计算机网络技术第7章计算机组网设备和配置

第七章计算机组网设备和配置计算机系统与网络技术主要内容网络设备基本知识组网技术交换机、路由器组网方式和配置方法7.1网络传输介质及连接方式网络传输介质网络传输介质是网络通信过程中信息的传输通道网络传输介质分类有线介质同轴电缆、双绞线、光纤电缆等无线介质无线电、微波、红外线、激光等双绞线非屏蔽双绞线(UnshieldedTwistedPair，UTP)由两股相互绝缘隔离、绞绕在一起的电线组成，作为一条通信线路屏蔽双绞线(ShieldedTwistedPair，STP）在双绞线的外面包上了一层铝箔，因而提高了双绞线的抗干扰能力非屏蔽双绞线分类1类线，用于电话线和低速数据线5类线，支持100Mbps的传输速率，可用于100Base-T以太网，网络段100m超5类线，传输速率达155Mbps，网络段100m，适用于100Base-T以太网、ATM网6类线，传输速率达10Gbps，网络段100m，适用于1000Base-T和10GBase-T以太网同轴电缆（CoaxialCable）基带同轴电缆一个信道宽带同轴电缆多个频率传送信号速度200Mbps，网络段3km用于有线电视系统光纤（Fiber-OpticCable）光纤由纤芯、包层、护套以及加强纤维组成1000Mbps~50,000Mbps信号衰减低，传输距离可达10km以上7.1网络传输介质及连接方式常用的无线介质无线电波微波红外线激光无线电波BSBS固定通信点与通讯终端之间是无线链路低功率、单频率方式：价格低，最大距离为25m，适合于办公室联网。高功率、单频率方式：传输距离远，甚至可以穿越大气层，适合于旅行或野外工作的人入网。扩展频谱方式：抗干扰能力较强，可以提供较安全的数据传送。基站终端无线电波覆盖的区域微波系统使用高频无线电波传播语音和数据光路可见半数以上的电视系统使用微波传送微波中继站两个地面站之间传送距离：50-100km地面站之间的直视线路微波传送塔地球卫星系统地球卫星作为微波中继站卫星发送接收器卫星地球卫星发送接收器远地通讯卫星GEO(22,300英里)中距卫星5,000~10,000英里近地卫星400~800英里7.1网络传输介质及连接方式网络连接方式有线连接方式无线连接方式有线连接双绞线连接器RJ-11RJ-45同轴电缆连接器BNC连接器AUI连接器光纤连接FC、SC、ST、D4、DIN…7.2网卡网络接口卡（NetworkInterfaceCard，NIC）网络适配器（NetworkAdaptor），简称网卡计算机连接网络中各种网络设备的接口7.2网卡分类按网卡的速率划分以太网卡可分为10Mbps、100Mbps、1000Mbps和10000Mbps四种频宽按网卡接口类型划分PCI接口、USB接口笔记本电脑专用的PCMCIA接口网卡工作原理网卡在出厂时都被赋予一个全球唯一的物理地址标识，称为MAC地址。MAC地址的长度为48比特，如：00-C0-9F-E2-EC-17网卡的主要功能将计算机内部的数据封装为数据帧，并通过网络介质将数据发送到网络上去；接收网络上其它设备传过来的数据帧，并将其提交本机处理。网卡可分为半双工（HalfDuplex）与全双工（FullDuplex）半双工网卡无法同一时间内完成接收与传送数据的操作而全双工网卡支持具有在同一时刻进行发送和接收操作的能力网卡的基本构造以太网卡主要由PCB线路板、主芯片、数据汞、总线插口、BOOTROM、EEPROM、晶振、RJ-45接口、指示灯以及一些二极管、电容、电阻等元件构成BOOTROM插槽插口LED指示灯主芯片RJ45接口晶振数据汞网卡的工作过程以太网卡-载波侦听多路碰撞检测（CSMA/CD）发送数据时，首先侦听介质上是否有载波如果有，则认为其他站点正在传送信息，继续侦听介质。一旦通信介质在一定时间段内（称为数据帧间缝隙：IFG=9.6微秒）无信号，则开始进行数据帧发送，同时继续侦听通信介质，以检测冲突；在发送数据期间，如果检测到冲突，则立即停止该次发送，并向介质发送一个“阻塞”信号，告知其他站点已经发生冲突，从而丢弃那些可能受到损坏的数据帧，并等待一段随机时间（CSMA/CD确定等待时间的算法是二进制指数退避算法）。在等待一段随机时间后，再进行新的发送；如果重传多次后（大于16次）仍发生冲突，就放弃发送。7.3集线器（HUB）转发器工作在物理层实现信号放大、去除噪音转发器源信号转发后信号集线器一种特殊的转发器，它与一般转发器之间的区别在于它能提供多端口服务集线器（HUB）特点使用广播形式发送数据包非法接收在一个集线器不同端口连接的网络节点共享HUB的总带宽通过CSMA/CD协议共享带宽集线器结构集线器一般包括：一个BNC接口，一个AUI接口和8、16或24个RJ-45的Link接口以及多个LED指示灯共享介质局域网，“共享”集线器内部总线以集线器为中心的网络结构集线器PC服务器打印机PCPC7.4交换机（Switch）对集线器缺点进行改进建立MAC地址与端口对应表数据在两个正确端口之间的传输各端口同时发送数据使用交换技术解决集线器共享式网络通信效率低、带宽不足和网络不易扩展等问题主要交换技术端口交换-网段之间通过端口进行交换帧交换-对传统传输媒介进行微分段，提供并行传送的机制，以减小冲突域，获得高的带宽直通交换：提供线速处理能力，交换机只读出网络帧的前14个字节，便将网络帧传送到相应的端口上存储转发：通过对网络帧的读取进行验错和控制信元交换信元交换又称ATM（异步传输模式）交换，它将数据分解为固定大小的信元（53字节），通过硬件实现快速的信元交换，处理速度极快以太网交换机传统的以太网在共享线路上传输数据集线器交换机冲突域冲突域冲突域a)星型集线器网b)交换机网交换机和集线器的冲突域以太网交换机，使每个冲突域仅有一个端口数据转发过程从以太网端口接收数据帧查找MAC地址表目的MAC映射项存在获取数据帧源端口、MAC地址MAC表中存在插入映射项否广播or单播除源端口外，向所有端口发送数据广播单播向目的端口转发数据更新映射项生存期不存在目的端口和源端口相等否丢弃是交换机分类两层交换机工作在数据链路层数据包的转发三层交换机可以工作在数据链路层、网络层能够实现网络层路由功能子网划分、广播限制虚拟局域网（VLAN）指交换机通过网络管理软件创建可跨越不同网段、不同网络的逻辑网络一个VLAN就是一个逻辑子网，也就是一个逻辑广播域通过单个交换机划分VLAN交换机计算机计算机计算机计算机VLAN-1VLAN-2广播域2广播域1建立虚拟局域网（VLAN）交换机计算机计算机计算机计算机VLAN-1VLAN-2广播域2广播域1交换机交换机计算机计算机计算机计算机VLAN-1VLAN-2广播域2广播域1Vlan可以覆盖多个物理网络允许处于不同地理位置的网络用户加入到一个逻辑子网中。7.5路由器（Router）工作在OSI参考模型的网络层将局域网连接到广域网上实现多个局域网之间的连接功能路径选择：可以智能化地选择当前在源地址和目的地址间的最快路径防火墙：可以有目的地阻止特定信息的传输网络管理：可以有效地对网络实现监控和管理。路由器分类（一）性能备板交换能力高端≥40Gbps中端25Gbps～40Gbps低端≤25Gbps设计结构模块化结构、非模块化结构低端设备固定端口数允许扩充模块，增加端口路由器分类（二）功能骨干级：数据吞吐量大，企业级网络互联企业级：主要用于连接众多终端系统，提供不同的服务质量接入级：连接家庭和小型企业用户，一般支持PPP或SLIP连接应用通用路由器专用路由器：拨号接入路由器、无线路由器ADSLModem无线路由器路由器结构特殊用途的计算机CPU：执行路由器操作命令RAM：存储配置信息、报文缓存ROM：启动程序端口接口路由器协议路由策略静态路由优先级通常高于动态路由静态路由协议路由协议动态路由协议距离矢量路由协议链路状态路由协议RIPOSPFIS-ISBGP路由器工作原理Ethernet192.168.0.0Ethernet192.168.2.0计算机A192.168.0.1计算机B192.168.2.2路由器A路由器B192.168.0.2/24192.168.1.2/24192.168.2.1/24目的地址：192.168.2.2192.168.1.1/24E0/0S0/0S0/0E0/0路由器工作原理路由表路由器A的路由表序号目的网络地址下一跳地址端口1192.168.2.0/24192.168.1.2S02192.168.0.0/24192.168.0.1E03192.168.1.0/24192.168.1.1S0路由器B的路由表序号目的网络地址下一跳地址端口1192.168.2.0/24192.168.2.1E02192.168.0.0/24192.168.1.1S03192.168.1.0/24192.168.1.1S0路由器数据报转发过程从以太网端口接收数据查找路由表报文TTL-1数据包丢弃，向发送源发送目的不可达报文否找到是去掉数据链路层封装分片处理重新进行数据链路层封装并从相应端口发送出去数据校验和检查抛弃，向发送源发送参数错误ICMP报文失败检查目的IP地址去掉IP封装，交给下层协议模块处理是自己的端口IP失败TTL=0数据包丢弃，向发送源发送ICMP超时报文路由器组网路由器可以把两个或多个计算网络互联在一起，称作中间系统网络中的主机则被称为端系统局域网组网采用交换式以太网交换式网络的互联选择路由器。路由器一般也具有VLAN间路由的能力，但其转发报文的速度远低于三层交换机（路由交换机）三层交换机采用一次路由，多次转发的模式路由组网实例-视频会议网实现异构网络互联QuidwayR3680QuidwayR3680QuidwayR3680QuidwayR3680电话电话电话PBX会议电视终端会议电视终端PBX电话FTP服务器会议电视终端会议电视终端MCUR1R2R3RCE1E1E1