网络操作总结作业文档格式.docx
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与路由器相比,二层交换机一般带有多个网络接口。
因此如果能使用它分割广播域,那么无疑在运用上的灵活性会大大提高。
利交换机连接成的物理网络划分成多个逻辑子网。
也就是说,一个虚拟局域网中的站点所发送的广播数据包将仅转发至属于同一VLAN的站点,更重要的是,一个虚拟局域网内部的单播流量也不会被转发到其他的VLAN中。
使用VLAN主要具有以下优点:
1.控制广播风暴
2.提高网络整体安全性
3.网络管理简单、直观
4、生成树协议
数据在以太网中传输时,从一个主机到另一个主机,都只有一条通信路径,这样的结构称为树状结构,但由于接线故障等原因会导致一个主机到另一个主机的数据传输路径有两条,此时就出现了以太网环路。
虽然以太网环路的多路径可以为网络提供线路冗余,增强网络链路的可靠性,但是以太网的环路会引发严重的通信故障,因此我们需要一种技术既能利用物理环路为以太网提供链路冗余,而且防止通信过程中产生环路,这种技术就叫做生成树协议。
生成树协议是一种链路管理协议,它能够完成为网络提供路径冗余,同时防止产生环路。
2)MAC地址学习的过程(图)
IP地址的分类:
网络标识符(7为)
主机标识
(24为)【A类】
1
网络标识(14为)
主机标识(16为)【B类】
网络标识(21为)
主机标识(8为)【C类】
多组播号(28为)【D类】
留待后用(27为)【E类】
表1
A类IP范围:
1.0.0.1~126.255.255.254
B类IP范围:
128.1.0.1~191.254.255.254
C类IP范围:
192.0.1.1~223.255.254.254
D类IP范围:
以“110”开始
E类IP范围:
以“1110”开始
1)IP地址的VLSM技术
1 划分子网
2 子网掩码
3 定常子网掩码FLSM
4 可变长子网掩码VLSM
3)IP地址的CMDR技术
CIDR使用各种长度的“网络前缀”来代替分类地址中的网络标识和子网标识,记法是:
IP地址:
=『《网络前缀》,《主机号》』
4)IP包的分片和重组
IP首部内有三个字段实现分片和重组:
标识字段,标志字段和便宜字段。
标志字段又三个1为标志组成:
1 为是0的保留,必须为0;
2 为是1“不分片”(DF)标志,如果将这一位置1,IP将不对数据报进行分片,这是如果有需要进行分片的数据报来时,会丢弃数据报并发送一个ICMP差错报文给数据段;
3 为是2“更多分片”。
除了最后一片,其他每个组成数据报的都要把该位置为1.
二、ARP学习过程和优化
1)所要解决的问题
将IP地址与物理地址经行动态联编。
将MAC和IP建立关联需解决
(1):
通过什么通信机制查找目标IP地址和对应的MAC地址
(2):
建立的映射关系怎样储存(3):
怎样将查找的过程尽量避免,减少网络宽带的消耗(4)标准的ARP解析过程及其的改进。
使用ARP缓冲对成功解析到的IP地址和MAC地址映射关系进行存储,避免向
同一目标节点发送数据再次进行解析。
在IP-以太网中,当一个上层协议要发包时,有了节点的IP地址,ARP就能提供该节点的MAC地址。
在以太网协议中规定,同一局域网中的一台主机要和另一台主机进行直接通信,必须要知道目标主机的MAC地址。
而在TCP/IP协议栈中,网络层和传输层只关心目标主机的IP地址。
这就导致在以太网中使用IP协议时,数据链路层的以太网协议接到上层IP协议提供的数据中,只包含目的主机的IP地址。
于是需要一种方法,根据目的主机的IP地址,获得其MAC地址。
这就是ARP协议要做的事情。
所谓地址解析(addressresolution)就是主机在发送帧前将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程。
1)ARP优化过后的学习过程(图)
图1
三、路由技术
路由就是通过互联网络将分组从源地址目的地址的活动,完成这个功能的硬件成为路由器。
主要工作就是为经过路由器的每个数据包找一条最佳传输路径,并将该数据包有效的传输到目的站点。
路由器可以处理目标网络层地址不是自己网络层地址的分组,通过路由表将分组选择路径并经行转发。
在连通道建立成功之后,双方的通信活动才能开始。
通信双方需要传递的信息都是通过建立好的连接来进行传递的,而且这个连接也将被一直维持到双方的通信结束。
在某次通信活动的整个过程中,这个连接将始终占用着连接建立开始通信系统分配给它的资源。
2)IP地址的概念
是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。
3)路由表的结构
一个典型的路由表包含了以下六项:
表项类型、子网掩码、目标网络、接口、下一跳地址和度量值。
图2
目的地址
掩码
吓一跳地址
0.0.0.0
10.0.0.1
100.0.0.0
255.255.255.0
20.0.0.1
200.0.0.0
30.0.0.1
表3
4)静态路由和动态路由
静态路由就是手工配置的固定的路由,静态路由优先级最高。
动态路由是网络中的路由器之间相互通信,传递路由信息,利用收到的路由信息计算路由并更新路由表的过程。
动态路由使用与于网络规模大,网络复杂的网络。
5)两种动态路由的优缺点
1 静态路由的优缺点:
静态路由不会占用路由器太多CPU和RAM,也不会占用线路宽带,配置静态路由更简洁。
但是其缺点是不能反映网络拓扑,。
当网络拓扑发生变化时管理员必须手动改变路由表
2 动态路由的优缺点:
动态路由器上的路由表项是通过相互连接的路由器之间交换彼此信息,然后按照一定的算法优化出来的,而这些路由信息是在一定时间间隙里不断更新,以适应不断变化的网络,以随时获得最优的寻路效果。
四、TCP所解决的问题
1.连接的建立
建立传输连接就是在两个传输用户间建立一个逻辑关系,其内部表现为一些缓冲区和易足协体机制,对外表现为高可靠性。
一个源主机的传输实质是指向目的主机传输实体发送一个连接请求TPDU(TransportProtocolDateUnit即传输层的协议数据单元),并等待对方接受连接应答TPDU就够了,但由于低层网络提供的网络服务可能会出现报文的丢失,重复,特别是延迟重复报文的存在,从而导致传输层建立连接很复杂。
解决这一问题采用三次握手机制。
主机A发出序列号x为CR-TPDU,接着主机B发出序列号为y的接受连接确认ACK-YPDEU,并确认主机A的序列号为x的建立连接请求,看最后,主机A发出序列号为x的第一个实数据DATA-TPDU,并带在主机B的序列号为y的接受连接确认。
主
机
B
主
A
图3
如果出现的建立连接请求的情况,或建立连接请求和重复的接受连接确认并存时,三次握手方法都可以很好的解决重复连接问题。
第一个CR-TPDU来自一个已经释放的连接的延迟重复的连接请求,该CR-TPDU在主机A不知的情况下到B。
主机B通过向主机A发送一个接受连接ACK-TPDU,而该接受连接ACK-TPDU的真正目的是要证实主机A确实试图建立一个新的连接。
当主机A拒接接受主机B建立连接的意图时,主机B便意识到主机自己接受到了延时的重复CR-TPDU,而放弃该连接。
这样,延时的重复数据便不会产生不良后果。
最糟糕的情况是当一个延时的建立连接请求和一个重复的接受连接确认并存于子网时,主机B接受一个延时的CR-TPDU并做确认应答。
在这里,关键是认识到主机B已经建议使用y作为主机B到主机A进行数据传输的初始序列。
因此主机B十分清楚以后应出现对序列号为y的ACK-TPDU。
于是,当第二个延时的TPDU。
因此,三次握手机制有效地解决于是网络层会丢失,储存和重复分组所带来的问题。
2.乱序、重复、和丢失问题的解决
TCP的差错控制包括以下方面:
检测受损数据段,丢失的数据段,失序的数据段和重复的数据段。
差错控制还包括检测出差错后的纠错机制。
当TCP发送一报文段时,它同时也在重传列队中放入一个副本。
若受到确认,则删除副本。
若在及时器时间到之前没有收到确认,则重传此报文段。
TCP差错控制措施:
差错检测和纠正
收损伤的报文段
丢失的报文段
重复的报文段
失序的报文段
丢失的确认
1)失序的报文段的解决措施:
TCP使用IP的服务,而IP是不可靠的无连接网络层协议。
TCP报文段封装在IP数据报中,每一个IP数据报是独立的实体,路由器可以通过找到的合适的路径自由地转发每一个数据报。
一个数据报可能沿着一条延迟较短的路径走;
另一条数据报可能沿着一条延迟较长的路径走。
若数据报不按序到达,则封装在这种数据报中的TCP报文段也就不按序到达。
目的TCP处理失序的报文段也很简单:
它对失序报文段不确认,直到收到所有它以前的报文段为止。
当然,若确认晚到了,源TCP的失序的报文段的计时器会到期而重新发送报文段,目的TCP就丢弃重复的报文段。
2)重复的报文段的解决措施:
重复的报文段一般由源TCP产生,当超时截止期到而确认还没有收到,源TCP就会发送重复刚刚发过的报文段。
对目的TCP来说,处理重复报文段就是简单的过程。
目的TCP期望收到连续的字节流。
当含有同样序号的报文段作为另一个收到的报文段到达时,目的TCP只要丢弃这个报文段就可以了。
3.流量控制
由于收发双方各自使用的设备的工作速率和缓冲存储空间的差异,可能出现发送方发送能力大于接收方接受能力的现象,若此时不对发送方的发送速率进行适当的限制,前面来不及接收的数据将被后面不断发送来的数据“覆盖”,从而造成数据丢失而出错。
流量控制(FlowControl)就是对发送方数据流量的控制,使其发送速率不致超过接收方所能处理的速率。
传输层是利用可变滑动窗口(SlidingWindow)协议来实现流量控制。
流量控制分为窗口流量控制和拥塞控制。
(1)窗口流量控制
1 滑动窗口
在传输建立后,两个传输服务用户进程就可以进入数据传输阶段,两用户进程间的流量控制与链路层两相邻节点间的流量控制类似,要防止快速放送数据时超过接受者的能力。
2 窗口管理
TCP使用两个缓存和一个窗口来控制数据的流动,发送端的TCP有一个缓存,用来存储从发送端应用程序来的数据。
应用程序产生数据,并将其写入缓存,发送端对这个缓存设置一个窗口,只要这个窗口大小不是零就可以发送报文段。
TCP的接收端也有一缓存,它接受数据,检查它们,并将它们存到缓存中,以便接受应用程序将数据取走。
发送端的TCP的窗口大小取决于接收端,并在ACK报文段中宣布,由接收端宣布的窗口大小就是接收端的TCP缓存剩下的空间。
设想发送端的TCP在开始时定义了一个非常大的缓存。
(2)拥堵控制
TCP处理“慢网络,小缓存”产生拥堵的措施是在连接建立时声明最大可接受的报文段长度,在数据传输过程中利用可可变滑动窗口协议进行流量控制,以防止出现拥堵。
注意的是流量控制并非仅仅是为了使接收端来得及接受。
如果发送端发出的TCP报文段过多,易造成网络负荷过重而引起报文段的延时增大。
这是又导致主机不能及时接受到确认而出现多次重发报文段的现象,又会加重网络堵塞。
因此主机应当降低发送数据的频率。
TCP处理“慢网络,小缓存”产生拥堵的措施是,发送端维护两个窗口:
可变发送窗口和拥堵窗口,其中前者是接收端根据其接受能力许诺的窗口值,是来自接收端的流量控制,接收端将可变发送窗口的值放在TCP报文的首部,传送给发送端;
后者是发送端根据网络拥堵情况的窗口值,是来自发送端的流量控制。
这两个窗口都反映了发送端可以传输的报文端的大小,在未发生拥堵的稳定工作状态下,接收端许诺的可变发送窗口和拥堵窗口是一致的。
4.复用的技术
在TCPG协议中,通过端口(port)提供这种多路复用机制,一个主机上的多个用户进程可以利用不同的TCP端口同时使用单一的TCP实体与其他主机上的TCP实体进程进行通信,以充分利用通信网络的宽带能力。
1 端口复用在传输层与应用层的接口上所设置端口是一个16为的地址,并用端口号进行标识。
端口的基本概念是:
应用层的源进程将报文发送给传输层的某个端口,而应用层的目的从端口接受报文,端口号只具有本地意义,即端口只是为了标志本计算机应用层中的个进程,不同计算相同端口号是没有联系的。
16b的端口只允许有16K个端口号,对计算机来说是够用的。
2 端口分配在传输层与应用层的接口上所设置端口是一个16为的地址,并用端口号进行标识。
16b的端口只允许有16K个端口号,对计算机来说是够
a.全局分配:
一个集中分配方式,由一个公认权威的机构根据用户需要进行的统一分配,并将结果公布于世。
b.本地分配:
又称动态分配,即进程需要访问传输层服务时,想本地操作提出申请,操作系统返回本地唯一的端口号,进程在通过合适的系统调用,将自己和端口连接起来。
3 套接字
由于一台主机上的多个应用程序个同时与其他多台主机上的多个对等进程进行通信,因此在网络中有大量的这种端到端的数据传输“管道”存在。
套接字又称socket地址,由主机的IP地址与一个16为的端口号组成,行如(主机IP地址,端口号)。
源进程和目标进程间所建立的传输连接需要用一套接字地址来标识,即(源socket,目标socket)或(源主机IP地址,源端口号;
目标主机IP地址,目标端口号)。
套接字和端口、IP地址的关系如下:
在整个因特网中,在传输层通信的一对插口必须是唯一的。
如:
(131.6.23.13,1500)和(130.42.85.15,25)意思是:
IP地址为131.6.23.13的主机用端口1500和IP地址为130.42.85.15的主机端口25建立了连接1,连接2的一对插口是:
(131.6.23.13)和(230.42.85.15,25)意思是:
IP地址为131.6.23.13的主机用端口1501和IP为230.42.85.15的主机的端口25建立了连接。
五本课程学习后的收获和建议。
通过对IP地址的学习,了解了五类IP地址的范围及一些相关的知识和基本网线的制作还有简单双机互联,让我对网络有了一个大概的理解,没有那么模糊不清,这就是我收获的一部分。
并且了解了链路层中的介质访问控制方法,地址解析协议(ARP),交换式以太网及其相关技术,路由技术,传输层协议,应用层的域名系统。
对静、动态路由有也了解,及其他们间的优缺点,知道路由是怎么一个概念和路由器是怎么进行工作的,还有运用的交换技术。
尽管我们学了很多网络基础方面的知识,也学到了知识,但是却又感觉好中不足,感觉学的太过离散,有好多搞不明白怎么一回事就到了下一章的学习。
真正弄透彻的感觉不多,学的更多点就更好了。
如果能有更多实际操作机会,那样效果会好点。
不过对于老师,感觉很满意,讲课认真,该讲的都讲了,面面俱到,所以对于以后的这块的学习还是很有信心的。
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