Tài liệu Cisco Certified Network Associate 640-801 ICND Course Notes doc

Cisco Certified Network Associate 640-801 ICND Course Notes

Preface


Noko#sh start
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Written by 红头发 a.k.a. Noco
Description 欢迎转 po,请保留作者信息
Feb.17th.2004
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Chapter1 Internetworking


Internetworking Basics

把 1 个大的网络分成几个小点的网络称之为网络分段(network segment),这些工作由
routers,switches 和 bridges 来完成

引起 LAN 拥塞的可能的原因是:
1.太多的主机存在于 1 个广播域(broadcast domain)
2.广播风暴
3.多播(multicast)
4.带宽过低

在网络中使用 routers 的优点:
1.它们默认是不会转发广播的
2.它们可以基于 layer-3(Network layer)的信息来对网络进行过滤

switches 的主要目的:提高 LAN 的性能,提供给用户更多的带宽

冲突域(collision domain):Ethernet 术语之 1,处于冲突域里的某个设备在某个网段发送数据包,
强迫该网段的其他所有设备注意到这个包.而在某1 个相同时间里,不同设备尝试同时发送包,
那么将在这个网段导致冲突的发生,降低网络性能

bridges 在某种意义上等同与 switches,不同的地方是 bridges 只包括 2 到 4 个端口(port),而
switches 可以包括多达上百端口.但是相同的地方是它们都可以分割大的冲突域为数个小冲
突域,因为 1 个端口即为 1 个冲突域,但是它们仍然处在 1 个大的广播域中.分割广播域的任务,
可以由 routers 来完成

Internetworking Models

早期各个网络厂商拥有私有网络,不便于同其他厂商的网络进行通讯.于是,在 20 世纪 70 年代
末期,ISO 组织创建了 OSI(Open System Interconnection)参考模型.

OSI 参考模型,用于帮助不同厂家创建可与对方进行协同工作的网络设备和软件等等,最大的
特点是分层.但是它仍然只是个参考模型而非物理模型

Advantages of Refernce Models

OSI 参考模型分层化的优点:
1.允许多厂家共同发展网络标准化组件
2.允许不同类型的网络硬件和软件相互通信
3.防止其中某层的变化影响到其他层,避免牵制到整个模型

The OSI Reference Model

OSI 参考模型分为 7 层 2 组;最高 3 层定义了端用户如何进行互相通信;底部 4 层定义了数据
是如何端到端的传输.最高 3 层,也称之为上层(upper layer),它们不关心网络的具体情况,这些

工作是又下 4 层来完成

整个参考模型由高到低分为:
1.Application
2.Presentation
3.Session
4.Transport
5.Network
6.Data link
7.Physical

在整个 OSI 参考模型上运行的网络设备有:
1.网络管理工作站(NMS)
2.网页和应用程序服务器
3.网关(gateways)
4.网络上的主机(hosts)

OSI 参考模型每层的任务:
1.Application 层:提供用户接口
2.Presentation 层:表述数据
;对数据的操作诸如加密,压缩等等
3.Session 层:建立会话,分隔不同应用程序的数据
4.Transport 层:提供可靠和不可靠的数据投递;在错误数据重新传输前对其进行更正
5.Network 层:提供逻辑地址,用于 routers 的路径选择
6.Data Link层:把字节性质的包组成帧;根据MAC 地址提供对传输介质的访问;实行错误检测,
但是不实行错误更正
7.Physical 层:在设备之间传输比特(bit);定义电压,线速,针脚等物理规范

OSI 参考模型每层的功能:
1.Application 层:提供文件,打印,数据库,和其他应用程序等服务

2.Presentation 层:数据加密,压缩和翻译等等
3.Session 层:会话控制
4.Transport 层:提供端到端的连接
5.Network 层:路由(routing)
6.Data Link 层:组成帧
7.Physical 层:定义物理拓扑结构

The Session Layer

The Session layer 负责建立,管理,终止会话.也设备设备和节点(nodes)之间的会话控制.3 种模
式:simplex half duplex 和 full duplex

一些 Session layer 协议和接口的例子:
1.Network File System(NFS)
2.Structured Query Language(SQL)
3.Remote Procedure Call(RPC)
4.X Window
5.AppleTalk Session Protocol
6.Digital Network Architecture Session Control Protocol(DNA SCP)

The Transport Layer

The Transport layer 把数据分段重新组合成数据流(data stream)

Flow Control

流控制(flow control)保证了数据的完整性,防止接受方的缓冲区溢出, 缓冲区溢出将导致数
据的不完整.如果数据发送方传输数据过快,接受方将数据报(datagrams)暂时存储在缓冲区
(buffer)里

可靠的数据传输采用了面向连接(connection-oriented)
通信方式,保证:
1.接受方接受到被传输的段(segment)以后将发回确认(acknowledge)给发送方
2.任何没有经过确认的段将被重新传输
3.段在达到接受方之前应按照适当的顺序
4.可以进行管理的流控制技术用于避免拥塞,超载(overloading)和数据的丢失

Connection-Oriented Communication

面向连接式通信:发送方先建立会话(call setup)或者叫做 3 度握手(three-way handshake);然后
数据开始传输;数据栓书完毕以后,终止虚电路连接(virtual circuit)

3 度握手(面向连接回话)过程:
1.第一个请求连接许可的段用于要求同步,由发送方发送给接受方
2.发送方和接受方协商连接
3.接受方与发送方同步
4.发送方进行确认
5.连接建立,开始传输数据

如果发送方发送数据报过快,而接受方缓冲区已经满了,它会反馈 1 条 not ready 的信息给发送
方,等待缓冲区里的数据处理完毕后会反馈条 go 的信息给发送方;于是发送方继续发送数据.
这就是流控制的用途

如果任何数据段在传输的过程中丢失了,被复制了,或者损坏了,这将导致传输失败.这个问题
的解决方法就得靠接受方反馈确认信息给发送方

Windowing

窗口(window)是指允许发送方不用等待接受方反馈确认的数据段,大小以字节(bytes)衡量,比
如:如果 1 个 TCP 会话是以 2 字节的窗口建立的,传输时假如窗口从 2 字节增加为 3 字节,那

么发送方将不用等待之前 2 字节的量的确认信息,直接以 3 字节的量传输

The Network Layer

the Network layer 用于管理设备地址,跟踪网络上的设备位置,
决定传输数据最好的路线.该层
上有 2 种包(packets):
1.数据(data)
2.路由更新信息(route updates)

routers 必须对每种路由协议保持 1 张单独的路由表,因为不同的路由协议根据不同的地址机
制跟踪网络信息

路由表包含的一些信息:
1.interface:出口
2.度(metric)

routers 的一些要点信息:
1.默认不转发广播和多播(multicast)包
2.根据逻辑地址决定下 1 跳(hop)
3.可以提供层 2 的桥接功能,可以同时路由同 1 个接口
4.提供 VLANs 的连接
5.可以提供 Quality of Service(QoS)

The Data Link Layer

the Data Link layer 负责数据的物理传输,错误检测,网络拓扑和流控制.这个意味着在数据
LAN 上将根据硬件地址来进行投递,还要把 Network layer 的包翻译成比特用于在 Physical
layer 上传输

IEEE 以太网(Ehernet)的 Data Link layer 有 2 个子层:
1.Media Access Control(MAC)802.3:这层定义了物理地址和拓扑结构,错误检测,流控制等.共
享带宽,先到先服务原则(first come/first served)
2.Logical Link Control(LLC)802.2:负责识别 Network layer 协议然后封装(encapsulate)数
据.LLC 头部信息告诉 Data Link layer 如何处理接受到的帧,LLC 也提供流控制和控制比特的
编号

Switches and Bridges at the Data Link Layer

第二层的设备 switches 被认为是基于硬件的 bridges, 因为采用的是 1 种叫做
application-specific integrated circuit(ASIC)的特殊硬件.ASICs 可以在很低的延时(latency)里达
到 gigabit 的速度;而 bridges 是基于软件性质的

延时:1 个帧从进去的端口到达出去的端口所耗费的时间

透明桥接(transparent bridging):如果目标设备和帧是在同 1 个网段,那么层 2 设备将堵塞端口
防止该帧被传送到其他网段;如果是和目标设备处于不同网段,则该帧将只会被传送到那个目
标设备所在的网段

每个和 switches 相连的网段必须是相同类型的设备,
比如你不能把令牌环(Token Ring)上的主
机和以太网上的主机用 switches 混合相连,这种方式叫做 media translation,不过你可以用
routers 来连接这样不同类型的网络

在 LAN 内使用 switches 比使用 hubs 的好处:
1.插入 switches 的设备可以同时传输数据,而 hubs 不可以
2.在 switches 中,每个端口处于 1 个单独的冲突域里,而 hubs 的所有端口处于 1 个大的冲突域
里,可想而知,前者在 LAN 内可以有效的增加带宽.但是这 2 种设备的所有端口仍然处于 1 个
大的广播域里

The Physical Layer

the Physical layer 负责发送和接受比特.比特由 1 或者 0 组成.这层也用于识别数据终端装备
(data terminal equipment,DTE)和数据通信装备(data communication equipment,DCE)的接口

DCE 一般位于服务商(sevice provider)而 DTE 一般是附属设备.可用的 DTE 服务通常是经由
modem 或者 channel service unit/data sevice unit(CSU/DSU)来访问

hubs:其实是多端口的 repeaters,重新放大信号用,解决线路过长,信号衰减等问题.