计算机网络知识点之五

第五次作业网络视频知识：

网络拓扑结构
什么是网络拓扑：
早期网络称为蜂窝网
拓扑：定义：位置和研究
分类：网状型—互联网，广域网优点：系统可靠性高、结构复杂、路由选择算法、流量控制算法
总线型—同轴电缆架构以太网特点：简单、会产生冲突、传输效率低
环型—令牌环网、FDDI网；大型城域网(FFDI) 特点：避免了冲突
星型—网吧、家庭（交换机为中心的网络）特点：组网简单、对终端要求低、中央结点不能出现问题
树形—层次级网络（）特点：层次性好，容易扩充，与结点相邻的链路出现故障会使整个网络都有影响
网状型—广域网

以太网的扩展：
扩展的目的：扩大网络的覆盖范围；在网络层仍然是一个网络
扩展设备的协议层：数据链路层、物理层
物理层扩展：Hub

特点：广播信道、CSMA/CD协议（解决碰撞）
数据链路层扩展：数据链路层、物理层
它根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发
特点：没有广播信道、无需CSMA/CD协议
包含：交换式集线器、网桥、第二层交换机、以太网交换机
特点：多端口、全双工、并行工作、存储转发、专用交换芯片、无差错检验、交换表自学习
交换表自学习功能：

交换表三个功能：1.交换表中没有目的地址，则广播；2.交换表中没有源地址，则登记；3.交换表中没有目的地址，则转发
可能发生的问题：

扩展以太网与网络互连方法：
二层交换原理：
二层交换不关心三层协议：
不会检查网络层，所以,IPv4，IPv6，AppleTalk,ATM,IPX,以及OSI分组均可穿越网桥
交换机是网桥的现代名称；交换机等于网桥
谁来完成二层交换：网桥和交换机从802.11（无线）到802.3（有线）的网桥操作
从802.X到802.Y的网桥：不同的帧格式—重新封装
不同的数据传输速率—缓存
不同的最大帧长度—切割
不同的安全策略
不同的服务质量要求

透明的网桥：通过透明网桥将多个LAN连接起来，硬件和软件不需做任何变化
透明网桥工作在混杂模式，它接受所有的帧
当一个帧到达网桥时，它必须作出丢弃还是转发的决策
决策时通过在网桥内部的地址表中查找目的MAC地址而作出的

地址表怎么得到的：
当一个帧到达网桥/交换机的时候：
广播（泛洪），MAC地址表空的时候，大量采用广播
当网桥未知目的地址时（表中查不到），他广播这个帧
逆向学习：
信息对：源地址及其到达的端口
但是拓扑是变化的，网桥怎样适应这种变化：
往表中加入记录的同时，也必须打上时戳
如果到达帧的源地址在表中已有记录，更新时戳
周期性地扫描表。删除超时的记录
地址表始终记录着最新且活跃的那些工作站点信息

网桥工作原理：

如果目的端口和源端口相同，则丢弃该帧
如果目的端口和源端口不同，则转发该帧
如果目的端口未知，则广播该帧。

每当一帧到达，上述算法都将执行一遍
专用的VLSL芯片可以在几微妙内完成操作

网桥和交换机分割了冲突域，提高了性能

VLAN（虚拟局域网）基本概念与特点
用以太网交换机扩展局域网
传统以太网：
共享网络、交换网络
随着主机数量增多，共享网络、交换网络的问题是什么？
冲突域和广播域增大

广播域：值得是广播帧（即目标MAC地址全部为1）所能传递到的范围，亦即能够直接通信的范围
多播帧和目标不明确的单播帧也能在广播域畅通无阻
在共享式的以太网上，每个设备都处于一个广播域中
广播域太大
广播信息很频繁

如果整个网络只有一个广播域，那么一旦发出广播信息，就会传遍整个网络，并且对网络中的主机带来额外的负担。因此，在设计LAN时，需要注意如何才能有效地分割广播域

传统局域网不仅面临冲突域太大和广播域太大两个难题，而且无法保障传输信息的安全
如何解决：集线器即扩展了冲突域又扩展了广播域
网桥或二层交换机可以分割冲突域但不能分割广播域
路由器即可隔离冲突域又可隔离广播域

因为路由器价格成本问题导致不可能将局域网内全部使用路由器搭建，所以人们设想在物理局域网上构建多个逻辑局域网，即VLAN

虚拟局域网VLAN：
是一种通过局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段，从而实现虚拟工作组的技术
VLAN技术部署在数据链路层，用于隔离二层流量

思考：
如果连在一台交换机上面的主机，每台配上不同IP地址，能通信吗？这样可以隔离广播吗？

VLAN标准
802.10 —ISL标准
802.1Q
IEEE 802.1Q:是经过IEEE认证的对数据帧附加VLAN识别信息的协议
以太网数据帧的标准格式

IEEE 802.1Q—标签式VLAN
”打标签“的标准

802.1P用户优先级，用3个比特标识，可以有8种，0是最低，7是最高
CFI位指示MAC数据域的MAC地址是否是规范格式
802.1Q VID域指示帧属于VLAN标识，最大可以有4094（2……12-2）个VLAN，0不表示VLAN标识

VLAN的实现机制：

交换机收到广播帧后，只转发到属于同一VLAN的其他端口

需要VLAN通信时怎么办？
VLAN是广播域
通常两个广播域之间由路由器连接，广播域之间来往的数据包都是由路由器中继的
因此，VLAN间的通信也需要路由器提供中继服务，这被称作“VLAN间路由”
VLAN间路由，可以使用普通的路由器，也可以使用三层交换机

VLAN的划分方法有哪些？
乐意是事先固定的（静态VLAN）
可以是根据所连的计算机而动态改变设定（动态VLAN）
静态VLAN：又被称为基于端口的VLAN。顾名思义，就是明确指定各端口属于哪个VLAN的设定方法

动态VLAN是根据每个端口所连的计算机，随时改变端口所属的VLAN
动态VLAN可以大致分为3类：
基于MAC地址的VLAN
基于子网的VLAN
基于用户的VLAN

基于MAC地址的VLAN

基于子网的VLAN

更为简便的改变网络

基于用户的VLAN
根据交换机

移动通信定理
程控交换机的系统结构图：

主要内容：GSM系统：网络结构、信令过程
3G网络：WCDMA、Cdma2000
4G网络:4G技术标准、LTE
GSM系统的网络结构：

GSM移动通信网络：

移动台MS的组成：
移动终端ME：语音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收
客户识别卡（STM）：存储了用户的各种信息，包括国际移动用户识别码IMSI号，PIN号，PUK码等，还包括鉴权和加密信息，呼叫限制、缩位拨号等。它与网络数据库中储存的信息相一致

基站收发信机BTS：功能：无线传输、无线分集、无线信道加密、完成无线与有线的转换

基站控制器：

网络子系统的组成：移动交换中心MSC；归属位置寄存器HLR、访问位置寄存器VLR、鉴权中心AUC、设备标准寄存器EIR、短信网关SMS-GW

GSM概述2：
交换网络子系统NSS、操作维护子系统OSC

交换网络子系统NSS：移动交换中心MSC；归属位置寄存器HLR、访问位置寄存器VLR、鉴权中心AUC、设备标准寄存器EIR、短信网关SMS-GW

移动交换中心MSC：MSC是蜂窝通信网络的核心，主要功能是对位于本MSC控制区域内的移动用户进行通信控制和管理
具体功能:信道的管理和分配、呼叫的处理和控制、用户位置信息的登记与管理、越区切换到和漫游的控制、用户和移动设备号码的登记和管理、服务类型的控制、对用户实施鉴权、为系统中连接别的MSC及为其他公用通信网络（PSTN\ISDN和PDN）提供链路接口、保证用户在转移或漫游的过程中实现无间隙的服务

由此可见、MSC的功能与固定网络交换设备有相似之处（如呼叫的连接和信息的交换），也有特殊的要求（如无线资源的管理和适应用户移动性的控制）

归属位置寄存器HLR：
用来存储本地用户位置信息的数据库。在蜂窝通信网中，通常设置若干个HLR，每个用户都必须在某个HLR中登记

访问位置寄存器VLR：
存储来访用户位置信息的数据库。一个VLR通常为一个MSC控制区服务，也可为几个相邻MSC控制区服务。

鉴权中心AUC：AUC作用是可靠地识别用户的身份、只允许有权用户接入网络并获得服务

设备标志寄存器EIR：存储移动台设备参数的数据库

短信息业务中心SMS-SC：点对点的短信息业务、广播式公共信息业务

操作和维护中心OMC：

GSM移动通信网络：

GSM呼叫过程

GPRS网络—2.5G系统
为了支持数据业务
GPRS网络结构：采用电路方式，提供9.6/14.4kbps的数据业务，但一个用户只能分配一个信道
GRPS按需动态占有资源，速率可达171.2kbps
由GSM升级而成，网络结构和接口基本保持不变

GPRS概述:
逻辑信道新增分组数据信道PDCH，采用四种新的信道编码，并支持多时隙（8个）传输方式:CS-1:9.05kbps;CS-2:13.4kbps;CS-3:15.6kbps;CS-4:21.4kbps
GPRS采用流量+时间计费方式

网络业务：

GPRS传输速率实例:GSM信道分配
GPRS信道分配

SGSN：功能类似于GSM中的MSC/VLR
记录移动台的当前位置信息，对其进行鉴权、移动性管理和路由选择
在MS和GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收
GGSN：起网关作用，功能类似GMSC，提供GPRS和多种不同的数据网络的互连
为MS动态分配IP地址，或接入DHCP服务器实现动态分配IP地址
由于分组业务没有明显的呼叫建立释放过程，因此，其协议流程更多的参照IP网络。唯一比较特别的是信道管理和IP管理部分

GSM——>GPRS

GSM信令过程：