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1、网络系统集成技术网络系统集成技术2022/10/61第1页，共77页，编辑于2022年，星期二第二章 网络连接设备概述2022/10/62第2页，共77页，编辑于2022年，星期二本章主要内容本章主要内容n2.1 网络互联设备概述网络互联设备概述n2.2 物理层网络连接设备（集线器物理层网络连接设备（集线器/中继器）中继器）n2.3 数据链路层网络连接设备（网桥）数据链路层网络连接设备（网桥）n2.4 网络层网络连接设备（路由器）网络层网络连接设备（路由器）n2.5 交换机（二层和三层交换机）交换机（二层和三层交换机）n2.6 应用层网络连接设备（网关）应用层网络连接设备（网关）2022/10
2、/63第3页，共77页，编辑于2022年，星期二2.1 2.1 网络连接设备概述网络连接设备概述n计算机与计算机或工作站与服务器进行连计算机与计算机或工作站与服务器进行连接时，除了使用连接介质外，还需要一些接时，除了使用连接介质外，还需要一些中介设备。这些中介设备主要有哪些？起中介设备。这些中介设备主要有哪些？起什么作用？这是在网络设计和实施中人们什么作用？这是在网络设计和实施中人们所关心的一些问题。所关心的一些问题。n网络互联设备通常可分为两类：网络互联设备通常可分为两类：网络传输介质互联设备（与用户节点连接）网络传输介质互联设备（与用户节点连接）网络连接设备（网络内部或网络之间连接）网络连
3、接设备（网络内部或网络之间连接）2022/10/64第4页，共77页，编辑于2022年，星期二常用网络传输介质互联设备有哪些？常用网络传输介质互联设备有哪些？n网络线路与用户节点间的衔接设备网络线路与用户节点间的衔接设备n常见有：常见有：T T型连接器；型连接器；屏蔽或非屏蔽双绞线连接器屏蔽或非屏蔽双绞线连接器RJ-45RJ-45；RS232RS232接口（接口（DB-25DB-25）；）；DB-15DB-15接口；接口；VB35VB35同步接口；同步接口；调制解调器；调制解调器；收发器及光纤收发器收发器及光纤收发器终端匹配器终端匹配器2022/10/65第5页，共77页，编辑于2022年，星
4、期二T型连接器型连接器nT型连接器与型连接器与BNC接插件是细同轴电缆的连接器接插件是细同轴电缆的连接器BNC接插件T型连接器(T型头)2022/10/66第6页，共77页，编辑于2022年，星期二RJ-45连接器连接器n用于非屏蔽双绞线连接用于非屏蔽双绞线连接RJ-45接头(水晶头)2022/10/67第7页，共77页，编辑于2022年，星期二连接接口连接接口nDB-25（RS-232）接口是目）接口是目前微机与线路接口的常用方前微机与线路接口的常用方式。式。nDB-15接口用于连接网络接接口用于连接网络接口卡的口卡的AUI接口，可将信息通接口，可将信息通过收发器电缆送到收发器，然过收发器电
5、缆送到收发器，然后进入主干介质。后进入主干介质。nVB35同步接口用于连接远同步接口用于连接远程的高速同步接口。程的高速同步接口。2022/10/68第8页，共77页，编辑于2022年，星期二还有更多还有更多n收发器用于粗同轴电缆与站点网卡间的连接。收发器用于粗同轴电缆与站点网卡间的连接。n光纤收发器用于光纤与无光纤接口的站点光纤收发器用于光纤与无光纤接口的站点/网络设备之间的连接。网络设备之间的连接。n调制解调器（调制解调器（Modem）其功能是将计算机的数字信号转换成）其功能是将计算机的数字信号转换成模拟信号或反之，以便在电话线路或微波线路上传输。调制是模拟信号或反之，以便在电话线路或微波
6、线路上传输。调制是把数字信号转换成模拟信号；解调是把模拟信号转换成数字信把数字信号转换成模拟信号；解调是把模拟信号转换成数字信号，它一般通过号，它一般通过RS-232接口与计算机相连。接口与计算机相连。n终端匹配器（也称终端适配器）安装在同轴电缆（粗缆或细缆）终端匹配器（也称终端适配器）安装在同轴电缆（粗缆或细缆）的两个端点上，它的作用是防止电缆无匹配电阻或阻抗不正确。的两个端点上，它的作用是防止电缆无匹配电阻或阻抗不正确。无匹配电阻或阻抗不正确，则会引起信号波形反射，造成信号传无匹配电阻或阻抗不正确，则会引起信号波形反射，造成信号传输错误。输错误。2022/10/69第9页，共77页，编辑于
7、2022年，星期二常用网络连接设备有哪些常用网络连接设备有哪些?n网络内部或网络之间的连接设备。网络内部或网络之间的连接设备。n网络连接设备用于将一个网络的几个网段网络连接设备用于将一个网络的几个网段(segments）连接起来，或将几个网络）连接起来，或将几个网络(LAN-LAN，WAN-WAN，LAN-WAN）连接起来形成一个互联网络（连接起来形成一个互联网络（interwork or internet）。）。n习惯上，将它们分成五类：中继器（集线习惯上，将它们分成五类：中继器（集线器）、网桥、交换机、路由器和网关。器）、网桥、交换机、路由器和网关。2022/10/610第10页，共77页
8、，编辑于2022年，星期二网络连接设备网络连接设备 网络连接设备connecting devices联网设备Networking devices网际互连设备Internetworking devices中继器repeater网 桥bridge交换机switch路由器router网 关gateway2022/10/611第11页，共77页，编辑于2022年，星期二2.2 物理层网络连接设备物理层网络连接设备2022/10/612第12页，共77页，编辑于2022年，星期二物理层网络连接设备（中继器）物理层网络连接设备（中继器）nA device that extends the distance
9、 a signal can travel by regenerating the signal.一种通过对信号进行再生处理以延长信号传输距离的设备.n由于存在损耗，信号在网络传输介质中有衰减和噪音，使有用的数据信号变得越来越弱，衰减到一定程度时将造成信号失真，因此会导致接收错误。因此为了保证有用数据的完整性，并在一定范围内传送，可用中继器把所接收到的弱信号分离，并再生放大以保持与原数据相同。2022/10/613第13页，共77页，编辑于2022年，星期二1 1、中继器（、中继器（repeater）n局域网中最简单、成本最低的网络连接设备 n功能：对弱信号进行再生和转发。中继器检测由某个端口接
10、收的输入信号，将其恢复为原始的波形和振幅，然后以最小的延迟将这些经过重整（重定时和恢复）的信号重新发送到接收端口之外的其他各个端口。n无检错、纠错功能 错误的数据经中继器后仍被复制到另一电缆段。n用中继器连接的各网段属于同一个网络，对数据链路层以上的协议来讲，用中继器互联起来的若干段电缆与单根电缆之间并没有差别（除了有一定时延）。n用中继器连接的网络段都必须使用同样的媒体访问方法。一般情况下，中继器的两端连接的是相同的媒体，但有的中继器也可以完成不同媒体的转接(如粗、细电缆混接)。中继器一般用于传统以太网之类的总线型电缆系统：l 增加信号传送距离（增加网段）l 相同物理层协议的LAN内（同一网
11、络不同网段）的互连2022/10/614第14页，共77页，编辑于2022年，星期二2、集线器（、集线器（hub）nA central device in a star topology that provides a common connection among the nodes.星型拓扑中的中心设备，提供站点间的公共连接。n其实就是一种多端口中继器，用于星型电缆系统。中继器中继器集线器集线器2022/10/615第15页，共77页，编辑于2022年，星期二 集线器的分类集线器的分类n无源无源(Passive)集线器集线器 只负责把多段介质连接在一起，不对信号作任何处理，每一种介质段只允
12、许扩展到最大有效距离的一半。n有源有源(Active)集线器集线器 类似于无源集线器，但它具有对传输信号进行再生和放大从而扩展介质长度的功能。n智能智能(Intelligen)集线器集线器除具有有源集线器的功能外，还可将网络的部分功能集成到集线器中，如网络管理、选择网络传输线路等。2022/10/616第16页，共77页，编辑于2022年，星期二集线器的缺点集线器的缺点nHub是一种共享介质的网络设备，本身不能识别目是一种共享介质的网络设备，本身不能识别目标地址，所以采用广播方式无目的地向所有节点发标地址，所以采用广播方式无目的地向所有节点发送信息，由网络站点通过验证数据包头的地址信息送信息，
13、由网络站点通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收，故其：来确定是否接收，故其：一站发送，全局广播，用户争抢信道，容易引起网络阻塞一站发送，全局广播，用户争抢信道，容易引起网络阻塞实际接收只有一站，却向所有站点传送，绝大部分流量无效，实际接收只有一站，却向所有站点传送，绝大部分流量无效，传输效率低传输效率低同一时刻只能进行两个端口之间的数据传输，要么发送，要么接同一时刻只能进行两个端口之间的数据传输，要么发送，要么接收收半双工，进一步降低传输效率半双工，进一步降低传输效率每个节点都能侦听到所发送的数据包，安全性较差每个节点都能侦听到所发送的数据包，安全性较差2022/10/617第17页，共7
14、7页，编辑于2022年，星期二2.3 数据链路层网络连接设备数据链路层网络连接设备2022/10/618第18页，共77页，编辑于2022年，星期二网桥（桥接器网桥（桥接器,bridge）nA network device that interconnects two LANs that use the same logical link control protocol but may use different medium access control protocols.一种网络设备,用于两个使用LLC(逻辑链路控制)协议相同但MAC(媒体访问控制)协议可能不同的网络的互联。n常用于外
15、网租用电路接入和无线局域网内联。广域网接入以太网桥NOKIA无线网桥 E1网桥2022/10/619第19页，共77页，编辑于2022年，星期二网桥的作用网桥的作用n网桥是一个局域网与另一个局域网之间建立连接的网桥是一个局域网与另一个局域网之间建立连接的桥梁。它的作用是扩展网络和通信手段，在各种传桥梁。它的作用是扩展网络和通信手段，在各种传输介质中转发数据信号，扩展网络的距离，同时又输介质中转发数据信号，扩展网络的距离，同时又有选择地将有地址的信号从一个传输介质发送到另有选择地将有地址的信号从一个传输介质发送到另一个传输介质，并能有效地限制两个介质系统中无一个传输介质，并能有效地限制两个介质系
16、统中无关紧要的通信。关紧要的通信。n网桥可分为网桥可分为本地网桥本地网桥和和远程网桥远程网桥。本地网桥是指在传输。本地网桥是指在传输介质允许长度范围内互联网络的网桥；远程网桥是指连接介质允许长度范围内互联网络的网桥；远程网桥是指连接的距离超过网络的常规范围时使用的远程桥，通过远程桥的距离超过网络的常规范围时使用的远程桥，通过远程桥互联的局域网将成为城域网或广域网。如果使用远程网桥，互联的局域网将成为城域网或广域网。如果使用远程网桥，则远程桥必须成对出现。则远程桥必须成对出现。2022/10/620第20页，共77页，编辑于2022年，星期二网桥的主要功能网桥的主要功能n识别识别MAC地址地址
17、n帧的接收、存储与转发帧的接收、存储与转发n网桥可以把一个物理网络的不同网段分成网桥可以把一个物理网络的不同网段分成N个逻辑隔个逻辑隔离的网络，使这个逻辑网络的行为看起来就像一个单独离的网络，使这个逻辑网络的行为看起来就像一个单独的物理网络一样，从而减少冲突，提高网络性能。的物理网络一样，从而减少冲突，提高网络性能。n纠错（隔离错误帧）纠错（隔离错误帧）n维护硬件地址表，并根据这个表将帧传送给特定的子网维护硬件地址表，并根据这个表将帧传送给特定的子网2022/10/621第21页，共77页，编辑于2022年，星期二网桥的应用和分类网桥的应用和分类n应用：应用：同协议组相同或不同同协议组相同或不
18、同MAC协议的协议的LAN的互连的互连（如以太网与令牌环网连接）。（如以太网与令牌环网连接）。划分网络，减少整个网络数据链路层的广播流划分网络，减少整个网络数据链路层的广播流量（只有不同网段的信息才能通过网桥）并提量（只有不同网段的信息才能通过网桥）并提高可靠性（网桥两端形成不同高可靠性（网桥两端形成不同LAN，任一个出，任一个出现故障（断线等）不会影响另一个）。现故障（断线等）不会影响另一个）。n分类：分类：内桥（由服务器兼任）内桥（由服务器兼任）外桥（专门计算机）外桥（专门计算机）2022/10/622第22页，共77页，编辑于2022年，星期二常用桥接技术（算法）常用桥接技术（算法）常用
19、桥接技术（算法）常用桥接技术（算法）nIEEE802委员会为网桥规定了两种桥接技术委员会为网桥规定了两种桥接技术(算法算法)：n透明网桥透明网桥(transparent bridge）主要用于以太网环境主要用于以太网环境 （标准：（标准：IEEE 802.1IEEE 802.1）n源路由选择网桥源路由选择网桥(SRB,source routing bridge）主要用于令牌环环境主要用于令牌环环境 （标准：（标准：IEEE 802.5IEEE 802.5）2022/10/623第23页，共77页，编辑于2022年，星期二Transparent Bridge 透明网桥透明网桥n透明网桥具有通过分
20、析来自所有连接网络的输入封包的源地址来“学习”网络的拓扑结构并建立起一张自己的路径选择表（站表）的功能。它的表现和操作对网络主机而言是透明的。透明网桥处理帧的技术原理可以归纳为：广播未知帧（不知就广播）学习源地址（建立MAC-端口映射表）丢弃本网帧（过滤功能）转发异网帧（按MAC-端口映射表转发）n特点：使用MAC-端口映射表n缺点：不能选择最佳路由。2022/10/624第24页，共77页，编辑于2022年，星期二网桥的数据过滤功能网桥的数据过滤功能2022/10/625第25页，共77页，编辑于2022年，星期二为什么叫为什么叫“透明网桥透明网桥”？n“透明网桥”又称“生成树网桥”(spa
21、nning tree bridge)。“透明”的含义：装有多个LAN的单位在买回IEEE标准网桥之后，只需把连接插头插入网桥，就万事大吉。不需要改动硬件和软件，无需设置地址开关，无需装入路由表或参数。总之什么也不干，只须插入电缆就完事，现有LAN的运行完全不受网桥的任何影响。n透明网桥的优点是易于安装，只需插进电缆即大功告成。但是从另一方面来说，这种网桥并没有最佳地利用带宽。2022/10/626第26页，共77页，编辑于2022年，星期二透明网桥是如何透明网桥是如何“自动学习自动学习”的？的？n透明网桥采用的算法是“逆向学习法”，基本思想是利用每个MAC帧中的源地址字段。桥显然能看见所连接的
22、任一LAN上传送的帧。当一个帧到达一个特定的端口时，查看源地址即可知道在哪个LAN上可访问哪台机器。2022/10/627第27页，共77页，编辑于2022年，星期二桥接循环桥接循环透明网桥之大忌透明网桥之大忌 n使用透明网桥必须注意不可出现“桥接循环”，即连接的任何两个LAN间不可存在多条网桥路径。否则要么出现网络通信失败，要么导致网络阻塞（congesting）。n解决桥接循环问题采用的方法是“生成树算法”(STA,Spanning Tree Algorithm)。它将冗余的路径设置成阻塞状态，提高了网络循环连接的可用性，同时消除了桥接循环带来的问题。2022/10/628第28页，共77
23、页，编辑于2022年，星期二生成树算法生成树算法n生成树算法（STA）和生成树协议（STP）是一种确保任何两台交换机（多口网桥）之间只有一条数据路径的自动配置算法。此协议也可进一步增强为每个VLAN建立一个生成树。它在提供路径冗余和网络可扩展性的同时，保证网络的无环路拓扑。nSTP允许在两个或多个交换机中可以存在多条路径，但同一时间只有一条路径可以激活。其余的路径将被置于阻塞模式。如果主路径失败，一条备选路径将会从阻塞状态转换到转发状态从而重新建立交换机之间的连接。2022/10/629第29页，共77页，编辑于2022年，星期二生成树算法的原理生成树算法的原理n生成树算法利用了一个来自图论的
24、基本结论；对于那些由许多节点以及连接节点的边组成的连通图，存在一棵“生成树”，它保证了图的连通性，同时又没有一个闭合环。(a)带环图(b)对应的生成树2022/10/630第30页，共77页，编辑于2022年，星期二源路由网桥源路由网桥n其特点是由发送帧的源工作站负责路由选择，每个源工作站都配置一张“路由选择表”。n源路由网桥处理帧的技术原理可以归纳为：p广播路由选择帧（源站以广播方式向目的站发送一个路由选择帧，沿所有可能的路径传送，在传送中，每个路由选择帧都记下所经过的路径。）p接收路由选择帧（当路由选择帧到达目的站后，就沿原路径返回源站，带回路由信息）p生成路由选择表（源站从所有可能的路径
25、中按一定规则如最先发回路由选择帧的路由或最小的网络节点数等选择一条最佳路由，记入本站的路由选择表中）p封装源路由信息（凡从这个源站向这个目的站发送的帧，其首部都封装有源站所确定的路由信息）2022/10/631第31页，共77页，编辑于2022年，星期二网桥的优缺点网桥的优缺点n网桥属于纯硬件设备，在刚刚启动整个网络时，网桥对网络的拓扑一无所知，但它却具有基本的MAC地址学习功能。网络上的每一台计算机都发送过数据之后，网桥就成为智能的了它了解每一台计算机在哪一个网段上，从而减少了网络冲突发生的概率减少冲突域。n网桥不能阻止广播。广播信息的隔绝要靠3层的连接设备路由器。2022/10/632第3
26、2页，共77页，编辑于2022年，星期二网桥原理小结：冲突域和广播域网桥原理小结：冲突域和广播域n网桥的作用：网桥的作用：分隔冲突域（物理网段）分隔冲突域（物理网段）增加冲突域的数量增加冲突域的数量降低冲突几率降低冲突几率n广播域的概念广播域的概念广播帧能够到达的区域广播帧能够到达的区域网桥不能分隔广播域网桥不能分隔广播域2022/10/633第33页，共77页，编辑于2022年，星期二2.5 交换机（交换机（switch）2022/10/634第34页，共77页，编辑于2022年，星期二CISCO 6500交换机交换机2022/10/635第35页，共77页，编辑于2022年，星期二交换机（
27、交换机（switch）nA device connecting multiple communication lines together.将多条通信线路连接在一起的设备。n数据链路层（二层）或网络层（三层）设备n特点 现代网络中大量使用交换机作为网络互连设备。交换机提供：高速的数据交换能力 增加网络带宽 低的延迟时间和快速帧的传送 在LAN中支持以太网、快速以太网、ATM、令 牌环网等多种网型n应用 Intranet内部网络传送控制2022/10/636第36页，共77页，编辑于2022年，星期二交换机常识交换机常识n交换机更可以在现有的网络上提供固定的带宽给用户以确保用户传送数据的质量；其
28、端口可以提供不同的传输速度；在传送方式上可提供全双工传输，提高了数据的传送能力。n交换机还提供了VLAN功能，用于控制广播风暴和网络管理。n跟网桥相比，网桥所拥有的功能交换机都具备了，但交换机增加了VLAN和三层交换功能，拥有更多的端口（网桥通常只有2至4个）和更高带宽，而且可工作在网络层（第三层）。n交换机最重要的性能指标是“背板带宽”（Switching Fabric），即一台交换机在背板处的最大带宽。背板（backplane）则指交换机或集线器底板（chassis）内的总线或交换矩阵，所有通过该设备的流量至少要经过背板一次。2022/10/637第37页，共77页，编辑于2022年，星期
29、二交换机类型交换机类型n第二层交换机多端口网桥 解决方法：使用VLAN技术（基于物理端口或MAC地址，管理不便）n第三层交换机 基于硬件实现路由功能（路由转发速度和带宽于比路由器可高出数十倍甚至更多）；支持IP（VLAN管理方便）。2022/10/638第38页，共77页，编辑于2022年，星期二L2 and L3 Switchesn所谓“二层交换机”，简言之，就是它能识别MAC层的信息（能够剥离并处理包含MAC地址的帧信息）；所谓“三层交换机”，简言之，就是它不仅能识别MAC层的信息（能够剥离并处理包含MAC地址的帧信息），而且能识别IP层的信息（能将剥离并处理包含IP地址的数据报信息）。还
30、有所谓“四层交换机”，其含义由此类推。2022/10/639第39页，共77页，编辑于2022年，星期二Switch vs Routern我校校园网使用的核心交换机是具有交换机和路由器双重功能的三层千兆位以太网交换机。它们象传统的交换机一样在第2层工作，只根据MAC地址转发或丢弃数据包。它们也象传统的路由器一样工作在第3层，使用网络层的信息将数据包路由到其他路由器、交换式网络或最终站点上。n不过，与传统的路由器不同的是，常规的路由器将路由表保存在软件中，使用CPU查找和保持这些地址。而三层交换机往往通过使用ASIC技术，将路由表保存在硬件中，从而获得“线速”路由（所谓“线速”，指电信号能达到的
31、最大传输速度），其速率几乎10倍于常规的路由器。2022/10/640第40页，共77页，编辑于2022年，星期二n目前国内生产高端交换机/路由器的三个巨头：华为（总部在深圳）、港湾（总部在北京）、锐捷（总部在福州）。n我院凤达学生公寓A-D幢使用的是北京港湾网络公司推出的宽带IP网络的核心交换设备BigHammer系列、汇集层中的FlexHammer智能多层交换机到接入层Hammer等全系列以太网交换机。港湾网络有限公司 锐捷网络有限公司 华为技术有限公司 点击对应图标可访问该公司网站2022/10/641第41页，共77页，编辑于2022年，星期二网桥原理：交换机与网桥网桥原理：交换机与网
32、桥n交换机由网桥发展而来交换机由网桥发展而来第一台交换机由第一台交换机由Kalpana 公司设计公司设计交换机由网桥发展而来交换机由网桥发展而来交换机可以认为是一个多端口网桥交换机可以认为是一个多端口网桥n交换机相对于网桥的特点交换机相对于网桥的特点使用使用ASIC(Application Specific Integrated Circuit)转发，速度快转发，速度快多路转发多路转发2022/10/642第42页，共77页，编辑于2022年，星期二交换机常用技术：交换机常用技术：Cut Through交换模交换模式式交换机的第一种交换模式：交换机的第一种交换模式：Cut Through交换机
33、接收完目的交换机接收完目的MAC地址字段后，就立即将帧转发出到正地址字段后，就立即将帧转发出到正确的端口。确的端口。直通模式比存储转发模式具有更小的延迟时间，其优点直通模式比存储转发模式具有更小的延迟时间，其优点是转发速度快，缺点是不做任何校验，有可能转发错误是转发速度快，缺点是不做任何校验，有可能转发错误帧。帧。接收数据 处理数据 发送数据2022/10/643第43页，共77页，编辑于2022年，星期二接收数据 处理数据 发送数据交换机常用技术：交换机常用技术：Store&Forward交换模交换模式式存储转发模式下，交换机先要收到完整的帧，然后对帧进行循环冗余存储转发模式下，交换机先要收
34、到完整的帧，然后对帧进行循环冗余(C R C)校验，如果是错误帧，则丢弃这个帧。校验，如果是错误帧，则丢弃这个帧。交换机将帧暂存在转发缓冲区中，直到它获得有效资源并将帧按照目的交换机将帧暂存在转发缓冲区中，直到它获得有效资源并将帧按照目的地址与端口的对应关系将其发往目的端口为止。地址与端口的对应关系将其发往目的端口为止。存储转发模式的好处是能够抛弃小于存储转发模式的好处是能够抛弃小于 6 4 字节的帧字节的帧(破碎帧破碎帧)，以及其他，以及其他任何受损的帧。任何受损的帧。存储转发模式的缺点是存储转发模式的缺点是 延迟较大，因为它在转发之前要收到并处理完整的延迟较大，因为它在转发之前要收到并处理
35、完整的帧。帧。2022/10/644第44页，共77页，编辑于2022年，星期二接收数据 处理数据 发送数据64 bytes交换机常用技术：交换机常用技术：改进型改进型Cut Through交换交换模式模式改进型改进型 Cut Through 的工作模式类似于的工作模式类似于 Cut Through。只是在收到。只是在收到64个字节后就开始转发。可个字节后就开始转发。可以将所有小于以将所有小于64字节的数据帧丢弃。字节的数据帧丢弃。2022/10/645第45页，共77页，编辑于2022年，星期二交换机常用技术：线速的交换机常用技术：线速的概念概念v即无阻塞转发即无阻塞转发v10Mbps全线速
36、：全线速：0.015MPPSv100Mbps全线速：全线速：0.15MPPSv1000Mbps全线速：全线速：1.5MPPS64bits96bits64bits前置位数据帧大小数据帧距离64bytes(512bits)64bytes(512bits)2022/10/646第46页，共77页，编辑于2022年，星期二交换机常用技术：交换机常用技术：全双工技术全双工技术n全双工成立的前提全双工成立的前提冲突域内只有两个节点冲突域内只有两个节点一路线缆仅仅发送，另一路线缆仅仅接收一路线缆仅仅发送，另一路线缆仅仅接收双方设备都支持全双工双方设备都支持全双工TransmitFull DuplexEthe
37、rnetControllerLoopback Tx TxRxRxCollisionDetectionReceiveFull DuplexEthernetControllerLoopback Tx Tx Rx RxCollisionDetection2022/10/647第47页，共77页，编辑于2022年，星期二交换机常用技术：生成树协议交换机常用技术：生成树协议n为什么要有生成树标为什么要有生成树标准：准：避免回路：避免回路：由交换机由交换机自动检测环路的存在，断自动检测环路的存在，断开环路开环路冗余备份：冗余备份：为了提高为了提高网络稳定性，需要网络网络稳定性，需要网络多条链路相通，提供了
38、多条链路相通，提供了一种冗余备份的方法一种冗余备份的方法2022/10/648第48页，共77页，编辑于2022年，星期二20秒15秒15秒交换机常用技术：交换机常用技术：IEEE802.1d生成树协议生成树协议n采用采用IEEE802.1d协议时端口的几种状态：协议时端口的几种状态：1.阻断阻断2.倾听倾听3.学习学习4.转发转发2022/10/649第49页，共77页，编辑于2022年，星期二交换机常用技术：交换机常用技术：IEEE 802.1w快速生成树协议快速生成树协议nIEEE 802.1w快速生成树协议（快速生成树协议（Rapid Spanning Tree）n相对于相对于IEEE
39、802.1d的特点：的特点：缩短收敛时间，使得网络能够快速收敛缩短收敛时间，使得网络能够快速收敛提高网络稳定性，确保网络不间断的工作提高网络稳定性，确保网络不间断的工作IEEE802.1w快速生成树协议将收敛时间缩快速生成树协议将收敛时间缩短到几秒短到几秒2022/10/650第50页，共77页，编辑于2022年，星期二交换机常用技术：交换机常用技术：交换机的流量控制交换机的流量控制n流量控制：动态分配内存流量控制：动态分配内存2022/10/651第51页，共77页，编辑于2022年，星期二交换机常用技术：交换机常用技术：VLAN技术技术n划分虚网的目的划分虚网的目的隔离广播域隔离广播域增强
40、安全性增强安全性VLAN1VLAN2VLAN32022/10/652第52页，共77页，编辑于2022年，星期二交换机常用技术：划分交换机常用技术：划分VLAN方法方法n基于端口的基于端口的VLAN通用标准：通用标准：IEEE802.1qn基于协议地址的基于协议地址的VLANMAC 或或 IP地址地址Backbone SwitchEthernet Switch1 2 3 4 5 6 7 8 Ethernet Switch1 2 3 4 5 6 7 8 VLAN1VLAN22022/10/653第53页，共77页，编辑于2022年，星期二交换机常用技术：交换机常用技术：IEEE 802.1qnV
41、LAN IDTag中对中对VLAN的标示的标示nVLAN划分对应于端口而不是划分对应于端口而不是MAC或或IP地址地址从端口进的数据包被认为从端口进的数据包被认为是那个是那个VLAN的的n各端口可以属于一个或多个各端口可以属于一个或多个VLANn公共部分的公共部分的VLAN ID如何选如何选定定DASATypeDataCRCDASATypeDataCRCTag0 x8100User Priority CFIVLAN ID标准Ethernet II帧802.1q 加入一个Tag header16bits3bits1bits12bits2022/10/654第54页，共77页，编辑于2022年，星
42、期二交换机常用技术：交换机常用技术：VID表、表、PVID表和公共端口表和公共端口nPVID：端口的属性：端口的属性端口属于哪个端口属于哪个VLAN用来判断上行帧属于哪个用来判断上行帧属于哪个VLANnVID表：表：VLAN的属性的属性VLAN包含哪些端口包含哪些端口用来判断下行帧可能的转发端口用来判断下行帧可能的转发端口n公共端口：各公共端口：各VLAN都需要进行通讯的端口都需要进行通讯的端口常用于级联端口、打印和共享上网等常用于级联端口、打印和共享上网等VID表中各表中各VLAN的交集的交集PVID应设为并集应设为并集VLAN的的ID1,2,3,74,5,6,VLAN10VLAN20VLA
43、N302022/10/655第55页，共77页，编辑于2022年，星期二交换机常用技术：交换机常用技术：单交换机设置公共端口单交换机设置公共端口VLAN1VLAN2VLAN3VLAN42022/10/656第56页，共77页，编辑于2022年，星期二交换机常用技术：交换机常用技术：端口聚合端口聚合nPORTS TRUNKINGn高带宽、冗余备份高带宽、冗余备份n端口聚合的限制端口聚合的限制同模块同模块同模组同模组同同VLAN连续端口（可选）连续端口（可选）两端都要设置两端都要设置带宽相同带宽相同介质相同介质相同全双工全双工800MDES-6300DES-3226S800M2022/10/657
44、第57页，共77页，编辑于2022年，星期二管理员端口 A端口 B交换机常用技术：端口镜像交换机常用技术：端口镜像Port Mirroring：端口镜像：端口镜像端口镜像技术是为了满足这样一端口镜像技术是为了满足这样一个需求而设计的：满足网络管理个需求而设计的：满足网络管理员在不中断某个端口计算机连接员在不中断某个端口计算机连接的情况下，从连接在其他端口上的情况下，从连接在其他端口上的计算机监视网络流量的一种做的计算机监视网络流量的一种做法。法。具体实现正如它的名字一样，具体实现正如它的名字一样，在交换机内将被监控端口流入在交换机内将被监控端口流入流出的数据完全复制到监控端流出的数据完全复制到
45、监控端口，就象镜子照的一样口，就象镜子照的一样,故称为故称为端口镜像。端口镜像。2022/10/658第58页，共77页，编辑于2022年，星期二交换机常用技术：三层交换技术交换机常用技术：三层交换技术AB192.168.1.1/24192.168.2.2/24L3 switch三层三层 交换交换模块模块二层交换二层交换模块模块“一次路由，多次交换”2022/10/659第59页，共77页，编辑于2022年，星期二交换机常用技术：交换机常用技术：三层交换机与传统路由器的比较三层交换机与传统路由器的比较L3交换机传统路由器广域口少，局域网口多广域网接口广泛支持的路由协议较少支持多种路由协议依靠V
46、LAN隔绝广播可以隔绝广播网络号是赋给VLAN的网络号是赋给端口的采用硬件，路由速度快采用软件，路由速度慢2022/10/660第60页，共77页，编辑于2022年，星期二交换机产品交换机产品n主干级交换机特性主干级交换机特性交换速度快，交换速度快，MAC地址表大，含多个光纤接口地址表大，含多个光纤接口n部门级交换机特性部门级交换机特性含多个含多个10M或或100M交换接口交换接口MAC地址表容量较大地址表容量较大具有少量上连光纤接口具有少量上连光纤接口 n工作组级交换机特性工作组级交换机特性含含10M或或100M交换接口交换接口具有一定数量的具有一定数量的MAC地址表地址表2022/10/6
47、61第61页，共77页，编辑于2022年，星期二交换机产品：交换机产品：分类分类nL3 SwitchnL2 Managed SwitchnL2 Smart SwitchnL2 Unmanaged SwitchL2 SwitchL3 ManagedSmartUnmanaged2022/10/662第62页，共77页，编辑于2022年，星期二DlinkDlink交换机产品：交换机产品：L3 SwitchqDES-6500qDES-6300qDGS-3324SR/3324SRiqDES-3326S/3326SR/3350SRqDGS-3308TG/DGS-3308FGqDGS-3312SR2022/
48、10/663第63页，共77页，编辑于2022年，星期二阶段总结阶段总结n学习重点学习重点网桥的自学习和转发、过滤网桥的自学习和转发、过滤交换机的常用技术交换机的常用技术看懂交换机的参数表看懂交换机的参数表n学习难点学习难点网桥的自学习和转发、过滤网桥的自学习和转发、过滤广播域的概念广播域的概念VLAN公共端口的设置方法公共端口的设置方法2022/10/664第64页，共77页，编辑于2022年，星期二2.4 网络层网络连接设备（路由器）网络层网络连接设备（路由器）2022/10/665第65页，共77页，编辑于2022年，星期二骨干路由器和接入路由器骨干路由器和接入路由器2022/10/66
49、6第66页，共77页，编辑于2022年，星期二应用示例应用示例2022/10/667第67页，共77页，编辑于2022年，星期二路由器路由器(Router)nAn internetworking device that connects two computer networks.It makes use of an internet protocol and assumes that all of the attached devices on the networks use the same communications architecture and protocols.A rout
50、er operates at OSI layer 3.It forwards packets from one network to another.用于连接两个计算机网络的网络互联设备。它使用IP协议，且假定网络上所有相连的设备都使用相同的通信体系结构和协议。路由器工作在OSI模型的第三层，其作用是将分组（数据报）从一个网络转发到另一个网络。2022/10/668第68页，共77页，编辑于2022年，星期二路由器路由器n路由器（Router）用于连接多个逻辑上分开的网络。逻辑网络是指一个单独的网络或一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器来完成。因此，路由器具有判断网络地址