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&＃xff0c;传输层&＃xff0c;网络层&＃xff0c;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&＃61;>10 位权展开法
   (101)2&＃61;1*2^{(3-1)&＃43;1*2}(1-1)&＃61;4&＃43;1&＃61;(5)10

2. 10&＃61;>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&＃xff1a;代表ip地址所在的范围
北京市.海淀区.万寿路
主机位&＃xff1a;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&＃xff0c;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&＃xff1a;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&＃xff0c;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&＃xff0c;非屏蔽
–水晶头制作规范
568B&＃xff1a;白橙 橙 白绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕
568A&＃xff1a;1-3 26 互换
–线缆类型
直通线&＃xff1a;两头一样 不同设备
交叉线&＃xff1a;两头不一样 相同设备
全反线&＃xff1a;两头全部相反 console线
–光纤
–类型
单模&＃xff0c;多模
2)无线介质
电磁波&＃xff1a;无线电&＃xff0c;微波
光&＃xff1a;激光&＃xff0c;红外线

2.物理层设备
1)网卡
唯一的网卡硬件地址&＃xff0c;不能更改
网速&＃xff1a;100M,1000M
显示MAC地址&＃xff1a;ipconfig /all
2)中继器
放大信号&＃xff0c;延长数据传输距离
缺点&＃xff1a;只有两个端口
3)集线器 hub
多端口中继器&＃xff0c;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&＃xff1a;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&＃xff0c;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&＃xff0c;先发送一个侦听数据帧&＃xff0c;查看信道是否空闲
–如果空闲&＃xff0c;立刻发送一组数据帧
–再次发送侦听数据帧&＃xff0c;查看信道是否空闲
–如果不空闲&＃xff0c;等待一会&＃xff0c;再次发送侦听数据帧&＃xff0c;查看信道是否空闲
–如果信道空闲&＃xff0c;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&＃xff0c;先发送一个警告数据帧&＃xff0c;独占信道
2)以太网MAC地址
48位2进制数来表示&＃xff0c;前24位是厂商编号,后24位是网卡编号
第八位为0&＃xff0c;代表是单播地址&＃xff0c;第八位为1&＃xff0c;代表是组播地址
MAC是全球唯一的地址
书写MAC地址的时候&＃xff0c;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&＃xff1a;报头&＃43;数据&＃43;报尾
14&＃43;46&＃43;4&＃61;64
14&＃43;1500&＃43;4&＃61;1518

64-1518字节


4)以太网命名的方式
网速&＃xff1a;10M/100M/1000M
信号&＃xff1a;基带 BASE 或宽带
介质&＃xff1a;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&＃xff1a;学习数据帧的源MAC地址和交换机端口的对应关系
–广播&＃xff1a;向除了进口之外的所有端口广播
–转发&＃xff1a;根据MAC地址表以单播的方式转发数据帧
–更新&＃xff1a;MAC地址表中的记录&＃xff0c;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&＃xff0c;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&＃61;>减小广播域的规模&＃61;>分隔广播域使用路由器来分隔广播域&＃xff0c;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&＃xff1a;一个信道&＃xff0c;只能收或发
半双工&＃xff1a;一个信道&＃xff0c;不能同时收发
全双工&＃xff1a;二个信道&＃xff0c;能够同时收发

实验一&＃xff1a;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&＃xff0c;开始
2.等待一会&＃xff0c;发现抓到了流量&＃xff0c;然后停止。
3.查看数据包
4.选择其中的一个数据包&＃xff0c;双击查看
5.取消16进制视图&＃xff0c;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&＃xff0c;报尾

实验二&＃xff1a;交换机原理分析
1.实验环境
两台交换机&＃xff0c;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&＃xff0c;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&＃xff1a;交换机基本命令
1.实验环境&＃xff1a;两台交换机&＃xff0c;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&＃xff0c;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&＃xff1a;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