常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備介紹【精制材料】

1、常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備介紹,主要內(nèi)容： 網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)器（Modem） 網(wǎng)絡(luò)接口卡（NIC） 中繼器與集線器 網(wǎng)橋和交換機(jī) 無線接入點(diǎn)（Access Point ） 路由器（Router） 第三層交換機(jī),1,行業(yè)相關(guān),交換機(jī),交換機(jī),防火墻,防火墻,交換機(jī),主機(jī),主機(jī),路由器,交換機(jī),因特網(wǎng),集線器,企業(yè)內(nèi)部網(wǎng),外部訪問子網(wǎng),因特網(wǎng),2,行業(yè)相關(guān),網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在OSI體系中的位置,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能層次,3,行業(yè)相關(guān),中繼器（集線器）的概念結(jié)構(gòu),4,行業(yè)相關(guān),網(wǎng)橋（交換機(jī)）的概念結(jié)構(gòu),5,行業(yè)相關(guān),路由器的概念結(jié)構(gòu),6,行業(yè)相關(guān),網(wǎng)關(guān)的概念結(jié)構(gòu),7,行業(yè)相關(guān),8.1 調(diào)制解調(diào)器Modem,集成了調(diào)制和解調(diào)功能的設(shè)

2、備 工作在體系結(jié)構(gòu)的物理層 一般是指用于電話網(wǎng)絡(luò)的模擬調(diào)制解調(diào)器 目前的調(diào)制解調(diào)器在自適應(yīng)、數(shù)據(jù)壓縮和網(wǎng)絡(luò)編碼調(diào)制技術(shù)等方面已非常成熟，每個(gè)話路的數(shù)據(jù)傳輸速率可高達(dá)56kb/s，已基本接近電話線路的最大理論速率。,8,行業(yè)相關(guān),調(diào)制解調(diào)器技術(shù)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),三種調(diào)制技術(shù) 振幅調(diào)制振幅鍵控（ASK） 頻率調(diào)制頻移鍵控（FSK） 相位調(diào)制相移鍵控（PSK） 實(shí)際應(yīng)用中，往往采用以上三種基本調(diào)制方式的組合來達(dá)到更高的調(diào)制效率,9,行業(yè)相關(guān),調(diào)制解調(diào)器的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),ITU-T V系列建議 V.21和V.23：速率300b/s到1200b/s V.22、V.26和V.27：1200b/s到4800b/s V.

3、29：9600b/s V.32、V.24、V.42：14.4Kb/s V.34：33.6kb/s V.90、V.92：56Kb/s,10,行業(yè)相關(guān),差錯(cuò)控制協(xié)議和數(shù)據(jù)壓縮協(xié)議,差錯(cuò)控制協(xié)議 ITU-T： V.42 Microcom公司：MNP1MNP4 數(shù)據(jù)壓縮協(xié)議 ITU-T：V.42bis 、V.44 最大壓縮率為4:110:1 Microcom公司：MNP5、MNP7和MNP9 MNP5的最大壓縮率為2:1,11,行業(yè)相關(guān),高速調(diào)制解調(diào)器,V.90建議：ITU-T頒布的56kb/s調(diào)制解調(diào)器標(biāo)準(zhǔn) 提高速度的關(guān)鍵 服務(wù)提供商（ISP、聯(lián)機(jī)服務(wù)商或公司局域網(wǎng)）與電話交換網(wǎng)絡(luò)之間采用數(shù)字線路連

4、接 上行33.6kb/s，下行56kb/s,12,行業(yè)相關(guān),8.2 網(wǎng)絡(luò)接口卡NIC,網(wǎng)絡(luò)接口卡（網(wǎng)卡）是連接主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的基本設(shè)備 每臺(tái)主機(jī)都應(yīng)配置一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)卡 每個(gè)網(wǎng)卡都有一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口 不能獨(dú)立工作，必須依賴于宿主主機(jī) 連接不同的局域網(wǎng)需要使用不同的網(wǎng)卡 以太網(wǎng)卡 令牌環(huán)網(wǎng)卡 FDDI網(wǎng)卡 ATM網(wǎng)卡,13,行業(yè)相關(guān),網(wǎng)卡的功能,數(shù)據(jù)緩存 匹配主機(jī)數(shù)據(jù)處理速率與網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率 封裝/解封裝 加上控制字段以幀為單位進(jìn)行傳輸卸下控制字段 介質(zhì)訪問控制 CSMA/CD、Token Passing 串/并轉(zhuǎn)換 將主機(jī)的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行位流 數(shù)據(jù)編碼/解碼 轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)傳輸?shù)男盘?hào)形式

5、數(shù)據(jù)發(fā)送/接收,14,行業(yè)相關(guān),網(wǎng)卡的結(jié)構(gòu),發(fā)送/接收部件負(fù)責(zé)信號(hào)的發(fā)送、接收 載波檢測(cè)部件檢測(cè)介質(zhì)上有否信號(hào) 發(fā)送/接收控制部件及數(shù)據(jù)緩沖區(qū) 編碼/解碼器將數(shù)據(jù)編碼轉(zhuǎn)換為傳輸信號(hào)或反之 LAN管理部件 主機(jī)總線接口部件,計(jì)算機(jī)總線,通信線路,15,行業(yè)相關(guān),網(wǎng)卡地址：即網(wǎng)卡的物理地址（MAC地址）， 固化在網(wǎng)卡硬件中（有些網(wǎng)卡可由用戶修改） 配置參數(shù)（跳線設(shè)置 / 軟件設(shè)置 / PnP） 中斷請(qǐng)求號(hào) IRQ（一般為3） I/O基地址 I/O Base（一般為300H） 存儲(chǔ)器基地址 Memory Base (一般為0C000H) 全雙工 / 半雙工 傳輸速率（僅10/100Mb/s雙速網(wǎng)卡可

6、選）,網(wǎng)卡的配置參數(shù),16,行業(yè)相關(guān),并行處理：發(fā)送/接收和數(shù)據(jù)處理同步進(jìn)行 全雙工：需集線器/交換機(jī)的支持，采用UTP和光纖 突發(fā)傳輸方式（每次傳送更多的幀）：LAN誤碼率很低 智能網(wǎng)卡（讓網(wǎng)卡承擔(dān)更多的傳輸任務(wù)） IEEE802.1p ：賦予數(shù)據(jù)包以優(yōu)先級(jí)（需要OS的支持） 提高與主機(jī)的傳輸速度：DMA傳送、PCI總線,提高網(wǎng)卡性能的技術(shù),17,行業(yè)相關(guān),網(wǎng)卡的選用,考慮的因素包括： LAN的類型：Ethernet、Token Ring、ATM、FDDI LAN的速度：10M/100M/1000M、4M/16M、25M/155M 網(wǎng)絡(luò)接口類型：AUI/BNC、RJ-45、SC/ST/MT-

7、RJ 主機(jī)總線類型：ISA、EISA、PCI、USB、PCMCIA 應(yīng)用場(chǎng)合：服務(wù)器、工作站、筆記本 其他附加功能：PnP、防病毒、遠(yuǎn)程喚醒、鏈路聚合等,18,行業(yè)相關(guān),以太網(wǎng)卡的類型,19,行業(yè)相關(guān),8.3 中繼器與集線器,1. 中繼器（Repeater） 工作在物理層 功能：信號(hào)整形和放大，在網(wǎng)段之間復(fù)制比特流 特點(diǎn)： 不進(jìn)行存儲(chǔ)信號(hào)延遲小 不檢查錯(cuò)誤會(huì)擴(kuò)散錯(cuò)誤 不對(duì)信息進(jìn)行任何過濾 可進(jìn)行介質(zhì)轉(zhuǎn)換如UTP轉(zhuǎn)換為光纖 用中繼器連接的多個(gè)網(wǎng)段是一個(gè)沖突域 應(yīng)用注意事項(xiàng)：不能構(gòu)成環(huán)、應(yīng)遵守以太網(wǎng)的3-4-5規(guī)則,20,行業(yè)相關(guān),2. 集線器（HUB）,多端口的中繼器，工作在物理層 功能：在網(wǎng)段

8、之間復(fù)制比特流，信號(hào)整形和放大 可認(rèn)為它是將總線折疊到鐵盒子中的集中連接設(shè)備 特點(diǎn)： 具有與中繼器同樣的特點(diǎn) 可改變網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)湫问剑嚎偩€連接星形連接 邏輯上仍是一個(gè)總線型共享介質(zhì)網(wǎng)絡(luò) 端口數(shù)：8，12，16，24,21,行業(yè)相關(guān),獨(dú)立式（Stand alone） 固定端口配置，擴(kuò)充時(shí)用級(jí)連的方法。 堆疊式（Stackable） 固定配置，用堆疊方法進(jìn)行擴(kuò)充堆疊連接在一起的HUB在邏輯相當(dāng)于一臺(tái)單獨(dú)的HUB，可統(tǒng)一管理。 模塊化（Module） 又稱機(jī)箱式，由一臺(tái)帶有底板、電源的機(jī)箱和若干塊多端口的接口卡（線卡）組成。可靈活按需配置，通過插入不同的插卡滿足需求（如插入交換卡、路由卡、加密卡等）

9、。,集線器類型：按結(jié)構(gòu)形式劃分,22,行業(yè)相關(guān),集線器的類型：按是否可管理劃分,智能HUB 允許用網(wǎng)管軟件對(duì)其進(jìn)行管理的集線器，它內(nèi)部包含有CPU等智能控制部件。 在需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理的中大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，一般都要求使用智能集線器（后面將要介紹的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)也需要是智能化的）。 非智能（普通） HUB 不能用網(wǎng)管軟件進(jìn)行管理的集線器。 小型網(wǎng)絡(luò)為降低成本，一般使用普通集線器。,23,行業(yè)相關(guān),集線器的類型：按速度劃分,傳統(tǒng)集線器 傳輸速度為10Mb/s（10Base-T網(wǎng)絡(luò)） 快速以太網(wǎng)集線器 傳輸速度為100Mb/s（100Base-T網(wǎng)絡(luò)） 10/100M自適應(yīng)集線器 傳輸速度自適應(yīng) 內(nèi)部有兩個(gè)

10、網(wǎng)段：10M和100M，集線器根據(jù)連接速度將主機(jī)連接到不同網(wǎng)段上。 網(wǎng)段之間用交換方式連接。 保護(hù)投資，便于升級(jí),24,行業(yè)相關(guān),用集線器構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),所有主機(jī)共享帶寬 無法限制沖突和廣播 適用于小型網(wǎng)絡(luò),25,行業(yè)相關(guān),例：用集線器搭建簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò),以1臺(tái)服務(wù)器，3臺(tái)PC機(jī)為例： 一臺(tái)HUB 4塊UTP接口的網(wǎng)卡 4臺(tái)PC機(jī) 8個(gè)RJ45接頭（水晶頭） 若干米UTP雙絞線,NIC,HUB,UTP,PC機(jī),服務(wù)器,26,行業(yè)相關(guān),8.4 網(wǎng)橋與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī),共享信道LAN的缺點(diǎn) 沖突域中的多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送會(huì)造成沖突； 網(wǎng)絡(luò)中站點(diǎn)越多，沖突現(xiàn)象越嚴(yán)重； 具有n個(gè)站點(diǎn)的總帶寬B的共享網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)站點(diǎn)

11、的平均擁有帶寬為B/n。 解決的方法 提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速度沒有從根本上解決問題 網(wǎng)絡(luò)分段（微網(wǎng)段化） 減少每個(gè)網(wǎng)段中站點(diǎn)的數(shù)量, 使沖突的概率減小 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分段的設(shè)備：網(wǎng)橋、交換機(jī)、路由器,27,行業(yè)相關(guān),網(wǎng)絡(luò)分段示意,廣播域,獨(dú)立的沖突域,獨(dú)立的沖突域,網(wǎng)橋或網(wǎng)絡(luò)交換機(jī),交換機(jī)只能分隔沖突域，但不能分隔廣播域,HUB,沖突域/廣播域,網(wǎng)段2,網(wǎng)段1,總帶寬: BW2 結(jié)點(diǎn)帶寬: BW/4,總帶寬: BW 結(jié)點(diǎn)帶寬: BW/8,28,行業(yè)相關(guān),網(wǎng)橋,存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，工作在數(shù)據(jù)鏈路層 用網(wǎng)橋連接的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)外呈現(xiàn)為一個(gè)單獨(dú)的物理網(wǎng)絡(luò) 具有唯一的網(wǎng)絡(luò)地址 根據(jù)路徑選擇方法，有兩種網(wǎng)橋： 透明網(wǎng)橋（Tra

12、nsparency Bridge） 由網(wǎng)橋負(fù)責(zé)路由選擇，網(wǎng)橋和路由對(duì)站點(diǎn)透明 以太網(wǎng)中最常用 源選徑網(wǎng)橋（Source Routing Bridge） 由源站點(diǎn)負(fù)責(zé)路由選擇，網(wǎng)橋和路由對(duì)站點(diǎn)不透明,29,行業(yè)相關(guān),透明網(wǎng)橋,工作原理 網(wǎng)橋有尋址和路由選擇能力，路由選擇采用查表法： 網(wǎng)橋內(nèi)的轉(zhuǎn)發(fā)表描述了到達(dá)每個(gè)站點(diǎn)的路由； 轉(zhuǎn)發(fā)表主要由端口號(hào)和站點(diǎn)MAC地址組成。 工作原理 對(duì)于從端口收到的每個(gè)報(bào)文，查看其目的MAC地址，并與轉(zhuǎn)發(fā)表對(duì)照： 若目的MAC地址在接收端口的表項(xiàng)中，則丟棄報(bào)文過濾； 若目的MAC地址在某一端口的表項(xiàng)中，則把報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到與該端口連接的網(wǎng)段交換（轉(zhuǎn)發(fā)）； 若目的MAC地址不在

13、表中，則向接收端口外的其他所有端口廣播該報(bào)文廣播。,透明網(wǎng)橋工作原理歸納為：基于轉(zhuǎn)發(fā)表的過濾、轉(zhuǎn)發(fā)和廣播。,30,行業(yè)相關(guān),轉(zhuǎn)發(fā)表,C,網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)的例子：AB，AC,B,A,31,行業(yè)相關(guān),轉(zhuǎn)發(fā)表的建立,剛加電時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)表為空； 在轉(zhuǎn)發(fā)過程中逆向自學(xué)習(xí)路由； 逆向?qū)W習(xí)檢查收到的報(bào)文的源MAC地址： 若收到的報(bào)文的源MAC地址不在轉(zhuǎn)發(fā)表中，則插入到表中。 每個(gè)表項(xiàng)的生存期都是有限的： 在一段時(shí)間內(nèi)未收到以同一MAC地址為源地址的報(bào)文時(shí)，該表項(xiàng)被刪除，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?想一想：如前圖，當(dāng)剛打開電源時(shí)，若站點(diǎn)A向站點(diǎn)C發(fā)送了一個(gè)報(bào)文，網(wǎng)橋是如何轉(zhuǎn)發(fā)該報(bào)文的？,32,行業(yè)相關(guān),透明網(wǎng)橋需要解決的問題,

14、循環(huán)連接，造成： 轉(zhuǎn)發(fā)表振蕩，報(bào)文無限循環(huán)，包丟失,LAN1,LAN2,B1,B2,A,B,1,2,1,2,接口2又收到A發(fā)出的幀,接口1收到A發(fā)出的幀,接口1收到A發(fā)出的幀,接口2又收到A發(fā)出的幀,發(fā)往主機(jī)B的數(shù)據(jù)包會(huì)被兩個(gè)網(wǎng)橋無休止地轉(zhuǎn)發(fā)，這樣會(huì)占用所有可能獲取的網(wǎng)絡(luò)帶寬，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)阻塞。,當(dāng)透明網(wǎng)橋?qū)⒏淖兏髯缘穆酚杀硪灾该髦鳈C(jī)A在LAN2中時(shí)，恰巧主機(jī)B向主機(jī)A發(fā)送數(shù)據(jù)包，兩個(gè)網(wǎng)橋接收到此數(shù)據(jù)包后，會(huì)將其丟棄，因?yàn)樗鼈兊霓D(zhuǎn)發(fā)表中指明主機(jī)A位于LAN2中。這樣發(fā)給主機(jī)A的數(shù)據(jù)將會(huì)丟失。,33,行業(yè)相關(guān),生成樹(Spanning Tree)算法,用來構(gòu)造一個(gè)邏輯上的無環(huán)網(wǎng)絡(luò) 實(shí)現(xiàn)方法：屏蔽網(wǎng)絡(luò)

15、中的冗余橋接口 計(jì)算時(shí)，通過發(fā)送和接收BPDU（Bridge Protocol Data Unit）來交換網(wǎng)橋信息 計(jì)算過程： 1.推選根網(wǎng)橋通常是標(biāo)識(shí)號(hào)最小的網(wǎng)橋； 2.決定每個(gè)網(wǎng)橋的根端口到達(dá)根網(wǎng)橋代價(jià)最小的端口； 3.決定指定網(wǎng)橋每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中具有最小根路徑代價(jià)的網(wǎng)橋； 4.決定各網(wǎng)絡(luò)的指定端口指定網(wǎng)橋與網(wǎng)絡(luò)連接的端口； 5.把各網(wǎng)絡(luò)的非指定端口置為阻塞狀態(tài)。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生改變時(shí)，所有網(wǎng)橋?qū)⒅匦掠?jì)算生成樹。,34,行業(yè)相關(guān),源選徑網(wǎng)橋,源路由選擇原理 由源站點(diǎn)負(fù)責(zé)路由選擇； 源站點(diǎn)通過發(fā)送探測(cè)幀來發(fā)現(xiàn)路由； 探測(cè)幀將沿每一條可能的路徑擴(kuò)散傳播； 每一個(gè)源選徑網(wǎng)橋都會(huì)將路由信息插入探測(cè)幀的頭

16、部。 探測(cè)幀到達(dá)目的站點(diǎn)時(shí)，目的站點(diǎn)把探測(cè)幀中的路由信息作為響應(yīng)返回； 源站點(diǎn)把收到的第一個(gè)響應(yīng)幀中的路由信息作為到達(dá)目的站點(diǎn)的最佳路由。 路由信息形式：LAN，網(wǎng)橋，LAN，網(wǎng)橋， 形式的編號(hào)序列。,35,行業(yè)相關(guān),透明網(wǎng)橋和源選徑網(wǎng)橋的比較,36,行業(yè)相關(guān),用網(wǎng)橋進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 可實(shí)現(xiàn)不同類型的LAN互聯(lián)； 能夠隔離錯(cuò)誤幀，不會(huì)使錯(cuò)誤擴(kuò)散； 限制了沖突域的范圍； 隔離故障。 缺點(diǎn)： 無法控制廣播； 只能用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，速度比較慢； 無流量控制，負(fù)載重時(shí)會(huì)出現(xiàn)丟幀現(xiàn)象。,37,行業(yè)相關(guān),網(wǎng)絡(luò)交換機(jī),網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和網(wǎng)橋?qū)偻活愒O(shè)備，工作在數(shù)據(jù)鏈路層 但網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的端口數(shù)多，并且交換

17、速度快。在這個(gè)意義上，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)可看作是多端口的高速網(wǎng)橋。 交換機(jī)比網(wǎng)橋優(yōu)越的地方： 交換速度快，可實(shí)現(xiàn)線速轉(zhuǎn)發(fā)； 能解決網(wǎng)絡(luò)主干上的通信擁擠問題； 端口密度高，一臺(tái)交換機(jī)可連接多個(gè)網(wǎng)段，降低了組網(wǎng)成本。 工作原理與網(wǎng)橋類似： 學(xué)習(xí)源地址（構(gòu)造轉(zhuǎn)發(fā)表） 過濾本網(wǎng)段幀（隔離沖突域） 轉(zhuǎn)發(fā)異網(wǎng)段幀（交換） 廣播未知幀（尋找目的站點(diǎn)）,38,行業(yè)相關(guān),交換機(jī)的特點(diǎn),交換機(jī)通過內(nèi)部的交換矩陣把網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)網(wǎng)段每個(gè)端口為一個(gè)沖突域； 交換機(jī)能夠同時(shí)在多對(duì)端口間無沖突地交換幀。,39,行業(yè)相關(guān),例：交換網(wǎng)絡(luò)的帶寬,若交換機(jī)每個(gè)端口帶寬為BW，則交換機(jī)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)總帶寬 (BWn)/2 BWn n8，

18、BW=10Mb/s時(shí)，網(wǎng)絡(luò)總帶寬最高可達(dá)80Mb/s； 若每個(gè)交換機(jī)端口只連接一臺(tái)計(jì)算機(jī)，則每臺(tái)計(jì)算機(jī)的可用帶寬為10Mb/s 。 比較： 10Mb/s 的8口集線器構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)（連接了8臺(tái)計(jì)算機(jī)） 網(wǎng)絡(luò)總帶寬仍為10Mb/s ； 網(wǎng)絡(luò)中每臺(tái)計(jì)算機(jī)的帶寬為1.25Mb/s。,40,行業(yè)相關(guān),交換機(jī)的三種轉(zhuǎn)發(fā)方式,存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)（Store and forward） 整個(gè)幀完整接收后，對(duì)幀進(jìn)行差錯(cuò)檢驗(yàn)，然后再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)操作。 優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)，錯(cuò)誤不會(huì)擴(kuò)散到目的網(wǎng)段。 缺點(diǎn)：延遲比較大。 直通轉(zhuǎn)發(fā)（Cut-through） 只要收到幀的前6個(gè)字節(jié)（目的MAC地址），就開始進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)操作。 優(yōu)點(diǎn)：交換延遲小

19、。 缺點(diǎn)：無法進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)，幀錯(cuò)誤會(huì)擴(kuò)散到目的網(wǎng)段。 無碎片直通轉(zhuǎn)發(fā)（Fragment free cut-through） 接收到一幀的前64字節(jié)后，再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)操作。小于64字節(jié)的幀不轉(zhuǎn)發(fā)。 小于64字節(jié)的幀一般是沖突造成的幀碎片（錯(cuò)誤幀） 優(yōu)點(diǎn)：交換速度較快，并且降低了錯(cuò)誤幀轉(zhuǎn)發(fā)的概率 缺點(diǎn)：長度大于64字節(jié)的錯(cuò)誤幀仍會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)大于直通轉(zhuǎn)發(fā)。,41,行業(yè)相關(guān),使用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的好處,分割沖突（碰撞）域減少了沖突 允許建立多個(gè)連接提高了網(wǎng)絡(luò)總體帶寬 減少了每個(gè)網(wǎng)段中的站點(diǎn)數(shù)提高了站點(diǎn)平均擁有帶寬 允許全雙工連接提高帶寬、消除沖突 能夠連接不同速度的網(wǎng)段,42,行業(yè)相關(guān),網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)應(yīng)用中的問

20、題,主干/服務(wù)器連接 選用帶有高速主干端口(Big Pipe) 的交換機(jī)。緩解主干/服務(wù)器連接的瓶頸問題。 自動(dòng)協(xié)商 速度自動(dòng)協(xié)商：10/100Mbps自適應(yīng)交換機(jī)。 半雙工/全雙工自動(dòng)協(xié)商。 流量控制背壓技術(shù)（Back Pressure） 緩沖區(qū)大小有限，為防止溢出（幀丟失），快滿時(shí)向信息到達(dá)端口發(fā)送擁塞信號(hào)，造成沖突的假象，使發(fā)送站點(diǎn)停止發(fā)送。 根據(jù)錯(cuò)誤幀出現(xiàn)概率自動(dòng)在存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式和直通轉(zhuǎn)發(fā)方式之間進(jìn)行切換。,43,行業(yè)相關(guān),網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合,作為LAN核心主干連接設(shè)備，如網(wǎng)絡(luò)中心、數(shù)據(jù)中心等； 網(wǎng)絡(luò)通信流量很大的應(yīng)用場(chǎng)合，如圖像處理、視頻流等； 對(duì)網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度要求比較高的場(chǎng)合。,44

21、,行業(yè)相關(guān),以網(wǎng)橋/交換機(jī)為核心的網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),每個(gè)網(wǎng)段獨(dú)享帶寬 最佳可達(dá)到每臺(tái)主機(jī)獨(dú)享帶寬 可以限制沖突，但不能限制廣播 有可能產(chǎn)生廣播風(fēng)暴 適用于小型部門級(jí)網(wǎng)絡(luò)到大型園區(qū)網(wǎng)絡(luò) 大型網(wǎng)絡(luò)中需解決廣播問題,45,行業(yè)相關(guān),虛擬局域網(wǎng)（VLAN）,VLAN是一種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造和用戶的組織形式： 通過交換機(jī)（或路由器）劃分； 由網(wǎng)段和站點(diǎn)構(gòu)成的邏輯工作組。 用交換機(jī)劃分的若干個(gè)VLAN在邏輯上完全獨(dú)立（可看成是分離的物理網(wǎng)絡(luò)），廣播幀不會(huì)跨越邏輯網(wǎng)絡(luò)邊界。 VLAN能夠限制廣播域的范圍抑制廣播幀的泛濫。 VLAN可跨越交換機(jī)。 同一VLAN中的成員不受物理位置的限制，可以像處于同一個(gè)局域網(wǎng)中那樣互相訪問。

22、,46,行業(yè)相關(guān),VLAN示意圖,47,行業(yè)相關(guān),VLAN能夠隔離（限制）廣播域,VLAN劃分前，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)都在一個(gè)廣播域中,48,行業(yè)相關(guān),VLAN劃分后，網(wǎng)絡(luò)被分割成幾個(gè)較小的廣播域,49,行業(yè)相關(guān),VLAN的優(yōu)點(diǎn),提高管理效率 站點(diǎn)的物理位置改變無需重新布線和配置 用戶性質(zhì)改變后很容易通過軟件將其從一個(gè)VLAN劃分到另一個(gè)VLAN 控制廣播數(shù)據(jù) 增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的安全性 實(shí)現(xiàn)虛擬工作組 用戶的工作地點(diǎn)不必在同一個(gè)物理地點(diǎn) 可在企業(yè)內(nèi)建立靈活的、動(dòng)態(tài)化的組織結(jié)構(gòu),50,行業(yè)相關(guān),VLAN劃分的方法,基于端口（靜態(tài)劃分） 根據(jù)端口號(hào)劃分VLAN 基于MAC地址（動(dòng)態(tài)劃分） 根據(jù)用戶計(jì)算機(jī)的MAC地址

23、劃分VLAN 基于網(wǎng)絡(luò)地址或網(wǎng)絡(luò)協(xié)議類型（動(dòng)態(tài)） 根據(jù)用戶計(jì)算機(jī)的IP地址劃分VLAN,51,行業(yè)相關(guān),主干(Trunk),主干用于實(shí)現(xiàn)跨交換機(jī)的VLAN，它是指交換機(jī)之間用于傳輸多個(gè)VLAN信息的鏈路 主干上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包加上特殊標(biāo)簽（通常是802.1q和Cisco的ISL等）稱為貼標(biāo)簽（Tagging）,52,行業(yè)相關(guān),VLAN的Tagging操作,53,行業(yè)相關(guān),VLAN間通信,不同VLAN間的計(jì)算機(jī)即使連在同一臺(tái)交換機(jī)上也不能互相通信 VLAN間通信只能通過第三層設(shè)備實(shí)現(xiàn) 路由器 三層交換機(jī),54,行業(yè)相關(guān),8.5 無線接入點(diǎn)（AP）,AP是位于無線局域網(wǎng)拓?fù)渲行奈恢玫臒o線基站設(shè)備。 A

24、P的功能是實(shí)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有兩類通信端口： 符合IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)的有線以太網(wǎng)端口 符合IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的WLAN端口 802.11b：無線傳輸速率最高為11Mb/s 802.11g：無線傳輸速率最高為54Mb/s 802.11n：無線傳輸速率最高約為300Mb/s,55,行業(yè)相關(guān),AP的基本配置,天線：802.11b/g標(biāo)準(zhǔn)的AP往往只有1根天線，而802.11n標(biāo)準(zhǔn)的AP則具有2根以上的天線。 有線網(wǎng)絡(luò)接口：包括局域網(wǎng)端口和廣域網(wǎng)端口 局域網(wǎng)接口類型一般都是以太網(wǎng)接口 廣域網(wǎng)接口類型根據(jù)所連網(wǎng)絡(luò)不同而有所不同 Phone/ISDN

25、接口：用于通過電話線連網(wǎng) 以太網(wǎng)接口：用于通過園區(qū)局域網(wǎng)或ADSL連網(wǎng) USB端口（某些AP配置） 連接打印機(jī)，實(shí)現(xiàn)無線打印功能 連接外置硬盤，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)或P2P下載功能,56,行業(yè)相關(guān),AP的工作模式,AP可支持的組網(wǎng)方式包括： 基礎(chǔ)架構(gòu)模式 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)橋接模式 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)橋接模式 無線中繼模式,57,行業(yè)相關(guān),基礎(chǔ)架構(gòu)模式,最基本的無線局域網(wǎng)構(gòu)建模式。 適用場(chǎng)合： 無線客戶端連接有線網(wǎng)絡(luò) 便攜式無線客戶端移動(dòng)漫游 家庭、辦公室,58,行業(yè)相關(guān),點(diǎn)對(duì)點(diǎn)橋接模式,這種模式多用于兩個(gè)局域網(wǎng)距離并不很遠(yuǎn)，但由于中間的地帶有阻礙，不方便布線連接的場(chǎng)合。 連接范圍約300米，采用定向天線后可將距離擴(kuò)展到上

26、千米,59,行業(yè)相關(guān),點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)橋接模式,能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)分散的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。 中心AP發(fā)送，遠(yuǎn)程AP接收 用于多個(gè)建筑物的局域網(wǎng)之間的互聯(lián) 中心AP要使用全向天線，遠(yuǎn)程AP要使用定向天線,60,行業(yè)相關(guān),無線中繼模式,利用AP作為無線中繼器，延伸無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。 又稱為無線分布式系統(tǒng)（WDS） 適用于需要無線互連的兩個(gè)局域網(wǎng)距離過遠(yuǎn)或中間有障礙物阻擋的場(chǎng)合。 注意：并不是所有的AP都支持無線中繼模式,61,行業(yè)相關(guān),8.6 路由器（Router）,工作在OSI第三層（網(wǎng)絡(luò)層）。 功能： 在網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)分組； 為網(wǎng)絡(luò)分組尋找最佳傳輸路徑； 實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)隔離，限制廣播風(fēng)暴。 目的地址無法識(shí)別時(shí)，

27、路由器將其丟棄，而不是廣播。 提供邏輯地址，以識(shí)別互聯(lián)網(wǎng)上的主機(jī)； 提供廣域網(wǎng)服務(wù)。 應(yīng)用：把LAN連入廣域網(wǎng)或作為廣域網(wǎng)的核心連接設(shè)備。,用路由器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的特點(diǎn)： 用路由器連接起來的若干個(gè)網(wǎng)絡(luò)，它們?nèi)允歉髯元?dú)立的。要想從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)訪問用路由器連接起來的另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)，必須指定該站點(diǎn)的邏輯地址（IP地址），通過廣播是無法與之進(jìn)行通信的。,62,行業(yè)相關(guān),用路由器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),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,沖突域3,廣播域2,廣播域1,63,行業(yè)相關(guān),路由表,路由器如何確定最佳路由？路由表（Routing Table） 路由表是保存到達(dá)其他網(wǎng)絡(luò)的路由信息的數(shù)據(jù)庫

28、 包含目的網(wǎng)絡(luò)地址（號(hào)）、傳輸路徑、傳輸開銷等 根據(jù)目的網(wǎng)絡(luò)地址查找路由表并確定分組轉(zhuǎn)發(fā)路徑的過程稱為路由選擇（Routing）。 路由表的信息隨網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓兓ⅰ⒏侣酚杀淼乃惴ǚQ為路由算法（Routing Algorithm）： 網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)路由器都會(huì)根據(jù)路由算法定時(shí)地或在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)更新其路由表； 靜態(tài)路由：由網(wǎng)絡(luò)管理員預(yù)先手工設(shè)置路由信息； 動(dòng)態(tài)路由：由路由器在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)地建立與更新。 自動(dòng)學(xué)習(xí)、記憶網(wǎng)絡(luò)的變化并根據(jù)路由算法重新計(jì)算路由的協(xié)議稱為路由選擇協(xié)議（Routing Protocol）。,64,行業(yè)相關(guān),路由表的例子,2.0,A,B,65,行業(yè)相關(guān),路由表的基本內(nèi)

29、容,172.16.2.0,172.16.1.0,172.16.4.0,A,B,路由器A的路由表,.3,.1,.2,.3,路徑：用下一路由器對(duì)應(yīng)端口的IP地址來表示。 路徑成本/開銷：用線路速度、距離或跨越的路由器的個(gè)數(shù)（步跳數(shù)）、成本、線路可靠性等表示。（大多數(shù)情況下用步跳數(shù)來表示）,66,行業(yè)相關(guān),路由表的基本內(nèi)容（續(xù)）,注意：路由器是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)號(hào)來轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)包的，所以路由表中存放的是目的網(wǎng)絡(luò)號(hào)，而不是目的主機(jī)號(hào)。 類比：郵政局在城市間轉(zhuǎn)發(fā)信件依據(jù)的是城市名而不是收信人姓名。 這樣做的優(yōu)點(diǎn)是路由表?。ňW(wǎng)絡(luò)的數(shù)目要比主機(jī)少的多），節(jié)省路由器的存儲(chǔ)空間，路由表的路由更新速度快。,67,行業(yè)相關(guān),

30、路由器的路由選擇過程,也采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方法： 接收并緩存IP數(shù)據(jù)分組； 提取分組中的目的主機(jī)的IP地址； 計(jì)算目的主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)地址； 用目的網(wǎng)絡(luò)地址查找路由表決定轉(zhuǎn)發(fā)路徑： 如果目的網(wǎng)絡(luò)地址就是與輸入接口連接的網(wǎng)絡(luò)，則丟棄； 如果目的網(wǎng)絡(luò)地址就是與輸出接口連接的網(wǎng)絡(luò)，則直接遞交； 如果找到匹配項(xiàng)，則通過對(duì)應(yīng)接口轉(zhuǎn)發(fā)出去； 如果有默認(rèn)路徑，則通過與默認(rèn)路徑對(duì)應(yīng)的接口轉(zhuǎn)發(fā)出去； 未查到，丟棄該分組。 比較： 交換機(jī)也用查表的方法決定轉(zhuǎn)發(fā)路徑，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(guān)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(luò)地址”表，存放的是端口與

31、目的網(wǎng)絡(luò)地址之間的關(guān)系，故要從分組中提取IP地址，并解析出其中的網(wǎng)絡(luò)地址部分來查表。,68,行業(yè)相關(guān),路由器的結(jié)構(gòu),路由處理器 CPU、RAM、IOS 路由表 協(xié)議軟件 網(wǎng)絡(luò)接口（LAN、WAN、CONSOLE） 輸入接口，輸出接口 交換結(jié)構(gòu)（Switching Fabric）,69,行業(yè)相關(guān),路由器的網(wǎng)絡(luò)接口,LAN接口：一個(gè)或多個(gè)Ethernet WAN接口：一個(gè)或多個(gè)Sync/Async Serial 撥號(hào)類接口：BRI，PRI等 控制臺(tái)CONSOLE,70,行業(yè)相關(guān),內(nèi)部結(jié)構(gòu),71,行業(yè)相關(guān),三種交換結(jié)構(gòu),（存儲(chǔ)器）,（總線）,（交叉開關(guān)）,72,行業(yè)相關(guān),輸入端口,數(shù)據(jù)鏈路層: 如以

32、太網(wǎng)等,物理層: 位的接收,分散化的交換: 給定數(shù)據(jù)報(bào)目的地址, 在路由表中查找輸出端口 目標(biāo): 以線速實(shí)現(xiàn)輸入端口處理 排隊(duì): 若數(shù)據(jù)報(bào)到達(dá)太快，來不及處理時(shí),73,行業(yè)相關(guān),輸出端口,對(duì)來自于交換引擎的分組進(jìn)行緩沖(Buffering)根據(jù)調(diào)度規(guī)則從數(shù)據(jù)報(bào)隊(duì)列中選擇數(shù)據(jù)報(bào)，重新封裝后發(fā)送出去。,74,行業(yè)相關(guān),輸出端口緩沖,當(dāng)來自于交換引擎的數(shù)據(jù)報(bào)太多以至于來不及發(fā)送時(shí)就需要進(jìn)行緩沖處理。否則輸出端口緩沖溢出會(huì)引起排隊(duì)延遲和分組丟失（如下圖右）!,75,行業(yè)相關(guān),路由器組網(wǎng)的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn) 限制了沖突域； 可以用于LAN 或WAN的環(huán)境； 可以連接不同介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)和不同體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)； 可以為

33、分組確定傳輸?shù)淖罴崖窂剑?可以過濾廣播信息。 缺點(diǎn) 昂貴； 必須用于可路由協(xié)議網(wǎng)絡(luò)； 配置復(fù)雜； 處理速度比橋接器慢。,76,行業(yè)相關(guān),無線路由器,是將AP和路由器功能結(jié)合在一起的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 特別適合于家庭或小型辦公室環(huán)境的組網(wǎng)，使多臺(tái)計(jì)算機(jī)共享一條寬帶連接。 常見無線路由器的基本配置為： 支持IEEE802.11 b/g無線接口； 1個(gè)10/100M WAN接口，4個(gè)10/100M LAN接口； 支持CSMA/CA、CSMA/CD、TCP/IP、DHCP、ICMP、NAT、PPPoE等協(xié)議； 支持VPN、QoS、內(nèi)置防火墻； 支持64/128/152位WEP、WPA、IEEE 802.1X、

34、TKIP、AES等加密與安全機(jī)制； 支持遠(yuǎn)程和Web管理。,77,行業(yè)相關(guān),使用無線路由器組建家庭網(wǎng)絡(luò),78,行業(yè)相關(guān),8.7 第三層交換機(jī),可以看成是結(jié)合了路由器功能的交換機(jī)。 但只具有基本路由功能 第三層交換機(jī)利用網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議中的包頭信息來增強(qiáng)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連接。 具有第三層交換功能的設(shè)備包括第三層交換機(jī)和某些帶有第三層交換功能的路由器。,79,行業(yè)相關(guān),第三層交換的基本原理,兩種主要類型： 網(wǎng)絡(luò)中心交換 IBM公司的ARIS（Aggregate Route-based IP Switching）、Ipsilon公司的IP S

35、witching、Cisco公司的Tag Switching以及IETF的多協(xié)議標(biāo)記交換（MPLS，Multiprotocol Label Switching） 強(qiáng)調(diào)交換機(jī)核心層的速度，完全用ASIC硬件以線速實(shí)現(xiàn)路由和交換 端系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)端到端的交換,80,行業(yè)相關(guān),多協(xié)議標(biāo)簽交換（MPLS）,基本思想是給數(shù)據(jù)包“貼”上標(biāo)簽，此標(biāo)簽在交換域的入口結(jié)點(diǎn)貼上，在中間交換結(jié)點(diǎn)讀出，最后在交換域的出口結(jié)點(diǎn)刪除，路徑上的所有交換機(jī)都根據(jù)標(biāo)簽確定數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。 交換過程 1）標(biāo)簽交換域中的相鄰路由器使用路由協(xié)議建立目的網(wǎng)