A模块 系统与网络安全 第三门课 网络通信原理
1 协议分层
1.1 协议分层的由来
计算机网络发展
- 计算机的诞生
1946年2月14日ENIAC诞生
- 计算机网络的诞生
1969年APNETi诞生
- 不同网络之间的互联
由于网络标准不一样，无法完成互联
计算机网络功能
- 数据通信、资源共享、增加数据可靠性、提高系统处理能力
什么是协议
- 什么是协议？
描述网络通信中“语言”规范的一组规则就是协议 - 标准
一致同意的规则可以理解为标准 - ISO是国际标准化组织
International Organization for Standardization的缩写
主要目标是促进全球范围内的标准化工作 - 为什么会有0SI参考型？
国际标准化组织颁布开放系统互连(Open System Interconnection,OSl)参考模型
为了让全世界网络标准统一，使用任意厂商的网络设备都可以实现数据的互联互通
为什么分层
- 网络通信的过程很复杂
数据以电子信号的形式穿越介质到达正确的计算机，然后转换成最初的形式，以便接收者能够阅读
为了降低网络设计的复杂性，将协议进行了分层设计
邮局实例
- 邮局实例（传统通信）
2 理解OSI模型
OSI主协议模型
OSI七层模型
- OS1参考模型
国际标准化组织(International Standard Organization,ISO)于l984年正式颁布开
放系统互连(Open System Interconnection,OSl)参考模型
所有的软件和硬件开发都遵循统一的OS!模型
OSI七层的功能简介
| 层名称 | 功能 |
|---|---|
| 应用层 | 为用户提供各种服务功能，比如各种应用程序 |
| 表示层 | 数据表现形式，如加密、压缩 |
| 会话层 | 建立、维护、终止会话 |
| 传输层 | 定义程序的端口，实现端与端之间的互连，可靠与不可靠的传输 |
| 网络层 | 定义IP地址，为数据传输选择路径，实现不同网段的互通 |
| 数据链路层 | 建立逻辑链接，通过MAC地址实现数据的通信，帧包装、帧传输 |
| 物理层 | 建立、维护及断开物理连接 |
| 学习建议 | 背下来 |
3 理解TCP/IP模型
OSI模型与TCP/IP模型
OS引模型，仅仅是IS0提出的一个“参考”标准
实际的网络中更多使用TCP/IP5层模型，但是实现的功能是相同的
TCP/IP协议族的组成
- TCP/IP是一系列协议的集合，所以严格称呼应是TCP/IP协议族
各层PDU
设备与层的对应关系
4 数据通信流程
数据通信
- 所谓的设备之间的通信，指的是设备之间能够互相传输数据
- 产生数据
即数据封装，指的是数据通过应用层产生以后，发送到第一层，每经过一层都添加一个协议头部的过程 - 传输数据
即网络传输数据在由不同的网络设备组成的互联网中传输的过程，主要是依靠交换机和
路由器实现数据在不同设备之间的转发
- 接收数据
即数据解封装，指的是数据被设备通过网线接收以后，形成数据帧，然后一层一层分析
头部，然后传递给上一层处理，一直到应用层的过程
也可以说是：不断的分析并删除每层的协议头部的过程
- 设备之间的数据传输，一定是双向的，每个方向都分为3个阶段
产生数据，也称之为“数据封装”
传输数据，也称之为“网络传输”
接收数据，也称之为“数据解封装”
·设备之间的数据传输，一定是双向的，每个方向都分为3个阶段
√产生数据，也称之为“数据封装”
√传输数据，也称之为“网络传输”
√接收数据，也称之为“数据解封装”
数据封装过程
数据解封装过程
5 物理层解析
物理层概述
- 物理层是TCP/IP模型的最底层
- 物理层为数据传输提供稳定的物理连接
物理层功能
- 定义设备的物理连接的标准和特性，比如接口形状，大小
- 定义电气特性，高低电压、传输速率和传输距离
- 构建数据通道，通过物理接口和传输介质来进行数据传输
- 物理层核心就是“信号和介质”
物理层传输介质
- 有线介质
双绞线
光纤
- 无线介质
微波
激光
红外线
- 超5类线缆
局域网环境，最常见线缆
线缆外表有清晰“米标”
适用于100Mbps网络
- 6类线缆
增加十字骨架，抗干扰
适用于1000Mbps网络
- 7类和8类线缆
7类速率10Gbps
8类速率40Gbps
- 水晶头
- 布线套装
- 光纤
光纤按光在其中的传输模式可分为单模和多模 - 单模光纤
可支持1G~40Gb/100Gb,距离200KM
适合用于长距离传输、可用于室内和室外 - 多模光纤
可支持1G~40Gb/100Gb高速网络
适合用于短距离传输，通常用于室内 - 布线套装
6 制作双绞线
-
剥线
将双绞线的一端插入网线钳的剥线口（末端离刀口长度约3-5厘米），握住网线钳缓慢
旋转一圈，去掉外部的套层，可看到相互缠绕的8根芯线
注意：不要割断金属芯线
-
理线
将裸露的8根双绞线分开，按照标准线序捋直排列好，并用网线钳将末端剪齐，保留1.2厘米左右 -
排列好的每条芯线分别对应RJ-45水品头的1-8针脚
-
压线头
将整理好的双绞线芯线平稳捏住(末端保持整齐)，插入到RJ-45水晶接头中（塑料卡扣朝下，开口朝向网线)确保8根芯线都顶到最里端的铜触片位置 -
压线
将接好线的水晶头放到网线钳的压线口内（注意要捏住网线，往里顶紧），然后握住网线钳使劲压紧（线与线头不能有松动），以确保水晶头的铜触片嵌入双绞线的芯线 -
制作双绞线的另一端
依次剥线、理线、压线头，操作与前面一样
两端都压制好以后，一根网线就制作完工 -
测试双绞线的连通性
将做好的双绞线两端分别插入测试仪的RJ-45接口，打开测试仪的电源开关，观察指示灯以判断网线连通性 -
制作双绞线跳线
·按照T568B标准制作一条标准网线
B-B
T568B(白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕) -
制作一条交叉网线
A-B
T568A(白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕)
T568B(白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕) -
测试连通性
6.1 问题
在常见的计算机网络中，网线主要用来连接计算机与交换机（或宽带路由器）、交换机与交换机、交换机与路由器，以及需要连网的其他各种设备。网线的制作与测试是作为网络管理员的一个入门技能。
1）制作一根直通双绞线
2）制作一根交叉双绞线
6.2 方案
EIA/TIA T568b线序规范，如表-1所示。
表-1 EIA/TIA T568双绞线线序规范
线序分配方案
直通线：T568b<–>T568b（推荐，如图-1所示），或者T568a<–>T568a（不常用）。
图-1
交叉线：T568b <–> T568a ，如图-2所示。
图-2
6.3 步骤
实现此案例需要按照如下步骤进行。
步骤一：制作双绞线
1）剥线将双绞线的一端插入网线钳的剥线口（末端离刀口长度约3-5厘米），握住网线钳缓慢旋转一圈，去掉外部的套层，可看到相互缠绕的8根芯线，如图-3所示。
图-3
2）理线将裸露的8根双绞线分开，确定是直通线还是交叉线，按照标准线序捋直排列好，并用网线钳将末端剪齐，保留1.2厘米左右，如图-4所示。
图-4
排列好的每条芯线分别对应RJ-45水晶头的1-8针脚，如图-5所示。
图-5
3）压线头将整理好的双绞线芯线平稳捏住（末端保持整齐），插入到RJ-45水晶接头中（塑料卡扣朝下，开口朝向网线），如图-6所示。
图-6
将接好线的水晶头放到网线钳的压线口内（注意要捏住网线，往里顶紧），然后握住网线钳使劲压紧（线与线头不能有松动），如图-7所示，以确保水晶头的铜触片嵌入双绞线的芯线。
图-7
4）制作双绞线的另一端，依次剥线、理线、压线头，操作与前面一样；两端都压制好以后，一根网线就制作完工了，如图-8所示。
图-8
步骤二：测试双绞线的连通性
将做好的双绞线两端分别插入测试仪的RJ-45接口，如图-9所示，打开测试仪的电源开关，观察指示灯以判断网线连通性。
图-9
如果测试仪的8个指示灯按顺序依次亮绿灯，说明连线制作正确；若某些指示灯亮红灯，说明线序可能存在问题；若某个指示灯不亮，说明对应的芯线未连接或接触不良。
对于测试不通过的网线，先确定问题端所在，然后剪掉、重新压制水晶头，直到测试通过以后，此网线才能实际使用。