第 1章 相关网络技术基础知识
1.1 OSI参考模型
1.1.1 OSI参考模型的分层结构图 1-1-1 OSI参考模型应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数 据 链 路 层物 理 层应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数 据 链 路 层物 理 层应 用 层 协 议表 示 层 协 议会 话 层 协 议传 输 层 协 议网 络 层 协 议数 据 链 路 层 协 议物 理 层 协 议主 机 A 主 机 B
1.1.2 OSI参考模型中各层的作用
1．物理层（ Physical Layer）
2．数据链路层（ Data Link Layer）
3．网络层（ Network Layer）
4．传输层（ Transport Layer）
5．会话层（ Session Layer）
6．表示层（ Presentation Layer）
7．应用层（ Application Layer）
1.1.3 OSI参考模型中的数据封装过程图 1-1-2 OSI参考模型中的数据封装过程应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数 据 链 路 层物 理 层
D A T A
A H D A T A
A H D A T AP H
A H D A T AP HS H
A H D A T AP HS HT H
A H D A T AP HS HT HN H
A H D A T AP HS HT HN H D TD H
比 特 流应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数 据 链 路 层物 理 层封装数 据 发 送 端数 据 接 收 端
1.2 TCP/IP参考模型图 1-2-1 TCP/IP参考模型应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数 据 链 路 层物 理 层应 用 层传 输 层网 络 互 连 层主 机 到 网 络 层
O S I 参 考 模 型 T C P / I P 参 考 模 型数 据 段数 据 包数 据 帧比 特
1.2.1 TCP/IP参考模型的层次结构图 1-2-2 TCP/IP参考模型的层次结构
F T P,T E L N E T,H T T P
T C P U D P
I P
8 0 2,3
以太网
8 0 2,2
E I A / T I A - 2 3 2,4 4 9,V,3 5,V,2 1
H D L C,P P P,F R A M E - R E L A Y
令牌环网
S N M P,T F T P,N T P
主 机 到 网 络 层网 络 互 连 层传 输 层应 用 层
1.2.2 TCP/IP报文格式
1,IP报文格式图 1-2-3 TCP/IP报文封装
I P 头 部
F C S
E t h e r n e t 帧 头 T C P 头 部 上 层 数 据
IP头部（报头）格式图 1-2-4 IP头部格式版 本
0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1
报 头 长 度 总 长 度标 识 标 志 段 偏 移 量生 存 期 协 议 头 部 校 验 和源 地 址目 标 地 址可 选 项数 据服 务 类 型
B i t
2,TCP数据段格式图 1-2-5 TCP头部结构
0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1
目 标 端 口 号顺 序 号头 部 长 度确 认 号窗 口 大 小可 选 项数 据源 端 口 号
B i t
保 留紧 急 指 针校 验 和
F
I
N
S
Y
N
R
S
T
P
S
H
A
C
K
U
R
G
3,UDP数据段格式图 1-2-6 UDP数据段格式
0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1
目 标 端 口 号数 据源 端 口 号
B i t
校 验 和长 度
1.2.3 套接字图 1-2-7 常见协议和对应的端口号
F
T
P
T C P
端 口 号传 输 层应 用 层
T
E
L
N
E
T
S
M
T
P
D
N
S
T
F
T
P
S
N
M
P
R
I
P
U D P
2 3 2 5 5 3
6 9
5 2 0
2 0
2 1
1 6 1
1 6 2
1.2.4 TCP连接建立、释放时的握手过程
1,TCP建立连接的三次握手过程图 1-2-8 TCP建立连接的三次握手过程主 机 A 主 机 B
（
发送序号
＝
2
0
0
）
（
标志位
：
S
Y
N
=
1
）
1
s
t
（
发送序号
＝
5
0
0
）
（
确认序号
＝
2
0
1
）
（
标志位
：
S
Y
N
=
1
，
A
C
K
=
1
）
2
n
d
（
发送序号
＝
2
0
1
）
（
确认序号
＝
5
0
1
）
（
标志位
：
A
C
K
=
1
）
3
r
d
2,TCP释放连接的四次握手过程图 1-2-9 TCP断开连接的四次握手过程主 机 A 主 机 B
（
发送序号
＝
2
0
0
）
（
确认序号
＝
5
0
0
）
（
标志位
：
A
C
K
=
1
，
F
I
N
=
1
）
1
s
t
（
发送序号
＝
5
0
0
）
（
确认序号
＝
2
0
1
）
（
标志位
：
A
C
K
=
1
）
2
n
d
（
发送序号
＝
2
0
1
）
（
确认序号
＝
5
0
2
）
（
标志位
：
A
C
K
=
1
）
4
t
h
（
发送序号
＝
5
0
1
）
（
标志位
：
A
C
K
=
1
，
F
I
N
=
1
）
3
r
d
1.2.5 滑动窗口（ Sliding Windows）
1.3 局域网技术
1.3.1 以太网概述
1973年，施乐公司（ Xerox）－ ―以太网（ Ethernet） ‖。
1979年,Xerox与 DEC,Intel—DIX 1.0。
1980年 2月，（美国）电气电子工程师学会（ IEEE）－ IEEE
802标准。
1982年,DIX 2.0。
1983年,Novell－ 802.3 原始帧格式（ 802.3 raw）。
1984—1985年,IEEE 802.1～ IEEE 802.5。其中，两种 802.3
帧格式－ 802.3 SAP和 802.3 SNAP。
后来，国际标准化组织－ ISO 8802。
1.3.2 以太网技术概述
1,Ethernet地址图 1-3-1 Ethernet地址
2,CSMA/CD
逻辑链路控制 LLC（ Logic Line Control）子层介质访问控制 MAC（ Media Access Control）子层
00－ 0D－ 88 47－ 58－ 2C
设 备 编 号厂 商 代 码
－
Ethernet 地 址图 1-3-2 LLC和 MAC子层应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数 据 链 路 层物 理 层高 层
L L C
M A C
物 理 层
O SI参 考 模 型 局 域 网 参 考 模 型
1.3.3 以太网帧格式
Ethernet II即 DIX 2.0,Xerox与 DEC,Intel在 1982年制定的以太网标准帧格式。 Cisco名称为,ARPA。
Ethernet 802.3 raw,Novell在 1983年公布的专用以太网标准帧格式。 Cisco名称为,Novell-Ether。
Ethernet 802.3 SAP,IEEE在 1985年公布的 Ethernet 802.3的
SAP版本以太网帧格式。 Cisco名称为,SAP。
Ethernet 802.3 SNAP,IEEE在 1985年公布的 Ethernet 802.3的
SNAP版本以太网帧格式。 Cisco名称为,SNAP。
图 1-3-3 以太网帧前导字符图 1-3-4 Ethernet II帧格式图 1-3-5 Ethernet 802.3 raw帧格式图 1-3-6 Ethernet 802,3 SAP帧格式
1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1
目 标 M A C 地 址 类 型源 M A C 地 址 数 据
F C S
6 字 节6 字 节 2 字 节
4 字 节
46－ 150 字 节目 标 M A C 地 址 总 长 度源 M A C 地 址 数 据
F C S
6 字 节6 字 节 2 字 节
4 字 节
4 4－ 1 4 9 8 字 节
0 xF F F F
2 字 节目 标 M A C 地 址 总 长 度源 M A C 地 址 数 据
F C S
6 字 节6 字 节 2 字 节
4 字 节
4 3 － 1 4 9 7 字 节
D S A P
1 字 节
S S A P
1 字 节控 制
1 字 节目 标 M A C 地 址 总 长 度源 M A C 地 址 数 据
F C S
6 字 节6 字 节 2 字 节
4 字 节
3 8 － 1 4 9 2 字 节
0 x A A
1 字 节
0 x A A
1 字 节
0 x 0 3
1 字 节类 型
2 字 节
O U I ID
3 字 节图 1-3-7 Ethernet 802,3 SNAP帧格式
1.3.4 IEEE 802标准系列
1,100BaseT
1995年 6月,IEEE 802.3u标准所定义。
100Base-TX
100Base-F
100Base-T4
2,1000BaseT
1000Base-SX：使用芯径为 50μm或 62.5μm，工作波长为
850nm或 1300nm的多模光纤，采用 8B/10B编码方式，传输距离分别为 260m和 525m。
1000Base-LX：使用芯径为 9μm,50μm或 62.5μm，工作波长为 1300nm的多模、单模光纤，采用 8B/10B编码方式，传输距离分别为 550m和 3km～ 10km。
1000Base-CX：使用 150欧姆平衡屏蔽双绞线（ STP），采用
8B/10B编码方式，传输速率为 1.25Gbps，传输距离为 25m。
1000Base-T：使用 4对 5类非平衡屏蔽双绞线（ UTP），传输距离为 100m。
3．万兆以太网
2000年 3月,IEEE 802.3ae
2002年 7月
10GBase-X
10GBase-R
10GBase-W
1.4 ARP协议和 ICMP协议
1.4.1 ARP协议
1,ARP工作原理图 1-4-1 ARP广播以 太 网
H O ST A
H O ST B H O ST C
IP:1.1.1.1/24
IP:1.1.1.2 M A C:
M A C:11-11-11-11-11-11
IP:1.1.1.2/24
M A C:22-22-22-22-22-22
IP:1.1.1.3/24
M A C:33-33-33-33-33-33
1,A RP请 求 广 播 数 据 包
IP:1.1.1.2 M A C:22-22-22-22-22-22
2,A RP应 答 单 播 数 据 包
2,ARP报文格式图 1-4-2 ARP请求协议报文头部格式操 作 类 型
0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1
硬 件 地 址 长 度源 M A C 地 址目 标 I P 地 址
B i t
协 议 地 址 长 度广 播 M A C 地 址 （ 全 1 ）
广 播 M A C 地 址 （ 全 1 ）
源 M A C 地 址硬 件 类 型 协 议 类 型源 M A C 地 址源 M A C 地 址目 标 M A C 地 址 （ 全 0 ）
目 标 M A C 地 址 （ 全 0 ）
源 I P 地 址源 I P 地 址协 议 类 型
3,ARP缓冲区图 1-4-3 Windows环境下，命令 arp –a的输出图 1-4-4 路由器中 show arp命令的输出
R o u t e r # s h o w a r p
P r o t o c o l A d d r e s s A g e ( m i n ) H a r d w a r e A d d r T y p e I n t e r f a c e
I n t e r n e t 2 1 0,3 1,2 2 4,2 3 3 0 0 0 6 0,9 4 b 9,d 1 4 b A R P A F a s t E t h e r n e t 0 / 1
I n t e r n e t 2 1 0,3 1,2 2 4,1 8 6 0 0 8 0 0,2 0 a 9,a 5 4 4 A R P A F a s t E t h e r n e t 0 / 1
I n t e r n e t 2 1 0,3 1,2 2 1,2 5 4 0 0 0 e 0,4 c e 0,e a d b A R P A F a s t E t h e r n e t 1 / 0
I n t e r n e t 2 1 0,3 1,2 2 1,2 5 3 - 0 0 0 b,f d d 2,9 c 9 1 A R P A F a s t E t h e r n e t 1 / 0
I n t e r n e t 2 1 0,3 1,2 2 4,2 5 4 - 0 0 0 b,f d d 2,9 c 8 2 A R P A F a s t E t h e r n e t 0 / 1
I n t e r n e t 6 1,2 4 0,1 3 3,1 7 7 0 0 0 e 0,f c 0 4,c 5 4 1 A R P A F a s t E t h e r n e t 0 / 0
I n t e r n e t 6 1,2 4 0,1 3 3,1 7 8 - 0 0 0 b,f d d 2,9 c 8 1 A R P A F a s t E t h e r n e t 0 / 0
R o u t e r #
1.4.2 ICMP协议
1,ICMP协议
ICMP报文分为两种类型,
ICMP差错报文
ICMP询问报文
2,ICMP回射请求和应答报文头部格式图 1-4-5 ICMP回射请求和应答报文头部格式校 验 和
0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1
类 型 （ 0,8 ）
I P 头 部 （ 2 0 字 节 ）
标 识 符选 项 （ 若 有 ）
B i t
代 码 （ 0 ）
序 列 号
3,ICMP目标不可达报文图 1-4-6 ICMP目标不可达报文头部格式校 验 和
0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1
类 型 （ 0,8 ）
I P 头 部 （ 2 0 字 节 ）
标 识 符选 项 （ 若 有 ）
B i t
代 码 （ 0 ）
序 列 号
4,ICMP超时报文头部格式图 1-4-7 ICMP超时报文头部格式校 验 和
0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1
类 型 （ 1 1 ）
I P 头 部 （ 2 0 字 节 ）
未 定 义 （ 全 0 ）
I P 头 部 （ 包 括 选 项 ） + 原 始 I P 数 据 报 中 数 据 的 前 8 字 节
B i t
代 码 （ 0,1 ）
5,Ping命令
Ping命令利用 ICMP回射请求报文和回射应答报文来测试目标系统是否可达。
1.5 路由、交换与远程访问技术
1.5.1 路由技术图 1-5-1 路由选择
1.5.2 交换技术图 1-5-2 园区网分层设计模型
… …
… … … …
SiSi SiSi
核 心 层分 布 层访 问 层
1.5.3 远程访问技术远程访问 的 三种可选的服务类型：
专线连接电路交换包交换
1.5.4 完整的园区网实现图 1-5-3 一个较为完整的园区网实现
…
V l a n 1 0,F 0 / 1 - 1 0
SiSi
C o r e L a y e r
A c c e s s L a y e r
L a y e r 2 S w i t c h
L a y e r 3 S w i t c h
P S T N
R A S
A c c e s s S w i t c h 1
V l a n 2 0,F 0 / 1 1 - 2 0
V l a n 3 0,F 0 / 1 - 1 0
A c c e s s S w i t c h 2
V l a n 4 0,F 0 / 1 1 - 2 0
…
F 0 / 2 3 F 0 / 2 4 F 0 / 2 3 F 0 / 2 4
F 0 / 2 3
F 0 / 2 4
F 0 / 2 3
F 0 / 2 4
D i s t r i b u t e S w i t c h 1
D i s t r i b u t e S w i t c h 2
D i s t r i b u t e L a y e r
G 0 / 2 G 0 / 2
G 0 / 1
G 0 / 1
G 3 / 1 G 3 / 2
I n t e r n e t
F 4 / 3
F 0 / 0,1 9 2,1 6 8,0,2 5 4 / 2 4
S 0 / 0,1 9 3,1,1,1 / 3 0
C o r e S w i t c h 1
SiSi
C o r e S w i t c h 2
…
…
…
G 2 / 1
G 2 / 2
G 2 / 1
G 2 / 2
G i g a b i t E t h e r n e t C h a n n e l
I n t e g r a t e d I O S
I O S I O S
I n t e g r a t e d I O S I n t e g r a t e d I O S
N A T
P P P
P A P
A C L
S e r v e r F a r m
F
0
/
1
-
2
0
1 9 2,1 6 8,1 0 0,0 / 2 4
1 9 2,1 6 8,1,0 / 2 4 1 9 2,1 6 8,2,0 / 2 4 1 9 2,1 6 8,3,0 / 2 4 1 9 2,1 6 8,4,0 / 2 4
I n t e g r a t e d I O S
I n t e r n e t R o u t e r
V L A N 1 0 0
1 9 2,1 6 8,2 0 0,0 / 2 7
1.6 思考与练习
1．画出 OSI参考模型与 TCP/IP参考模型。
2．画出 TCP报文头部格式。
3．画出 IP报文头部格式。
4．简述 TCP连接建立、释放的握手过程。
5．画出常见的以太网帧格式。
6．写出常见的 IEEE 802标准系列名称及代号。
1.1 OSI参考模型
1.1.1 OSI参考模型的分层结构图 1-1-1 OSI参考模型应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数 据 链 路 层物 理 层应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数 据 链 路 层物 理 层应 用 层 协 议表 示 层 协 议会 话 层 协 议传 输 层 协 议网 络 层 协 议数 据 链 路 层 协 议物 理 层 协 议主 机 A 主 机 B
1.1.2 OSI参考模型中各层的作用
1．物理层（ Physical Layer）
2．数据链路层（ Data Link Layer）
3．网络层（ Network Layer）
4．传输层（ Transport Layer）
5．会话层（ Session Layer）
6．表示层（ Presentation Layer）
7．应用层（ Application Layer）
1.1.3 OSI参考模型中的数据封装过程图 1-1-2 OSI参考模型中的数据封装过程应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数 据 链 路 层物 理 层
D A T A
A H D A T A
A H D A T AP H
A H D A T AP HS H
A H D A T AP HS HT H
A H D A T AP HS HT HN H
A H D A T AP HS HT HN H D TD H
比 特 流应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数 据 链 路 层物 理 层封装数 据 发 送 端数 据 接 收 端
1.2 TCP/IP参考模型图 1-2-1 TCP/IP参考模型应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数 据 链 路 层物 理 层应 用 层传 输 层网 络 互 连 层主 机 到 网 络 层
O S I 参 考 模 型 T C P / I P 参 考 模 型数 据 段数 据 包数 据 帧比 特
1.2.1 TCP/IP参考模型的层次结构图 1-2-2 TCP/IP参考模型的层次结构
F T P,T E L N E T,H T T P
T C P U D P
I P
8 0 2,3
以太网
8 0 2,2
E I A / T I A - 2 3 2,4 4 9,V,3 5,V,2 1
H D L C,P P P,F R A M E - R E L A Y
令牌环网
S N M P,T F T P,N T P
主 机 到 网 络 层网 络 互 连 层传 输 层应 用 层
1.2.2 TCP/IP报文格式
1,IP报文格式图 1-2-3 TCP/IP报文封装
I P 头 部
F C S
E t h e r n e t 帧 头 T C P 头 部 上 层 数 据
IP头部（报头）格式图 1-2-4 IP头部格式版 本
0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1
报 头 长 度 总 长 度标 识 标 志 段 偏 移 量生 存 期 协 议 头 部 校 验 和源 地 址目 标 地 址可 选 项数 据服 务 类 型
B i t
2,TCP数据段格式图 1-2-5 TCP头部结构
0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1
目 标 端 口 号顺 序 号头 部 长 度确 认 号窗 口 大 小可 选 项数 据源 端 口 号
B i t
保 留紧 急 指 针校 验 和
F
I
N
S
Y
N
R
S
T
P
S
H
A
C
K
U
R
G
3,UDP数据段格式图 1-2-6 UDP数据段格式
0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1
目 标 端 口 号数 据源 端 口 号
B i t
校 验 和长 度
1.2.3 套接字图 1-2-7 常见协议和对应的端口号
F
T
P
T C P
端 口 号传 输 层应 用 层
T
E
L
N
E
T
S
M
T
P
D
N
S
T
F
T
P
S
N
M
P
R
I
P
U D P
2 3 2 5 5 3
6 9
5 2 0
2 0
2 1
1 6 1
1 6 2
1.2.4 TCP连接建立、释放时的握手过程
1,TCP建立连接的三次握手过程图 1-2-8 TCP建立连接的三次握手过程主 机 A 主 机 B
（
发送序号
＝
2
0
0
）
（
标志位
：
S
Y
N
=
1
）
1
s
t
（
发送序号
＝
5
0
0
）
（
确认序号
＝
2
0
1
）
（
标志位
：
S
Y
N
=
1
，
A
C
K
=
1
）
2
n
d
（
发送序号
＝
2
0
1
）
（
确认序号
＝
5
0
1
）
（
标志位
：
A
C
K
=
1
）
3
r
d
2,TCP释放连接的四次握手过程图 1-2-9 TCP断开连接的四次握手过程主 机 A 主 机 B
（
发送序号
＝
2
0
0
）
（
确认序号
＝
5
0
0
）
（
标志位
：
A
C
K
=
1
，
F
I
N
=
1
）
1
s
t
（
发送序号
＝
5
0
0
）
（
确认序号
＝
2
0
1
）
（
标志位
：
A
C
K
=
1
）
2
n
d
（
发送序号
＝
2
0
1
）
（
确认序号
＝
5
0
2
）
（
标志位
：
A
C
K
=
1
）
4
t
h
（
发送序号
＝
5
0
1
）
（
标志位
：
A
C
K
=
1
，
F
I
N
=
1
）
3
r
d
1.2.5 滑动窗口（ Sliding Windows）
1.3 局域网技术
1.3.1 以太网概述
1973年，施乐公司（ Xerox）－ ―以太网（ Ethernet） ‖。
1979年,Xerox与 DEC,Intel—DIX 1.0。
1980年 2月，（美国）电气电子工程师学会（ IEEE）－ IEEE
802标准。
1982年,DIX 2.0。
1983年,Novell－ 802.3 原始帧格式（ 802.3 raw）。
1984—1985年,IEEE 802.1～ IEEE 802.5。其中，两种 802.3
帧格式－ 802.3 SAP和 802.3 SNAP。
后来，国际标准化组织－ ISO 8802。
1.3.2 以太网技术概述
1,Ethernet地址图 1-3-1 Ethernet地址
2,CSMA/CD
逻辑链路控制 LLC（ Logic Line Control）子层介质访问控制 MAC（ Media Access Control）子层
00－ 0D－ 88 47－ 58－ 2C
设 备 编 号厂 商 代 码
－
Ethernet 地 址图 1-3-2 LLC和 MAC子层应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数 据 链 路 层物 理 层高 层
L L C
M A C
物 理 层
O SI参 考 模 型 局 域 网 参 考 模 型
1.3.3 以太网帧格式
Ethernet II即 DIX 2.0,Xerox与 DEC,Intel在 1982年制定的以太网标准帧格式。 Cisco名称为,ARPA。
Ethernet 802.3 raw,Novell在 1983年公布的专用以太网标准帧格式。 Cisco名称为,Novell-Ether。
Ethernet 802.3 SAP,IEEE在 1985年公布的 Ethernet 802.3的
SAP版本以太网帧格式。 Cisco名称为,SAP。
Ethernet 802.3 SNAP,IEEE在 1985年公布的 Ethernet 802.3的
SNAP版本以太网帧格式。 Cisco名称为,SNAP。
图 1-3-3 以太网帧前导字符图 1-3-4 Ethernet II帧格式图 1-3-5 Ethernet 802.3 raw帧格式图 1-3-6 Ethernet 802,3 SAP帧格式
1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1
目 标 M A C 地 址 类 型源 M A C 地 址 数 据
F C S
6 字 节6 字 节 2 字 节
4 字 节
46－ 150 字 节目 标 M A C 地 址 总 长 度源 M A C 地 址 数 据
F C S
6 字 节6 字 节 2 字 节
4 字 节
4 4－ 1 4 9 8 字 节
0 xF F F F
2 字 节目 标 M A C 地 址 总 长 度源 M A C 地 址 数 据
F C S
6 字 节6 字 节 2 字 节
4 字 节
4 3 － 1 4 9 7 字 节
D S A P
1 字 节
S S A P
1 字 节控 制
1 字 节目 标 M A C 地 址 总 长 度源 M A C 地 址 数 据
F C S
6 字 节6 字 节 2 字 节
4 字 节
3 8 － 1 4 9 2 字 节
0 x A A
1 字 节
0 x A A
1 字 节
0 x 0 3
1 字 节类 型
2 字 节
O U I ID
3 字 节图 1-3-7 Ethernet 802,3 SNAP帧格式
1.3.4 IEEE 802标准系列
1,100BaseT
1995年 6月,IEEE 802.3u标准所定义。
100Base-TX
100Base-F
100Base-T4
2,1000BaseT
1000Base-SX：使用芯径为 50μm或 62.5μm，工作波长为
850nm或 1300nm的多模光纤，采用 8B/10B编码方式，传输距离分别为 260m和 525m。
1000Base-LX：使用芯径为 9μm,50μm或 62.5μm，工作波长为 1300nm的多模、单模光纤，采用 8B/10B编码方式，传输距离分别为 550m和 3km～ 10km。
1000Base-CX：使用 150欧姆平衡屏蔽双绞线（ STP），采用
8B/10B编码方式，传输速率为 1.25Gbps，传输距离为 25m。
1000Base-T：使用 4对 5类非平衡屏蔽双绞线（ UTP），传输距离为 100m。
3．万兆以太网
2000年 3月,IEEE 802.3ae
2002年 7月
10GBase-X
10GBase-R
10GBase-W
1.4 ARP协议和 ICMP协议
1.4.1 ARP协议
1,ARP工作原理图 1-4-1 ARP广播以 太 网
H O ST A
H O ST B H O ST C
IP:1.1.1.1/24
IP:1.1.1.2 M A C:
M A C:11-11-11-11-11-11
IP:1.1.1.2/24
M A C:22-22-22-22-22-22
IP:1.1.1.3/24
M A C:33-33-33-33-33-33
1,A RP请 求 广 播 数 据 包
IP:1.1.1.2 M A C:22-22-22-22-22-22
2,A RP应 答 单 播 数 据 包
2,ARP报文格式图 1-4-2 ARP请求协议报文头部格式操 作 类 型
0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1
硬 件 地 址 长 度源 M A C 地 址目 标 I P 地 址
B i t
协 议 地 址 长 度广 播 M A C 地 址 （ 全 1 ）
广 播 M A C 地 址 （ 全 1 ）
源 M A C 地 址硬 件 类 型 协 议 类 型源 M A C 地 址源 M A C 地 址目 标 M A C 地 址 （ 全 0 ）
目 标 M A C 地 址 （ 全 0 ）
源 I P 地 址源 I P 地 址协 议 类 型
3,ARP缓冲区图 1-4-3 Windows环境下，命令 arp –a的输出图 1-4-4 路由器中 show arp命令的输出
R o u t e r # s h o w a r p
P r o t o c o l A d d r e s s A g e ( m i n ) H a r d w a r e A d d r T y p e I n t e r f a c e
I n t e r n e t 2 1 0,3 1,2 2 4,2 3 3 0 0 0 6 0,9 4 b 9,d 1 4 b A R P A F a s t E t h e r n e t 0 / 1
I n t e r n e t 2 1 0,3 1,2 2 4,1 8 6 0 0 8 0 0,2 0 a 9,a 5 4 4 A R P A F a s t E t h e r n e t 0 / 1
I n t e r n e t 2 1 0,3 1,2 2 1,2 5 4 0 0 0 e 0,4 c e 0,e a d b A R P A F a s t E t h e r n e t 1 / 0
I n t e r n e t 2 1 0,3 1,2 2 1,2 5 3 - 0 0 0 b,f d d 2,9 c 9 1 A R P A F a s t E t h e r n e t 1 / 0
I n t e r n e t 2 1 0,3 1,2 2 4,2 5 4 - 0 0 0 b,f d d 2,9 c 8 2 A R P A F a s t E t h e r n e t 0 / 1
I n t e r n e t 6 1,2 4 0,1 3 3,1 7 7 0 0 0 e 0,f c 0 4,c 5 4 1 A R P A F a s t E t h e r n e t 0 / 0
I n t e r n e t 6 1,2 4 0,1 3 3,1 7 8 - 0 0 0 b,f d d 2,9 c 8 1 A R P A F a s t E t h e r n e t 0 / 0
R o u t e r #
1.4.2 ICMP协议
1,ICMP协议
ICMP报文分为两种类型,
ICMP差错报文
ICMP询问报文
2,ICMP回射请求和应答报文头部格式图 1-4-5 ICMP回射请求和应答报文头部格式校 验 和
0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1
类 型 （ 0,8 ）
I P 头 部 （ 2 0 字 节 ）
标 识 符选 项 （ 若 有 ）
B i t
代 码 （ 0 ）
序 列 号
3,ICMP目标不可达报文图 1-4-6 ICMP目标不可达报文头部格式校 验 和
0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1
类 型 （ 0,8 ）
I P 头 部 （ 2 0 字 节 ）
标 识 符选 项 （ 若 有 ）
B i t
代 码 （ 0 ）
序 列 号
4,ICMP超时报文头部格式图 1-4-7 ICMP超时报文头部格式校 验 和
0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1
类 型 （ 1 1 ）
I P 头 部 （ 2 0 字 节 ）
未 定 义 （ 全 0 ）
I P 头 部 （ 包 括 选 项 ） + 原 始 I P 数 据 报 中 数 据 的 前 8 字 节
B i t
代 码 （ 0,1 ）
5,Ping命令
Ping命令利用 ICMP回射请求报文和回射应答报文来测试目标系统是否可达。
1.5 路由、交换与远程访问技术
1.5.1 路由技术图 1-5-1 路由选择
1.5.2 交换技术图 1-5-2 园区网分层设计模型
… …
… … … …
SiSi SiSi
核 心 层分 布 层访 问 层
1.5.3 远程访问技术远程访问 的 三种可选的服务类型：
专线连接电路交换包交换
1.5.4 完整的园区网实现图 1-5-3 一个较为完整的园区网实现
…
V l a n 1 0,F 0 / 1 - 1 0
SiSi
C o r e L a y e r
A c c e s s L a y e r
L a y e r 2 S w i t c h
L a y e r 3 S w i t c h
P S T N
R A S
A c c e s s S w i t c h 1
V l a n 2 0,F 0 / 1 1 - 2 0
V l a n 3 0,F 0 / 1 - 1 0
A c c e s s S w i t c h 2
V l a n 4 0,F 0 / 1 1 - 2 0
…
F 0 / 2 3 F 0 / 2 4 F 0 / 2 3 F 0 / 2 4
F 0 / 2 3
F 0 / 2 4
F 0 / 2 3
F 0 / 2 4
D i s t r i b u t e S w i t c h 1
D i s t r i b u t e S w i t c h 2
D i s t r i b u t e L a y e r
G 0 / 2 G 0 / 2
G 0 / 1
G 0 / 1
G 3 / 1 G 3 / 2
I n t e r n e t
F 4 / 3
F 0 / 0,1 9 2,1 6 8,0,2 5 4 / 2 4
S 0 / 0,1 9 3,1,1,1 / 3 0
C o r e S w i t c h 1
SiSi
C o r e S w i t c h 2
…
…
…
G 2 / 1
G 2 / 2
G 2 / 1
G 2 / 2
G i g a b i t E t h e r n e t C h a n n e l
I n t e g r a t e d I O S
I O S I O S
I n t e g r a t e d I O S I n t e g r a t e d I O S
N A T
P P P
P A P
A C L
S e r v e r F a r m
F
0
/
1
-
2
0
1 9 2,1 6 8,1 0 0,0 / 2 4
1 9 2,1 6 8,1,0 / 2 4 1 9 2,1 6 8,2,0 / 2 4 1 9 2,1 6 8,3,0 / 2 4 1 9 2,1 6 8,4,0 / 2 4
I n t e g r a t e d I O S
I n t e r n e t R o u t e r
V L A N 1 0 0
1 9 2,1 6 8,2 0 0,0 / 2 7
1.6 思考与练习
1．画出 OSI参考模型与 TCP/IP参考模型。
2．画出 TCP报文头部格式。
3．画出 IP报文头部格式。
4．简述 TCP连接建立、释放的握手过程。
5．画出常见的以太网帧格式。
6．写出常见的 IEEE 802标准系列名称及代号。
