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下载 第1章 网络互连介绍 认证目标 1.01 网络互连模型 1.02 物理和数据链路层 1.03 网络层和路径确定 1.04 传输层 1.05 上层 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 1.06 Cisco路由器、交换机和集线器 1.07 配置C i s c o交换机和集线器 C i s c o认证网络互连专家，或C C I E，被认为是信息系统产业中的一些杰出的网络互连专业 人员。他们对互连网设计和体系结构的复杂性的了解来自忘我的学习和实际经验。为达到证 书的最高等级C C I E，必须可以做到： • 设计新的互连网。 • 为现有的互连网编制文档。 • 查找互连网问题的原因。 • 解决瓶颈问题。 • 重新设计现有的互连网。 • 理解和有能力将互连网连接到 I n t e r n e t上。 • 配置新的C i s c o路由器、交换机和集线器。 • 重新配置现有的C i s c o路由器、交换机和集线器。 • 理解C i s c o互连网操作系统软件。 • 升级和修正C i s c o路由器、交换机和集线器。 为开始你的认证道路，本书提供了成为一名 C i s c o认证网络从业人员 ( C C N A )所需的信息。 一个潜在的 C C N A必须具有安装、配置和操作简单路由 L A N、路由 WA N和交换 L A N以及 L A N E网络的知识。 这是学习知识冒险经历的开始。本书可以作为参考和学习工具，它们可以使一个 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师 达到互连网专家的高度。 1.1 认证目标1.01：网络互连模型 在连网和网络互连之间是有区别的。连网是指用于连接多台计算机，让它们可以交换信 息的过程和方法。网络互连是连接多个网络，而不管它们的物理拓扑结构和距离如何的过程 和方法。网络互连随着连网的快速发展和变换而发展。因为这个原因，连网的基本结构模块 和参考模型也用于或应用到网络互连上。 1.1.1 网络的发展 互连网络随着需要而发展。在计算机应用的早些时候 ( 2 0世纪5 0年代和6 0年代)，互连网络 并不存在。计算机是独立的和私有的。然而，在 2 0世纪6 0年代，美国国防部 ( D O D )对教育研 究中使用的数据包 -交换广域网设计感兴趣。“数据包”指小的数据包。“交换”指使用和基于 交换的电话系统类似的路由系统。并且“广域网” ( WA N )意味着网络可以延伸其物理上互相 远离站点的。 D O D希望将这种技术用于国防，以作为共享雷达数据和在核战争的情况下进行分布控制 和命令。D O D内进行网络研究的机构是高级研究项目机构 ( A R PA )，后来，在它们的名称前面 加了一个“国防”，成为D A R PA。D A R PA项目包括来自大学和马萨诸塞州的 B o l t、B a r a n e k和 N e w m a n公司的科学家和工程师，他们在这个项目中面临两个挑战：互通性 ( i n t e r c o n n e c t i v i t y ) 和互操作性 ( i n t e r o p e r a b i l i t y )。 • 互通性 在计算机之间传输信息的方法，包括物理介质、数据打包机制和从起点到达终 点之间的多个网络设备部分之间的路由。 • 互操作性 使使用私有的或完全不同的计算机操作系统和语言的计算机可以理解数据 的方法。 D A R PA项目的结果就是A R PA N E T，它最终成为 I n t e r n e t，而且伯克利的U N I X版本中包括 了I P协议。A R PA N E T通过包含其他政府和大学的网络而成为 I n t e r n e t。并且在包含商业企业网 络后，它得到了进一步发展。 网络并没有在企业组织中流行，直至 2 0世纪8 0年代，那时个人计算机逐渐开始流行。公 司认识到，在最早的文件服务器上共享硬盘空间，可以使职员容易地共享数据和进一步繁荣 生产，它们在更大规模上实现网络。它们创建了 L A N (局域网)，然后将它们连接到WA N (广域 网)上。在2 0世纪9 0年代早期， I n t e r n e t商业化后，公司也开始连接到其上。 1.1.2 OSI模型 在网络互连中，有两个标准可以考虑：合法的和事实的。合法的意味着用权力或法律建 立。事实的意味着用实际的事实建立，尽管没有得到官方或法律上的承认，但 T C P / I P为那个 协议创建了一个事实标准，尽管它在得到广泛接受之前并没有成为标准。 OSI(Open System Interconnection, 开放系统互连)参考模型是一个合法的标准。 国际标准化组织 ( I S O )创建了O S I模型，并在1 9 8 4年发布，以为供应商提供一个网络模型， 这样它们的产品可以在网络上协调工作。O S I参考模型提供了层次分析工具，以理解互连技术， 以及当前和未来网络发展的基础。 这个模型也考虑了由 D A R PA项目工程师面对的互通性和互操作性挑战。 O S I模型回答这 些挑战的方法是通过一个 7层的协议模型，如图 1 - 1所示。通过将模型分解为层，互通性和互 操作性的能力变得可以管理，因为每层都是自包含的，而并不依赖于操作系统或其他的因素。 分层方法也使供应商受益，因为它们仅仅需要将开发工作集中在它们自己的产品使用的层上， 而且可以建立在其他层的现有协议基础上。不仅仅使开发代价降低到最低程度，而且可销售 性增加了，因为可以使用其他供应商的产品。 2 CCNA学习指南 下载 图1-1 OSI参考模型 模型描述了每个层如何与其他节点上的对应层进行通信。图 1 - 2说明了数据如何在网络中 找到它的道路。在第一个节点上，最终用户创建一些数据，发送到其他节点，例如电子邮件。 在应用层，在数据上加入了应用层报头。表示层在从应用层接收到的数据上加入了它自己的 报头，每层在从上层收到的数据上加入它们自己的报头。然而，在较低层，数据分隔为较小 的信元，并在每个信元上加入报头。例如，传输层具有较小的数据报文，网络层有数据包， 数据链路层有帧。物理层处理原始比特流中的数据。当这个比特流到达目的地时，数据在每 层重新集合，并且去除每层的报头，直至最终用户可以阅读电子邮件。 用于记忆层 (应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层 )正确顺序 的普通方法是All People Seem To Need Data Processing(A P S T N D P)。 1.1.3 封装 封装( e n c a p s u l a t i o n )是在数据上加入报头或将数据包在里面的过程。为在令牌环网上发 送数据，在发送数据之前，必须用令牌报头封装数据。术语“包装”和“封装”指加入到每 个数据包上的报头和报尾。报头用于标志数据包的开始，通常包括地址和其他特性，这依赖 第1章 网络互连介绍 3 下载 第7层—直接对应用程序提供服务，应用程序可以 变化，但要包括电子消息传输 第6层—格式化数据，以便为应用程序提供通用接 口。这可以包括加密服务 第5层—在两个节点之间建立端连接。此服务包括 建立连接是以全双工还是以半双工的方式进行设 置，尽管可以在层4中处理双工方式 第4层—常规数据递送－面向连接或无连接。包括 全双工或半双工、流控制和错误恢复服务 第3层—本层通过寻址来建立两个节点之间的连接， 它包括通过互连网络来路由和中继数据 第2层—在此层将数据分帧，并处理流控制。本层 指定拓扑结构并提供硬件寻址 第1层—原始比特流的传输，电子信号传输和硬件接 口 Application 应用层 Presentation 表示层 Session 会话层 Transport 传输层 Network 网络层 Data Link 数据链路层 Physical 物理层 other 高亮 other 高亮 图1-2 OSI模型如何传输数据 于协议和层。报尾通常用于差错校验。报头受到更多的注意，因为它们包含大多数协议特 性实现。 封装在O S I参考模型的每层上都会出现。来自每层的完整的数据包将插入到下一个层的数 据字段中，并且加入另外一个报头。在偶然情况下，层会将一个数据信元 (包括前一层的报头 ) 分开为多个部分，更小的数据信元，并且每个更小的数据信元用较低协议层的新报头进行封 装。这个过程帮助控制数据流并写地址给网络上的数据包大小限制。随着数据逐渐达到模型 的底层，它逐渐变小，而且在大小和内容上越来越统一。 当接收到数据时，接收节点上的对应层将在把数据传送到下一个层之前，重新装配数 据字段。随着数据逐渐在目的地的模型上向上移动，它像一个游戏一样逐渐将分段拼装到 一起。 1.2 认证目标1.02：物理层和数据链路层 物理层或第1层定义了实际的机械规范和电子数据比特流。这包括电压大小、电压的变动 和代表“1”和“0”的电平定义。在这个层中包括了传输的数据速率、最大距离和物理接头。 数据链路层或第 2层，也称为链路层。它包含 2个子层，上一层是逻辑链路控制 ( L L C )， 4 CCNA学习指南 下载 数 据 发送节点 目标节点 数 据 8. 装配最终数据，去掉应 用层报头 1. 数据分为应用层信元，应用 层报头添加到数据 2. 数据分为表示层信元，表示 层报头添加到数据 3. 数据分为会话层信元，会话 层报头添加到数据 4. 数据分为数据报，传输层报 头添加到数据 5. 数据分为数据包，网络层报 头添加到数据 6. 数据分为帧，数据链路层报 头添加到数据。 7. 数据分为原始比特流，添加物 理控制报头 9. 数据装配为应用层信元， 去掉表示层报头 10. 数据装配为表示层信元， 去掉会话层报头 11. 数据装配为会话层信元， 去掉传输层报头 12. 数据装配为数据报，去 掉传输层报头。 13. 数据装配为数据包，去 掉数据链路层报头 14. 来自比特流的数据装配为 帧，去掉控制数据 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 下一层是介质访问控制 ( M A C )。硬件地址实际上是数据链路层中的 M A C地址。物理地址将 放置在这里，因为物理层仅仅处理原始的比特流 ( b i t s t r e a m )函数。数据在这个层分解为小 的“帧”。 物理层和数据链路层通常是以硬件 /软件组合解决方案来实现的。这样的例子包括集线器、 交换机和网络适配器，以及它们可以使用的软件驱动程序，及其用于连接网络节点的介质或 电缆。剩下的层通常仅仅以软件形式实现。 I E E E (电子和电气工程师协会 )在8 0 2系列下创建了几个标准。表1 - 1说明了当前正在使用和 正在开发的8 0 2系列标准。 表1-1 IEEE 802标准系列 标 准 说 明 8 0 2 . 2 定定义其他8 0 2标准可以使用的L L C协议 8 0 2 . 3 定E t h e r n e t ( C S M A / C D ) 8 0 2 . 3 u 定快速Ethernet 100Base T 8 0 2 . 4 定令牌总线(很少使用) 8 0 2 . 5 定令牌环 8 0 2 . 6 定使用双向光纤总线的M A N (城域网) 8 0 2 . 9 定同步E t h e r n e t—在一个异步通道和9 6个专用 通道之间共享的通道，可以提供 16 Mbps 8 0 2 . 11 定使用C S M A / C A (载波监听多路访问 /冲突避免) 的无线局域网 8 0 2 . 1 2 定1 0 0 V G - A n y L A N 1.2.1 DIX和802.3 Ethernet D i g i t a l、I n t e l和X e r o x (共同称为D I X )在2 0世纪7 0年代创建了E t h e r n e t。这是1 9 8 0年发布的 IEEE 802.3标准的基础。然后， D I X对它们的标准进行更新，以匹配 IEEE 802.3版本。术语 E t h e r n e t通常用于指这些网络标准中的任何一个。 然而，E t h e r n e t和IEEE 802.3确实有区别。一个区别是， 8 0 2 . 3指定了物理层和数据链路层 的M A C部分，而DIX Ethernet规定了整个物理和数据链路层。 8 0 2 . 3规定了不同的物理层，而 DIX Ethernet仅仅规定了一种物理层。表1 - 2比较了两种标准。 E t h e r n e t使用具有冲突检测的载波监听多路访问 ( C S M A / C D )方法。在C S M A / C D网络中， 节点可以在它们有数据需要发送的任何时候使用网络。在节点传输数据之前，它进行“监 听”以了解网络是否很繁忙。如果不是，则节点开始传送数据。如果网络正在使用，则节 点等待。如果两个节点进行监听，没有听到任何东西，而开始同时使用线路，则会出现冲 突。这会使两个传输都崩溃，并且两个位置都不得不再次进行尝试。在这里有一种补偿算 法，它可以为再次尝试传输而创建一个随机的等待时间，这样不会出现第 2次冲突。图1 - 3说 明了这个过程。 E t h e r n e t，包括8 0 2 . 3，是一个广播系统。这意味着所有的节点可以看见所有的数据帧，而 无论那个数据将由哪个节点接收。 第1章 网络互连介绍 5 下载 表1-2 IEEE 802.3和DIX Ethernet的物理层规范 D I X IEEE 802.3物理层标准 E t h e r n e t 1 0 B a s e F 1 B a s e 5 1 0 B r o a d 3 6 1 0 B a s e 2 1 0 B a s e 5 1 0 B a s e T 速 率 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 M b p s 拓扑结构 总线 星状 星状 总线 总线 总线 星状 介质 5 0欧姆粗 光纤电缆 未屏蔽 7 5欧姆 5 0欧姆细 5 0欧姆粗 未屏蔽 同轴电缆 双绞线 同轴电缆 同轴电缆 同轴电缆 双绞线 图1-3 CSMA/CD网络上的冲突 每个节点在接收到帧的时候都检查帧的报头地址，以确定它们的目的地是否是那个节点。 如果不是，则帧继续在网络上向前流动。如果它们的目的地是那个节点，则它将它们传递给 上层协议，以进行处理。 IEEE 802.3帧，如图1 - 4所示，以交互的 1和0组成的前同步信号告诉接收位置这是一个新 帧。下一个字节是帧的起始定界符 ( S O F )，它以两个连续的 1位结束。帧报头的下一个部分是 目的地址和源地址字段。一个地址包含 3个字节，以确认供应商，以及另外的 3个字节，由供 应商规定。在源地址之后，在 IEEE 802.3帧中，有一个2字节的字段，它包含了帧内的数据字 节数目。随后是数据本身，最少为 6 4字节(如果它非常短，则加入额外的字节 )，最后的4字节 F C S字段(帧校验序列 )结束这个帧。F C S字段包括一个循环冗余校验 ( C R C )值，用于校验在传 输期间数据可能遭受的破坏。 图1-4 IEEE802.3帧格式 6 CCNA学习指南 下载 节点1 节点2 节点1和节点2监听 两个节点都没有检测到任何通信量 节点1和节点2传输 在线上发生冲突 节点1和节点2检测冲突 前导符 SOF 目的地址 源地址 长度字段 数据 FCS 1.2.2 802.5令牌环网 令牌环网最初是 I B M在2 0世纪7 0年代创建的私有的网络规范。令牌环网和稍后发展的 IEEE 802.5规范几乎一样和兼容，其中后者建立在 I B M的令牌环网的基础之上。差别包括： • IEEE 802.5并没有规定物理拓扑结构，但是 I B M的令牌环网规定了一个使用多位置访问 信元的星状拓扑结构。 • IEEE 802.5没有规定介质，但是 I B M的令牌环网规定双绞线。 令牌环网的主要含义已经反映在名称中了。这是一个令牌传递网络，它将节点连接在一个 逻辑上的环形拓扑结构中。令牌传递 (如图1 - 5所示)使用小的特殊格式的帧，称为令牌，它从环 上的一个节点传递到另一个节点。当节点占有令牌时，允许它传送数据。如果没有数据需要传 送，则节点将令牌发送到下一个节点上。当一个节点确实有数据需要传送时，它修改令牌的某 一位，将其变成帧起始字段，然后将数据添加在上面，并向前传递。除非使用“提前释放令牌”， 则节点将保留令牌，直至数据帧通过环而回到发送节点。数据在环上流动，直至达到目的节点， 它复制数据。数据帧回到发送位置，在这里发送者可以检查数据传输是否成功。 在令牌环网中还有一种方法称为令牌捕获 (或访问优先 )，由此，可以为位置指定优先级别， 这样它们可以更加频繁地使用网络。一个位置的优先级别等于或大于包含在令牌中的优先值， 则它可以捕获这个令牌以供自己使用。在这样做后，它提高令牌的优先级别，并在下一次传 送时，将其恢复到原始的优先级别。 图1-5 令牌传送 第1章 网络互连介绍 7 下载 令牌环 令牌 (1) 主机A (2) 主机D 查看数据的地址 不是为我 根据需要发送 接收令牌改变令牌到SOF 追加数据 发送数据到主机C 当主机A接收到它自己的帧时， 它释放令牌 检查主机C是否接收到了数据 (3) 主机B (4) 主机C 查看数据的地址 为我复制数据 根据需要发送 查看数据的地址 不是为我 根据需要发送 信标是一个令牌机制，它检测网络故障。如果一个位置检测到网络中的一个故障，它发 送一个信标帧，它说明了报告位置，它的最接近的活动上流邻居 ( N A U N )以及故障区域。信标 触发自动重新配置，其中网络节点力图在故障区域周围重新配置网络。一个多位置访问信元 ( M S A U )可以“封装”一个位置，使其不再是环形的一部分，忽略所有的非活动、非功能的位 置，但是包括所有活动、有功能的位置。 帧有两种类型：令牌 ( t o k e n )和数据帧 ( d a t a f r a m e )。令牌(如图1 - 6所示)有3个字节长。数据 帧(如图1 - 7所示)包含上层协议发送的数据和令牌报头。有一个特殊的数据帧，称为 M A C帧， 它应用于包含令牌控制信息和报头的命令。 图1-6 令牌环网令牌格式 图1-7 令牌环网数据帧格式 1.2.3 ANSI FDDI 在2 0世纪8 0年代，美国国家标准化组织 ( A N S I ) X 3 T 9 . 5标准委员会创建了光纤分布式数据 接口( F D D I )，它发展以解决网络系统中分配不断增长的带宽需求。 A N S I将F D D I提交到国际 标准化组织，然后创建了一个兼容的 F D D I标准。F D D I标准规定了令牌传递的数据链路层的 物理和M A C部分，使用速率 100 Mbps的光纤介质的双环拓扑结构。光纤比铜缆具有以下的 优点： • 抗电子干扰。 • 高吞吐量。 • 无法使用传统窃听方法。 • 可以用于长距离。 M A C层规范定义了介质访问方法、帧格式、令牌传送方法、 M A C地址分配、C R C (循环 冗余校验)。物理层规范定义了数据帧、时钟需求和传送介质 (位误差率、光学组件、光纤接头、 电压)。F D D I也提供了位置配置、插入、删除、故障恢复、令牌配置和控制。 在双环配置中，数据在一个环上向一个方向流动，在另一个环上向另一个方向流动。一 个环是主要的，用于数据传输。另一个环是次要的，用于提供备份。 B类位置通过集线器而连 接到单个环上，这样重新启动某个位置不会使环崩溃。 B类位置称为S A S (单连接位置 )。A类 位置连接到2个环上，并称为D A S (双连接位置 )。双环提供了忍受故障的能力，如图 1 - 8所示。 如果一个双环上的一个A类位置出现故障，这会造成网络故障。在故障期间，故障地点两边的 位置都封装它们的端口，通过后备环恢复服务。如果在环上的断点超过一个，则可能产生多 个独立的环。 8 CCNA学习指南 下载 起始分界符 警告站将要到来 一个令牌 包含优先级预留字段， 还包含令牌位 通知这是帧的末尾 访问控制 结束分界符 包含用于验证帧的 正确性的信息 F D D I支持异步和同步传输。同步就是将一部分带宽分配给需要连续传输的位置；异步 就是分配剩下的带宽。使用异步部分的位置被赋予 8级优先策略中的某个优先权，如图 1 - 9 所示。 图1-8 双环故障容错 图1-9 FDDI帧格式 1.2.4 MAC地址 数据链路层包含2个子层：逻辑链路控制 ( L L C )和介质访问控制 ( M A C )。M A C子层决定该 层的硬件地址。这个地址是和网络无关的，所以无论将那个硬件插入到网络的何处，它有相 同的M A C地址，无论网络地址是什么。供应商通常指定 M A C地址。在E t h e r n e t策略中，将一 系列的Ethernet MAC地址分配给供应商，然后它们将不同的地址分配给生产的每个接口。 Ethernet MAC地址包含1 2位。前面的6位(组织标识符或O U I )是由I E E E分配给供应商的特定的 编号，剩下的6位是系列号。这样的结果就是，每个网络接口插件可以在任何给定的局域网或 广域网上有不同的M A C地址。 1.2.5 接口 物理层包含几种不同类型的接口。这些可以由使用的协议规定，或者由供应商的私有规 范规定。接口用于连接数据终端设备 ( D T E )和数据电路端接设备 ( D C E )，D T E是类似路由器和 服务器这样的网络节点。 D C E是网络互连设备，例如数据包交换机，一般由载波所拥有，它 第1章 网络互连介绍 9 下载 在检测到故障时，帧 封装，创建一个单环 类B SAS 类A DAS 双连站单连站 FDDI环 前导符 起始 分界符 帧控制 目的地址 源地址 数据 结束 分界符 帧状态 提供时钟和交换。 1. RS-232 R S - 2 3 2是E I A (电子工业联合会 )系列端口接口标准。在 R S - 2 3 2系列端口中，用1针来传送 数据，另一个针接收数据。剩下的针用于在串联设备之间建立和保持通信。有 2 5针( D B - 2 5 )和 9针( D B - 9 )两种形式。电缆介质必须进行配置，以使每根线传送和接收期望的数据类型。 R S - 2 3 2电缆，其速率为 19.2 Kbps，必须配置，以正确连接 D C E和D T E设备。对不符合标准的电 缆，必须提供独特的插脚引线表。表 1 - 3中说明了插脚引线表。 表1-3 RS-232插脚引线 9针 2 5针 符号 那个针发送的信号 输入/输出数据 — 1 保护性接地 3 2 T X 传送数据 输出 2 3 R X 接收数据 输入 7 4 RT S 要求发送 输出 8 5 C T S 清除发送 输入 6 6 D S R 数据设置准备 输入 5 7 信号地 1 8 D C D 数据载波检测 输入 — 9 传送当前回路+ 输出 — 11 传送当前回路 - 输出 — 1 8 接收当前回路+ 输入 4 2 0 D T R 数据终端准备 输出 9 2 2 R I 回路指示器 输入 — 2 3 数据信号速率指示器 输入和输出 — 2 5 接收当前回路 输入 2. V. 3 5 I T U - T (国际电信同盟 -电信标准化部 )创建了完整的V. x x系列标准。V. 3 5标准是一个物理层 协议，它适合速度超过 48 Kbps，甚至4 Mbps的到数据包网络的连接。这个标准规定了同步 通信。 3. HSSI I S O和I T U - T现在都在考虑H S S I (高速串行接口)的标准化。H S S I是一个D T E / D C E接口，它 处理在广域网链路上的高速通信问题。这是一个点对点连接的物理层规范，它运行的速度超 过52 Mbps，使用屏蔽双绞线铜缆。 4. BRI接口 B R I (基本速率接口 )是一个 I S D N (综合业务数字网 )术语，用于一个包含 2个通道的 I S D N连 接，其中B信道速率为64 Kbps，D信道为16 Kbps。终端适配器是一个类似调制解调器的设备， 用于将D T E设备连接到 I S D N回路上。 I T U - T的B R I的物理层标准规范包括 B信道的数据传输、 发信号、帧控制和其他D信道上的日常控制信息。 5. 网络时钟 同步网络计时是在O S I参考模型的物理层处理的。网络比特流的时钟可以改善吞吐量，而 10 CCNA学习指南 下载 且对于广域网是必须的。时钟规范包含在帧格式和接口标准定义的控制机制中。 来自教室的信息 建立试验室网络 这章的内容非常长，充满了关于抽象概念的枯燥信息。在 I C R C班级中，第一天学 习这些资料。学员总是感到沮丧，因为他们来学习的主要动力首先是接触到一些实际 的路由器！为帮助打破这种连续课程的沉闷气氛，我们常作的一件事情就是让学员帮 助规划教室网络。教材将重点放在层3上，并略为简述层2，与此相反，在网络中安装 设备纯粹是一个物理层的活动。我愿意告诉你在建立教室和实验室网络时的一些考虑， 以防万一你在将来的某一天需要建立你自己的网络。 教室网络使用E t h e r n e t和串行连接的组合体。E t h e r n e t连接很容易建立，但是仍然有 一些地方需要注意。在过去，C i s c o并没有假定客户将会使用何种E t h e r n e t介质，所以旧 一些的产品中提供的接口仅仅有 A U I。这个接口用于 L o B a s e 5网络，但许多用户使用 1 0 B a s e 2或1 0 B a s e T网络，这两个都需要一个连接到A U I接口上的收发器，以转换信号和 构成到网络电缆的物理连接。 新的C i s c o产品为E t h e r n e t提供了双介质接口，可以通过装在10Base T电缆上与A U I 接口并排的R J - 4 5容器识别这种产品。C i s c o现在不会用这里的价格提供2个E t h e r n e t，你 可以使用其中的一个或另一个，但是不能同时使用。之所以出现这种情况的原因，是 因为这个接口的默认介质类型是A U I，而它可能并不是你所需要的！你将需要明确地配 置路由器接口，以使用RJ-45接头。使用的命令是MEDIA-TYPE 10BASET。 在大多数产品网络中，串行接口将路由器连接到C S U / D S U上，而它将连接到广域 网服务商的网络上。路由器是一个D T E设备，并在那条线路上使用来自服务商网络时 钟的时钟信号。在实验室中，没有服务商为我们提供时钟信号，而且没有 C S U / D S U。 你必须做两件事情，以适应这些差别，目的是在实验室中使用串行连接：使用背对背 (back-to-back)电缆对，并在路由器中配置时钟速率。 大多数C i s c o路由器上的串行接口使用路由器端上的 D B - 6 0高密度接头。电缆称为 转换电缆，因为非路由器端决定了它的电子信号。这些可能是EIA/TIA-232, V.35, X.21 或R S - 4 4 9。在产品网络中，你所购买的用于连接C S U / D S U的电缆很可能是插入式D T E V. 3 5电缆。如果我们正在为实验室中的2个路由器之间建立连接，则不会有C S U / D S U， 所以插入式电缆需要以背对背方式连接到相同信号类型的一个母DCE电缆上。 现在我们已经建立了一个连接，但是路由器需要在这些连接中使用某些地方的时 钟信号，因为我们没有服务商的网络可以提供时钟信号。在实验室中，你需要配置串 行连接的1端的时钟速率—仅仅为D E C端—这将指示连接在传送数据时的速度。为 达到这个目的使用命令CLOCK RAT E。你可以指定的最大的时钟速率依赖于你使用的 电缆。V. 3 5电缆允许高达4 Mbps的时钟速率，而E I A / T I A - 2 3 2将仅仅允许128 Kbps。你 不用在连接的DTE端配置时钟速率。 最后提醒关于串行电缆的一些注意事项：C i s c o电缆的价格为每段1 0 0美元，所以如 果在实验室中使用串行连接，则每对电缆将需要2 0 0美元。你可能会想，这个价格的产 第1章 网络互连介绍 11 下载 品很粗糙，其实并不是这样的。这里有两个容易犯的错误：折叠的针和颠倒的电缆接 头。D B - 6 0高密度接头是非常精巧的，针折叠在内部，如果你不够仔细，很容易损坏电 缆。在连接之前，一定要了解电缆的方向以及路由器接口的方向！6 0针构成一个4行的 矩阵，每行有1 5针，D接头的金属管接头很细并且很柔软，所以你可能在没有注意的情 况下，而上下颠倒地将电缆安装到路由器上。当然，它的工作方式不是这样的，所以 你在发现这个问题之前，可能在毫无用途的故障排除中花费了数个小时。 —Pamela Forsyth, CCIE, CCSI, CNX 1.2.6 广域网服务 WA N服务凭借它们自己而工作，仅仅是在网络之间的连接之间没有工作站。图 1 - 1 0显示 了一个WA N链路。WA N连接的目的是在两个远离的网络之间尽可能高效率传递数据。连接的 效率越高，到最终用户的连接就越透明。 WA N连接通常比 L A N连接要慢。例如，一个 T- 1的 速率为1.544 Mbps，而Ethernet 10BaseT是10 Mbps。 图1-10 由WAN链路连接的两个LAN 1. 点到点 S L I P (串行线网际协议 )是一个合法的U N I X物理层协议，以在两个网络之间或网络和远程 节点之间提供串行连接。因为串行连接设备和接口的统一性，例如 R S - 2 3 2接口，采用了 S L I P。 图1-11 PPP数据帧 P P P用于解决S L I P的缺点和满足标准 I n t e r n e t封装协议的需要。P P P (点对点协议 )是S L I P的 下一代，但是可以在物理层和数据链路层上工作。P P P包括增强功能，例如密码术、差错控制、 12 CCNA学习指南 下载 LAN 网络1 路由器 路由器 令牌环 WAN 网络2 LAN 网络3 标志 01111110 地址 11111111 控制 00000011 协议 标识协议 的2字节 数据 最大1500 字节 帧校验序列，用于 错误处理的2或4字 节字段 安全保障、动态 I P地址、多重协议支持和自动连接协商。 P P P可以在串行线、 I S D N和高速广 域网链路上使用。P P P数据帧如图1 - 11所示。 除了数据帧之外，P P P还使用其他类型的帧。L C P (链接控制协议 )帧用于建立和配置连接。 一个N C P (网络控制协议)帧用于选择和配置网络层协议。显式的 L C P帧用于结束链路。 2. 帧中继 帧中继广泛用于符合 I T U - T标准的数据包 -交换广域网协议中。帧中继依赖于 D T E和D E C 设备之间的物理和数据链路层接口。帧中继网络可以是公用的，由载波提供，或者私有的。 帧中继的关键好处是可以通过一个链路而在多个 WA N站点之间建立连接。这使在大型广域网 中，帧中继比点对点的代价要低很多。专用的点对点电路将客户连接到附近的帧中继载波交 换机中。从那里，帧中继类似路由器一样切换工作，根据数据包报头的地址信息，而通过载 波网络向前传递数据包。 帧中继和 X . 2 5协议非常类似。它在源和目的地之间使用虚电路—永久 ( P V C )或交换 ( S V C )虚电路，并且在管理多重数据流时使用统计上的多路技术。因为介质的可靠性，错误误 差可以在较高的协议层上进行处理。有一个 C R C检测和放弃受损的数据，但是帧中继并不要 求再次传输。相反，帧中继依赖于进行错误校正的高层协议。 S V C是临时连接，最好用于零星传送数据的网络中。一个 S V C会话以呼叫建立开始，它 创建虚电路。然后开始数据传输，然后是等待阶段，其时间可以定义，万一有更多的数据需 要传送，则可以保持电路的开放状态。最后，有一个呼叫终结。 P V C是永久建立的连接，并用于帧中继的大多数实现中。仅仅有两个会话操作，数据传 送和等待。载波设备配置P V C，因为它通过载波的互连网络规定路由 (参见图1 - 1 2 ) 应该知道关于帧中继的一个重要概念，它就是数据链路连接标识符 ( D L C I )。D L C I是D T C 设备在本地使用的编号，并且由帧中继服务商指定。它指帧中继网络中的两个 D T E设备之间 的连接。因为这是一个本地标识符，每个 D T E设备都可以使用不同的编号来识别链路。 图1-12 载波的帧中继网络 为使吞吐量达到最大，通信量控制使用了拥挤通知方法。 F E C N (前向显式拥塞通知 )是帧 中的1位，当帧意识到在源和目的地之间存在拥塞时，就将这一位设置为“ 1”。D T E设备将这 第1章 网络互连介绍 13 下载 路由器 路由器 路由器 路由器 载波帧中继网络 点对点链路连接路由器到载波网络， PVC提供到多个远程站点的逻辑连接 Cloud PVC 个信息发送到上一个协议层中，以开始控制通信量。 B E C N (后向显式拥塞通知 )是这样的1位， 当一个F E C N帧受到感觉到的源和目的地之间的拥塞通知时，将其设置为“ 1”。F E C N和B E C N 都是一个一位的字段，也可以设置为“ 0”。这意味着没有拥塞或者在网络的交换机中没有实 现拥塞通知特性。这些位在任何时候都存在于报头中，而无论它们的值是什么 (参见图1 - 1 3 )。 3. X.25 ITU-T X.25标准说明了传统的数据包交换协议的物理、数据链路和网络层协议。物理层 协议是X . 2 1，它大概和R S - 2 3 2串行接口等价。数据链路层协议是 L A P B (平衡链路访问协议 )。 网络层规定了P L P (数据包级协议)。 和帧中继类似，X . 2 5使用P V C和S V C，但是它的链路速度从9.6~256 Kbps太慢了。数据传 输速率和新的协议相比比较慢，这是因为 X . 2 5是在介质传输质量很差的时候定义的。结果是， 协议规定了每一个交换节点必须完整接收到每个数据包，并且在把它发送到下一个节点之前 必须验证没有错误。X . 2 5可以使用可变大小的数据包。作为一段一段的差错校验和重新传送， 以及可变数据包大小的结果， X . 2 5非常慢。利用今天可靠的传输线路， X . 2 5在和高性能的协 议竞争时，例如帧中继，它没有提供受到保障的传输，处于非常不利的地位。帧中继完全没 有错误抵御能力—即有错误的数据包在没有通知的情况下被舍弃。差错校验仅仅在帧中继 达到其最终目的地时才进行。 X . 2 5在D F E和D C E之间使用点到点连接。通过 PA D (数据包封装 /拆装)，D T E连接到提供 载波的D C E，D C E然后连接到数据包交换机 ( P S E或交换机)，最终到达目的D T E。 图1-13 帧中继帧格式 4. ISDN 综合业务数字网是由 I T U - T标准化的。它是作为一个将公用交换电话网 ( P S T N )升级到数 字服务的项目而开发的。传输介质的物理规范是铜电缆。 I S D N有几个部分，如图1 - 1 4所示。有终端设备、网络终端和下列类型的适配器。 • TE1-终端设备( Terminal Equipment)类型1 ISDN终端。 • TE2-终端设备类型2 前I S D N类型终端。 14 CCNA学习指南 下载 标 志 数 据 地 址 DLCI和地址信息 FECN、BECN和丢弃合格位 S h a r i正在为P o r t l a n d和P h o e n i x之间的 P V C配置D L C I。服务商给了它两个数字 1 2 和1 4，并且将它们指定到链路上。S h a r i任意 地为P o r t l a n d指定为1 2，为P h o e n i x指定为1 4。 当完成链路的配置后，它并没有正常工作。 为什么？ 服务商肯定规定，P o r t l a n d的D L C I为1 4， 而P h o e n i x的D L C I为1 2。本地的标识符不对， 所以链路不会正常工作。 问 题 与 答 案 • NT1-网络终端类型1 连接下标4的线到下标2的线的本地回路。 • NT2-网络终端类型2 执行数据链路和网络层的协议功能的设备。 • TA -终端适配器 和前 I S D N终端( T E 2 )一起使用，以使其适应 I S D N连接。 当定购I S D N时，用户通常可以在B R ( ( B a s i c R a t e )基本速率 )和PR((Primary Rate)主速率)和 混合之间进行选择。分别由不同的数字通道构成这两种配置。这些可用的数字通道为： • A 模拟电话，4 K H z。 • B 数字数据，64 Kbps。 • C 带外数字，8或16 Kbps。 图1-14 ISDN设备连接 • D 带外数字，1 6或64 Kbps，有3个子信道：s ( s i g n a l i n g，信令)、t ( t e l e m e t r y，遥测)和 p(packet data，数据包数据)。 • E 内部I S D N信令数字信道，64 Kbps。 • H 数字信道，速率为384 Kbps、1536 Kbps或1920 Kbps。 B R包括2个B信道和一个D信道，在有控制信息的情况下，其有效的位速率为 192 Kbps。 P R包括一个D信道和2 3个B信道，其带宽为1.544 Mbps。在欧洲，P R具有一个D信道和3 0个B 信道。混合是一个A信道和一个C信道的组合。 注意，L A P D ( D信道的链路访问程序 )是一个发信号的协议，用于在数据链路层上为 I S D N B R I建立I S D N呼叫。 5. AT M AT M (异步传输模式 )是一个信元交换协议，它使用固定的 5 3字节信元长度和一个信元中 继方法，它减少了传输中继。 AT M可以在不同速度的局域网和广域网上传输声音、映像和 第1章 网络互连介绍 15 下载 S是TE1和NT2之间 的参考点 T是NT2和NT1之 间的参考点 TE! 启用的终端 U是NT1和ISDN载波 —只用于北美 R是TA和TE2之 间的参考点 NT1 NT2 TA TE2 旧式工作站 调制解调器 RT U U TS NT1 ISDN NT2 数据。速度可以从 DS-1(1.544 Mbps)~622 Mbps。AT M的高速的关键在于固定的信元长度内 部。固定信元长度使路由器可以在硬件层对信元进行中继，使用较少的处理功能和增加数 据传输量。 I T U - T作为宽带综合服务信号网络研究而开发 AT M。它从由Cisco,Net/Adaptive, Northern Te l e c o m和S p r i n g建立的AT M论坛的工作中得到了进一步的发展。所使用的技术是 V L S I (超大 范围综合)，它将数据帧在高速情况下分解为小的固定的信元。 V L S I技术使A S I C (专用集成电路 )的开发成为可能，它在硬件中，而不是在软件中执行数 据的分段和装配。和固定信元长度一起，这使得在这样的惊人速度下有效地运行 AT M电路成 为可能，现在大约为O C - 4 8 ( 2 G b p s )。 信元中继通过AT M交换机设备进行，它分析信元报头，并交换到正确的输出接口，在一 个交换机 -交换机路径中，直至信元到达其最终的目的地。异步模式根据需要而使用时间段， 而不是严格的和浪费时间的分割多路技术。 有两种报头格式： U N I和N N I (网络节点接口 )。U N I是在最终节点和AT M交换机之间的通 信。N N I是两个AT M交换机之间的通信。图1 - 1 5中的表说明了两种不同的报头格式。 图1-15 UNI和NNI信元头格式 AT M使用它自己的参考模型，其在部分上和 O S I参考模型类似。 AT M层和AT M自适应层 和数据链路层基本等价，而AT M物理层和O S I的物理层类似。 AT M物理层对比特流传输负责。 AT M物理层包含两个子层：物理介质和传输会聚。物理 介质传输比特流和安排同步信息的时间。支持的物理介质包括 SONET/SDH, DS-1, DS-3/E3, OC-3, OC-12, 155 Mbps UTP, 100 Mbps FDDI，和155 Mbps光纤通道。传输会聚管理信元的描 绘和报头误差控制数据，并将 AT M信元打包为帧，以使用物理介质。 AT M层使用报头信息建立连接和中继信元。它对于将网络层地址映射到 AT M地址负责。 AT M适配层( A A L )将较大的数据包翻译为信元。 AT M在它的交换机制上和帧中继类似。 AT M在整个互连网络上交换固定长度的信元，而 不是在P V C和S V C上交换不同长度的数据包。AT M设备直接连接到AT M交换机上。 16 CCNA学习指南 下载 GFC- 常规流 控制 VPI- 虚通路标 识符 VCI- 虚通道标 识符 PT- 有效载荷 类型 CLP- 拥塞丢失 优先级 HEC- 报头差错 控制 5字节长UNI信元报头 5字节长NNI信元报头 没有GFC，更大的VPI字段允许更大的路径 VPI- 虚通路标 识符 VCI- 虚通道标 识符 PT- 有效载荷 类型 CLP- 拥塞丢失 优先级 HEC- 报头差错 控制 为以合适的方式传递声音、映像和数据， AT M实现了新的特性。其中的一个称为服务质 量( Q o S )。服务质量允许一个AT M设备在内容的基础上区分数据的优先次序。因而，文件传输 和映像传输相比占次要位置，因为文件的数据传输负荷不会影响服务的质量。另一方面，在 屏幕中间断开的映像会被认为是有问题的。 1.3 认证目标1.03：网络层和路径确定 在网络层上提供的主要服务是节点和网段的逻辑地址分配。结果是，逻辑地址之间的数 据的路由决定过程在网络层上进行。 I P协议的 I P被认为是一个网络层协议。数据在这个层上 分解为“数据包”。 网络层是进行网络互连的地方。数据链路层协议具有这样的特性 ，可以使数据从一个节 点传递到相同链路的另一个节点上，而网络层协议使数据可以从一个网络传递到另一个网络 上。这意味着网络层协议必须包含地址分配信息，它独一无二的识别互连网络中的网络。 1.3.1 第3层地址 连网本身就是在两个节点之间共享数据的功能。可以简单地定位网络上的节点是连网中 最基本和最重要的功能。网络层不仅仅提供独一无二的节点地址，而且提供独一无二的网络 地址。这使得可以在网络之间指定数据的路由。 第3层，或者网络层，是进行地址分配最重要的地方。当在 I P协议上应用O S I参考模型时， I P (互连网协议 )将位于第3层。I P地址分配策略决定了节点所在的网络，以及网络上的逻辑节 点地址。逻辑节点地址通常和其他协议中的 M A C地址一样，尽管它不是在 I P中。这是由下层 的数据链路层 (第2层)完成的。注意，例如在 Novell IPX中，M A C地址用于网络层节点地址， 而不进行任何修改。 网络层地址也称为逻辑地址或软件地址。网络层地址是具有层次结构的，并且同时提供 网络和节点地址。路由器可以很容易的区分将在特定接口上发送的地址，只需创刊地址的最 初的网络部分-网络地址。当数据包到达目的网络时，节点地址部分用于定位到特定的位置。 1.3.2 已选择路由协议和路由选择协议 已选择路由协议由最终节点使用，以将数据和网络层地址分配信息一起封装在数据包中， 目的是它可以通过互连网络进行中继。 A p p l e Ta l k、I P和I P X都是已选择路由协议。当一个协 议不支持网络层地址时，那么它就不是一个已路由协议。 路由器使用路由选择协议，以建立和维护路由表和按照达到数据包的目的地的最佳路径 转发数据数据包。路由选择协议使路由器可以了解没有直接连接的网络的状态和与其他的路 由器通信，以了解它们所关心的网络。这种通信不断进行，这样当互连网络中发生变化时， 路由选择表中的信息可以随时更新。 区别各种路由选择协议的特点包括： • 它维护信息的已选择路由协议。 • 路由器互相通信的方式。 • 这种通信出现的频率。 • 用于决定最佳路径的算法和度。 第1章 网络互连介绍 17 下载 • 新的改动需要多长时间才能使整个网络都知晓。 路由选择协议的例子包括RT M P、O S P F和R I P。 1.3.3 路由选择算法和度 路由选择算法就是路由选择协议用于决定达到目的网络的最佳路径的计算方法。路由选 择算法越简单，则路由器将使用的处理能力就越小。这将减少路由器的日常费用。 度是那些用于决定哪个路由是最优的值。根据所使用的路由选择协议，不同的因素可以 决定一个路由的度，包括中继数量、链路速度、延迟、可靠性和负载。产生的度和路由一起 存储在路由选择表中，或处于连接状态数据库中。 1.4 认证目标1.04：传输层 传输层提供数据传输服务，有效地为上层掩盖了数据传输问题。传输层服务集中在连接 可靠性、建立虚电路、错误检测和纠正，以及通信量控制。当 O S I模型应用在 I P协议上时， T C P和U D P都是传输层协议 1.4.1 可靠性 传输控制协议 ( T C P )被认为是一个可靠的、面向连接的协议。用户数据报协议 ( U D P )是不 可靠的和无连接协议。可靠和不可靠协议之间的区别在于通知发送者已经收到数据。可靠的 协议的日常费用较高，因为要发送通知的缘故。另一方面，不可靠协议并不保证数据的交付， 而且在交付过程中倾向于产生更多的错误。 无连接或者不可靠协议通常用于这种情况，即可靠性问题，例如先后顺序和错误恢复已 经在应用层解决的情况下。优点是因为它们具有较少的功能，所以日常费用很低。 1.4.2 窗口机制 当一些传输协议处理一个互连网络上的两个节点之间的可靠连接时，它们也处理一个可 以在任何一次传送的数据量的移动目标。这个移动目标称为滑动窗