网络工程与组网技术-复习总结(上).ppt
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网络工程与组网技术复习总结（上）,曲海平,1,一网络工程概述,网络工程的定义特点网络工程的过程模型网络工程的层次模型,2,计算机网络的分类,从网络覆盖范围来分类，可以分为局域网、城域网和广域网。
按照使用方式可以把计算机网络划分为校园网（CampusNetwork）和企业网（EnterpriseNetwork），按照网络服务的范围可以把网络分为公用网和专用网。
按照网络提供的服务可以把网络分为通信网和信息网。
3,4,网络工程相关定义,定义：
网络工程（NetworkingEngineering）是根据用户单位的需求和具体情况，结合现代网络技术的发展水平和产品化程度，经过充分的需求分析和市场调研，从而确定网络建设方案，依据方案的步骤有计划地实施网络建设和后期的技术支持活动。
一般认为，计算机网络工程是为达到一定的目标，根据相关的规范，通过详细地规划、设计，按照可行的方案，将计算机网络的技术、系统、管理和应用高效地集成到一起的工程。
简单地说，计算机网络工程就是组建计算机网络的工作，凡与组建计算机网络有关的事情都可以归纳在计算机网络工程中。
5,网络工程的含义及特点,工程要有详细的规划，规划一般分为不同的层次，有的比较概括（如总体规划），有的非常具体（如实施方案）。
这要求总体设计人员要熟练掌握网络规划与设计的步骤、要点、流程、案例、技术设备选型以及发展方向。
工程要有规范的实施依据，例如国际标准、国家标准、军队标准、行业标准或是地方标准。
工程要有完备的技术文档，例如可行性论证报告、总体技术方案、总体设计方案、实施方案以及各子系统（模块）相关文档。
6,网络工程相关定义,网络工程一般分为网络规划阶段、需求分析阶段、网络设计和实施阶段、网络系统测试阶段和运行维护阶段。
网络工程的实质是把工程化的技术和方法应用在设计和组建我们的计算机网络中。
7,网络工程的过程模型,一般来说，与网络工程有关的工作可以分为三个阶段：
定义阶段、开发阶段和支持阶段。
问题定义阶段主要解决“做什么”。
技术开发阶段也就是设计阶段，其主要解决“如何做”。
支持阶段主要解决“做得如何”。
8,“做什么”,定义阶段，包括网络规划阶段和需求分析阶段。
即在定义过程中，网络系统的设计者试图弄清楚网络系统要支持的业务类型，它要完成的功能和达到的性能，希望有什么样的系统行为，有什么样的约束，以及确认一个系统成功的标志是什么。
这个阶段实际上要做的工作就是完成需求分析文档。
需求分析需要与用户深入交流，需要详细记录用户的需求信息。
9,“如何做”,开发阶段，包括网络设计和实施阶段。
即在开发过程过程中，网络设计者根据需求分析文档建立一个逻辑模型。
系统的逻辑模型允许用户、设计者和实现者看到整个系统是如何工作的，为大家提供参照物。
设计有三个共同的任务：
即确定网络拓扑结构，规划网络地址，选择适当的路由协议。
接着，是为所设计的逻辑网络选择具体技术和设备。
其中包括结构化布线系统、机房和电源的考虑，为局域网或园区网选择路由（交换）技术和设备以及包括网络管理和网络安全的设计等。
10,“做得如何”,支持阶段，包括网络系统测试阶段和运行维护阶段。
网络实现后，要测试网络的性能。
如果测试结果表明存在性能问题，则要进一步更新设计。
随着网络的使用，还需要为用户提出升级网络的方案供用户参考。
11,网络拓扑的分层设计,1网络分层设计模型的基本结构,12,网络分层设计模型,1网络分层设计模型的基本结构分层模型的每一层都有特定的作用。
核心层主要高速处理数据流，提供节点与节点之间的高速数据转发，优化传输链路，并实现安全通信。
分布层（汇聚层）主要提供基于策略的网络连接，负责路由聚合，收敛数据流量，将网络服务连接到接入层。
接入层为用户提供网络访问功能，并负责将网络流量馈入到汇聚层，执行用户认证和访问控制，并提供相关网络服务。
13,网络分层设计模型,2接入层设计接入层主要为最终用户提供访问网络的能力。
接入层负责将用户终端连接到网络中，提供最靠近用户的服务。
接入层在网络工程中面临很多困难。
接入层是网络的基础平台，在网络设计中应当注意以下问题。
适度超前。
分期实施。
简化设计。
安全隔离。
14,网络分层设计模型,3汇聚层设计汇聚层的主要功能是汇聚网络流量，屏蔽接入层变化对核心层的影响。
汇聚层是核心层与接入层的分接口，在局域网环境中，汇聚层包括以下功能。
链路聚合。
流量聚合。
路由聚合。
主干带宽管理。
信号中继。
VLAN路由。
隔离变化。
15,网络分层设计模型,4核心层设计核心层的主要功能是实现数据包高速交换。
核心层是所有流量的最终汇聚点和处理点，从网络工程设计来看，它的结构相对简单，但是对核心层设备的性能要求十分严格。
16,网络站点的设计,端站点：
包括工作站、服务器、终端设备，他们构成了网络的资源子网，提供用户可以共享的应用资源。
可采用以太网、光纤、ATM等各种模式，根据具体需求确定。
中继站点：
包括中继器、集线器、网桥、路由器、访问服务器，主要涉及网络模型的下三层。
注意：
中继站点的传输速率要明显高于端站点。
二组网技术概述,计算机网络基础IP地址局域网基础局域网组建广域网,17,计算机网络定义,网络协议观点（常用的计算机网络定义）：
计算机网络是用通信线路将分散在不同地点并具有独立功能的多台计算机系统互相连接，按照网络协议进行数据通信，实现资源共享的系统。
至少有两个具有独立操作系统的计算机，且它们之间有相互共享某种资源的需求。
两个独立的计算机之间必须用某种通信手段将其连接。
网络中的各个独立的计算机之间要能相互通信，必须制定相互可确认的规范标准或协议。
18,分组交换网,分组交换（packetswitching）也称为包交换，它是现代计算机网的技术基础。
分组交换技术的3个重要的概念：
分组：
将报文分割成若干个大小相等的数据段，在每一个数据段前面加上一些必要的控制信息组成的首部（header：
如目的地址、源地址等）,就构成了一个分组（Packet）。
又称之为包。
路由选择存储转发,19,存储转发,结点交换机处理分组的过程是：
把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；把分组送到适当的端口转发出去。
20,计算机网络的组成,图1.5计算机网络组成,为了便于分析，按照数据通信和数据处理的功能，一般从逻辑上将网络分为通信子网和资源子网两个部分。
如图1.5所示。
计算机网络的组成,1通信子网组成：
由通信控制处理机（CCP）、通信线路与其他通信设备组成。
功能：
负责完成网络数据传输、转发等通信处理任务。
通信控制处理机在网络拓扑结构中被称为网络结点将主机和终端连入网内完成分组的接收、校验、存储、转发等功能目前通信控制处理机一般为路由器和交换机。
计算机网络的组成,2资源子网组成：
主机Host。
它是资源子网的主体。
终端设备。
它是用户与网络之间的接口。
网络操作系统。
网络数据库。
应用系统。
以实现用户的需求。
功能：
实现全网面向应用的数据处理和网络资源共享,总线结构,采用一条公共总线通过相应的硬件接口连接所有工作站（主机）和其他共享设备（文件服务器、打印机等），结构简单，连接方便。
这种结构的典型代表就是使用粗、细同轴电缆所组成的以太网。
按数据传输方式分类,
（1）广播式网络在广播式网络中，所有连网计算机都共享一条公共通信信道。
当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时，所有其他的计算机都会“收听”到这个分组。
单播（Unicast）组播（Multicast）广播（Broadcast）由于发送的分组中带有目的地址与源地址，接收到该分组的计算机将检查目的地址是否与本结点地址相同。
如果被接收报文分组的目的地址与本结点地址相同，则接收该分组，否则丢弃该分组。
总线形以太网、无线（微波、卫星）,按数据传输方式分类,
（2）点到点传播型网与广播式网络相反，在点到点网络中，每条物理线路连接一对计算机。
假如两台计算机之间没有直接连接的线路，那么它们之间的分组传输就要通过中间结点的接收、存储与转发，直至目的结点。
由于连接多台计算机之间的线路结构可能很复杂，因此从源结点到目的结点可能存在多条路由。
决定分组从通信子网的源结点到达目的结点的路由需要由路由选择算法实现采用分组存储转发与路由选择机制是点到点式网络与广播式网络的重要区别之一。
1对等网络相连的机器之间彼此处于同等地位，没有主从之分故又称为对等网络（PeertoPeernetwork，P2P）。
它们能够相互共享资源，每台计算机都能以同样方式作用于对方。
P2P网络是指在互联网中由对等结点组成的一种动态的逻辑网络优点：
信息共享的灵活性与系统的可扩展性，造价低、使用方便、数据及处理机分布范围大、允许用户动态地安排计算需求。
缺点：
共享服务定位困难、网络管理困难（如密码）,按网络组件的关系分类,2基于客户服务器的网络采用客户机服务器模式（C/S，即Client/Server方式）客户（client）和服务器（server）都是指通信中所涉及的两个应用进程。
客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。
客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方,按网络组件的关系分类,地址是网络设备和主机的标识，网络中存在两种寻址方法：
MAC地址：
是设备的物理地址，位于OSI参考模型的第2层，全网唯一标识，无级地址结构（一维地址空间），固化在硬件中，寻址能力仅限在一个物理子网中。
IP地址：
是设备的逻辑地址，位于OSI参考模型的第3层，全网唯一标识，分级地址结构（多维地址空间），由软件设定，具有很大的灵活性，可在全网范围内寻址,TCP/IP协议,公共和私有IP地址,公共地址（PublicAddress）在一个公共性网络上传输数据，必须使用公共地址，这些地址在网上是唯一的。
在Internet上，需向ISP申请分配公共地址，各ISP都要从更上一层的地址注册机构申请。
私有地址（PrivateAddress）不能直接与Internet连接的地址，解决公共地址短缺的问题，RFC1918规定了3种私有地址：
1个A类地址：
10.0.0.016个B类地址：
172.16.0.0到172.31.0.0256个C类地址：
192.168.0.0到192.168.255.0内部网使用，通过代理（Proxy）或网络地址翻译（NetworkAddressTranslation）等系统将私有地址转换成公共地址，从而连接到Internet。
IP地址使用原则,主机号不能全为1和全为0，全为1时表示广播,网络号不能全为1和全为0,网络号在INTERNET中网络号是唯一,主机号对于本地网络中来说是唯一,10.0.0.0/8、172.16.0.0/16-172.31.0.0/16、192.168.0.0/16为私有地址,255.255.255.255表示广播地址,功能：
区分IP地址的网络ID和主机ID。
用连续的“1”表示IP地址网络ID，用连续的“0”表示主机ID，如：
11111111.11111111.11111111.00000000,我们平时使用时用255.255.255.0进行表示。
区分是本地主机还是远程主机，本地主机发送不经过路由器，若是远程主机则将请求发送到路由器。
说明：
子网掩码的简写形式：
在IP地址后面加上“/n”，n为子网掩码中“1”的位数，如192.168.0.1/24。
子网掩码,将网络进一步划分成独立的组成部分，每个部分称为这个网络的子网。
划分子网以后，每个子网看起来象一个独立的网络。
而对于远程网络而言，子网是透明的。
原则：
将主机号借给网络号，作为子网号使用。
公式：
划分子网的个数：
2n-2，n是网络位向主机位所借的位数。
每个子网的主机数：
2m-2,m是借位后所剩的主机位数。
子网划分,步骤,RAP与DCHP,ARP，全称AddressResolutionProtocol，中文名为地址解析协议，它工作在数据链路层，在本层和硬件接口联系，同时对上层提供服务局域网基础DHCP（动态主机配置协议）提供了一种为登陆网络的主机动态指定IP地址和网络参数的机制。
35,局域网基本概念,计算机网络是在60年代初开始发展起来的，而局域网则是在70年代中期出现，并在80年代得到了迅速的发展。
IEEE的定义：
局域网是一个通信系统，它允许很多彼此独立的计算机在适当的区域内、以适当的传输速率直接进行沟通的数据通信系统。
以太网,以太网的核心技术是它的随机争用型介质访问控制方法即CSMA/CD介质访问控制方法CSMA/CD的发送流程可概括为：
先听先发边听边发冲突停止随机延迟后重发,37,冲突域与广播域,冲突域（collisiondomain），所有直接连接在一起的，而且必须竞争以太网总线的节点都可以认为是处在同一个冲突域中。
广播域（broadcastdomain），广播域是一个逻辑上的计算机组，该组内的所有计算机都会收到同样的广播信息。
一个局域网就是一个广播域（往往是指一个IP段内），广播域中的机器可以收到域中其他任何一台机器的广播，而不能收到域外机器的广播，域外机器也不能收到域内机器发的广播；而一个站点向另一个站点发出信号，能收到信号的站点就构成一个冲突域。
广播域与冲突域有何区别？
广播域可以跨网段，而冲突域只是发生的同一个网段的。
以太网中，冲突域是由hub组织的。
一个hub就是一个冲突域。
交换机的每个端口都是一个冲突域。
网段，又叫潜在冲突域。
HUB所有端口都在同一个广播域与冲突域内。
Swith所有端口都在同一个广播域内，而每一个端口就是一个冲突域。
冲突域是基于第一层（物理层）而广播域是机于第二层（数据链路层）,网络互连技术,网络互连的基本概念网络互连（Internetworking）是指将分布在不同地理位置的网络、设备相连接，以构成更大规模的互连网络系统，并实现互连网络资源的共享；互连的网络和设备可以是同种类型的网络、不同类型的网络，以及运行不同网络协议的设备与系统。
网络互连的层次物理层互联：
物理层互联的设备是中继器，集线器数据链路层互连：
数据链路层互连的设备是网桥（Bridge），交换机；网络层互连：
网络层互连的设备是路由器（Router）；高层互连：
传输层及以上各层协议不同的网络之间的互连属于高层互连，高层互连的设备是网关（Gateway）,广域网,局域网有局限以太网等局域网技术无法支持远程传输企图通过大量设备级连将局域网扩展到超远距离是不现实的即使可以扩展局域网的范围，但普通组织没有专用的长距离线路广域网可胜任基于电信运营商的通信网络设施建立远程连接在相距遥远的局域网之间建立连接性,虚电路与数据报,广域网提供两种服务面向连接面向非连接两种组网模式虚电路数据报,数据传送前必须在源节点和目的节点之间建立一条虚电路。
该虚电路并非实际专有的物理电路。
数据传送前不需要在源节点和目的节点之间建立一条通路。
报文带有完整地址，独立寻址。
数据报方式更加灵活，性能优于虚电路方式，成为因特网组网方式的主流。
虚电路与数据报,两者的最大差别虚电路为每一对结点之间的通信预先建立一条虚电路，后续的数据通信沿着建立好的虚电路进行，广域网交换机不必为每个报文进行路由选择而数据报方式中，每个广域网交换机为每个进入的报文进行一次路由选择，即每个报文的路由选择独立于其他报文。
三路由与交换,路由器路由器协议交换机,44,路由器原理与功能,原理三层设备，根据路由地址进行路由选择，选下一跳、出接口路由表路由协议,路由器启动过程,启动过程,硬件加电自检,软件初始化,加载配置文件进行配置,载入操作系统,IOSI命令行的3种模式,Cisco的IOS命令行有3种模式用户模式启动默认进入该模式：
hostname,只能执行有限操作，不能进行配置、改变路由器状态特权模式私有模式或enable模式：
在用户模式下使用enable或en命令可进入特权模式。
Hostname#。
使用命令多于用户模式，但是仍不能配置路由器。
全局模式配置模式：
在特权模式键入conft命令即可进入全局模式。
Hostname（config）#。
此时可对路由器进行配置。
简述下列网络连接设备的功能,网卡功能：
并行数据和串行信号之间的转换、数据帧的装配与拆装、网络访问控制和数据缓冲等。
集线器功能：
对网络信号进行再生和重定时。
网桥功能：
对一个信息包“过滤”作用，提高网络的效率。
二层交换机功能：
建立交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。
路由器功能：
连通不同类型的网络；数据处理；网络管理；支持多种业务。
三层交换机功能：
交换功能、路由功能。
三层交换机优点：
有机的硬件结合使得数据交换加速；优化的路由软件使得路由过程效率提高；除了必要的路由选择过程外，大部分数据转发过程由第二层交换处理；多个子网互联时只是与三层交换模块的逻辑连接，不像路由器那样需增加接口，从而降低成本。
凡是没有广域网连接需求，同时又需要路由器的地方，都可以使用三层交换机。
48,路由技术概念,什么是路由？
路由是把信息从源穿过网络传递到目的的行为，在路上至少遇到一个中间节点。
路由所依赖的工具是路由表路由技术就是获得路由、使用路由、维护路由的技术路由有效工作的条件明确目的地址：
转发基础生成路由资源：
手动配置或路由协议自己生成具备选择最佳路由的能力：
使用路由度量管理与维护：
定时更新,静态路由与动态路由,静态路由：
网管手动配置，早期都是如此。
需要网管随时伺候静态独享，通过配置共享适用于简单网络，优先级高于动态路由配置命令：
Router（config）#iproutenetworkmaskaddress|interfacedistancepermanent例：
Router（config）#iproute192.168.3.0255.255.255.0172.16.0.2,静态路由与动态路由,动态路由大型网络使用人工路由配置几乎不可实现。
根据动态路由协议让路由器们根据某种规则自己学习路由无人值守，使用程序自动生成路由。
程序依赖路由算法编写，路由算法是路由的核心技术。
2023/7/17,路由协议分类有类路由协议有类路由协议包括RIP-1、IGRP等。
这一类路由协议不支持可变长度的子网掩码，不能从邻居那里学习到子网，所有关于子网的路由在被学到的时候会自动变成子网的主类网。
例如：
路由器从邻居那里学到了172.16.2.0/24这个子网的路由，由于172.16.2.0/24中的地址属于B类地址，所以路由器就自动将子网变成了主类网172.16.0.0/16，认为从邻居那里学到了172.16.0.0/16这个网段的路由而将其加入路由表。
2023/7/17,路由协议分类无类路由协议无类路由协议包括RIP-2、EIGRP、OSPF等。
无类路由协议支持可变长的子网掩码，能够从邻居那里学习到子网，所有关于子网的路由在被学到的时都不会被变成子网的主类网，而以子网的形式直接进入路由表。
例如：
路由器从邻居那里学到了172.16.2.0/24这个子网的路由，就能够识别子网掩码，从而将172.16.2.0/24这个子网的路由加入路由表。
路由算法,路由协议的核心技术，特点最优化:
最优路径生成能力简洁化：
设计简单，最小开销提供最有效功能稳定性：
能够处理非正常与不稳定的环境快速收敛：
在最佳路由的判断上所有路由器达到一致的过程叫收敛。
越短越好。
灵活性：
快速准确适应各种网络环境,路由算法分类,距离矢量路由协议：
定期发送整个路由表，路由器只知道下一跳，不知道整个网络的拓扑。
rip链路状态路由协议：
采用SPF算法，适合更大型网络。
采用触发更新，只广播变化的路由。
OSPF混合路由协议：
结合两者优点。
eigrp,2023/7/17,路由算法分类距离矢量（DistanceVector）采用距离矢量路由协议的路由器定期向相邻的路由器发送自己的整个路由选择表。
各路由器从相邻路由器接收路由表。
这种处理不断在相邻的路由器之间进行，最后根据算法取得累积网络距离信息，可以维护一个网络拓扑信息的数据库。
但是距离矢量算法不向路由器提供网络的确切拓扑结构，因为路由器仅知道自己相邻的路由器。
距离矢量路由协议主要有：
RIP-1、RIP-2、IGRP。
2023/7/17,路由算法分类链路状态（Link-state）链路状态路由协议采用最短路径优先算法（ShortestPathFirst，SPF），路由器保持一份关于拓扑信息的复杂数据库，了解网内路由器的完整信息及其互连的状况。
当链路状态改变时（例如某个路由器断电关机），第一个知道改变的路由器就会发送信息通知其他路由器。
如果网络没有发生任何变化，路由器只要周期性地将没有更新的路由表进行刷新就可以了。
链路状态路由协议更适合大型网络，但由于它的复杂性，使得路由器需要消耗更多的处理器资源。
它能够在更短的时间内发现已经断了的链路或新连接的路由器，使得协议的收敛时间比距离矢量路由协议更短。
链路状态路由协议主要有：
OSPF、IS-IS。
2023/7/17,路由算法分类平衡混和（Balancedhybrid）平衡混和路由协议具有距离矢量和链路状态两种路由协议的特点。
平衡混和路由协议和大多数距离矢量协议不一样的地方是他们使用拓扑改变来触发路由选择数据库的更新，而不是周期性的更新。
类似链路状态路由协议，平衡混和路由协议收敛很快。
但是它使用更少的带宽、内存和处理器开销。
平衡混和路由协议主要有：
EIGRP。
路由环路问题,路由环路，彼此认为是下一跳，数据包在彼此之间来回荡秋千。
主要指距离矢量路由协议，链路状态路由协议不会产生环路。
防止环路的方法,定义最大值水平分割路由中毒毒性翻转抑制定时器触发更新,定义最大值,定义度量最大值。
例如，rip协议中最大16跳，igrp为4294967295.,2023/7/17,水平分割定义最大值只是在路由环路产生之后才有效的一种策略，最好能有一种方法制止环路的出现，这就出现了一种防止路由环路加快网络收敛的方法叫做“水平分割”。
其规则就是对于一台路由器来说，从一个方向学到的路由信息，不能再放入发回那个方向的路由更新包并且发回那个方向。
路由中毒,路由中毒：
用来克服大型路由环路，并在一个网络不能被访问时直接给出路由不可达的信息。
一般通过将跳数设置成最大跳数+1来实现。
毒性翻转：
向邻居发出某网络不可达的信息在路由中毒的基础上避免路由环路的一种方法。
它的规则是：
一旦得知一个网络不可到达后，在自身已经标识“此网络不可达”（路由中毒）的同时继续向自己的邻居发送该信息。
抑制定时器,阻止定期更新发布不可用的信息其告诉路由器把关于路由的任何改变暂时保持一段时间，抑制时间通常比更新信息发送到整个网络的时间要长。
当路由器从邻居接收到以前能够访问的网络现在不能访问的更新后，就将到达该网络的路由标记为不可访问，并启动一个抑制定时器。
如果再次收到从邻居发送来的更新信息中包含一个该网络的比原来路径具有更好度量值的路由，就标记为可以访问，并取消抑制器。
如果在抑制定时器超时之前从邻居收到的更新信息中包含比原来路径更差的一条路由，更新将被忽略，这样可以有更多的时间让更新信息传遍整个网络,触发更新,一般，路由信息周期的被发送。
问题：
发送周期到达之前路由发生变化，但邻居不知道，仍会按原来那样操作。
触发更新时对周期更新的补充，规定一旦发生路由变化，马上发送更新。
路由协议总结,路由协议是路由器之间相互学习互联网络的信息，进行路由信息交换所要遵循的网络协议。
路由协议按照能否学习到子网分类可以分为有类路由协议和无类路由协议路由协议根据其所使用的路由选择算法可以被分为：
距离矢量、链路状态、平衡混和等三种。
距离矢量路由协议基于相邻路由器发送路由表确定路由，比较容易产生路由环路，而链路状态路由协议基于链路状态数据库中的信息来确定路由，所以不会产生路由环路。
距离矢量路由协议中防止出现路由环路有：
定义最大值、水平分割、路由中毒、毒性反转、抑制定时器、触发更新等六种基本的方法,67,路由协议总结,RIP是一种距离矢量路由协议，RIP支持的最大跳数限度为15，RIP运行简单，适用于小型网络。
IGRP也是距离矢量路由协议，它是Cisco专有协议而不是一种标准协议。
IGRP比RIP复杂很多，能够使用多种度量来确定到达目的网络的最佳路由。
OSPF是一
升级会员 