网络互联技术_第1章_网络互联设备和管理

网络互联技术与实践教程第一章网络互联设备与管理网络互联技术与实践教程广东中山外语学校为加强教育信息化，在2000年建成校园网，实现部门之间互访，共享资源。建设完成校园网为二层架构：使用三层交换机充当核心，通过防火墙专线接入Internent，各楼层内使用二层交换机做接入，把校内各办公楼中计算机联为一体。学校各部门员工计算机，接入在各楼层安装的集线器设备，各楼层集线器接入到楼寓二层交换机上，其中教学楼、办公楼、实验楼、图书馆各安装有一台二层接入交换机，接入交换机再汇聚到网络中心三层交换机。认识办公网络中网络设备网络互联技术与实践教程办公网中网络互联设备第一节：物理层设备第二节：数据链路层设备第三节：网络层设备第四节：应用层设备网络互联技术与实践教程第一节：物理层设备办公网中网络互联设备网络互联技术与实践教程物理层设备在网络中连接示意图物理层是指OSI参考模型最低层，物理层设备有中继器，集线器，无线AP等。工作在物理层的设备由于性能限制，无法分辨出传输信号中的数据信息，其任务就是为和它互相连接的设备，提供一个传输数据的物理连接，数据流在物理信道上是以信号的方式进行传输的。在物理层传输的数据叫比特流。网络互联技术与实践教程物理层设备-集线器网络互联技术与实践教程共享式以太网工作机制CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）计算机发送数据前先侦听链路，若空闲则发送，若被占用则等待一个随机时间再试。若两台计算机同时发送数据，都发送监听包侦听网络，两个监听包在网络上产生碰撞，双方均放弃发送，各自等待一个随机时间再试。当在通讯量少时（40%），有很高的效率；当在通讯量大时，效率很低，造成所谓的广播风暴，容易发生阻塞甚至瘫痪。Collisiondetected共享式以太网：网络内一台主机发送数据的时候，其他主机只能接收数据，都不能发送数据；网络互联技术与实践教程听当PCA要发一个数据包给PCD的时候,首先PCA要先听HUB的链路上是否有数据在跑,如果有那么PCA等待,如果没有那么PCA将数据包发出.这样的做法是由于HUB上的链路是共享的,所以采用了发数据包之前先进行冲突检测的方法,那么我们称为CSMA/CD。PCAPCBPCCPCD空闲CSMA/CD：载波侦听、多路访问、冲突检测数据CSMA/CD示例网络互联技术与实践教程共享式以太网的全网络广播和冲突网络互联技术与实践教程共享网络涉及到基本概念冲突域：域内的不同设备同时发出的帧互相冲突；特点为：每台主机得到的可用带宽很低，网上冲突增加，信息传输安全得不到保证。广播域：网络中能接受到任何一设备发出的广播信息的所有设备的集合。当这些设备中的一个发出一个广播时，所有其他的设备都能接收到这个广播帧。网络互联技术与实践教程•AP（AccessPoint无线接入点）：AP相当于基站，主要作用将无线网络接入以太网，其次要将各无线网络客户端连接到一起，相当于以太网的集线器，使装有无线网卡的PC，通过AP共享有线局域网络甚至广域网络的资源，一个AP能够在几十至上百米的范围内连接多个无线用户。组建WLAN基本设备室内型无线接入点网络互联技术与实践教程安装APwlan网络模式网络互联技术与实践教程实习项目1：组建办公网（HUB）【项目场景】如图所示网络拓扑，是广东中山外语学校办公网络建设项目，教学楼中教务处办公网络安装的场景，需要把教务处的十几台电脑连为一体，接入到楼道网络中，希望使用集线器HUB设备来实施。【施工设备】集线器（1台）；网线（若干）；测试PC（若干）。【施工过程】…………网络互联技术与实践教程实习项目2：组建双机互联对等网【任务目标】学会制作交叉线和直通线，测试连通性使用双绞线连接PC组建双机互联对等网络【材料准备】RJ45接头（若干）双绞线（若干）卡线钳（1把）测线仪器（1台）测试PC（2台）【实施过程】…………网络互联技术与实践教程办公网中网络互联设备第二节：数据链路层设备网络互联技术与实践教程数据链路层设备在网络中连接示意图数据链路可以粗略地理解为数据传输通道，位于物理层与网络层之间，是数据传输过程中比较重要一层。物理层设备为终端设备间提供传输媒介及连接，但通讯设备之间的传输连接只在通讯时暂时连接的。每次通信都要经过建立通信连接和拆除通信连接两个过程，这种建立起来的数据收发关系就叫数据链路，承担这种工作任务的设备，叫数据链路层设备，常见的数据链路层设备有网卡、网桥、交换机。网络互联技术与实践教程1、要能对传输数据进行检错和纠错，纠错是数据链路层设备的基本任务。2、数据链路层的设备需要将数据封装成一种叫帧的数据形态，帧是数据链路层数据传送的基本单位。3、帧中携带接收设备的物理地址。数据信息通过网络时，需要对数据进行打包，即封帧。4、接收时需要对数据进行拆包，将其变成计算机可以识别的数据。数据链路层设备任务网络互联技术与实践教程数据源地址帧纠错码类型目的地址可变2664XXXXXXXXXXXX由厂商分配给设备由IEEE分配给厂商(如:锐捷网络00-D0-F8)前导位MAC地址8单位:字节数据链路层数据传送单位-帧的组成数据链路层基础知识--帧网络互联技术与实践教程也叫网络适配器，是连接计算机与网络的硬件设备，主要作用是将计算机数据转换成能够通过介质传输的信号，是局域网最基本的组成部分之一。局域网中，网络设备利用数据包的MAC地址来寻找它的目的地址，MAC是节点的身份证明网卡MAC地址网卡网络互联技术与实践教程MAC地址3字节设备编号3字节厂商编号网络互联技术与实践教程交换机为了解决网络规模扩展引起的冲突，人们设计出新型的网络互联设备-网桥。网桥是工作在数据链路层的设备，可以识别信号中所携带的数据帧。网桥接收到数据帧后，通过查询“MAC地址-端口”对应表，再根据数据帧中携带的MAC地址来决定是否转发帧。网桥在工作过程中使用软件来过滤、学习和转发数据帧，工作速度慢。因此改进型多端口的网桥-交换机设备应运而生。网络互联技术与实践教程数据链路层核心设备介绍交换机用于连接局域网各节点，高性能的特殊计算机设备。是一种具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品。多端口的网桥。二层交换属数据链路层，交换机内维护着一张连接的启动计算机的网卡地址和端口对应表。可以识别帧中源MAC地址，根据目标MAC地址转发信息到对应端口，是过滤转发而不是广播方式传输。RG-S2150G网络互联技术与实践教程数据链路层核心设备介绍由于每一帧都能独立地从源端口送至目的端口设备，避免了碰撞发生。只有在没匹配到对应地址时，交换机才将接收到的帧以广播的方式发送给所有端口。这样有效地过滤了多余数据流是一种具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品。多端口的网桥。网络互联技术与实践教程交换机和集线器区别集线器属于物理层，交换机属于数据链路层。智能与非智能区别：集线器只起到信号放大和传输作用，不能对信号进行处理。而交换机具有识别、自动寻址、交换功能，并端对端独立工作，提高了数据吞吐量。集线器是一种广播模式，容易产生广播风暴，交换机端口间相互响应不影响其他端口，能有效隔离冲突和抑制风暴产生。网络互联技术与实践教程交换机与集线器的区别目的主机1共享式以太网源主机1目的主机2源主机2交换式以太网源主机1目的主机1源主机2目的主机2网络互联技术与实践教程ROMFlashInterfaceCPURAM交换机设备硬件组成交换机设备=硬件构件+软件操作系统(RGNOS)网络互联技术与实践教程CPU：提供控制和管理，控制和管理所有网络通讯的运行，理论上可以执行任何网络功能。例如：执行生成树、路由协议、ARP等。CPU提供了更快速和灵活的功能支持。在交换机中，CPU的作用通常没有那么重要。因为大部分的交换计算由一种叫做专用集成电路ASIC的专用硬件来完成。交换硬件控制中心——CPU网络互联技术与实践教程ASIC：专门的硬件集成电路所有端口并行转发数据，提供高性能的基于硬件的功能特性，主要由两部分功能组成：1、转发功能：L2、L3、组播2、端口功能：提供缓冲、拥塞避免、链路聚合、VLAN标记、广播抑制、ACL优点：性能高,速度快缺点：研发周期比较长，功能无法灵活扩展交换硬件构架的组成——ASIC网络互联技术与实践教程交换背板是交换机最重要的硬件组成，背板就像是公共汽车，运载并收发网络信息。高密度端口之间连接通道，类似pc中的主板。SLOT1SLOT2SLOT3SLOT4SLOT7SLOT8SLOT9SLOT9SLOT8SLOT10SLOT10SLOT7SLOT4SLOT3SLOT2SLOT1交换硬件构架的组成——交换背板背板提供插槽/端口间的连接。提供插槽或端口间的连接和数据传输，背板设计直接影响整机处理性能。网络互联技术与实践教程交换机支持的接口类型网络互联技术与实践教程交换机支持的模块网络互联技术与实践教程配置线缆介绍两端都是DB9母头的配置线缆一端是DB9母头，另一端是DB9公头的配置线缆一端是DB9母头，另一端是RJ45头的配置线缆；网络互联技术与实践教程交换机软件：RGNOSRGNOS是一种特殊的软件，可用它配置管理交换硬件，将信息从一个接口交换到另一个端口。是交换机产品的“力量之源”。正是由于NOS存在，才使交换机具有强大的生命力。网络互联技术与实践教程复习Internet（因特网）、internet（互连网）和Intranet（内联网或内部网）的概念。Intranet与局域网的关系物理层设备冲突域和广播域数据链路层设备交换机与集线器的区别网络互联技术与实践教程交换机的工作原理交换机根据收到的数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中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如果数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发，这一过程称之为泛洪广播帧和组播帧向所有的端口转发网络互联技术与实践教程交换机的基本功能地址学习（Addresslearning）帧的转发和过滤（Forword/filterdecision）环路避免（Loopavoidance）交换机是一种基于MAC地址识别，能完成数据包封装并转发的网络互联设备，交的机的主要功能如下：网络互联技术与实践教程二层交换地址学习（1）•最初开机时MAC地址表是空的MAC地址表0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3ABCD网络互联技术与实践教程二层交换地址学习（2）•主机A发送数据帧给主机C•交换机通过学习数据帧的源MAC地址，记录下主机A的MAC地址对应端口E0•该数据帧转发到除端口E0以外的其它所有端口(不清楚目标主机的单点传送用泛洪方式)0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111E0E1E2E3DCBAMAC地址表网络互联技术与实践教程二层交换地址学习（3）•主机D发送数据帧给主机C•交换机通过学习数据帧的源MAC地址，记录下主机D的MAC地址对应端口E03•该数据帧转发到除端口E3以外的其它所有端口(不清楚目标主机的单点传送用泛洪方式)0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111E3:0260.8c01.4444E0E1E2E3DCABMAC地址表网络互联技术与实践教程MAC端口设备地址学习—MAC地址表形成（4）外部网FABCE1E201-11-5A-00-43-7EE1A01-11-51-00-78-ADE1B01-11-51-00-ED-4FE1C01-11-51-00-3C-C5E2F源地址A01-11-5A-00-43-7E目的地址B01-11-51-00-78-AD源地址B01-11-51-00-