網(wǎng)絡設備介紹55

1、常用網(wǎng)絡設備引見主要內容：網(wǎng)絡調制解調器Modem 網(wǎng)絡接口卡NIC中繼器與集線器網(wǎng)橋和交換機無線接入點Access Point 路由器Router第三層交換機.交換機交換機防火墻防火墻交換機主機主機路由器交換機因特網(wǎng)集線器內部網(wǎng)外部訪問子網(wǎng)因特網(wǎng).網(wǎng)絡設備在OSI體系中的位置網(wǎng)絡設備的功能層次OSI層次地址類型設備傳輸層及以上應用程序進程地址（端口）網(wǎng)關（協(xié)議轉換器）網(wǎng)絡層網(wǎng)絡地址（IP地址）路由器（三層交換機）數(shù)據(jù)鏈路層物理地址（MAC地址）網(wǎng)橋、交換機（網(wǎng)卡）物理層無中繼器、集線器、（網(wǎng)卡）.1 調制解調器Modem集成了調制和解調功能的設備任務在體系構造的物理層普通是指用于網(wǎng)絡的模擬調

2、制解調器目前的調制解調器在自順應、數(shù)據(jù)緊縮和網(wǎng)絡編碼調制技術等方面已非常成熟，每個話路的數(shù)據(jù)傳輸速率可高達56kb/s，已根本接近線路的最大實際速率。 .高速調制解調器V.90建議：ITU-T公布的56kb/s調制解調器規(guī)范提高速度的關鍵效力提供商ISP、聯(lián)機效力商或公司局域網(wǎng)與交換網(wǎng)絡之間采用數(shù)字線路銜接 上行33.6kb/s，下行56kb/s.2 網(wǎng)絡接口卡NIC網(wǎng)絡接口卡網(wǎng)卡是銜接主機與網(wǎng)絡的根本設備每臺主機都應配置一個或多個網(wǎng)卡每個網(wǎng)卡都有一個或多個網(wǎng)絡接口不能獨立任務，必需依賴于宿主主機銜接不同的局域網(wǎng)需求運用不同的網(wǎng)卡以太網(wǎng)卡令牌環(huán)網(wǎng)卡FDDI網(wǎng)卡ATM網(wǎng)卡. 網(wǎng)卡地址：即網(wǎng)卡的物

3、理地址MAC地址， 固化在網(wǎng)卡硬件中有些網(wǎng)卡可由用戶修正 配置參數(shù)跳線設置 / 軟件設置 / PnP 中斷懇求號 IRQ普通為3 I/O基地址 I/O Base普通為300H 存儲器基地址 Memory Base (普通為0C000H) 全雙工 / 半雙工 傳輸速率僅10/100Mb/s雙速網(wǎng)卡可選 網(wǎng)卡的配置參數(shù).網(wǎng)卡的選用思索的要素包括： LAN的類型：Ethernet、Token Ring、ATM、FDDI LAN的速度：10M/100M/1000M、4M/16M、25M/155M 網(wǎng)絡接口類型：AUI/BNC、RJ-45、SC/ST/MT-RJ 主機總線類型：ISA、EISA、PCI、

4、USB、PCMCIA 運用場所：效力器、任務站、筆記本 其他附加功能：PnP、防病毒、遠程喚醒、鏈路聚合等.以太網(wǎng)卡的類型分類速度接口類型介質傳輸速度10Mb/sBNC、AUI、RJ-45同軸電纜、雙絞線100Mb/sRJ-45雙絞線1Gb/sRJ-45、ST、SC、MT-RJ雙絞線、多模/單模光纖10Gb/sST、SC、MT-RJ、LC多模/單模光纖總線接口ISA、PCI、PCI-E、mini PCI、mini PCI-E、PCMCIA、USB、并行接口技術體系LAN、WLAN、Bluetooth、紅外協(xié)議體系Ethernet、Token Ring、FDDI、ATM.3 集線器HUB多端口的

5、中繼器，任務在物理層功能：在網(wǎng)段之間復制比特流，信號整形和放大可以為它是將總線折疊到鐵盒子中的集中銜接設備特點：具有與中繼器同樣的特點 可改動網(wǎng)絡物理拓撲方式：總線銜接星形銜接 邏輯上仍是一個總線型共享介質網(wǎng)絡端口數(shù)：8，12，16，24.集線器的類型：按速度劃分傳統(tǒng)集線器傳輸速度為10Mb/s10Base-T網(wǎng)絡快速以太網(wǎng)集線器傳輸速度為100Mb/s100Base-T網(wǎng)絡10/100M自順應集線器傳輸速度自順應內部有兩個網(wǎng)段：10M和100M，集線器根據(jù)銜接速度將主機銜接到不同網(wǎng)段上。網(wǎng)段之間用交換方式銜接。維護投資，便于晉級 .用集線器構建的網(wǎng)絡的特點一切主機共享帶寬無法限制沖突和廣播適

6、用于小型網(wǎng)絡.例：用集線器搭建簡單的網(wǎng)絡以1臺效力器，3臺PC機為例：一臺HUB4塊UTP接口的網(wǎng)卡4臺PC機8個RJ45接頭水晶頭假設干米UTP雙絞線 NICHUBUTPPC機效力器.網(wǎng)絡交換機網(wǎng)絡交換機和網(wǎng)橋屬同一類設備，任務在數(shù)據(jù)鏈路層但網(wǎng)絡交換機的端口數(shù)多，并且交換速度快。在這個意義上，網(wǎng)絡交換機可看作是多端口的高速網(wǎng)橋。交換機比網(wǎng)橋優(yōu)越的地方：交換速度快，可實現(xiàn)線速轉發(fā)；能處理網(wǎng)絡主干上的通訊擁堵問題；端口密度高，一臺交換機可銜接多個網(wǎng)段，降低了組網(wǎng)本錢。任務原理與網(wǎng)橋類似：學習源地址構造轉發(fā)表過濾本網(wǎng)段幀隔離沖突域轉發(fā)異網(wǎng)段幀交換廣播未知幀尋覓目的站點.交換機的特點交換機經(jīng)過內部的

7、交換矩陣把網(wǎng)絡劃分為多個網(wǎng)段每個端口為一個沖突域；交換機可以同時在多對端口間無沖突地交換幀。.例：交換網(wǎng)絡的帶寬假設交換機每個端口帶寬為BW，那么交換機構成的網(wǎng)絡 網(wǎng)絡總帶寬 (BWn)/2 BWnn8，BW=10Mb/s時，網(wǎng)絡總帶寬最高可達80Mb/s；假設每個交換機端口只銜接一臺計算機，那么每臺計算機的可用帶寬為10Mb/s 。比較：10Mb/s 的8口集線器構成的網(wǎng)絡銜接了8臺計算機網(wǎng)絡總帶寬仍為10Mb/s ；網(wǎng)絡中每臺計算機的帶寬為1.25Mb/s。 .交換機的三種轉發(fā)方式存儲轉發(fā)Store and forward整個幀完好接納后，對幀進展過失檢驗，然后再進展轉發(fā)操作。優(yōu)點：進展過

8、失校驗，錯誤不會分散到目的網(wǎng)段。缺陷：延遲比較大。直通轉發(fā)Cut-through只需收到幀的前6個字節(jié)目的MAC地址，就開場進展轉發(fā)操作。優(yōu)點：交換延遲小。缺陷：無法進展過失校驗，幀錯誤解分散到目的網(wǎng)段。無碎片直通轉發(fā)Fragment free cut-through接納到一幀的前64字節(jié)后，再進展轉發(fā)操作。小于64字節(jié)的幀不轉發(fā)。小于64字節(jié)的幀普通是沖突呵斥的幀碎片錯誤幀優(yōu)點：交換速度較快，并且降低了錯誤幀轉發(fā)的概率缺陷：長度大于64字節(jié)的錯誤幀仍會轉發(fā)，轉發(fā)延時大于直通轉發(fā)。.運用網(wǎng)絡交換機的益處分割沖突碰撞域減少了沖突允許建立多個銜接提高了網(wǎng)絡總體帶寬減少了每個網(wǎng)段中的站點數(shù)提高了站點

9、平均擁有帶寬允許全雙工銜接提高帶寬、消除沖突可以銜接不同速度的網(wǎng)段.網(wǎng)絡交換機的運用場所作為LAN中心主干銜接設備，如網(wǎng)絡中心、數(shù)據(jù)中心等；網(wǎng)絡通訊流量很大的運用場所，如圖像處置、視頻流等；對網(wǎng)絡呼應速度要求比較高的場所。.以網(wǎng)橋/交換機為中心的網(wǎng)絡的特點每個網(wǎng)段獨享帶寬最正確可到達每臺主機獨享帶寬可以限制沖突，但不能限制廣播有能夠產(chǎn)生廣播風暴適用于小型部門級網(wǎng)絡到大型園區(qū)網(wǎng)絡大型網(wǎng)絡中需處理廣播問題.虛擬局域網(wǎng)VLANVLAN是一種網(wǎng)絡構造和用戶的組織方式：經(jīng)過交換機或路由器劃分；由網(wǎng)段和站點構成的邏輯任務組。用交換機劃分的假設干個VLAN在邏輯上完全獨立可看成是分別的物理網(wǎng)絡，廣播幀不會跨

10、越邏輯網(wǎng)絡邊境。VLAN可以限制廣播域的范圍抑制廣播幀的泛濫。VLAN可跨越交換機。同一VLAN中的成員不受物理位置的限制，可以像處于同一個局域網(wǎng)中那樣相互訪問。.VLAN表示圖.VLAN可以隔離限制廣播域VLAN劃分前，整個網(wǎng)絡都在一個廣播域中.VLAN劃分后，網(wǎng)絡被分割成幾個較小的廣播域.VLAN的優(yōu)點提高管理效率站點的物理位置改動無需重新布線和配置用戶性質改動后很容易經(jīng)過軟件將其從一個VLAN劃分到另一個VLAN控制廣播數(shù)據(jù)加強了網(wǎng)絡的平安性實現(xiàn)虛擬任務組用戶的任務地點不用在同一個物理地點可在企業(yè)內建立靈敏的、動態(tài)化的組織構造.VLAN劃分的方法基于端口靜態(tài)劃分根據(jù)端口號劃分VLAN基于

11、MAC地址動態(tài)劃分根據(jù)用戶計算機的MAC地址劃分VLAN基于網(wǎng)絡地址或網(wǎng)絡協(xié)議類型動態(tài)根據(jù)用戶計算機的IP地址劃分VLAN.主干(Trunk)主干用于實現(xiàn)跨交換機的VLAN，它是指交換機之間用于傳輸多個VLAN信息的鏈路主干上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包加上特殊標簽通常是802.1q和Cisco的ISL等稱為貼標簽Tagging.VLAN間通訊不同VLAN間的計算機即使連在同一臺交換機上也不能相互通訊VLAN間通訊只能經(jīng)過第三層設備實現(xiàn)路由器三層交換機.8.5 無線接入點AP AP是位于無線局域網(wǎng)拓撲中心位置的無線基站設備。AP的功能是實現(xiàn)無線客戶端之間以及無線局域網(wǎng)和有線局域網(wǎng)之間的互聯(lián)AP有兩類通訊端口：

12、符合IEEE 802.3規(guī)范的有線以太網(wǎng)端口符合IEEE 802.11規(guī)范的WLAN端口802.11b：無線傳輸速率最高為11Mb/s802.11g：無線傳輸速率最高為54Mb/s802.11n：無線傳輸速率最高約為300Mb/s.8.6 路由器Router任務在OSI第三層網(wǎng)絡層。功能：在網(wǎng)絡之間轉發(fā)網(wǎng)絡分組；為網(wǎng)絡分組尋覓最正確傳輸途徑；實現(xiàn)子網(wǎng)隔離，限制廣播風暴。目的地址無法識別時，路由器將其丟棄，而不是廣播。提供邏輯地址，以識別互聯(lián)網(wǎng)上的主機；提供廣域網(wǎng)效力。運用：把LAN連入廣域網(wǎng)或作為廣域網(wǎng)的中心銜接設備。用路由器進展網(wǎng)絡互聯(lián)的特點：用路由器銜接起來的假設干個網(wǎng)絡，它們仍是各自獨立

13、的。要想從一個網(wǎng)絡訪問用路由器銜接起來的另一個網(wǎng)絡中的站點，必需指定該站點的邏輯地址IP地址，經(jīng)過廣播是無法與之進展通訊的。.用路由器進展網(wǎng)絡互聯(lián) HUB路由器沖突域2沖突域1路由器可以隔離沖突域和廣播域 HUB HUB沖突域3廣播域2廣播域1.路由表路由器如何確定最正確路由？路由表Routing Table路由表是保管到達其他網(wǎng)絡的路由信息的數(shù)據(jù)庫包含目的網(wǎng)絡地址號、傳輸途徑、傳輸開銷等根據(jù)目的網(wǎng)絡地址查找路由表并確定分組轉發(fā)途徑的過程稱為路由選擇Routing。路由表的信息隨網(wǎng)絡拓撲的變化而變化建立、更新路由表的算法稱為路由算法Routing Algorithm：網(wǎng)絡中的每個路由器都會根據(jù)

14、路由算法定時地或在網(wǎng)絡拓撲發(fā)生變化時更新其路由表；靜態(tài)路由：由網(wǎng)絡管理員預先手工設置路由信息；動態(tài)路由：由路由器在運轉時動態(tài)地建立與更新。自動學習、記憶網(wǎng)絡的變化并根據(jù)路由算法重新計算路由的協(xié)議稱為路由選擇協(xié)議Routing Protocol。.路由表的例子2.0AB.路由表的根本內容172.16.2.0172.16.1.0172.16.4.0AB路由器A的路由表.3.1.2.3目的網(wǎng)絡地址路徑（下一結點）路徑成本/開銷172.16.1.0直接交付0172.16.2.0直接交付0172.16.4.0172.16.2.21途徑：用下一路由器對應端口的IP地址來表示。途徑本錢/開銷：用線路速度、間

15、隔或跨越的路由器的個數(shù)步跳數(shù)、本錢、線路可靠性等表示。大多數(shù)情況下用步跳數(shù)來表示.路由表的根本內容續(xù)留意：路由器是根據(jù)網(wǎng)絡號來轉發(fā)IP數(shù)據(jù)包的，所以路由表中存放的是目的網(wǎng)絡號，而不是目的主機號。類比：郵政局在城市間轉發(fā)信件根據(jù)的是城市名而不是收信人姓名。這樣做的優(yōu)點是路由表小網(wǎng)絡的數(shù)目要比主機少的多，節(jié)省路由器的存儲空間，路由表的路由更新速度快。.路由器的路由選擇過程也采用存儲轉發(fā)的方法：接納并緩存IP數(shù)據(jù)分組；提取分組中的目的主機的IP地址；計算目的主機所在的網(wǎng)絡地址；用目的網(wǎng)絡地址查找路由表決議轉發(fā)途徑：假設目的網(wǎng)絡地址就是與輸入接口銜接的網(wǎng)絡，那么丟棄；假設目的網(wǎng)絡地址就是與輸出接口銜接

16、的網(wǎng)絡，那么直接遞交；假設找到匹配項，那么經(jīng)過對應接口轉發(fā)出去；假設有默許途徑，那么經(jīng)過與默許途徑對應的接口轉發(fā)出去；未查到，丟棄該分組。比較：交換機也用查表的方法決議轉發(fā)途徑，但該表是“端口-MAC地址表，存放的是端口與目的MAC地址之間的關系，要用幀中的MAC地址查表；而路由器中的路由表是“端口-網(wǎng)絡地址表，存放的是端口與目的網(wǎng)絡地址之間的關系，故要從分組中提取IP地址，并解析出其中的網(wǎng)絡地址部分來查表。.路由器的構造路由處置器CPU、RAM、IOS路由表協(xié)議軟件網(wǎng)絡接口LAN、WAN、CONSOLE輸入接口，輸出接口交換構造Switching Fabric .路由器的網(wǎng)絡接口 LAN接口

17、：一個或多個EthernetWAN接口：一個或多個Sync/Async Serial撥號類接口：BRI，PRI等控制臺CONSOLE.內部構造.三種交換構造存儲器總線交叉開關.輸入端口數(shù)據(jù)鏈路層:如以太網(wǎng)等物理層:位的接納分散化的交換: 給定數(shù)據(jù)報目的地址, 在路由表中查找輸出端口目的: 以線速實現(xiàn)輸入端口處置排隊: 假設數(shù)據(jù)報到達太快，來不及處置時.輸出端口 對來自于交換引擎的分組進展緩沖(Buffering)根據(jù)調度規(guī)那么從數(shù)據(jù)報隊列中選擇數(shù)據(jù)報，重新封裝后發(fā)送出去。.輸出端口緩沖 當來自于交換引擎的數(shù)據(jù)報太多以致于來不及發(fā)送時就需求進展緩沖處置。否那么輸出端口緩沖溢出會引起排隊延遲和分組

18、喪失如以下圖右!.路由器組網(wǎng)的優(yōu)缺陷優(yōu)點限制了沖突域；可以用于LAN 或WAN的環(huán)境；可以銜接不同介質的網(wǎng)絡和不同體系構造的網(wǎng)絡；可以為分組確定傳輸?shù)淖钫_途徑；可以過濾廣播信息。缺陷昂貴；必需用于可路由協(xié)議網(wǎng)絡；配置復雜；處置速度比橋接器慢。.無線路由器是將AP和路由器功能結合在一同的網(wǎng)絡設備。特別適宜于家庭或小型辦公室環(huán)境的組網(wǎng)，使多臺計算機共享一條寬帶銜接。 常見無線路由器的根本配置為：支持IEEE802.11 b/g無線接口；1個10/100M WAN接口，4個10/100M LAN接口；支持CSMA/CA、CSMA/CD、TCP/IP、DHCP、ICMP、NAT、PPPoE等協(xié)議；支

19、持VPN、QoS、內置防火墻；支持64/128/152位WEP、WPA、IEEE 802.1X、TKIP、AES等加密與平安機制；支持遠程和Web管理。 .運用無線路由器組建家庭網(wǎng)絡.8.7 第三層交換機 可以看成是結合了路由器功能的交換機。但只具有根本路由功能第三層交換機利用網(wǎng)絡層協(xié)議中的包頭信息來加強第二層交換功能，在源IP地址和目的IP地址之間建立基于數(shù)據(jù)鏈路層的高速交換式虛擬銜接。 具有第三層交換功能的設備包括第三層交換機和某些帶有第三層交換功能的路由器。 .第三層交換的根本原理 兩種主要類型：網(wǎng)絡中心交換IBM公司的ARISAggregate Route-based IP Switc

20、hing、Ipsilon公司的IP Switching、Cisco公司的Tag Switching以及IETF的多協(xié)議標志交換MPLS，Multiprotocol Label Switching強調交換機中心層的速度，完全用ASIC硬件以線速實現(xiàn)路由和交換 端系統(tǒng)驅動交換3COM公司的Fast IP和Cabletron公司的SecureFast所采用的方法是在第三層路由一次，然后在第二層用ASIC硬件實現(xiàn)端到端的交換 .多協(xié)議標簽交換MPLS根本思想是給數(shù)據(jù)包“貼上標簽，此標簽在交換域的入口結點貼上，在中間交換結點讀出，最后在交換域的出口結點刪除，途徑上的一切交換機都根據(jù)標簽確定數(shù)據(jù)包的轉發(fā)途

21、徑。交換過程1標簽交換域中的相鄰路由器運用路由協(xié)議建立目的網(wǎng)絡可達性 ，然后運用標簽發(fā)布協(xié)議LDP在路由器間共享標簽信息 ，以發(fā)現(xiàn)和構造與標簽相對應的虛途徑。各路由交換機再根據(jù)這些途徑構造出分組轉發(fā)表。 2當一個IP數(shù)據(jù)包進入交換域時，入口邊緣路由器就給數(shù)據(jù)包貼上標簽，然后根據(jù)轉發(fā)表將數(shù)據(jù)包發(fā)給下一個交換節(jié)點 。 .3一切的中間交換節(jié)點都按照標簽進展轉發(fā)。由于標簽只具有本地意義，所以每經(jīng)過一個交換節(jié)點，標簽就要改換一次。4當IP數(shù)據(jù)包分開交換域時，出口邊緣路由器將標簽刪除，其后按傳統(tǒng)方法進展轉發(fā)。.快速IP交換Fast IP 根本思想是源端主機在傳送數(shù)據(jù)前先發(fā)送一個快速IP銜接懇求，該懇求被路由到目的主機，目的主機回送一個包含其MAC地址的NHRP應對包給源端主機。假設源端主機和目的端主機存在二層交換通路，當NHRP應對包到達源端主機時將在經(jīng)過的每一個交換機中建立目的端主機MAC地址和端口的映射表捷