网络基础知识

浙江宇视科技有限公司版权所有，未经授权不得使用与传播云监控，易安防前瞻行业大发展方向，融合安防与IT，实现了解决方案的产品化和产品的解决方案化交付，学习网络基础知识将会为你学习后续章节的知识打下良好的基础。对于监控组网，对计算机网络建立初步的认识是非常必要的。引入了解计算机网络的定义和基本功能掌握计算机局域网组成和特点掌握IP子网的划分熟练掌握路由基本概念了解TCP和UDP的应用学习目的学习完本课程，您应该能够：第一章计算机网络基础知识第二章局域网基本原理第三章IP基本原理第四章TCP和UDP目录计算机网络的定义计算机网络是通过电缆或无线通讯将两台以上的计算机互联起来的集合DC1DC2….DCNPC1PC2PC3…..PCNPC1PC2PC3…..PCNPC1PC2PC3…..PCN计算组1计算组2计算组3计算机网络的发展面向终端单级计算机网络多个主计算机通过通信线路互联的计算机网络开放式标准化计算机网络主机主机主机互连主机主机主机局域网因特网（Internet）ISP企业ISP校园ISP计算机网络功能资源共享分布处理负载均衡RTARTBRTCRTD网段A网段B计算机网络的基本组成网络硬件：一般指网络的计算机、传输介质和网络连接设备等网络软件：一般指网络操作系统、网络通信协议等网络硬件•主计算机•通信处理机•通信线路•信息变换设备网络软件•网络操作系统•网络协议软件•网络管理软件•网络通信软件•网络应用软件计算机网络的类型覆盖范围LAN（LocalAreaNetwork）MAN（MetropolitanAreaNetwork）WAN（WideAreaNetwork）传输介质WireNetworkWirelessNetworkStation1Station2Station1Station2提供程序间通信用户接口处理数据格式、数据加密等建立、维护和管理会话保证不同应用间的数据区分提供介质访问、链路管理错误发现但不能纠正比特流传输说明电压、线速和线缆等寻址和路由选择建立端到端连接数据重传前的错误纠正对等通信PDU（protocoldataunit）每一层都使用自己的协议每一层都利用下层提供的服务与对等层通信协议层的协议在对等层之间交换的信息叫协议数据单元应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层APDUPPDUSPDUSegment（段）Packet（包）Frame（帧）Bit（比特）第一章计算机网络基础知识第二章局域网基本原理第三章IP基本原理第四章TCP和UDP目录局域网的特点局域网在一个较小的物理范围内为计算机提供资源共享和通信服务的通信网络主要特点覆盖地理范围比较小具有较高的数据传输率传输时延小出错率低园区网局域网类型局域网分为两类：共享介质局域网（SharedLAN）交换局域网（SwitchedLAN）共享介质局域网交换局域网•以太网•令牌总线•令牌环•FDDI•交换以太网•ATM局域网局域网分类模型应用层传输层网络层网络接口层1234TCP/IP模型TelnetFTPHTTPDHCPDNSTCPUDPIP、ICMP、ARP、RARP同轴线缆、双绞线、光纤、RJ-45、无线电波局域网模型地址网卡：连接计算机与网络的基本硬件设备。MAC（MediumAccessControlAddress）地址：也叫硬件地址，用来表示互联网上每一个站点的标识符，采用十六进制数表示，共六个字节（48位）。24位OUI24位EUI00-E0-FC-01-20-2448位MAC地址以太网单播、广播和组播单播（Unicast）：目的为单一站点的发送广播（Broadcast）：目的为全部站点的发送组播（Multicast）：目的为某一特点站点的发送发送源接收者A接收者D接收者B局域网非接收者C网络中常见的拓扑结构总线型星型环型网状结构和混合型结构总线型星型环型网状介质访问控制方式介质访问控制方法带有冲突检测的载波监听多路访问令牌环令牌总线采用CSMA/CD方法的总线型局域网的工作过程HostAHostBHostCHostCHostD交换式以太网交换式以太网的核心是交换机，交换机连接多个以太网物理段，隔离冲突域，能够自行学习和维护MAC地址信息冲突域（collisiondomain）一个支持共享介质的网段，在同一个冲突域中的每一个节点都能收到所有被发送的帧广播域(broadcastdomain)：广播帧传输的网络范围，一般是路由器来设定边界（因为router不转发广播）计算机网络基础知识局域网基本原理IP基本原理TCP和UDP目录头格式IP协议规定了数据的封装方式，网络节点的标识方法，用于网络上数据的端到端的传递01234567890123456789012345678901VersionIHLTypeofServiceTotalLengthIdentificationFlagsFragmentOffsetProtocolHeaderChecksumTimetoLiveSourceAddressDestinationAddressOptionsPadding20字节地址格式和表示方法IP地址是一个32位二进制地址由两部分组成：网络ID：用来标识计算机所在的网络主机ID：用来标识网络内的不同计算机，即计算机的编号11000000.10101000.00000001.0000000111000000.10101000.00000001.00000001网络号主机号8位8位8位8位：网络号host-id：主机号A类B类C类D类E类地址主机号全0网络地址代表特定网段主机号全1网段广播地址，代表特定网段的所有节点网络号和主机号全0代表所有网络，常用于指定默认路由网络号和主机号全1全网广播地址，代表所有节点网络号为127代表环回地址，常用于环回测试子网划分的需求背景TCP/IP网络用IP地址来标识各个节点，并且根据IP地址的类别（Class）进行IP地址分配，这种地址分配方法简单易用，但是分类IP地址划分带来了地址浪费网络掩码标识一个IP地址的网络号范围，网络掩码长度32位，由一串1和紧随的一串0组成；1对应于IP地址的网络号（子网号），0对应于IP地址中的主机号A类地址默认掩码为255.0.0.0B类地址默认掩码为255.255.0.0C类地址默认掩码为255.255.255.0子网划分方法网络号主机号核心思想：“借用”主机位来“制造”新的“网络”子网划分前的两级IP地址子网划分后的三级地址网络号主机号子网号子网划分的常用计算计算子网内可用主机地址数假设子网的主机号位数为N，则可用地址数为2N-2个，主机号全1为广播地址，主机号全0为网络地址根据主机地址数划分子网假设每个子网需要划分X个IP地址，并且满足2N≥X+2≥2N-1，则主机号位数为N，子网掩码位数为32-N网络号主机号子网号N位VLSM(Variable-LengthSubnetMasks,变长子网掩码)的出现是打破传统的以类(Class)为标准的地址划分方法,是为了缓解IP地址紧缺而产生的作用:节约IP地址空间，减少路由表大小假设某组织拥有一个B类地址，网络地址为172.32.0.0，使用16位网络号，如果该网络使用6位子网号，得到掩码位数为22，每个子网有1022个可用的主机地址对于超过30个子网和每个子网内超过500台主机的组织对于超过500台主机的大分支以及许多只有40至50台主机的小分支组织CIDR（ClasslessInter-DomainRouting，无类域间路由）忽略A、B、C类网络的规则，消除自然分类地址和子网划分的界限，定义前缀相同的一组网络为一个块，即一条路由条目（如192.168.1.1/27）CIDR使用斜线表示法表示一个网络斜线表示法采用IP地址后跟一个斜线“/”，斜线后是一个表示网络前缀长度的数值路由概述路由是指导路由器如何进行数据报文发送的路径信息，是对网络拓扑结构的一种表达方式路由器负责将数据报文在逻辑网段间进行转发，每台路由器都有路由表，路由存储在路由表中RTARTBRTCPCBPCARTD10M10M1M1M路由表及匹配流程路由表是路由器转发数据包的依据Destination/MaskProtoPreCostNextHopInterface1.1.1.1/32Direct00127.0.0.1InLoop010.0.0.0/24Direct0010.0.0.1Eth0/0/020.0.0.0/24Direct0020.0.0.1Eth0/0/1IP报文入站查找路由表送往接口查看下一跳地址转发报文封装在直连链路上没有匹配路由丢弃有匹配路由以下一跳为目的地址不在直连链路上路由表的查找规则有具体路由条目假设到达同一目的地址有不同的下一跳，路由查找进程会选择其中掩码最长的路由项用于转发没有具体路由条目假设到达目的地址没有默认路由，丢弃若有默认路由，匹配默认路由转发路由的来源直连路由又称接口路由，直连路由的建立必须满足该接口物理层和链路层状态均为UP和该路由器的接口有IP地址，开销小，无需人工维护，只能发现本接口所属网段的路由静态路由需要人工维护，无开销，适合简单拓扑结构的网络动态路由路由协议发现的路由，配置复杂，无需人工维护具体的路由条目内部网关协议（IGP）AS100外部网关协议（EGP）BGPAS200OSPF、ISISRIP路由度量值（Metric）路由度量值表示到达这条路由所指目的地址的代价。不同路由协议参考的因素不同静态路由（Static），度量值参考因素为固定值，0OSPF路由协议，度量值参考因素为带宽RIP路由协议，度量值参考因素为跳数路由优先级假设到相同目的地址有多个路由来源，则比较路由优先级，优先级最高的路由被添加进路由表在同一协议内部