設(shè)備管理_網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基礎(chǔ)知識課件

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基礎(chǔ)知識 主要內(nèi)容 物理層設(shè)備與沖突域數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備與廣播域網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備 物理層設(shè)備與沖突域 中繼器集線器沖突域 中繼器 由于在網(wǎng)絡(luò)中存在損耗 在線路上傳輸?shù)男盘柟β蕰饾u衰減 衰減到一定程度時將造成信號失真 因此會導(dǎo)致接收錯誤 為解決這一問題 中繼器 中繼器 Repeater 是最簡單的互連設(shè)備 它工作在OSI模型的物理層 用于擴展LAN網(wǎng)段的長度 延伸信號傳輸?shù)姆秶?完成物理線路的連接 對衰減的信號進行放大 并保持與原數(shù)據(jù)相同 中繼器的功能 中繼器的工作就是重發(fā)數(shù)據(jù)位 將所收到的信號進行再生和還原并傳給每個與之相連的網(wǎng)段 中斷器是一個沒有鑒別能力的設(shè)備 它會精確的再生所收到的信號 包括錯誤信息 而且再生后傳給每個與之相連網(wǎng)段而不管目的計算機是否在該網(wǎng)段上 因此中繼器不關(guān)心數(shù)據(jù)的格式和含義 它只負責(zé)復(fù)制和增強通過物理介質(zhì)傳輸?shù)谋硎?1 和 0 的信號 使用限制 中繼器不僅功能有限 而且作用范圍也有限 一個中繼器只包含有一個輸入端口和一個輸出端口 所以它就只能接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)流 此外 中繼器只適用于總線拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò) 總線形網(wǎng)絡(luò) 使用中繼器的好處是擴展網(wǎng)絡(luò)的成本較低廉 5 4 3規(guī)則 通常在一個網(wǎng)絡(luò)中 最多可以分為5個網(wǎng)段 其中用4個中繼器連接 只允許在其中3個網(wǎng)段包含計算機或設(shè)備 其他2個網(wǎng)段只能用于延長傳輸距離 例如 假設(shè)你需要把位于學(xué)校圖書館的一臺個人計算機連接上網(wǎng)絡(luò) 最近的數(shù)據(jù)接口在200米開外 網(wǎng)絡(luò)采用的是10Base2 Thinnet 細同軸電纜 以太網(wǎng) 而這種網(wǎng)絡(luò)的線纜的最大傳輸距離是185米 在這種情況下 利用一個中繼器 最大傳輸距離就可以再增加185米 網(wǎng)絡(luò)連接 一般情況下 中繼器的兩端連接的是相同的媒體 但有的中繼器也可以完成不同媒體的轉(zhuǎn)接工作 應(yīng)用場合 中繼器適用于較小地理范圍內(nèi)的相對較小的局域網(wǎng) 少于100個節(jié)點 如一棟辦公樓 由于中繼器不能隔斷局域網(wǎng)網(wǎng)段間的通信 所有的數(shù)據(jù)都能雙向通過中繼器 不能過濾任何數(shù)據(jù) 所以不能用它連接負載沉重的局域網(wǎng) 總結(jié) 中繼器可以將局域網(wǎng)的一個網(wǎng)段和另一個網(wǎng)段相連 而且可以連接不同類型的介質(zhì) 如10Base2與10Base5 由于中繼器只是一種信號放大設(shè)備 它不能連接兩種不同的介質(zhì)訪問類型 如令牌環(huán)網(wǎng)和以太網(wǎng) 中繼器只是一種物理層設(shè)備 它不能識別數(shù)據(jù)楨的格式和內(nèi)容 也不能將一種數(shù)據(jù)鏈路報頭類型轉(zhuǎn)換成另外一種形式 集線器 集線器 Hub 是一個具有多個端口的中繼器 它有一個端口與主干網(wǎng)相連 并有多個端口連接一組工作站 在以太網(wǎng)中 集線器通常是支持星形或混合形拓撲結(jié)構(gòu)的 在星形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中 集線器被稱為多址訪問單元 MAU 功能 集線器的基本功能是信息分發(fā) 它把一個端口接收的所有信號向所有端口分發(fā)出去 一些集線器在分發(fā)之前將弱信號重新生成 一些集線器整理信號的時序以提供所有端口間的同步數(shù)據(jù)通信 具有多個10Base F接口的集線器就象是使用鏡子來把光線分到各個端口 集線器能夠支持各種不同的傳輸介質(zhì)和數(shù)據(jù)傳輸速率 有些集線器還支持多種傳輸介質(zhì)的連接器和多種數(shù)據(jù)傳輸速率 數(shù)據(jù)端口 供線纜接頭插入其中以使工作站或其他設(shè)備與集線器互連 采用的接口類型 例如RJ 45與BNC 是由所采用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來決定的 數(shù)據(jù)端口通常是4 24個 上行鏈接端口 它被用來與另一個集線器連接以構(gòu)成菊花鏈或?qū)哟谓Y(jié)構(gòu) 上行鏈接端口可以被看作另外一種端口 但它只能用于集線器之間的連接 管理控制臺端口 它被用來連接控制臺 例如一臺便攜式電腦 通過它可以查看集線器的管理信息 如負載或沖突次數(shù) 由于不是所有的集線器都提供管理信息 因而并不是每一種集線器都具有管理控制臺端口 主干網(wǎng)端口 它被用來與網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)連接 對10BaseT網(wǎng)絡(luò) 這種連接通常是采用短的細同軸電纜 應(yīng)用 在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)時 集線器的位置是可以不同的 但最簡單的結(jié)構(gòu)就是使用一組獨立式集線器與其他的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接 如交換機和路由器 大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)都是使用幾臺集線器分別服務(wù)于不同的工作組 這樣就可以把可能出現(xiàn)的問題分散到了多個節(jié)點 也可以減少切換次數(shù)和管理數(shù)據(jù)的工作量 總結(jié) 集線器的特性包括靈活性 高速連接 集中式網(wǎng)絡(luò)管理 可擴展性 帶寬優(yōu)化及可靠性等 集線器可以以不同的形式 規(guī)模和價格提供執(zhí)行特性來滿足幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)集成的需要 在物理層 集線器是簡單的多端口中繼器 但是 也可以將其他的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)模塊集成進集線器中 包括網(wǎng)橋和廣域網(wǎng)端口等 集線器通常通過一個上行連接端口相互連接 使用該端口的時候通常要禁止一個常規(guī)端口 進一步體會中繼器和集線器 計算機1與計算機4的通信過程 計算機1的網(wǎng)卡將信息通過雙絞線送到集線器上 集線器將信息進行廣播 將信息同時發(fā)送給8個端口 當(dāng)8個端口上的計算機接收到這條廣播消息后 會對信息進行檢查 如果發(fā)現(xiàn)該消息是給自己的 則接收 否則不予理睬 由于該信息是計算機1發(fā)給計算機4的 因此最終計算機4接收該消息 而其他計算機不接收該消息 沖突域 所謂沖突 就是在總線上同時有多個機器在傳送數(shù)據(jù) 從而造成數(shù)據(jù)包的碰撞 當(dāng)某個區(qū)域中的一臺設(shè)備發(fā)送了單播數(shù)據(jù)之后 如果這個區(qū)域中的其他設(shè)備不論是否是數(shù)據(jù)包的接收者 都可以收到這個單播數(shù)據(jù) 則這個區(qū)域就被稱為沖突域 簡單地說 一個沖突域由所有能夠看到同一個沖突或者被該沖突涉及的設(shè)備組成 數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備與廣播域 網(wǎng)橋交換機廣播域 網(wǎng)橋 網(wǎng)橋這種設(shè)備看上去有點像中繼器 它具有單個的輸入端口和輸出端口 它與中繼器的不同之處就在于它能夠解析它收發(fā)的數(shù)據(jù) 網(wǎng)橋?qū)儆贠SI模型的數(shù)據(jù)鏈路層 網(wǎng)橋能夠解析它所接受的幀 并能指導(dǎo)如何把數(shù)據(jù)傳送到目的地 特別是它能夠讀取目標(biāo)地址信息 MAC 并決定是否向網(wǎng)絡(luò)的其他段轉(zhuǎn)發(fā) 重發(fā) 數(shù)據(jù)包 而且 如果數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址與源地址位于同一段 就可以把它過濾掉 當(dāng)節(jié)點通過網(wǎng)橋傳輸數(shù)據(jù)時 網(wǎng)橋就會根據(jù)已知的MAC地址和它們在網(wǎng)絡(luò)中的位置建立過濾數(shù)據(jù)庫 也就是轉(zhuǎn)發(fā)表 分析數(shù)據(jù)的傳送過程 屬于A網(wǎng)段的節(jié)點1發(fā)送數(shù)據(jù)到屬于網(wǎng)段B的節(jié)點6時 先將數(shù)據(jù)經(jīng)集線器發(fā)送到網(wǎng)橋的端口A 網(wǎng)橋解析數(shù)據(jù)中的MAC地址信息 在過濾數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)目標(biāo)MAC地址對應(yīng)的節(jié)點6位于另一個網(wǎng)段B 于是將數(shù)據(jù)通過端口B發(fā)送到網(wǎng)段B的集線器 最終到達節(jié)點6 如果節(jié)點1發(fā)送數(shù)據(jù)到節(jié)點3 數(shù)據(jù)同樣會經(jīng)集線器到達網(wǎng)橋的端口A 網(wǎng)橋根據(jù)數(shù)據(jù)的源和目標(biāo)MAC地址判斷出節(jié)點1和節(jié)點3同屬于網(wǎng)段A 則網(wǎng)橋?qū)⒃摂?shù)據(jù)過濾掉 不會將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)段B 這樣就隔離了網(wǎng)段A和網(wǎng)段B 減少了網(wǎng)段間不必要的數(shù)據(jù)通訊 網(wǎng)橋的功能 網(wǎng)橋工作在OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層 可以用于連接具有不同物理層的網(wǎng)絡(luò) 如連接使用同軸電纜和UTP的網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)橋是一種數(shù)據(jù)幀存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備 它通過緩存 過濾 學(xué)習(xí) 轉(zhuǎn)發(fā)和擴散等功能來完成操作 網(wǎng)橋的工作過程 緩存 網(wǎng)橋首先會對收到的數(shù)據(jù)幀進行緩存并處理 過濾 判斷入幀的目標(biāo)節(jié)點是否位于發(fā)送這個幀的網(wǎng)段中 如果是 網(wǎng)橋就不把幀轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)橋的其他端口 轉(zhuǎn)發(fā) 如果幀的目標(biāo)節(jié)點位于另一個網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)橋就將幀發(fā)往正確的網(wǎng)段 學(xué)習(xí) 每當(dāng)幀經(jīng)過網(wǎng)橋時 網(wǎng)橋首先在網(wǎng)橋表中查找?guī)脑碝AC地址 如果該地址不在網(wǎng)橋表中 則將有該MAC地址及其所對應(yīng)的網(wǎng)橋端口信息加入 擴散 如果在表中找不到目標(biāo)地址 則按擴散的辦法將該數(shù)據(jù)發(fā)送給與該網(wǎng)橋連接的除發(fā)送該數(shù)據(jù)的網(wǎng)段外的所有網(wǎng)段 交換機 這些年來 隨著連接設(shè)備硬件技術(shù)的提高 已經(jīng)很難再把集線器 交換機 路由器和網(wǎng)橋相互之間的界限劃分得很清楚了 交換機這種設(shè)備可以把一個網(wǎng)絡(luò)從邏輯上劃分成幾個較小的段 不像屬于OSI模型第一層的集線器 交換機屬于OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層 第二層 并且 它還能夠解析出MAC地址信息 從這個意義上講 交換機與網(wǎng)橋相似 但事實上 交換機相當(dāng)于多個網(wǎng)橋 交換機 交換機 Switch 其實是更先進的網(wǎng)橋 它除了具備網(wǎng)橋的所有功能外 還通過在節(jié)點或虛電路間創(chuàng)建臨時邏輯連接 使得整個網(wǎng)絡(luò)的帶寬得到最大化的利用 通過交換機連接的網(wǎng)段內(nèi)的每個節(jié)點 都可以使用網(wǎng)絡(luò)上的全部帶寬來進行通信 而不是各個節(jié)點共享帶寬 交換機的所有端口都單獨占用一指定的帶寬 交換機的每一個端口都扮演一個網(wǎng)橋的角色 而且每一個連接到交換機上的設(shè)備都可以享有它們自己的專用信道 換言之 交換機可以把每一個共享信道分成幾個信道 交換機自身也還是有缺點的 盡管它帶有緩沖區(qū)來緩存輸入數(shù)據(jù)并容納突發(fā)信息 但連續(xù)大量的數(shù)據(jù)傳輸還是會使它不堪重負的 在這種情況下 交換機不能保證不丟失數(shù)據(jù) 從以太網(wǎng)的觀點來看 每一個專用信道都代表了一個沖突檢測域 沖突檢測域是一種從邏輯或物理意義上劃分的以太網(wǎng)網(wǎng)段 在一個段內(nèi) 所有的設(shè)備都要檢測和處理數(shù)據(jù)傳輸沖突 即CSMA CD 不同的網(wǎng)段有不同的數(shù)據(jù)傳輸沖突 CSMA CD 互不干涉 可以說 交換機每個端口都相當(dāng)于一個以太網(wǎng)網(wǎng)段 交換機的轉(zhuǎn)發(fā)與過濾 如果數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址在MAC地址表中有相應(yīng)的表項 則交換機將該數(shù)據(jù)幀直接發(fā)往對應(yīng)的接口 從而保證其它接口上的主機不會收到無關(guān)的數(shù)據(jù)幀廣播幀和組播幀仍將被泛洪 flood 到除接收接口以外的所有其它接口 0260 8c01 3333 廣播域 當(dāng)某個區(qū)域中有一臺設(shè)備發(fā)送了一個廣播數(shù)據(jù) 二層地址為全1 如果這個區(qū)域中的其他設(shè)備都能收到這個廣播數(shù)據(jù) 這個區(qū)域就被稱為一個廣播域 簡單地說 一個廣播域由所有能夠看到相同廣播數(shù)據(jù)的設(shè)備組成 一般情況下 一個廣播域代表一個邏輯網(wǎng)段 一個路由器就構(gòu)成一個廣播域的邊界 沖突域和廣播域 沖突域 所有直接連接在一起的 而且必須競爭以太網(wǎng)總線的節(jié)點都可以認為是處在同一個沖突域中 在同一個沖突域中的每一個節(jié)點都能收到所有被發(fā)送的幀 廣播域 是一個邏輯上的計算機組 該組內(nèi)的所有計算機都會收到同樣的廣播信息 網(wǎng)絡(luò)中能接收任一設(shè)備發(fā)出的廣播幀的所有設(shè)備的集合 沖突域 一個站點向另一個站點發(fā)出信號 能收到信號的站點就構(gòu)成一個沖突域 一個局域網(wǎng)就是一個廣播域 廣播域中的機器可以收到域中其他任何一臺機器的廣播 而不能收到域外機器的廣播 域外機器也不能收到域內(nèi)機器發(fā)出的廣播 集線器和中繼器的所有端口在同一個沖突域中 同一個廣播域中 交換機所有端口處于同一個廣播域中 每一個端口就是一個沖突域 網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備 路由器三層交換機 路由器 路由器是一種多端口設(shè)備 它可以連接不同傳輸速率并運行于各種環(huán)境的局域網(wǎng)和廣域網(wǎng) 也可以采用不同的協(xié)議 路由器屬于OSI模型的第三層 網(wǎng)絡(luò)層指導(dǎo)從一個網(wǎng)段到另一個網(wǎng)段的數(shù)據(jù)傳輸 也能指導(dǎo)從一種網(wǎng)絡(luò)向另一種網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸 不像網(wǎng)橋和第二層交換機 路由器是依賴于協(xié)議的 在它們使用某種協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)前 它們必須要被設(shè)計或配置成能識別該協(xié)議 路由器功能 路由器 Router 工作在OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層 因此可以連接1層和2層結(jié)構(gòu)不同的網(wǎng)絡(luò) 路由器通過在相鄰的路由器節(jié)點之間進行路徑選擇 即路由 功能 通過最佳的路徑來傳送數(shù)據(jù)包 隔離廣播 阻止廣播風(fēng)暴 所有通過路由器連接的網(wǎng)絡(luò)必須使用相同的尋址機制 通常使用IP地址 數(shù)據(jù)傳輸過程 如果工作組C中的工作站想使用工作組A的打印機 就要創(chuàng)建一個包含工作組A中的打印機地址的連接 然后才能把數(shù)據(jù)包傳送到集線器C 當(dāng)路由器C接收到傳輸?shù)臄?shù)據(jù)后 在解析第三層數(shù)據(jù)時 路由器C就會暫存這個數(shù)據(jù)包 一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包要傳向工作組A中的打印機 路由器C就會選擇最優(yōu)路徑把數(shù)據(jù)包傳送到工作組A中的打印機 在這個例子中 也許會把數(shù)據(jù)包直接傳向路由器A 在它轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包前 路由器就增加該數(shù)據(jù)包尾部的中繼次數(shù) 然后 路由器C就把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到路由器A 路由器A解析出數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址后再把它轉(zhuǎn)發(fā)至集線器A 再由集線器A向工作組A中的所有用戶傳播此次傳輸 直到打印機A響應(yīng)為止 工作過程 與網(wǎng)橋和交換機使用幀中的MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)幀相比較 路由器是通過數(shù)據(jù)包中的網(wǎng)絡(luò)層地址 如IP地址 來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的 不對MAC地址進行操作 因此 在用路由器連接的網(wǎng)絡(luò)上 源節(jié)點不需要知道目的節(jié)點的MAC也能夠找到它 與網(wǎng)橋和交換機類似 路由器的內(nèi)存中也存有一個表 叫做路由表 RoutingTable 其中記錄的是數(shù)據(jù)包地址 網(wǎng)絡(luò)層地址 和物理端口號的對應(yīng)關(guān)系 路由器根據(jù)路由表來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包 如果包中的目標(biāo)地址與源地址在同一個網(wǎng)段內(nèi) 路由器就數(shù)據(jù)流限制在那個網(wǎng)段內(nèi) 不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包 如果目標(biāo)地址在另一個網(wǎng)段 路由器就把包發(fā)送到與目標(biāo)網(wǎng)段相對應(yīng)的物理端口上 三層交換機 具有第三層交換功能的設(shè)備是一個帶有第三層路由功能的第二層交換機 但它是二者的有機結(jié)合 并不是簡單地把路由器設(shè)備的硬件及軟件疊加在局域網(wǎng)交換機上 三層交換機是指具備三層路由功能的交換機 其接口可以實現(xiàn)基于三層尋址的分組轉(zhuǎn)發(fā) 每個三層接口都定義了一個單獨的廣播域 在為接口配置好IP協(xié)議 設(shè)置IP地址 后 該接口就成為連接該接口的同一個廣播域內(nèi)其它設(shè)備和主機的網(wǎng)關(guān) 數(shù)據(jù)傳輸過程 使用IP的設(shè)備A 三層交換機 使用IP的設(shè)備B比如A要給B發(fā)送數(shù)據(jù) 已知目的IP 那么A就用子網(wǎng)掩碼取得網(wǎng)絡(luò)地址 判斷目的IP是否與自己在同一網(wǎng)段 如果在同一網(wǎng)段 但不知道轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)所需的MAC地址 A就發(fā)送一個ARP請求 B返回其MAC地址 A用此MAC封裝數(shù)據(jù)包并發(fā)送給交換機 交換機起用二層交換模塊 查找MAC地址表 將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的端口 如果目的IP地址顯示不是同一網(wǎng)段的 那么A要實現(xiàn)和B的通訊 在流緩存條目中沒有對應(yīng)MAC地址條目 就將第一個正常數(shù)據(jù)包發(fā)送向一個缺