計算機網絡構建技術第1節(jié)

1、組網技術課程介紹根本要求：通過組網技術的根本知識學習和根本技能訓練，能夠用Windows 2000 Server和構建網絡效勞器掌握windows 2000 Server 中活動目錄、域、用戶帳號等管理，掌握 的安裝與使用，能用windows2000 server和構建DNS、DHCP、FTP和WWW等效勞。熟悉CISCO和銳捷全系列的交換機產品，掌握交換機的根本工作原理和端口配置、VLAN劃分等內容，掌握路由器的根本工作原理和根本配置、路由協(xié)議配置、廣域網協(xié)議配置、NAT和訪問控制列表的配置。熟悉網絡的根本構架，能較熟練地進行技術和產品選型，能設計中小型網絡。初步具備一個網絡工程師知識水平和

2、技能素質，能完成局域網組建與管理和局域網互聯(lián)。組網技術課程介紹教學環(huán)節(jié)及課時分配：總課時：72 理論42，實驗28，復習2理論教學周：13周 實訓：2周組網技術課程介紹教學安排章節(jié)內容理論學時實驗學時第一章局域網4第二章構建對等網和無線局域網26第三章用Windows 2000 SERVER 構建服務器 48第四章用linux構建服務器82第五章交換技術6第六章交換機配置44第七章路由技術4第八章路由器配置44第九章網絡接入技術6第十章網絡規(guī)劃與設計24合計724228第1章 局域網教學內容1.1 局域網概述1.2 局域網的工作模式1.3 局域網網絡設備(重點)1.4 網絡設備的連接(重點)1

3、.5 局域網通信協(xié)議及選擇1.6 IP地址規(guī)劃與管理連網設備(重點)教學學時 4學時1.1 局域網概述計算機網絡分類局域網由網絡拓樸結構、傳輸介質和介質訪問控制方法決定局域網的4種根本網絡結構局域網的4種傳輸介質局域網由共享型向交換型局域網開展局域網技術1.1 局域網概述-以太網典型的以太網拓樸結構：核心層、會聚層、接入層三層樹型結構1.1 局域網概述-以太網以太網技術向城域網和廣域網擴展以太網開展10Mbps10BASE-5，10BASE-2，10BASE-T100Mbps100BASE-TX 100BASE-F 100BASE-T41Gbps 802.3z：1000BASE-LX單長波,1

4、000BASE-SX多短波,1000BASE-CX短距離平衡屏蔽銅纜)ab：5e類雙絞線的1Gbps 定義1.1.2 無線局域網802.11 1或2Mbps 2.4GHz 跳頻(FHSS),直接序列(DSSS)802.11b 11Mbps 802.11a 54Mbps802.11g 54Mbps ba 802.11z 一種專門為了加強無線局域網平安的標準 1.1.2 無線局域網無線局域網必須考慮的平安因素 信息保密、身份驗證和訪問控制 幾種平安技術 物理地址(MAC)過濾 效勞集標識符(SSID)匹配 有線等效保密(WEP) Wi-Fi保護訪問(WPA) 802.11g Super G技術標準

5、 RG-WSG108R高速無線局域網寬帶路由器 1.2 局域網工作模式對等式網絡 對等網是通過工作組來管理 專用效勞器模式 客戶/效勞器模式 Intranet模式 (Intranet/Internet模式 )1.3 局域網設備網卡集線器交換機無線局域網設備效勞器1.3.1 網卡1 網卡的結構與功能網卡組成:網卡包括CPU、內存ROM，RAM、傳輸介質接口等部件 網卡的作用代表固定的網絡地址MAC地址主要功能就是接收和發(fā)送數(shù)據(jù) 網卡與主機之間是并行通信，網卡與傳輸介質之間是串行通信，接收數(shù)據(jù)時網卡將來自傳輸介質的串行數(shù)據(jù)轉換為并行數(shù)據(jù)暫存于RAM中，再傳送給主機，發(fā)送數(shù)據(jù)時將來自主機的并行數(shù)據(jù)轉

6、換為串行數(shù)據(jù)暫存于RAM中，再經過傳輸介質發(fā)送到網絡。網卡在接收和發(fā)送數(shù)據(jù)時，可以用“半雙工或“全雙工的方式完成 1.3.1 網卡2 網卡的工作原理 以太網卡發(fā)送數(shù)據(jù)時，網卡首先偵聽介質上是否有載波載波由電壓指示，如果有，那么認為其他站點正在傳送信息，繼續(xù)偵聽介質。一旦通信介質在一定時間段內稱為幀間縫隙微秒是安靜的，即沒有被其他站點占用，那么開始進行幀數(shù)據(jù)發(fā)送，同時繼續(xù)偵聽通信介質，以檢測沖突。在發(fā)送數(shù)據(jù)期間，如果檢測到沖突，那么立即停止該次發(fā)送，并向介質發(fā)送一個“阻塞信號，告知其他站點已經發(fā)生沖突，從而丟棄那些可能一直在接收的受到損壞的幀數(shù)據(jù)，并等待一段隨機時間。在等待一段隨機時間后，再進行

7、新的發(fā)送。如果重傳屢次后大于16次仍發(fā)生沖突，就放棄發(fā)送。 接收時，網卡瀏覽介質上傳輸?shù)拿總€幀，如果其長度小于64字節(jié)，那么認為是沖突碎片。如果接收到的幀不是沖突碎片且目的地址是本地地址，那么對幀進行完整性校驗，如果幀長度大于1518字節(jié)稱為超長幀，可能由錯誤的LAN驅動程序或干擾造成或未能通過CRC校驗，那么認為該幀發(fā)生了畸變。通過校驗的幀被認為是有效的，網卡將它接收下來進行本地處理。 1.3.1 網卡3 網卡的分類按總線類型分：ISA8-16、EISA32、PCI32/64USB網卡、PCMCIA網卡按接口類型分：BNC AUI RJ45 光纖接口 無線網卡按傳輸速率分：10、100、10

8、/100、1000Mbit/s按工作方式分：半雙工，全雙工，現(xiàn)在都為全雙工按工作對象分：效勞專用網卡，工作站普通網卡1.3.1 網卡4. 影響網卡工作的因素 1工作環(huán)境干擾 PC機電源故障干擾 接地干擾 其它干擾 2網卡與交換機的不正確設置 3網絡協(xié)議影響 1.3.1 網卡5. 網卡的選擇 1)、端口類型 2)、傳輸速率 3)、網卡的兼容性 4)、總線接口 5)、支持遠程喚醒和遠程引導 6)、選擇恰當?shù)钠放?1.3.2 集線器集線器的作用集線器的種類按端口數(shù)量劃分 按帶寬劃分 按照配置的形式劃分 固定型集線器、模塊化集線器和堆疊式集線器三種 1.3.2 集線器4)按工作方式分被動無源集線器(不

9、對信號進行處理)主動有源集線器(糾錯和放大信號)智能集線器(管理)交換式集線器(線路交換和網絡分段)1.3.2 集線器集線器的缺點 1 用戶帶寬共享，帶寬受限； 2 播送方式，易造成網絡風暴； 3 非雙工傳輸，網絡通信效率低等幾方面的缺乏 1.3.3 交換機集線器存在的缺陷是由其共享工作模式帶來的，由于其本身不能識別目的地址，采用播送方式向所有節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包，降低了傳輸速率和帶來了平安隱患。交換技術改進了這種工作模式。交換機擁有一條很高帶寬的背部總線和內部交換矩陣。交換機的所有的端口都掛接在這條背部總線上?？刂齐娐肥盏綌?shù)據(jù)包以后，處理端口會查找內存中的MAC地址對照表以確定目的MAC的NIC網

10、卡掛接在哪個端口上，通過內部交換矩陣直接將數(shù)據(jù)包迅速傳送到目的節(jié)點，而不是所有節(jié)點，目的MAC假設不存在才播送到所有的端口。這種方式一方面只是對目的地址發(fā)送數(shù)據(jù)，傳輸效率高，不會浪費網絡資源，另一個方面數(shù)據(jù)傳輸平安，因為它不是對所有節(jié)點都同時發(fā)送，發(fā)送數(shù)據(jù)時其它節(jié)點很難偵聽到所發(fā)送的信息。 1.3.3 交換機交換機的根本特點在OSI中的工作層次不同 數(shù)據(jù)傳輸方式不同 “地址學習功能 端口帶寬的獨享識別MAC地址，封裝轉發(fā)數(shù)據(jù)包網絡分段VLAN1.3.3 交換機交換機的分類從應用領域：廣域網和局域網交換機從傳輸介質和速度：以太網 、快速以太網、FDDI，ATM交換機根據(jù)交換機的結構劃分 :固定端

11、口交換機和模塊化 根據(jù)是否支持網管功能分 :網管與非網管從應用規(guī)模：企業(yè)級、部門級和工作組級從工作的協(xié)議層來分：第2層、第3層和第4層1.3.3 交換機交換機的選擇1交換機的主要性能指標 端口配置 延遲Latency背板帶寬 包轉發(fā)率pps MAC地址表大小一般1024個以上支持的協(xié)議和標準 1.3.3 交換機 背板帶寬 交換機的背板帶寬，是交換機接口處理器或接口卡和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量。背板帶寬標志了交換機總的數(shù)據(jù)交換能力，單位為Gbps，也叫交換帶寬，一般的交換機的背板帶寬從幾Gbps到上百Gbps不等。一臺交換機的背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強，但同時設計本錢也會越高。

12、1.3.3 交換機交換機的吞吐量 指設備所有端口同時收發(fā)數(shù)據(jù)速率能力的總和。 目前交換機一般都是全雙工的，因此，吞吐量=端口速率2全雙工。 1.3.3 交換機包轉發(fā)率(三層交換時考慮的指標) 包轉發(fā)率標志了交換機轉發(fā)數(shù)據(jù)包能力的大小。單位一般位pps包每秒，一般交換機的包轉發(fā)率在幾十Kpps到幾百Mpps不等。包轉發(fā)速率是指交換機每秒可以轉發(fā)多少百萬個數(shù)據(jù)包Mpps，即交換機能同時轉發(fā)的數(shù)據(jù)包的數(shù)量。包轉發(fā)率以數(shù)據(jù)包為單位表達了交換機的交換能力。 其實決定包轉發(fā)率的一個重要指標就是交換機的背板帶寬，背板帶寬標志了交換機總的數(shù)據(jù)交換能力。一臺交換機的背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強，也就是

13、包轉發(fā)率越高。1.3.3 交換機包轉發(fā)率(三層交換時考慮的指標) 因為以太網的幀長度是可變的，從64Byte1518Byte不等，一般以64字節(jié)長的數(shù)據(jù)包來計算包轉發(fā)率。數(shù)據(jù)包在傳輸過程中會在每個包前面加上64個bit的preamble(前導符)，在每個包之間會有96個bit的IFG幀間隙，這樣原本傳輸一個64個字節(jié)的數(shù)據(jù)包，雖只有64*8=512bit，實際需要傳輸512+64+96=672 bit，即一個數(shù)據(jù)包的實際長度為672bit，因此：千兆端口線速包轉發(fā)率=1000Mbps/672=百兆端口線速包轉發(fā)率=100Mbps/672= 1.3.3 交換機背板帶寬 如何去考察一個交換機的背板

14、帶寬是否夠用呢？一般來講，我們應該從兩個方面來考慮：1交換機吞吐量小于背板帶寬；2滿配置端口的包轉發(fā)率小于交換機包轉發(fā)率。 1.3.3 交換機背板帶寬 例如一臺以太網交換機有24個10Mbps/100Mbps固定端口，有兩個擴展模塊，最多可配置兩個1000Mbps的光纖端口，那么其交換機吞吐量=24*100+2*1000Gbps, 滿配置端口的包轉發(fā)率Mpps，假設該交換機的背板帶寬不小于Gbps,包轉發(fā)率不小于Mpps，那么可認為該交換機可到達線速交換。否那么，用戶有理由認為該交換機采用的是有阻塞的結構設計。 1.3.3 交換機3. 交換機的選擇 2智能型交換機的選購 網絡管理能力 效勞質量

15、QoS 對多媒體傳輸?shù)闹С?用戶分類和訪問控制 可用性技術支持 1.3.4 無線局域網設備無線局域網的產品按照無線局域網的標準來劃分 b 標準設備 802.11 g 標準設備 雙頻三模 (Dual-band Tri-mode) 設備 雙頻三模 (Dual-band Tri-mode) 設備，指的是設備同時工作在GHz 和 5GHz 兩個頻帶；同時支持三個無線局域網標準：工作在 GHz 的 b 和 g 標準 、工作在 5GHz 的 a 標準。100Mbps以上的高速無線局域網設備 例: g Super G 1.3.4 無線局域網設備2，按照在網絡當中的功能劃分： 無線訪問點 (AP) 無線橋接設

16、備 (Bridging) 無線寬帶路由器 (Wireless Broadband Router) 高增益天線 1.3.5 效勞器效勞器分類 按照體系架構來分，IA架構效勞器 IA架構效勞器又稱CISC復雜指令集架構效勞器，即通常所講的PC 效勞器，它是基于PC機體系結構，使用Intel或與其兼容的處理器芯片的效勞器，是中低端效勞器。 RISC精簡指令集架構效勞器兩種。 RISC架構效勞器使用RISC芯片并且采用UNIX操作系統(tǒng)的效勞器，是中高端效勞器的結構，RISC芯片有Sun公司的SPARC、HP公司的PARISC、DEC的Alpha等。比較典型的RISC CPU有IBM的Power3和RS

17、6464位的Power PC、Sun公司的Sparc ， RISC 架構效勞器的性能和價格比 CISC 架構的效勞器高得多。1.3.5 效勞器效勞器分類 2按應用層次劃分 入門級效勞器 工作組效勞器 部門級效勞器 企業(yè)級效勞器 1.3.5 效勞器效勞器分類 2按效勞器結構分 塔式效勞器 機架式效勞器 機柜式的效勞器 刀片效勞器 1.3.5 效勞器2 效勞器技術簡介1SCSI技術 SmallComputer SystemInterface即小型計算機系統(tǒng)接口。相對于IDE接口，SCSI接口具備如下的性能優(yōu)勢：1. 獨立于硬件設備的智能化接口，減輕了CPU的負擔。2. 多個IO并行操作，因此SCS

18、I設備傳輸速度快。3. 可聯(lián)接的外設數(shù)量多，可擴展多個外設如硬盤、磁帶機、CD-ROM等。當同時訪問到效勞器的網絡用戶數(shù)量較多時，使用SCSI硬盤的系統(tǒng)I0性能明顯強于使用IDE硬盤的系統(tǒng)。 1.3.5 效勞器2 效勞器技術簡介2RAID(Redundant Array of Independent Disks)廉價冗余磁盤陣列 由于磁盤的存取速度跟不上CPU的處理速度，從而使磁盤成為提高效勞器IO能力的一個瓶頸。為解決計算機CPU的高速和磁盤的低速之間日益加劇的矛盾，提出了RAID的概念。其技術思想是：利用現(xiàn)有的小型廉價磁盤，把多個磁盤按一定的方法組成一個磁盤陣列，通過一些硬件技術和一系列的

19、調度算法，使得整個磁盤陣列對用戶來說，就像是在使用一個容量很大、而可靠性和速度非常高的大型磁盤。 1.3.5 效勞器2 效勞器技術簡介2RAID(Redundant Array of Independent Disks)廉價冗余磁盤陣列 由于磁盤的存取速度跟不上CPU的處理速度，從而使磁盤成為提高效勞器IO能力的一個瓶頸。為解決計算機CPU的高速和磁盤的低速之間日益加劇的矛盾，提出了RAID的概念。其技術思想是：利用現(xiàn)有的小型廉價磁盤，把多個磁盤按一定的方法組成一個磁盤陣列，通過一些硬件技術和一系列的調度算法，使得整個磁盤陣列對用戶來說，就像是在使用一個容量很大、而可靠性和速度非常高的大型磁盤

20、。 目前常用的RAID類型可分為：RAID0、RAID1、RAID3、RAID5等及他們的組合 1.3.5 效勞器2 效勞器技術簡介3內存ECC技術 ErrorCheckandCorrect錯誤檢查與修正?？梢詸z查并修正一位內存錯，是替代EDO內存提高效勞器容錯能力的較新的內存技術1.3.5 效勞器2 效勞器技術簡介4熱插拔(Hot Swap) 熱插拔功能就是允許用戶在不關閉系統(tǒng)，不切斷電源的情況下取出和更換損壞的硬盤、電源或板卡等部件，從而提高了系統(tǒng)對災難的及時恢復能力、擴展性和靈活性等，例如一些面向高端應用的磁盤鏡像系統(tǒng)都可以提供磁盤的熱插拔功能。如果沒有熱插拔功能，即使磁盤損壞不會造成數(shù)

21、據(jù)的喪失，用戶仍然需要暫時關閉系統(tǒng)，以便能夠對硬盤進行更換，而使用熱插拔技術只要簡單的翻開連接開關或者轉動手柄就可以直接取出硬盤，而系統(tǒng)仍然可以不間斷地正常運行。 1.3.5 效勞器2 效勞器技術簡介5多處理器通信和協(xié)調技術 6 ISC(Intel Server Control)Intel效勞器控制7EMP(Emergency Management Port)應急管理端口 8SMP(Symmetric Multi-Processing)技術 9 NUMA(Non-Uniform Memory Access) 分布式內存存取 1.3.5 效勞器2 效勞器技術簡介10I2C(inter-integ

22、rated circuit)總線 11智能輸入/輸出(Intelligent I2O)技術12集群(Cluster)技術 13光纖通道 14負載均衡技術 1.4 網絡設備的連接1.4 網絡設備的連接直通網線交叉網線1.4.2 網絡設備接口通信標準網卡接口1.4.2 網絡設備接口通信標準2 交換機接口交換機的接口通常分兩種：交叉MDI-X接口，MDI-X是指交換機的普通端口。直連MDI接口，MDI是指交換機的級連端口(Up-Link)，級連端口主要用于與上一級的交換機相連。它們的通信規(guī)那么為：l MDI接口：1-2腳發(fā)送信號，3-6腳接收信號，與網卡的相同。l MDI-X接口：1-2腳接收信號，

23、3-6腳發(fā)送信號，與網卡的相反。1.4.3 網絡設備連接計算機與計算機連接用交叉網線計算機與交換機的連接用直通網線 (一般指連接到MDI-X接口)1.4.3 網絡設備的連接交換機與交換機連接 同類型接口的設備間用交叉網線連接，不同類型接口的設備間用直通網線連接。值得注意的是，目前許多交換機都能支持MDI-X/MDI端口的自適應，能根據(jù)雙絞線的接線方式自動切換接口類型，因此無論是使用直通網線還是使用交叉網線，都可連通對端設備。 1.4.4 級聯(lián)與堆疊交換機與交換機連接級聯(lián)：直通網線把下一級交換機的級聯(lián)口UP-LINK與上一級交換機的交叉介質有關接口相連交叉網線把下一級交換機的交叉介質有關接口與上

24、一級交換機的交叉介質有關接口相連堆疊：堆疊模塊堆疊口專用線纜 菊花鏈形RED-GIANT 2126G星形連接主從式RED-GIANT 2024M/2024堆疊的分類菊花鏈2126G2024M/2024堆疊的分類主從式1.5 局域網通信協(xié)議及選擇1 NETBEUI IPX/SPX TCP/IP 1.6 IP地址規(guī)劃與管理1.6.1 IP地址根底 1 IP地址分類型:A 、B、 C、D、E 2 子網掩碼 A類子網掩碼為/8 B類子網掩碼為/16 C類子網掩碼為/241.6 IP地址規(guī)劃與管理3 子網劃分采用的是借位的方式 從IP地址的主機局部最高位開始借位變?yōu)樾碌淖泳W地址位，所剩余的局部那么仍為主

25、機地址位 IP地址的結構變?yōu)槿植浚壕W絡地址、子網地址和主機地址 判斷TCPIP網絡中兩臺計算機是否屬于同一個網絡，只需要使用子網掩碼與它們的IP地址進行與(AND)運算即可。如果運算結果得到的網絡地址局部相同，這兩個IP地址就屬于同一個網絡。 1.6 IP地址規(guī)劃與管理3 子網劃分借位與(子網數(shù),子網中有效主機數(shù))的關系 主類網絡子網劃分情況 A類地址子網劃分情況表 B類地址子網劃分情況表 C類地址子網劃分情況表 1.6 子網計算舉例 例1-1：一個主機的IP地址是10，掩碼是24，要求計算這個主機所在子網的網絡地址和播送地址。解： 首先根據(jù)IP地址，確定這是C主類地址的子網劃分，它在最后8

26、位的原主機位借了3位為網絡號，共27位掩碼位，這個子網的另一種表示方式為：10/27。共劃分為23=8個子網，去掉全0和全1子網，有效子網6個，每個子網的IP地址數(shù)為25622432個包括網絡地址和播送地址，那么具有這種掩碼的網絡地址一定是32的倍數(shù)。而網絡地址是該子網IP地址的開始，播送地址是子網IP地址的結束，因此網絡地址是比主機地址小的最大的32的倍數(shù)的數(shù)。比210小的32的倍數(shù)的最大數(shù)是192，所以網絡地址是92。而播送地址就是下一個網絡的網絡地址減1。而下一個32的倍數(shù)是224，因此可以得到播送地址為23。 1.6 子網計算舉例1.6 子網計算舉例解:根據(jù)情況借4位符合條件(14個有

27、效子網,每個子網主機數(shù)14) 子網掩碼為: 40,14個子網分別為:6-1 32-47 48-63 64-79 80-9596-111 112-127 128-143 144-159 160-175 176-191 192-207 208-223 224-239 不在同一子網例1-2：某單位被分配到一個C類網絡地址：，根據(jù)使用情況，最少需要劃分13個子網，每個子網最多有13臺主機，試問如何進行子網劃分？ 6與9是否在同一子網?1.6 課堂練習P40 91.6 IP地址規(guī)劃與管理4. 一些特殊的IP地址是本地回環(huán)(loopback)測試地址 是播送地址3). :代表任何網絡 4). 網絡號全為0

28、:代表本網絡或本網段 5). 網絡號全為1:代表所有的網絡 6). 主機位全為0:代表某個網段的任何主機地址 7). 主機位全為1:代表該網段的所有主機1.6 IP地址規(guī)劃與管理5. 私有IP地址 A類地址中：到55.255 B類地址中：到55 C類地址中：到55 1.6 IP地址規(guī)劃與管理6 變長子網掩碼VLSM，Variable-Length Subnet Mask 劃分不同大小的子網7 無類域間路由( CIDR ) 將小網(C類)合并成一個大網 1.6.2 IP地址規(guī)劃原那么1. 唯一性：一個IP網絡中不能有兩個主機采用相同的IP地址。2. 簡單性：地址分配應簡單易于管理，降低網絡擴展的復雜性，簡化路由表的款項。3. 連續(xù)性：連續(xù)地址在層次結構網絡中易于進行路由總結Route Summarization，大大縮減路由表，提高路由算法的效率。4. 可擴展性：地址分配在每一層次上都要留有余量，在網絡規(guī)模擴