技術(shù)回顧之底層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)篇

2015-09-09 10:34:58

網(wǎng)絡(luò)底層技術(shù)是指接入網(wǎng)絡(luò)所必需、必要的、最基本需要滿足的條件的技術(shù)。

概述：

IP: 網(wǎng)際間通信的協(xié)議，關(guān)心的是：網(wǎng)際間的通信，不關(guān)心：任何具體網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的通信，因此IP協(xié)議不可避免的要考慮

如何將IP報(bào)文送入某個(gè)物理網(wǎng)

如何指導(dǎo)物理網(wǎng)將IP報(bào)文送到指定的Gateway

互聯(lián)網(wǎng)：構(gòu)筑在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上(底層網(wǎng)絡(luò))，使用底層網(wǎng)絡(luò)的通信服務(wù)實(shí)現(xiàn)的“網(wǎng)絡(luò)”。

底層網(wǎng)絡(luò)：LAN、WAN、以及專用的“數(shù)據(jù)鏈路”，物理網(wǎng)為上層提供通信支持，物理網(wǎng)成為互連網(wǎng)的“信道”，或“接口”。

電路交換和分組交換

電路交換：面向連接的，專用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(P2P)信道;有保證的通信容量，通信時(shí)延小且穩(wěn)定;通信性能不受其它通信的影響;系統(tǒng)資源浪費(fèi)大，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。

分組交換：無連接的，多個(gè)通信可分享信道資源;對(duì)其中每個(gè)通信而言，不能保證通信容量;通信時(shí)延較長，且不穩(wěn)定;通信性能相互受影響;系統(tǒng)資源利用率高，多點(diǎn)間同時(shí)通信。

廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)

1.首先速率和距離之間是有折中的，廣域網(wǎng)的時(shí)延很大是因?yàn)樾盘?hào)要發(fā)送到圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星上。

ARPANET->NSFNET->ANSNET->Internet主干網(wǎng)

2.局域網(wǎng)每臺(tái)計(jì)算機(jī)通過NIC(網(wǎng)卡)連接到網(wǎng)絡(luò)上，網(wǎng)絡(luò)本身是不需要太多智能的，依賴附加在網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)中的電子接口設(shè)備來產(chǎn)生和接收復(fù)雜的信號(hào)。而在廣域網(wǎng)當(dāng)中，網(wǎng)絡(luò)由分組交換機(jī)組成，并由長距離通信線路相互連接起來。網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模通過添加新的交換機(jī)和通信線路來擴(kuò)大。

WLAN:傳輸時(shí)延大(幾毫秒)，傳輸速率1.5Mbps~155Mbps

LAN：傳輸時(shí)延小(幾微秒)，傳輸速率10Mbps~2Gbps

3.網(wǎng)絡(luò)硬件地址

各種網(wǎng)絡(luò)都定義了自己的編址和尋址機(jī)制，物理網(wǎng)要用自己的地址(物理地址)來實(shí)現(xiàn)尋址和傳輸，IP地址不是物理網(wǎng)的地址，不能替代物理網(wǎng)的尋址..

面向有連接的服務(wù)和面向無連接的服務(wù)

1.面向連接的服務(wù)

三階段的通信形式，建立連接階段，通信階段，拆除鏈路

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，難以實(shí)現(xiàn)廣播通信

一次路由，多次通信

可靠通信，保證按序交互、無丟失、無重復(fù)

傳輸時(shí)延長且不穩(wěn)定(重傳、應(yīng)答影響)

網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)重

2.面向無連接的服務(wù)

每次通信請(qǐng)求都獨(dú)立指定目的端點(diǎn)，靈活性

次次路由

通信無可靠性保障，亂序、丟失、重復(fù)

傳輸時(shí)延較短

網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)較輕

以太網(wǎng)

1.概述：共享總線的技術(shù)，支持廣播，分布式的接入控制(CSMA/CD)，盡力交付的機(jī)制(best-effort delivery)..

傳輸速率：10M->100M->1G->10Gbps

組網(wǎng)方式：共享式，交換式

盡力交付機(jī)制

傳輸方式：CSMA/CD，分布式傳輸控制

傳輸時(shí)延不穩(wěn)定：指數(shù)退避法使時(shí)延成倍增加，流量大，時(shí)延變化加劇

#p#

2.幀結(jié)構(gòu)和重要的規(guī)定

不算前導(dǎo)碼，目的地址源地址，長度類型數(shù)據(jù)，幀校驗(yàn)總共最少為64字節(jié)

最小幀長64字節(jié)，***幀長1518字節(jié)

最多連續(xù)沖突次數(shù)：16次

幀間間隔12字節(jié)

以太網(wǎng)的地址位6字節(jié)，通常用留個(gè)十六進(jìn)制數(shù)表示

1.如何區(qū)分多播和單播地址：看第二個(gè)數(shù)字是否為偶數(shù)，偶數(shù)為單播

4A：30：10：21：10：1A A=1010 單播

47：20：1B：2E：08：EE 7=0111 多播

2.MAC地址是如何發(fā)送到線路上的

比如上面的多播地址，從左到右逐字節(jié)的發(fā)送，而對(duì)每個(gè)字節(jié)來說是從右到左，諸位發(fā)送。

<-11100010 00000100 1111000 01110100 00010000 01110111

3.MAC和LLC的層次結(jié)構(gòu)

MAC幀數(shù)據(jù)內(nèi)部還包含LLC層的數(shù)據(jù)，也就是說越高層的數(shù)據(jù)位于越內(nèi)部，而且LLC和MAC都可以直接對(duì)上層提供服務(wù)。在最初LLC的存在是802.3的核心，它屏蔽了上層與下層的不同，但是在網(wǎng)絡(luò)層被IP統(tǒng)一的今天，LLC的存在反而沒有了意義成為了累贅。

如下圖所示，MAC是通過mac地址來尋址，而LLC的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU是通過SAP服務(wù)訪問點(diǎn)來尋址..

以太幀和802.3幀的區(qū)別僅僅是TYPE和LEN的區(qū)別，以太幀在TYPE里面確定了SAP的地點(diǎn)，MAC提供的服務(wù)是面向無連接的服務(wù)..

完整的MAC層過程

#p#

4.擴(kuò)展以太網(wǎng)

1.一根電纜連接所有的站點(diǎn)，HUB連接所有站點(diǎn)，注意HUB集線器是雙絞線以太網(wǎng)中的設(shè)備，在同軸電纜中使用的連接設(shè)備稱為中繼器Repeater

2.用網(wǎng)橋來擴(kuò)展以太網(wǎng)，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)各自競(jìng)爭自己網(wǎng)絡(luò)的信道

網(wǎng)橋的功能：中繼轉(zhuǎn)發(fā)

網(wǎng)橋的優(yōu)點(diǎn)：對(duì)分組操作，而不是對(duì)電信號(hào)操作

不復(fù)制噪聲錯(cuò)誤或畸形幀

各網(wǎng)段上的沖突及傳播時(shí)延隔離開來

3.采用以太網(wǎng)交換機(jī)的組網(wǎng)形式，交換機(jī)的每個(gè)端口都只接一臺(tái)計(jì)算機(jī)

改變連接方式，無需再競(jìng)爭信道..

其他局域網(wǎng)技術(shù)

FDDI光纖分布式數(shù)據(jù)互連FDDI是另一種流行的局域網(wǎng)技術(shù)，提供100Mbps的共享令牌環(huán)式局域網(wǎng)

ATM異步傳輸模式是一種面向連接的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可用于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，設(shè)計(jì)為允許及其高速的數(shù)據(jù)交換。ATM網(wǎng)絡(luò)使用光纖進(jìn)行連接，底層使用固定長度的幀即信元cell。因?yàn)殚L度相同所以交換機(jī)硬件可以迅速處理信元。

無線局域網(wǎng)IEEE802.11

與共享式以太網(wǎng)相似(幀結(jié)構(gòu)、信道訪問)

無連接通信方式

具有分組分段/重裝功能

信道速率1M、2M、5.5M、11M、34M

X.25網(wǎng)電信公司提供公眾分組數(shù)據(jù)網(wǎng)PDN，面向連接，低速率

電話線撥號(hào)接入，56kmodem，ISDN，xDSL，鏈路層協(xié)議為PPP，SLIP..

PPP協(xié)議

1.概念：PPP (Point-To-Point Protocol) (RFC1134 -1989)，點(diǎn)到點(diǎn)信道上的無連接通信協(xié)議

2.PPP子協(xié)議

LCP：鏈路控制(Link Control Protocol)

啟動(dòng)/測(cè)試鏈路、協(xié)商參數(shù)、關(guān)閉鏈路