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02:物理层解析、数据链路层解析、以太网交换机

一.回顾1.网络参考模型1)OSI模型:理论上的一个模型应用层用户和计算机的接口通过应用层软件来实现表示层对数据进行处理会话层建立管理会话传输层定义了端口号,如何传输数据防火墙数据

一.回顾
1.网络参考模型
1)OSI模型:理论上的一个模型
应用层 用户和计算机的接口 通过应用层软件来实现
表示层 对数据进行处理
会话层 建立 管理会话
传输层 定义了端口号,如何传输数据 防火墙 数据段
网络层 数据在不同局域网中传输,ip地址 路由器 数据包
数据链路层 数据在局域网中如何传输,mac地址 交换机 数据帧
物理层 数据传输的物理线路 网卡 比特流
2)TCP/IP模型:实际工作中使用的模型
–TCP/IP四层
应用层,传输层,网络层,网络接口层
–TCP/IP五层
应用层 http 80 ftp 21 dns 53
smtp 25 tftp 69 snmp 161,162 pop3 110
传输层 tcp,udp
网络层 ip,icmp,arp
数据链路层
物理层

2.数制转换

  1. 2,16=>10 位权展开法
    (101)2=1*2(3-1)+1*2(1-1)=4+1=(5)10

  2. 10=>2,16 除法
    (28)10
    2|28…0
    ----
    2|14…0
    ----
    2|7…1
    ----
    2|3…1

    1

    (11100)2

3.ip地址和子网掩码
1)ip地址分类
A 1-127
B 128-191
C 192-223
D 224-239
E 240-255
2)网络位和主机位
网络位:代表ip地址所在的范围
北京市.海淀区.万寿路
主机位:一台主机
张三

A 网络位.主机位.主机位.主机位
B 网络位.网络位.主机位.主机位
C 网络位.网络位.网络位.主机位

3)子网掩码
-表示方法
网络位全1,主机位全0
A 255.0.0.0
B 255.255.0.0
C 255.255.255.0
-作用
计算此IP地址的网络号
两台主机能不能通信:网络号一样
-计算网络号
ip地址 与运算(乘法) 子网掩码

192.168.1.1255.255.255.0-------------------192.168.1.0-与运算的规则任何数跟全1相与还得原来那个数,任何数跟全0相与都得0


二.物理层解析
1.传输介质
1)有线介质
–双绞线
–类型
屏蔽,非屏蔽
–水晶头制作规范
568B:白橙 橙 白绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕
568A:1-3 26 互换
–线缆类型
直通线:两头一样 不同设备
交叉线:两头不一样 相同设备
全反线:两头全部相反 console线
–光纤
–类型
单模,多模
2)无线介质
电磁波:无线电,微波
光:激光,红外线

2.物理层设备
1)网卡
唯一的网卡硬件地址,不能更改
网速:100M,1000M
显示MAC地址:ipconfig /all
2)中继器
放大信号,延长数据传输距离
缺点:只有两个端口
3)集线器 hub
多端口中继器,为多台终端放大信号
可以把多台终端设备连接在一起
缺点:网速慢

三.数据链路层解析
1.以太网
通过集线器或交换机构建的局域网,工作在数据链路层
1)以太网工作原理
CSMA/CD:带有冲突检测的载波侦听多路访问
–发送数据帧之前,先发送一个侦听数据帧,查看信道是否空闲
–如果空闲,立刻发送一组数据帧
–再次发送侦听数据帧,查看信道是否空闲
–如果不空闲,等待一会,再次发送侦听数据帧,查看信道是否空闲
–如果信道空闲,立刻发送一组数据帧
CSMA/CA:带有冲突避免的载波侦听多路访问
----发送数据帧之前,先发送一个警告数据帧,独占信道
2)以太网MAC地址
48位2进制数来表示,前24位是厂商编号,后24位是网卡编号
第八位为0,代表是单播地址,第八位为1,代表是组播地址
MAC是全球唯一的地址
书写MAC地址的时候,使用12位16进制数来表示

一个16进制数等于4个2进制数
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F98-54-1B-E9-A4-C1
1001100 0 -01010100

3)*****以太网数据帧封装格式
目的地址 源地址 类型 数据 帧校验序列
6字节 6字节 2字节 46-1500字节 4字节

一个以太网数据帧的长度范围:报头+数据+报尾
14+46+4=64
14+1500+4=1518

64-1518字节

4)以太网命名的方式
网速:10M/100M/1000M
信号:基带 BASE 或宽带
介质:双绞线 TX 光纤 FX

100BASE-TX 使用双绞线实现的百兆以太网
1000BASE-TX 使用双绞线实现的千兆以太网
1000BASE-FX 使用光纤实现的千兆以太网

四.交换机
1.*****交换机工作原理
根据MAC地址表转发数据帧
–学习:学习数据帧的源MAC地址和交换机端口的对应关系
–广播:向除了进口之外的所有端口广播
–转发:根据MAC地址表以单播的方式转发数据帧
–更新:MAC地址表中的记录,生存时间为300秒

2.冲突域和广播域
1)冲突域
同一时刻发送数据帧会产生冲突的网络节点的集合
集线器的所有端口都在一个冲突域中

--避免冲突--CSMA/CD工作机制--使用交换机分隔冲突域--交换机的每个端口都是一个独立的冲突域
集线器是平面式交通,交换机是立交桥

2)广播域
能够接收到广播消息的所有网络节点的集合
交换机的所有端口都在一个广播域中

提高网络性能=>减小广播域的规模=>分隔广播域使用路由器来分隔广播域,路由器不会转发广播数据包。路由器的每个端口都是一个独立的广播域

3.交换机端口的双工模式
单工:一个信道,只能收或发
半双工:一个信道,不能同时收发
全双工:二个信道,能够同时收发

实验一:使用科来抓包查看以太网数据帧格式
1.开启科来抓包
-选择真实网卡,开始
2.等待一会,发现抓到了流量,然后停止。
3.查看数据包
4.选择其中的一个数据包,双击查看
5.取消16进制视图,点右键选择“全部收缩”
6.展开“以太网类型2”查看报头的相关字段
类型 0x0800 ip协议
fcs-帧校验序列,报尾

实验二:交换机原理分析
1.实验环境
两台交换机,四台PC机
2.为PC机设置IP地址 192.168.1.0/24网段
3.配置交换机,查看MAC地址表
undo terminal monitor //取消消息提示
system-view //进入系统视图
[Huawei]sysname sw1 //设置主机名
[sw1]display mac-address //显示MAC地址表
4.使用pc1分别ping pc2,pc3,pc4
5.再次在交换机上查看MAC地址表

实验三:交换机基本命令
1.实验环境:两台交换机,四台PC机
2.为PC机设置IP地址 192.168.1.0/24网段
3.配置交换机,分别在两台交换机上输入如下命令
undo terminal monitor //取消消息提示
system-view //进入系统视图
[Huawei]sysname sw1 //设置主机名
[sw1]display bridge mac-address //显示交换机的MAC地址
bridge 网桥
[sw1]display mac-address //显示MAC地址表
[sw1]lldp enable //启用邻居发现协议
[sw1]display lldp neighbor brief //显示邻居交换机的摘要信息
lldp:邻居发现协议 neighbor 邻居 brief 摘要
[sw1]int e0/0/3
[sw1-Ethernet0/0/3]undo negotiation auto //取消端口的自动协商模式
[sw1-Ethernet0/0/3]duplex half //指定此端口为半双工模工
[sw1-Ethernet0/0/3]speed 10 //指定此端口的速率为10M


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