網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備培訓(xùn)-1

第8章常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本章主要內(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)橋和交換機無線接入點（AccessPoint

）路由器（Router）第三層交換機2/2/20231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)集線器企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)外部訪問子網(wǎng)因特網(wǎng)2/2/20232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OSI層次地址類型設(shè)備傳輸層及以上應(yīng)用程序進程地址（端口）網(wǎng)關(guān)（協(xié)議轉(zhuǎn)換器）網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)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）2/2/20233中繼器（集線器）的概念結(jié)構(gòu)2/2/20234網(wǎng)橋（交換機）的概念結(jié)構(gòu)網(wǎng)段2網(wǎng)段1應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層物理層PHYDL網(wǎng)橋主機2主機1PHY網(wǎng)絡(luò)層2/2/20235路由器的概念結(jié)構(gòu)應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層PHYDL互連網(wǎng)層路由器主機1主機2DLPHY子網(wǎng)1子網(wǎng)22/2/20236網(wǎng)關(guān)的概念結(jié)構(gòu)應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層PHYDLIP應(yīng)用層/傳輸層網(wǎng)關(guān)主機2主機1PHYDLIP網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)22/2/202378.1調(diào)制解調(diào)器Modem集成了調(diào)制和解調(diào)功能的設(shè)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，每個話路的數(shù)據(jù)傳輸速率可高達56kb/s，已基本接近電話線路的最大理論速率。2/2/20238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)制方式的組合來達到更高的調(diào)制效率2/2/20239調(diào)制解調(diào)器的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)ITU-TV系列建議V.21和V.23：速率300b/s到1200b/sV.22、V.26和V.27：1200b/s到4800b/sV.29：9600b/sV.32、V.24、V.42：14.4Kb/sV.34：33.6kb/sV.90、V.92：56Kb/s2/2/202310差錯控制協(xié)議和數(shù)據(jù)壓縮協(xié)議差錯控制協(xié)議ITU-T：V.42Microcom公司：MNP1～MNP4數(shù)據(jù)壓縮協(xié)議ITU-T：V.42bis、V.44最大壓縮率為4:1～10:1Microcom公司：MNP5、MNP7和MNP9MNP5的最大壓縮率為2:12/2/202311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)字線路連接上行33.6kb/s，下行56kb/s2/2/2023128.2網(wǎng)絡(luò)接口卡NIC網(wǎng)絡(luò)接口卡（網(wǎng)卡）是連接主機與網(wǎng)絡(luò)的基本設(shè)備每臺主機都應(yīng)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(luò)接口不能獨立工作，必須依賴于宿主主機連接不同的局域網(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2/2/202313網(wǎng)卡的功能數(shù)據(jù)緩存匹配主機數(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→以幀為單位進行傳輸→卸下控制字段介質(zhì)訪問控制CSMA/CD、TokenPassing串/并轉(zhuǎn)換將主機的并行數(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)男盘栃问綌?shù)據(jù)發(fā)送/接收2/2/202314網(wǎng)卡的結(jié)構(gòu)發(fā)送/接收部件——負責(zé)信號的發(fā)送、接收載波檢測部件——檢測介質(zhì)上有否信號發(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)換為傳輸信號或反之LAN管理部件主機總線接口部件計算機總線通信線路2/2/202315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）

?中斷請求號IRQ（一般為3）

?I/O基地址I/OBase（一般為300H）

?存儲器基地址MemoryBase(一般為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)2/2/202316

并行處理：發(fā)送/接收和數(shù)據(jù)處理同步進行全雙工：需集線器/交換機的支持，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（需要OS的支持）

提高與主機的傳輸速度：DMA傳送、PCI總線提高網(wǎng)卡性能的技術(shù)2/2/202317網(wǎng)卡的選用考慮的因素包括：

LAN的類型：Ethernet、TokenRing、ATM、FDDILAN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-RJ

主機總線類型：ISA、EISA、PCI、USB、PCMCIA

應(yīng)用場合：服務(wù)器、工作站、筆記本其他附加功能：PnP、防病毒、遠程喚醒、鏈路聚合等2/2/202318以太網(wǎng)卡的類型分類速度接口類型介質(zhì)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、miniPCI、miniPCI-E、PCMCIA、USB、并行接口技術(shù)體系LAN、WLAN、Bluetooth、紅外協(xié)議體系Ethernet、TokenRing、FDDI、ATM2/2/2023198.3中繼器與集線器1.中繼器（Repeater）

工作在物理層功能：信號整形和放大，在網(wǎng)段之間復(fù)制比特流特點：不進行存儲——信號延遲小不檢查錯誤——會擴散錯誤不對信息進行任何過濾可進行介質(zhì)轉(zhuǎn)換——如UTP轉(zhuǎn)換為光纖用中繼器連接的多個網(wǎng)段是一個沖突域應(yīng)用注意事項：不能構(gòu)成環(huán)、應(yīng)遵守以太網(wǎng)的3-4-5規(guī)則2/2/2023202.集線器（HUB）多端口的中繼器，工作在物理層功能：在網(wǎng)段之間復(fù)制比特流，信號整形和放大可認(rèn)為它是將總線折疊到鐵盒子中的集中連接設(shè)備特點：具有與中繼器同樣的特點可改變網(wǎng)絡(luò)物理拓撲形式：總線連接→星形連接邏輯上仍是一個總線型共享介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)端口數(shù)：8，12，16，242/2/202321獨立式（Standalone）

固定端口配置，擴充時用級連的方法。堆疊式（Stackable）

固定配置，用堆疊方法進行擴充——堆疊連接在一起的HUB在邏輯相當(dāng)于一臺單獨的HUB，可統(tǒng)一管理。模塊化（Module）

又稱機箱式，由一臺帶有底板、電源的機箱和若干塊多端口的接口卡（線卡）組成?？伸`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）。集線器類型：按結(jié)構(gòu)形式劃分2/2/202322集線器的類型：按是否可管理劃分智能HUB允許用網(wǎng)管軟件對其進行管理的集線器，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)交換機也需要是智能化的）。非智能（普通）HUB不能用網(wǎng)管軟件進行管理的集線器。小型網(wǎng)絡(luò)為降低成本，一般使用普通集線器。2/2/202323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)部有兩個網(wǎng)段：10M和100M，集線器根據(jù)連接速度將主機連接到不同網(wǎng)段上。網(wǎng)段之間用交換方式連接。保護投資，便于升級2/2/202324用集線器構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)的特點所有主機共享帶寬無法限制沖突和廣播適用于小型網(wǎng)絡(luò)2/2/202325例：用集線器搭建簡單的網(wǎng)絡(luò)以1臺服務(wù)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）若干米UTP雙絞線

NICHUBUTPPC機服務(wù)器2/2/2023268.4網(wǎng)橋與網(wǎng)絡(luò)交換機共享信道LAN的缺點沖突域中的多個站點同時發(fā)送會造成沖突；網(wǎng)絡(luò)中站點越多，沖突現(xiàn)象越嚴(yán)重；具有n個站點的總帶寬B的共享網(wǎng)絡(luò)，每個站點的平均擁有帶寬為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）減少每個網(wǎng)段中站點的數(shù)量,使沖突的概率減小實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分段的設(shè)備：網(wǎng)橋、交換機、路由器2/2/202327網(wǎng)絡(luò)分段示意HUBHUB廣播域獨立的沖突域獨立的沖突域網(wǎng)橋或網(wǎng)絡(luò)交換機交換機只能分隔沖突域，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:BW×2結(jié)點帶寬:BW/4總帶寬:BW結(jié)點帶寬:BW/82/2/202328網(wǎng)橋存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，工作在數(shù)據(jù)鏈路層用網(wǎng)橋連接的多個網(wǎng)絡(luò)對外呈現(xiàn)為一個單獨的物理網(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（TransparencyBridge）由網(wǎng)橋負責(zé)路由選擇，網(wǎng)橋和路由對站點透明以太網(wǎng)中最常用源選徑網(wǎng)橋（SourceRoutingBridge）由源站點負責(zé)路由選擇，網(wǎng)橋和路由對站點不透明2/2/202329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)表描述了到達每個站點的路由；轉(zhuǎn)發(fā)表主要由端口號和站點MAC地址組成。工作原理對于從端口收到的每個報文，查看其目的MAC地址，并與轉(zhuǎn)發(fā)表對照：若目的MAC地址在接收端口的表項中，則丟棄報文——過濾；若目的MAC地址在某一端口的表項中，則把報文轉(zhuǎn)發(fā)到與該端口連接的網(wǎng)段——交換（轉(zhuǎn)發(fā)）；若目的MAC地址不在表中，則向接收端口外的其他所有端口廣播該報文——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。2/2/202330轉(zhuǎn)發(fā)表C網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)的例子：A→B，A→CBA2/2/202331轉(zhuǎn)發(fā)表的建立剛加電時轉(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)——檢查收到的報文的源MAC地址：若收到的報文的源MAC地址不在轉(zhuǎn)發(fā)表中，則插入到表中。每個表項的生存期都是有限的：在一段時間內(nèi)未收到以同一MAC地址為源地址的報文時，該表項被刪除，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓撲的變化。想一想：如前圖，當(dāng)剛打開電源時，若站點A向站點C發(fā)送了一個報文，網(wǎng)橋是如何轉(zhuǎn)發(fā)該報文的？2/2/202332透明網(wǎng)橋需要解決的問題循環(huán)連接，造成：轉(zhuǎn)發(fā)表振蕩，報文無限循環(huán)，包丟失LAN1LAN2B1B2AB1212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)出的幀假定主機A向主機B發(fā)送一個數(shù)據(jù)包，兩個網(wǎng)橋同時接收到這個數(shù)據(jù)包，并且都正確地知道主機A位于LAN1中。但是不幸的是，在主機B同時收到兩份一樣的主機A的數(shù)據(jù)包后，兩個網(wǎng)橋又一次從它們對LAN2的端口上接收到主機A的數(shù)據(jù)包，于是它們又認(rèn)為主機A位于LAN2中。發(fā)往主機B的數(shù)據(jù)包會被兩個網(wǎng)橋無休止地轉(zhuǎn)發(fā)，這樣會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CA在LAN2中時，恰巧主機B向主機A發(fā)送數(shù)據(jù)包，兩個網(wǎng)橋接收到此數(shù)據(jù)包后，會將其丟棄，因為它們的轉(zhuǎn)發(fā)表中指明主機A位于LAN2中。這樣發(fā)給主機A的數(shù)據(jù)將會丟失。2/2/202333生成樹(SpanningTree)算法用來構(gòu)造一個邏輯上的無環(huán)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)方法：屏蔽網(wǎng)絡(luò)中的冗余橋接口計算時，通過發(fā)送和接收BPDU（BridgeProtocolDataUnit）來交換網(wǎng)橋信息計算過程：1.推選根網(wǎng)橋——通常是標(biāo)識號最小的網(wǎng)橋；2.決定每個網(wǎng)橋的根端口——到達根網(wǎng)橋代價最小的端口；3.決定指定網(wǎng)橋——每個網(wǎng)絡(luò)中具有最小根路徑代價的網(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)拓撲發(fā)生改變時，所有網(wǎng)橋?qū)⒅匦掠嬎闵蓸洹?/2/202334源選徑網(wǎng)橋源路由選擇原理由源站點負責(zé)路由選擇；源站點通過發(fā)送探測幀來發(fā)現(xiàn)路由；探測幀將沿每一條可能的路徑擴散傳播；每一個源選徑網(wǎng)橋都會將路由信息插入探測幀的頭部。探測幀到達目的站點時，目的站點把探測幀中的路由信息作為響應(yīng)返回；源站點把收到的第一個響應(yīng)幀中的路由信息作為到達目的站點的最佳路由。路由信息形式：LAN，網(wǎng)橋，LAN，網(wǎng)橋，……形式的編號序列。

2/2/202335透明網(wǎng)橋和源選徑網(wǎng)橋的比較比較項目透明網(wǎng)橋源選徑網(wǎng)橋服務(wù)類型無連接面向連接透明性完全透明不透明配置、管理自動配置，容易管理人工配置最佳路由不一定最優(yōu)優(yōu)化路由的確定逆向?qū)W習(xí)探測幀故障處理及拓撲變化網(wǎng)橋負責(zé)主機負責(zé)復(fù)雜性及開銷網(wǎng)橋負擔(dān)主機負擔(dān)2/2/202336用網(wǎng)橋進行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的優(yōu)缺點優(yōu)點：可實現(xiàn)不同類型的LAN互聯(lián)；能夠隔離錯誤幀，不會使錯誤擴散；限制了沖突域的范圍；隔離故障。缺點：無法控制廣播；只能用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，速度比較慢；無流量控制，負載重時會出現(xiàn)丟幀現(xiàn)象。2/2/202337網(wǎng)絡(luò)交換機網(wǎng)絡(luò)交換機和網(wǎng)橋?qū)偻活愒O(shè)備，工作在數(shù)據(jù)鏈路層但網(wǎng)絡(luò)交換機的端口數(shù)多，并且交換速度快。在這個意義上，網(wǎng)絡(luò)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(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，一臺交換機可連接多個網(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）2/2/202338交換機的特點交換機通過內(nèi)部的交換矩陣把網(wǎng)絡(luò)劃分為多個網(wǎng)段——每個端口為一個沖突域；交換機能夠同時在多對端口間無沖突地交換幀。2/2/202339例：交換網(wǎng)絡(luò)的帶寬若交換機每個端口帶寬為BW，則交換機構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)總帶寬＝(BW×n)/2～BW×nn＝8，BW=10Mb/s時，網(wǎng)絡(luò)總帶寬最高可達80Mb/s；若每個交換機端口只連接一臺計算機，則每臺計算機的可用帶寬為10Mb/s。比較：10Mb/s的8口集線器構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)（連接了8臺計算機）網(wǎng)絡(luò)總帶寬仍為10Mb/s；網(wǎng)絡(luò)中每臺計算機的帶寬為1.25Mb/s。

2/2/202340交換機的三種轉(zhuǎn)發(fā)方式存儲轉(zhuǎn)發(fā)（Storeandforward）整個幀完整接收后，對幀進行差錯檢驗，然后再進行轉(zhuǎn)發(fā)操作。優(yōu)點：進行差錯校驗，錯誤不會擴散到目的網(wǎng)段。缺點：延遲比較大。直通轉(zhuǎn)發(fā)（Cut-through）只要收到幀的前6個字節(jié)（目的MAC地址），就開始進行轉(zhuǎn)發(fā)操作。優(yōu)點：交換延遲小。缺點：無法進行差錯校驗，幀錯誤會擴散到目的網(wǎng)段。無碎片直通轉(zhuǎn)發(fā)（Fragmentfreecut-through）接收到一幀的前64字節(jié)后，再進行轉(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（錯誤幀）優(yōu)點：交換速度較快，并且降低了錯誤幀轉(zhuǎn)發(fā)的概率缺點：長度大于64字節(jié)的錯誤幀仍會轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)延時大于直通轉(zhuǎn)發(fā)。2/2/202341使用網(wǎng)絡(luò)交換機的好處分割沖突（碰撞）域——減少了沖突允許建立多個連接——提高了網(wǎng)絡(luò)總體帶寬減少了每個網(wǎng)段中的站點數(shù)——提高了站點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2/2/202342網(wǎng)絡(luò)交換機應(yīng)用中的問題主干/服務(wù)器連接選用帶有高速主干端口(BigPipe)的交換機。緩解主干/服務(wù)器連接的瓶頸問題。自動協(xié)商速度自動協(xié)商：10/100Mbps自適應(yīng)交換機。半雙工/全雙工自動協(xié)商。流量控制——背壓技術(shù)（BackPressure）緩沖區(qū)大小有限，為防止溢出（幀丟失），快滿時向信息到達端口發(fā)送擁塞信號，造成沖突的假象，使發(fā)送站點停止發(fā)送。根據(jù)錯誤幀出現(xiàn)概率自動在存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式和直通轉(zhuǎn)發(fā)方式之間進行切換。2/2/202343網(wǎng)絡(luò)交換機的應(yīng)用場合作為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)用場合，如圖像處理、視頻流等；對網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度要求比較高的場合。2/2/202344以網(wǎng)橋/交換機為核心的網(wǎng)絡(luò)的特點每個網(wǎng)段獨享帶寬最佳可達到每臺主機獨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2/2/202345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（或路由器）劃分；由網(wǎng)段和站點構(gòu)成的邏輯工作組。用交換機劃分的若干個VLAN在邏輯上完全獨立（可看成是分離的物理網(wǎng)絡(luò)），廣播幀不會跨越邏輯網(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。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)中那樣互相訪問。2/2/202346VLAN示意圖2/2/202347VLAN能夠隔離（限制）廣播域VLAN劃分前，整個網(wǎng)絡(luò)都在一個廣播域中2/2/202348VLAN劃分后，網(wǎng)絡(luò)被分割成幾個較小的廣播域2/2/202349VLAN的優(yōu)點提高管理效率站點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VLAN劃分到另一個VLAN控制廣播數(shù)據(jù)增強了網(wǎng)絡(luò)的安全性實現(xiàn)虛擬工作組用戶的工作地點不必在同一個物理地點可在企業(yè)內(nèi)建立靈活的、動態(tài)化的組織結(jié)構(gòu)2/2/202350VLAN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(luò)地址或網(wǎng)絡(luò)協(xié)議類型（動態(tài)）根據(jù)用戶計算機的IP地址劃分VLAN2/2/202351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(biāo)簽（通常是802.1q和Cisco的ISL等）——稱為貼標(biāo)簽（Tagging）2/2/202352VLAN的Tagging操作2/2/202353VLAN間通信不同VLAN間的計算機即使連在同一臺交換機上也不能互相通信VLAN間通信只能通過第三層設(shè)備實現(xiàn)路由器三層交換機2/2/2023548.5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(shè)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有兩類通信端口：符合IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的有線以太網(wǎng)端口符合IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)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/s2/2/202355AP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，實現(xiàn)無線打印功能連接外置硬盤，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存儲或P2P下載功能2/2/202356AP的工作模式AP可支持的組網(wǎng)方式包括：基礎(chǔ)架構(gòu)模式點對點橋接模式點對多點橋接模式無線中繼模式2/2/202357基礎(chǔ)架構(gòu)模式最基本的無線局域網(wǎng)構(gòu)建模式。適用場合：無線客戶端連接有線網(wǎng)絡(luò)便攜式無線客戶端移動漫游家庭、辦公室2/2/202358點對點橋接模式這種模式多用于兩個局域網(wǎng)距離并不很遠，但由于中間的地帶有阻礙，不方便布線連接的場合。連接范圍約300米，采用定向天線后可將距離擴展到上千米2/2/202359點對多點橋接模式能夠?qū)崿F(xiàn)多個分散的遠程網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。中心AP發(fā)送，遠程AP接收用于多個建筑物的局域網(wǎng)之間的互聯(lián)中心AP要使用全向天線，遠程AP要使用定向天線2/2/202360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局域網(wǎng)距離過遠或中間有障礙物阻擋的場合。注意：并不是所有的AP都支持無線中繼模式2/2/2023618.6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；實現(xiàn)子網(wǎng)隔離，限制廣播風(fēng)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)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。用路由器進行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的特點：用路由器連接起來的若干個網(wǎng)絡(luò)，它們?nèi)允歉髯元毩⒌?。要想從一個網(wǎng)絡(luò)訪問用路由器連接起來的另一個網(wǎng)絡(luò)中的站點，必須指定該站點的邏輯地址（IP地址），通過廣播是無法與之進行通信的。2/2/202362用路由器進行網(wǎng)絡(luò)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HUBHUB沖突域3廣播域2廣播域12/2/202363路由表路由器如何確定最佳路由？——路由表（RoutingTable）路由表是保存到達其他網(wǎng)絡(luò)的路由信息的數(shù)據(jù)庫包含目的網(wǎng)絡(luò)地址（號）、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)拓撲的變化而變化——建立、更新路由表的算法稱為路由算法（RoutingAlgorithm）：網(wǎng)絡(luò)中的每個路由器都會根據(jù)路由算法定時地或在網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生變化時更新其路由表；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；動態(tài)路由：由路由器在運行時動態(tài)地建立與更新。自動學(xué)習(xí)、記憶網(wǎng)絡(luò)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（RoutingProtocol）。2/2/202364路由表的例子2.0AB2/2/202365路由表的基本內(nèi)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(luò)地址路徑（下一結(jié)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路徑：用下一路由器對應(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）2/2/202366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，而不是目的主機號。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)點是路由表小（網(wǎng)絡(luò)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。2/2/202367路由器的路由選擇過程也采用存儲轉(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的IP地址；計算目的主機所在的網(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，則通過對應(yīng)接口轉(zhuǎn)發(fā)出去；如果有默認(rèn)路徑，則通過與默認(rèn)路徑對應(yīng)的接口轉(zhuǎn)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。2/2/202368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)（SwitchingFabric）

2/2/202369路由器的網(wǎng)絡(luò)接口

LAN接口：一個或多個EthernetWAN接口：一個或多個Sync/AsyncSerial撥號類接口：BRI，PRI等控制臺CONSOLE2/2/202370內(nèi)部結(jié)構(gòu)2/2/202371三種交換結(jié)構(gòu)（存儲器）（總線）（交叉開關(guān)）2/2/202372輸入端口數(shù)據(jù)鏈路層:如以太網(wǎng)等物理層:位的接收分散化的交換:

給定數(shù)據(jù)報目的地址,在路由表中查找輸出端口目標(biāo):以線速實現(xiàn)輸入端口處理排隊:若數(shù)據(jù)報到達太快，來不及處理時2/2/202373輸出端口對來自于交換引擎的分組進行緩沖(Buffering)根據(jù)調(diào)度規(guī)則從數(shù)據(jù)報隊列中選擇數(shù)據(jù)報，重新封裝后發(fā)送出去。2/2/202374輸出端口緩沖

當(dāng)來自于交換引擎的數(shù)據(jù)報太多以至于來不及發(fā)送時就需要進行緩沖處理。否則輸出端口緩沖溢出會引起排隊延遲和分組丟失（如下圖右）!2/2/202375路由器組網(wǎng)的優(yōu)缺點優(yōu)點限制了沖突域；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)；可以為分組確定傳輸?shù)淖罴崖窂剑豢梢赃^濾廣播信息。缺點昂貴；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。2/2/202376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)，使多臺計算機共享一條寬帶連接。常見無線路由器的基本配置為：支持IEEE802.11b/g無線接口；1個10/100MWAN接口，4個10/100MLAN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、IEEE802.1X、TKIP、AES等加密與安全機制；支持遠程和Web管理。2/2/202377使用無線路由器組建家庭網(wǎng)絡(luò)2/2/2023788.7第三層交換機可以看成是結(jié)合了路由器功能的交換機。但只具有基本路由功能第三層交換機利用網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議中的包頭信息來增強第二層交換功能，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連接。具有第三層交換功能的設(shè)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。2/2/202379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（AggregateRoute-basedIPSwitching）、Ipsilon公司的IPSwitching、Cisco公司的TagSwitching以及IETF的多協(xié)議標(biāo)記交換（MPLS，MultiprotocolLabelSwitching）強調(diào)交換機核心層的速度，完全用ASIC硬件以線速實現(xiàn)路由和交換端系統(tǒng)驅(qū)動交換3COM公司的FastIP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