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文檔簡介

1、思科網(wǎng)絡技術學院培訓教程谷元金課程目標掌握OSI/rm;會對 IP子網(wǎng)進行有效劃分,以便于有效地管理網(wǎng)絡掌握路由器的工作原理、組成 ;掌握幾種路由選擇協(xié)議:rip、ospf、igrp、eigrp的工作原理并對其進行配置。掌握交換機的工作原理、Vlan的劃分 、stp原理。廣域網(wǎng)基礎知識,常見的幾種線路的工作原理及配置通過配置訪問列表來控制對網(wǎng)絡段或網(wǎng)絡資源的訪問Isdn的原理及配置、PPP原理及配置、frame relay 原理及配置、Nat原理及配置第一部分TCP/IP協(xié)議原理 第1章 OSI參考模型概述在計算機網(wǎng)絡產(chǎn)生之初,每個計算機廠商都有一套自己的網(wǎng)絡體系結構的概念,它們之間互不相容國

2、際標準化組織(ISO)在1978年建立了一個分委員會來專門研究一種用于開放系統(tǒng)互聯(lián)的體系結構(Open Systems Interconnection,OSI )OSI模型采用分層的結構體系,每一層之間是獨立的,即上一層可以不考慮下一層的信息一、OSI模型分層體系結構數(shù)據(jù)流層(低)數(shù)據(jù)流層(低)傳輸層傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層物理層物理層應用層應用層 (高高) 會話層會話層表示層表示層應用層應用層二、相關術語PDU(protocol data unit):每一層使用自己層的協(xié)議和別的系統(tǒng)的對應層相互通信,協(xié)議層的協(xié)議在對等層之間交換的信息叫協(xié)議數(shù)據(jù)單元。 上層 : message(

3、消息) transport layer : segment(段) Network layer: packet(包) Data-link layer: Frame(幀) Physical layer: bit(比特流)封裝 ( encapsulate/encapsulation):數(shù)據(jù)要通過網(wǎng)絡進行傳輸,要從高層一層一層的向下傳送,如果一個主機要傳送數(shù)據(jù)到別的主機,先把數(shù)據(jù)包裝到一個特殊協(xié)議報頭中,這個過程叫 封裝解封裝數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)LLC 頭頭 + IP + TCP + 上層數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)MAC 頭頭IP + TCP +上層數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)LLC 頭頭TCP+上層數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)IP 頭頭上層數(shù)據(jù)

4、上層數(shù)據(jù)TCP 頭頭0101110101001000010傳輸層傳輸層 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層 網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層 表示層表示層應用層應用層會話層會話層三、各層概述1、應用層作用 關注網(wǎng)絡應用程序Telnet SMTPHTTP FTP用戶接口用戶接口例子例子應用層應用層2、表示層作用 關注編碼格式和數(shù)據(jù)展現(xiàn)的標準Telnet SMTPHTTP FTP ASCIIEBCDICJPEG用戶接口用戶接口數(shù)據(jù)表示數(shù)據(jù)表示加密等特殊處理過程加密等特殊處理過程例子例子表示層表示層應用層應用層3、會話層作用建立兩臺計算機的通訊的開始和終止,如SQL、RPCTelnetHTTPASCIIEBCDICJPE

5、G保證不同應用間的數(shù)據(jù)區(qū)保證不同應用間的數(shù)據(jù)區(qū)分分用戶接口用戶接口數(shù)據(jù)表示數(shù)據(jù)表示加密等特殊處理過程加密等特殊處理過程Operating System/Application Access Scheduling例子例子會話層會話層表示層表示層應用層應用層4、傳輸層的作用區(qū)分不同的上層應用建立應用間的端到端連接定義流量控制 為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠或不可靠的連接服務網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層IPXIP傳輸層傳輸層SPXTCPUDP5、網(wǎng)絡層功能定義與指定協(xié)議相關聯(lián)的源和目標邏輯地址定義通過網(wǎng)絡的路徑網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層IP, IPX數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層EIA/TIA-232v.35Ethernet幀中繼幀中繼H

6、DLC802.2802.36、數(shù)據(jù)鏈路層功能源和目標的物理地址源和目標的物理地址與幀關聯(lián)的高層協(xié)議與幀關聯(lián)的高層協(xié)議 (Service Access Point)網(wǎng)絡拓撲網(wǎng)絡拓撲 數(shù)據(jù)流控制數(shù)據(jù)流控制差錯檢測差錯檢測數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層EIA/TIA-232v.35EthernetFrame RelayHDLC802.2802.37、物理層功能介質類型介質類型連接器類型連接器類型 信號類型信號類型Ethernet802.3V.35物理層物理層EIA/TIA-232 第2章 物理層保證比特流能送上物理信道,并且能在一端取下它,物理層僅單純關心比特流信息的傳輸,而不涉及比特流中各比特之

7、間的關系,對傳輸差錯也不作任何控制 確定傳輸介質的類型連接器及接口類型 確定信號類型一、物理層相關概念1、信息、數(shù)據(jù)、信號信息信息:在計算機網(wǎng)絡中,通信的目的就是傳輸信息。數(shù)據(jù)數(shù)據(jù):是指傳遞信息的實體,數(shù)據(jù)可分為:模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)信號信號:數(shù)據(jù)的電磁編碼或電編碼,可分為模擬信號和數(shù)字信號。數(shù)字信號模擬信號數(shù)字信號的優(yōu)點抗干擾能力強、無噪聲積累 便于加密處理 便于構成綜合數(shù)字網(wǎng)和綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng) 數(shù)字信號的缺點占用信道頻帶較寬,一路模擬電話的頻帶為4kHz帶寬,一路數(shù)字電話約占64kHz 服務質量問題(QOS)模擬信號轉換成數(shù)字信號可以分為三個步驟:采樣量化1.編碼數(shù)字信號轉換成模擬信號數(shù)字信號

8、轉換成模擬信號分為:幅度頻率相位2、信道及信道類型傳輸?shù)耐贩Q為“信道”,及信號傳輸?shù)拿襟w。信道類型物理信道邏輯信道有線信道無線信道有線信道無線信道根據(jù)信道是否有形來分,如電纜、光纜、微波等模擬信道數(shù)字信道根據(jù)信道中的不同信號來分專用信道公共信道專用短距離公有長距離3、信道容量及相關概念頻率:在一固定時間段內一個信號幅度改變的次數(shù);用每秒周期數(shù),或赫茲(H z)表示頻譜:信號所包括的頻率范圍。帶寬:頻譜從1f到3f, 則帶寬為2f?;鶐鬏敚河捎嬎銠C直接產(chǎn)生的數(shù)字信號所占用的頻率范圍(一般數(shù)字信號產(chǎn)生的頻譜是無限的),介質的整個帶寬用于單信道的信號傳輸,一般用于數(shù)字信號傳輸。頻帶傳輸:利用模擬

9、信道數(shù)據(jù)傳輸。寬帶傳輸:屬于頻帶傳輸,寬帶也一般用于傳輸模擬信號,這些模擬載波信號工作在高頻范圍(通常為10400MHz)。吞吐量:是指一組特定的數(shù)據(jù)在一定的時間段經(jīng)過特定的路徑所傳輸?shù)男畔⒘康膶嶋H測量值。 4、信號傳輸率的技術指標 Bit是二進制的縮寫,在數(shù)字通信中度量信息的信息量,也叫“碼元”或“碼字”數(shù)據(jù)傳輸率(S) 度量數(shù)字信號的傳輸,單位時間內傳輸二進制的有效位( bps )波特率(B)度量模擬信號的傳輸速率,就是每秒鐘傳輸波形的個數(shù)(Hz)數(shù)據(jù)在信道中的最大傳輸率信號的最大傳輸率與信道的帶寬有關系。C2W其中C為信道的最大傳輸率(容量),單位是bps其中 W 為信道的帶寬 ,單位是

10、HzCWlog2(1+s/n)其中C為信道的最大傳輸率(容量),單位是bps其中 W 為信道的帶寬 ,單位是Hzs/n為信號的功能與噪聲功的比率5、數(shù)據(jù)的傳輸方式并行傳輸&串行傳輸并行傳輸 由若干位組成,在設備近距離內傳輸(1m以內),傳輸信號每一位占用一條信號線串行傳輸 是一位一位地在信道上傳輸,適用 于遠程傳輸。通信方式 單工 通信雙方只能由一方接收,另一方發(fā)送 半雙工 雙方都可以發(fā)送和接收,但在同一時刻,只能由一方發(fā)送,另一方接收。全雙工兩端都同時可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)全雙工使用場合With a connection from a switch to a host With a co

11、nnection from a switch to a switch With a connection from a host to a host using a crossover cable同步&異步 為了保證發(fā)送方發(fā)送的信息能被對方正確接收,要求發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)和接接收方接收數(shù)據(jù)在同一時間進行。異步:規(guī)定在傳送字符首末分別設置1位起始位和1 (1.5、2)位停止位,起始位表示字符的開始,停止位表示字符的結束。數(shù)據(jù)發(fā)送過程中不包含時鐘的同步。時鐘同步是單獨一根信號線。起始位用“0”表示,代表低電壓停止位用“1”表示,代表高電壓平時不傳輸數(shù)據(jù)時,一直處于高電壓狀態(tài)速度慢,開銷大 同步

12、:信息以數(shù)據(jù)塊的方式傳輸,一個數(shù)據(jù)塊包含有許多連續(xù)的字符,一般在一組字符之前加入8位或16位二進制,用作同步字符,數(shù)據(jù)發(fā)送時包含時鐘同步。01111111A(11000110)b(11110000)c(00001111)同步碼同步碼數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊發(fā)送數(shù)據(jù)前,雙方先約定同步字符個數(shù)和具發(fā)送數(shù)據(jù)前,雙方先約定同步字符個數(shù)和具體的代碼,傳輸速度快體的代碼,傳輸速度快6、數(shù)據(jù)的傳輸類型 計算機產(chǎn)生出來的0、1信號必須將其轉換成實際的物理事物編碼:是把“1”或“0”轉換成某種實際的物理事物,如光、電等調制:是指使用一個波形來進行調制,以使其能夠攜帶信息的過程基帶傳輸 將計算機產(chǎn)生出來的數(shù)字信號直接放至整個

13、信道中傳輸?shù)倪^程。在基帶傳輸中,需對數(shù)字信號進行編碼。非歸零編碼非歸零編碼:0-負電壓 1-正電壓缺點是發(fā)送方和接收方無法保持同步,須用另一信道用用發(fā)送和接收的同步,一般用于異步傳輸,例:計算機和modem之前的數(shù)據(jù)傳輸曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼:0-高電壓跳至低電壓1-低電壓跳至高電壓 既可以取值,也可以用作同步時鐘。例:10base以太網(wǎng)差分曼徹斯特編碼:差分曼徹斯特編碼:0-高電壓跳至低電壓1-低電壓跳至高電壓一個周期內有電壓跳變取值為0一個周期內沒有電壓跳變取值為1例:10base、100base以太網(wǎng) 頻帶傳輸 頻帶傳輸是利用模擬信道實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程??梢杂幸韵聨追N方式將計算機產(chǎn)生出

14、來的信號調制成模擬信號:調頻調幅相位頻帶傳輸中的復用技術多路復用技術就是把許多個單個信號在一個信道上同時傳輸?shù)募夹g頻分多路復用( FDM) 在物理信道的可用帶寬超過單個原始信號所需帶寬情況下,可將該物理信道的總帶寬分割成若干個與傳輸單個信號帶寬相同(或略寬)的子信道,每個子信道傳輸一路信號 時分多路復用(TDM) 將一條物理信道按時間分成若干個時間片輪流地分配給多個信號使用。每一時間片由復用的一個信號占用 二、傳輸介質有線介質有線介質無線介質無線介質1、有線傳輸介質雙絞線同軸電纜光纖雙絞線雙絞線的分類屏蔽雙絞線(stp) 與utp差別不大,抗干擾能力較強(2對線)非屏蔽雙絞線(utp)(4對線

15、)非屏蔽雙絞線UTP屏蔽雙絞線STP屏蔽層屏蔽層Utp的分類UTP類型類型帶寬帶寬傳輸速度傳輸速度傳輸距離傳輸距離3類16MHz10Mbps100米/段5類20MHz100Mbps100米/段超5類100MHz155Mbps100米/段雙絞線的相關概念 類別類別 介質類型介質類型 功能功能 備注備注10BaseT 3、4、5類UTP 使用2對線10、100表示速度;Base表示基帶傳輸100BaseT 3、4、5類UTP 使用2對線100BaseTX 5類UTP或STP 使用2對線100BaseT2 3類UTP 使用2對線100BaseT4 3類UTP 使用4對線直通線直通線(兩頭都是兩頭都是

16、T568B標準標準) Host to switch or hub Router to switch or hub交叉線交叉線(一頭是一頭是T568B,另一頭是,另一頭是T568A) Switch to switch Hub to hub Host to host Hub to switch Router direct to host反序線反序線(一頭是一頭是T568B,另一頭是反線,另一頭是反線) 連接PC串口和網(wǎng)絡設備同軸電纜同軸電纜的分類同軸電纜基帶粗纜(AUI,電阻:50 )細纜(BNC,電阻:50 ) 寬帶 有線電視(CATV),電阻:75 外殼外殼絕緣層絕緣層 (PVC, Teflo

17、n)傳導銅芯傳導銅芯 銅網(wǎng)或鋁網(wǎng)銅網(wǎng)或鋁網(wǎng)粗纜:粗纜:0.5英寸英寸(直徑直徑)細纜細纜:0.25英寸英寸(直徑直徑) 765432543211同軸電纜的相關概念類型類型傳輸速度傳輸速度傳輸距離傳輸距離術語術語粗纜10Mbps500米/段10base5細纜10Mbps185米/段10base2同軸電纜的接頭細纜(BNC)的連接粗纜(AUI)的DB15連接光纖光纖的特征高速度(可達到10Gbps)低損耗長距離高抗干擾性多用于主干 每條光纖都沿單一方向傳送信號,因此光纖須成對出現(xiàn)(一個用于發(fā)送,另一個用于接收)光纖(芯)光纖(芯)玻璃覆層玻璃覆層 保護外殼保護外殼(jacket)纖芯纖芯:用于傳輸

18、光信號,局域網(wǎng)使用2芯/ 4芯/ 8芯12芯/24芯,廣域網(wǎng)使用144芯/ 288芯。玻璃覆層:玻璃覆層:用于將散射的光反射到纖芯上。保護外殼:保護外殼:用于保護光纖不被破壞。光纖的分類類別類別纖芯直徑纖芯直徑(m) 1m=百萬分之一米百萬分之一米發(fā)光源發(fā)光源傳輸距離傳輸距離單模8/125或9/125 激 光10km多模62.5/125或50/125發(fā)光二極管 2km光纖收發(fā)器將光信號轉換成電信號光纖的終端連接器FC連接器連接器ST連接器連接器SC連接器連接器LC連接器連接器2、無線傳輸介質 無線信號不需要任何銅或光纖等物理介質,每個信號都使用不同的頻率。不需要許可證的頻段900MHz 用于無

19、繩電話2.4GHz(802.11b標準) 能提供最高11Mbps的速度5GHz(802.11a標準) 能提供最高54Mbps的速度三、信號的衰減與再生減弱的信號減弱的信號再生的信號再生的信號中繼器中繼器Repeater中繼器:中繼器: 延長線纜長度,延長線纜長度,放大并再生信號進行傳輸放大并再生信號進行傳輸集線器HUB工作在物理層網(wǎng)絡連接設備再生信號并中轉相當于多口中繼器四、接口標準與技術物理層接口協(xié)議實際上是解決網(wǎng)絡節(jié)點與物理信道如何連接的問題。物理層接口協(xié)議規(guī)定的是DTE和DCE之間的接口標準物理層協(xié)議規(guī)定了標準接口的機械特性機械特性、電氣特性電氣特性、功能特性功能特性以及規(guī)程特性規(guī)程特性

20、,這樣做的主要目的,是為了便于不同的制造廠家能夠根據(jù)公認的標準各自獨立地制造設備。使各個廠家的產(chǎn)品都能夠相互兼容。 NOTEDTE(Data terminal equipment)既數(shù)據(jù)終端設備,又稱物理設備,如計算機、終端等都包括在內DCE(Data circurit equipment)是數(shù)據(jù)通信設備或電路連接設備,如調制解調器等數(shù)據(jù)傳輸通常是經(jīng)過DTEDCE,再經(jīng)過DCEDTE的路徑機械特性 規(guī)定了物理連接時對插頭和插座的幾何尺寸、插針或插孔芯數(shù)等電氣特性 規(guī)定接收器和發(fā)送器電壓/電流識別、最大傳輸速率的說明等功能特性規(guī)定了每根針腳的作用 規(guī)程特性規(guī)定每根針腳的排列順序EIA RS-23

21、2C接口標準EIA RS-232C是由美國電子工業(yè)協(xié)會EIA(Electronic Industry Association)在1969年頒布的一種目前使用最廣泛的串行物理接口EIA RS-232C規(guī)定了計算機和modem之間的接口標準規(guī)范機械特性 RS-232C的機械特性規(guī)定使用一個25芯的標準連接器 電氣特性RS-232C的電氣特性規(guī)定邏輯“1”的電平為-15至-5伏,邏輯“0”的電平為+5至+15伏最大距離也僅約15m 標準速率有150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200bps等 功能特性和規(guī)程特性引腳號引腳號信號線信號線功能說明功能說明信號線型信號線型1

22、23456782022AABABBCACBBBABCFCDCE保護地線(GND)發(fā)送數(shù)據(jù)(TD)接收數(shù)據(jù)(RD)請求發(fā)送(RTS)清除發(fā)送(CTS)數(shù)據(jù)設備就緒(DSR)信號地線(Sig.GND)載波檢測(CD)數(shù)據(jù)終端就緒(DTR)振鈴指示(RI)地線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線控制線控制線控制線地線控制線控制線控制線第3章數(shù)據(jù)鏈路層一、數(shù)據(jù)鏈路層的引入如何將在鏈路上傳輸?shù)谋忍匦蛄忻枋鰹橥暾南?,以便將此消息傳給端結點-成幀(framing)在傳輸過程中幀有時會出錯,所以有必要檢測這類差錯并且采取適當?shù)男袆?差錯檢測(error detection)相對于一個簡單的點到點鏈路而言的,當一個鏈路是由多個主機

23、時,必須調解對這個鏈路的訪問,-介質訪問控制(media accoss control)二、數(shù)據(jù)鏈路層的分類局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層1、局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層 由于局域網(wǎng)種類繁多,其介質訪問的方法也各不相同,為了使局域網(wǎng)中數(shù)據(jù)鏈路層不致過于復雜, 1980年2月國際電子與電氣工程師協(xié)會(IEEE)發(fā)布802規(guī)范,將數(shù)據(jù)鏈路層劃分為兩個子層:即介質訪問控制(MAC)子層和邏輯鏈路控制(LLC)子層。與拓撲結構等有關的都放在MAC子層,并負責訪問與控制與介質訪問無關的部分都集中在LLC子層,負責差錯檢測與流量控制及區(qū)分上層的協(xié)議802.3CSMA/CD802.4Token Bus802.5

24、Token Ring802.6DQDB802.5FDDI(雙環(huán)雙環(huán))802.2 LLCIEEE 802.1-概述802體系結構IEEE 802.2-定義LLC子層IEEE 802.3-總線型以太網(wǎng)的MAC子層IEEE 802.4-令牌總線網(wǎng)。定義令牌傳遞總線網(wǎng)的MAC子層和物理層的規(guī)范。IEEE 802.5-令牌環(huán)形網(wǎng)。定義令牌傳遞環(huán)形網(wǎng)的MAC子層和物理層的規(guī)范。IEEE 802.6-城域網(wǎng)。 IEEE 802.7-寬帶技術。IEEE 802.8-光纖技術。IEEE 802.9-綜合話音數(shù)據(jù)局域網(wǎng)IEEE 802.10-可互操作的局域網(wǎng)的安全機制IEEE 802.11-無線局域網(wǎng)。IEEE

25、802.12-優(yōu)先高速局域網(wǎng)(100Mb/s)。IEEE 802.13-有線電視(Cable-TV)LLC子層Logic Link ControlLLc子層的結構DSAPSSAPControlTypeDataDSAP:Destination Service Access Point(目標服務訪問點) 為上層提供接口服務SSAP:Source Service Access Point(源服務訪問點) 為上層提供接口服務Control:控制字段,,將LLC幀分為信息幀、監(jiān)控幀、無編號幀,分別完成不同的功能Type:類型,指明網(wǎng)絡層具體的協(xié)議MAC子層-802.3&以太網(wǎng) 前導信息(8字節(jié))

26、 目標地址(6字節(jié)) 源地址(6字節(jié)) 長度(2字節(jié)) LLC8字節(jié) DATA FCS(4字節(jié)) media accoss controlMAC子層的結構 DSAP SSAPControl38字節(jié)-1492字節(jié)Type802.3幀的格式以太網(wǎng)幀的格式前導信息(8字節(jié)) 目標地址(6字節(jié)) 源地址(6字節(jié)) 類型(2字節(jié)) DATA FCS(4字節(jié)) 46-1500字節(jié)類型:0 x0800(Ip數(shù)據(jù)包) 0 x0806(ARP數(shù)據(jù)包) 0 x8035(RARP數(shù)據(jù)包)以太網(wǎng)幀的大小是可變的。每個幀包括一個1 4字節(jié)的報頭和一個4字節(jié)的幀校驗序列域。這兩個域增加了1 8字節(jié)的幀長度。幀的數(shù)據(jù)部分可

27、以包括從4 6字節(jié)到1 5 0 0字節(jié)長的信息(如果傳輸小于4 6字節(jié)的數(shù)據(jù),則網(wǎng)絡將對數(shù)據(jù)部分填充填充位直到長度為4 6字節(jié))。因此,以太網(wǎng)幀的最小長度為(1 8 + 4 6)字節(jié),最大長度為(1 8 + 1 5 0 0)字節(jié)FCS:提供算法以判定數(shù)據(jù)是否被正確接收。最常用的算法是C R C(循環(huán)冗余校驗),因此該域也常被稱為C R C長度(L E N):指示包的長度目標地址:包含目標節(jié)點的地址。源地址:包含了發(fā)起節(jié)點的地址類型:指明上層的協(xié)議前導信息:前導信息通知接收節(jié)點有數(shù)據(jù)輸入并且指示數(shù)據(jù)流準備什么時候開始。在計算一個幀的總長度時前導信息不包括在內。以太網(wǎng)的尋址數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)源地址源地址FC

28、SType目標地址目標地址可變長可變長26640000.0C xx.xxxx廠商自己分配廠商自己分配IEEE 分配分配前導符前導符8# 字節(jié)字節(jié)每臺計算機的網(wǎng)卡都有一個唯一的MAC地址(硬件地址)網(wǎng)卡工作在數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)的沖突檢測機制每個站點都能獨立地決定幀的發(fā)送,若兩個或多個站同時發(fā)送幀,就會產(chǎn)生沖突,導致所發(fā)送的幀都出錯,目前以太網(wǎng)使用的沖突檢測機制是CSMA/CDCSMA/CD: Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection(帶沖突檢測的載波偵聽和多路訪問)先聽后說邊聽邊說同時說時,則過一個隨機時間后再說 以太網(wǎng)的特征典型

29、拓撲:總線形常見拓撲:星形總線信號傳輸:基帶傳輸訪問機制:CSMA/CD規(guī) 范:IEEE 802.3傳輸速度:10M bps或100M bps纜線類型:粗纜、細纜、UTPMAC子層-802.5(令牌環(huán))Token Ring(令牌環(huán)網(wǎng))工作原理:在令牌的傳遞過程中,一個3字節(jié)的令牌(不是幀)繞著網(wǎng)絡循環(huán)。當某個節(jié)點需要發(fā)送信息時,它截獲該令牌,并將它改變成一個幀,然后加上報頭、信息和報尾域。當幀在環(huán)中傳輸時,所有節(jié)點閱讀該幀并判斷它們是否是信息的期望接收方。若是,它們接收該幀,并將該幀重發(fā)給下一個節(jié)點。當幀最后到達發(fā)起節(jié)點時,發(fā)起節(jié)點重新發(fā)出一個可被其他節(jié)點使用的空閑令牌令牌環(huán)的物理結構 只要站

30、工作正常,繼電器就處于打開狀態(tài),而且主機連在環(huán)上。如果主機不工作,繼電器就關閉,而且環(huán)自動繞過該主機。通常將幾個繼電器裝在一個盒子中,稱為多站訪問單元( M S A U)令牌的格式 SD(1字節(jié))優(yōu)先級(3bit)令牌(1bit)監(jiān)控(1bit)預約(3bit) ED(1字節(jié))SD:Starting Delimiter(開始定界符)ED:Ending Delimter(結束定界符)優(yōu)先級:決定由誰可以先獲得令牌令牌:0則是令牌;1則是令牌中有數(shù)據(jù),表示是幀監(jiān)控:1則表示發(fā)送當前令牌的主機是否為監(jiān)控者預約:表示當前網(wǎng)絡是否空閑令牌環(huán)的幀格式 SD(1字節(jié))優(yōu)先級(3bit)令牌(1bit)監(jiān)控(

31、1bit)預約(3bit)源地址目標地址 DATA(016800字節(jié))ED(1字節(jié))插入令牌中的數(shù)據(jù)令牌環(huán)的特點典型拓撲:星形環(huán)訪問機制:令牌通過 Token Passing(沒有沖突)規(guī) 范:IEEE 802.5體系類型:基帶傳輸?shù)湫屠|線:UTP或IBM 1、2、3類傳輸速率:4Mbps 或16Mbps同一時刻只能有一個幀傳輸MAC子層-FDDIFiber Distributed Data Interface 光纖分布式數(shù)據(jù)接口雙環(huán)結構實現(xiàn)容錯Primary RingSecondary Ring網(wǎng)上可能同時存在多個幀光纖上實現(xiàn)的高速的令牌環(huán)網(wǎng)100M作為低速網(wǎng)絡的高速主干2、廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路

32、層 在廣域網(wǎng)鏈路中,是一種點對點的傳輸,因此不需要尋址和仲裁,即不需要MAC址址和沖突檢測機制。目前常見的數(shù)據(jù)鏈路層封裝協(xié)議有:PPPHDLCHDLCHDLC(High Level Data Link Control)只能傳輸?shù)谌龑拥腎P協(xié)議Cisco公司專用的協(xié)議HDLC的幀的格式 標志字標志字控制段控制段地址段地址段 信息段信息段CRC校驗校驗標志字標志字011111108bit/16bit8bit/16bit 可變長度可變長度 16bit01111110標志字 協(xié)議規(guī)定,所有信息傳輸必須以一個標志字開始,且以同一個標志字結束,這個標志字是地址段地址字段為位,也可以的倍數(shù)進行擴展,用于標識

33、接收用于標識接收該幀的棧地址,在局域網(wǎng)的幀中不需要棧地址,因為網(wǎng)卡驅該幀的棧地址,在局域網(wǎng)的幀中不需要棧地址,因為網(wǎng)卡驅動會自動創(chuàng)建一個固定的棧地址動會自動創(chuàng)建一個固定的棧地址控制段控制字段為位,發(fā)送方的控制字段用來表示命令和響應的類別和功能信息段幀的信息長度是可變的校驗采用位循環(huán)冗余校驗碼()進行差錯控制PPPPPP(Point to Point)國際通用的鏈路層協(xié)議在第三層可以傳輸其它如IP,IPX等協(xié)議PPP的幀的格式 標志字標志字控制段控制段地址段地址段 協(xié)議協(xié)議信息段信息段CRC校驗校驗標志字標志字011111108bit/16bit8bit/16bit 16bit 16bit 可變

34、長度可變長度 16bit01111110標志字 PPP協(xié)議規(guī)定,所有信息傳輸必須以一個標志字開始,且以同一個標志字結束,這個標志字是地址段地址字段為位,也可以的倍數(shù)進行擴展,用于標識接收該幀的棧地址,在局域網(wǎng)的幀中不需要棧地址,因為網(wǎng)卡驅動會自動創(chuàng)建一個固定的棧地址控制段控制字段為位,發(fā)送方的控制字段用來表示命令和響應的類別和功能信息段PPP幀的信息長度是可變的校驗PPP采用位循環(huán)冗余校驗碼()進行差錯控制協(xié)議:用于指明上層封裝的協(xié)議三、最大傳輸單元(MTU)1、MTU的定義MTU(Maximum Transmission Unit)是鏈路層傳送的最大數(shù)據(jù)包(指的是數(shù)據(jù)部分),單位是字節(jié)不同鏈

35、路層協(xié)議,MTU值是不一樣的,如果值太大就會產(chǎn)生很多數(shù)據(jù)包碎片,增加丟包率,降低網(wǎng)絡速度 如果IP層有一個數(shù)據(jù)報要傳,而且數(shù)據(jù)的長度比鏈路層的MTU還大,那么IP層就需要進行分片(fragmentation),把數(shù)據(jù)報分成若干片,這樣每一片都小于MTU2、常見的MTU大小網(wǎng)絡類型網(wǎng)絡類型MTUMTUIEEE 802.3 1492EtherNet (以太網(wǎng)) 1500 PPPoE(ADSL) 1492 Dial-up(modem) 576 令牌環(huán)(802.5)4464FDDI 4352X.25 576數(shù)據(jù)包的最大值 65535第4章網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層將數(shù)據(jù)封裝成包,并且對其進行第三層的編址編址后經(jīng)過路

36、徑選擇將數(shù)據(jù)包從一個局域網(wǎng)發(fā)送到另一 局域網(wǎng) 路由器是連接不同局域網(wǎng)的設備一、IP編址IP(Internet Protocol),屬于網(wǎng)絡層協(xié)議每個連接設備在IP層的唯一邏輯標識就稱為IP地址IP數(shù)據(jù)包中含有發(fā)送它的設備的IP地址(源IP地址)和接收它的設備的IP地址(目的IP地址)1、IPv4協(xié)議概述 目前互聯(lián)網(wǎng)使用的是IP協(xié)議第4版本即IPv4IPv4協(xié)議規(guī)定,每個互聯(lián)網(wǎng)上的主機和路由器都有一個32位的IP地址,它包括網(wǎng)絡號和主機號,這一編碼組合是唯一的 IPv4地址結構分為A、B、C、D、E五類2、IPv4地址緊缺 IPv4的地址空間為32位,理論上支持40億臺終端設備的互聯(lián),但實際上由

37、于A、B、C等地址類型的劃分,浪費了上千萬的地址,特別是B類地址。對于大多數(shù)機構,一個B類網(wǎng)絡的65536個地址太大,申請到一個B類地址的用戶單位實際上一般接入的沒有這么多主機,相當一部分IP地址被閑置,并且不能被再分配。由于歷史的原因,美國一些大學和公司占用了大量的IP地址,例如MIT、IBM和AT&T分別占用了1600多萬,1700多萬和1900多萬個IP地址,而分配給象中國這么大國家所用的地址量還不如美國一個大學 到目前為止,A類和B類地址已經(jīng)用完,只有C類地址還有余量 3、解決IPv4地址緊缺問題 無類別域間路由技術(Classless Inter Domain Routing

38、,CIDR)網(wǎng)絡地址翻譯技術(Network Address Translation,NAT)4、IP地址的格式IP地址既可以用二進制表示也可以用十進制表示,由32位的點分制構成,分為4組。一個IP地址包括兩個標識:網(wǎng)絡ID和主機ID。用子網(wǎng)掩碼來確定主機號和網(wǎng)絡號例Ip地址11110000.11100000.11111100.000000018子網(wǎng)掩碼11111111.11111111.11111111.000000005、IP地址的分類Class A: Class B: Class C: Class D: 多播地址 Class E: 科研

39、用NetworkHostHostHostNetwork NetworkHostHostNetwork Network NetworkHost8 bits8 bits8 bits8 bitsA類地址1Bits:0NNNNNNNHostHostHost8 916 1724 2532Range (1-126)Class A:0 xxxxxxxA類地址后面的24位表示可能的主機地址每一個A類地址能支持16,777,214個不同的主機地址,這個數(shù)是由2的24次方再減去2得到的。減2是必要的,因為IP把全0保留為表示網(wǎng)絡而全1表示網(wǎng)絡內的廣播地址。B類地址1Bits:10NNNNNNNetworkHost

40、Host8 916 1724 2532Range (128-191)Class B:10 xxxxxx一個B類IP地址使用兩個8位組表示網(wǎng)絡號,另外兩個8位組表示主機號每一個B類地址能支持65,534個惟一的主機地址,這個數(shù)由2的16次方減2得到。C類地址1Bits:110NNNNNNetworkNetworkHost8 916 17242532Range (192-223)110 xxxxx最后一個8位組用于主機尋址每一個C類地址理論上可支持最大2 5 6個主機地址(0255),但是僅有254個可用,因為0和255不是有效的主機地址D類地址1Bits:1110MMMMMulticast Gr

41、oup Multicast Group Multicast Group8 916 17242532Range (224-239)Class D:1110 xxxx一臺機器可以把數(shù)據(jù)流同時發(fā)送到多個接收端,這比為每個接收端創(chuàng)建一個不同的流有效得多。組播有效地減小了網(wǎng)絡流量D類地址空間的范圍從224.x.x.x到239.x.x.xE類地址E類地址雖被定義為保留研究之用。因此Internet上沒有可用的E類地址。E類地址的前4位為1,因此有效的地址范圍從至55。特殊地址 用作本機的回環(huán)接口,用于測試網(wǎng)絡。IP地址的主機部分全為 “0” ,

42、代表本網(wǎng)段的網(wǎng)絡號。例:()IP地址的主機部分全為“1”代表本網(wǎng)段中的所有主機。例:55()IP地址的主機部分和網(wǎng)絡部分都為“0” (),在本機沒有獲得IP地址時使用IP地址的主機部分和網(wǎng)絡部分都為“1”代表全網(wǎng)廣播(5555)私有地址Class A through 55Class B through 55Class C 192.16

43、8.0.0 through 55什么時候應該使用私有地址?6、單播、廣播、多播地址單播地址在第三層中是一個可用的IP地址例:()在第二層中是一個具體的MAC地址例:0000CFFAAC5只有唯一的接收方才能接收到數(shù)據(jù)廣播地址在第三層中是一個IP地址主機部分全為“1”的IP地址或主機部分和網(wǎng)絡部分全為“1”的IP地址例:55()55(55)在第二層中是一個“FFFFFFFFFFFF”MAC地址本網(wǎng)段中的所有計算機都能接收到數(shù)

44、據(jù)多播地址多播地址在第三層中是D類地址中的一個具體IP地址在第二層中的地址是一個和網(wǎng)絡層地址有關系的MAC地址。一般用于視頻點播或視頻會議二、IP數(shù)據(jù)包的格式IP數(shù)據(jù)包的格式IP頭頭TCP/UDP/ICMP/IGMP頭頭 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)IP數(shù)據(jù)包的包頭格式版本(4位)頭長度(4位)服務類型(8位)封包總長度(16位)封包標識(16位)標志(3位)片斷偏移地址(13位)存活時間(8位)協(xié)議(8位)校驗和(16位)來源IP地址(32位)目的IP地址(32位)選項(可選)填充(可選)數(shù)據(jù)版本(Version)字段:占4比特。用來表明IP協(xié)議實現(xiàn)的版本號,當前一般為IPv4,即0100 報頭長度(Inter

45、net Header Length,IHL)字段:占4比特。是頭部占32比特的數(shù)字服務類型(Type of Service ,TOS)字段:占8比特,用來表示數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級總長度字段:占16比特。指明整個數(shù)據(jù)報的長度(以字節(jié)為單位)。最大長度為65535字節(jié) 標志字段:占16比特。用來唯一地標識主機發(fā)送的每一份數(shù)據(jù)報標志位字段:占3比特。標志一份數(shù)據(jù)報是否要求分段 段偏移字段:占13比特。如果一份數(shù)據(jù)報要求分段的話,此字段指明該段偏移距原始數(shù)據(jù)報開始的位置生存期(TTL:Time to Live)字段:占8比特。用來設置數(shù)據(jù)報最多可以經(jīng)過的路由器數(shù)。由發(fā)送數(shù)據(jù)的源主機設置,通常為32、64、1

46、28等。每經(jīng)過一個路由器,其值減1,直到0時該數(shù)據(jù)報被丟棄 協(xié)議字段:占8比特。指明IP層所封裝的上層協(xié)議類型,如ICMP(1)、IGMP(2) 、TCP(6)、UDP(17)等 頭部校驗和字段:占16比特。內容是根據(jù)IP頭部計算得到的校驗和碼 源IP地址、目標IP地址字段:各占32比特。用來標明發(fā)送IP數(shù)據(jù)報文的源主機地址和接收IP報文的目標主機地址 可選項字段:占32比特。用來定義一些任選項:如記錄路徑、時間戳等,這些選項很少被使用。三、沖突域廣播域沖突域(collision domain):在以太網(wǎng)中,當兩個節(jié)點同時傳輸數(shù)據(jù)時,從兩個設備發(fā)出的幀將會碰撞,在物理介質上相遇,彼此數(shù)據(jù)都會被

47、破壞,這樣的區(qū)域叫沖突域HUB中的所有端口都在一個沖突域中且在一個廣播域中 Switch中每一個端口都是一個沖突域,所有的端口都在一個廣播域中廣播域 (broadcast domain):廣播幀傳輸?shù)木W(wǎng)絡范圍,一般是路由器來設定邊界(因為router不轉發(fā)廣播),路由器的每個端口都是一個廣播域第5章傳輸層通過端口號區(qū)分上層的應用程序端口號可以分為TCP和UDP端口號進行流量控制 只有用TCP協(xié)議傳輸時才有流量控制為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠或不可靠的連接服務(TCP提供可靠的傳輸,UDP提供不可靠的傳輸)一、傳輸層的頭部格式TCP/UDP頭頭數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)二、TCP及TCP頭部格式TCP:Transfer c

48、ontrol protocol(傳輸控制協(xié)議)提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸TCP利用窗口技術對數(shù)據(jù)流量進行控制通過TCP端口號區(qū)分上層的服務1、TCP頭部格式源端口(2字節(jié))目的端口(2字節(jié))序號(4字節(jié))確認序號(4字節(jié))頭長度(4位)保留(6位)ACKSYNPSHRSTURGFIN窗口大?。?字節(jié))校驗和(16位)緊急指針(16位)選項(可選)數(shù)據(jù)TCP源端口(Source Port):16位的源端口包含初始化通信的端口號。TCP目的端口(Destination Port):16位的目的端口域定義傳輸?shù)哪康摹P蛄刑枺⊿equence Number):TCP發(fā)送方向接收方發(fā)送的封包順序號。確認序號(A

49、cknowledge Number):接收方回發(fā)的發(fā)送方應答順序號。頭長度(Header Length):表示TCP頭的字節(jié)數(shù)。窗口大小(Window):目的機使用16位的域將其緩沖區(qū)的剩余大小放入窗口,讓發(fā)送方每次發(fā)送的數(shù)據(jù)不能超過窗口大小。校驗和(Check Sum):對頭數(shù)據(jù)進行校驗,同時還對封包內容校驗。URG:是否使用緊急指針,0為不使用,1為使用。ACK:請求/應答狀態(tài)。0為請求,1為應答。PSH:當接收方收到數(shù)據(jù)后應盡快交給應用程序,而不是等緩沖區(qū)滿后再遞交。RST:連線復位,首先斷開連接,然后重建。SYN:用來發(fā)起一個連接。FIN:結束連線。如果FIN為0是結束連線請求,F(xiàn)IN

50、為1表示結束連線。緊急指針(Urgent Pointer):當URG為1的時候才有效。當接收方收到一個URG為1的域后,立即中止當前正在執(zhí)行的程序,根據(jù)URG Point段找到緊急數(shù)據(jù),優(yōu)先進行處理。2、TCP的“三次握手”發(fā)送發(fā)送 SYN (seq=100 ctl=SYN)Host AHost B1發(fā)送發(fā)送 SYN (seq=100 ctl=SYN)接收接收 SYN發(fā)送發(fā)送 SYN, ACK (seq=300 acknumber=101 ctl=syn,ack)Host AHost B接收接收 SYN12發(fā)送發(fā)送 SYN (seq=100 ctl=SYN)接收接收 SYN發(fā)送發(fā)送 SYN,

51、ACK (seq=300 acknumber=101 ctl=syn,ack)建立會話建立會話(seq=101 acknumber=301 ctl=ack)Host AHost B123接收接收 SYN3、TCP協(xié)議的四次“揮手” 需要斷開連接的時候,TCP也需要互相確認才可以斷開連接第一次“揮手” 第一次交互中,首先發(fā)送一個FIN=1的請求,要求斷開第二次“揮手”目標主機在得到請求后發(fā)送ACK=1進行確認第三次“揮手”在確認信息發(fā)出后,就發(fā)送一個FIN=1的包,與源主機斷開第四次“揮手”隨后源主機返回一條ACK=1的信息,這樣一次完整的TCP會話就結束了4、TCP協(xié)議的窗口機制 在大多數(shù)可靠

52、的、面向連接的數(shù)據(jù)傳輸中,如果發(fā)送方每發(fā)送一個數(shù)據(jù)后都要等候確認,那么效率是很低的。因此可以發(fā)送方可以先發(fā)送一定數(shù)量的數(shù)據(jù)后,再等待接收方的確認,這個“一定數(shù)量的數(shù)據(jù)”就是窗口大小。發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方Window size = 3Send 2發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方Window size = 3Send 1Window size = 3Send 3Window size = 3Send 2發(fā)送方發(fā)送方Window size = 3Send 1Window size = 3Send 3ACK 3Window size = 2數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 3 被丟棄被丟棄接收方接收方Window size =

53、3Send 2發(fā)送方發(fā)送方Window size = 3Send 1Window size = 3Send 3ACK 3Window size = 2數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 3 被丟棄被丟棄Window size = 3Send 4Window size = 3Send 3接收方接收方NOTE 窗口的大小對網(wǎng)絡性能有很大的影響。如果滑動窗口過小,則需要在網(wǎng)絡上頻繁地傳輸確認信息,占用了大量的網(wǎng)絡帶寬如果滑動窗口過大,對于利用率較高,容易產(chǎn)生丟包現(xiàn)象的網(wǎng)絡,則需要多次發(fā)送重復的數(shù)據(jù),也同樣耗費了網(wǎng)絡帶寬 三、UDP及UDP頭部格式UDP可以區(qū)分上層的應用程序UDP協(xié)議在TCP/IP主機之間建立快速、輕便、不可

54、靠的數(shù)據(jù)傳輸通道 1、UDPTCPUDP協(xié)議協(xié)議TCP協(xié)議協(xié)議無連接的服務面向連接的服務UDP不能確?;虺姓J數(shù)據(jù)傳遞 TCP 通過確認和按順序傳遞數(shù)據(jù)來確保數(shù)據(jù)的傳遞 UDP就像明信片,信息量很小而且每次傳遞成功的可能性很高,但是不能完全保證傳遞成功 TCP就像電話,必須先驗證目標是否可以訪問后才開始通訊 UDP快速,具有低開銷要求 TCP 比較慢,有更高的開銷要求,而且只支持點對點通訊UDP 和 TCP 都使用端口標識每個 TCP/IP 程序的通訊2、 UDP協(xié)議的頭結構 源端口(2字節(jié))目的端口(2字節(jié))封報長度(2字節(jié))校驗和(2字節(jié))數(shù)據(jù)源端口(Source Port):16位的源端口

55、域包含初始化通信的端口號。目的端口(Destination Port):16位的目的端口域定義傳輸?shù)哪康?。這個端口指明報文接收計算機上的應用程序地址接口。封包長度(Length):UDP頭和數(shù)據(jù)的總長度。校驗和(Check Sum):和TCP和校驗和一樣,不僅對頭數(shù)據(jù)進行校驗,還對包的內容進行校驗。四、UDP及TCP的端口號在網(wǎng)絡技術中,端口(Port)有兩種意思物理意義上的端口:比如,ADSL Modem、集線器、交換機、路由器用于連接其他網(wǎng)絡設備的接口,如RJ-45端口、SC端口等等邏輯意義上的端口:一般是指TCP/IP協(xié)議中的端口,端口號的范圍從0到65535,比如用于瀏覽網(wǎng)頁服務的80

56、端口,用于FTP服務的21端口 1、端口號的分類知名端口(Well-Known Ports)知名端口即眾所周知的端口號,范圍從0到1023,這些端口號一般固定分配給一些服務。比如21端口分配給FTP服務,25端口分配給SMTP(簡單郵件傳輸協(xié)議)服務,80端口分配給HTTP服務,135端口分配給RPC(遠程過程調用)服務等等動態(tài)端口(Dynamic Ports)動態(tài)端口的范圍從1024到65535,這些端口號一般不固定分配給某個服務,只要運行的程序向系統(tǒng)提出訪問網(wǎng)絡的申請,那么系統(tǒng)就可以從這些端口號中分配一個供該程序使用。在關閉程序進程后,就會釋放所占用的端口號。動態(tài)端口也常常被病毒木馬程序所

57、利用,如冰河默認連接端口是7626、WAY 2.4是8011、Netspy 3.0是7306、YAI病毒是1024等等2、常用的網(wǎng)絡服務端口端口端口協(xié)議協(xié)議服務服務21TCPFTP服務25TCPSMTP服務53 TCP/UDPDNS服務80TCPWeb服務135TCPRPC服務137UDPNetBIOS域名服務138UDPNetBIOS數(shù)據(jù)報服務139TCPNetBIOS會話服務443TCP基于SSL的HTTP服務445TCP/UDPMicrosoft SMB服務3389TCPWindows終端服務端端 口口 說明說明3389Windows 2000 終端所開放的端口5569木馬Robo-Ha

58、ck所開放的端口5742木馬WinCrash1.03所開放的端口6267木馬廣外女生 所開放的端口6400木馬The tHing所開放的端口6670木馬Deep Throat所開放的端口6671木馬Deep Throat 3.0所開放的端口6711木馬SubSeven 1.0/1.9所開放的端口6883木馬DeltaSource所開放的端口第6章TCP/IP協(xié)議簇一、ARPAddress Resolution Protocol地址轉換協(xié)議屬于第三層的協(xié)議將對方的IP地址轉換為MAC地址當本機的TCP/IP協(xié)議初始化時,自動啟用ARP協(xié)議點對點的鏈路不使用ARPARP工作原理

59、IP: = ?我需要知道我需要知道的物理地的物理地址址.IP: = ?我知道你的請求,這是我我知道你的請求,這是我的物理地址的物理地址我需要知道我需要知道的物理的物理地址地址.IP: Ethernet: 0800.0020.1111 IP: = ?我知道你的請求,這是我我知道你的請求,這是我的物理地址的物理地址我需要知道我需要知道的物理的物理地址地址

60、. 映射 IP MAC地址 存儲在本地的ARP緩存中IP: Ethernet: 0800.0020.1111 IP: = ?我知道你的請求,這是我我知道你的請求,這是我的物理地址的物理地址我需要知道我需要知道的物理的物理地址地址.當鏈路層要封裝網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)時,它需要知道目的物理地址。首先,每個主機都有ARP緩存,用來存放一些IP地址與MAC地址的對應關系。主機根據(jù)分組頭上的目的IP地址查閱自己的ARP緩存,如果沒查到,就用廣播地址發(fā)送ARP請求。被請求的IP地址所對應的主機返回一個ARP響應。主機收到響應后,就可發(fā)送數(shù)據(jù)幀

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