【正文】 Interworking Basics 把 1 個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)分成幾個(gè)小點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)之為網(wǎng)絡(luò)分段 (work segment),這些工作由routers,switches和 bridges來(lái)完成 引起 LAN擁塞的可能的原因是 : 1個(gè)廣播域 (broadcast domain) 在網(wǎng)絡(luò)中使用 routers的優(yōu)點(diǎn) : layer3(Network layer)的信息來(lái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行過(guò)濾 switches的主要 目的 :提高 LAN的性能 ,提供給用戶更多的帶寬 沖突域 (collision domain):Ether 術(shù)語(yǔ)之 1,處于沖突域里的某個(gè)設(shè)備在某個(gè)網(wǎng)段發(fā)送數(shù)據(jù)包 ,強(qiáng)迫該網(wǎng)段的其他所有設(shè)備注意到這個(gè)包 .而在某 1個(gè)相同時(shí)間里 ,不同設(shè)備嘗試同時(shí)發(fā)送包 ,那么將在這個(gè)網(wǎng)段導(dǎo)致沖突的發(fā)生 ,降低網(wǎng)絡(luò)性能 bridges在某種意義上等同與 switches,不同的地方是 bridges只包括 2到 4個(gè)端口 (port),而switches 可以包括多達(dá)上百端口 .但是相同的地方是它們都可以分割大的沖突域?yàn)閿?shù)個(gè)小沖突域 ,因?yàn)?1個(gè)端口即 為 1個(gè)沖突域 ,但是它們?nèi)匀惶幵?1個(gè)大的廣播域中 .分割廣播域的任務(wù) ,可以由 routers來(lái)完成 Interworking Models 早期各個(gè)網(wǎng)絡(luò)廠商擁有私有網(wǎng)絡(luò) ,不便于同其他廠商的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊 .于是 ,在 20 世紀(jì) 70 年代末期 ,ISO組織創(chuàng)建了 OSI(Open System Interconnection)參考模型 . OSI 參考模型 ,用于幫助不同廠家創(chuàng)建可與對(duì)方進(jìn)行協(xié)同工作的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和軟件等等 ,最大的特點(diǎn)是分層 .但是它仍然只是個(gè)參考模型而非物理模型 Advantages of Refernce Models OSI參考模型分層化的優(yōu)點(diǎn) : ,避免牽制到整個(gè)模型 The OSI Reference Model OSI參考模型分為 7層 2組 。最高 3層定義了端用戶如何進(jìn)行互相通信 。底部 4層定義了數(shù)據(jù)是如何端到端的傳輸 .最高 3 層 ,也稱(chēng)之為上層 (upper layer),它們不關(guān)心網(wǎng)絡(luò)的具體情況 ,這些工作是又下 4層來(lái)完成 整個(gè)參考模型由高到低分為 : link 在整個(gè) OSI 參考模型上運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有 : (NMS) (gateways) (hosts) OSI參考模型每層的任務(wù) : :提供用戶接口 :表述數(shù)據(jù) 。對(duì)數(shù)據(jù)的操作諸如加密 ,壓縮等等 :建立會(huì)話 ,分隔不同應(yīng)用程序的數(shù)據(jù) :提供可靠和不可靠的數(shù)據(jù)投遞 。在錯(cuò)誤數(shù)據(jù)重新傳輸前對(duì)其進(jìn)行更正 :提供邏輯地址 ,用于 routers的路徑選擇 Link層 :把字節(jié)性質(zhì)的包組成幀 。根據(jù) MAC地址提供對(duì)傳輸介質(zhì)的訪問(wèn) 。實(shí)行錯(cuò)誤檢測(cè) ,但是不實(shí)行錯(cuò)誤更正 :在設(shè)備之間傳輸比特 (bit)。定義電壓 ,線速 ,針腳等物理規(guī)范 OSI參考模型每層的功能 : :提供文件 ,打印 ,數(shù)據(jù)庫(kù) ,和其他應(yīng)用程序等服務(wù) :數(shù)據(jù)加密 ,壓縮和翻譯等等 :會(huì)話控制 :提供端到端的連接 :路由 (routing) Link層 :組成幀 :定義物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) The Session Layer The Session layer負(fù)責(zé)建立 ,管理 ,終止會(huì)話 .也設(shè)備設(shè)備和節(jié)點(diǎn) (nodes)之間的會(huì)話控制 .3種模式 :simplex half duplex和 full duplex 一些 Session layer協(xié)議和接口的例子 : File System(NFS) Query Language(SQL) Procedure Call(RPC) Window Session Protocol Network Architecture Session Control Protocol(DNA SCP) The Transport Layer The Transport layer把數(shù)據(jù)分段重新組合成數(shù)據(jù)流 (data stream) Flow Control 流控制 (flow control)保證了數(shù)據(jù)的完整性 ,防止接受方的緩沖區(qū)溢出 , 緩沖區(qū)溢出將導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不完整 .如果數(shù)據(jù)發(fā)送方傳輸數(shù)據(jù)過(guò)快 ,接受方將數(shù)據(jù)報(bào) (datagrams)暫時(shí)存儲(chǔ)在緩沖區(qū)(buffer)里 可靠的數(shù)據(jù)傳輸采用了面向連接 (connectionoriented)通信方式 ,保證 : (segment)以后將發(fā)回確認(rèn) (acknowledge)給發(fā)送方 ,超載 (overloading)和數(shù)據(jù)的丟失 ConnectionOriented Communication 面向連接式通信 :發(fā)送方先建立會(huì)話 (call setup)或者叫做 3度握手 (threeway handshake)。然后數(shù)據(jù)開(kāi)始傳輸 。數(shù)據(jù)栓書(shū)完畢以后 ,終止虛電路連接 (virtual circuit) 3度握手 (面向連接回話 )過(guò)程 : ,由發(fā)送方發(fā)送給接受方 ,開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù) 如果 發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)過(guò)快 ,而接受方緩沖區(qū)已經(jīng)滿了 ,它會(huì)反饋 1 條 not ready 的信息給發(fā)送方 ,等待緩沖區(qū)里的數(shù)據(jù)處理完畢后會(huì)反饋條 go 的信息給發(fā)送方 。于是發(fā)送方繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù) .這就是流控制的用途 如果任何數(shù)據(jù)段在傳輸?shù)倪^(guò)程中丟失了 ,被復(fù)制了 ,或者損壞了 ,這將導(dǎo)致傳輸失敗 .這個(gè)問(wèn)題的解決方法就得靠接受方反饋確認(rèn)信息給發(fā)送方 Windowing 窗口 (window)是指允許發(fā)送方不用等待接受方反饋確認(rèn)的數(shù)據(jù)段 ,大小以字節(jié) (bytes)衡量 ,比如 :如果 1個(gè) TCP會(huì)話是以 2字節(jié)的窗口建立的 ,傳輸時(shí)假如窗口從 2字節(jié) 增加為 3 字節(jié) ,那么發(fā)送方將不用等待之前 2字節(jié)的量的確認(rèn)信息 ,直接以 3字節(jié)的量傳輸 The Network Layer the Network layer用于管理設(shè)備地址 ,跟蹤網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備位置 ,決定傳輸數(shù)據(jù)最好的路線 .該層上有 2種包 (packets): (data) (route updates) routers 必須對(duì)每種路由協(xié)議保持 1 張單獨(dú)的路由表 ,因?yàn)椴煌穆酚蓞f(xié)議根據(jù)不同的地址機(jī)制跟蹤網(wǎng)絡(luò)信息 路由表包含的一些信息 : :出口 (metric) routers的一些要點(diǎn)信息 : (multicast)包 1跳 (hop) 2的橋接功能 ,可以同時(shí)路由同 1個(gè)接口 VLANs的連接 Quality of Service(QoS) The Data Link Layer the Data Link layer 負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的物理傳輸 ,錯(cuò)誤檢測(cè) ,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜土骺刂?.這個(gè)意味著在數(shù)據(jù)LAN 上將根據(jù)硬件地址來(lái)進(jìn)行投遞 ,還要把 Network layer 的包翻譯成比特用于在 Physical layer上傳輸 IEEE以太網(wǎng) (Eher)的 Data Link layer有 2個(gè)子層 : Access Control(MAC):這層定義了物理地址和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ,錯(cuò)誤檢測(cè) ,流控制等 .共享帶寬 ,先到先服務(wù)原則 (first e/first served) Link Control(LLC):負(fù)責(zé)識(shí)別 Network layer協(xié)議然后封裝 (encapsulate)數(shù)據(jù) .LLC頭部信息告訴 Data Link layer如何處理接受到的幀 ,LLC也提供 流控制和控制比特的編號(hào) Switches and Bridges at the Data Link Layer 第二層的設(shè)備 switches 被認(rèn)為是基于硬件的 bridges,因?yàn)椴捎玫氖?1 種叫做applicationspecific integrated circuit(ASIC)的特殊硬件 .ASICs 可以在很低的延時(shí)(latency)里達(dá)到 gigabit的速度 。而 bridges是基于軟件性質(zhì)的 延時(shí) :1個(gè)幀從進(jìn)去的端口到達(dá)出去的端口所耗費(fèi)的時(shí)間 透明橋接 (transparent bridging):如果目標(biāo)設(shè)備和幀是在同 1 個(gè)網(wǎng)段 ,那么層 2 設(shè)備將堵塞端口防止該幀被傳送到其他網(wǎng)段 。如果是和目標(biāo)設(shè)備處于不同網(wǎng)段 ,則該幀將只會(huì)被傳送到那個(gè)目標(biāo)設(shè)備所在的網(wǎng)段 每個(gè)和 switches相連的網(wǎng)段必須是相同類(lèi)型的設(shè)備 ,比如你不能把令牌環(huán) (Token Ring)上的主機(jī)和以太網(wǎng)上的主機(jī)用 switches 混合相連 ,這種方式叫做 media translation,不過(guò)你可以用routers來(lái)連接這樣不同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò) 在 LAN內(nèi)使用 switches比使用 hubs的好處 : switches的設(shè)備可以同時(shí)傳輸數(shù)據(jù) ,而 hubs不可以 switches中 ,每個(gè)端口處于 1個(gè)單獨(dú)的沖突域里 ,而 hubs的所有端口處于 1個(gè)大的沖突域里 ,可想而知 ,前者在 LAN內(nèi)可以有效的增加帶寬 .但是這 2種設(shè)備的所有端口仍然處于 1個(gè)大的廣播域里 The Physical Layer the Physical layer 負(fù)責(zé)發(fā)送和接受比特 .比特由 1或者 0 組成 .這層也用于識(shí)別數(shù)據(jù)終端裝備(data terminal equipment,DTE)和數(shù)據(jù)通信裝備 (data munication equipment,DCE)的接口 DCE一般位于服務(wù)商 (sevice provider)而 DTE 一般是附屬設(shè)備 .可用的 DTE 服務(wù)通常是經(jīng)由modem或者 channel service unit/data sevice unit(CSU/DSU)來(lái)訪問(wèn) hubs:其實(shí)是多端口的 repeaters,重新放大信號(hào)用 ,解決線路過(guò)長(zhǎng) ,信號(hào)衰減等問(wèn)題 . 1個(gè)物理星形 (star)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ,實(shí)際在邏輯上是邏輯總線 (bus)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) Ether Networking 以太網(wǎng)采用 1 種爭(zhēng)奪 (contention) 介質(zhì)訪問(wèn)方法 ,這個(gè)機(jī)制使得在 1個(gè)網(wǎng)絡(luò)上所 有主機(jī)共享帶寬 .采用了 Physical layer和 Data Link layer的規(guī)范 .它采用 1種帶沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)的 (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection,CSMA/CD)機(jī)制 CSMA/CD:幫助共享帶寬的設(shè)備避免同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù) ,產(chǎn)生沖突的協(xié)議 .補(bǔ)償算法 (Backoff algorithms)用于決定產(chǎn)生沖突的 2臺(tái)設(shè)備何時(shí)重新傳輸數(shù)據(jù) CSMA/CD網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的問(wèn)題 : (delay) (throughput) Half and FullDuplex Ether halfduplex(半雙工 )以太網(wǎng) :它只采用 1對(duì)線纜 .如果 hubs與 switches相連 ,那么必須以半雙工的模式操作 ,因?yàn)槎斯ぷ髡颈仨毮軌驒z測(cè)沖突 .半雙工以太網(wǎng)帶寬的利用率只為上限的30%40% fullduplex(全雙工 )以太網(wǎng) :采用 2對(duì)線纜 ,點(diǎn)對(duì)點(diǎn) (pointtopoint)的連接 ,沒(méi)有沖突 ,雙倍帶寬利用率 全雙工以太網(wǎng)可以使用在以下的 3種形勢(shì)里 : host相連 switch相連 (crossover cable)相連的 host和 host 自動(dòng)檢測(cè)機(jī)制 (autodetection mechanism):當(dāng)全雙工以太網(wǎng)端口電源啟動(dòng)時(shí) ,它先與遠(yuǎn)端相連 ,并且與之進(jìn)行協(xié)商 .看是以 10Mbps的速度還是以 100Mbps的速度運(yùn)行 。再檢查是否可以采用全雙工模式 ,如果不行 ,則切換到半雙工模式 Ether at the Data Link Layer 4種類(lèi)型的以太網(wǎng)幀 : II Ether Addressing MAC地址是燒錄在 Network Interface Card(網(wǎng)卡 ,NIC)里的 .MAC地址 ,也叫硬件地址 ,是由48 比特長(zhǎng) (6 字節(jié) ),16進(jìn)制的數(shù)字組成 .024 位是由廠家自己分配 .2547位 ,叫做組織唯一標(biāo)志符 (anizationally unique identifier,OUI). OUI是由 IEEE分配給每個(gè)組織 .組織按高到低的順序分配 1個(gè)唯一的全局地址給每個(gè)網(wǎng)卡以保證不會(huì)有重復(fù)的編號(hào) .第 47位為 Individual/Group(I/G)位 ,當(dāng) I/G位為 0的時(shí)候 ,我們可以設(shè)想這個(gè)地址是 MAC地址的實(shí)際地址可以出現(xiàn)在 MAC頭部信息 。當(dāng) I/G位為 1的時(shí)候 ,我們可以設(shè)想它為廣播或多播 .第 46位叫做 G/L位 ,也叫 U/L位 .當(dāng)這個(gè)位為 0 的時(shí)候代表它是由 IEEE分配的全局地址 。當(dāng)這個(gè)位為 1的時(shí)候 ,代表本地管理地