網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備及應(yīng)用技術(shù)

1、人民郵電出版社，第四章網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備及應(yīng)用技術(shù)，人民郵電出版社，本章學(xué)習(xí)要點：了解局域網(wǎng)互聯(lián)的基本概念，掌握常用局域網(wǎng)互聯(lián)設(shè)備的類型、層次和原理，掌握各層設(shè)備的功能、特點和應(yīng)用，掌握集線器和交換機的區(qū)別和使用，掌握設(shè)計原則， 虛擬局域網(wǎng)的實現(xiàn)條件和劃分方法1了解現(xiàn)場視察模型與局域網(wǎng)互聯(lián)設(shè)備的關(guān)系，人民郵電出版社，4.1網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)概述，4.2物理層互聯(lián)設(shè)備，4.3數(shù)據(jù)鏈路層互聯(lián)設(shè)備，4.4虛擬局域網(wǎng)互聯(lián)設(shè)備，4.5網(wǎng)絡(luò)層互聯(lián)設(shè)備，4.6高層互聯(lián)設(shè)備，4.7網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備應(yīng)用情況，人民郵電出版社，4.1網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)概述， 網(wǎng)絡(luò)互連是指不同網(wǎng)段、網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)之間通過網(wǎng)絡(luò)連接或互連設(shè)備(中繼器、網(wǎng)橋、路由器或網(wǎng)關(guān)

2、等)實現(xiàn)的互連。 )。其目的是實現(xiàn)不同網(wǎng)段或子網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸、通信、交互和資源共享。人民郵電出版社，1。什么是網(wǎng)絡(luò)的連接或互連？(1)網(wǎng)絡(luò)的延伸；(2)網(wǎng)絡(luò)的分段提高了可靠性。負(fù)載被分散。提高了安全性。人民郵電出版社，2。互連網(wǎng)絡(luò)的類型(1)網(wǎng)絡(luò)互連的應(yīng)用類型局域網(wǎng)之間的互連局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間的互連局域網(wǎng)和因特網(wǎng)之間的互連(2)互連局域網(wǎng)的類型，人民郵電出版社，(1)同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(2)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(異構(gòu)網(wǎng)絡(luò))所謂的“異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)”是指網(wǎng)絡(luò)具有完全不同的傳輸特性和通信協(xié)議。目前，不同類型網(wǎng)絡(luò)之間的連接大多是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。人民郵電出版社，1。互連網(wǎng)絡(luò)需要解決的問題互連網(wǎng)絡(luò)時，人們必須面對以下問題：1如何物理連接

3、兩個不同的網(wǎng)絡(luò)。如何實現(xiàn)一個網(wǎng)絡(luò)和另一個網(wǎng)絡(luò)之間的互訪和交流。l如何解決兩個不同網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議差異。l如何處理兩個網(wǎng)絡(luò)之間的傳輸速率差異。人民郵電出版社，4.1.1網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的層次，1。網(wǎng)絡(luò)互連的三個重要概念(1)網(wǎng)絡(luò)的互連(2)網(wǎng)絡(luò)的互通(3)網(wǎng)絡(luò)的互操作性(2)網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的層次(1)網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備(2)網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的層次，人民郵電出版社，4.2物理層的互連設(shè)備，4.2.1中繼器，也稱為中繼器或收發(fā)器，工作在現(xiàn)場視察模型的第一層，即物理層。1.直放站的功能首先，直放站具有接收、放大、整形和轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)信息的功能，可以起到擴大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模(擴大網(wǎng)絡(luò)連接距離或工作站數(shù)量)的作用；其次，通過使用具有不同接口

4、的中繼器，可以連接具有不同傳輸介質(zhì)和不同類型的兩個以太網(wǎng)段。人民郵電出版社，圖4-2光纖收發(fā)器，圖4-1帶中繼器的信號再現(xiàn)，人民郵電出版社，2。中繼器使用規(guī)則(中繼規(guī)則)，圖4-3 5-4-3 10mb/s以太網(wǎng)規(guī)則，人民郵電出版社，3。直放站的應(yīng)用特點(1)直放站的主要優(yōu)點：直放站易于安裝，可以方便地擴展網(wǎng)絡(luò)的長度，人民郵電出版社，(2)直放站的主要缺點中繼用于局域網(wǎng)之間的有條件連接。通常，互聯(lián)網(wǎng)的第1層可以不同，但是第27層應(yīng)該使用相同或兼容的協(xié)議。中繼器可以使用不同的傳輸介質(zhì)和物理端口連接兩個網(wǎng)絡(luò)，但使用相同的介質(zhì)訪問控制方法。中繼器不能進行通信分段。當(dāng)多個網(wǎng)段通過中繼器相互連接時，會增

5、加網(wǎng)絡(luò)中的信息量，容易出現(xiàn)擁塞。中繼器無法控制廣播風(fēng)暴。當(dāng)使用中繼器來擴展網(wǎng)段和網(wǎng)絡(luò)距離時，中繼器的數(shù)量是有限的。人民郵電出版社，4。使用和選擇中繼器時的注意事項網(wǎng)段接口擴展的極限距離使用中繼器互連網(wǎng)絡(luò)時，應(yīng)注意所連接網(wǎng)段的高級(27層)協(xié)議應(yīng)兼容。人民郵電出版社，4.2.2以太網(wǎng)集線器，主要指共享集線器，工作在現(xiàn)場視察模型的第一層，即物理層。它也被稱為多端口中繼器。因為集線器和中繼器以相同的方式工作，所以它們具有相同的基本功能并遵循相同的規(guī)則。1.集線器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?。集線器分類(1)獨立共享集線器(2)堆疊集線器(3)模塊化集線器，人民郵電出版社，圖4-5堆疊集線器，圖4-4獨立以太網(wǎng)集線器

6、，人民郵電出版社，3。集線器的應(yīng)用特點(1)優(yōu)點L集線器可以擴大網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，即擴展網(wǎng)絡(luò)的距離和距離L集線器安裝極其簡單，幾乎不需要配置。集線器可以不同地連接多個物理層；但是更高層(第27層)的協(xié)議是相同或兼容的。人民郵電出版社，(2)缺點L樞紐限制了介質(zhì)的極限距離，例如10BASET中的100米。l集線器沒有數(shù)據(jù)過濾功能，它將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到所有端口。因此，使用中繼器連接多個網(wǎng)絡(luò)后，會增加網(wǎng)絡(luò)信息量，容易出現(xiàn)擁塞。低速以太網(wǎng)應(yīng)遵循“5-4-3”規(guī)則。集線器互連網(wǎng)絡(luò)中的許多節(jié)點共享網(wǎng)絡(luò)集線器的帶寬，因此當(dāng)節(jié)點數(shù)量過大時，沖突增加，網(wǎng)絡(luò)性能急劇下降。l集線器將廣播信息轉(zhuǎn)發(fā)到所有端口，因此它無法控

7、制廣播風(fēng)暴。人民郵電出版社，4。使用集線器中繼規(guī)則時應(yīng)注意的因素條件網(wǎng)絡(luò)接口傳輸速率共享帶寬人民郵電出版社4.3數(shù)據(jù)鏈路層互連設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)鏈路層互連設(shè)備主要指基于網(wǎng)絡(luò)物理地址的過濾和網(wǎng)絡(luò)分段。該層設(shè)備具有物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可用于局域網(wǎng)的擴展和擴展節(jié)點；它還可以用來將過載的網(wǎng)絡(luò)分成更小的網(wǎng)段，以提高網(wǎng)絡(luò)性能和安全性。人民郵電出版社，4.3.1橋，1。網(wǎng)橋的定義網(wǎng)橋用于在數(shù)據(jù)鏈路層上連接兩個或多個具有相同或兼容協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備。通常，網(wǎng)橋由軟件和硬件組成，它在現(xiàn)場視察模型的第二層工作。網(wǎng)橋是一種基于物理地址過濾、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀的互連設(shè)備。通過過濾網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)幀，可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分段，提高

8、網(wǎng)絡(luò)性能。它可以實現(xiàn)基于端口媒體訪問控制地址的過濾和分段。人民郵電出版社，2。網(wǎng)橋的理論功能(1)站表、站地址和端口時間(2)自學(xué)習(xí)功能和站表管理(3)過濾和轉(zhuǎn)發(fā)功能，人民郵電出版社，圖4-6連接兩個局域網(wǎng)的網(wǎng)橋，人民郵電出版社，3。橋梁的實用功能和設(shè)計要點(1)網(wǎng)絡(luò)分段(2)延伸網(wǎng)絡(luò)距離(3)橋梁互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)條件(4)橋梁設(shè)計要點，人民郵電出版社，4。橋梁分類(1)根據(jù)橋梁硬件的位置進行分類(2)根據(jù)橋梁分布的地理范圍進行分類5。橋梁的應(yīng)用特點，人民郵電出版社，(1)優(yōu)勢一個橋梁可以互連兩個或多個網(wǎng)絡(luò)。也就是說，網(wǎng)橋可以連接和使用不同的傳輸媒體和不同的媒體訪問控制方法；然而，高層(第37層)協(xié)議

9、是相同的或兼容的。由于網(wǎng)橋的過濾性能，不必要的傳輸和錯誤信息幀被隔離。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，它通常只影響出現(xiàn)故障的網(wǎng)段。因此，橋梁的使用也可以提高可靠性。(2)缺點，人民郵電出版社，通過網(wǎng)橋互連的多個網(wǎng)絡(luò)要求在“數(shù)據(jù)鏈路層”(第37層)之上的所有層采用相同或兼容的協(xié)議。網(wǎng)橋需要處理接收到的數(shù)據(jù)信息，首先需要存儲這些信息，然后查找站表。因此，這將花費時間，增加延遲和數(shù)據(jù)傳輸時間，并降低網(wǎng)絡(luò)性能。網(wǎng)橋不能過濾廣播數(shù)據(jù)包，它傳輸所有的廣播信息，所以它不能做任何事情來避免廣播風(fēng)暴。一般來說，網(wǎng)橋比中繼器更貴，因為它們比中繼器更智能。當(dāng)網(wǎng)橋?qū)蓚€或多個局域網(wǎng)互連成一個大型網(wǎng)絡(luò)時，它會分解網(wǎng)絡(luò)流量并提高整體效

10、率。然而，網(wǎng)橋不具備路徑選擇能力，在傳輸數(shù)據(jù)時，網(wǎng)橋無法分析網(wǎng)絡(luò)以實現(xiàn)最佳路由。人民郵電出版社，4.3.2第二層以太網(wǎng)交換機，交換機和交換集線器都稱為交換機。它也是在現(xiàn)場視察模型的第二層工作的設(shè)備。目前，交換機正在迅速取代共享集線器，成為構(gòu)建和升級以太網(wǎng)局域網(wǎng)的首選設(shè)備。1.以太網(wǎng)交換機與集線器的異同以太網(wǎng)交換機不僅包含集線器的所有功能，還具有自動尋址、交換和處理的功能。人民郵電出版社，(1)現(xiàn)場視察模式的差異，不同的工作原理，不同的網(wǎng)絡(luò)工作模式和沖突范圍，不同的節(jié)點享受的帶寬，不同的端口通信模式，不同的邏輯拓?fù)洌煌募€器。網(wǎng)絡(luò)的邏輯拓?fù)涫强偩€型的；由交換機組成的網(wǎng)絡(luò)的邏輯拓?fù)涫切切蔚摹?

11、2)相似性，人民郵電出版社，(2)廣播域和沖突域的概念在選擇網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備時，廣播域(范圍)和沖突域(范圍)是兩個重要的概念。廣播域沖突域，人民郵電出版社，3。關(guān)于交換機的基本概念(1)交換機端口參數(shù)和類型單/多媒體訪問控制地址：端口密度：高速端口：管理端口：其他連接端口：(2)背板帶寬：(3)媒體訪問控制地址和支持的媒體訪問控制地址數(shù)量。媒體訪問控制地址數(shù)量(4)交換機類型，人民郵電出版社，圖4-9堆疊交換機，圖4-7獨立交換機，圖4-8千兆以太網(wǎng)模塊化交換機，人民郵電出版社，3。選擇開關(guān)的要點選擇開關(guān)時，可以從三個方面進行選擇：“技術(shù)角度”、“適用范圍”和“品牌角度”。(1)根據(jù)“應(yīng)用規(guī)?！?/p>

12、進行選擇(2)從“技術(shù)角度”進行選擇(3)支持的媒體訪問控制地址數(shù)量4。局域網(wǎng)交換機主要指標(biāo)，人民郵電出版社，4.4 VLAN，4 . 4 . 1 VLAN概況1。VLAN的基本概念(1)什么是VLAN？(1)1996年3月發(fā)布的VLAN IEEE 802.1Q標(biāo)準(zhǔn)所使用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是VLAN的標(biāo)準(zhǔn)。(2)VLAN的分類和技術(shù)基礎(chǔ)(3)VLAN的應(yīng)用場合(2)建立VLAN的技術(shù)條件(1)硬件條件(2)軟件條件，人民郵電出版社，3)VLAN的功能特點一組站不局限于某個物理網(wǎng)絡(luò)或范圍，VLAN成員站和用戶可以位于一個城市的不同物理區(qū)域，甚至不同的國家。因此，它們之間的通信完全不受物理位置的限制，就好

13、像它們位于同一個局域網(wǎng)中一樣。人民郵電出版社，(1)使用VLAN技術(shù)有以下優(yōu)點：簡化網(wǎng)絡(luò)管理，保護原有投資，控制廣播風(fēng)暴，提高網(wǎng)絡(luò)整體安全性，(2)使用VLAN技術(shù)的缺點在一些VLAN技術(shù)中，初始配置過于復(fù)雜。當(dāng)使用按局域網(wǎng)交換機端口劃分VLAN成員的方法時，當(dāng)用戶從一個交換機端口移動到另一個時，網(wǎng)絡(luò)管理員必須重新配置VLAN成員。需要全職網(wǎng)絡(luò)管理員和必要的專業(yè)技術(shù)支持。，人民郵電出版社，4 . 4 . 2 VLAN實施的基本原則，1。兼容性，2。盡可能使用支持VLAN的開關(guān)。盡可能采用樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。根據(jù)需要選擇VLAN技術(shù)，人民郵電出版社，4 . 1 . 3 VLAN分部基本方法，1。VLA

14、N基于交換機的端口劃分，圖4-10 VLAN圖由端口劃分，人民郵電出版社，(1)虛擬網(wǎng)絡(luò)成員技術(shù)分類為端口劃分第一代端口VLAN技術(shù)第二代端口VLAN技術(shù)，人民郵電出版社，(2)VLAN基于交換機的端口劃分技術(shù)特點優(yōu)勢：劣勢：人民郵電出版社，圖4-11 VLAN圖由MAC地址，2。VLAN基于媒體訪問控制地址的劃分，人民郵電出版社，3?；诰W(wǎng)絡(luò)層地址4的VLAN劃分。VLAN分部基于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，人民郵電出版社，4.5網(wǎng)絡(luò)層互連設(shè)備，在OSI模型網(wǎng)絡(luò)層工作的互連設(shè)備主要包括路由器和第3層交換機。4.5.1路由器可以定義為一種網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，用于連接兩個或多個復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，具有路由功能，網(wǎng)絡(luò)層使用可路由

15、協(xié)議，工作在現(xiàn)場視察參考模型的第三層。路由器的基本概念(1)路由器的基本概念(2)路由器的工作原理和基本功能(2)路由器的路由選擇(3)路由器與網(wǎng)橋或第2層交換機的區(qū)別(4)路由器在局域網(wǎng)中的典型應(yīng)用，人民郵電出版社，5)路由器的分類(6)路由器的應(yīng)用特點路由器最重要的功能是選擇合適的路由并引導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。7.路由器在實際網(wǎng)絡(luò)連接中的作用(1)擴展距離(2)通過路由器將局域網(wǎng)連接到互聯(lián)網(wǎng)(3)多個局域網(wǎng)的遠程連接(8)在小型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中使用調(diào)制解調(diào)器和路由器的方案，人民郵電出版社，圖4-14，使用路由器連接遠程局域網(wǎng)或訪問互聯(lián)網(wǎng)，人民郵電出版社，4.5.2第3層交換機，1。第三層交換機的概念第三層交換機工作在現(xiàn)場視察參考模型的第三層，因此它不僅具有第二層的功能，還具有第三層的“路由”(routing)功能，其功能主要由硬件實現(xiàn)。2.第3層交換機和路由器3之間的連接和區(qū)別。第3層交換機和路由器的應(yīng)用示例路由器和第3層交換機的典型應(yīng)用如圖4-15所示。當(dāng)在局域網(wǎng)中連接子網(wǎng)時，第3層交換機是推薦的選擇，而當(dāng)通過廣域網(wǎng)連接遠程子網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)時，路由器是最佳選擇。人民郵電出版社，圖4-15路由器和第三層交換機的典型應(yīng)用，人民郵電出版社，4.6高層互聯(lián)設(shè)備，1。網(wǎng)關(guān)的定義