002A-网络通信(以太网)与osi和tcp/ip分层模型介绍

冲突域

如图是一个10BASE5以太网，每个主机都是用同一根同轴电缆来与其它 主机进行通信，因此，这里的同轴电缆又被称为共享介质，相应的网络 被称为共享介质网络，或简称为共享式网络。共享式网络中，不同的主 机同时发送数据时，就会产生信号冲突的问题，解决这一问题的方法一 般是采用载波侦听多路访问/冲突检测技术（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）。
CSMA/CD的基本工作过程如下：

1. 终端设备不停地检测共享线路的状态。如果线路空闲，则可以发送 数据；如果线路不空闲，则等待一段时间后继续检测（延时时间由 退避算法决定）。
2. 如果有另外一个设备同时发送数据，两个设备发送的数据会产生冲突。
3. 终端设备检测到冲突之后，马上停止发送自己的数据，并发送特殊 阻塞信息，以强化冲突信号，使线路上其他站点能够尽早检测到冲突。
4. 终端设备检测到冲突后，等待一段时间之后再进行数据发送（延时时间由退避算法决定）。
   CSMA/CD的工作原理可简单总结为：先听后发，边发边听，冲突停发 ，随机延迟后重发。

共享式网络，多点接入网络，如HUB(集线器,物理层设备)，交换机每个接口。都是一个冲突域
无线局域网ap和ac冲突域(RF,WIFI6)

①、共享式以太网

 共享式以太网中，所有的终端主机都处于同一个冲突域中，局域网中的所有接入终端共享总线的带宽。

②、交换式以太网

 在交换式以太网中，交换机的每个端口处于独立的冲突域中，终端主机独占端口的带宽。
 MAC地址表

广播域

 路由器或三层交换机的三层接口处于独立的广播域中，终端主机发出的广播帧在三层接口被终止。

局域网和广域网

根据不同的划分原则，网络可以分为不同的类型。如果按照地理覆盖范围来划分，则网络可以分为局域网（LocalAreaNetwork，LAN）和广域网(WideAreaNetwork，
WAN).表给出了二者的比较。

局域网与广域网的比较

网络类型	基本特点	使用的技术
局域网	1.覆盖范围一般在几公里之内 2．主要作用是把分布距离较近（如：一个 家庭内、一座或几座大楼内、一个校园 或厂区内，等等）的若干端电脑连接 起来 3．不会用到电信运营商的通信线路	令牌总线(TokenBus) 令牌环(TokenRing) 光纤分布式数据接口（Fiber-Distributed DataInterface，FDDI) 以太网(Ethernet) 无线局域网（WirelessLAN，WLAN) ......
广域网	1． 覆盖范围一般在几公里以上．可大至几十、几百或几千公里 2．主要作用是把分布距离较远（如：跨越城市、跨越国家，等等）的若干局域网连接起来 3．会用到电信运营商的通信线路 使用的技术	Tl/El、TYE-3 X．25 HDLC(High-levelDataLinkControl) PPP〔Point-to-PointProtocol) ISDN(IntegratedServicesDigitalNetwork) FR（FrameRelay) ATM(AsynchronousTransferMode) SDH(SynchronousDigitalHierarchy)

需要说明的是，局域网和广域网的地理覆盖范围并没有一个严格的界限。我们平时在谈论局域网或广域网时，更多的是指局域网所使用的技术或广域网所使用的技术。我们现在经常所说的以太网和WLAN，便是两种应用非常广泛的局域网技术。事实上，局域网技术的种类非常多，如：令牌总线(IEEE802，4）、令牌环(IEEE802巧）、FDDI、DQDB（DistributedQueueDualBus，IEEE802．6）、isoEthernet（IEEE802．9a）、100VG-AnyLAN（IEEE802．]2）等。然而，随着时间的推移及市场的选择，除了以太网技术和WLAN技术得到了积极的发展和广泛的应用外，其他所有曾经出现的各种各样的局域网技术，几乎都己经销声匿迹，或正处于被淘汰的过程中。对于这些过往的技术，我们不必再去探究其具体的原理细节（除非对网络技术发展的历史特别感兴趣)。图简单展示了令牌总线网络和FDDI网络的拓扑形态，姑且算是一种怀旧吧

• 不同的协议栈用于定义和管理不同网络的数据转发规则。

• IEEE 802现有标准
  IEEE 802.1 ：局域网体系结构、寻址、网络互联和网络
  IEEE 802.1A：概述和系统结构
  IEEE 802.1B：网络管理和网络互连
  IEEE 802.2 ：逻辑链路控制子层（LLC）的定义。
  IEEE 802.3 ：以太网介质访问控制协议 （CSMA/CD）及物理层技术规范[1] 。
  IEEE 802.4 ：令牌总线网（Token-Bus）的介质访问控制协议及物理层技术规范。
  IEEE 802.5 ：令牌环网（Token-Ring)的介质访问控制协议及物理层技术规范。
  IEEE 802.6 ：城域网介质访问控制协议DQDB （Distributed Queue Dual Bus 分布式队列双总线）及物理层技术规范。
  IEEE 802.7 ：宽带技术咨询组，提供有关宽带联网的技术咨询。
  IEEE 802.8 ：光纤技术咨询组，提供有关光纤联网的技术咨询。
  IEEE 802.9 ：综合声音数据的局域网（IVD LAN）介质访问控制协议及物理层技术规范。
  IEEE 802.10：网络安全技术咨询组，定义了网络互操作的认证和加密方法。
  IEEE 802.11：无线局域网（WLAN）的介质访问控制协议及物理层技术规范。
  IEEE 802.11，1997年，原始标准（2Mbit/s，播在2.4GHz）。
  IEEE 802.11a，1999年，物理层补充（54Mbit/s，播在5GHz）。
  IEEE 802.11b，1999年，物理层补充（11Mbit/s播在2.4GHz）。
  IEEE 802.11c，符合802.1D的媒体接入控制层桥接（MAC Layer Bridging）。
  IEEE 802.11d，根据各国无线电规定做的调整。
  IEEE 802.11e，对服务等级（Quality of Service, QoS）的支持。
  IEEE 802.11f，基站的互连性（IAPP，Inter-Access Point Protocol），2006年2月被IEEE批准撤销。
  IEEE 802.11g，2003年，物理层补充（54Mbit/s，播在2.4GHz）。
  IEEE 802.11h，2004年，无线覆盖半径的调整，室内（indoor）和室外（outdoor）信道（5GHz频段）。
  IEEE 802.11i，2004年，无线网络的安全方面的补充。.
  IEEE 802.11j，2004年，根据日本规定做的升级。
  IEEE 802.11l，预留及准备不使用。
  IEEE 802.11m，维护标准；互斥及极限。
  IEEE 802.11n，更高传输速率的改善，基础速率提升到72.2Mbit/s，可以使用双倍带宽40MHz，此时速率提升到150Mbit/s。支持多输入多输出技术（Multi-Input Multi-Output，MIMO）。
  IEEE 802.11k，该协议规范规定了无线局域网络频谱测量规范。该规范的制订体现了无线局域网络对频谱资源智能化使用的需求。
  IEEE 802.11p，这个通信协定主要用在车用电子的无线通信上。它设置上是从IEEE 802.11来扩充延伸，来符合智能型运输系统（Intelligent Transportation Systems，ITS）的相关应用。
  IEEE 802.11ac，802.11n的潜在继承者,更高传输速率的改善，当使用多基站时将无线速率提高到至少1Gbps，将单信道速率提高到至少500Mbps。使用更高的无线带宽(80MHz-160MHz)(802.11n只有40MHz),更多的MIMO流(最多8条流),更好的调制方式(QAM256)。目前是草案标准(draft)，预计正式标准于2012年晚些时间推出。Quantenna公司在2011年11月15日推出了世界上第一只采用802.11ac的无线路由器。Broadcom公司于2012年1月5日也发布了它的第一支支持802.11ac的芯片。
  IEEE 802.11ae-2012
  IEEE 802.12 ：[1] [2] [3] 需求优先的介质访问控制协议（100VG AnyLAN）。
  IEEE 802.13 ：(未使用 )【不吉利的数字，没有人愿意使用它—查自《计算机网络-Andrew S. Tanebaum》 Page 63 - 1.6.2 国际标准领域中最有影响的组织】
  IEEE 802.14：采用线缆调制解调器(Cable Modem)的交互式电视介质访问控制协议及网络层技术规范。
  IEEE 802.15：采用蓝牙技术的无线个人网（Wireless Personal Area Networks，WPAN）技术规范。
  IEEE 802.15.1：无线个人网络。
  IEEE 802.15.4：低速无线个人网络
  IEEE 802.16：宽带无线连接工作组，开发2~66GHz的无线接入系统空中接口。
  IEEE 802.17：弹性分组环 （Resilient Packet Ring，RPR）工作组，制定了单性分组环网访问控制协议及有关标准。
  IEEE 802.18：宽带无线局域网技术咨询组（Radio Regulatory）。
  IEEE 802.19：多重虚拟局域网共存（Coexistence）技术咨询组。
  IEEE 802.20：移动宽带无线接入（ Mobile Broadband Wireless Access ，MBWA）工作组，制定宽带无线接入网的解决 。
  IEEE 802.21：媒介独立换手（Media Independent Handover）。
  IEEE 802.22：[4] 无线区域网（Wireless Regional Area Network）

终端与通信设备

DTE英文全称DataTerminalEquipment，数字终端设备，指一般的终端或是计算机。可能是大、中、小型计算机，也可能是一台只接收数据的打印机。如路由器
DCE英文全称DataCircuit-terminatingEquipment，数字通信设备，通常指调制解调器，多路复用器或数字设备。如交换机

知名网络标准机构

标准机构	说明
国际标准化组织(International Organization Standardization，ISO	ISO是世界上最大的非政府性标化专门机构．是国际标准化领域中一个十分重要的组织。ISO的任务是促进全球范围内的标准化及其有关活动，以利于国际间产品与服务的交流，以及在知识、科学、技术和经济活动中发展国际间的相互合作
互联网工程任务组（Internet Engineering TaskForce, IETF)	IETF是全球互联网最具权威的技术标№化组织，其主要任务是负责互联网相关技术规范的研发和定。目前，绝大多数的互联网技术标准都是出自IETF.著名的RFC(RequestForComments)标准系列就是由IETF制定和发布的
电气电子工程师学会(Institute of Electrical and Electronics ngineers，IEEE)	IEEE是世界上最人的专业技术组织之一。IEEE成立的目的在于为电气电子方面的科学家、工程师、制造商提供国际联络交流的场合，并为他们提供专业教育、提高专业能力服务。屠名的以太网标准叔范就是IEEE的杰作之一
国际电信联盟（International Telecommunications Union, ITU)	ITU是主管信息通信技术事务的联合国机构，也简称为“国际电联”或“电联”
电子工业联鼎(Electronic Industries Alliance，EIA)	EIA是美国电子行业标准制定者之一，常见的RS．232串口标准便是由EIA制定的
国际电工技术委员会(International Electrotechnieal Commission，IEC)	IEC主要负责有关电气工程和电子工程领域中的国际标准化工作．该组织与ISO、仃U、伍等有着非常紧密的合作关系

网络通信协议

 著名的标准：
IEEE 802──局域网及城域网
IEEE 802.11──无线以太网
IEEE 802.2──逻辑链路控制
IEEE 802.3──带冲突检测的载波侦听多路访问协议CSMA/CD（半双工以太网）
Carrier Sense Multiple Access with Collision Detecti

 以太网历史
历史：以太网最早由Xerox（施乐）公司创建。在1980年，DEC、Intel和Xerox三家公司联合开发成为一个标准。主流帧包含以太2型和802.3类型
类型：以太网是应用最为广泛的局域网，包括标准的以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbit/s)、1000Mbit/s、10G(10Gbit/s)、40G/100G以太网（已经有200G以太网），采用的是CSMA/CD访问控制法，它们都符合IEEE802.3。
前景：以太网正不断向广域网连接领域延伸
优势：
升级容易：

1. 升级成本低；
2. 大多数时候不需要更换基础设施技术简单

以太网和局域网
以太网是一种局域网，而局域网却不一定是以太网，只是由于目前大多数的局域网是以太网，所以一般说局域网，大家都默认为以太网。
所谓以太网，是一种总线型局域网，是施乐公司创建。局域网的拓扑结构有很多实现方式，有星型、环形、总线型等。但是这些年来的经验看，以太网，也就是总线型的是最成功的，应用最广泛的。
题外话：正是由于以太网的成功推广，才使得它支持的TCP/IP协议随之成为虽然不是标准但是却比标准应用更广泛的实际标准。

双工模式

半双工(half duplex)：对讲机，同一时间，只能有一个人说话
全双工(full duplex)：如手机，两个人可以同一时间都说话

<Huawei>
<Huawei>system-view //进入系统视图
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sysname lsw1
Feb 15 2020 11:42:32-08:00 lsw1 DS/4/DATASYNC_CFGCHANGE:OID 1.3.6.1.4.1.2011.5.25.191.3.1 configurations have been changed. The current change number is 7, the change loop count is 0, and the maximum number of records is 4095.

[lsw1]interface GigabitEthernet 0/0/1
[lsw1-GigabitEthernet0/0/1]display this
#
interface GigabitEthernet0/0/1
#
return

[lsw1-GigabitEthernet0/0/1]undo negotiation auto //关闭自动协商
Feb 15 2020 11:43:22-08:00 lsw1 DS/4/DATASYNC_CFGCHANGE:OID 1.3.6.1.4.1.2011.5.25.191.3.1 configurations have been changed. The current change number is 8, the change loop count is 0, and the maximum number of records is 4095.

[lsw1-GigabitEthernet0/0/1]duplex full //修改为全双工模式(默认只要接口速率大于等于100M就是全双工)
Feb 15 2020 11:43:32-08:00 lsw1 DS/4/DATASYNC_CFGCHANGE:OID 1.3.6.1.4.1.2011.5.25.191.3.1 configurations have been changed. The current change number is 9, the change loop count is 0, and the maximum number of records is 4095.

[lsw1-GigabitEthernet0/0/1]duplex half
Error: The port has been configed with speed 1000, please change the speed first.  
[lsw1-GigabitEthernet0/0/1]speed 10 //需要先修改速率才能修改双工模式

[lsw1-GigabitEthernet0/0/1]duplex half 
Feb 15 2020 11:44:12-08:00 lsw1 DS/4/DATASYNC_CFGCHANGE:OID 1.3.6.1.4.1.2011.5.25.191.3.1 configurations have been changed. The current change number is 11, the change loop count is 0, and the maximum number of records is 4095.
[lsw1-GigabitEthernet0/0/1]

osi参考模型

 ISO（国际标准化组织）颁布OSI（开放系统互联）参考模型定义了网络中设备所遵守的层次结构
 分层结构的优点：
 开放的标准化接口
 多厂商兼容性
 易于理解、学习和更新协议标准
 实现模块化工程，降低了开发实现的复杂度
 便于故障排除
 一般情况下，勿以设备论层次，协议才是王道

网络的本质是传输报文

①、物理层

 物理层介质：
− 同轴电缆（coaxial cable）：细缆和粗缆
− 双绞线（twisted pair）：UTP、STP
− 光纤（fiber）：单模、多模
− 无线（wireless）：红外线、蓝牙Blue Tooth、WLAN技术
− 常见标准：10Base-T、100Base-TX/FX、1000Base-T、1000Base-SX/LX
− 常见设备：中继器、集线器

②、数据链路层

 数据链路层的功能：
− 编帧和识别帧
− 数据链路的建立、维持和释放
− 传输资源控制
− 流量控制
− 差错验证
− 寻址
− 标识上层数据
 局域网数据链路层分为LLC子层和MAC子层
 广域网常见协议：PPP、HDLC、FR

③、网络层

 编址
 路由
 拥塞控制
 异种网络互连

(一) 路由协议与可路由协议
 可路由协议（routed protocol）定义数据包内各个字段的格式和用途，对数据进行网络层封装
 路由协议（routing protocol）在路由器之间传递信息，计算路由并形成路由表，为可路由协议选择路径

④传输层

 传输层功能：
− 分段上层数据
− 建立端到端连接
− 透明、可靠传输
− 流量控制
 传输层协议：
− 主要有TCP/IP协议族的TCP协议和UDP协议，以及IPX/SPX协议组的SPX协议等。

TCP/IP报文

①、网络接口层

 负责处理与传输介质相关的细节
− 物理线路和接口
− 链路层通信
 主要协议
− 以太网/FDDI/令牌环
− SLIP/HDLC/PPP
− X.25/帧中继/ATM

##### ②、网络层
 负责将数据包送达正确的目的
− 数据包的路由
− 路由的维护
 主要协议（协议号）
− IP
− ICMP
− IGMP

③、传输层

 负责提供端到端通信
− 数据完整性校验
− 差错重传
− 数据的重新排序
 主要协议（端口号）
− TCP
− UDP

④、应用层

 负责处理特定的应用程序细节
− 远程访问
− 资源共享
 主要协议
− Telnet
− FTP/TFTP
− SMTP/POP3
− SNMP/HTTP