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第三章 探索网络结构
考
纲
要
求 一、网络体系结构
1.掌握ISO/OSI网络参考模型
2.综合应用TCP/IP参考模型
二、网络拓扑结构
1.理解计算机网络拓扑结构的定义
2.识记计算机网络拓扑结构的类型
3.识记基本网络拓扑结构的特点 三、交换机
1.掌握交换机的概念
2.识记交换机的作用
3.识记交换机的工作原理
4.掌握交换机的基本配置
5.理解VLAN的概念
6.掌握VLAN的基本配置
考
纲
要
求 四、路由器
1. 掌握路由器的概念
2. 识记路由器的作用
3. 识记路由器的工作原理
4. 掌握路由器的基本配置
5. 理解静态路由协议
6. 掌握静态路由的配置
五、网络协议
1. 掌握TCP/IP协议的层次结构 2. 综合应用网络层IP协议
3. 识记网络层ICMP和RARP协议
4. 理解网络层ARP协议
5. 掌握传输层TCP和UDP协议
6. 掌握应用层HTTP、DNS和DHCP协议
7. 识记应用层TELNET协议
8. 理解应用层SMTP和POP协议
六、网络操作系统
1. 掌握网络操作系统的功能
命
题
趋
势 1.考查学生对分层结构与设计思想的理解，各层级的功能定位及其在通信过程中的协同作用的掌握程度
2.熟悉常见网络拓扑结构的定义与分类，考查学生对每种网络拓扑结构特征的理解，能够根据场景熟练进行选择
3.考查学生对交换机和路由器的功能和工作原理的理解，根据给定的网络拓扑结构完成VLAN基本配置任务与路由设置
4.要求学生能够阐述网络操作系统的基本概念，并概括其在资源管理、用户服务及安全保障等方面的核心功能
考
向
分
析 【考查内容】
OSI和TCP/IP参考模型，网络拓扑结构，交换机的概念和作用、交换机的工作原理和基本配置、VLAN的基本配置、路由器的概念和作用、路由器的工作原理和基本配置、静态和动态路由、静态路由的配置、网络协议
【考查题型】
填空题和选择题
【考查分值】
一般为16~28分
一、网络体系结构的基本概念(识记)
1.网络体系结构：计算机网络层次结构模型和各层次协议的集合称为计算机网络体系结构。
2.分层结构：为了减少协议设计和调试过程的复杂性，大多数网络的实现都按层次的方式来组织，每一层完成一定的功能，每一层又都建立在它的下层之上。
3.实体：指任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。在网络分层体系结构中，每一层都由一些实体组成，这些实体抽象地表示了通信时的软件元素和硬件元素，不同机器上同一层的实体叫对等实体。
4.服务：就是网络中各层向其上一层提供的功能。服务是由下层为上层通过层间接口提供的。
二、ISO/OSI互联参考模型(掌握)
OSI网络参考模型(开放系统互联参考模型)是国际标准化组织ISO于1985年颁布的七层参考模型，它将整个网络的功能划分成七个层次，从下往上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
1. OSI互联参考模型各层简介
(1)物理层：是OSI网络参考模型的最低层，它利用传输介质为数据链路层提供物理连接，负责在物理连接上传输二进制比特流，提供为建立、维护和释放物理连接所需要的机械、电气、功能和规程等特性。物理层的数据传输单位是比特。网卡工作在该层，除此之外还有集线器和中继器。
(2)数据链路层：是OSI网络参考模型的第二层，它利用物理层提供的比特流为网络层提供服务，解决两个相邻结点之间的通信问题。数据链路层的数据传输单位是帧。该层的主要作用是通过校验、确认和反馈重发等手段，将不可靠的物理链路转换成对网络层来说无差错的数据链路，协调收发双方的数据传输速率进行流量控制，以防止接收方因来不及处理发送方传来的高速数据而导致缓冲器溢出及线路阻塞。交换机工作在该层。
(3)网络层：是OSI网络参考模型的第三层，为传输层提供服务，主要作用是路径选择与中继、拥塞控制和网络连接建立与管理。网络层的数据传输单位是数据包或分组。路由器工作在该层。
(4)传输层：是OSI网络参考模型的第四层，为上层，协议提供端到端的可靠和透明的数据传输服务，包括差错控制和流量控制等。主要作用是负责错误的确认和恢复，以确保信息的可靠传递。传输层的传输单位是报文或段。网关工作在该层，用于两个高层协议不同的网络互联。
(5)会话层：是OSI网络参考模型的第五层，主要功能是管理和协调不同主机上各种进程之间的通信(对话)，即负责建立、管理和终止应用程序之间的会话。
会话连接上的数据交换方式有三种：全双工通信、半双工通信和单工通信。
(6)表示层：是OSI网络参考模型的第六层，主要作用是处理通信双方数据表示的问题和要解决的问题，提供数据转换和格式转换，语法的选择，能对数据进行加密和解密，对文本进行压缩和解压缩。
(7)应用层：是OSI网络参考模型的最高层，是用户与网络的接口。该层通过应用程序来完成网络用户的应用需求。
2. OSI网络参考模型对各层次划分遵循的原则
(1)网络中各结点都有相同的层次。
(2)不同结点的同等层具有相同的功能。
(3)同一结点内相邻层之间通过接口通信。
(4)每一层使用下层提供的服务，并向其上层提供服务。
(5)不同结点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。
三、TCP/IP参考模型(综合应用)
1. 概述：TCP/IP参考模型是在ARPANET网的基础上逐渐形成的，它是Internet的标准网络模型。由于Internet的快速发展和广泛应用，TCP/IP已成为事实上的工业标准，而ISO/OSI参考模型一直没有投入使用，只是理论上的网络标准。
2. TCP/IP参考模型层次结构：TCP/IP模型网络体系结构，把计算机网络分成四层，从下到上分别为网络接口层、网络层、传输层和应用层(各层协议及功能详见考点六)。
3. TCP/IP协议的特点如下：
(1)开放的协议标准，可以免费使用。
(2)统一的网络地址配置方案，使得TCP/IP设备在网络中都有唯一的地址。
(3)独立于特定的网络硬件，可以在局域网、广域网及Internet中运行。
(4)标准化的高层协议，可以使用多种可靠的用户服务。
4.TCP/IP与OSI的层次对应关系：如表3-1所示。
表3-1　TCP/IP与OSI的层次对应关系
TCP/IP参考模型 OSI网络参考模型
应用层 应用层
表示层
会话层
传输层 传输层
网络层 网络层
网络接口层 数据链路层
物理层
5. TCP/IP参考模型与OSI参考模型的异同
相同点：两个参考模型都分层；OSI模型的网络层与TCP/IP模型网络层的功能几乎相同；以传输层为界，其上层都依赖传输层提供端到端的与网络环境无关的传输服务。
不同点：TCP/IP模型没有对网络接口层进行细分；OSI模型先有分层模型，后有协议规范；OSI模型对服务和协议做了明确的区别，而TCP/IP模型没有充分明确区分服务和协议。
四、网络体系结构的特点
1. 以功能作为划分层次的基础。
2. 第N层的实体在实现自身定义的功能时，只能使用第N-1层提供的服务。
3. 第N层在向第N+1层提供服务时，此服务不仅包含第N层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能。
4. 仅在相邻间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。
由计算机网络结点和通信链路所组成的几何图形称为计算机网络的拓扑结构。根据拓扑结构的不同，计算机网络拓扑可分为总线型、星状、环状、树状、网状和蜂窝状等拓扑结构，其中总线型、星状和环状是局域网常见的基本拓扑结构，星状拓扑结构在局域网中采用较普遍，而网状拓扑结构常用于广域网，蜂窝拓扑结构常用于无线局域网。
1.总线型拓扑结构：利用同轴电缆作为传输介质，在一条总线上将所有的结点和其他共享设备连接起来的网络结构。采用分布式控制策略。一般在搭建临时的小型网络时使用。
特点：(1)结构简单容易安装及扩展；(2)网络中的任何节点都不会造成全网瘫痪、可靠性较高；(3)缆线连接处断开或是缆线出现故障，整个网络都将瘫痪；(4)总线的带宽成为总线型网络的瓶颈，网络的效率随结点数目的增加急剧下降。
2. 星状拓扑结构：每个结点均以一条单独的线路与中央结点相连的网络结构。中心结点与终端设备之间的传输介质采用双绞线，长度不超过100m。采用集中式控制策略，被广泛应用于局域网中。
特点：结构简单，各结点间相互独立，故障诊断和隔离容易，但线路太多，可靠性依赖于中心结点，中心结点是网络的瓶颈，一旦中心结点出现故障则全网瘫痪。
3. 环状拓扑结构：各个结点通过环路接口连成一个环状网络结构。采用分散式控制策略，主要被用于跨越较大地理范围的网络，更适用于网间网等超大规模的网络。常见的采用环状拓扑结构的网络主要有令牌环网、光纤分布式数据接口(FDDI)和铜线电缆分布式数据接口(CDDI)网络。
特点：每个结点地位平等，信息单向传输，没有路径选择问题，所需电缆少，控制简单，适用于光纤，但整体可靠性差，任何结点故障均会导致环路不能正常工作，故障诊断困难，对结点的要求高。
4. 树状拓扑结构：是由总线型和星状拓扑结构演变而来。它适用于分级管理和控制系统，用于军事单位、政府单位等上、下界限相当严格和层次分明的部门。
特点：属于分层网，组网灵活，易于扩展，数据在传输中要经过多条链路，延时较大。信息首先发至根结点，再由根广播到整个网络中，对根的依赖性较大，根发生故障则全网不能正常工作。
5. 网状拓扑结构：每个结点至少有两条链路与其他结点相连的网络结构。
特点：任何一条链路发生故障时，数据可由其他链路传输，具有较高的可靠性。但组网复杂，常用于广域网。
6. 蜂窝拓扑结构：又称移动网络，是星状网络与总线型相结合的网络结构。常用于无线局域网。
特点：以无线传输介质(微波、卫星、红外等)点到点和多点传输为特征，克服了星状网络分布空间限制的问题。
一、交换机的概念(掌握)
交换机(Switch)是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据帧功能的网络设备。它工作在OSI参考模型的数据链路层，根据进入端口数据帧中的MAC地址进行数据帧的过滤、转发。它是交换式局域网的核心设备。
二、交换机的功能(识记)
主要包括地址的学习、帧的转发和过滤、环路避免等功能。具体如下：
1. 以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。
2. 当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的结点的端口而不是所有端口，若该数据帧为广播或组播帧则转发至所有端口。
3. 当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。
三、交换机的工作原理(识记)
1.交换表：又称MAC表，是MAC地址与设备端口之间对应关系的表。建立和维护一个表示MAC地址与交换机端口对应关系的交换表是交换机的重要工作任务。
2.工作原理：
(1)交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机的映射，并将其写入MAC地址表中。
(2)交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。
(3)如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪。
(4)广播帧和组播帧向所有的端口转发。
四、交换机的特点
1.工作在数据链路层，更高级的交换机可以工作在网络层、传输层或更高层。
2.交换机的每个端口处在不同的冲突域，数据的传输一般只发生在源端口和目的端口之间。
3.交换机的每个端口都具有自己独立的带宽。
4.交换机采用全双工方式来传输数据。
五、交换机的分类
常见的交换机的分类如下：
1.按组网的网络拓扑结构层次：可分为接入层交换机、汇聚层交换机和核心层交换机。
2.按交换机工作的协议层次：可分为二层交换机、三层交换机、四层交换机和多层交换机。
3.从规模与应用上：可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机。
4.根据交换机所支持的局域网类型及传输速度：可分为以太网交换机、ATM交换机、FDDI交换机和令牌环交换机。以太网交换机应用最为广泛。以太网交换机根据传输速度又可分为快速以太网交换机、千兆以太网交换机和万兆以太网交换机。
5.按交换机的可管理性：可分为可管理型交换机和不可管理型交换机。
六、交换技术
包含端口交换、帧交换和信元交换三种交换技术。
七、交换机的接口与连接方式(识记)
1.交换机的接口：主要有双绞线RJ-45接口、光纤接口、AUI接口、BNC接口、Console接口和FDDI接口。
(1)双绞线RJ-45接口：是数据最多、应用最广的一种接口类型，属于以太网接口类型。
(2)光纤接口：目前光纤传输介质发展迅速，在局域网交换机中，SC类型是一种常见的光纤接口。
①FC接头又称圆形带螺纹接头(配线架上使用得最多)。
②SC接头又称卡接式方形接头(交换机路由器上使用得最多)。
③LC接头与SC接头类似，比SC接头小一些。
④ST接头又称卡接式圆形接头。
(3)AUI接口：专用于连接粗同轴电缆，目前已不多见。部分交换机还保留AUI接口。
(4)BNC接口：专用于连接细同轴电缆的接口，现已较少见。部分交换机还保留BNC接口。
(5)Console接口：用于配置交换机而使用的接口。常见用RJ-45和串口作Console接口。
(6)FDDI接口：即光纤分布式数据接口，现已少见。
光纤尾纤分为多模尾纤和单模尾纤。多模尾纤为橙色，传输距离为500m，用于短距离互连。单模尾纤为黄色，用于长距离连接。
2.连接方式：交换机间的连接方式有级联、冗余和堆叠三种。
八、交换机的基本配置(掌握)
1.配置方法
(1)通过Console端口连接并配置。步骤：
①将配置线分别与计算机、交换机连接；
②利用计算机的“超级终端”程序与交换机建立连接。
设置异步串行口的连接参数，波特率为9600，数据位为8，奇偶校验为无，停止位为1，数据流控制为无。
(2)Telnet方式。
(3)Web页面方式。
2.交换机IOS及配置文件
(1)交换机IOS：交换机IOS存储在交换机的闪存中，可升级。
升级IOS的方法：
①直接复制新版IOS到闪存中，替换老版本IOS；
②利用Cisco设备的AUX接口来升级IOS。
查看当前交换机IOS操作系统的版本及相关信息的命令：在特权模式下输入show flash。
(2)配置文件：配置文件是交换机的核心，若出错则IOS无法启动或运行不稳定。
①配置文件分类：
根据配置文件保存的位置分为启动配置文件和运行配置文件。
启动配置文件保存在NVRAM(非易失性随机存取存储器)中，运行配置文件保存在RAM中。
②配置文件的读取过程：
交换机在启动时，首先从NVRAM中读取配置文件到RAM中，生成一个配置文件的副本，然后利用RAM中的配置文件副本初始化交换机。
③配置文件的保存：
copy running-config startup-config：将运行配置文件保存到启动配置文件；
write：保存交换机配置信息。
④查看当前配置信息：show running-config。
⑤查看开机时运行的配置信息：show startup-config。
⑥清空交换机配置：erase startup-config。
a. 当RAM中的运行配置文件进行更改之后，需要将最新的运行配置文件进行备份；
b. 在将RAM中的运行配置文件复制到NVRAM中时，需要先确保当前配置文件的准确性。
3. 交换机的命令模式
主要有普通用户模式、特权用户模式和全局配置模式等。
(1)普通用户模式：开机直接进入普通用户模式，在该模式下我们只能查询交换机的一些基础信息，如版本号等。命令提示符：Switch>。
(2)特权用户模式：在普通用户模式下输入enable命令即可进入特权用户模式。在该模式下我们可以查看交换机的配置信息和调试信息等。命令提示符：Switch#。
(3)全局配置模式：在特权用户模式下输入configure terminal命令即可进入全局配置模式。在该模式下主要完成全局参数的配置。命令提示符：Switch(config)#。
4. 交换机的基本命令
(1)enable：进入特权模式；
(2)configure terminal：进入全局配置模式；
(3)exit：退回上一模式；
(4)end：从接口或者全局配置模式回到特权模式。快捷键Ctrl+Z；
(5)boot：启动；
(6)reload：重新加载；
(7)show：查看当前系统的基本信息。
①show version：查看系统硬件的配置、软件版本号等；
②show running-config：查看当前正在运行的配置信息；
③show interfaces：查看所有接口的配置信息；
④show interface[接口号]：查看某个接口的配置信息；
⑤show interfaces status：查看所有接口的状态信息；
⑥show ip：查看交换机的IP地址信息；
⑦show mac-address-table：查看MAC地址表。
5. 交换机的基本配置
(1)配置交换机的系统信息：
①Switch(config)#hostname 名称：更改交换机提示符；
②Switch(config)#enable password 密码：设置enable密码，明文；
③Switch(config)#enable secret 密码：设置enable密码，密文；
④配置交换机Console口令：
Switch(config)#line console 0：进入控制台口；
Switch(config-line)#password 密码：设置登录密码。
⑤配置Telnet远程登录交换机：
Switch(config)#line vty 0 4：进入到vty模式下开启telnet功能；
Switch(config-line)#password 密码：设置登录密码。
(2)交换机端口配置：
端口配置是交换机应用配置基础，一般交换机出厂时其端口默认配置为关闭，即端口处于shutdown状态，由于在关闭状态下端口是不能正常工作的，因此必须先开启端口，使它处于工作状态(active)，然后才能使用该端口。
①Switch(config)#interface fastEthernet x/y：进入接口模式，x代表模块号，y代表端口号；
②Switch(config-if)#shutdown：关闭端口；
③Switch(config-if)#no shutdown：打开端口；
④Switch(config-if)# duplex full：设置交换机端口的通信方式为全双工；
⑤Switch(config-if)# duplex half：设置交换机端口的通信方式为半双工；
⑥Switch(config-if)# duplex auto：设置交换机端口的通信方式为自适应；
⑦Switch(config-if)# speed 数字：设置端口速率。
6.IOS命令的使用技巧
(1)使用“ ”命令获得可运行的命令帮助信息。
(2)使用命令简写可以快速输入命令。
(3)通过键盘上的方向键利用历史命令提高命令输入速度。
(4)在原命令前加上一个“no”并输入一个空格，可实现命令的删除功能。
一、VLAN概念(理解)
VLAN(虚拟局域网)是对连接到的第二层交换机端口的网络用户的逻辑分段，不受网络用户的物理位置限制而根据用户需求进行网络分段。一个VLAN可以在一个交换机或者跨交换机实现。VLAN可以根据网络用户的位置、作用、部门或者根据网络用户所使用的应用程序和协议来进行分组。基于交换机的虚拟局域网能够为局域网解决冲突域、广播域、带宽问题。
二、广播域和冲突域
1.广播域：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。广播域是基于数据链路层的。
2.冲突域：所有直接连接在一起而且必须竞争以太网总线的结点都可以认为是处在同一个冲突域中。冲突域是基于物理层的。
3.广播域与冲突域的区别：
(1)广播域可以跨网段，而冲突域只是发生在同一个网段的。
(2)冲突域在同一个冲突域中的每一个结点都能收到所有被发送的帧；广播域是在网络中能接收任一设备发出的广播帧的所有设备的集合。
(3)冲突域是基于物理层的，而广播域是基于数据链路层的。
(4)广播域就是说，如果站点发出一个广播信号后能接收到这个信号的范围，通常来说一个局域网就是一个广播域。冲突域是一个站点向另一个站点发出信号，除目的站点外，有多少站点能收到这个信号，这些站点就构成一个冲突域。
(5)HUB(集线器)所有端口都在同一个广播域和冲突域内，交换机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。
三、VLAN的优点
1.限制广播域并控制广播风暴：广播域被限制在一个VLAN内，一个VLAN内部的广播和单播信息都不会转发到其他VLAN中，即使两台计算机位于同一网段内，但是它们如果不属于相同的VLAN，它们各自的广播也不会相互转发，节省了带宽，提高了网络处理能力。
2.增强网络安全性：不同VLAN内的报文在传输时是相互隔离的，保证了安全性。若不同VLAN之间需要通信则要通过路由器来完成。
3.简化网络管理并支持灵活组网：用VLAN可以将不同的用户划分到不同的工作组，同一工作组的用户也不必局限于某一固定的物理范围，网络构建和维护更加方便灵活。
四、VLAN的组网方法
划分VLAN的主要作用是隔离广播域。根据VLAN使用和管理方法的不同，可以把VLAN分为静态VLAN和动态VLAN。
1.静态VLAN
是基于端口的VLAN，是目前最常见的VLAN实现方式，需要网络管理员手工配置。
(1)优点：定义VLAN的成员简单明了，通过直接针对交换机现有端口设置VLAN，能明确哪些端口属于同一个VLAN。
(2)缺点：当网络中的计算机数目较多时，设定、变更操作会变繁杂，不适合需要频繁改变拓扑结构的网络和大型网络。
2.动态VLAN
动态VLAN则是根据每个端口所连的计算机，随时改变端口所属的VLAN。分为基于MAC地址的VLAN、基于子网的VLAN和基于用户的VLAN。其中基于MAC地址的动态VLAN较普遍。
(1)基于MAC地址的动态VLAN：通过查询并记录端口所连计算机上网卡的MAC地址来决定端口的所属，即根据主机的MAC地址自动将其指派到合适的VLAN中。
(2)基于子网的VLAN：通过所连计算机的IP地址，来决定端口所属VLAN。不像基于MAC地址的VLAN，即使计算机因为交换了网卡或是其他原因导致MAC地址改变，只要它的IP地址不变，就仍可以加入原先设定的VLAN。
(3)基于用户的VLAN：根据交换机各端口所连的计算机上当前登录的用户，来决定该端口属于哪个VLAN。
静态VLAN和动态VLAN的说明见表3-2。
表3-2　静态VLAN和动态VLAN
种类 说明
静态VLAN(基于端口的VLAN) 将交换机的各端口固定指派给VLAN
动态VLAN 基于MAC地址的VLAN 根据各端口所连计算机的MAC地址设定
基于子网的VLAN 根据各端口所连计算机的IP地址设定
基于用户的VLAN 根据端口所连计算机上登录用户设定
五、静态VLAN基本配置命令(理解)
1. 配置VLAN的ID和名字
(1)配置VLAN的ID：Switch(config)#vlan vlan-id。
(2)指定名字：Switch(config-vlan)#name vlan-name。
2.为端口指定VLAN：Switch(config-if)#switchport access vlan vlan-id。
(1)区别VLAN一次分配一个端口还是多个端口，关键看进入的是单端口模式还是连续的端口模式。
(2)进入连续多个端口的命令：Switch(config)#interface range fastEthernet0/x-y，进入x至y连续的端口模式。
(3)一个接口只能属于一个VLAN。
3. 进入vlan-id号指定的VLAN：Switch(config)# vlan vlan-id。
4. 设置IP地址：Switch(config-if)#ip address IP地址 子网掩码。
5. 显示所有VLAN配置：Switch#show vlan。
6. 更改和删除VLAN：
(1)删除接口VLAN：在接口模式下，使用“no switchport access vlan”命令。
(2)更改VLAN：VLAN可以修改名字，但是不能修改ID，要修改名字，只要进入VLAN配置模式，重新输入新的名字即可。
六、不同VLAN间的通信(掌握)
在划分VLAN后，不同VLAN之间不能直接进行二层通信。如果要实现VLAN间通信可通过如下方法：
1.单臂路由：是指在路由器的一个接口上通过配置子接口(或“逻辑接口”)的方式，实现原来相互隔离的不同VLAN之间的互联互通。示例如下：
(1)所需设备：
至少两台主机，二层交换机，路由器。
端口 IP地址
VLAN 10 PC1 192.168.10.2/24
VLAN 20 PC2 192.168.20.2/24
路由器F0/0.1 192.168.10.1/24
路由器F0/0.2 192.168.20.1/24
(2)主机配置：
PC1：IP 192.168.10.2 255.255.255.0 192.168.10.1；
PC2：IP 192.168.20.2 255.255.255.0 192.168.20.1。
(3)交换机配置：
Switch>Enable //进入特权模式
Switch#configure terminal //进入全局配置模式
Switch(config)#vlan 10 //创建VLAN 10
Switch(config-vlan)#exit //退出至上一层
Switch(config)#vlan 20 //创建VLAN 20
Switch(config-vlan)#exit //
Switch(config)#interface fastethernet0/1 //进入端口1模式
Switch(config-if)#switchport mode access //将端口设置为access端口
Switch(config-if)#switchport access vlan 10 //将端口加入VLAN 10
Switch(config-if)#exit //
Switch(config)#interface fastethernet0/2 //进入端口2模式
Switch(config-if)#switchport mode access //将端口设置为access端口
Switch(config-if)#switchport access vlan 20 //将端口加入VLAN 20
Switch(config-if)#exit //
Switch(config)#interface fastethernet0/3 //进入端口3模式
//给端口打上dot1q标记
Switch(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q
Switch(config-if)#switchport mode trunk //将端口设置为trunk端口
Switch(config-if)#exit //
Switch(config)#end //退出至特权模式
Switch#write //保存设置
(4)路由器配置：
Router>Enable
Router#configure terminal
Router(config)#interface fastEthernet0/0
Router(config-if)#no shutdown
Router(config-if)#interface fastEthernet0/0.1
Router(config-subif)#encapsulation dot1q 10
Router(config-subif)#ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
Router(config-subif)#exit
Router(config)#interface fastEthernet0/0.2
Router(config-subif)#encapsulation dot1q 20
Router(config-subif)#ip address 192.168.20.1 255.255.255.0
Router(config-subif)#exit
Router(config)#end
Router#write
(5)从PC0进行连通性测试：ping 192.168.20.2。
2.使用三层交换机。
一、路由器的基本概念(掌握)
路由器(Router)是连接各个不同子网、实现全网互通的必要设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送数据。路由器工作在网络层。
作用：是实现网络与网络之间的互联，从而组成更大规模的网络。
二、路由器的功能(识记)
数据包转发，连接多个网络，网络地址转换(NAT)，安全功能，网络管理。
三、路由器的组成(识记)
包含软件系统和硬件系统。
1.软件系统：主要是IOS，其内置在路由器中，路由器只有加载了IOS软件后才能工作，通常以命令行界面的形式出现。
2.硬件系统：包括中央处理器(CPU)、存储器、总线和各类接口。
(1)中央处理器：是控制和运算的部件，负责执行路由器操作系统的指令，对数据的速度有很大的影响。
(2)存储器：用来保存各种数据或软件，分为随机存取存储器(RAM)、非易失性随机存储器(NVRAM)、闪存(Flash memory)和只读存储器(ROM)。如表3-3所示。
表3-3　存储器类型
存储器类型 作用
随机存取存储器
(RAM) 用来存储路由器正在运行的配置或活动配置文件，包括运行的配置文件(running-config)、路由选择表、快速交换缓存、地址解析协议高速缓存等。重启或关闭后内容将会丢失
非易失性随机存储器(NVRAM) 用来存储路由器备份/启动的配置文件。重启或关闭后内容不丢失
存储器类型 作用
闪存
(Flash memory) 用来存储IOS软件映像和源代码，可以被升级到更高的容量，也允许在不替换处理器芯片的前提下升级软件。重启或关闭后内容不丢失
只读存储器
(ROM) 用来存储引导/启动软件、加电自测试诊断的指令和操作系统软件。要升级ROM中的软件必须替换ROM芯片
(3)总线：在路由器内部硬件之间提供了数据传输的通道，一般包含系统总线和CPU总线。
(4)接口：指路由器上的物理连接器件，通常有以太网接口、串口、Console接口和AUX辅助接口。
①以太网接口：是路由器上以太网、快速以太网和千兆以太网等使用的RJ-45接口，通常用于连接非屏蔽双绞线。
②串口：是路由器进行广域网接入使用的接口。
路由器第一次使用时，没有任何网络连接配置，必须通过Console接口对路由器进行配置才能使用。路由器的Console接口到计算机的串口是使用专门的线缆连接的(通常是反转双绞线)。
④AUX辅助接口：是一个异步串口，除了作为管理接口外，还具有远程拨号调试、网络设备之间的线路连接、本地调试口等多种功能。
③Console接口：是管理接口，仅用于连接本地计算机，是通过计算机对路由器进行配置的接口。
四、路由器工作原理(识记)
路由器收到数据包时，根据其目的IP地址在路由表中查找通往目的网络的最佳路径，若找到目的网络，就从指示的下一跳IP地址或送出接口将数据包转发出去，若没有目的网络但有默认路由，则从默认路由指示的下一跳IP地址或送出接口将数据包转发出去，否则，路由器会将数据包丢弃。
五、路由器的分类
1.按路由器功能的实现方式分为软件路由器和硬件路由器。
2.按适用的网络环境分为电信级路由器、企业级路由器和家用路由器。
3.按所处网络级别分为核心级路由器、汇聚级路由器和接入级路由器。
六、路由器的基本配置(掌握)
1.管理方式
通过Console口配置；通过telnet方式配置；通过Web页面方式配置。
2.路由器的命令模式
主要有用户模式、特权模式、全局模式、各种接口模式、路由配置模式和访问控制列表模式等。其中用户模式、特权模式、全局模式是三大主要模式。
(1)用户配置模式：用户级别只能使用有限的命令，且路由器显示“Router>”提示符，不能进行路由器配置。
(2)特权模式：特权模式下交换机显示“Router#”提示符，能对路由器进行各种配置。
(3)全局配置模式：全局模式下路由器显示“Router(config)#”提示符，能对路由器进行完全控制，实现各种功能的配置。
3.路由器的基本命令
(1)enable：进入特权模式。
(2)configure terminal：进入全局配置模式。
(3)exit：退回上一模式。
(4)end：从接口或者全局配置模式回到特权模式。
4. 路由器的基本配置
(1)路由器端口IP地址的配置方式：
①进入接口模式：在全局模式下使用“interface”命令。
格式：Router(config)#interface {type} {slot/number}
说明：
type：接口类型，主要有Ethernet(以太网接口)、FastEthernet(快速以太网接口)、GigabitEthernet(千兆以太网接口)、Loopback(回环接口)、Serial(串口)等。
slot/number：接口编号。
【示例】进入路由器的FastEthernet 0/1接口命令如下：
Router(config)#interface FastEthernet 0/1
②配置IP地址：在接口模式下用“ip address”命令。
格式：Router(config-if)#ip address {ip-address} {mask}
说明：
ip-address：接口的IP地址。
mask：子网掩码，用于识别IP地址中的网络号。
【示例】为路由器Serial 0/1接口配置IP地址192.168.10.1，子网掩码255.255.255.0，命令如下：
Router(config)#interface Serial 0/1
Router(config-if)#ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
(2)IOS命令的使用技巧
①快速输入命令功能：在输入命令时，可使用命令简写的方法。如：Router(config)#interface FastEthernet 0/1命令可用Router(config)#int fa0/1进行简写。
②历史命令功能：用户输入的命令会被路由器IOS保存，当用户需要再次输入相同的命令时，可以通过键盘上的方向键来利用历史命令功能。默认情况下历史命令功能可保存用户最后使用的10条命令。
③命令删除功能：当用户需要将错误的命令或不需要的配置删除，可以在原命令前加上一个“no”并输入一个空格，就可以完成删除该命令的功能。如在接口模式下输入“no ip address 192.168.1.1 255.255.255.0”可删除已配置的fa0/0接口的IP地址。
七、路由选择(理解)
1.路由和路由选择
路由：从源网络经过各个网络设备到达目的网络的路径。
路由选择：就是路由器根据目的IP地址的网络地址部分，通过路由选择算法确定一条从源结点到目的结点的最佳路径。
2.直连网络与非直连网络
对于在一个网络中的网络设备而言，通过其自身接口连接的网络是直连网络，除此之外的所有网络都可以认为是非直连网络。
3.路由表
路由表是在路由器中维护路由条目的集合。路由器使用路由选择协议，根据实际网络连接情况和网络的性能，建立路由表，从而建立路由选择和转发的基础。
路由表建立的三种途径：
(1)直连路由：路由器自动添加的与自己直接连接的网络路由。
(2)静态路由：网络管理员手动添加路由器的路由。
(3)动态路由：根据不同的动态路由选择协议在网络上广播或接收路由信息，通过路由器之间不间断地交换，动态地更新和维护路由表，并随时向邻近其他路由广播。
4.静态路由与动态路由
路由选择分为静态路由和动态路由。
(1)静态路由：是网络管理员在路由表中设置的固定的路由条目，除非人为干预，否则不会发生变化，一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。它的优点是简单、高效、可靠，优先级最高。而它的缺点是配置繁琐，而且无法适应网络环境的变化。
(2)动态路由：是指路由器能够自动地建立自己的路由表，并且能够根据实际情况的变化适时地进行调整。网络中的路由器之间运行动态路由协议，相互通信、传递路由信息，利用收到的路由信息更新路由表。一般适用于大型、拓扑经常变动的网络中。
动态路由选择协议有路由选择信息协议(RIP)、内部网关路由选择协议(IGRP)、增强型内部网关路由选择协议(EIGRP)和开放式最短路径优先(OSPF)。
优点：配置简单，并能实时地适应网络结构的变化。如果发生了网络变化，就会引起网络中所有路由器重新计算路由。
缺点：各种动态路由协议会不同程度地占用网络带宽和CPU资源。
5.静态路由配置
(1)在特权模式下，查看配置信息和路由器路由表信息命令：
①查看配置信息：startup-config；
②查看路由表信息：show ip route。
(2)静态路由配置命令： ip route prefix mask {address interface} [distance]。
参数说明(命令在全局模式下执行)：
①prefix：目的网络的IP路由前缀；
②mask：目的网络的掩码；
③address：可以用来到达目的网络的下一跳IP地址；
④interface：要使用的设备网络接口；
⑤distance：管理距离(可选)。
(3)默认路由：静态路由中的一种特殊路由，是当路由器在目的网络没有明确列在路由表上时所使用的路由。当路由器在转发数据包时不能用路由表中一条更明确项目来匹配目的网络，就会使用默认路由。如果路由器上没有默认路由信息，路由器会将目的网络在路由表中无明确匹配项的数据包丢弃。
默认路由配置的格式：
ip route 默认路由地址 默认路由掩码 {address interface}。
全局配置模式下默认路由配置：
ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 {address interface}。
一、网络协议(掌握)
网络协议指在网络通信过程中，为进行网络中的数据交换而建立的规则和标准的集合。
网络协议的三要素：语法、语义和时序。
1.语义：语义是解释控制信息每个部分的意义。它规定了需要发出何种控制信息，完成的动作以及做出什么样的响应。
2.语法：语法是用户数据与控制信息的结构与格式，以及数据出现的顺序。
3.时序：也称为同步，是对事件发生顺序的详细说明。
语义表示要做什么，语法表示要怎么做，时序表示做的顺序。
二、TCP/IP协议的分层结构(理解)
1.TCP/IP协议采用分层体系结构，各层次对应常见协议及接口见表3-4：
表3-4　TCP/IP协议的分层结构
TCP/IP层次结构 常用协议及接口
应用层 HTTP、DHCP、Telnet、FTP、SMTP、DNS等
传输层 TCP和UDP
网络层 IP、ICMP、ARP和RARP
网络接口层 各种通信网络接口
2.TCP/IP协议各层的协议和功能
①网络接口层是TCP/IP协议簇的最低层，包括TCP/IP赖以存在的各种通信网和TCP/IP之间的接口和物理网络协议。所以网络接口层既是传输数据的物理媒介，也可以为网络层提供一条准确的线路。
②网络层负责管理不同的设备之间的数据交换，包括IP、ICMP、ARP和RARP等协议。主要功能是定义网络地址、区分网段、子网内MAC寻址、对于不同子网的数据包进行路由。
③传输层在网络层的上面，负责端到端的对等实体之间的通信，包括TCP和UDP两个协议。主要功能是定义端口，标识应用程序身份，实现端口到端口的通信，TCP协议可以保证数据传输的可靠性。
④应用层是TCP/IP协议簇的最高层，负责向用户提供一组常用的应用程序，包括Telnet、FTP、SMTP和DNS等协议。主要功能是直接为应用进程提供服务，对不同种类的应用程序根据需要使用不同的协议。
三、网络层协议(理解)
1.IP协议：IP协议(网际互联协议)是网络层的核心，是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一，其提供的是一种无连接的、不可靠的、尽力发送的服务，把数据从源端发送到目的端。其作用是实现网络互联，使参与互联的性能各异的网络看起来好像是一个统一的网络。IP协议包含IPv4和IPv6两个版本。与IP协议配套使用的协议还有ICMP、ARP、RARP和IGMP(因特网组管理协议)。
2.ICMP协议：ICMP协议(因特网控制报文协议)是网络层的补充，用于在IP主机、路由器之间传递网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等控制消息。允许主机或路由器报告差错情况和有关异常情况。
ICMP报文的种类有两种，即ICMP差错报告报文和ICMP询问报文。其中ICMP差错报告报文有终点不可达、源点抑制、时间超过、参数问题以及改变路由五种；ICMP询问报文有回送请求和回答、时间戳请求和回答、掩码地址请求和回答以及路由器询问和报告四种。
ping命令利用ICMP请求/应答报文来测试目标主机的可达性。
3.ARP协议：ARP协议(地址解析协议)可以实现IP地址到MAC地址的动态转换。
(1)ARP缓存：ARP缓存是一个用来储存IP地址和MAC地址的缓冲区，其本质就是一个IP地址到MAC地址的对应表，表中每一个条目分别记录了网络上其他主机的IP地址和对应的MAC地址。
(2)工作原理：当源主机要与本局域网上的某个目标主机通信时，首先在其ARP缓存中查看有无目标主机的MAC地址。若有，则通过目标MAC地址进行通信；若没有，则通过ARP请求帧广播到本地网络上的所有主机，询问目标主机地址。目标主机接收到ARP请求帧后检查与自己的IP地址是否匹配，若主机发现请求的IP地址与自己的IP地址不匹配，则丢弃；若目标主机确定ARP请求中的IP地址与自己的IP地址匹配，则将源主机的IP地址和MAC地址映射添加到本地ARP缓存中，并将包含其MAC地址的ARP回复消息直接发送回源主机。当源主机收到从目标主机发来的ARP回复消息时，则更新ARP缓存，然后通过目标MAC地址进行通信。
(3)常见arp命令：
①arp -a：查看arp缓存中的所有信息。
②arp -d：删除arp缓存信息。
4.RARP协议：RARP协议(反向地址解析协议)可以实现MAC地址到IP地址的转换。广泛用于获取无盘工作站的IP地址。
工作原理：
①主机发送一个本地的RARP广播请求，征求自己的IP地址；
②本网段上的RARP服务器收到此请求后，检查其RARP列表，查找该MAC地址对应的IP地址；
③如果存在，RARP服务器就给主机发送一个响应数据包并将此IP地址提供给主机使用；
④如果不存在，RARP服务器对此不做任何的响应；
⑤主机收到RARP服务器的响应信息后，利用得到的IP地址进行通信；如果一直没有收到RARP服务器的响应信息，表示初始化失败。
四、传输层协议(综合应用)
1.端口与套接字
(1)端口：端口就是与外界通信交流的出口。根据提供服务类型的不同，端口分为两种，一种是TCP端口，一种是UDP端口。常见端口号如表3-5所示。
表3-5　常见端口号与应用程序
端口号 应用程序
21 FTP
23 Telnet
25 SMTP
53 DNS
80 HTTP
443 HTTPS(SSL)
①传输层协议通过端口实现应用进程间端到端的通信；
②计算机中的不同进程同时通信，通过端口加以区别；
③使用netstat命令可查看端口使用情况。
(2)套接字：所谓套接字(Socket)，就是对网络中不同主机上的应用进程之间进行双向通信的端点的抽象。它是通信的基石。
表示方法：Socket=(IP地址:端口号)，如：(210.37.145.1:23)，IP地址与端口之间用冒号或逗号隔开。
①通过网络地址和端口号的组合可达到唯一标识通信进程的目的。
②每一条TCP连接唯一地被通信两端的两个端点(即两个套接字)所确定。
2.TCP协议
TCP(传输控制协议)，是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。进行通信的双方在传输数据之前，必须建立连接。
(1)TCP连接的建立和拆除：TCP连接包括建立连接、数据传输和拆除连接三个步骤。建立TCP连接通过“三次握手”建立，而断开连接则需要“四次挥手”。
①“三次握手”的过程：
第一次握手：客户端向服务器端发送连接请求(一个SYN字段为1的报文段)。即客户端发送SYN包(seq=j)到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认；
第二次握手：服务器端收到连接请求后，如同意，则发回确认。即服务器收到SYN包，必须确认客户的SYN(ack=j+1)，同时自己也发送一个SYN包(seq=k)，即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；
第三次握手：客户端收到服务器端的确认信息后，再加以确认。即客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED(TCP连接成功)状态，完成三次握手。
②“四次挥手”的过程：
第一次挥手：当主机A的应用程序通知TCP数据已经发送完毕时，TCP向主机B发送一个带有FIN附加标记的报文段；
第二次挥手：主机B收到这个FIN报文段之后，并不立即用FIN报文段回复主机A，而是先向主机A发送一个确认序号ACK，同时通知自己相应的应用程序：对方要求关闭连接；
第三次挥手：主机B的应用程序告诉TCP，要彻底的关闭连接，TCP向主机A发送一个FIN报文段；
第四次挥手：主机A收到这个FIN报文段后，向主机B发送一个ACK表示连接彻底释放。
SYN(Synchronize Sequence Numbers)，即同步序列编号。
ACK (Acknowledge character)：确认字符。
(2)TCP流量控制与拥塞控制：
①流量控制：利用大小可变的滑动窗口可以实现流量控制，用接收端接收能力(缓冲区的容量)的大小来控制发送端发送的数据量。目的是让发送方的发送速率不要太快，既要让接收方来得及接收，也不要使网络发生拥塞。
②拥塞控制：在某段时间，若对网络中某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络性能就要变坏，这种情况就叫作网络拥塞。TCP的四种拥塞控制算法：慢开始、拥塞控制、快重传、快恢复。
(3)TCP的主要特点：面向连接，不提供广播或多播服务；可靠交付；报文头部长，传输开销大。
3.UDP协议
UDP(用户数据报协议)，采用无连接的数据报传送方式，提供不可靠的数据传送。UDP只在IP的数据报服务之上增加了端口的功能和差错检测的功能。
UDP的主要特点：传送数据前无需建立连接，数据到达后也无需确认；不可靠交付；报文头部短，传输开销小，时延较短。
4.TCP协议与UDP协议的区别
(1)TCP属于面向连接的协议，UDP属于面向无连接的协议。
(2)TCP可以保证数据可靠、有序地传输，可以进行流量控制，而UDP无法实现。
(3)TCP协议报文头部长，传输开销大，而UDP报文头部短，传输开销小。
(4)TCP一般用于可靠的，对延时要求不高的应用，UDP一般应用于小数据量或对延时敏感的应用。
五、应用层协议(掌握)
1.HTTP协议：HTTP协议(超文本传输协议)是一个简单的请求-响应协议，也是面向连接的协议。它规定了在浏览器和服务器之间请求和响应的格式和规则。
工作原理：
(1)浏览器访问WWW服务器时，首先完成对WWW服务器的域名解析，获得服务器的IP地址。
(2)获得服务器IP地址后，浏览器将通过TCP向服务器发送连接建立请求。
(3)服务器上的服务进程，监听到TCP的80端口有连接请求后，便与浏览器建立连接。
(4)TCP连接建立后，浏览器向服务器发送获取Web页面的HTTP请求。
(5)服务器收到HTTP请求后，将构建所请求的Web页面的必需信息，并通过HTTP响应返回给浏览器。
(6)浏览器再将信息进行解释，然后以Web页面显示给用户。
(7)最后释放TCP连接。
2.DNS协议：DNS是一个域名服务协议，提供域名到IP地址的转换，允许对域名资源进行分散管理。
DNS工作原理：
(1)客户机提出域名解析请求，并将该请求发送给本地的域名服务器。
(2)当本地的域名服务器收到请求后，就先查询本地的缓存，如果有该记录项，则本地的域名服务器就直接把查询的结果返回。
(3)如果本地的缓存中没有该记录，则本地域名服务器就直接把请求发给根域名服务器，然后根域名服务器再返回给本地域名服务器一个所查询域(根的子域)的主域名服务器的地址。
(4)本地服务器再向上一步返回的域名服务器发送请求，然后接收请求的服务器查询自己的缓存，如果没有该记录，则返回相关的下级域名服务器的地址。
(5)重复上一步，直到找到正确的记录。
(6)本地域名服务器把返回的结果保存到缓存，以备下一次使用，同时还将结果返回给客户机。
3.DHCP协议：DHCP协议(动态主机配置协议)常用于给主机动态分配IP地址。它采用客户机/服务器方式，提供了即插即用联网的机制，这种机制允许一台计算机加入新的网络和获取IP地址时不用手动参与。
DHCP的工作原理：主要分为4个步骤，即DHCP发现(DHCP Discover)、DHCP提供(DHCP Offer)、DHCP请求(DHCP Request)和DHCP应答(DHCP ACK)。具体如下：
(1)DHCP发现(DHCP Discover)。当客户端上没有手动设置IP又试图登录网络时，DHCP客户端通过广播一个DHCP Discover数据包来寻找网络中的DHCP服务器，从而向服务器请求IP地址信息。
(2)DHCP提供(DHCP Offer)。DHCP服务器收到客户端发来的DHCP Discover数据包后，会给客户端广播一个DHCP Offer的数据包，DHCP服务器从地址池中选择一个闲置IP进行保留，以免把这个地址再分给其他客户端。
(3)DHCP请求(DHCP Request)。DHCP客户端收到DHCP服务器发送的DHCP Offer数据包后，会给服务器回应一个DHCP Request的数据包。如果客户端收到网络中多台DHCP服务器的响应，会挑选其中最先抵达的一个数据包响应，并通过DHCP Request数据包告诉所有DHCP服务器它将和哪台服务器建立“租约”。
(4)DHCP应答(DHCP ACK)。当DHCP服务器收到客户端的请求之后，会给客户端回应一个DHCP ACK的数据包，以确认IP租约正式生效，一个完整的DHCP工作过程结束。
4.Telnet协议：Telnet(虚拟终端协议)用于实现互联网中远程登录功能，Telnet的连接是一个TCP连接，用于传送具有Telnet控制信息的数据。它提供了与终端设备或终端进程交互的标准方法，支持终端到终端的连接及进程到进程分布式计算的通信。
5.SMTP协议：SMTP协议(简单邮件传输协议)是一种可靠且有效的电子邮件传输协议，它规定了在两个相互通信的SMTP进程之间应如何交换信息。SMTP运行在TCP基础之上，使用25号端口。
SMTP通信的三个阶段如下：
(1)连接建立：连接是在发送主机的SMTP客户和接收主机的SMTP服务器之间建立的。SMTP不使用中间的邮件服务器。
(2)邮件传送。
(3)连接释放：邮件发送完毕后，SMTP应释放TCP连接。
6.POP协议：POP协议(邮局协议)是一个非常简单且功能有限的邮件读取协议，现在使用的是它的第三个版本POP3。POP也使用客户机/服务器的工作方式，在接收邮件的用户PC机中必须运行POP客户程序，而在用户所连接的ISP的邮件服务器中则运行POP服务器程序。
POP3协议的一个特点是只要用户从POP服务器读取了邮件，POP服务器就将该邮件删除。
POP协议与SMTP协议的区别：
发信人的用户代理向源邮件服务器发送邮件，以及源邮件服务器向目的邮件服务器发送邮件，都是使用SMTP协议。而POP协议则是用户从目的邮件服务器上读取邮件所使用的协议。
7.FTP协议：FTP(文件传输协议)是用于在网络上进行文件传输的一套标准协议，为文件的传输提供了途径。FTP匿名访问用户是anonymous。用户通过FTP登录FTP服务器，查看服务器上的共享文件，可以把文件从服务器下载到本地计算机，或把本地计算机的文件上传到服务器。
(1)FTP服务工作原理：FTP采用C/S工作模式。客户端与 FTP 服务器使用TCP协议连接，双方需要各自打开一个TCP端口。FTP服务器预置了两个端口，即20和21，其中21端口用于控制连接，负责发送和接收FTP控制信息，一旦建立FTP会话，端口21在整个 FTP 会话过程中一直保持打开状态；端口20用于数据连接、负责发送和接收数据，仅在传输数据时才打开，数据传输完毕后端口断开。数据传输方式分为主动模式(Port)和被动模式(Passive)。
(2)FTP服务工作流程：FTP工作的过程就是一个建立FTP服务器会话并传输文件的过程，具体如下：
FTP客户端向远程的FTP服务器申请建立连接→FTP服务器的21端口侦听到FTP客户端的请求后，与其建立会话连接→FTP客户端打开一个控制端口，连接FTP服务器的21端口→传输文件时，客户端打开一个数据端口连接到FTP服务器的20端口。传输完毕后断开连接，释放端口→超出空闲时间后，FTP会话自动终止。
一、网络操作系统的基本概念
1.定义：网络操作系统(NOS)是建立在计算机操作系统基础上，用于管理网络通信和共享资源，协调各主机上任务的运行，并向用户提供统一的有效的网络接口的软件集合。它是网络用户和计算机网络之间的接口，是多用户、多任务的操作系统。
2.常见的网络操作系统：Windows Server系列、Linux系列、UNIX系列和NetWare(详见第一章)。
二、网络操作系统的功能(掌握)
网络操作系统承担着整个网络范围内的任务管理和资源的管理与分配任务。除了具有一般操作系统的基本功能(处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理和作业管理)外，还具有网络通信、资源管理、网络管理、网络服务等功能。
1.网络通信：通过各类网络通信协议，提供可靠而有效的网络通信。
2.资源管理：对网络中的所有硬件、软件资源实施有效管理，协调用户对共享资源的使用，保证数据的一致性、完整性。
3.网络管理：包括安全控制、性能监视、维护功能等。
4.网络服务：如远程作业录入与处理、文件传输、远程打印、资源共享等。
一、网络拓扑结构设计及IP地址规划
网络设备一般分为四个部分：接入层交换机、汇聚层交换机、核心交换机和核心路由器，其中汇聚层交换机和核心层交换机之间用光纤尾纤连接。在设置IP地址时汇聚层交换机不能设置IP地址。
二、安装网络设备到机柜
1.标准机柜
机柜一般由冷轧钢板或合金板制作，用来存放网络设备和相关控制设备的物件。标准机柜一般有18U、24U、27U、32U、37U、42U等规格。U是一种表示设备外部尺寸的单位，是unit的缩略语，1U=4.445cm。标准机柜的尺寸是宽为48.26cm(19英寸)，高为4.445cm的倍数，所以有时也将满足这一规定的机柜称为“19英寸机架”。
2.安装设备
步骤：前期准备(贴标签、设计走线、准备轧带等)，安装机柜(上螺钉、添加挡板等)，整理线路(网线分组、捆扎、做标记等)，安装设备(上螺钉、接电源、接网线等)，后期整理(通电测试、记录笔记等)。
安装时从下往上安装，顺序为二层交换机→三层交换机→路由器。
3.连接网络设备
设备连接时应处于断电状态，除了汇聚层交换机和核心层交换机，其他设备之间使用超五类双绞线连接，同时网络设备的端口连接时处于打开状态。
如果三层交换机上要使用LC-LC光纤尾纤，需安装SFP光纤模块，安装完成后才可以使用，连接时两端顺序要保持一致。
所有设备连接完成后，计算机网卡和网络设备的端口指示灯红灯闪烁，表示线路连接正确。设备处于稳定状态后，所有端口的指示灯处于绿灯点亮状态，表示数据连通正常。
例1　(2022年真题)在OSI网络参考模型中，哪些层对应TCP/IP参考模型的应用层、网络接口层以及传输层？
【参考答案】OSI参考模型中的应用层、表示层、会话层与TCP/IP参考模型中的应用层对应；数据链路层和物理层与TCP/IP参考模型中的网络接口层对应；传输层与TCP/IP模型中的传输层对应。
TCP/IP参考模型 OSI参考模型
应用层 应用层
表示层
会话层
传输层 传输层
网络层 网络层
网络接口层 数据链路层
物理层
【答题分析】TCP/IP与OSI 的层次对应关系：各层与OSI参考模型的对应关系如下表所示。
例2　TCP/IP参考模型的四个层次是 (　　)
A.网络接口层、网络层、数据链路层和应用层
B.网络接口层、网络层、传输层和应用层
C.网络接口层、网络层、会话层和应用层
D.网络接口层、网络层、表示层和应用层
【参考答案】B
【答题分析】TCP/IP参考模型网络体系结构，把计算机网络分成四层，从下到上分别为网络接口层、网络层、传输层和应用层。
例3　(2023年真题)在OSI网络参考模型中，提供数据加密、解密的是 (　　)
A.物理层 B.会话层
C.表示层 D.应用层
【答题分析】在OSI网络参考模型中，提供数据加密和解密功能的是表示层。该层负责数据的格式转换、加密、解密和压缩，以确保数据在应用层之间的正确解释和安全传输。
【参考答案】C
例4　(2022年真题)下列不属于局域网的网络拓扑结构的是 (　　)
A.矩形 B.星形
C.环形 D.总线
【参考答案】A
【答题分析】常见的局域网网络拓扑结构包括星形、环形、总线型、树形和网状形等。矩形并不是一种网络拓扑结构类型，因此不属于局域网的网络拓扑结构。
例5　(2023年真题)WLAN意为　　　　。
【参考答案】无线局域网
例6　(2024年真题)在网络互联中，　　　　能够在局域网之间进行通信。 (　　)
A.中继器 B.网桥
C.网关 D.集线器
【答题分析】在下列网络互联设备中，能够在局域网之间进行通信的是网桥。网桥工作在数据链路层，能够连接两个或多个局域网段，根据MAC地址转发数据帧，实现局域网之间的通信。
【参考答案】B
例7　工作于OSI网络参考模型的第二层(数据链路层)，避免产生广播风暴的设备是 (　　)
A.路由器 B.交换机
C.防火墙 D.网关
【参考答案】B
交换机(Switch)是一种基于MAC地址识别，能完成封装、转发数据帧功能的网络设备，工作在数据链路层，具有地址的学习、帧的转发和过滤、环路避免等功能。交换机根据可管理性分为可管理型交换机和不可管理型交换机，对于可管理型交换机，在使用时可对其进行配置。
归纳总结
例8　下列有关VLAN的说法正确的是(　　)
A.一个VLAN组成一个广播域 B.一个VLAN是一个冲突域
C.各个VLAN之间不能通信 D.VLAN之间必须通过服务器交换信息
【参考答案】A
【答题分析】VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)是一种通过将局域网内的设备从逻辑上划分成网段从而实现虚拟工作组的技术。划分VLAN的主要作用是隔离广播域，一个VLAN组成一个广播域。
例9　下列交换机命令中　　　　为端口指定VLAN。 (　　)
A.Switch(config-if)#vlan-menbership static
B.Switch(config-if)#vlan database
C.Switch(config-if)#switchport mode access
D.Switch(config-if)#swichport access vlan 10
【参考答案】D
【答题分析】为端口指定VLAN的命令格式为Switch(config-if)#switchport access vlan vlan-id。
VLAN是一种通过将局域网内的设备从逻辑上划分成网段从而实现虚拟工作组的技术。掌握VLAN的基本配置可以限制广播域，增强局域网的安全性。
归纳总结
例10　下列关于路由器的描述中，正确的是 (　　)
A.路由器中串口与以太口必须是成对的
B.路由器中串口与以太口的IP地址必须在同一网段
C.路由器的串口之间通常是点对点连接
D.路由器的以太口之间必须是点对点连接
【参考答案】C
【答题分析】接口：指路由器上的物理连接器件，通常有以太网接口、串口、Console接口和AUX辅助接口。串口：是路由器进行广域网接入使用的接口。
例11　(2023年真题)连接各个不同子网，实现网络互通的必要设备是　　　　。
【答题分析】路由器(Router) 是连接各个不同子网、实现全网互通的必要设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送数据。路由器工作在网络层。
【参考答案】路由器
例12　(2023年真题)路由器会根据信道的情况自动选择和设定　　　　，按前后顺序发送数据包。
【参考答案】路由
【答题分析】路由器是连接各个不同子网，实现全网互通的必要设备。路由器会根据信道的情况自动选择和设定路由，按前后顺序发送数据包。
例13　(2024年真题)PPP协议是　　　　的协议。 (　　)
A.物理层 B.数据链路层
C.网络层 D.应用层
【答题分析】PPP(Point-to-Point Protocol，点对点协议)是工作在 OSI 参考模型第二层——数据链路层的协议。它主要用于在点到点的链路上直接相连的两个节点之间传输数据包，提供全双工操作，并按照顺序传递数据包。
【参考答案】B
例14　(2022年真题)对应TCP/IP模型，与IP协议处于同一层的是　　协议。(　　)
A.SMTP B.UDP
C.FTP D.ICMP
【参考答案】D
【答题分析】
TCP/IP层次结构 常用协议 说明
应用层 HTTP、DHCP、Telnet、FTP、SMTP、DNS等 完成各种不同的具体应用
TCP/IP层次结构 常用协议 说明
传输层 TCP和UDP TCP是面向连接的可靠的传输协议
UDP是面向无连接的不可靠的传输协议
网络层 IP和ICMP、
ARP和RARP IP提供面向无连接的，不可靠传输的，尽最大努力的传输服务
ICMP协助IP工作，提供差错信息报告
ARP地址解析协议完成IP地址转换为MAC地址
RARP反向地址解析协议，与ARP相反
网络接口层 应用已有的各种协议完成网络互联
例15　RARP是(　　)
A.用户数据报协议 B.简单网络管理协议
C.传输控制协议 D.反向地址解析协议
【参考答案】D
【答题分析】RARP 协议(反向地址解析协议),可以实现MAC地址到IP地址的转换。广泛用于获取无盘工作站的IP地址。
例16　Internet的网络层含有四个重要的协议，分别为(　　)
A.IP、ICMP、ARP、UDP B.TCP、ICMP、UDP、ARP
C.IP、ICMP、ARP、RARP D.UDP、IP、ICMP、RARP
【参考答案】C
【答题分析】网络层负责管理不同的设备之间的数据交换，包括IP、ICMP、ARP和RARP等协议。
例17　(2023年真题)在传输层中，执行“三次握手”过程的协议是　　　　。
【参考答案】TCP
【答题分析】TCP连接的建立和拆除，TCP连接包括建立连接、数据传输和拆除连接三个过程。建立TCP连接通过“三次握手”建立，而断开连接则需要“四次挥手”。
例18　(2022年真题)对应TCP/IP模型，与ARP协议处于同一层的是　　协议。( 　)
A.SMTP B.UDP
C.FTP D.ICMP
【参考答案】D
【答题分析】IP协议工作在TCP/IP模型中的网络层，该层有IP，ICMP，RARP和ARP四个协议，故答案为D。
例19　下列协议中，用于WWW传输控制的是(　　)
A.URL B.SMTP
C.HTTP D.HTML
【参考答案】C
【答题分析】HTTP协议(超文本传输协议)，是一个简单的请求-响应协议，属于应用层协议，也是面向连接的协议。它规定了在浏览器和服务器之间请求和响应的格式和规则。
例20　下列协议中，属于应用层协议的是(　　)
A.IP、TCP和UDP B.ARP、IP和UDP
C.FTP、SMTP和DNS D.ICMP、RARP和ARP
【参考答案】C
【答题分析】应用层协议包括Telnet、FTP、SMTP和DNS等协议。
例21　下列不是网络操作系统的是(　　)
A.Windows Server 2008 B.Linux
C.UNIX D.Windows 10
【参考答案】D
【答题分析】常见的网络操作系统：Windows Server系列、Linux系列、UNIX系列和NetWare。
例22　(2023年真题)下列软件中不属于操作系统的是(　　)
A.Windows B.Python
C.OpenHarmony D.Linux
【参考答案】B

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