第3章计算机网络设备

第3章计算机网络设备3.1传输介质和连接器•3.1.1传输介质•3.1.2连接器•3.1.3直通线、交叉线和全反线3.1.1传输介质•传输介质有两大类：–有线传输介质和无线传输介质•有线传输介质有：–双绞线；同轴电缆；光缆。•常用的无线传输介质有：–无线电；红外线；微波；激光。UTP-5非屏蔽双绞线•非屏蔽双绞线（UTP）集中多对双绞线，外面包一层塑料增强保护层形成•价格便宜、安装方便。其特性阻抗为100Ω•双绞线施工用到的组网工具有：–压线钳、打线器、电缆测试仪等光纤•光纤的纤芯采用高纯度的二氧化硅，并掺有少量的掺杂剂，以提高纤芯的光折射率•光传输工作原理是：光纤通过特定角度射入光纤的光来工作•光纤通信系统是以光波为载体、光导纤维为传输介质的通信方式，起主导作用的是光源、光纤、光发送机和光接收机光纤技术性能参数2班(4周3)第5次课3.1.2连接器•连接器用于实现网络节点设备之间的连接，连接器的位置在连接线的两端。–以端节点与访问节点之间的连接器为例–一般把端节点一侧的设备称为数据终端设备（DTE）–访问节点一侧的设备称为数据电路端接设备（DCE）–DTE为插头（针），DEC为插座（孔）•连接器的机械尺寸和线序的排列是有规则的，属于物理层协议RJ45连接器的线序排列•遵循EIA/TIA568A和EIA/TIA568B标准•标准规定的线序必须严格遵守，UTP-5使用时选择橙和绿两个线对，原因有两个–一是开放性要求，二是每根线的材质不一样光纤有3种连接器•光纤的连接是一种对接耦合式连接–1、ST型连接器–2、SC型连接器–3、FC型连接器网络中常用的连接器和接口名称3.1.3直通线、交叉线和全反线•直通线用于异种设备之间的连接•交叉线用于同种设备之间的连接•全反线计算机连接网络设备的控制口3.2网络适配器•3.2.1网络适配器的用途•3.2.2网络适配器的连接3.2.1网络适配器的用途•网络适配器也称为网卡•提供网络中计算机主机与网络传输系统之间的网络接口•按有无物理上的通信线缆分类，分为有线网卡和无线网卡3.2.2网络适配器的连接•从CPU的观点来看，网卡同任何I/O控制器设备是一样的•可以把网络环境看成是计算机的外部设备，网卡就是I/O适配器3.3调制解调器•3.3.1调制解调器的作用•3.3.2Modem的标准和分类•3.3.3Modem的基本功能3.3.1调制解调器的作用•调制解调器(Modem)属于DCE，是一种信号变换设备•调制解调器是属于通信子网的设备，但是位置通常在用户一侧•调制解调器用来把计算机设备输出的数字信号变换成模拟信号3.3.2Modem的标准和分类•Modem的调制方式和数据传输率的标准由国际电信联盟(ITU)制订•Modem的主要分类方法有：–1、按通信设备–2、按数据传输方式–3、按通信方式(数据传输方向)–4、按照Modem支持的物理接口–5、按Modem安装的位置3.3.3Modem的基本功能•1、提供双向同时通信方式；•2、自动拨号和应答，安全可靠回呼；•3、自动线路质量检测、自动协商速率；•4、自动呼叫监视、呼叫等待和自动重拨；•5、支持常用的文件传输协议；•6、具有存储电话号码、自动故障诊断、声光指示等；•7、支持与HayesAT命令集兼容，可以进行编程控制；•8、可用于普通电话线路或专线；•9、具有差错控制、数据压缩和传真功能。3.4.0中继器(集线器)•集线器也称为集散器或HUB，可以说是一种特殊的多端口中继器。•集线器工作在物理层，它的每个端口都具有发送和接收数据的功能。•工作原理:–当集线器的某个端口接收到工作站发来的比特时，简单地将该比特向所有其他端口转发。若两个端口同时有信号输入（即发生碰撞），那么所有的端口都收不到正确的帧。（冲突域）–由若干个集线器组成的网络,同属一个冲突域.–冲突域与广播域的区别?1班2班3.4网桥•3.4.1网桥的功用•3.4.2网桥的工作原理3.4.1网桥的功用•网桥是在数据链路层实现网络互连的网络互连设备•网桥被广泛用于异种局域网的互连•网桥的特点是：–具有过滤功能，减少网络拥塞–网桥扩展了LAN的有效长度–防止错误扩散，网桥隔断了某些潜在的网络故障•网桥概念模型3.4.2网桥的工作原理•网桥具有自学习功能，网桥采用逆向学习的方法获得路径信息•透明网桥能够一边转发帧，一边通过学习建立起端口和网络地址的对照表•网桥的操作过程是：–侦听每个端口上是否有帧到达；–保存到达帧的源MAC地址以及接收它的端口号到站表缓冲区；（学习）–查看接收到的每个帧的目的MAC地址，若站缓冲区中无此地址，广播MAC地址，转发该帧到所有其它端口，若站缓冲区中存在该MAC地址，则转发到相应端口，若源MAC地址和目的MAC地址所对应的端口相同，则将该帧丢弃。（转发）•举例地址学习•端口地址表–端口地址表记录了端口下包含的MAC地址。端口地址表是交换机上电后自动建立的，保存在RAM中，并且自动维护。•通过源MAC地址实现环路的产生•两个严重后果：–产生广播风暴，造成网络堵塞。–克隆帧会在各个口出现，造成地址学习混乱。环路问题的解决方案•网络在设计时，人为的避免产生环路。•使用生成树协议STP(SpanningTreeProtocol)，将有环的网络剪成无环网络。生成树协议术语•网桥协议数据单元：BPDU–BPDU(BridgeProtocolDataUnit)，BPDU是生成树协议交换机间通讯的数据单元，用于确定角色。•网桥号：BridgeID–网桥的标识号，由16位优先级和48位MAC地址组成，共64位。•根网桥：Rootbridge–根网桥定义为网桥号最小的交换机，根网桥所有的端口都不会阻塞。•根端口：Rootport–非根网桥到根网桥累计路径花费最小的端口，负责本网桥与根网桥通讯的接口。•指定网桥：Designatedbridge–网络中到根网桥累计路径花费最小的网桥，负责收发本网段数据。•指定端口：Designatedport–网络中到根网桥累计路径花费最小的网桥端口，根网桥每个端口都是指定端口。•非指定端口：NonDesignatedport–余下的端口是非指定端口，它们不参与数据的转发，也就是被阻塞的端口。•(根端口是从非根网桥选出，指定端口是网段中选出)。STP工作过程•spanningtreeprotocol.swf•步骤：–选举根桥（网桥号小的,16位优先级和48位MAC地址?）–选举根端口（在非根桥中）–选举指定端口（在网段上）•结果：–根端口、指定端口为转发状态–非指定端口为堵塞状态端口带宽10Mbps，cost=100；端口带宽100Mbps，cost=19；端口带宽1Gbps，cost=4；端口带宽10Gbps，cost=2。–端口带宽10Mbps，cost=100;100Mbps,cost=19;1Gbps，cost=4；10Gbps，cost=2–Cisco交换机的优先级出厂缺省设置为8000H生成树协议的状态•生成树协议工作时，所有端口都要经过一个端口状态的建立过程。生成树协议通过BPDU广播，确定各交换机及其端口的工作状态和角色•交换机上的端口状态分别为：关闭、阻塞、侦听、学习和转发状态。–关闭状态：Disabled不收发任何报文，当接口空连接或人为关闭时处于关闭状态。–阻塞状态：Blocking在机器刚启动时，端口是阻塞状态(20秒)，但接收BPDU信息。–侦听状态：listening不接收用户数据(15秒)，收发BPDU，确定网桥及接口角色。–学习状态：learning不接收用户数据(15秒)，收发BPDU，进行地址学习。–转发状态：Forwarding开始收发用户数据，继续收发BPDU和地址学习,维护STP。集线器与二层交换机的区别工作层次不同工作方式不同带宽占用方式不同工作模式不同工作方式不同集线器是一种广播模式，容易产生广播风暴。（冲突域、广播域）交换机能够隔离冲突域，二层交换机划分VLAN前不能抑制广播风暴的产生。（广播域）带宽、工作模式不同集线器不管有多少个端口，所有端口都是共享一条带宽；只能工作在半双工模式下；交换机每个端口都有一条独占的带宽；半双工模式下和全双工模式。3.6交换机(路由器置后)•3.6.1交换机概述•3.6.2交换机的工作原理•3.6.3交换机的工作方式•3.6.4交换机的分类•3.6.5以太网交换机•3.6.6交换机的级联和堆叠•3.6.7多层交换的概念•3.6.8局域网采用三层交换技术•3.6.9三层交换与传统路由器的比较3.6.1交换机概述•交换机（switch）是一个多端口的网桥3.6.2交换机的工作原理•交换机从源端口读取帧，依据帧的目的MAC地址，通过MAC地址（转发）表，将帧交换到目的端口•交换机采用“逆向学习”获得地址表的信息•在交换网络环境下，用户信息只在源节点与目的节点之间进行传送，其他节点是不可见的。•但当某一节点在网上发送广播或组播时，或某一节点发送了一个交换机不认识的MAC地址封包时，交换机上的所有节点都将收到这一广播信息。整个交换环境构成一个大的广播域。•点到点是在第二层快速、有效地交换，但广播风暴会使网络的效率大打折扣。3.6.3交换机的工作方式•交换机的交换方式有三种：–存储转发（整帧接收，可靠性高）–直通（6B时交换到目的端口，时延小）–碎片丢弃（=64B,按直通方式；64B时，丢弃）3.6.4交换机的分类•根据网络覆盖范围分–局域网交换机和广域网交换机。•根据传输介质和传输速度划分–以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、万兆以太网交换机、ATM交换机、FDDI交换机和令牌环交换机。•根据交换机应用网络层次划分–企业级交换机、校园网交换机、部门级交换机和工作组交换机、桌机型交换机。•根据交换机结构划分–固定端口交换机和模块化交换机。•根据工作协议层划分–二层交换机、三层交换机和四层交换机。•根据管理类型划分–网管型(SNMP、MIB)、非网管型、智能型(Web图形化、MIB-II)3.6.5以太网交换机•以太网交换机用来构建以太网•以太网交换机依据在组网中位置和作用的不同，分为–核心层交换机、汇聚层交换机和接入层交换机–管理接口用于对交换机进行配置和控制管理–交换机支持VLAN，交换机的所有端口缺省时均属于VLAN12.7虚拟局域网（VLAN）技术•2.7.1VLAN概述•2.7.2实现VLAN的方式•2.7.3VLAN使用的帧格式•2.7.4VLAN协议与主干连接标准2.7.1VLAN概述•VLAN允许一组不同物理位置的网络用户（网络节点）共享一个独立的广播域•一个VLAN对应一个广播域•VLAN的优点主要包括：–1、隔离网络广播风暴–2、增强了网络安全性–3、简化网络管理和维护–4、提高网络性能VLAN的划分•VLAN可以在一台交换上划分•也可以跨交换划分–通常设置为trunk端口2.7.2实现VLAN的方式•实现VLAN的方式有：–基于端口的VLAN；基于MAC地址的VLAN；基于网络地址的VLAN；基于协议的VLAN；基于定义规则的VLAN。2.7.3VLAN使用的帧格式•1988年IETF给出支持VLAN的以太网帧格式扩展，称为IEEE802.3ac协议，该协议允许在以太网帧格式中插入一个4字节的VLAN标识字段Switch、Router、PC是否识别?12bits2.7.4VLAN协议与主干连接标准•VLAN主干(trunk)连接主要采用两种标准。–1、IEEE802.1Q标准–2、内部交换链路ISL标准(Cisco专用)•划分VLAN的方法有多种，这些方法中不包括（）。A．根据端口划分B．根据路由设备划分C．根据MAC地址划分D．根据IP地址划分1班2班•●配置VLAN有多种方法，下面哪一条不是配置VLAN的方法？（60）。•A．把交换机端口指定给某个VLAN•B．把MAC地址指定给某个VLAN•C．由DHCP服务器动态地为计算机分配VLAN•D．根据上层协议来划分VLAN1班2班•下面哪个设备可以转发不同VLAN之间