網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成技術(shù)6/13/20231第一頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三第二章網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備概述6/13/20232第二頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三本章主要內(nèi)容2.1網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備概述2.2物理層網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備（集線器/中繼器）2.3數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備（網(wǎng)橋）2.4網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備（路由器）2.5交換機(jī)（二層和三層交換機(jī)）2.6應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備（網(wǎng)關(guān)）6/13/20233第三頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三2.1網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備概述計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或工作站與服務(wù)器進(jìn)行連接時(shí)，除了使用連接介質(zhì)外，還需要一些中介設(shè)備。這些中介設(shè)備主要有哪些？起什么作用？這是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和實(shí)施中人們所關(guān)心的一些問題。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備通?？煞譃閮深悾壕W(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)互聯(lián)設(shè)備（與用戶節(jié)點(diǎn)連接）網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備（網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部或網(wǎng)絡(luò)之間連接）6/13/20234第四頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三常用網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)互聯(lián)設(shè)備有哪些？網(wǎng)絡(luò)線路與用戶節(jié)點(diǎn)間的銜接設(shè)備常見有：T型連接器；屏蔽或非屏蔽雙絞線連接器RJ-45；RS232接口（DB-25）；DB-15接口；VB35同步接口；調(diào)制解調(diào)器；收發(fā)器及光纖收發(fā)器終端匹配器6/13/20235第五頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三T型連接器T型連接器與BNC接插件是細(xì)同軸電纜的連接器BNC接插件T型連接器(T型頭)6/13/20236第六頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三RJ-45連接器用于非屏蔽雙絞線連接RJ-45接頭(水晶頭)6/13/20237第七頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三連接接口DB-25（RS-232）接口是目前微機(jī)與線路接口的常用方式。DB-15接口用于連接網(wǎng)絡(luò)接口卡的AUI接口，可將信息通過收發(fā)器電纜送到收發(fā)器，然后進(jìn)入主干介質(zhì)。VB35同步接口用于連接遠(yuǎn)程的高速同步接口。6/13/20238第八頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三還有更多……收發(fā)器用于粗同軸電纜與站點(diǎn)網(wǎng)卡間的連接。光纖收發(fā)器用于光纖與無光纖接口的站點(diǎn)/網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的連接。調(diào)制解調(diào)器（Modem）其功能是將計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號或反之，以便在電話線路或微波線路上傳輸。調(diào)制是把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號；解調(diào)是把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，它一般通過RS-232接口與計(jì)算機(jī)相連。終端匹配器（也稱終端適配器）安裝在同軸電纜（粗纜或細(xì)纜）的兩個(gè)端點(diǎn)上，它的作用是防止電纜無匹配電阻或阻抗不正確。無匹配電阻或阻抗不正確，則會(huì)引起信號波形反射，造成信號傳輸錯(cuò)誤。6/13/20239第九頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三常用網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備有哪些?網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部或網(wǎng)絡(luò)之間的連接設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備用于將一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的幾個(gè)網(wǎng)段(segments）連接起來，或?qū)讉€(gè)網(wǎng)絡(luò)(LAN-LAN，WAN-WAN，LAN-WAN）連接起來形成一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（interworkorinternet）。習(xí)慣上，將它們分成五類：中繼器（集線器）、網(wǎng)橋、交換機(jī)、路由器和網(wǎng)關(guān)。6/13/202310第十頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備connectingdevices聯(lián)網(wǎng)設(shè)備Networkingdevices網(wǎng)際互連設(shè)備Internetworkingdevices中繼器repeater網(wǎng)橋bridge交換機(jī)switch路由器router網(wǎng)關(guān)gateway6/13/202311第十一頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三2.2物理層網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備6/13/202312第十二頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三物理層網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備（中繼器）

Adevicethatextendsthedistanceasignalcantravelbyregeneratingthesignal.

一種通過對信號進(jìn)行再生處理以延長信號傳輸距離的設(shè)備.由于存在損耗，信號在網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)中有衰減和噪音，使有用的數(shù)據(jù)信號變得越來越弱，衰減到一定程度時(shí)將造成信號失真，因此會(huì)導(dǎo)致接收錯(cuò)誤。因此為了保證有用數(shù)據(jù)的完整性，并在一定范圍內(nèi)傳送，可用中繼器把所接收到的弱信號分離，并再生放大以保持與原數(shù)據(jù)相同。6/13/202313第十三頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三1、中繼器（repeater）局域網(wǎng)中最簡單、成本最低的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備功能：對弱信號進(jìn)行再生和轉(zhuǎn)發(fā)。中繼器檢測由某個(gè)端口接收的輸入信號，將其恢復(fù)為原始的波形和振幅，然后以最小的延遲將這些經(jīng)過重整（重定時(shí)和恢復(fù)）的信號重新發(fā)送到接收端口之外的其他各個(gè)端口。無檢錯(cuò)、糾錯(cuò)功能錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)經(jīng)中繼器后仍被復(fù)制到另一電纜段。用中繼器連接的各網(wǎng)段屬于同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，對數(shù)據(jù)鏈路層以上的協(xié)議來講，用中繼器互聯(lián)起來的若干段電纜與單根電纜之間并沒有差別（除了有一定時(shí)延）。用中繼器連接的網(wǎng)絡(luò)段都必須使用同樣的媒體訪問方法。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(如粗、細(xì)電纜混接)。

中繼器一般用于傳統(tǒng)以太網(wǎng)之類的總線型電纜系統(tǒng)：增加信號傳送距離（增加網(wǎng)段）相同物理層協(xié)議的LAN內(nèi)（同一網(wǎng)絡(luò)不同網(wǎng)段）的互連6/13/202314第十四頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三2、集線器（hub）Acentraldeviceinastartopologythatprovidesacommonconnectionamongthenodes.

星型拓?fù)渲械闹行脑O(shè)備，提供站點(diǎn)間的公共連接。其實(shí)就是一種多端口中繼器，用于星型電纜系統(tǒng)。中繼器集線器6/13/202315第十五頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三

集線器的分類無源(Passive)集線器只負(fù)責(zé)把多段介質(zhì)連接在一起，不對信號作任何處理，每一種介質(zhì)段只允許擴(kuò)展到最大有效距離的一半。有源(Active)集線器類似于無源集線器，但它具有對傳輸信號進(jìn)行再生和放大從而擴(kuò)展介質(zhì)長度的功能。智能(Intelligen)集線器除具有有源集線器的功能外，還可將網(wǎng)絡(luò)的部分功能集成到集線器中，如網(wǎng)絡(luò)管理、選擇網(wǎng)絡(luò)傳輸線路等。6/13/202316第十六頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三集線器的缺點(diǎn)Hub是一種共享介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，本身不能識別目標(biāo)地址，所以采用廣播方式無目的地向所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，由網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)通過驗(yàn)證數(shù)據(jù)包頭的地址信息來確定是否接收，故其：一站發(fā)送，全局廣播，用戶爭搶信道，容易引起網(wǎng)絡(luò)阻塞實(shí)際接收只有一站，卻向所有站點(diǎn)傳送，絕大部分流量無效，傳輸效率低同一時(shí)刻只能進(jìn)行兩個(gè)端口之間的數(shù)據(jù)傳輸，要么發(fā)送，要么接收——半雙工，進(jìn)一步降低傳輸效率每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能偵聽到所發(fā)送的數(shù)據(jù)包，安全性較差6/13/202317第十七頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三2.3數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備6/13/202318第十八頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三網(wǎng)橋（橋接器,bridge）AnetworkdevicethatinterconnectstwoLANsthatusethesamelogicallinkcontrolprotocolbutmayusedifferentmediumaccesscontrolprotocols.

一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,用于兩個(gè)使用LLC(邏輯鏈路控制)協(xié)議相同但MAC(媒體訪問控制)協(xié)議可能不同的網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。常用于外網(wǎng)租用電路接入和無線局域網(wǎng)內(nèi)聯(lián)。廣域網(wǎng)接入以太網(wǎng)橋NOKIA無線網(wǎng)橋

E1網(wǎng)橋6/13/202319第十九頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三網(wǎng)橋的作用網(wǎng)橋是一個(gè)局域網(wǎng)與另一個(gè)局域網(wǎng)之間建立連接的橋梁。它的作用是擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)和通信手段，在各種傳輸介質(zhì)中轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)信號，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的距離，同時(shí)又有選擇地將有地址的信號從一個(gè)傳輸介質(zhì)發(fā)送到另一個(gè)傳輸介質(zhì)，并能有效地限制兩個(gè)介質(zhì)系統(tǒng)中無關(guān)緊要的通信。網(wǎng)橋可分為本地網(wǎng)橋和遠(yuǎn)程網(wǎng)橋。本地網(wǎng)橋是指在傳輸介質(zhì)允許長度范圍內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)橋；遠(yuǎn)程網(wǎng)橋是指連接的距離超過網(wǎng)絡(luò)的常規(guī)范圍時(shí)使用的遠(yuǎn)程橋，通過遠(yuǎn)程橋互聯(lián)的局域網(wǎng)將成為城域網(wǎng)或廣域網(wǎng)。如果使用遠(yuǎn)程網(wǎng)橋，則遠(yuǎn)程橋必須成對出現(xiàn)。6/13/202320第二十頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三網(wǎng)橋的主要功能識別MAC地址幀的接收、存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)橋可以把一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)的不同網(wǎng)段分成N個(gè)邏輯隔離的網(wǎng)絡(luò)，使這個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)的行為看起來就像一個(gè)單獨(dú)的物理網(wǎng)絡(luò)一樣，從而減少?zèng)_突，提高網(wǎng)絡(luò)性能。糾錯(cuò)（隔離錯(cuò)誤幀）維護(hù)硬件地址表，并根據(jù)這個(gè)表將幀傳送給特定的子網(wǎng)6/13/202321第二十一頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三網(wǎng)橋的應(yīng)用和分類應(yīng)用：同協(xié)議組相同或不同MAC協(xié)議的LAN的互連（如以太網(wǎng)與令牌環(huán)網(wǎng)連接）。劃分網(wǎng)絡(luò)，減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層的廣播流量（只有不同網(wǎng)段的信息才能通過網(wǎng)橋）并提高可靠性（網(wǎng)橋兩端形成不同LAN，任一個(gè)出現(xiàn)故障（斷線等）不會(huì)影響另一個(gè)）。分類：內(nèi)橋（由服務(wù)器兼任）外橋（專門計(jì)算機(jī)）6/13/202322第二十二頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三常用橋接技術(shù)（算法）

IEEE802委員會(huì)為網(wǎng)橋規(guī)定了兩種橋接技術(shù)(算法)：透明網(wǎng)橋(transparentbridge）主要用于以太網(wǎng)環(huán)境（標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.1）源路由選擇網(wǎng)橋(SRB,sourceroutingbridge）主要用于令牌環(huán)環(huán)境（標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.5）6/13/202323第二十三頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三TransparentBridge

透明網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋具有通過分析來自所有連接網(wǎng)絡(luò)的輸入封包的源地址來“學(xué)習(xí)”網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并建立起一張自己的路徑選擇表（站表）的功能。它的表現(xiàn)和操作對網(wǎng)絡(luò)主機(jī)而言是透明的。透明網(wǎng)橋處理幀的技術(shù)原理可以歸納為：廣播未知幀（不知就廣播）學(xué)習(xí)源地址（建立MAC-端口映射表）丟棄本網(wǎng)幀（過濾功能）轉(zhuǎn)發(fā)異網(wǎng)幀（按MAC-端口映射表轉(zhuǎn)發(fā)）特點(diǎn)：使用MAC-端口映射表缺點(diǎn)：不能選擇最佳路由。6/13/202324第二十四頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三網(wǎng)橋的數(shù)據(jù)過濾功能6/13/202325第二十五頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三為什么叫“透明網(wǎng)橋”？“透明網(wǎng)橋”又稱“生成樹網(wǎng)橋”(spanningtreebridge)?！巴该鳌钡暮x：裝有多個(gè)LAN的單位在買回IEEE標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)橋之后，只需把連接插頭插入網(wǎng)橋，就萬事大吉。不需要改動(dòng)硬件和軟件，無需設(shè)置地址開關(guān)，無需裝入路由表或參數(shù)?？傊裁匆膊桓?，只須插入電纜就完事，現(xiàn)有LAN的運(yùn)行完全不受網(wǎng)橋的任何影響。透明網(wǎng)橋的優(yōu)點(diǎn)是易于安裝，只需插進(jìn)電纜即大功告成。但是從另一方面來說，這種網(wǎng)橋并沒有最佳地利用帶寬。6/13/202326第二十六頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三透明網(wǎng)橋是如何“自動(dòng)學(xué)習(xí)”的？透明網(wǎng)橋采用的算法是“逆向?qū)W習(xí)法”，基本思想是利用每個(gè)MAC幀中的源地址字段。橋顯然能看見所連接的任一LAN上傳送的幀。當(dāng)一個(gè)幀到達(dá)一個(gè)特定的端口時(shí)，查看源地址即可知道在哪個(gè)LAN上可訪問哪臺機(jī)器。6/13/202327第二十七頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三橋接循環(huán)——透明網(wǎng)橋之大忌

使用透明網(wǎng)橋必須注意不可出現(xiàn)“橋接循環(huán)”，即連接的任何兩個(gè)LAN間不可存在多條網(wǎng)橋路徑。否則要么出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信失敗，要么導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)阻塞（congesting）。解決橋接循環(huán)問題采用的方法是“生成樹算法”(STA,SpanningTreeAlgorithm)。它將冗余的路徑設(shè)置成阻塞狀態(tài)，提高了網(wǎng)絡(luò)循環(huán)連接的可用性，同時(shí)消除了橋接循環(huán)帶來的問題。6/13/202328第二十八頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三生成樹算法生成樹算法（STA）和生成樹協(xié)議（STP）是一種確保任何兩臺交換機(jī)（多口網(wǎng)橋）之間只有一條數(shù)據(jù)路徑的自動(dòng)配置算法。此協(xié)議也可進(jìn)一步增強(qiáng)為每個(gè)VLAN建立一個(gè)生成樹。它在提供路徑冗余和網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性的同時(shí)，保證網(wǎng)絡(luò)的無環(huán)路拓?fù)?。STP允許在兩個(gè)或多個(gè)交換機(jī)中可以存在多條路徑，但同一時(shí)間只有一條路徑可以激活。其余的路徑將被置于阻塞模式。如果主路徑失敗，一條備選路徑將會(huì)從阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)從而重新建立交換機(jī)之間的連接。6/13/202329第二十九頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三生成樹算法的原理生成樹算法利用了一個(gè)來自圖論的基本結(jié)論；對于那些由許多節(jié)點(diǎn)以及連接節(jié)點(diǎn)的邊組成的連通圖，存在一棵“生成樹”，它保證了圖的連通性，同時(shí)又沒有一個(gè)閉合環(huán)。(a)帶環(huán)圖(b)對應(yīng)的生成樹6/13/202330第三十頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三源路由網(wǎng)橋其特點(diǎn)是由發(fā)送幀的源工作站負(fù)責(zé)路由選擇，每個(gè)源工作站都配置一張“路由選擇表”。源路由網(wǎng)橋處理幀的技術(shù)原理可以歸納為：廣播路由選擇幀（源站以廣播方式向目的站發(fā)送一個(gè)路由選擇幀，沿所有可能的路徑傳送，在傳送中，每個(gè)路由選擇幀都記下所經(jīng)過的路徑。）接收路由選擇幀（當(dāng)路由選擇幀到達(dá)目的站后，就沿原路徑返回源站，帶回路由信息）生成路由選擇表（源站從所有可能的路徑中按一定規(guī)則——如最先發(fā)回路由選擇幀的路由或最小的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)等——選擇一條最佳路由，記入本站的路由選擇表中）封裝源路由信息（凡從這個(gè)源站向這個(gè)目的站發(fā)送的幀，其首部都封裝有源站所確定的路由信息）6/13/202331第三十一頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三網(wǎng)橋的優(yōu)缺點(diǎn)網(wǎng)橋?qū)儆诩冇布O(shè)備，在剛剛啟動(dòng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，網(wǎng)橋?qū)W(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湟粺o所知，但它卻具有基本的MAC地址學(xué)習(xí)功能。網(wǎng)絡(luò)上的每一臺計(jì)算機(jī)都發(fā)送過數(shù)據(jù)之后，網(wǎng)橋就成為智能的了——它了解每一臺計(jì)算機(jī)在哪一個(gè)網(wǎng)段上，從而減少了網(wǎng)絡(luò)沖突發(fā)生的概率——減少?zèng)_突域。網(wǎng)橋不能阻止廣播。廣播信息的隔絕要靠3層的連接設(shè)備——路由器。6/13/202332第三十二頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三網(wǎng)橋原理小結(jié)：沖突域和廣播域網(wǎng)橋的作用：分隔沖突域（物理網(wǎng)段）增加沖突域的數(shù)量降低沖突幾率廣播域的概念廣播幀能夠到達(dá)的區(qū)域網(wǎng)橋不能分隔廣播域6/13/202333第三十三頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三2.5交換機(jī)（switch）6/13/202334第三十四頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三CISCO6500交換機(jī)6/13/202335第三十五頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三交換機(jī)（switch）Adeviceconnectingmultiplecommunicationlinestogether.將多條通信線路連接在一起的設(shè)備。數(shù)據(jù)鏈路層（二層）或網(wǎng)絡(luò)層（三層）設(shè)備特點(diǎn)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)中大量使用交換機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備。交換機(jī)提供：·高速的數(shù)據(jù)交換能力·增加網(wǎng)絡(luò)帶寬·低的延遲時(shí)間和快速幀的傳送·在LAN中支持以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、ATM、令牌環(huán)網(wǎng)等多種網(wǎng)型應(yīng)用Intranet內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)傳送控制6/13/202336第三十六頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三交換機(jī)常識交換機(jī)更可以在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)上提供固定的帶寬給用戶以確保用戶傳送數(shù)據(jù)的質(zhì)量；其端口可以提供不同的傳輸速度；在傳送方式上可提供全雙工傳輸，提高了數(shù)據(jù)的傳送能力。交換機(jī)還提供了VLAN功能，用于控制廣播風(fēng)暴和網(wǎng)絡(luò)管理。跟網(wǎng)橋相比，網(wǎng)橋所擁有的功能交換機(jī)都具備了，但交換機(jī)增加了VLAN和三層交換功能，擁有更多的端口（網(wǎng)橋通常只有2至4個(gè)）和更高帶寬，而且可工作在網(wǎng)絡(luò)層（第三層）。交換機(jī)最重要的性能指標(biāo)是“背板帶寬”（SwitchingFabric），即一臺交換機(jī)在背板處的最大帶寬。背板（backplane）則指交換機(jī)或集線器底板（chassis）內(nèi)的總線或交換矩陣，所有通過該設(shè)備的流量至少要經(jīng)過背板一次。6/13/202337第三十七頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三交換機(jī)類型第二層交換機(jī)——多端口網(wǎng)橋解決方法：使用VLAN技術(shù)（基于物理端口或MAC地址，管理不便）第三層交換機(jī)基于硬件實(shí)現(xiàn)路由功能（路由轉(zhuǎn)發(fā)速度和帶寬于比路由器可高出數(shù)十倍甚至更多）；支持IP（VLAN管理方便）。6/13/202338第三十八頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三L2andL3Switches所謂“二層交換機(jī)”，簡言之，就是它能識別MAC層的信息（能夠剝離并處理包含MAC地址的幀信息）；所謂“三層交換機(jī)”，簡言之，就是它不僅能識別MAC層的信息（能夠剝離并處理包含MAC地址的幀信息），而且能識別IP層的信息（能將剝離并處理包含IP地址的數(shù)據(jù)報(bào)信息）。還有所謂“四層交換機(jī)”，其含義由此類推。6/13/202339第三十九頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三SwitchvsRouter我校校園網(wǎng)使用的核心交換機(jī)是具有交換機(jī)和路由器雙重功能的三層千兆位以太網(wǎng)交換機(jī)。它們象傳統(tǒng)的交換機(jī)一樣在第2層工作，只根據(jù)MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)或丟棄數(shù)據(jù)包。它們也象傳統(tǒng)的路由器一樣工作在第3層，使用網(wǎng)絡(luò)層的信息將數(shù)據(jù)包路由到其他路由器、交換式網(wǎng)絡(luò)或最終站點(diǎn)上。不過，與傳統(tǒng)的路由器不同的是，常規(guī)的路由器將路由表保存在軟件中，使用CPU查找和保持這些地址。而三層交換機(jī)往往通過使用ASIC技術(shù)，將路由表保存在硬件中，從而獲得“線速”路由（所謂“線速”，指電信號能達(dá)到的最大傳輸速度），其速率幾乎10倍于常規(guī)的路由器。6/13/202340第四十頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三目前國內(nèi)生產(chǎn)高端交換機(jī)/路由器的三個(gè)巨頭：華為（總部在深圳）、港灣（總部在北京）、銳捷（總部在福州）。我院鳳達(dá)學(xué)生公寓A-D幢使用的是北京港灣網(wǎng)絡(luò)公司推出的寬帶IP網(wǎng)絡(luò)的核心交換設(shè)備BigHammer系列、匯集層中的FlexHammer智能多層交換機(jī)到接入層μHammer等全系列以太網(wǎng)交換機(jī)。港灣網(wǎng)絡(luò)有限公司

銳捷網(wǎng)絡(luò)有限公司

華為技術(shù)有限公司

※點(diǎn)擊對應(yīng)圖標(biāo)可訪問該公司網(wǎng)站6/13/202341第四十一頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三網(wǎng)橋原理：交換機(jī)與網(wǎng)橋交換機(jī)由網(wǎng)橋發(fā)展而來第一臺交換機(jī)由Kalpana公司設(shè)計(jì)交換機(jī)由網(wǎng)橋發(fā)展而來交換機(jī)可以認(rèn)為是一個(gè)多端口網(wǎng)橋交換機(jī)相對于網(wǎng)橋的特點(diǎn)使用ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)轉(zhuǎn)發(fā)，速度快多路轉(zhuǎn)發(fā)6/13/202342第四十二頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三交換機(jī)常用技術(shù)：

CutThrough交換模式交換機(jī)的第一種交換模式：CutThrough交換機(jī)接收完目的MAC地址字段后，就立即將幀轉(zhuǎn)發(fā)出到正確的端口。直通模式比存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式具有更小的延遲時(shí)間，其優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)發(fā)速度快，缺點(diǎn)是不做任何校驗(yàn)，有可能轉(zhuǎn)發(fā)錯(cuò)誤幀。接收數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)6/13/202343第四十三頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三接收數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)交換機(jī)常用技術(shù)：

Store&Forward交換模式存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式下，交換機(jī)先要收到完整的幀，然后對幀進(jìn)行循環(huán)冗余(CRC)校驗(yàn)，如果是錯(cuò)誤幀，則丟棄這個(gè)幀。交換機(jī)將幀暫存在轉(zhuǎn)發(fā)緩沖區(qū)中，直到它獲得有效資源并將幀按照目的地址與端口的對應(yīng)關(guān)系將其發(fā)往目的端口為止。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式的好處是能夠拋棄小于64字節(jié)的幀(破碎幀)，以及其他任何受損的幀。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式的缺點(diǎn)是延遲較大，因?yàn)樗谵D(zhuǎn)發(fā)之前要收到并處理完整的幀。6/13/202344第四十四頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三接收數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)64bytes交換機(jī)常用技術(shù)：

改進(jìn)型CutThrough交換模式改進(jìn)型CutThrough的工作模式類似于CutThrough。只是在收到64個(gè)字節(jié)后就開始轉(zhuǎn)發(fā)。可以將所有小于64字節(jié)的數(shù)據(jù)幀丟棄。6/13/202345第四十五頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三交換機(jī)常用技術(shù)：線速的概念即無阻塞轉(zhuǎn)發(fā)10Mbps全線速：0.015MPPS100Mbps全線速：0.15MPPS1000Mbps全線速：1.5MPPS64bits96bits64bits前置位數(shù)據(jù)幀大小數(shù)據(jù)幀距離64bytes(512bits)64bytes(512bits)6/13/202346第四十六頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三交換機(jī)常用技術(shù)：全雙工技術(shù)全雙工成立的前提沖突域內(nèi)只有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)一路線纜僅僅發(fā)送，另一路線纜僅僅接收雙方設(shè)備都支持全雙工TransmitFull

Duplex

Ethernet

ControllerLoopbackTxRxCollision

DetectionReceiveFull

Duplex

Ethernet

ControllerLoopbackTxRxCollision

Detection6/13/202347第四十七頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三交換機(jī)常用技術(shù)：生成樹協(xié)議為什么要有生成樹標(biāo)準(zhǔn)：避免回路：由交換機(jī)自動(dòng)檢測環(huán)路的存在，斷開環(huán)路冗余備份：為了提高網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，需要網(wǎng)絡(luò)多條鏈路相通，提供了一種冗余備份的方法6/13/202348第四十八頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三20秒15秒15秒交換機(jī)常用技術(shù)：

IEEE802.1d生成樹協(xié)議采用IEEE802.1d協(xié)議時(shí)端口的幾種狀態(tài)：阻斷傾聽學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)發(fā)6/13/202349第四十九頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三交換機(jī)常用技術(shù)：

IEEE802.1w快速生成樹協(xié)議IEEE802.1w快速生成樹協(xié)議（RapidSpanningTree）相對于IEEE802.1d的特點(diǎn)：縮短收斂時(shí)間，使得網(wǎng)絡(luò)能夠快速收斂提高網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，確保網(wǎng)絡(luò)不間斷的工作IEEE802.1w快速生成樹協(xié)議將收斂時(shí)間縮短到幾秒6/13/202350第五十頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三交換機(jī)常用技術(shù)：

交換機(jī)的流量控制流量控制：動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存6/13/202351第五十一頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三交換機(jī)常用技術(shù)：VLAN技術(shù)劃分虛網(wǎng)的目的隔離廣播域增強(qiáng)安全性VLAN1VLAN2VLAN36/13/202352第五十二頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三交換機(jī)常用技術(shù)：劃分VLAN方法基于端口的VLAN通用標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.1q基于協(xié)議地址的VLANMAC或IP地址BackboneSwitchEthernetSwitch12345678EthernetSwitch12345678

VLAN1VLAN26/13/202353第五十三頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三交換機(jī)常用技術(shù)：IEEE802.1qVLANIDTag中對VLAN的標(biāo)示VLAN劃分對應(yīng)于端口而不是MAC或IP地址從端口進(jìn)的數(shù)據(jù)包被認(rèn)為是那個(gè)VLAN的各端口可以屬于一個(gè)或多個(gè)VLAN公共部分的VLANID如何選定DASATypeDataCRCDASATypeDataCRCTag0x8100UserPriorityCFIVLANID標(biāo)準(zhǔn)EthernetII幀802.1q加入一個(gè)Tagheader16bits3bits1bits12bits6/13/202354第五十四頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三交換機(jī)常用技術(shù)：VID表、PVID表和公共端口PVID：端口的屬性端口屬于哪個(gè)VLAN用來判斷上行幀屬于哪個(gè)VLANVID表：VLAN的屬性VLAN包含哪些端口用來判斷下行幀可能的轉(zhuǎn)發(fā)端口公共端口：各VLAN都需要進(jìn)行通訊的端口常用于級聯(lián)端口、打印和共享上網(wǎng)等VID表中各VLAN的交集PVID應(yīng)設(shè)為并集VLAN的ID1,2,3,……74,5,6,……VLAN10VLAN20VLAN306/13/202355第五十五頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三交換機(jī)常用技術(shù)：

單交換機(jī)設(shè)置公共端口VLAN1VLAN2VLAN3VLAN46/13/202356第五十六頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三交換機(jī)常用技術(shù)：端口聚合PORTSTRUNKING高帶寬、冗余備份端口聚合的限制同模塊同模組同VLAN連續(xù)端口（可選）兩端都要設(shè)置帶寬相同介質(zhì)相同全雙工800MDES-6300DES-3226S800M6/13/202357第五十七頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三管理員端口A端口B交換機(jī)常用技術(shù)：端口鏡像PortMirroring：端口鏡像端口鏡像技術(shù)是為了滿足這樣一個(gè)需求而設(shè)計(jì)的：滿足網(wǎng)絡(luò)管理員在不中斷某個(gè)端口計(jì)算機(jī)連接的情況下，從連接在其他端口上的計(jì)算機(jī)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)流量的一種做法。具體實(shí)現(xiàn)正如它的名字一樣，在交換機(jī)內(nèi)將被監(jiān)控端口流入流出的數(shù)據(jù)完全復(fù)制到監(jiān)控端口，就象鏡子照的一樣,故稱為端口鏡像。6/13/202358第五十八頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三交換機(jī)常用技術(shù)：三層交換技術(shù)AB192.168.1.1/24192.168.2.2/24L3switch三層交換模塊二層交換模塊“一次路由，多次交換”6/13/202359第五十九頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三交換機(jī)常用技術(shù)：

三層交換機(jī)與傳統(tǒng)路由器的比較L3交換機(jī)傳統(tǒng)路由器廣域口少，局域網(wǎng)口多廣域網(wǎng)接口廣泛支持的路由協(xié)議較少支持多種路由協(xié)議依靠VLAN隔絕廣播可以隔絕廣播網(wǎng)絡(luò)號是賦給VLAN的網(wǎng)絡(luò)號是賦給端口的采用硬件，路由速度快采用軟件，路由速度慢6/13/202360第六十頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三交換機(jī)產(chǎn)品主干級交換機(jī)特性交換速度快，MAC地址表大，含多個(gè)光纖接口部門級交換機(jī)特性含多個(gè)10M或100M交換接口MAC地址表容量較大具有少量上連光纖接口工作組級交換機(jī)特性含10M或100M交換接口具有一定數(shù)量的MAC地址表6/13/202361第六十一頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三交換機(jī)產(chǎn)品：分類L3SwitchL2ManagedSwitchL2SmartSwitchL2UnmanagedSwitchL2SwitchL3ManagedSmartUnmanaged6/13/202362第六十二頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三Dlink交換機(jī)產(chǎn)品：

L3SwitchDES-6500DES-6300DGS-3324SR/3324SRiDES-3326S/3326SR/3350SRDGS-3308TG/DGS-3308FGDGS-3312SR6/13/202363第六十三頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三階段總結(jié)學(xué)習(xí)重點(diǎn)網(wǎng)橋的自學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)、過濾交換機(jī)的常用技術(shù)看懂交換機(jī)的參數(shù)表學(xué)習(xí)難點(diǎn)網(wǎng)橋的自學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)、過濾廣播域的概念VLAN公共端口的設(shè)置方法6/13/202364第六十四頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三2.4網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備（路由器）6/13/202365第六十五頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三骨干路由器和接入路由器6/13/202366第六十六頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三應(yīng)用示例6/13/202367第六十七頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三路由器(Router)Aninternetworkingdevicethatconnectstwocomputernetworks.Itmakesuseofaninternetprotocolandassumesthatalloftheattacheddevicesonthenetworksusethesamecommunicationsarchitectureandprotocols.ArouteroperatesatOSIlayer3.Itforwardspacketsfromonenetworktoanother.

用于連接兩個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備。它使用IP協(xié)議，且假定網(wǎng)絡(luò)上所有相連的設(shè)備都使用相同的通信體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議。路由器工作在OSI模型的第三層，其作用是將分組（數(shù)據(jù)報(bào)）從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。6/13/202368第六十八頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三路由器路由器（Router）用于連接多個(gè)邏輯上分開的網(wǎng)絡(luò)。邏輯網(wǎng)絡(luò)是指一個(gè)單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)或一個(gè)子網(wǎng)。當(dāng)數(shù)據(jù)從一個(gè)子網(wǎng)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)子網(wǎng)時(shí)，可通過路由器來完成。因此，路由器具有判斷網(wǎng)絡(luò)地址和選擇路徑的功能，它能在多網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)環(huán)境中建立靈活的連接，可用完全不同的數(shù)據(jù)分組和介質(zhì)訪問方法連接各種子網(wǎng)。路由器是屬于網(wǎng)絡(luò)層的一種互聯(lián)設(shè)備，只接收源站或其他路由器的信息，它不關(guān)心各子網(wǎng)使用的硬件設(shè)備，但要求運(yùn)行與網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議相一致的軟件。路由器分本地路由器和遠(yuǎn)程路由器，本地路由器是用來連接網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的，如光纖、同軸電纜和雙絞線；遠(yuǎn)程路由器是用來與遠(yuǎn)程傳輸介質(zhì)連接并要求相應(yīng)的設(shè)備，如電話線要配調(diào)制解調(diào)器，無線要通過無線接收機(jī)和發(fā)射機(jī)。6/13/202369第六十九頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三路由器常識①識別IP地址②特點(diǎn)：

·互連網(wǎng)絡(luò)之間IP數(shù)據(jù)報(bào)的接收、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)

·路由器=CPU+內(nèi)存+路由協(xié)議+（安全防火墻）③應(yīng)用

·不同網(wǎng)絡(luò)間信息的傳送（只送往已知網(wǎng)絡(luò)，不知就丟棄）

·內(nèi)外網(wǎng)隔離④分類

·專用路由器

·普通計(jì)算機(jī)作路由器（配備Windows2000等）Cisco公司是世界上最著名的路由器制造商。6/13/202370第七十頁，共七十七頁，編輯于2023年，星期三Router:GatewayinInternet路由器在因特網(wǎng)界也被稱為“網(wǎng)關(guān)”（gateway）。其任務(wù)是管理子網(wǎng)之間或子網(wǎng)到因特網(wǎng)之間所進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)通信。客戶機(jī)上一般須設(shè)置一個(gè)默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的IP地址，這樣當(dāng)一臺主機(jī)準(zhǔn)備向另一臺主機(jī)發(fā)送消息時(shí)，源主機(jī)在IP數(shù)據(jù)包中加入了其自身的地址以及目標(biāo)主機(jī)的地址。當(dāng)主機(jī)準(zhǔn)備向不在本地網(wǎng)上的另一臺主機(jī)（根據(jù)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)和子網(wǎng)地址確定）發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)——主