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1、第2章 網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院饒國政 博士2本課程知識(shí)結(jié)構(gòu)導(dǎo)學(xué)圖網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)概述(2學(xué)時(shí)) 網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(4+2學(xué)時(shí))基本概念、基本設(shè)備簡(jiǎn)單組網(wǎng)技能中型網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)知識(shí)與技能設(shè)計(jì)中型網(wǎng)絡(luò)大型網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)知識(shí)與技能設(shè)計(jì)大型網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)綜合知識(shí)與應(yīng)用配置二層以太網(wǎng)交換機(jī)(2+4學(xué)時(shí))網(wǎng)絡(luò)需求分析 (4學(xué)時(shí))結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)和機(jī)房設(shè)計(jì)(2學(xué)時(shí))網(wǎng)絡(luò)安全策略設(shè)計(jì)(2+0學(xué)時(shí))網(wǎng)絡(luò)維護(hù)與測(cè)試(2+0學(xué)時(shí))設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)(0+10學(xué)時(shí))路由器配置(2+4學(xué)時(shí))企業(yè)網(wǎng)設(shè)計(jì)(4學(xué)時(shí))回顧網(wǎng)絡(luò)工程定義
2、系統(tǒng)集成網(wǎng)絡(luò)工程的系統(tǒng)集成模型問題:基本線性模型基礎(chǔ)上的反饋意味著什么?網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的層次模型問題:這個(gè)模型有什么用處?34教學(xué)提示教學(xué)目的通過學(xué)習(xí)因特網(wǎng)來感受網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的基本特點(diǎn)理解鏈路和節(jié)點(diǎn);理解因特網(wǎng)的5層結(jié)構(gòu),可以遞歸地通過互連“網(wǎng)絡(luò)云”以構(gòu)建任意大的網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)可通過接入網(wǎng)和廣域網(wǎng)形成更大規(guī)模的企業(yè)網(wǎng),交換機(jī)和路由器最為關(guān)鍵設(shè)計(jì)小型局域網(wǎng)極為直覺,通常用以太網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)節(jié)點(diǎn)和鏈路定義;因特網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu);二層交換機(jī)的工作原理;路由器的選型;雙絞線和光纜特性;以太網(wǎng)特點(diǎn)5要點(diǎn)Outline網(wǎng)絡(luò)的組成(What does network consist of )因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(Structure
3、 of Internet)二層交換機(jī)(Two-level switch)路由器(Router)高層交換機(jī)(High-level switch)訪問服務(wù)器(Access server)聯(lián)網(wǎng)物理介質(zhì)(Networking physical media)以太網(wǎng)技術(shù)(Ethernet technology)案例教學(xué)(Case study)6網(wǎng)絡(luò)基本構(gòu)件從邏輯上講,構(gòu)成因特網(wǎng)的所有網(wǎng)絡(luò)實(shí)體均可以被抽象為兩種基本構(gòu)件:稱為鏈路的物理介質(zhì),和稱為節(jié)點(diǎn)的計(jì)算設(shè)備7節(jié)點(diǎn)與鏈路的連接方式點(diǎn)對(duì)點(diǎn):一條物理鏈路有時(shí)僅與一對(duì)結(jié)點(diǎn)相連多點(diǎn)接入:多于兩個(gè)結(jié)點(diǎn)共享同一條鏈路(a)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(b)多路訪問8網(wǎng)絡(luò)的表示用“網(wǎng)絡(luò)云”來
4、表示任意類型的網(wǎng)絡(luò) 可以遞歸地通過互連“網(wǎng)絡(luò)云”形成更大的“網(wǎng)絡(luò)云”來構(gòu)建任意大的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)能通過網(wǎng)絡(luò)的遞歸來構(gòu)建 9要點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的組成因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)二層交換機(jī)路由器高層交換機(jī)訪問服務(wù)器聯(lián)網(wǎng)物理介質(zhì)以太網(wǎng)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)工程案例教學(xué)10因特網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu) 端系統(tǒng)/主機(jī)國際主干/國家區(qū)域/中間層樁/企業(yè)局域網(wǎng)范圍廣域網(wǎng)范圍接入網(wǎng)范圍經(jīng)因特網(wǎng)服務(wù)提供商的連接11第一層 ISP第一層 ISP第一層 ISPNAP第二層 ISP第二層 ISP第二層 ISP第二層 ISP第二層 ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP第三層ISP本地ISP本地ISP本地ISP住宅用戶住宅用戶局域網(wǎng)接入網(wǎng)局域網(wǎng)住宅用戶住宅
5、用戶接入網(wǎng)住宅用戶住宅用戶局域網(wǎng)接入網(wǎng)幾個(gè)名詞企業(yè)網(wǎng)是為企業(yè)提供信息傳遞和資源共享的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),它通常包括若干LAN企業(yè)網(wǎng)是一個(gè)廣義的概念,它通??膳c校園網(wǎng)和園區(qū)網(wǎng)等名詞互換使用將因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)應(yīng)用于企業(yè)網(wǎng),就形成了用于企業(yè)內(nèi)部的專用網(wǎng)絡(luò)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)(Intranet)而與內(nèi)聯(lián)網(wǎng)相對(duì)應(yīng)的是外聯(lián)網(wǎng)(Extranet),它是對(duì)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展和外延12接入網(wǎng)接入網(wǎng)是指在業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口(SNI)和與其關(guān)聯(lián)的每一個(gè)用戶網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)之間,由提供網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的傳送實(shí)體組成的系統(tǒng)發(fā)展接入網(wǎng)技術(shù)包括兩條技術(shù)途徑:通過對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(如電話網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、以太網(wǎng)、光纖網(wǎng))進(jìn)行改造研制新技術(shù),目前主要包括xDSL和無線
6、接入技術(shù)13接入網(wǎng)類型撥號(hào)接入xDSL 接入光纖同軸混合網(wǎng)接入 光纖接入無線接入1415要點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的組成因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)二層交換機(jī)路由器高層交換機(jī)訪問服務(wù)器聯(lián)網(wǎng)物理介質(zhì)以太網(wǎng)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)工程案例教學(xué)16網(wǎng)絡(luò)基本互連設(shè)備和層次 有多種類型互連設(shè)備名稱互連層次基本特征網(wǎng)關(guān)應(yīng)用層區(qū)分端口地址及應(yīng)用信息路由器、三層交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)層區(qū)分IP地址網(wǎng)橋、交換機(jī)數(shù)據(jù)鏈路層區(qū)分MAC地址集線器、中繼器物理層比特復(fù)制在局域網(wǎng)中,中繼器已退出歷史舞臺(tái),集線器也正在淡出,而取而代之的是交換機(jī)的興起計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)概述17報(bào)文段數(shù)據(jù)報(bào)幀源應(yīng)用層運(yùn)輸層層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層物理層HtHnHlMHtHnMHtMM目的地應(yīng)用層運(yùn)輸層層網(wǎng)絡(luò)層鏈
7、路層物理層HtHnHlMHtHnMHtMM網(wǎng)絡(luò)層鏈路層物理層鏈路層物理層HtHnHlMHtHnMHtHnHlMHtHnMHtHnHlMHtHnHlM路由器交換機(jī)封裝18網(wǎng)橋可將兩個(gè)或多個(gè)地址兼容的網(wǎng)段連接起來其特點(diǎn)是:具有過濾功能,減少網(wǎng)絡(luò)擁塞網(wǎng)橋擴(kuò)展了LAN的有效長度防止錯(cuò)誤擴(kuò)散,網(wǎng)橋隔斷了某些潛在的網(wǎng)絡(luò)故障提高了安全性,具有相同安全性數(shù)據(jù)的主機(jī)放在相同網(wǎng)段上,再用網(wǎng)橋與其他部分相連為了提供容錯(cuò)能力,可以用多個(gè)網(wǎng)橋連接網(wǎng)段;用了IEEE 802.1D “生成樹算法”,有效防止回路的產(chǎn)生19網(wǎng)橋的自學(xué)習(xí)的功能檢查它收到的所有幀中的源主機(jī)的地址根據(jù)接收幀的端口學(xué)習(xí)到主機(jī)所在的位置如果網(wǎng)橋不知道接
8、收方位于網(wǎng)橋哪一側(cè),它將向所有端口發(fā)送該幀A網(wǎng)橋BCXYZ端口1端口 2當(dāng)網(wǎng)橋啟動(dòng)時(shí),路由表為空,一段時(shí)間后就能建立起所有主機(jī)與端口關(guān)系為保持路由表信息正確性,表項(xiàng)將分配一個(gè)計(jì)時(shí)器。一旦超時(shí),就丟棄這個(gè)表項(xiàng)能夠增加總帶寬該交換機(jī)通過處理幀的MAC地址,從一個(gè)輸入端向一個(gè)或多個(gè)輸出端轉(zhuǎn)發(fā)分組,增加了網(wǎng)絡(luò)總帶寬一個(gè)單個(gè)的以太網(wǎng)段只能提供100 Mpbs的帶寬,若輸入與輸出主機(jī)兩兩不同的話,則以太網(wǎng)交換機(jī)可提供100n/2 Mpbs的帶寬(n為交換機(jī)上的輸入和輸出端口數(shù)目)20此時(shí)這些主機(jī)之間能夠同時(shí)進(jìn)行雙工通信,而不會(huì)相互干擾如果沒有源和目的地址間的沖突,其總帶寬為n*10 Mb/s生成樹算法復(fù)雜
9、LAN中,無法知道整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的配置,交換機(jī)可能連接了多個(gè)網(wǎng)段,會(huì)在網(wǎng)絡(luò)中形成回路為提高網(wǎng)絡(luò)可靠性,可能需要在網(wǎng)絡(luò)中放冗余交換機(jī),是否會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生廣播風(fēng)暴呢?交換機(jī)中采用了IEEE 802.1D規(guī)范,該算法防止形成邏輯上的回路,即使出現(xiàn)了物理回路這意味著我們的設(shè)計(jì)中可以不顧及交換機(jī)可能出現(xiàn)的環(huán)路(需要對(duì)交換機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的配置)21全雙工技術(shù)以太網(wǎng)的CSMA/CD機(jī)制,任何時(shí)候只允許一臺(tái)設(shè)備成功發(fā)送。連接的站點(diǎn)越多,沖突越頻繁交換機(jī)每個(gè)端口只連接了一臺(tái)主機(jī),而且收發(fā)線路是分開的,只要參與通信的收發(fā)方不超過兩個(gè)就不會(huì)碰撞用一對(duì)千兆以太網(wǎng)線路連接兩臺(tái)百兆交換機(jī),由于這兩臺(tái)交換機(jī)之間只有這一對(duì)線路,因此不會(huì)發(fā)
10、生碰撞的,因此即使線路較長它們之間可采用雙工方式進(jìn)行無碰撞的通信注意:只有全雙工網(wǎng)卡和交換機(jī)才支持這種能力2223交換機(jī)提高網(wǎng)絡(luò)性能的場(chǎng)合 圖a因交換機(jī)一次只允許一臺(tái)主機(jī)訪問服務(wù)器,并不能提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量圖b因增加與服務(wù)器相連的交換機(jī)的端口數(shù),性能將會(huì)得到改善交換機(jī)交換機(jī)服務(wù)器服務(wù)器用戶主機(jī)用戶主機(jī)(a)(b)碰撞域 vs. 廣播域碰撞域描述了一組共享網(wǎng)絡(luò)訪問媒體的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備覆蓋的區(qū)域紅色箭頭表示沖突域,當(dāng)然也是廣播域廣播域是指廣播分組直接到達(dá)的區(qū)域若LAN交換機(jī)未劃VLAN,它是一個(gè)廣播域解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴:網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)24(a)傳統(tǒng)的共享式10 Mb/s以太網(wǎng)(b)交換式局域網(wǎng),每個(gè)端
11、口具有10 Mb/s10 Mb/s10 Mb/s10 Mb/s10 Mb/s10 Mb/s10 Mb/s鏈路聚合技術(shù)和彈性鏈路許多交換機(jī)通常支持鏈路聚合(Trunk)技術(shù)和彈性鏈路(Resilient Link)技術(shù)。鏈路聚合可將多個(gè)物理連接當(dāng)作一個(gè)單一的邏輯連接來處理,它允許兩個(gè)交換機(jī)之間通過多個(gè)端口并行連接同時(shí)傳輸數(shù)據(jù),以提供更高的帶寬、更大的吞吐量?jī)蓚€(gè)普通交換機(jī)連接的最大帶寬取決于媒體的連接速度(雙絞線為200 Mpbs)而使用鏈路聚合技術(shù)可以將4個(gè)200 Mpbs的端口捆綁后成為一個(gè)高達(dá)800 Mpbs的連接25CISCO Catalyst 2950的EtherChannel可將兩個(gè)設(shè)
12、備間多條快速以太網(wǎng)或千兆以太網(wǎng)物理鏈路捆在一起組成一條設(shè)備間邏輯鏈路,從而達(dá)到增加帶寬,提供冗余的目的。EtherChannel可以在交換機(jī)與交換機(jī)之間提供全雙工帶寬,速度可達(dá)到800Mbps(快速以太通道)2627交換機(jī)類型 根據(jù)物理結(jié)構(gòu)可分為:獨(dú)立式堆疊式 模塊化 根據(jù)功能可分為:智能式直通式存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式虛擬LAN(VLAN) 在LAN交換機(jī)基礎(chǔ)上,采用網(wǎng)絡(luò)管理軟件構(gòu)建的可以跨越不同網(wǎng)段、不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的端到端邏輯網(wǎng)絡(luò)只有構(gòu)成VLAN的站點(diǎn)直接與支持VLAN的LAN交換機(jī)端口相連,才能實(shí)現(xiàn)VLAN功能 優(yōu)點(diǎn)包括 限制廣播,提高交換機(jī)性能簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),保護(hù)網(wǎng)絡(luò)投資提高網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)安全性
13、2829VLAN的一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例A4B1VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B230實(shí)現(xiàn)VLAN的方式及標(biāo)準(zhǔn)基于端口的VLAN 基于MAC地址的VLAN 基于協(xié)議的VLAN 基于網(wǎng)絡(luò)地址的VLAN 基于定義規(guī)則的VLAN 建立在801.d網(wǎng)橋基礎(chǔ)上的802.1Q和802.1p是兩個(gè)IEEE的標(biāo)準(zhǔn),它為801.d增加了更多的智能802.1Q根據(jù)VLAN標(biāo)志符對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行過濾,僅將幀發(fā)往特定的目的地址組去,而不是向所有結(jié)點(diǎn)洪泛802.1p定義的組地址分解協(xié)議,被用于管理成員關(guān)系,以及在LAN的交換機(jī)或網(wǎng)橋中發(fā)布成員關(guān)系31要點(diǎn)Outline網(wǎng)絡(luò)的組成(What does net
14、work consist of )因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(Structure of Internet)二層交換機(jī)(Two-level switch)路由器(Router)高層交換機(jī)(High-level switch)訪問服務(wù)器(Access server)聯(lián)網(wǎng)物理介質(zhì)(Networking physical media)以太網(wǎng)技術(shù)(Ethernet technology)案例教學(xué)(Case study)路由器工作原理IP層次互連設(shè)備僅有一種:即路由器路由器通過處理IP地址來轉(zhuǎn)發(fā)IP分組,形成一個(gè)虛擬通信網(wǎng)絡(luò),將異構(gòu)的多種通信網(wǎng)絡(luò)互連起來 ,并使 網(wǎng)絡(luò)具有可 擴(kuò)展性路由器在網(wǎng)絡(luò)層工作的兩個(gè)過程找到分組
15、相應(yīng)的出口,這可通過查找選路表即可將分組從入口送到出口,這取決于路由器的體系結(jié)構(gòu)3233路由器外形路由器體系結(jié)構(gòu)34輸入端口輸入端口輸出端口輸出端口交換結(jié)構(gòu)選路處理器三種交換技術(shù)35XYZABC內(nèi)存XYZABC內(nèi)存總線ABCZYX縱橫制三種交換結(jié)構(gòu)的比較經(jīng)內(nèi)存交換若內(nèi)存帶寬為每秒可寫進(jìn)或讀出B個(gè)分組,則總的轉(zhuǎn)發(fā)吞吐量必然小于B/2經(jīng)一根總線交換總線帶寬可達(dá)千兆比特/秒,則用于接入網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng)的路由器來說,通過總線交換通常是足夠的經(jīng)一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)交換使用一個(gè)更復(fù)雜的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),具有最高的吞吐量36路由器分類主要功能轉(zhuǎn)發(fā)選路與網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)管理主要性能按通信容量可分為為高檔路由器、中檔路由器和低檔路由器按
16、其功用可分為接入路由器、邊界路由器或主干路由器等主要指標(biāo)吞吐量、轉(zhuǎn)發(fā)速度、時(shí)延、所支持的通信協(xié)議、所支持的選路協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)接口類型、選路表容量、最長區(qū)配、選路協(xié)議收斂時(shí)間、對(duì)多播的支持、對(duì)QoS的支持和網(wǎng)管功能等3738Cisco公司的路由器系列產(chǎn)品Cisco公司是世界上最大的路由器廠商主要性能指標(biāo)Cisco 7000AGS+Cisco 4000Cisco 2500應(yīng)用大型網(wǎng)絡(luò)大中型網(wǎng)絡(luò)中型網(wǎng)絡(luò)中小型網(wǎng)絡(luò)LAN接口以太網(wǎng)FDDI令牌環(huán)以太網(wǎng)FDDI令牌環(huán)以太網(wǎng)FDDI令牌環(huán)以太網(wǎng)FDDI令牌環(huán)廣域網(wǎng)接口幀中繼,T1,ISDN,DDN幀中繼,T1,ISDN,DDN幀中繼,T1,ISDN,DDN,X
17、.25幀中繼,ISDN,DDN, X.25路由協(xié)議IS-IS,OSPF,RIPIS-IS,OSPF,RIPIS-IS,OSPF,RIPIS-IS,OSPF,RIP主要傳輸協(xié)議IP,IPX,PPPIP,IPX,PPPIP,IPX,PPPIP,IPX,PPP網(wǎng)絡(luò)管理SNMPSNMPSNMPSNMP小結(jié) 本章通過學(xué)習(xí)因特網(wǎng)來感受網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的基本特點(diǎn)節(jié)點(diǎn)和鏈路定義因特網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)二層交換機(jī)的工作原理路由器的選型39作業(yè)因特網(wǎng)具有哪幾個(gè)層次?局域網(wǎng)、接入網(wǎng)和廣域網(wǎng)各自對(duì)應(yīng)于哪些層次?在哪個(gè)層次通常會(huì)使用哪種節(jié)點(diǎn)與鏈路?二層交換機(jī)具有哪些技術(shù)特點(diǎn)?適用的場(chǎng)合是什么?簡(jiǎn)述碰撞域和廣播域的概念。40第2章 網(wǎng)絡(luò)
18、工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院饒國政回顧節(jié)點(diǎn)和鏈路定義因特網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)問題:我們?yōu)槭裁匆獙W(xué)習(xí)因特網(wǎng)的結(jié)構(gòu)?二層交換機(jī)的工作原理路由器的選型4243要點(diǎn)Outline網(wǎng)絡(luò)的組成(What does network consist of )因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(Structure of Internet)二層交換機(jī)(Two-level switch)路由器(Router)高層交換機(jī)(High-level switch)訪問服務(wù)器(Access server)聯(lián)網(wǎng)物理介質(zhì)(Networking p
19、hysical media)以太網(wǎng)技術(shù)(Ethernet technology)案例教學(xué)(Case study)44多層交換的概念 傳統(tǒng)交換是二層交換,而三層交換(也稱多層交換技術(shù)或IP交換技術(shù))是在網(wǎng)絡(luò)模型中的第三層實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)包的高速轉(zhuǎn)發(fā)三層交換技術(shù)的出現(xiàn),解決了企業(yè)網(wǎng)劃分子網(wǎng)之后,子網(wǎng)之間必須依賴路由器進(jìn)行通信的局面,解決了傳統(tǒng)路由器低速、復(fù)雜所造成的網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題一個(gè)具有三層交換功能的設(shè)備,實(shí)際上是一個(gè)帶有第三層路由功能的第二層交換機(jī),是二者的有機(jī)結(jié)合 45三層交換的基本過程發(fā)送方A將自己的IP地址與接收方B的IP地址比較,判斷B是否與自己在同一子網(wǎng)內(nèi)若B與A在同一子網(wǎng)內(nèi),則進(jìn)行二層的轉(zhuǎn)發(fā)
20、若不在,A要向“默認(rèn)網(wǎng)關(guān)”發(fā)出ARP(地址解析)分組,而“默認(rèn)網(wǎng)關(guān)”的IP地址其實(shí)是三層交換機(jī)的第三層交換模塊如果三層交換模塊已知B的MAC地址,則向A回復(fù)之;否則它向B廣播一個(gè)ARP請(qǐng)求,B回復(fù)其MAC地址,三層交換模塊保存此地址并回復(fù)A,同時(shí)將B的MAC地址發(fā)送到二層交換引擎的MAC地址表中此后,當(dāng)A與B間的數(shù)據(jù)分組全部由二層交換高速處理僅路由過程才需要三層處理,絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)都通過二層交換轉(zhuǎn)發(fā),因此三層交換機(jī)的速度很快,同時(shí)價(jià)格也較低46三層交換過程示意ABCD網(wǎng)關(guān)ARP二層交換三層選路四層交換機(jī)四層交換擴(kuò)展了三層交換和二層交換,它支持細(xì)粒度的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整,以及對(duì)通信流的優(yōu)先級(jí)劃分四層交換根據(jù)
21、TCP/UDP端口號(hào)進(jìn)一步確定通信量的轉(zhuǎn)發(fā)目的地為了改善IP路由器的轉(zhuǎn)發(fā)速度并對(duì)IP交換技術(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,IETF制定了多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)4748要點(diǎn)Outline網(wǎng)絡(luò)的組成(What does network consist of )因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(Structure of Internet)二層交換機(jī)(Two-level switch)路由器(Router)高層交換機(jī)(High-level switch)訪問服務(wù)器(Access server)聯(lián)網(wǎng)物理介質(zhì)(Networking physical media)以太網(wǎng)技術(shù)(Ethernet technology)案例教學(xué)(Case st
22、udy)49訪問服務(wù)器是一種特殊的路由器,它能為遠(yuǎn)程PC用戶接入企業(yè)網(wǎng)提供服務(wù)??梢詾閷S糜布O(shè)備,也可是在PC機(jī)上插入多串行口卡后運(yùn)行專用軟件而成用戶通過調(diào)制解調(diào)器經(jīng)電話線或ISDN等線路與訪問服務(wù)器連接,再經(jīng)該訪問服務(wù)器接入企業(yè)網(wǎng)。用于零散用戶遠(yuǎn)程入網(wǎng)提供的安全特性鑒別用戶身份,即需要輸入用戶名和口令回叫安全特性訪問服務(wù)器的應(yīng)用場(chǎng)合50調(diào)制解調(diào)器池.局域網(wǎng)訪問服務(wù)器調(diào)制解調(diào)器公用網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程用戶51各種調(diào)制解調(diào)器ADSL調(diào)制解調(diào)器線纜調(diào)制解調(diào)器ISDN卡內(nèi)置式調(diào)制解調(diào)器卡外置式調(diào)制解調(diào)器52要點(diǎn)Outline網(wǎng)絡(luò)的組成(What does network consist of )因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
23、(Structure of Internet)二層交換機(jī)(Two-level switch)路由器(Router)高層交換機(jī)(High-level switch)訪問服務(wù)器(Access server)聯(lián)網(wǎng)物理介質(zhì)(Networking physical media)以太網(wǎng)技術(shù)(Ethernet technology)案例教學(xué)(Case study)53物理介質(zhì)比特: 在傳送器/接收器對(duì)間傳播物理介質(zhì):位于傳送器/接收器間的東西導(dǎo)引型介質(zhì): 信息在固體介質(zhì)(同軸、光纖、銅線)中傳播非導(dǎo)引型介質(zhì): 信息自由傳播,例如無線電54雙絞線雙絞線即Twisted Pair是目前結(jié)構(gòu)化布線中最常用的傳輸媒
24、體是由兩根相互絕緣的銅導(dǎo)線按照一定的規(guī)格互相纏繞在一起而成的網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì),外部包裹屏蔽層或塑橡外皮而構(gòu)成它的原理是:如果外界電磁信號(hào)在兩條導(dǎo)線上產(chǎn)生的干擾大小相等而相位相反,那么這個(gè)干擾信號(hào)就會(huì)相互抵消55雙絞線四對(duì)(或兩對(duì))放在一起,而且每對(duì)線使用不同顏色以便區(qū)分,在每對(duì)中的兩根線也有不同顏色的區(qū)別是一種價(jià)格便宜、安裝方便和可靠性高的傳輸媒體,適用于短距離傳輸分為屏蔽雙絞線與非屏蔽雙絞線兩種56非屏蔽雙絞線集中多對(duì)雙絞線,外面包一層塑料增強(qiáng)保護(hù)層形成抗干擾能力較差,誤碼率高,但價(jià)格便宜、安裝方便。其特性阻抗為100EIA為非屏蔽雙絞線定義了6種質(zhì)量級(jí)別:第1、2類:電話通信中的語音和低速數(shù)據(jù)
25、線,其最高傳輸速率為4Mb/s第3類:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)線,其最高傳輸速率為10Mb/s第4類:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)線,其最高傳輸速率為16Mb/s第5類:使用最多的一類,其最高傳輸速率為100Mb/s第6類:具有200MHz以下的傳輸特性,最高傳輸速率1000Mb/s57非屏蔽雙絞線的連接配件:RJ-45接頭有8個(gè)線槽分別與4對(duì)雙絞線相對(duì)應(yīng)RJ-45連接實(shí)際就是與雙絞線的連接非屏蔽雙絞線的塑料保護(hù)層內(nèi)有4對(duì)線,其中白-橙色和橙色為一交扭對(duì)白-綠色和綠色為一交扭對(duì)白-藍(lán)色和藍(lán)色為一交扭對(duì)白-棕色和棕色為一交扭對(duì)58RJ-45的兩種連接標(biāo)準(zhǔn) (a)EIA/TIA 568A連接標(biāo)準(zhǔn) (b)EIA/T
26、IA 568B連接標(biāo)準(zhǔn) 1 2 3 4 5 6 7 8 RJ-45針序號(hào)白綠 綠 白橙 藍(lán) 白藍(lán) 橙 白棕 棕 雙絞線對(duì)順序 1 2 3 4 5 6 7 8 RJ-45針序號(hào)白橙 橙 白綠 藍(lán) 白藍(lán) 綠 白棕 棕 雙絞線對(duì)順序 59RJ-45的兩種連接情況(EIA/TIA568A標(biāo)準(zhǔn)) 直通方式:聯(lián)線兩邊都是568A標(biāo)準(zhǔn),或者568B標(biāo)準(zhǔn)適用場(chǎng)合:主機(jī)與交換機(jī)相連EIA/TIA 568A連接標(biāo)準(zhǔn) 針號(hào): 1 2 3 4 5 6 7 8 一端:白綠 綠 白橙 藍(lán) 白藍(lán) 橙 白棕 棕 另端:白綠 綠 白橙 藍(lán) 白藍(lán) 橙 白棕 棕 (a)采用EIA/TIA 568A連接標(biāo)準(zhǔn)的直通方式 60RJ-45
27、的兩種連接情況(EIA/TIA568A標(biāo)準(zhǔn)) 交叉方式:聯(lián)線一邊是568A標(biāo)準(zhǔn),另一邊568B標(biāo)準(zhǔn)適用場(chǎng)合:兩主機(jī)或交換機(jī)直接相連針號(hào): 1 2 3 4 5 6 7 8一端:白綠 綠 白橙 藍(lán) 白藍(lán) 橙 白棕 棕 另端:白橙 橙 白綠 藍(lán) 白藍(lán) 綠 白棕 棕 (b)采用EIA/TIA568A連接標(biāo)準(zhǔn)交叉方式 EIA/TIA568A連接標(biāo)準(zhǔn) 注意:有些網(wǎng)卡或交換機(jī)能自適應(yīng)直通和交叉方式61光纖電纜光纜的芯是一種傳輸光束的細(xì)而柔韌的光導(dǎo)纖維,外層是涂覆層,最外層是塑料的保護(hù)層光纜中傳輸?shù)氖枪獠?,外界的電磁干擾與噪聲都不能對(duì)光信號(hào)造成影響。傳輸過程中,首先需要將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)再通過光纜傳輸,然后
28、再經(jīng)過光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出數(shù)據(jù)的發(fā)送端或接收端需要有光電轉(zhuǎn)換裝置設(shè)備進(jìn)行處理。光纜的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)幾十Gpbs,傳輸距離可達(dá)幾十 km并具有低誤碼率(10-910-10)62單模光纖和多模光纖單模光纖光線是以直線方式傳輸,頻率單一,沒有折射現(xiàn)象,傳輸損耗??;通常芯徑小于10m多模光纖光線是以波浪式傳輸,同時(shí)傳輸幾種顏色的光;通常芯徑在50m以上,涂覆層直徑在100600m之間(a)多模光纖(b)單模光纖纖芯包層纖芯包層63結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)傳輸媒體部分參數(shù) 介 質(zhì) 名 稱最高傳輸速率傳 輸 距 離 說 明三類雙絞線1MHz 200m16MHz 100m五類雙絞線1MHz 260m 16MHz
29、160m100MHz 100m超五類雙絞線1MHz 400m16MHz 250m 100MHz 150m 1MHz 200m細(xì)同軸電纜10MHz 185m網(wǎng)絡(luò)跨度925m粗同軸電纜10MHz 500m網(wǎng)絡(luò)跨度2500m多模光纜100MHz 2000m單模光纜100MHz 3000m選擇依據(jù):距離、價(jià)格、干擾64要點(diǎn)Outline網(wǎng)絡(luò)的組成(What does network consist of )因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(Structure of Internet)二層交換機(jī)(Two-level switch)路由器(Router)高層交換機(jī)(High-level switch)訪問服務(wù)器(Acces
30、s server)聯(lián)網(wǎng)物理介質(zhì)(Networking physical media)以太網(wǎng)技術(shù)(Ethernet technology)案例教學(xué)(Case study)65以太網(wǎng)原理以太網(wǎng)(Ethernet) 的工作原理為CSMA/CD。目前使用的以太網(wǎng)采用了IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)CSMA/CD的要點(diǎn)發(fā)前先聽(監(jiān)聽到信道空閑就發(fā)送數(shù)據(jù)幀)邊發(fā)邊聽(并繼續(xù)監(jiān)聽下去)發(fā)現(xiàn)沖突(如監(jiān)聽到發(fā)生了沖突)立即停發(fā)(則立即放棄此數(shù)據(jù)幀的發(fā)送)轉(zhuǎn)發(fā)強(qiáng)化(同時(shí)發(fā)送強(qiáng)化沖突信號(hào))66以太網(wǎng)幀格式 傳送數(shù)據(jù)的最小長度為64 byte LLC PDU64bit4848可變32MAC 幀目地地址源地址數(shù)據(jù)FCSMAC
31、 幀 641518字節(jié)56位同步序列+8位前同步碼1010101010101011以太網(wǎng)類型以太網(wǎng)類型FFFFIPX首部校驗(yàn)和長度目的SAP源SAP控制16位16位16位16位16位8位8位以太網(wǎng)類型NetWare Raw LLC首部IEEE 802.3 LLC首部67快速以太網(wǎng)符合100Base-T規(guī)格的以太網(wǎng)兩種不兼容的標(biāo)準(zhǔn)100Base-T的802.3u標(biāo)準(zhǔn)100VG-AnyLAN的802.12標(biāo)準(zhǔn)(應(yīng)用較少)IEEE 802.3u標(biāo)準(zhǔn)包括100Base-T4 100Base-TX 100Base-FX 自動(dòng)協(xié)商協(xié)議該協(xié)議適用于10/100Mb/s雙速以太網(wǎng)卡,速率升級(jí)無需人工干預(yù),自動(dòng)檢測(cè),自行配置完成 68千兆比以太網(wǎng)由IEEE 802.3和IEEE 802.3ab工作組制定載波延伸為能檢測(cè)沖突,需將最大電纜長度減到10 m,這就無實(shí)際用處了。它采用辦法,競(jìng)爭(zhēng)期變?yōu)?12 byte 突發(fā)模式操作模式:
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