进制，传输1和0）（定义电压、接口、线缆标准、传输距离等）（介质：同轴电缆（细缆和粗缆）、双绞线、光纤、无线）（物理层设备：中继器、集线器、Modem）

对等通信：

每一层都会使用自己的协议

每一层都利用下层提供的服务与对等层通信

数据封装与解封装

OSI参考模型简化为TCP/IP模型

前2个变为网路接口层，后三个变为应用层。

计算机网络的基本功能

• 资源共享
• 分布式处理与负载均衡

• 分布式处理:通过计算机网络将多台计算机连接起来进行海量处理相同任务
• 负载均衡:将用户提交来的所有请求平均分配给所有服务器,从而提高请求响应速度

• 综合信息服务

计算机网络的演进

• 主机互联->局域网->互联网->因特网

• 主机互联:电话网络PSTN+猫+主机
• 局域网:总线+hub+主机
• 互联网:LAN+MAN+WAN+路由器
• 因特网:ISP+企业网+校网

网络的拓扑结构

• 总线型
  • 所有节点的通信通过一根总线完成,各个节点的带宽随节点增多而减少;分支出现故障,影响整个网络
• 星型
  • 分支结点链路出现故障,只影响本身;中心节点出现故障,影响整个网络
• 树型
  • 星型的变形
• 网状
  • 解决结点链路故障的相互干扰,成本较高
  • 部分网状只为中心节点添加冗余性线路
• 环型
  • 较好的解决网络故障问题

电路交换和分组交换

• 电路交换:基于电话网的电路交换
  • 优点:延迟小,透明传输
  • 缺点:带宽固定,网络资源利用率低,初次建立连接慢
• 分组交换:以分组为单位存储转发
  • 优点:将一个数据包多路复用,网络资源利用率高
  • 缺点:延迟大,设备功能复杂

网络的衡量指标

• 带宽:一定时间范围内,能够从一个节点传送到另一个结点的数据量
  • 100M宽带=100mbps=12.5MB/s
  • 1B=8bit
• 延迟:数据从一个节点传送到另一个节点所经历的时间
  • 抖动:延迟的绝对值,衡量网络的稳定性
  • 丢包率:数据包的接受数量占发送数量的比例

国际标准化组织

• 国际标准化组织(ISO)
• 电子电器工程师协会(IEEE)
• 美国国家标准局(ANSI)
• 国际典型联盟(ITU)
• INTERNET架构委员会(IAB)

任务1

计算机网络的定义和基本功能

资源共享，云计算也是一种资源共享。

互联网（Internet）和因特网（Internet）存在一点差异就是因特网更广泛，还有大写字母开头。

LAN(Local Area Network)

        --局域网，通常指几千米以内的，可以通过某种介质互联的计算机、打印机、modem或其他设备的集合。

优点/特性：可靠性高，传输速度快，延迟低。

MAN(Metropolitan Area Network)

        --城域网，覆盖范围为中等规模，通常实在一个城市内的网络连接，10km左右。大多采用IP技术，ATM技术。

WAN(Wide Area Network)

         --广域网，分布距离远，通过各种类型的串行接口以便在更大的地理区域内实现介入。

特点：接入方式各种各样

网络的拓扑结构

1.总线型：单节点，终端越多，成员分得的带宽越少，单点故障最致命

2.星型：中心点不能出故障，使用广泛

后来发展为树型，部分网状，全网状（过于冗余），部分网状好用

环形：大多用于城域网 ，出现网络故障时对整体影响不大， 方向灵活

衡量计算机网络性能的指标：

带宽(bandwidth)---数据量，常以bps为单位（位/秒）

延迟(delay)--描述网络上数据从一个节点传送到另一个节点所经历的时间。

抖动--延迟的绝对值，描述网络的稳定率。

丢包率--衡量数据转发能否到达指定位置。

计算机网络标准化组织：

国际化标准组织(ISO)

电子电器工程师协会(IEEE)

美国国家标准局(ANSI)

国际电信联盟(ITU)

INTERNET架构委员会(IAB)

本章总结

1.基本功能

2.分类

3.性能指标

OSI参考模型

分层结构优点

• 开放的标准化接口
• 多厂商兼容
• 易于理解学习和更新协议标准
• 模块化过程，降低开发实现复杂度
• 便于故障排除

物理层

定义电压，接口，线缆标准，传输距离等

◆介质
一双绞线、同轴电缆、光纤、无线电信号等
◆局域网物理层
一常见标准: 10Base-T、100Base-TX/FX、 1000Base-
T、1000Base-SX/LX 
一常见设备:中继器、集线器
◆广域网物理层
-常见标准: RS-232、V.24、 V.35
一常见设备: Modem

数据链路层

• 编帧和识别帧
• 数据链路的建立、维持和释放
• 传输资源控制
• 流量控制
• 差错验证
• 寻址
• 标识上层数据

◆局域网数据链路层分为LLC子层和MAC子层

◆局域网标准

•  IEEE802.1 基本局域网问题
• IEEE802.2 定义LLC子层
• IEEE802.3 以太网标准
•  IEEE802.4 令牌总线网
• IEEE802.5 令牌环网

◆广域网标准

• HDLC
• PPP
• Frame Relay

网络层 

• 编址
• 路由
• 拥塞控制
• 异种网络互连

1. 网络层地址通常由两部分组成

• -网络地址
• -主机地址

2. 网络层地址是全局唯一的


可路由协议( routed protocol )

定义数据包内各个字段的格式和用途,对数据
进行网络层封装
路由协议( routing protocol )

在路由器之间传递信息，计算路由并形成路由表,为可路由协议选择路径

面向连接的服务

• 通信之前先建立连接,通信完成后断开连接
• 有序传递
• 应答确认
• 差错重传
• 适合于对可靠性要求高的应用
   

 无连接的服务

• 尽力而为的服务
• 无需建立连接
• 无序列号机制,无确认机制,无重传机制
• 适合于对延迟敏感的应用

 传输层

功能

• 分段上层数据
• 建立端到端连接
• 透明、可靠传输
• 流量控制

协议:

  -主要有TCP/IP协议族的TCP协议和UDP协议,以及IPX/SPX协议组的SPX协议等。

应用层协议:

• 为应用程序进程(比如文字处理、邮件、电子表格)提供网络服务
• SQL、NFS、RPC等

表示层协议:

• 定义数据格式与结构
• 协商_上层数据格式

会话层协议:

• 主机间通信
• 建立、维护、终结应用程序之间的会话
• 文字处理、邮件、电子表格等
• ASCII、MPEG、 JPEG等

TCP/IP模型

网络接口层

◆负责处理与传输介质相关的细节

• 物理线路和接口
• 链路层通信

◆主要协议

• 以太网/FDDI/令牌环
• SLIP/HDLC/PPP
• X.25/帧中继/ATM

网络层

◆负责将数据包送达正确的目的

• 数据包的路由
• 路由的维护

◆主要协议

• IP
•  ICMP
• IGMP

传输层 

◆负责提供端到端通信

• 数据完整性校验
• 差错重传
• 数据的重新排序

◆主要协议

• - TCP
• - UDP

应用层

◆负责处理特定的应用程序细节

• -远程访问
• -资源共享

◆主要协议

• Telnet
• FTP/TFTP
• SMTP/POP3
• SNMP/HTTP