计算机网络设备与网络维护LESS09

第七章计算机组网设备和配置计算机系统与网络技术主要内容介绍计算机网络设备的基本知识介绍使用网络设备组网的相关技术介绍交换机、路由器等网络设备的组网方式和配置方法7.1网络传输介质及连接方式网络传输介质网络传输介质是网络通信过程中信息的传输通道网络传输介质分类有线介质同轴电缆、双绞线、光纤电缆等无线介质无线电、微波、红外线、激光等7.1网络传输介质及连接方式主要有线网络传输介质双绞线非屏蔽双绞线(UnshieldedTwistedPair，UTP)这种缆线由两股相互绝缘隔离、绞绕在一起的电线组成，作为一条通信线路屏蔽双绞线(ShieldedTwistedPair，STP）它在双绞线的外面包上了一层铝箔，因而提高了双绞线的抗干扰能力7.1网络传输介质及连接方式非屏蔽双绞线目前主要有以下几类：1类线，用于电话线和低速数据线；2类线，用于低速网络，速度只有4Mbps；3类线，适用10Base-T以太网，传输速率10Mbps,网络段100m；4类线，用于令牌环网，传输速率可达到20Mbps，网络段100m，多用于以太网；5类线，支持100Mbps的传输速率，可用于100Base-T以太网，网络段100m；超5类线，传输速率达155Mbps，网络段100m，适用于100Base-T以太网、ATM网。6类线，传输速率达10Gbps，网络段100m，适用于1000Base-T和10GBase-T以太网。7.1网络传输介质及连接方式主要有线网络传输介质同轴电缆（CoaxialCable）基带同轴电缆宽带同轴电缆7.1网络传输介质及连接方式主要有线网络传输介质光纤（Fiber-OpticCable）光纤由纤芯、包层、护套以及加强纤维组成7.1网络传输介质及连接方式常用的无线介质。无线电波微波红外线激光卫星发送接收器卫星地球卫星发送接收器地球微波塔微波塔微波塔微波塔直接视线1021041081010101410181016微波红外线可见光紫外线X射线γ射线频率(Hz)106语音无线电10127.1网络传输介质及连接方式网络连接方式有线连接方式RJ-45连接器BNC连接器无线连接方式无线网卡无线网桥7.1网络传输介质及连接方式双绞线连接方式双绞线RJ-45插头RJ-45插头8118双绞线RJ-45插头RJ-45插头8118a)RJ-45连接器线槽编号b)直连网线c)交叉网线7.1网络连接设备调制解调器：也称Modem，用于在远程连接时完成数字信号与模拟信号的转换。网卡：把网线与计算机连接起来，完成计算机数据与介质传输信号之间的转换。转发器：也称为中继器，增强网络信息信号，扩展信息传输距离。网桥：连接两个同构网络，形成一个规模更大的网络。集线器：用于把分散的网络节点连接起来，也称为多口中继器。交换机：通过快速分组交换，增强网络带宽，提高数据传输性能。路由器：实现多个同构或异构网络的连接，寻找网络路径转发数据信息。网关：又称网络协议转换器，在异构网络间翻译、传送信息。7.2网卡网络接口卡（NetworkInterfaceCard，NIC）也叫网络适配器（NetworkAdaptor），简称网卡，是计算机连接网络中各种网络设备的接口7.2网卡网卡分类按网卡的速率划分以太网卡可分为10Mbps、100Mbps、1000Mbps和10000Mbps四种频宽。按网卡接口类型划分网卡与计算机的总线接口使用较普遍的是ISA接口、PCI接口、USB接口和笔记本电脑专用的PCMCIA接口。按网卡应用划分根据应用的场合，网卡可分为客户机网卡和服务器网卡7.2网卡网卡工作原理网卡是局域网中最基本的部件之一。每个网卡在出厂时都被赋予一个全球唯一的物理地址标识，称为MAC地址。MAC地址的长度为48比特，常用十六制数来表示，如：00-C0-9F-E2-EC-17。网卡的功能主要有两个：一是将计算机内部的数据封装为数据帧，并通过网络介质将数据发送到网络上去；二是接收网络上其它设备传过来的数据帧，并将其提交本机处理。网卡有半双工（HalfDuplex）与全双工（FullDuplex）之分。半双工网卡无法同一时间内完成接收与传送数据的操作，而全双工网卡支持具有在同一时刻进行发送和接收操作的能力7.2网卡网卡的基本构造常用的以太网卡主要由PCB线路板、主芯片、数据汞、总线插口、BOOTROM、EEPROM、晶振、RJ-45接口、指示灯以及一些二极管、电容、电阻等元件构成BOOTROM插槽插口LED指示灯主芯片RJ45接口晶振数据汞7.2网卡网卡的工作过程以实现载波侦听多路碰撞检测（CDMA/CD）协议的以太网卡为例，说明网卡的一般工作过程。以太网卡发送数据时，首先侦听介质上是否有载波，如果有，则认为其他站点正在传送信息，继续侦听介质。一旦通信介质在一定时间段内（称为数据帧间缝隙：IFG=9.6微秒）无信号，即没有被其他站点占用，则开始进行数据帧发送，同时继续侦听通信介质，以检测冲突。在发送数据期间，如果检测到冲突，则立即停止该次发送，并向介质发送一个“阻塞”信号，告知其他站点已经发生冲突，从而丢弃那些可能受到损坏的数据帧，并等待一段随机时间（CSMA/CD确定等待时间的算法是二进制指数退避算法）。在等待一段随机时间后，再进行新的发送。如果重传多次后（大于16次）仍发生冲突，就放弃发送。7.3集线器（HUB）集线器一种特殊的转发器，它与一般转发器之间的区别在于它能提供多端口服务在一个集线器不同端口连接的网络节点共享HUB的总带宽a)TP-linkTL-HP8MU集线器b)UGR-3005HT集线器集线器实物图7.3集线器（HUB）集线器工作原理集线器工作在物理层转发器源信号转发后信号7.3集线器（HUB）集线器缺点用户数据包向所有节点发送，很可能带来数据通信的不安全因素，一些别有用心的人很容易非法截获他人的数据包；由于所有数据包都是向所有节点同时发送，而所有节点共享带宽，就很容易造成网络拥塞现象，降低了网络数据传输效率。7.3集线器（HUB）集线器的分类集线器的结构和组网方式集线器一般包括一个BNC接口，一个AUI接口和8、16或24个RJ-45的Link接口以及多个LED指示灯。以集线器为中心的网络结构集线器PC服务器打印机PCPC7.4交换机（Switch）交换机是对集线器缺点进行改进的产物，它工作在链路层。它使用交换技术解决集线器共享式网络通信效率低、带宽不足和网络不易扩展等问题交换机实物图7.4交换机（Switch）交换机工作原理目前交换机采用的主要交换技术包括：端口交换、帧交换和信元交换。端口交换网段之间通过端口进行交换帧交换对传统传输媒介进行微分段，提供并行传送的机制，以减小冲突域，获得高的带宽。直通交换：提供线速处理能力，交换机只读出网络帧的前14个字节，便将网络帧传送到相应的端口上。存储转发：通过对网络帧的读取进行验错和控制。信元交换信元交换又称ATM（异步传输模式）交换，它将数据分解为固定大小的信元（53字节），通过硬件实现快速的信元交换，处理速度极快7.4交换机（Switch）以太网交换机传统的以太网在共享线路上传输数据，传输质量极大地受到共享介质上计算机数量的影响。这就是在同一冲突域中，数据冲突所导致的严重后果。。以太网交换机解决上述问题的根本方法是减少冲突域内的主机数量，使每个冲突域仅有一个端口7.4交换机（Switch）以太网交换机集线器交换机冲突域冲突域冲突域a)星型集线器网b)交换机网交换机和集线器的冲突域7.4交换机（Switch）交换机按照以下规则处理该数据帧：判断该数据帧属于广播帧还是单播帧，如果是广播帧则向所有端口（接收该数据帧的端口除外）转发该数据帧。如果是单播帧则查找MAC地址表，确定MAC地址表中是否有数据帧的目的MAC地址对应的映射项，如果存在对应的映射则按照该映射项进行数据转发；如果不存在对应的映射则向所有端口（接收该数据帧的端口除外）转发该数据帧。如果数据帧的目的MAC地址与源MAC地址在同一接口连接的网段上，则丢弃该帧，交换不会发生。7.4交换机（Switch）虚拟局域网（VLAN）虚拟局域网是指交换机在交换局域网的基础上，通过网络管理软件创建可跨越不同网段、不同网络的逻辑网络。一个VLAN就是一个逻辑子网，也就是一个逻辑广播域，它可以覆盖多个物理网络，允许处于不同地理位置的网络用户加入到一个逻辑子网中。从用户使用的角度来看，VLAN和普通局域网没有什么不同；但从网络管理的角度来看，VLAN不用考虑物理位置、传输介质的问题，VLAN可以位于任意位置，甚至于不同的国家。7.4交换机（Switch）VLAN划分基于端口的VLAN划分基于MAC地址的VLAN划分基于协议的VLAN划分基于子网的VLAN划分交换机计算机计算机计算机计算机VLAN-1VLAN-2广播域2广播域1VLAN的划分示例7.4交换机（Switch）交换机组网交换机已经成为局域网主要组成部分，这主要是因为它可以智能地、高速地转发数据包。与以往集线器相比，交换机的优势在于它提供更高的可用带宽，而且从集线器升级到交换机对终端用户完全透明。交换机三层交换机交换机交换机交换机交换机交换机外部网络现代局域网模型7.4交换机（Switch）交换机配置配置方式QuidwayS系列交换机的配置视图VLAN配置7.5路由器（Router）路由器工作在OSI参考模型的网络层，它不仅能将局域网连接到广域网上，还可以实现多个局域网之间的连接。所谓路由就是将消息从源节点穿过网络传输目节点的行为。路由器除了具有桥接网络的功能之外，还具有下列功能：路径选择功能，可以智能化地选择当前在源地址和目的地址间的最快路径；一定的隔离作用，有防火墙功能，可以有目的地阻止特定信息的传输；网络管理功能，可以有效地对网络实现监控和管理。7.5路由器（Router）路由器协议静态路由协议路由协议动态路由协议距离矢量路由协议链路状态路由协议RIPOSPFIS-ISBGP7.5路由器（Router）路由器工作原理Ethernet192.168.0.0Ethernet192.168.2.0计算机A192.168.0.1计算机B192.168.2.2路由器A路由器B192.168.0.2/24192.168.1.2/24192.168.2.1/24目的地址：192.168.2.2192.168.1.1/24E0/0S0/0S0/0E0/07.5路由器（Router）路由器工作原理路由器A的路由表序号目的网络地址下一跳地址端口1192.168.2.0/24192.168.1.2S02192.168.0.0/24192.168.0.1E03192.168.1.0/24192.168.1.1S0路由器B的路由表序号目的网络地址下一跳地址端口1192.168.2.0/24192.168.2.1E02192.168.0.0/24192.168.1.1S03192.168.1.0/24192.168.1.1S07.5路由器（Router）路由器组网路由器可以把两个或多个计算网络互联在一起，因此又被称作中间系统。而网络中的主机则被称为端系统。目前局域网组网时，较多采用交换式以太网，而在解决交换式网络的互联问题时，通常会选择路由器。虽然路由器一般也具有VLAN间路由的能力，但其转发报文的速度远低于三层交换机（路由交换机）。7.5路由器（Router）路由器的配置配置方式Console口、Telnet等命令视图VRP中的视图为分层结构，在系统视图下可以进入各种功能视图，在各功能视图中还可以进入子功能视图命令行基本操作系统基本配置和管理