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1、网络设备及宿舍局域网苏家佳Email：QQ：290725631,40941685引入l现在网络已经不仅仅是一个时髦的名词，它已经成为人们生活不可缺少的一部分。l什么是网络？网络概述1.网络定义2.网络特点3.网络协议网络概述l网络（network）是一个复杂的人或物的互连系统。例如电话网，电报网；我们的身体内部也存在许多的网络系统，例如神经系统，消化系统等等。l计算机网络是什么？计算机网络SOHOServerIP HotelIntranet移动移动Internet网络定义l 计算机网络是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互联成一个规模大，功能强的网络系统，从而使众多的计算机
2、可以方便的互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。简单也说：把分布在不同地点且具有独立功能的多个计算机，通过通信设备和线路连接起来，在功能完善的网络软件运行下，以实现网络资源共享目的的系统。网络特点l互联性l 计算机网络将多个不同的结点相互联接起来，只有在各个结点之间建立物理通道，数据信息才能得以传送，用以连接网络中各个结点的介质叫做传输介质。目前主要的传输介质有:电话线、双绞线、同轴电缆、光纤以及电磁波、红外线等l结点性l 组建计算机网络至少需要两台计算机，但不论计算机网络的大小，都具有多个结点，这些结点不仅是网络连接的各台计算机，还包括网络设备，如HUB，SWTICH等l统一性l 计
3、算机网络联接了各种不同的结点，由于各结点的软硬件环境不同，导致数据的格式及存取方式也不同，因此，为了数据在各结点之间畅通无阻，需要制定一个统一的规定，这就是网络协议。网络协议l NetBEUI（NetBios Extend User Interface）l 网络输入输出系统扩展用户接口，由IBM公司在1985年开发，特点：体积小，效率高，速度快。但不支持不同网络之间的计算机互联，只适合在局域网中使用，目前已经很少使用。l IPX/SPX（Internetwork Packet eXchange/Sequence Packet eXchange）l 互联网信息交换包/顺序信息交换包，由Novel
4、l公司开发，协议体积较大，目前也很少使用l TCP/IP（Transport Control Protocol/Internet Protocol）l 传输控制协议/网际协议，最初由MIT和一些商业组织为美国军方开发，目的是使不同厂家生产的计算机在不同的网络环境下进行通信，其最大特点是灵活性，支持任意网络规模的网络，尽管其配置比其他两种协议相当复杂，但由于灵活性因而得到广泛使用，可以连接所有计算机。网络协议l OSI（ Open System Interconnection ）l 开放式系统互联参考模型，由ISO国际化标准组织为了解决不同体系结构的网络的互联问题，于1981年制定。OSI、IS
5、O、IOSlOSI（ Open System Interconnection ）l 开放式系统互联参考模型lISO（ International Standards Organization ）l 国际标准化组织lI0S（Internet work 0perating System）l Cisco的网际操作系统 l OSI模型与TCP/IP模型l1.应用层l2.运输层l3.网际层l4.网络接口层l与OSI功能相比：l应用层对应着OSI的 应用层 表示层 会话层l运输层对应着OSI的传输层l网际层对应着OSI的网络层l网络接口层对应着OSI的数据链路层和物理层标准化组织l国际标准化组织（ISO）
6、l电子电器工程师协会（IEEE）l美国国家标准局（ANSI）l电子工业协会（EIA / TIA）l国际电信联盟（ITU）lINTERNET架构委员会（IAB）13OSI 模式应用层应用层 (高高) 会话层会话层表示层表示层应用层应用层14OSI 模式数据流层数据流层传输层传输层数据链路层数据链路层网络层网络层物理层物理层应用层应用层 (高高) 会话层会话层表示层表示层应用层应用层15应用层作用Telnet SMTPHTTP FTP用户接口用户接口例子例子应用层应用层16Telnet SMTPHTTP FTP ASCIIEBCDICJPEG用户接口用户接口数据表示数据表示加密等特殊处理过程加密等
7、特殊处理过程例子例子表示层表示层应用层应用层应用层作用17TelnetHTTPASCIIEBCDICJPEG保证不同应用间的数据区保证不同应用间的数据区分分用户接口用户接口数据表示数据表示加密等特殊处理过程加密等特殊处理过程Operating System/Application Access Scheduling例子例子会话层会话层表示层表示层应用层应用层应用层作用18保证不同应用间的数据区保证不同应用间的数据区分分用户接口用户接口数据表示数据表示加密等特殊处理过程加密等特殊处理过程TelnetHTTPASCIIEBCDICJPEGOperating System/Application A
8、ccess Scheduling传输层传输层数据链路层数据链路层网络层网络层物理层物理层例子例子会话层会话层表示层表示层应用层应用层应用层作用19数据流层的作用EIA/TIA-232V.35例子例子物理层物理层 设备间接收或发送比特流设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等（机械特性说明电压、线速和线缆等（机械特性,电气电气特性特性,功能特性）功能特性）20802.3 / 802.2HDLCEIA/TIA-232V.35例子例子数据流层的作用数据链路层数据链路层物理层物理层 将比特组合成字节进而组合成帧将比特组合成字节进而组合成帧 用用MAC地址访问介质地址访问介质 错误发现但不能纠正错误
9、发现但不能纠正设备间接收或发送比特流设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等（机械特性说明电压、线速和线缆等（机械特性,电气电气特性特性,功能特性）功能特性）21802.3 / 802.2HDLCEIA/TIA-232V.35IPIPX例子例子数据流层的作用网络层网络层 数据链路层数据链路层物理层物理层 将比特组合成字节进而组合成帧将比特组合成字节进而组合成帧 用用MAC地址访问介质地址访问介质 错误发现但不能纠正错误发现但不能纠正 设备间接收或发送比特流设备间接收或发送比特流 说明电压、线速和线缆等（说明电压、线速和线缆等（机械特性机械特性,电气电气特性特性,功能特性功能特性）提供路由器
10、用来决定路径的逻辑寻址提供路由器用来决定路径的逻辑寻址22TCPUDPSPX802.3 / 802.2HDLCEIA/TIA-232V.35IPIPX例子例子数据流层的作用 传输层传输层 数据链路层数据链路层物理层物理层 可靠或不可靠的数据传输可靠或不可靠的数据传输 数据重传前的错误纠正数据重传前的错误纠正 将比特组合成字节进而组合成帧将比特组合成字节进而组合成帧 用用MAC地址访问介质地址访问介质 错误发现但不能纠正错误发现但不能纠正设备间接收或发送比特流设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等（机械特性说明电压、线速和线缆等（机械特性,电气电气特性特性,功能特性）功能特性）网络层网络层
11、提供路由器用来决定路径的逻辑寻址提供路由器用来决定路径的逻辑寻址23TCPUDPSPX802.3 / 802.2HDLCEIA/TIA-232V.35IPIPX表示层表示层应用层应用层会话层会话层例子例子数据流层的作用 可靠或不可靠的数据传输可靠或不可靠的数据传输 数据重传前的错误纠正数据重传前的错误纠正 将比特组合成字节进而组合成帧将比特组合成字节进而组合成帧 用用MAC地址访问介质地址访问介质 错误发现但不能纠正错误发现但不能纠正设备间接收或发送比特流设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等（机械特性说明电压、线速和线缆等（机械特性,电气电气特性特性,功能特性）功能特性）传输层传输层
12、数据链路层数据链路层物理层物理层网络层网络层提供路由器用来决定路径的逻辑寻址提供路由器用来决定路径的逻辑寻址网络设备物理层设备：中继器、集线器数据链路层设备：以太网交换机网络层设备：路由器，三层交换机运输层设备：四层交换机网络设备HUB广域网交换广域网交换机机核心路由器核心路由器Modem/CSU/DSURouterswitch问题1.Hub、Switch、Route的区别？2.他们分别工作在ISO的哪层？HUBtp-link hubusb hubHUB品牌 市场占有率D-Link 22.2%阿尔法(Alpha) 21.2%TP-LINK 17.7%贝尔金 10.4%3COM腾达（tenda）
13、网达（wonder）TendTop全码（Quanma） 价格在10元到100元不等Sanwa 大部分在40元50元联想（lenovo）英特尔（INTEL）宏基（Acer）HUBl 一、集线器的定义l 集线器（HUB）属于数据通信系统中的基础设备，它和双绞线等传输介质一样，是一种不需任何软件支持或只需很少管理软件管理的硬件设备。它被广泛应用到各种场合。集线器工作在局域网(LAN)环境，像网卡一样，应用于OSI参考模型第一层，因此又被称为物理层设备。集线器内部采用了电器互联，当维护LAN的环境是逻辑总线或环型结构时，完全可以用集线器建立一个物理上的星型或树型网络结构。在这方面，集线器所起的作用相当
14、于多端口的中继器。其实，集线器实际上就是中继器的一种，其区别仅在于集线器能够提供更多的端口服务，所以集线器又叫多口中继器。HUBl二、 集线器的工作特点 l 1.首先是Hub只是一个多端口的信号放大设备，工作中当一个端口接收到数据信号时，由于信号在从源端口到Hub的传输过程中已有了衰减，所以Hub便将该信号进行整形放大，使被衰减的信号再生(恢复)到发送时的状态，紧接着转发到其他所有处于工作状态的端口上。从Hub的工作方式可以看出，它在网络中只起到信号放大和重发作用，其目的是扩大网络的传输范围，而不具备信号的定向传送能力，是个标准的共享式设备。因此有人称集线器为“傻Hub”或“哑Hub”。 l
15、2.其次是Hub只与它的上联设备(如上层Hub、交换机或服务器)进行通信，同层的各端口之间不会直接进行通信，而是通过上联设备再将信息广播到所有端口上。由此可见，即使是在同一Hub的不同两个端口之间进行通信，都必须要经过两步操作：第一步是将信息上传到上联设备；第二步是上联设备再将该信息广播到所有端口上。 l 3.不过，随着技术的发展和需求的变化，目前的许多Hub在功能上进行了拓宽，不再受这种工作机制的影响。由Hub组成的网络是共享式网络，同时Hub也只能够在半双工下工作。 l4.Hub主要用于共享网络的组建，是解决从服务器直接到桌面最经济的方案。在交换式网络中，Hub直接与交换机相连，将交换机端
16、口的数据送到桌面。使用Hub组网灵活，它处于网络的一个星型结点，对结点相连的工作站进行集中管理，不让出问题的工作站影响整个网络的正常运行，并且用户的加入和退出也很自由。 HUBl 三、集线器分类l 1按结构和功能分类 l 按结构和功能分类，集线器可分为未管理的集线器、堆叠式集线器和底盘集线器三类。 l (1)未管理的集线器 l 最简单的集线器通过以太网总线提供中央网络连接，以星形的形式连接起来。这称之为未管理的集线器，只用于很小型的至多12个节点的网络中(在少数情况下，可以更多一些)。未管理的集线器没有管理软件或协议来提供网络管理功能，这种集线器可以是无源的，也可以是有源的，有源集线器使用得更
17、多。 l (2)堆叠式集线器 l 堆叠式集线器是稍微复杂一些的集线器。堆叠式集线器最显著的特征是8个转发器可以直接彼此相连。这样只需简单地添加集线器并将其连接到已经安装的集线器上就可以扩展网络，这种方法不仅成本低，而且简单易行。 l HUBl (3)底盘集线器 l 底盘集线器是一种模块化的设备，在其底板电路板上可以插入多种类型的模块。有些集线器带有冗余的底板和电源。同时，有些模块允许用户不必关闭整个集线器便可替换那些失效的模块。集线器的底板给插入模块准备了多条总线，这些插入模块可以适应不同的段，如以太网、快速以太网、光纤分布式数据接口(Fiber Distributed Data Interf
18、ace，FDDl)和异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode，ATM)中。有些集线器还包含有网桥、路由器或交换模块。有源的底盘集线器还可能会有重定时的模块，用来与放大的数据信号关联。 l HUBl 2按局域网的类型分类 l 从局域网角度来区分，集线器可分为五种不同类型。 l (1)单中继网段集线器 l 最简单的集线器，是一类用于最简单的中继式LAN网段的集线器，与堆叠式以太网集线器或令牌环网多站访问部件(MAU)等类似。 l (2)多网段集线器 l 从单中继网段集线器直接派生而来，采用集线器背板，这种集线器带有多个中继网段。其主要优点是可以将用户分布于多个中继网段上，
19、以减少每个网段的信息流量负载，网段之间的信息流量一般要求独立的网桥或路由器。 l (3)端口交换式集线器 l 该集成器是在多网段集线器基础上，将用户端口和多个背板网段之间的连接过程自动化，并通过增加端口交换矩阵(PSM)来实现的集线器。PSM可提供一种自动工具，用于将任何外来用户端口连接到集线器背板上的任何中继网段上。端口交换式集线器的主要优点是，可实现移动、增加和修改的自动化特点。 l HUBl (4)网络互联集线器 l 端口交换式集线器注重端口交换，而网络互联集线器在背板的多个网段之间可提供一些类型的集成连接，该功能通过一台综合网桥、路由器或LAN交换机来完成。目前，这类集线器通常都采用机
20、箱形式。l (5)交换式集线器 l 目前，集线器和交换机之间的界限已变得模糊。交换式集线器有一个核心交换式背板，采用一个纯粹的交换系统代替传统的共享介质中继网段。此类产品已经上市，并且混合的(中继交换)集线器很可能在以后几年控制这一市场。应该指出，这类集线器和交换机之间的特性几乎没有区别。HUBl 3.按照对输入信号的处理方式上分类l (1)无源HUBl 不对信号做任何的处理，对介质的传输距离没有扩展，并且对信号有一定的影响。连接在这种HUB上的每台计算机，都能收到来自同一HUB上所有其它电脑发出的信号l (2)有源HUBl 有源HUB与无源HUB的区别就在于它能对信号放大或再生，这样它就延长
21、了两台主机间的有效传输距离l (3)智能HUBl 智能HUB除具备有源HUB所有的功能外，还有网络管理及路由功能。在智能HUB网络中，不是每台机器都能收到信号，只有与信号目的地址相同地址端口计算机才能收到。有些智能HUB可自行选择最佳路径，这就对网络有很好的管理。 l 注：按其它方法还有很多种类，如10M、100M、10/100M自适应HUB等等，这里就不一一介绍了。HUBl 当一个集线器提供的端口不够时，一般有以下两种拓展用户数目的方法。l (1)堆叠 l 堆叠是解决单个集线器端口不足时的一种方法，但是因为堆叠在一起的多个集线器还是工作在同一个环境下，所以堆叠的层数也不能太多。然而，市面上许
22、多集线器以其堆叠层数比其他品牌的多而作为卖点，如果遇到这种情况，要区别对待：一方面可堆叠层数越多，一般说明集线器的稳定性越高；另一方面可堆叠层数越多，每个用户实际可享有的带宽则越小。 l (2)级连 l 级连是在网络中增加用户数的另一种方法，但是此项功能的使用般是有条件的，即Hub必须提供可级连的端口，此端口上常标为“Uplink”或“MDI”的字样，用此端口与其他的Hub进行级连。如果没有提供专门的端口而必须要进行级连时，连接两个集线器的双绞线在制作时必须要进行错线。 ABCD物理层物理层 所有设备在同一冲突域所有设备在同一冲突域 所有设备在同一广播域所有设备在同一广播域 所有设备共享相同的
23、带宽所有设备共享相同的带宽集线器运行在物理层冲突域 广播域 冲突 （collision）：在以太网中，当两个节点同时传输数据时，从两个设备发出的帧将会碰撞，在物理介质上相遇，彼此数据都会被破坏 冲突域（collision domain）一个支持共享介质的网段 广播域 (broadcast domain)：广播帧传输的网络范围，一般是路由器来设定边界（因为router不转发广播） 接入设备越多冲突机率越大接入设备越多冲突机率越大 用用CSMA/CD技术技术 所有端口共享带宽，处于同一冲突域，它是一种所有端口共享带宽，处于同一冲突域，它是一种广播模式，容易产生广播风暴广播模式，容易产生广播风暴HU
24、BCSMA/CD技术l 载波侦听多路访问/冲突检测 CSMA/CD（carrier sense multiple access/collision detect)：一种介质访问的控制方法，当在同一个共享网络中的不同节点同时传送数据包时，不可避免的会产生冲突，而CSMA/CD机制就是用来解决这种冲突问题CSMA/CD工作原理l 当一个节点想在网络中发送数据时，它首先检查线路上是否有其他主机的信号在传送：如果有，说明其他主机在发送数据，自己则利用退避算法等一会再试图发送；如果线路上没有其他主机的信号，自己就将数据发送出去，同时，不停的监听线路，以确信其他主机没有发送数据，如果检测到有其他信号，自己
25、就发送一个JAM阻塞信号，通知网段上的其他节点停止发送数据，这时，其他节点也必须采用退避算法等一会再试图发送。CSMA/CD重要特性 使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信） 每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性 这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率SwtichSwtich S7502：2个业务插槽，主控板与业务板合一； S7503：3个业务插槽，1个主控插槽； S7506：6个业务插槽，1个主控插槽； S7506R：6个业务插槽，2个主控插槽；2Lay Swtichl 一.交换机定义l 交换机
26、（switch）除了具有与集线器相同的集中连接网络中PC的功能外，性能比集线器更优越、更智能化，它可以记录每个端口所连接的PC的MAC，当有信号进入时，它会读出发送信号的PC的MAC（即发送信息PC的MAC）和接受信息PC的MAC（即送达PC的MAC），并直接把信息送到目的端口，与集线器相比，交换机可以在同一时刻与多个端口之间相互通信，而且PC之间通信独占交换机的所有带宽，对其他PC通信没有影响，也不受其他PC影响，它采用的是PtoP（点到点）的连接方式，如一台交换机的网络带宽为100Mbit/s，同时连接了5台电脑，则每台PC同时拥有100Mbit/s的网络带宽。MAC/物理地址l MAC地
27、址有48bit，用16进制数表示00e0.fc01.2345厂商编号厂商编号序列号序列号24 bits24 bits00e0.fc01.2345RomRam2Lay Swtichl 二.交换机的分类l （1）按端口的数量分类：可分为4口，8口，16口，32口等等l （2）按传输速率分类：可分为10Mbit/s交换机，100Mbit/s交换机，10M/100Mbit/s交换机，1000Mbit/s交换机，10Mbit/s交换机l 已经被淘汰， 市场最常见的是10M/100Mbit/s交换机，1000Mbit/s交换机一般用于大型网络中l （3）按采用技术分类：可分为直通交换，存储转发和无碎片转发
28、2Lay Swtichl 三.工作流程l （1） 当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的； l （2） 再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口； l （3） 如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上； l （4） 如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。 l 不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自
29、己的地址表。2Lay Swtichl 从二层交换机的工作原理可以推知以下三点： l （1） 由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M，交换机总线带宽超过NM，那么这交换机就可以实现线速交换； l （2） 学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地址表的大小（一般两种表示方式：一为BEFFER RAM，一为MAC表项数值），地址表大小影响交换机的接入容量； l （3） 还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC （Application specific Integrated Circuit）芯
30、片，因此转发速度可以做到非常快。由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能。 l 以上三点也是评判二三层交换机性能优劣的主要技术参数，这一点请大家在考虑设备选型时注意比较。交换机的三个功能l 地址学习帧的转发/过滤环路防止交换机 每段有自己的冲突域每段有自己的冲突域 广播信息向所有段转发广播信息向所有段转发 各个端口独享带宽，每个各个端口独享带宽，每个端口为一个冲突域，它能端口为一个冲突域，它能够隔离冲突域和有效地抑够隔离冲突域和有效地抑制广播风暴的产生。制广播风暴的产生。 缓冲区缓冲区交换交换交换机如何学习主机的位置l 最初开机时最初开机时MAC地址表是空的地址表是空的 1900 190
31、0 最大最大macmac地址表可存地址表可存10241024个个. . 一旦地址表满一旦地址表满, , 就会洪泛所有到新就会洪泛所有到新MACMAC地址的帧，直到现存地址条目老化为止地址的帧，直到现存地址条目老化为止. . MacMac地址表条目默认老化时间是地址表条目默认老化时间是300300秒秒MAC地址表地址表0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3ABCD交换机如何学习主机的位置l 主机主机A发送数据帧给主机发送数据帧给主机C 交换机通过学习数据帧的源交换机通过学习数据帧的源MAC地址，记录下主机地
32、址，记录下主机A的的MAC地址地址 对应端口对应端口E0 该数据帧转发到除端口该数据帧转发到除端口E0以外的其它所有端口以外的其它所有端口 (不清楚目标主机的不清楚目标主机的单点传送用泛洪方式单点传送用泛洪方式)0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0: 0260.8c01.1111E0E1E2E3DCBAMAC地址表地址表交换机如何学习主机的位置l 主机主机D发送数据帧给主机发送数据帧给主机C 交换机通过学习数据帧的源交换机通过学习数据帧的源MAC地址，记录下主机地址，记录下主机D的的MAC地址对应地址对应端口端口E
33、3 该数据帧转发到除端口该数据帧转发到除端口E3以外的其它所有端口以外的其它所有端口 (不清楚目标主机的单点不清楚目标主机的单点传送用泛洪方式传送用泛洪方式)0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0: 0260.8c01.1111E3: 0260.8c01.4444E0E1E2E3DCABMAC地址表地址表交换机如何过滤帧l 交换机交换机A发送数据帧给主机发送数据帧给主机C 在地址表中有目标主机，数据帧不会泛洪而直接转在地址表中有目标主机，数据帧不会泛洪而直接转发发E0: 0260.8c01.1111E2: 0260.
34、8c01.2222E1: 0260.8c01.3333E3: 0260.8c01.44440260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3XXDCABMAC地址表地址表广播帧和多点传送帧l 主机主机D发送广播帧或多点帧发送广播帧或多点帧 广播帧或多点帧泛洪到除源端口外的所有端口广播帧或多点帧泛洪到除源端口外的所有端口0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3DCABE0: 0260.8c01.1111E2: 0260.8c01.2
35、222E1: 0260.8c01.3333E3: 0260.8c01.4444MAC地址表地址表Routerl 一.路由器产生l 最简单的网络可以想象成单线的总线，各个计算机可以通过向总线发送分组以互相通信。但随着网络中的计算机数目增长，这就很不可行了，会产生许多问题：l 1、带宽资源耗尽。l 2、每台计算机都浪费许多时间处理无关的广播数据。l 3、网络变得无法管理，任何错误都可能导致整个网络瘫痪。l 4、每台计算机都可以监听到其他计算机的通信。l 把网络分段可以解决这些问题，但同时你必须提供一种机制使不同网段的计算机可以互相通信，就是促生了路由器这种设备l 注：路由器和路由器之间需要用_ 网
36、线相连？Routerl 一.路由器产生l 最简单的网络可以想象成单线的总线，各个计算机可以通过向总线发送分组以互相通信。但随着网络中的计算机数目增长，这就很不可行了，会产生许多问题：l 1、带宽资源耗尽。l 2、每台计算机都浪费许多时间处理无关的广播数据。l 3、网络变得无法管理，任何错误都可能导致整个网络瘫痪。l 4、每台计算机都可以监听到其他计算机的通信。l 把网络分段可以解决这些问题，但同时你必须提供一种机制使不同网段的计算机可以互相通信，就是促生了路由器这种设备l 注：路由器和路由器之间需要用_ 网线相连？（交叉）Routerl 二.路由器定义l 所谓路由就是指通过相互连接的网络把信息
37、从源地点移动到目标地点的活动。一般来说，在路由过程中，信息至少会经过一个或多个中间节点。l 路由器是互联网络的枢纽、交通警察。目前路由器已经广泛应用于各行各业，各种不同档次的产品已经成为实现各种骨干网内部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互通业务的主力军。Routerl 路由器是互联网的主要节点设备。路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择（routing），这也是路由器名称的由来（router，转发者）。作为不同网络之间互相连接的枢纽，路由器系统构成了基于 TCP/IP 的国际互联网络 Internet 的主体脉络，也可以说，路由器构成了 Internet 的骨架。它的处理速度
38、是网络通信的主要瓶颈之一，它的可靠性则直接影响着网络互连的质量。因此，在园区网、地区网、乃至整个 Internet 研究领域中，路由器技术始终处于核心地位，其发展历程和方向，成为整个 Internet 研究的一个缩影。在当前我国网络基础建设和信息建设方兴未艾之际，探讨路由器在互连网络中的作用、地位及其发展方向，对于国内的网络技术研究、网络建设，以及明确网络市场上对于路由器和网络互连的各种似是而非的概念，都具有重要的意义。Routerl 三.路由器的原理l 路由器（Router）是用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通
39、过路由器来完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接受源 站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。它不关心各子网使用的硬件设备，但要求运行与网络层协议相一致的软件。路由器分本地路由器和远程路由器，本地路由器是用来连接网络传输介质的，如光纤、同轴电缆、双绞线；远程路由器是用来连接远程传输介质，并要求相应的设备，如电话线要配调制解调器，无线要通过无线接收机、发射机。Routerl （1）工作站A将工作站B的地址202.103.0.12连同数据信息以数据帧的形式发送给路由器1。l （2
40、）路由器1收到工作站A的数据帧后，先从报头中取出地址202.103.0.12 ，并根据路径表计算出发往工作站B的最佳路径：R1-R2-R5-B；并将数据帧发往路由器2。l （3）路由器2重复路由器1的工作，并将数据帧转发给路由器5。l （4）路由器5同样取出目的地址，发现202.103.0.12就在该路由器所连接的网段上，于是将该数据帧直接交给工作站B。l （5）工作站B收到工作站A的数据帧，一次通信过程宣告结束。 Routerl 四.路由器的作用l 作用一：连通不同的网络l 作用二：是选择信息传送的线路。选择通畅快捷的近路，能大大提高通信速度，减轻网络系统通信负荷，节约网络系统资源，提高网络
41、系统畅通率，从而让网络系统发挥出更大的效益来。 l Routerl 从过滤网络流量的角度来看，路由器的作用与交换机和网桥非常相似。但是与工作在网络物理层，从物理上划分网段的交换机不同，路由器使用专门的软件协议从逻辑上对整个网络进行划分。例如，一台支持IP协议的路由器可以把网络划分成多个子网段，只有指向特殊IP地址的网络流量才可以通过路由器。对于每一个接收到的数据包，路由器都会重新计算其校验值，并写入新的物理地址。因此，使用路由器转发和过滤数据的速度往往要比只查看数据包物理地址的交换机慢。但是，对于那些结构复杂的网络，使用路由器可以提高网络的整体效率。路由器的另外一个明显优势就是可以自动过滤网络
42、广播。从总体上说，在网络中添加路由器的整个安装过程要比即插即用的交换机复杂很多。Routerl 路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。由此可见，选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据路径表（Routing Table），供路由选择时使用。路径表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路径表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。Routerl 1静态路径表 l 由系统管理员事先设置好固定的
43、路径表称之为静态（static）路径表，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随未来网络结构的改变而改变。l 2动态路径表 l 动态（Dynamic）路径表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路径表。路由器根据路由选择协议（Routing Protocol）提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。Routerl 五.路由器的类型l 1接入路由器 l 接入路由器连接家庭或ISP内的小型企业客户。接入路由器已经开始不只是提供SLIP或PPP连接，还支持诸如PPTP和IPSec等虚拟私有网络协议。这些协议要能在每个端口上运行。l 2企业级路
44、由器 l 企业或校园级路由器连接许多终端系统，其主要目标是以尽量便宜的方法实现尽可能多的端点互连，并且进一步要求支持不同的服务质量。许多现有的企业网络都是由Hub或网桥连接起来的以太网段。尽管这些设备价格便宜、易于安装、无需配置，但是它们不支持服务等级。相反，有路由器参与的网络能够将机器分成多个碰撞域，并因此能够控制一个网络的大小。此外，路由器还支持一定的服务等级，至少允许分成多个优先级别。但是路由器的每端口造价要贵些，并且在能够使用之前要进行大量的配置工作。因此，企业路由器的成败就在于是否提供大量端口且每端口的造价很低，是否容易配置，是否支持QoS。另外还要求企业级路由器有效地支持广播和组播
45、。企业网络还要处理历史遗留的各种LAN技术，支持多种协议，包括IP、IPX和Vine。它们还要支持防火墙、包过滤以及大量的管理和安全策略以及VLAN。 l Routerl 3骨干级路由器 l 骨干级路由器实现企业级网络的互联。对它的要求是速度和可靠性，而代价则处于次要地位。硬件可靠性可以采用电话交换网中使用的技术，如热备份、双电源、双数据通路等来获得。这些技术对所有骨干路由器而言差不多是标准的。骨干IP路由器的主要性能瓶颈是在转发表中查找某个路由所耗的时间。当收到一个包时，输入端口在转发表中查找该包的目的地址以确定其目的端口，当包越短或者当包要发往许多目的端口时，势必增加路由查找的代价。因此，
46、将一些常访问的目的端口放到缓存中能够提高路由查找的效率。不管是输入缓冲还是输出缓冲路由器，都存在路由查找的瓶颈问题。除了性能瓶颈问题，路由器的稳定性也是一个常被忽视的问题。 l 4.太比特路由器 l l 5.多WAN路由器l Routerl RIP（Routing Information Protocol-路由信息协议）l RIP是推出时间最长的路由协议，也是最简单的路由协议。它主要传递路由信息（路由表）来广播路由。每隔30秒，广播一次路由表，维护相邻路由器的关系，同时根据收到的路由表计算自己的路由表。RIP运行简单，适用于小型网络，基本被淘汰。Routerl OSPF（Open Shorte
47、st Path First-开放式最短路优先） l OSPF协议是“开放式最短路优先”的缩写。“开放”是针对当时某些厂家的“私有”路由协议而言，而正是因为协议开放性，才使得OSPF具有强大的生命力和广泛的用途。它通过传递链路状态（连接信息）来得到网络信息，维护一张网络有向拓扑图，利用最小生成树算法得到路由表。OSPF是一种相对复杂的路由协议。Routerl BGP（Border Gateway Protocol-边界网关协议）l BGP处理各ISP之间的路由传递。其特点是有丰富的路由策略，这是RIP、OSPF等协议无法做到的，因为它们需要全局的信息计算路由表。BGP通过ISP边界的路由器加上一
48、定的策略，选择过滤路由，把RIP、OSPF、BGP等的路由发送到对方。全局范围的、广泛的互联网是BGP处理多个ISP间的路由的实例。BGP的出现，引起了互联网的重大变革，它把多个ISP有机的连接起来，真正成为全球范围内的网络。带来的副作用是互联网的路由爆炸，现在互联网的路由大概是60000条，这还是经过“聚合”后的数字。 配置BGP需要对用户需求、网络现状和BGP协议非常了解，还需要非常小心，BGP运行在相对核心的地位，一旦出错，其造成的损失可能会很大！ Routerl 六.路由器的优缺点l 1优点 l 适用于大规模的网络；l 复杂的网络拓扑结构，负载共享和最优路径；l 能更好地处理多媒体；l
49、 安全性高；l 隔离不需要的通信量；l 节省局域网的频宽；l 减少主机负担。l 2缺点 l 它不支持非路由协议； l 安装复杂； l 价格高。Routerl 七.影响路由器价格的原因l 主要原因：l 1.性能不同，性能强劲的路由器内置强悍的处理器和大容量内存，因此成本比较高。l 2.应用不同，性能强劲的路由器可以用于更多负载的网络，而低端路由器吃不消。l 3.功能不同，虽然基本功能一样，但是一些路由器还内置了其他比较实用的功能，像专业防火墙功能、VPN这些，因此技术要求较高，价格自然也会跟着提高。3Lay Switchl 三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机，三层交换机的最重要目的是加快大
50、型局域网内部的数据交换，所具有的路由功能也是为这目的服务的，能够做到一次路由，多次转发。对于数据包转发等规律性的过程由硬件高速实现，而象路由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定等功能，由软件实现。3Lay Switchl 一.应用背景l 出于安全和管理方便的考虑，主要是为了减小广播风暴的危害，必须把大型局域网按功能或地域等因素划成一个个小的局域网，这就使VLAN技术在网络中得以大量应用，而各个不同VLAN间的通信都要经过路由器来完成转发，随着网间互访的不断增加。单纯使用路由器来实现网间访问，不但由于端口数量有限，而且路由速度较慢，从而限制了网络的规模和访问速度。基于这种情况三层交换机便应运