2015年12月26日 星期六

2015/12/24 CCNA網路建置 Class2

本課重點

什麼是網路拓樸?
網路拓樸又分為幾種?
網路作業系統?
網際網路的由來?
OSI 7 Layers 介紹?
Cisco IOS導論(配合實作)

本課實作軟體

Cisco Packet Tracer Student V6.2

 上課筆記重點

網路拓樸 ( Network Topology )

網路的分布狀態稱為拓樸 ( Topology )
在網路布置之前，利用節點分布狀態的架構圖，進行分析及決定使用何種拓樸
對於網路效能與未來擴充能力有極大幫助

網路拓樸的分類

匯流排拓樸 ( BUS )


該拓樸是由一條主纜線串接所有電腦或其他網路設備，因此也稱為線性匯流排 ( Linear Bus )

優點

  1. 安裝與設定容易、便宜
  2. 容易擴充或移除
缺點
  1. 傳輸負荷重時，效能衰退程度較其他拓樸明顯
  2. 延伸過長會造成信號強度衰減


星狀拓樸 ( STAR )


該拓樸是指網路中的各節點設備( 如 PC 或者 Printer ) 通過一個網路集中設備 ( 如HUB或者Switch ) 連接在一起，各節點呈現星狀分布的網路連接方式，是目前大多人使用的拓樸之一。

優點

  1. 容易擴充
  2. 單一設備發生問題部會影響整個網路
缺點
  1. 網路集中設備故障會使整個網路停擺
  2. 需要較多纜線
環形拓樸 ( Ring )

這種拓樸結構中的傳輸媒體從一個用戶端到另一個用戶端，直到將所有的用戶端連成環形數據在環路中沿著一個方向在各個節點間傳輸，訊息從一個節點傳到另一個節點

優點
  1. 使用記號傳遞 ( Token Passing ) 的技術來傳遞資料，在網路傳輸負荷重時表現較佳
缺點
  1. 一個用戶端發生問題就會造成整個網路停擺
  2. 擴充或移除設備都比較麻煩


網路作業系統 ( Network Operation System )

早期的電腦系統：許多廠商開發在個人電腦上的作業系統
但僅僅只能讓該個人電腦單機運作
後來經過廠商開發與改進，網路功能直接內建於作業系統中，稱為網路作業系統 ( NOS )
依照其作業系統發展方向，而有所差異

  • Novell
  • Unix
  • Linux
  • Windows
  • Cisco IOS

網際網路的由來

網際網路 ( Internet，I必須是大寫 ) 的由來可回朔至1960年代
1969年實驗性的網路ARPANET ( ARPA Network ) 建立
在ARPANET網路成立後，在其上出現了許多通訊協定與應用軟體，變化速度突飛猛進
1981年由美國國家科學基金會 ( National Science Foundation ; NFS ) 成立了電腦科學網路 ( Computer Science Network ; CSnet )
由Vinton Cerf的建議下，將CSnet與ARPANET連接在一起，網際網路因此而誕生
Vinton Cerf也被人稱為網際網路之父


OSI 7 Layers 介紹

1970年代，為了全球的網路架構能擁有一個共通的技術標準能夠依循，ISO國際標準組織 ( International Organization for Standardization ) 定義了一個網路通訊的標準架構模型，稱之為開放系統互連參考模型 ( Open Systems Interconnection ( OSI ) reference model )，簡稱OSI參考模型，或稱OSI 7 Layers (因為模型終將網路的架構定義成七個層次)。

OSI 7 Layers分別為

  1. 實體層 ( Physical )
  2. 資料連結層 ( Data Link )
  3. 網路層 ( Network )
  4. 傳輸層 ( Transport )
  5. 會議層 ( Session )
  6. 表現層 ( Presentation )
  7. 應用層 ( Application )
OSI 7 Layers的這七個層是中的每一個單層，皆可以說是一層協定 ( Protocol )
協定就好比人與人之間溝通時所使用的語言，語言要一致才能進一步的交換資訊
電腦與電腦之間要完成溝通的動作，便必須將協定統一

簡言之，電腦與電腦之間的溝通必須統一的協定存在，否則就會無法相互溝通，就好比人跟人之間的溝通傳遞訊息一下，而閘道 ( GATEWAY ) 所扮演的腳色就相當於「翻譯人員」。


第一層、實體層


  • OSI七層模式中的第一層
  • 傳輸媒體 ( Media )
  • 訊號編碼 ( Signal Coding )
傳輸媒體 ( Media )
  • 目的在於將一台機器上的原始資訊傳送到另一台機器上
  • 需要具備以下三個特性：
  1. 衰減小
  2. 變形少
  3. 傳送資料量大
傳輸媒體不外乎就是網路卡 ( Ethernet Controller )、網路線 ( 同軸電纜、雙絞線、光纖線 )、無線網路 ( 紅外線、窄頻無線電...etc )、可連接傳輸資料的接頭 ( RS232、Print Port...etc )

訊號編碼 ( Signal Coding )
  • 定義訊號的表示方式
    • 0 與 1 的狀態表示
  • 訊號承載資料的方式

訊號編碼乃是電腦最基本的溝通語言，其語言是以 0 跟 1做溝通。

第二層、資料連結層
  • OSI七層模式中的第二層
  • 媒體存取控制 ( Media Access Control，MAC )
  • 邏輯連結控制 ( Logical Link Control，LLC )
媒體存取控制
  • 定址 ( Addressing ) ：硬體位址，傳送資料時使用
  • 框架化 ( Framing ) ：將資料分成特定大小，以利電子訊號傳送
  • 存取方式 ( Access Method )
邏輯連結控制
  • 錯誤修正：
    • 例如利用CRC錯誤更正碼，得知框架內的資料是否錯誤
  • 流量控制：
    • 例如乙太網路利用CSMA/CD來偵測網路上是否有其他人傳送資料，避免資料碰撞


第三層、網路層

  • OSI七層模式中的第三層
  • 定址 ( IP address )
    • 唯一性 ( 主機是別資訊 )
    • 區域性 ( 網路是別資訊 )
  • 路由 ( Routing )
    • 依據網路位置的是別選擇一條路徑送達目的端
第四層、傳輸層
  • OSI七層模式中的第四層
  • 流量控制 ( Flow Control )：
    • 例如TCP/IP使用sliding window控制傳送的segment數量與大小
  • 錯誤控制 ( Error Control )：若封包遺失時，會將資料重送


  • 傳輸控制協定 ( Transmission Control Protocol, TCP ) 是一種連接導向的、可靠的、基於位元組流的傳輸層通信協定
  • TCP連線包括三個狀態：建立連線、資料傳送和連線中止
  • TCP用三方交握 ( three-way handshake ) 過程建立一個連線。在連線建立過程中，很多參數要被初始化，例如序號被初始化以保證按序傳輸和連線的強壯性
  • TCP使用埠號 ( Port number ) 的概念來標識傳送方和接收方的應用層



第五層、會議層

  • OSI七層模式中的第五層
  • 建立連結
  • 維護連結
  • 資料交換管理
資料交換管理
  • 單工 ( Simplex )
    • 資料的傳輸只允許單方向的傳遞
    • 例如：音響、MP3 Player
  • 半雙工 ( Half-Duplex )
    • 資料的傳輸允許雙向的傳遞，但是同一時間內，仍只有單一方向的資料可以傳遞
    • 例如：無線電
  • 全雙工 ( Full-Duplex )
    • 同一時間內提供雙向的資料傳遞
    • 例如：電話
第六層、表現層
  • OSI七層模式中的第六層
  • 協定轉換
  • 資料加密、解密

第七層、應用層

  • OSI七層模式中的第七層
  • 提供的界面讓應用程式可以取得各種直接支援應用程式的網路服務

Cisco IOS導論(配合實作課程)

Cisco Internetwork Operating System

  • Cisco所研發的作業系統
  • Cisco Router都是透過IOS來運作
  • Switch部分使用IOS，有些則是使用所謂的CataOS，但絕大部分近期所推出的Switch已能支援Cisco IOS，或者部分舊型交換機也能升級將CataOS更換為Cisco IOS
  • Command-Line Interface ( CLI )
啟動路由器


  • 開機時，路由器首先會執行自我偵測程序 ( Power-on-self-test, POST )
  • 讀取 Bootstrap code
  • Flash memory搜尋
  • 載入IOS
  • 自NVRAM仔入開機設定檔 ( startup-config )
  • 若無開機設定檔則進入設定模式 ( setup mode )



透過Cisco Packet Tracer開啟的流程

Setup mode

  User-mode prompt


登入路由器的方法

  • Cisco路由器街內建IOS，使用者可透過IOS的CLI ( Command-Line Interface ) 操作、設定路由器
  • 使用者可使用下列三種方式來連接CLI
    • 利用網路自遠端登入 ( telnet )
    • 透過auxiliary port撥接
    • 透過console line直接連接
  • 三種連接的方式各有獨立的密碼，用來保護路由器操作上的安全
Cisco IOS Software EXEC

IOS的指令執行模式主要有兩種，一種是使用者模式 ( user mode )，一種特權模式 ( privileged mode )

  • User Mode
    • Limited examination of switch or router
    • Command Prompt is hostname>

  • Privileged ( or enabled ) Mode
    • Detailed examination of switch or router
    • Enables configuration and debugging
    • Prerequisite for other configuration modes
    • Command prompts on the device hostname#





User and Privileged Modes

  • 指令執行方式
    • 正常開機之後進入user mode
    • 執行enable指令，輸入密碼才能進入privileged mode (enable mode)
      • 進入privileged mode：enable
      • 離開privileged mode：disable



Router/Switch的設定模式
  • IOS另外還有幾種常用的設定模式，如下：
    • Global Configuration Mode ( 全域設定模式 )
      • Router# configure termainal
      • Router(config)#
    • Interface Configuration Mode
      • Router(config)# interface e0/0/1
      • Router(config-if)#
    • 回到上一層設定模式，請輸入 exit
    • 若想快速離開各種設定模式，可按快速鍵 Ctrl+Z


求助符號


  • 輸入求助符號『？』，可要求IOS提供相關的指令資訊與註解
  • 使用指令搭配求助符號取得參數的資訊



設定Router/Switch的主機 ( 識別 ) 名稱

  • Router(config)#hostname Teacher
  • Teacher(config)#




參考文獻


網路拓樸的分類

網路發展史

傳輸控制協定
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