网络安全-网络通信原理1
网络通信原理
协议分层
计算机网络发展
计算机的诞生
- 1946年2月14日ENIAC诞生
计算机网络的诞生
- 1969年APNET诞生
不同网络之间的互联
- 由于网络标准不一样，无法完成互联
计算机网络功能
数据通信、资源共享、增加数据可靠性、提高系统处理能力（主要功能数据通信）
什么是协议
什么是协议?
为了使数据可以在网络上从源传递到目的地，网络上所有设备需要”讲”相同的”语言”
描述网络通信”语言”规范的一组规则就是协议
例如：两个人交谈，必须使用相同的语言，如果你说汉语，他说阿拉伯语……
数据通信协议的定义
- 决定数据的格式和传输的一组规则或者一组惯例
为什么分层
网络通信的过程很复杂
- 数据以电子信号的形式穿越介质到达正确的计算机，然后转换成最初的形式，以便接收者能够阅读
- 为了降低网络设计的复杂性，将协议进行了分层设计，方便网络故障的定位
邮局实例（传统通信）
理解OSI模型
OSI协议模型
OSI七层模型
OSI参考模型
- 国际标准化组织(International Standard Organization，ISO)于1984年正式颁布开放系统互连 (Open System Interconnection，OSI) 参考模型
- 所有的软件和硬件开发都遵循统一的OSI模型
OSI七层的功能简介
| 层名称 | 功能 |
|---|---|
| 应用层 | 为用户提供各种服务功能，比如各种应用程序，网络服务与最终用户的一个接口 |
| 表示层 | 数据的表示、安全、压缩、加密等 |
| 会话层 | 建立、维护、终止会话，例如断点续传 |
| 传输层 | 定义传输数据的协议端口号，实现了程序与程序的互连，可靠与不可靠的传输,流量控制差错校验 |
| 网络层 | 进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间通信，定义了IP地址，为数据的传输选择最佳路径，路由器工作在网络层 |
| 数据链路层 | 建立逻辑链接，进行硬件地址寻址、通过MAC地址实现数据的通信，帧包装、帧传输、帧同步，交换机工作在数据链路层 |
| 物理层 | 建立、维护、断开物理连接，定义了接口及介质，实现了比特流的传输 |
理解TCP/IP模型
OSI模型与TCP/IP模型
- OSI模型，仅仅是ISO 提出的一个”参考”标准
- 实际的网络中更多使用TCP/IP 5层模型，但是实现的功能是相同的
TCP/IP协议族的组成
TCP/IP是一系列协议的集合，所以严格称呼应是TCP/IP协议族
网络层常见协议：
IP：互联网协议，定义了IP地址
ICMP：网络控制消息协议，验证和测试网络连通性
ARP：地址解析协议，将IP地址解析成MAC地址
OSPF：开放式最短路径优先，动态路由协议
传输层常见协议：
TCP：传输控制协议—安全可靠，速度慢
UDP： 用户数据报协议—不可靠，速度快
应用层常见协议：
HTTP：超文本传输协议—TCP 80端口
FTP：文件传输协议—TCP 20 和21
TFTP：简单文件传输协议—UDP 69
DHCP：动态主机配置协议—UDP 67 68
Telnet：远程管理协议—TCP 23
RDP：远程桌面协议—TCP 3389
DNS：域名解析—TCP或UDP 53
SMTP：简单邮件传输协议—TCP 25
SNMP：网络管理协议—UDP 161
各层PDU
PDU：Protocol Data Unit，协议数据单元，即协议的数据包
传输层 数据段 segment
网络层 数据包 packet
数据链路层 数据帧 frame
物理层 比特流 bit
设备与层的对应关系
数据通信流程
数据通信
所谓的设备之间的通信，指的是设备之间能够互相传输数据
产生数据
- 即数据封装，指的是数据通过应用层产生以后，发送到第一层，每经过一层都添加一个协议头部的过程
传输数据
- 即网络传输，数据在由不同的网络设备组成的互联网中传输的过程，主要是依靠交换机和路由器实现数据在不同设备之间的转发
接收数据
- 即数据解封装，指的是数据被设备通过网线接收以后形成数据帧，然后一层一层分析头部，然后传递给上一层处理，一直到应用层的过程
- 也可以说是：不断的分析并删除每层的协议头部的过程
设备之间的数据传输，一定是双向的，每个方向都分为3个阶段
- 产生数据，也称之为”数据封装”
- 传输数据，也称之为”网络传输”
- 接收数据，也称之为”数据解封装”
数据封装过程
应用层在产生数据后，从应用层到物理层，每经过一层，都会加上每一层的头部信息，传输层封装TCP头部， 网络层封装IP头部，数据链路层封装MAC头部和尾部
数据解封装过程
数据从下往上的过程，接收数据后，从物理层到应用层，每达到一层，会把相应的头部信息拆除，数据链路层拆除MAC头部和尾部，网络层拆除IP头部，传输层拆除TCP头部
物理层解析
物理层概述
物理层是TCP/IP模型的最底层
物理层为数据传输提供稳定的物理连接
物理层功能
- 定义设备的物理连接的标准和特性，比如接口形状，大小
- 定义电气特性，高低电压、传输速率和传输距离
- 构建数据通道，通过物理接口和传输介质来进行数据传输
- 物理层核心就是“信号和介质“
物理层传输介质
有线介质
- 双绞线
- 光纤
无线介质
- 微波
- 激光
- 红外线
超五类线缆
- 局域网环境，最常见线缆
- 线缆外表有清晰“米标”
- 适用于100Mbps网络
6类线缆
- 增加十字骨架，抗干扰
- 适用于1000Mbps网络
7类和8类线缆
- 7类速率10Gbps
- 8类速率40Gbps
水晶头
布线套装
光纤
- 光纤按光在其中的传输模式可分为单模和多模
单模光纤
- 可支持1G~40Gb/100Gb，距离200KM
- 适合用于长距离传输、可用于室内和室外
多模光纤
- 可支持1G~40Gb/100Gb高速网络
- 适合用于短距离传输，通常用于室内
布线套装
网线制作
制作双绞线
剥线
- 将双绞线的一端插入网线的剥线口 (末端离刀口长度约3-5厘米)，握住网线缓慢旋转一圈，去掉外部的套层，可看到相互缠绕的8根芯线
- 注意:不要割断金属芯线
理线
- 将裸露的8根双绞线分开，按照标准线序捋直排列好，并用网线钳将末端剪齐，保留1.2厘米左右
排列好的每条芯线分别对应RJ-45水晶头的1-8针脚
- T568B(白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕)
- T568A(白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕)
压线头
- 将整理好的双绞线芯线平稳捏住 (末端保持整齐)，插入到RJ-45水晶接头中(塑料卡扣朝下，开口朝向网线)确保8根芯线都顶到最里端的铜触片位置
压线
- 将接好线的水晶头放到网线钳的压线口内 (注意要捏住网线，往里顶紧)，然后握住网线钳使劲压紧(线与线头不能有松动)，以确保水晶头的铜触片嵌入双绞线的芯线
制作双绞线的另一端
- 依次剥线、理线、压线头，操作与前面一样
- 两端都压制好以后，一根网线就制作完工
测试双绞线
测试双绞线的连通性
- 将做好的双绞线两端分别插入测试仪的RJ-45接口，打开测试仪的电源开关，观察指示灯以判断网线连通性
