网络工程第3课-网络互联设备

计算机网络技术专业网络工程陕西.杨凌2019年10月4日中等职业学校专业骨干教师赵永安[e-mail]第2页2019年10月4日计算机网络技术专业培训第3章网络互联设备3.1集线器3.2网络适配器——网卡3.3调制解调器3.4网桥3.5交换机3.6路由器3.7防火墙小结习题与思考第3页2019年10月4日计算机网络技术专业培训本章重点：以太网通信原理，802.3规范与介质标准为基础常用网络通讯介质类型和性能主要的网络互联设备类型与功能交换机原理、工作模式快速以太网与千兆以太网技术VLAN设计，多层交换技术与VLAN间的信息传递机制本章难点：快速以太网与千兆以太网技术交换技术与VLAN间的信息传递第3章网络互联设备第4页2019年10月4日计算机网络技术专业培训学习目标通过网络互联设备的学习，应掌握的知识点：•学习基于以太网通信原理、802.3规范与介质标准技术应用的思想方法•了解主要的网络互联设备类型与功能•熟练掌握集线器、网卡的工作性能和组网方法•掌握交换机原理及应用特点•了解路由器的工作特点•基本掌握快速以太网与千兆以太网技术要点•具备VLAN设计的基本思想•了解网关、防火墙的基本知识第3章网络互联设备第5页2019年10月4日计算机网络技术专业培训网络互联设备网络互联在物理上依托网络互联设备的支持。网络互联设备功能和意义:在同一子网中,运行同种协议,构成局域网或子网环境实现不同协议之间协议的转换，保证网络之间互联通信。第6页2019年10月4日计算机网络技术专业培训3.1.1集线器(HUB)HUB是一种共享式设备1.集线器提供多端口服务-多口中继器。2.集线器搭建星型结构,处于星型节点位置3.用于共享式网络的建设，是解决服务器到桌面最经济的方案。4.HUB组网灵活，实现对联网计算机进行集中管理。共享信道的缺陷：多个站点同时发送会造成冲突；网络中站点越多，冲突现象越严重；每个站点的平均拥有带宽为Band_Width/ports；位置:物理层第7页2019年10月4日计算机网络技术专业培训(1)带宽标准10MB、100MB和10/100MB自适应三种3.1.2集线器的选择(2)是否支持网管功能DampHUB(亚集线器)•只具有简单的信号放大和再生的作用，无法对网络性能进行优化和管理。•共享式HUBIntelligentHUB(智能集线器)•增加网络交换功能，具有网络管理(SNMP)和自动检测网络端口速度的能力(类似于交换机)。•100MBHUB和10/100MB自适应HUB多为智能型。第8页2019年10月4日计算机网络技术专业培训(3)以外形尺寸为依据综合布线系统要求集线器同网络设备固定在机柜中。集线器几何尺寸必须符合机架标准-19in工业规范。(4)接口类型RJ-45接口光纤接口(5)品牌效应高档HUB主要3Com、Intel等产品占据，设计比较独特，几个甚至每个端口配置一个处理器，价格较高。第9页2019年10月4日计算机网络技术专业培训•独立式（Standalone）：固定配置，扩充时用级连的方法堆叠式（Stackable）：固定配置，用堆叠方法进行扩充——堆叠连接在一起的HUB在逻辑相当于一台单独的HUB，可统一管理模块化（Module）：又称机箱式，由一台带有底板、电源的机箱和若干块多端口的接口卡（线卡）组成。可灵活按需配置，通过插入不同的插卡满足需求（如插入交换卡、路由卡、加密卡等）(6)根据配置形式的不同分类第10页2019年10月4日计算机网络技术专业培训3.2网络适配器——网卡3.2.1网卡概述(NetworkInterfaceCard-NIC)网络设备中最基本的连接部件之一每块网卡都有惟一的网络节点地址MAC地址提供数字信号的传输与接收功能网卡类型的按照局域网协议而区分第11页2019年10月4日计算机网络技术专业培训以太网卡的功能结构第12页2019年10月4日计算机网络技术专业培训传输介质以太网卡电路结构图主板I/O总线冲突检测电路冲突计数器发送控制器Manchester编码器CRC生成器Manchester解码器发送位移寄存器发送缓冲区CRC生成器接收位移寄存器接收缓冲区延时时间生成器随机数生成器MAC寄存器第13页2019年10月4日计算机网络技术专业培训原则：明确实际需要用途：•服务器专用网卡•用户级普通网卡协议性：•802.3•802.4•802.5传输速率：“自动协商”管理机制10-100Mbps100Mbps成为桌面主流产品,1000Mbps成为服务器主流产品。接口类型:RJ45/光纤其它：远程唤醒功能3.2.2网卡的选择第14页2019年10月4日计算机网络技术专业培训网卡的种类【常用以太网卡】网卡类型总线规格适用机型NE1000及兼容卡（8位）ISA总线IBM-PC、XTNE2000及兼容卡（16位）ISA总线286至486PCNE3200及兼容卡（32位）EISE总线EISA总线PCVL总线卡（32位）VESA总线486DX/2PCI总线卡（32/64位）PCI总线Pentium(586)第15页2019年10月4日计算机网络技术专业培训3.3调制解调器3.3.1调制解调器的作用调制解调器(Modem)是一种完成两台计算机间利用频带传输通信的设备。作用：调制(Modulator)线路一端的调制解调器，把计算机的数字信号翻译成可沿普通电话线传送的模拟信号；解调(Demodulator)线路另一端的调制解调器接收传送的模拟信号，并转换计算机可识别的数字信息。第16页2019年10月4日计算机网络技术专业培训电话交换网计算机Amodemmodem计算机B调制器解调器解调器调制器发送端接收端接收端发送端第17页2019年10月4日计算机网络技术专业培训xDSL接入技术(DTE+ADSLModem+交换机)xDSL(DigitalSubscriberLoop）技术是一组数字用户环路，其中x表示有若干种类型。固定电话网宽带接入的主要方法XDSL为满足应用需求，采用对称与非对称传输机制:1.对称:上行与下行的带宽相同（如HDSL）2.非对称:上行与下行的带宽不相同（如ADSL）第18页2019年10月4日计算机网络技术专业培训ADSL（AsymmetricDigitalSubscriberLoop）非对称数字用户线在普通电话线的低频语音上叠加高频数字信号，提供数据传输，距离达3～6km。无需修改任何现有协议和网络结构(只需在电信公司的线出口和用户电话线入口各加一台ADSL调制解调器)。当电话线两端分别接入ADSLModem时，在这段电话线上可产生三个同时信息通道：一个速率为1.5Mbps-8Mbps下行通道，用于下载信息；一个速率为16Kbps-2Mbps上行通道，用于上传信息；一个普通语音服务通道，用于普通电话服务。第19页2019年10月4日计算机网络技术专业培训ADSL的频分复用1050kHz电话上行低速通路下行数据通路第20页2019年10月4日计算机网络技术专业培训ADSL标准G.DMT标准所谓“全速率ADSL”；支持8Mbps高速下行和2Mbps上行速率；G.LITE标准所谓“轻型ADSL“；支持1.5Mbps高速下行和512Kbps上行速率；目前所有ADSL局端设备都支持以上两个标准，用户可根据需要选择支持不同标准的客户端设备。第21页2019年10月4日计算机网络技术专业培训ADSL接入方式之一：家庭接入用户设备：ADSLMODEM卡（内置式）；ADSL分离器（采用全速率接入时，通常由局方提供）。第22页2019年10月4日计算机网络技术专业培训ADSL接入方式之二：家庭接入用户设备：带USB接口的ADSLMODEM（外置式）；ADSL分离器（采用全速率接入时，通常由局方提供）。第23页2019年10月4日计算机网络技术专业培训ADSL接入方式之三：网吧/单位/家庭接入用户设备：带RJ-45接口的ADSLMODEM（外置式）；ADSL分离器（采用全速率接入时，通常由局方提供）；可接集线器，实现小型网络的Internet共享。第24页2019年10月4日计算机网络技术专业培训ADSL接入方式之四：企业/单位接入用户设备：ADSL路由器（价格高）,通常还后接有交换机或集线器；ADSL分离器（采用全速率接入时，通常由局方提供）；可提供地址转换、一个IP共享Internet连接等功能。第25页2019年10月4日计算机网络技术专业培训3.4网桥网桥的工作原理和功能位置：数据链路层作用：将两个局域网(LAN)连起来功能：根据MAC地址转发帧(网络层路由器根据IP地址进行转发)•基于MAC地址建立和维护交换表(类似于网桥表)•将数据帧交换到连接到目的地的接口特点：连接同一类型的网段只用MAC地址和物理拓扑工作，适于小型简单网络第26页2019年10月4日计算机网络技术专业培训3.5交换机3.5.1交换机概述一种基于MAC地址识别，完成封装转发数据包功能的网络设备。作用：构建星型拓扑结构的核心设备交换机改变共享传输为交换传输每个站点独享传输带宽普通功能：基于MAC地址建立和维护交换表(类似于网桥表)将数据帧交换到连接到目的地的接口高级功能：支持VLAN、链路汇聚，路由器和防火墙的功能对照集线器第27页2019年10月4日计算机网络技术专业培训交换机动态地学习MAC地址并存储在可寻址内存(CAM—content-addressablememory)的交换表：(1)交换机每接收到一个数据帧后，在CAM交换表中存放一个地址项，并且在该项上加上时间戳(2)当CAM中已经保存有该地址的数据帧时，表中地址相关项的时间戳将被更新(3)当CAM中地址的时间戳过期后，该项将从表中删除LAN交换机如何学习MAC地址第28页2019年10月4日计算机网络技术专业培训初始状态下，MAC地址表是空的MAC地址表0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3ABCD交换机学习MAC地址第29页2019年10月4日计算机网络技术专业培训•A站发送一帧数据到C站•交换机通过学习数据帧中的源地址，发现A站的MAC地址是在E0端口所连接的网段上，将这个关系项纪录到地址表中•A站到C站的这个数据帧将被发送到E1、E2、E3(未知目的地状况下的单播——unknownuncast)MAC地址表0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111E0E1E2E3DCBAData0260.8c01.1111FCSLength0260.8c01.2222Preamble交换机学习MAC地址第30页2019年10月4日计算机网络技术专业培训•C站发送一帧数据到D站•交换机(网桥)通过学习数据帧中的源地址，发现C站的MAC地址是在E2端口所连接的网段上，将这个关系项纪录到地址表中•C站到D站的这个数据帧将被扩散发送到E0、E1、E3(未知目的地状况下的单播——unknownunicast)MAC地址表0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111E2:0260.8c01.2222E0E1E2E3DCABData0260.8c01.2222FCSLength0260.8c01.4444Preamble地址学习第31页2019年10月4日计算机网络技术专业培训A站发送一帧数据到C站目的地已知，数据帧不需要广播，则直接转发到E2端口的网段上E0:0260.8c01.1111E2:0260.8c01.22220260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3XXDCABMAC地址表Data0260.8c01.1111FCSLength0260.8c