设备管理_网络互连设备培训课件

学习目标 了解不同传输介质的类型和特点掌握不同的网络设备的功能和特点 第二章网络互连设备 1 同济大学邹红艳zouhy 2 1网络传输介质 数据传输介质是指传送信息的载体通信介质分为有线介质双绞线 同轴电缆和光纤无线介质无线电波 微波和红外线等 2 同济大学邹红艳zouhy 2 1 1同轴电缆 3 同济大学邹红艳zouhy 粗缆粗缆是以太网初期最流行的传输介质粗缆很重而且不容易被弯曲 安装和维护比较困难 成本较高IEEE把使用粗缆搭建的以太网称为10Base5 10 代表最高传输速率为10Mbps Base 代表采用基带传输 5 代表传输距离最大为500米 4 同济大学邹红艳zouhy 细缆细缆是20世纪80年代以太网初期采用的最流行的传输介质比粗缆轻 容易使用和安装 价格相对便宜IEEE把使用粗缆搭建的以太网称为10Base5 10 代表最高传输速率为10Mbps Base 代表采用基带传输 2 代表传输距离最大为185米 5 同济大学邹红艳zouhy 2 1 2双绞线双绞线 TP TwistedPair 是综合布线工程中最常用的一种传输介质双绞线电缆由4对绝缘铜线构成 这些铜线相互绞在一起 外面包裹着一层防护套 一般还有一根尼龙绳 抗拉纤维 用于增加双绞线电缆的抗拉强度 6 同济大学邹红艳zouhy 非屏蔽双绞线UTP unshieldedtwistedPair使用RJ 45水晶头作为端头传输距离限制为100米目前最常用的是5类 Cat5 超5类双绞线 Cat5e 和6类 Cat6 类电缆 7 同济大学邹红艳zouhy 屏蔽双绞线STP ShieldedTwistedPairSTP比UTP具有更好的电磁屏蔽和抗干扰性能 8 同济大学邹红艳zouhy 568 A和568 B连接器标准 9 同济大学邹红艳zouhy 双绞线电缆类型 10 同济大学邹红艳zouhy 2 1 3光纤光纤 OpticalFiber 即光导纤维传输速率大于1000Mbps 是目前传输速度最快的介质衰减要远远小于电信号的衰减 适合长距离的传输价格比较昂贵 11 同济大学邹红艳zouhy 光纤有5个部分组成 12 同济大学邹红艳zouhy 多模光纤单模光纤 13 同济大学邹红艳zouhy 光纤接头单模光纤最常用的接头类型为用户连接器 SC SubscriberConnector 多模光纤最常用的接头类型为直插式连接器 ST StraightTip 14 同济大学邹红艳zouhy 2 1 4无线介质 15 同济大学邹红艳zouhy 2 2网络适配器 网卡 网络适配器也称为网卡 网卡的基本功能是提供网络中计算机主机与网络电缆系统 通信传输系统 之间的接口 实现主机系统总线信号与网络环境的匹配和通信连接 接收主机传来的各种控制命令 并且加以解释执行 现在网卡都支持全双工模式 也称为双向同时传输 网卡插在每台工作站和服务器主机板的扩展槽里 工作站通过网卡向服务器发出请求 当服务器向工作站传送文件时 工作站也通过网卡接收响应 网卡工作在ISO OSI参考模型的数据链路层 确切的说是数据链路层的MAC子层 16 同济大学邹红艳zouhy 网卡的作用与连接 17 同济大学邹红艳zouhy 网卡的分类 根据数据位宽度的不同 网卡分为8位 16位 32位和64位 网卡主要是以适应何种主机总线类型来分类的 当前 各种计算机提供的总线类型主要有 工业总线ISA 扩展工业总线EIAS 外围控制器接口总线PCI 微通道总线MCA等 按数据传输速率划分 有10Mbps 100Mbps 10 100Mbps自适应网卡 以及1Gbps网卡 现在市面常见的有100M 1000M自适应网卡 根据不同的局域网协议 网卡又分为Ethernet网卡 支持IEEE802 3系列协议 TokenRing网卡 ARCNET网卡和FDDI网卡几种 按有无物理上的通信线缆分类 分为有线网卡和无线网卡 18 同济大学邹红艳zouhy 网卡的选择 连接性主要是根据主机的总线类型选择不同的网卡 现在一般选用PCI或者PCMCIA接口的网卡 19 同济大学邹红艳zouhy 网卡的参数配置 网卡的物理地址网卡地址也称为MAC MediumAccessControl 地址或物理地址全球唯一 是48位二进制数 一般永12位16进制数表示 可以用ipconfig命令查看网卡的物理地址 中断号计算机主机与外部设备通信的方法有4种 无条件传送 查询 中断和直接内存访问DMA 网卡采用中断方式工作 输入 输出地址范围 双向同时传输目前的网卡均支持双向同时传输 20 同济大学邹红艳zouhy 网卡的参数图示 开始 设置 控制面板 系统 设备管理 网络适配器 属性 资源 21 同济大学邹红艳zouhy 2 3 1中继器 Repeater 中继器用于同种局域网络的互连 是在物理层次上实现互连的网络互连设备 用于扩展网段的距离 电信号强度在电缆中传送时随电缆长度增加而递减 这种现象叫衰减 对长距离传输有影响 中继器常用来将几个网段连接起来 通过中继器将信号放大 然后在另一个网段上继续传输 中继器同样工作在ISO OSI参考模型的物理层 2 3集线器 HUB 和中继器 Repeater 22 同济大学邹红艳zouhy 中继器具有以下特点 中继器可以重发信号 这样可以扩展网段的距离 中继器主要用在同种LAN互连中 如IEEE802 3LAN和Ethernet网 中继器工作在网络体系结构模型的最低层物理层 由中继器连接起来的各网段必须采用同样的信道访问协议 例如CSMA CD协议 由中继器连接的网段构成一个更大的网段 并且有着相同的网络地址 属于一个冲突域 网段上的每一个节点都有自己的地址 中继器以与它相连的网络同样的速度发送数据 23 同济大学邹红艳zouhy 2 3 2集线器 HUB 集线器又称为HUB 实质上为多端口的中继器在使用时 可以把集线器连接的网络看成一个共享式总线 在集线器的内部 各端口之间相互连在一起的 集线器可分为独立式 叠加式 智能模块化 有8端口 16端口 24端口多种规格集线器支持的数据传输率为10Mbps或100Mbps HUB工作在ISO OSI参考模型的物理层 24 同济大学邹红艳zouhy 集线器集线器具有多个端口每个端口通过RJ 45接头与网卡连接 将主机连接到网络集线器是物理层的设备 也称为多端口中继器 MultiportRepeater 使用集线器组成的10Based T网络采用的是CSMA CD的介质访问控制方法 是一个逻辑总线型 物理星型的拓扑 25 同济大学邹红艳zouhy 2 4 1网桥 网桥是一种在数据链路层实现局域网络互连的存储转发设备 局域网络结构上的差异体现在介质访问协议MAC上 因而网桥被广泛用于异种局域网的互连 网桥工作在ISO OSI参考模型的数据链路层 网桥从一个网段接收完整的数据帧 进行必要的比较和验证 然后决定是丢弃还是发送给另外一个网段 转发前网桥可以在数据帧之前增加或删除某一些字段 但不进行路由选择 因此 网桥具有隔离网段的功能 在网络上适当地使用网桥可以起到调整网络的负载 2 4网桥 Bridge 和交换机 Switch 26 同济大学邹红艳zouhy 网桥的的工作原理 网桥按工作原理分为两类 1一类为透明网桥 也叫生成树桥 由各个网桥自己来决定路径选择 透明桥采用逆向学习的方法获得路径信息 每个网桥都有一张路径表 表中记录端口和网络地址的对照信息 2另一类称为源选路径桥 由源端主机决定帧传输要经过的路径 在初始由源端主机发出传向各个目的站点的查询帧 途径的每个网桥转发该帧 查询帧到达目的站点后 再返回源端 返回时 途径的网桥将它们自己的标识记录在应答帧中 这样可以从不同的返回路径中找到一条最佳的路径 27 同济大学邹红艳zouhy 网桥的问题 网桥对接收的帧要先存储和查找站表 决定是否转发 增加了时延 网桥在MAC子层并没有流量控制功能 网桥连接只能适用通信量不是很大的应用 若同时有大量的向其他网段转发的通信量 容易形成广播风暴 28 同济大学邹红艳zouhy 交换就是转接 交换机是一个连接设备 是在第二层实现连接 交换机容易与电话公司的程控交换机相混淆 一般称为计算机交换机 用集线器Hub连接的网络 可以类比日常生活交通中的平面交通 而用交换机连接的网络可以类比立体交通 Switch工作在ISO OSI参考模型的数据链路层 2 4 2交换机 29 同济大学邹红艳zouhy 交换式网络 30 同济大学邹红艳zouhy 交换机的工作原理 交换机是一个多端口的网桥 每个端口都有桥接功能 它能够在任意一对端口间转发帧 交换机的每一个端口属于一个冲突域 以太网交换机按照CSMA CD协议工作 交换机中的电路可以把任意端口的网段与别的端口的网段在数据链路层上连接起来 31 同济大学邹红艳zouhy 交换机的工作原理及内部构造 32 同济大学邹红艳zouhy 交换机的交换方式 以太网交换机的交换方式分为静态方式和动态方式 静态方式的特点是端口间的通道由人工事先配置 两个端口间的连接类似于硬件连接 端口按固定的连接方式交换帧 动态交换方式又分为 存储转发方式 直通方式 帧碎片丢弃方式 也称无残帧方式 33 同济大学邹红艳zouhy 交换机的功能和性能 端口 站地址表的大小 端口的自适应性 单位时间转发帧的能力 流量控制能力 交换机是否具备双向同时传输 全双工 能力 帧延时的大小 交换机端口对地址的支持 对虚拟局域网VLAN的支持 34 同济大学邹红艳zouhy 交换机的主要技术参数 转发技术 交换机采用直通转发 存储转发和帧碎片丢弃转发技术的哪一种 延时 交换机数据交换延时的时间值 延时与交换机采用的转发技术有关 管理功能 单 多MAC地址类型 外接监视支持 扩展树 交换机是否提供扩展树算法或其他算法 检测并限制拓扑环 全双工 也即双向同时传输 高速端口集成功能 即高速上连功能 35 同济大学邹红艳zouhy 交换机的分类 1交换机可以分为不同的类型 例如 以太网交换机 ATM交换机等等 2从应用规模上可以分为企业级交换机 部门级交换机和工作组交换机 3从结构上可以分为模块式交换机和固定配置交换机 4模块式交换机又称为机箱式交换机 可以根据需要配置不同的模块 模块可以插拔 交换机上有相应的插槽 使用时将模块插入插槽中 所以具有很强的可扩展性 36 同济大学邹红艳zouhy 交换机的级联和堆叠 1交换机之间的连接有级联和堆叠两种方案 2交换机的级联方法是 将一台作为主交换机 其他的交换机作为二级交换机 将交换机的某个端口与主交换机的端口连接 3要对交换机进行堆叠 需要使用支持堆叠功能的堆叠式交换机 将若干台堆叠在一起的交换机可以看作为一台具有很多端口的大型交换机 4级联在逻辑上是多个被网管的对象 而堆叠在逻辑上是一个被网管的对象 37 同济大学邹红艳zouhy 路由器是实现异种网络连接的互连设备 工作在OSI的第三层即网络层 路由器在转发分组时 依据的是网络层分组头部的路由信息 路由器可以根据网络层的协议类型 网络号 主机的网络地址 子网掩码 高层协议的类型等来监控 拦截和过滤信息 路由器和网桥本身就是一台计算机 路由器也需要操作系统才能进行网络系统配置 以及和其它路由器交换信息 路由器是网络中进行网间连接的关键设备 2 5路由器 Router 38 同济大学邹红艳zouhy 路由器的作用 路由器可以根据网络层的协议类型 网络号 主机的网络地址 子网掩码 高层协议的类型等来监控 拦截和过滤信息 路由器通过IP地址和子网掩码的组合隔离各个子网 有利于子网的划分 维护和管理 路由器还有流量控制能力 可以采用优化的路由算法均衡网络负载 减少网络拥塞的发生 路由器具有很好的隔离能力 可以避免广播风暴 也利于提高网络的安全性和保密性支持多种路由协议 如RIP OSPF BGP等等 39 同济大学邹红艳zouhy 通过路由器进行互联 40 同济大学邹红艳zouhy 交换机与网桥 路由器的比较 1交换机和网桥都是工作在第二层的网络连接设备 交换机对网络进行分段的方式和网桥相同 它实际上是一个多端口的网桥 交换机和网桥之间的主要差别体现在3个方面 2交换机运行在OSI模型的第二层 数据链路层 路由器运行在第三层 3第三层和第四层交换机能够比路由器更快地转发数据 延迟较短 比路由器更容易安装和配置 但一般来说 这些交换机的整体性能还是比不上路由器 41 同济大学邹红艳zouhy 三层交换的概念 1二层交换的问题是 其工作是基于MAC地址 不涉及网络层的功能 没有路由能力 2路由器存在的问题是 路由器的大部分功能均由软件实现 造成延时长 吞吐率受到限制 路由器对数据包的处理需要拆包 查看第三层信息 3交换机是基于硬件结构的 对帧的转发处理过程非常简单 可以达到很高的吞吐量 4一个想法是使交换机既保持高性能 又具有路由能力 这种思想导致了三层路由交换机的出现 42 同济大学邹红艳zouhy 局域网采用三层交换技术 第一种称为下一跳解析协议NHRP NextHopResolutionProtocol 采用的技术称为 路由一次 随后交换 43 同济大学邹红艳zouhy Cisco公司提出的NetFlow交换 44 同济大学邹红艳zouhy 三层交换与传统路由器的比较 45 同济大学邹红艳zouhy 三层交换机可以完成的功能 通过第三层信息决定分组转发路径 通过校验字段检验第三层协议头部 检查分组的生命期字段TTL 可以更新生命周期 对管理信息库MIB中的统计信息进行更新 通过检查分组头部信息实现安全性控制 对分组选项字段信息响应和处理 通过标准的路由协议 例如RIP OSPF 可以与广域网路由器通信 46 同济大学邹红艳zouhy 调制解调器Modem 调制解调器也称为信号变换设备 也叫做数据电路端接设备DCE 按照计算机网络两级子网的划分 它属于通信子网 但是它是用户端的设备 数字信号的调制实际上是用基带信号对载波信号的三个特征参数 幅度 频率和相位进行调制 使这些参数随基带脉冲信号的变化而变化 总之 调制解调器Modem就是用于数字信号和模拟信号的互相转换 以适应不同信道特点来进行数据传送的 47 同济大学邹红艳zouhy 调制方式 调制方式可分为 幅移键控法ASK Amplitude ShiftKeying 频移键控法FSK Frequency ShiftKeying 相移键控法PSK Phase ShiftKeying 三类分别称为 调幅AM AmplitudeModulation 调频FM FrequencyMod