實施準備之網(wǎng)絡互聯(lián)設備

第一部實施準備2023/9/291實施準備網(wǎng)絡設備網(wǎng)絡規(guī)劃銳捷網(wǎng)絡實驗室使用2023/9/292實施準備—網(wǎng)絡互聯(lián)設備2023/9/293教學目標通過本章學習能夠：1、掌握網(wǎng)絡傳輸介質應用場合及特點；2、掌握集線器、交換機及路由器之間的區(qū)別及應用場合；3、精通二層交換機功能原理和特點；4、熟悉路由器、三層交換機應用場合及特點；5、了解防火墻、IDS、IPS等安全設備應用場合及特點。2023/9/294主要內(nèi)容網(wǎng)絡傳輸介質互聯(lián)設備數(shù)據(jù)鏈路層互聯(lián)設備物理層設備網(wǎng)絡層互聯(lián)設備應用層互聯(lián)設備2023/9/295課程議題網(wǎng)絡傳輸介質互聯(lián)設備

2023/9/296網(wǎng)絡傳輸介質-雙絞線線序標準：568A白綠、綠、白橙、蘭、白蘭、橙、白棕、棕568B白橙、橙、白綠、蘭、白蘭、綠、白棕、棕線纜種類交叉線相同設備類型接口使用交叉線直連線不同設備類型接口使用直連線2023/9/297網(wǎng)絡傳輸介質-雙絞線有效線纜長度100米智能MDI/MDIX不需要知道電纜另一端為MDI還是MDIX設備兩種電纜（普通、交叉）都可連接交換機、集線器或NIC設備。消除由于電纜配錯引起的連接錯誤簡化10/100M網(wǎng)絡安裝維護，降低開銷。2023/9/298光纖中心是光傳播的玻璃芯芯外面包圍著一層折射率比芯低的玻璃封套，以使光纖保持在芯內(nèi)。再外面的是一層薄的塑料外套，用來保護封套。光纖分為單模光纖和多模光纖光柱保護層核心線纜保護層光線結構示意圖網(wǎng)絡傳輸介質-光纖2023/9/299網(wǎng)絡傳輸介質-光纖FC－PC型光尾纖接頭外形圖SC－PC型光尾纖接頭外形圖ST-PC型光尾纖接頭外形圖FC/PC－SC/PC型光尾纖外形圖2023/9/2910網(wǎng)絡傳輸介質續(xù)常見介質型號型號代表的傳輸介質10Base2細同軸電纜10Base5粗同軸電纜10BaseT雙絞線100BaseTX5類以上雙絞線100BaseFX單模、多模光纖1000BaseTX超5類以上雙絞線1000BaseSX短波多模光纖1000BaseLX長波單、多模光纖2023/9/2911課程議題物理層互聯(lián)設備

2023/9/2912共享式以太網(wǎng)工作機制CSMA/CD：載波偵聽、多路訪問、沖突檢測聽當PCA要發(fā)一個數(shù)據(jù)包給PCD的時候,首先PCA要先聽HUB的鏈路上是否有數(shù)據(jù)在跑,如果有那么PCA等待,如果沒有那么PCA將數(shù)據(jù)包發(fā)出.這樣的做法是由于HUB上的鏈路是共享的,所以采用了發(fā)數(shù)據(jù)包之前先進行沖突檢測的方法,那么我們稱為CSMA/CD.PCAPCBPCCPCD空閑數(shù)據(jù)2023/9/2913現(xiàn)在的情況是PCA和PCC都要發(fā)數(shù)據(jù),但是兩人剛才都檢測到HUB上是空閑的.那么兩人都發(fā).結果發(fā)生了沖突.兩人都同時啟動BACKOFF動作.隨機的生成一個秒數(shù),再發(fā)數(shù)據(jù)包.如果再與其他PC發(fā)送的數(shù)據(jù)包沖突.那么再次BACKOFF,BACKOFF一共可進行15次.物理層設備—集線器聽數(shù)據(jù)PCAPCBPCCPCD沖突聽數(shù)據(jù)隨機秒數(shù)沖突域2023/9/2914功能負責在兩個節(jié)點的物理層上按比特傳遞信息，完成信號的整形、放大和復制功能，以此來延長網(wǎng)絡的長度。特點：所有用戶共享10M帶寬任何用戶發(fā)送數(shù)據(jù)時，所有用戶都可以接收到在某一時刻只允許一個用戶傳輸數(shù)據(jù)物理層設備-集線器2023/9/2915課程議題數(shù)據(jù)鏈路層互聯(lián)設備

2023/9/2916網(wǎng)絡適配器（Adapter）網(wǎng)絡適配器（網(wǎng)卡）網(wǎng)絡適配器屬于數(shù)據(jù)鏈路層設備MAC地址每個網(wǎng)卡芯片都會燒錄一個全球唯一的MAC地址網(wǎng)卡速率10、100、1000M自適應雙工模式支持全雙工、半雙式、自適應2023/9/2917

補充：有關信號的幾個基本概念單向通信（單工通信）——只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。雙向交替通信（半雙工通信）——通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送(當然也就不能同時接收)。雙向同時通信（全雙工通信）——通信的雙方可以同時發(fā)送和接收信息。2023/9/2918基帶信號（即基本頻帶信號）——來自信源的信號。像計算機輸出的代表各種文字或圖像文件的數(shù)據(jù)信號都屬于基帶信號?；鶐盘柾休^多的低頻成分，甚至有直流成分，而許多信道并不能傳輸這種低頻分量或直流分量。因此必須對基帶信號進行調(diào)制(modulation)。帶通信號——把基帶信號經(jīng)過載波調(diào)制后，把信號的頻率范圍搬移到較高的頻段以便在信道中傳輸（即僅在一段頻率范圍內(nèi)能夠通過信道）。補充：基帶(baseband)信號和帶通(bandpass)信號2023/9/2919補充：幾種最基本的調(diào)制方法基帶信號往往包含有較多的低頻成分，甚至有直流成分，而許多信道并不能傳輸這種低頻分量或直流分量。為了解決這一問題，就必須對基帶信號進行調(diào)制(modulation)。最基本的二元制調(diào)制方法有以下幾種：調(diào)幅(AM)：載波的振幅隨基帶數(shù)字信號而變化。調(diào)頻(FM)：載波的頻率隨基帶數(shù)字信號而變化。調(diào)相(PM)：載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號而變化。

2023/9/2920對基帶數(shù)字信號的幾種調(diào)制方法010011100基帶信號調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相2023/9/2921數(shù)據(jù)鏈路層設備—以太網(wǎng)交換機

特點以太網(wǎng)交換機是一種具有簡化、低價、高性能和高端口密集特點的網(wǎng)絡產(chǎn)品。 二層交換機屬數(shù)據(jù)鏈路層設備，可以識別數(shù)據(jù)包中的MAC地址信息，根據(jù)MAC地址進行轉發(fā)，并將這些MAC地址與對應的端口記錄在自己內(nèi)部的一個地址表中。

2023/9/2922交換機MAC地址表學習（一）MAC地址表0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444F0/1F0/3F0/2F0/4ACBD交換機初始化時MAC地址表是空的。2023/9/2923交換機MAC地址表學習（二）MAC地址表0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444F0/1:0260.8c01.1111F0/1F0/3F0/2F0/4ACBD主機之間互相發(fā)送數(shù)據(jù)，交換機會學習數(shù)據(jù)幀的源MAC地址。2023/9/2924交換機幀轉發(fā)原理（一）已知單播幀過濾操作FilteringF0/1:0260.8c01.1111F0/2:0260.8c01.2222F0/3:0260.8c01.3333F0/4:0260.8c01.44440260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444XXMAC地址表F0/1F0/3F0/2F0/4ACBD2023/9/2925交換機幀轉發(fā)原理（二）未知單播幀，廣播幀：執(zhí)行廣播操作Flooding(泛洪)0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444F0/1F0/3F0/2F0/4F0/1:0260.8c01.1111F0/2:0260.8c01.2222F0/3:0260.8c01.3333F0/4:0260.8c01.4444MAC地址表ACBD2023/9/2926沖突域與廣播域1234四個沖突域、一個廣播域2023/9/2927沖突域與廣播域沖突域（物理分段）：連接在同一導線上的所有工作站的集合，或者說是同一物理網(wǎng)段上所有節(jié)點的集合或以太網(wǎng)上競爭同一帶寬的節(jié)點集合。這個域代表了沖突在其中發(fā)生并傳播的區(qū)域，這個區(qū)域可以被認為是共享段。在OSI模型中，沖突域被看作是第一層的概念，連接同一沖突域的設備有Hub，Reperter或者其他進行簡單復制信號的設備。也就是說，用Hub或者Repeater連接的所有節(jié)點可以被認為是在同一個沖突域內(nèi)，它不會劃分沖突域。而第二層設備（網(wǎng)橋，交換機）第三層設備（路由器）都可以劃分沖突域的，當然也可以連接不同的沖突域。簡單的說，可以將Repeater等看成是一根電纜，而將網(wǎng)橋等看成是一束電纜。2023/9/2928廣播域：接收同樣廣播消息的節(jié)點的集合。如：在該集合中的任何一個節(jié)點傳輸一個廣播幀，則所有其他能收到這個幀的節(jié)點都被認為是該廣播幀的一部分。由于許多設備都極易產(chǎn)生廣播，所以如果不維護，就會消耗大量的帶寬，降低網(wǎng)絡的效率。由于廣播域被認為是OSI中的第二層概念，所以象Hub，交換機等第一，第二層設備連接的節(jié)點被認為都是在同一個廣播域。而路由器，第三層交換機則可以劃分廣播域，即可以連接不同的廣播域。注：一個VLAN是一個廣播域，VLAN可以隔離廣播，劃分VLAN的其中的一個目的就是隔離廣播。2023/9/2929沖突域與廣播域下面將這三種網(wǎng)絡設備打個通俗的比喻來幫助理解：

局域網(wǎng)好比一棟大樓，每個人（好比主機）有自己的房間（房間就好比網(wǎng)卡，房號就是物理地址，即MAC地址），里面的人（主機）人手一個對講機，由于工作在同一頻道，所以一個人說話，其他人都能聽到，這就是廣播（向所有主機發(fā)送信息包），只有目標才會回應，其他人雖然聽見但是不理（丟棄包），而這些能聽到廣播的所有對講機設備就夠成了一個廣播域。而這些對講機就是集線器（HUB），每個對講機都像是集線器上的端口，大家都知道對講機在說話時是不能收聽的，必須松開對講鍵才能收聽，這種同一時刻只能收或者發(fā)的工作模式就是半雙工。而且對講機同一時刻只能有一個人說話才能聽清楚，如果兩個或者更多的人一起說就會產(chǎn)生沖突，都沒法聽清楚，所以這就構成了一個沖突域。2023/9/2930沖突域與廣播域廣播域(Broadcastdomain)：網(wǎng)絡中的一組設備的集合。即同一廣播包能到達的所有設備成為一個廣播域。當這些設備中的一個發(fā)出一個廣播時，所有其他的設備都能接收到這個廣播幀。HUB和SWITCH的所有端口都是在一個廣播域里，路由器上的每個端口自成一個廣播域。2023/9/2931沖突域與廣播域有一天樓里的人受不了這種低效率的通信了，所以升級了設備，換成每人一個內(nèi)線電話（交換機SWITCH，每個電話都相當于交換機上的一個端口），每人都有一個內(nèi)線號碼（邏輯地址即IP地址）。（這里要額外說一下IP地址和MAC地址轉譯的問題，常見的二層交換機只識別MAC地址，它內(nèi)置一個MAC地址表，并不斷維護和更新它，來確定哪個端口對應那臺主機的MAC地址，而我們所用的通信軟件都是基于IP的，IP地址和MAC地址的轉換工作，就由ARP地址解析協(xié)議來完成。）在最開始時，沒人知道哪個號碼對應哪個人，所以要想打電話給某個人得先廣播一下：“xxx，你的號碼是多少？”“我的號碼是xxxx”。這樣你就有了目標的號碼，所有的內(nèi)線號碼就是通過這種方式不斷加入電話簿中（交換機的MAC地址表），下次可以直接撥到他的分機號碼上去而不用廣播了。2023/9/2932沖突域與廣播域大家都知道電話是點對點的通信設備，不會影響到其他人，起沖突的只會限制在本地，一個電話號碼的線路相當于一個沖突域，只有再串連分機時，分機和主機之間才會有沖突的發(fā)生，這個沖突不會影響到外面其他的電話。而電話號碼就像是交換機上的端口號，也就是說交換機上每個端口自成一個沖突域，所以整個大的沖突域被分割成若干的小沖突域了。而且，電話在接聽的同時可以說話，這樣的工作模式就是全雙工。這就是交換機比集線器性能更好的原因之一。2023/9/2933轉發(fā)方式交換機的三種轉發(fā)方式直通式存儲轉發(fā)式無碎片直通式（更高級的直通式轉發(fā)）2023/9/2934直通式直通式（CutThrough）方式處理過程在輸入端口檢測到一個數(shù)據(jù)包后，只檢查其包頭，取出目的地址，通過內(nèi)部的地址表確定相應的輸出端口，然后把數(shù)據(jù)包轉發(fā)到輸出端口．這樣就完成了交換。因為它只檢查數(shù)據(jù)包的包頭（通常只檢查14個字節(jié)）。2023/9/2935Cut存儲轉發(fā)式存儲轉發(fā)（StoreandForward）處理過程是計算機網(wǎng)絡領域使用得最為廣泛的技術之一，在這種工作方式下．交換機的控制器先緩存輸入到端口的數(shù)據(jù)包，然后進行CRC校驗，濾掉不正確的幀，確認包正確后，取出目的地址，通過內(nèi)部的地址表確定相應的輸出端口，然后把數(shù)據(jù)包轉發(fā)到輸出端口。2023/9/2936無碎片直通式

無碎片直通（FragmentFreeThrough）過程是介于直通式和存儲轉發(fā)式之間的一種解決方案，它檢查數(shù)據(jù)包的長度是否夠64Bytes（512bit）如果小于64Bytes，說明該包是碎片（即在信息發(fā)送過程中由于沖突而產(chǎn)生的殘缺不全的幀），則丟棄該包，如果大于64Bytes，則發(fā)送該包。該方式的數(shù)據(jù)處理速度比存儲轉發(fā)方式快，但比直通式慢。2023/9/2937交換機互連方式級聯(lián)：交換機之間利用以太網(wǎng)接口連接起來擴展網(wǎng)絡范圍單鏈路帶寬瓶頸延時大2023/9/2938交換機互連方式堆疊:通過堆疊線纜將交換機的背板連接起來，擴大級聯(lián)帶寬堆疊線纜短（1米）解決帶寬瓶頸（單鏈路1G或更大）延時小統(tǒng)一管理2023/9/2939堆疊－菊花鏈鏈路帶寬1G銳捷交換機支持最多8臺交換機堆疊2023/9/2940堆疊-主從式鏈路帶寬2.66G2023/9/2941交換機性能參數(shù)背板帶寬24X100MX2＝4.8GS2126G12.8G包轉發(fā)率S2126G6.6MPPSMAC地址表大小8K線速交換1,000Mbps/8bit/(64+8+12)byte=1,488,095pps2023/9/2942課程議題網(wǎng)絡層互聯(lián)設備

2023/9/2943什么是路由選擇一個將數(shù)據(jù)包發(fā)往某個目標網(wǎng)段或主機的路徑就是路由的過程。172.16.1.010.1.1.02023/9/2944路由器的功能作用實現(xiàn)不同IP網(wǎng)段主機間的相互訪問實現(xiàn)不同通信協(xié)議網(wǎng)段主機間的相互訪問不轉發(fā)廣播數(shù)據(jù)包功能基于IP地址的尋徑和轉發(fā)不同通信協(xié)議的轉換特定IP數(shù)據(jù)包的分片和重組2023/9/2945路由器轉發(fā)數(shù)據(jù)過程1、路由器從接口收到數(shù)據(jù)包，讀取數(shù)據(jù)包里的目的IP地址2、根據(jù)目的IP地址信息查找路由表進行匹配3、匹配成功后，按照路由表中轉發(fā)信息進行轉發(fā)4、匹配失敗，將數(shù)據(jù)包丟棄，并向源發(fā)送方反回錯誤信息報文Packet路由表目的網(wǎng)段轉發(fā)方式192.168.1.0從F1口發(fā)出192.168.2.0從F2口發(fā)出

172.16.1.0交給B2023/9/2946路由表的產(chǎn)生方式----直連路由1.1.1.01.1.2.01.1.3.0路由器會自動生成本路由器激活端口所在網(wǎng)段的路由條目2023/9/2947路由表的產(chǎn)生方式----靜態(tài)路由在簡單拓撲結構的網(wǎng)絡里，網(wǎng)絡管理員手動輸入路由條目。2023/9/2948路由表產(chǎn)生的方式----動態(tài)路由動態(tài)路由協(xié)議學習到的路由在大型網(wǎng)絡環(huán)境下，依靠路由協(xié)議比如OSPF、RIP路由協(xié)議學習2023/9/2949路由器接口配置接口Console口AUX口2023/9/2950路由器接口局域網(wǎng)接口AUI接口RJ-45接口SC接口2023/9/2951路由器接口廣域網(wǎng)接口高速同步串口異步串口ISDNBRI端口2023/9/2952路由器的硬件連接路由器與局域網(wǎng)的連接100MbpsFastEthernet:100BaseTX----使用5類UTP或1類STP，傳輸100M，距離100米。100BaseFX----使用光纖，傳輸100M，距離550米。2023/9/2953路由器的硬件連接端接用戶設備DTEDCE服務提供商DTE路由器與局域網(wǎng)的連接在DCE端必須配置時鐘頻率Router(config-if)#Clockrate640002023/9/2954路由器的硬件連接ISDNISDNBRIS/T必須外接NT1終端設備，再由NT1連接電話線ISD