主要网络设备介绍PPT课件.ppt

网络设备 1 传输介质 双绞线同轴电缆光纤 2 双绞线的线材等级 3 双绞线 4 平行线 直连线 通常用于交换机和电脑之间的连接交叉线通常用于交换机与交换机之间的级连 双绞线做法分类 5 交叉线一般用在两个网卡之间的连接 两个交换机或集线器端口的连接 Up Link与另一个设备的普通端口连接除外 6 7 8 同轴电缆 同轴电缆 CoaxialCable 同轴电缆从外向内由护套 金属屏蔽层 绝缘层和铜芯导体组成 如图 9 在IEEE802 310BASE2中定义的传输介质就是细缆 因此它又叫细缆以太网 主机通过BNC头连接到细缆上 细缆两端接终端电阻以防止信号反射 10 11 光纤通常由纤芯 包层 护套组成 如图 纤芯通常由石英玻璃制成 由于光纤是利用光传输信号 因而在纤芯外面包围着一层折射率低的玻璃封套 以确保光在纤芯内传播而不会透射到外面去 12 光缆 光缆是由一捆光纤组成 但有些光缆中除光纤外还加有钢丝 铁线等保护 以增加光缆的强度和韧性 防止光缆在拐弯 架空 地埋 穿越水底时折断 如图 13 光纤优缺点 频带宽 通信容量大 电磁绝缘性能好 抗干扰能力强 信号衰减小 传输距离长 割切费用昂贵 需要成对使用 根据贝尔实验室的测试 当数据速率为420Mbps 且距离为119km无中继器时 其误码率为10 8 14 光纤分类方法 根据传输模数分类单模光纤 SMF SingleModeFiber 和多模光纤 MMF MultiModeFiber 15 光纤通信系统及组成 一种光电转换器 16 光纤通信系统及组成 光纤通信系统是以光波为载体 光导纤维为传输媒体的通信方式 起主导作用的是光源 光纤 光发送机和光接收机 光源光纤是传输光波的通信介质 光发送机的功能是产生光束 将电信号转变成光信号 再把光信号导入光纤 光接收机的功能负责接收从光纤上传输的光信号 并将光信号转变成电信号 经解码后再作相应处理 17 18 传输介质的选择 网络拓扑结构 网络连接方式 网络通信容量 系统传输时的可靠性要求 环境因素及网络覆盖的地理范围 节点间距等 19 双绞线 同轴电缆 光纤之间的比较 20 网络设备 网卡 NIC 集线器 hub 交换机 switch 路由器 router 调制解调器 modem 中继器 repeater 网桥 bridge 防火墙 firewall 21 网络接口卡 网卡NIC 网络接口卡 NICNetworkInterfaceCard 也叫网卡或网络适配器 是计算机与网络的实体连接器件 控制计算机与线缆之间数据的流动 并将计算机上的数据传到网络上 22 Intel8255910 100M以太网卡 23 24 MAC地址 也叫做物理地址 是网卡上带的地址 每个Ethernet网卡厂家必须向IEEE组织申请一组MAC地址 在生产网卡时编程于网卡上的串行ROM中 MAC地址 25 常用服务器网卡 26 中继器 Repeater 中继器是连接网络线路的一种装置 常用于两个网络节点之间物理信号的双向转转接工作 中继器是最简单的网络互联设备 主要完成物理层的功能 负责在两个节点的物理层上按位传递信息 对接收到的弱信号进行分离 并再生放大以保持与原数据相同 以此来延长网络的长度 27 中继器的功能 中继器最简单的互连设备 它工作在OSI模型的物理层 用于扩展LAN网段的长度 延伸信号传输的范围 例如可加大线缆的传输距离 28 中继器的功能 中继器的工作就是重发bit 将所收到的bit信号进行再生和还原并传给每个与之相连的网段 中断器是一个没有鉴别能力的设备 它会精确的再生所收到的bit信号包括错误信息 而且再生后传给每个与之相连网段而不管目的计算机是否在该网段上 但是 中继器的速度很快且时延很小 29 集线器 Hub 在网络连接中集线器就处在拓扑结构星型接法的中心上 集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大 以扩大网络的传输距离 同时把所有节点集中在以它为中心的节点上 它工作于OSI参考模型第二层 即 数据链路层 30 在集线器中 Uplink端口用来进行两台集线器的互连 Uplink端口不能同第一个端口共用 31 中继器和集线器 32 交换机 交换机 英文名称为Switch 也称为交换式集线器 它是一种基于MAC地址 网卡的硬件地址 识别 能够在通信系统中完成信息交换功能的设备 33 交换机的工作特点 拥有一条很高带宽的背板总线和内部交换矩阵所有的端口都挂接在这条背板总线上控制电路收到数据包以后 处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC地址的网卡 NIC 挂接在哪个端口上 通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口目的MAC若不存在才广播到所有的端口 接收端口回应后交换机会 学习 新的地址 并把它添加入内部MAC地址表中 34 1 在OSI RM网络体系结构中的工作层次不同集线器工作在物理层 而交换机工作在数据链路层 更高级的交换机可以工作在第三层 网络层 第四层 传输层 或更高层 2 数据传输方式不同集线器的数据传输方式是广播 broadcast 方式 即所有端口处在一个冲突域中 而交换机的数据传输一般只发生在源端口和目的端口之间 即交换机的每个端口处在不同的冲突域 3 带宽占用方式不同集线器所有端口共享集线器的总带宽 而交换机的每个端口都具有自己独立的带宽 4 传输模式不同集线器采用半双工方式进行数据传输 交换机采用全双工方式来传输数据 交换机与集线器的主要区别 35 交换机与集线器 HUB 的主要区别 总结 交换机与集线器有着本质的不同 无论在工作层次 通讯方式 传输速度和可管理性上 都都存在明显的差别 交换机与集线器相比具有无与伦比的优势 目前 交换机已经成为组网中的普遍使用的网络连接设备 而集线器已经逐渐在退出历史舞台 36 交换机的分类 从应用区域划分 广域网交换机和局域网交换机广域网交换机 主要应用于电信领域 提供通信基础平台 局域网交换机 应用于局域网络 用于连接终端设备 如PC机及网络打印机等 注意 我们重点学习的是局域网交换机 37 交换机的分类 按组建园区网的网络拓扑结构层次 可划分为 接入层交换机 汇聚层交换机和核心层交换机 核心层交换机 一般采用机箱式模块化设计 机箱中可承载管理模块 光端口模块 高速电口模块 电源等 具有很高的背板容量 汇聚层交换机 可以是机箱式模块化交换机 也可以是固定配置的交换机 具有较高的接入能力和带宽 一般会包含光端口 高速电口等端口 接入层交换机 一般是固定配置的交换机 端口密度较大 具有较高的接入能力 以10 100M端口为主 以固定端口或扩展槽方式提供1000Mbps的上联端口 38 根据结构分类根据结构的不同 可以将交换机分为固定端口交换机和模块化交换机 交换机的分类 39 交换机的分类 根据工作的协议层分类根据交换机工作的协议层的不同 可以将交换机分为第2层交换机 第3层交换机 40 按照交换机的可管理性 可分为 可管理型交换机不可管理型交换机两者区别在于对SNMP RMON等网管协议的支持 可管理型交换机便于网络监控 流量分析 但成本也相对较高 大中型网络在汇聚层应该选择可管理型交换机 在接入层视应用需要而定 核心层交换机则全部是可管理型交换机 交换机的分类 41 交换机的分类 从应用的角度划分 交换机又可分为 电话交换机 PBX 主要应用于电信领域 提供语音通讯 数据交换机 Switch 应用于计算机网络 注意 我们重点学习的是数据交换机 42 交换机的配置如果没有特别的需要 交换机接上双绞线就可以工作了 不需要特别的软件和硬件设置 但是如果需要设定交换机的某些状态 如打开或关闭某个端口 划分VLAN等 就需要进行设置 不同品牌 不同系列的交换机的配置方式是不同的 通常交换机能够支持命令行 菜单和图形化界面等三种方式 交换机的配置必须借助于计算机才能实现 这意味着 配置交换机时必须把计算机和交换机连接起来 使得两者能够进行正常通信 通常情况下 可以通过两种手段实现配置用计算机与交换机之间的连接 即通过交换机的Console端口与计算机的串口直接连接 或通过双绞线将交换机与计算机的网卡直接相连 43 背板带宽与端口速率模块化与固定配置专用芯片与通用芯片 交换机的主要性能指标 44 背板带宽与端口速率背板带宽和端口速率是衡量交换机的交换能力的主要参数 背板带宽 指通过交换机所有通信的最大值 交换机的端口速率 每秒通过的比特数 10Mbps100Mbps1000Mbps10000Mbps 交换机的主要性能指标 45 模块化与固定配置模块化交换机 具有很强的可扩展性 可在机箱内提供一系列扩展模块 如千兆位以太网模块 FDDI模块 ATM模块 快速以太网模块 令牌环模块等 所以能够将具有不同协议 不同拓扑结构的网络连接起来 但是它的价格一般也比较昂贵 模块化交换机一般作为骨干交换机来使用 固定配置交换机 一般具有固定端口配置 比如Cisco公司的Catalystl900 2900交换机 Bay公司的BayStack350 450交换机等 固定配置交换机的可扩充性显然不如模块化交换机 但是价格要低得多 交换机的主要性能指标 46 专用芯片与通用芯片X86 通用计算机芯片ASIC Application Specific IntegratedCircuit专用集成电路 NP 专用网络处理器 交换机的主要性能指标 47 交换机的接口类型 交换机的接口是随着网络类型的变化和传输介质的发展而产生的不同的接口规格 主要有 双绞线RJ 45接口光纤接口AUI接口与BNCConsole接口 48 双绞线RJ 45接口数量最多 应用最广的一种接口类型 它属于以太网接口类型 它不仅在最基本的10Base T以太网网络中使用 还在目前主流的100Base TX快速以太网和1000Base TX千兆以太网中使用 交换机的接口类型 49 光纤接口目前光纤传输介质发展相当迅速 各种光纤接口也是层出不穷 分别应用于100Base FX 1000Base FX等网络中 在局域网交换机中 SC类型是一种常见的光纤接口 SC接口的芯在接头里面 右图所示的是一款100Base FX网络的SC光纤接口模块 交换机的接口类型 50 2020 3 19 51 Console接口用于配置交换机而使用的接口 不同交换机的Console接受有所不同 有些与Cisco路由器一样采用RJ 45类型Console接口 而有的则采用串口作为Console接口 交换机的接口类型 52 不可管理式交换机可管理式交换 Console控制口 53 交换机 Switch TP LINKTL SF1005M背板带宽 Gbps 2 4 5个10 100Base T TX端口 包转发率148800pps 0 1488Mpps 54 交换机 Switch Cisco2950背板带宽 Gbps 13 6包转发率6 6Mpps端口类型10 100Base T GBIC 1000BASE X端口数量24模块化插槽数2 55 交换机 Switch Cisco6509包转发率400Mpps 背板带宽720Gbps 56 交换机的连接方式 我们常见的网络都是多台网络设备连接在一起 我们来看交换机之间有哪些连接方式 级联冗余堆叠 57 级联是最常见的连接方式 即使用网线将两个交换机连接起来 有使用光纤介质连接和双绞线介质连接两种情况 光纤介质连接 直接连接的两个交换机端口要保证一致的光纤规格 端口速率 发送信号光纤端口与接收信号光纤端口相连 双绞线介质连接 分普通端口和使用Uplink端口级联两种情况 普通端口之间相连 使用交叉双绞线 一台交换机使用UPlink端口相连使用直通双绞线 注意 目前有些交换机已实现智能判断 即使用交叉线或直通线均可在两台交换机之间建立连接 交换机的连接方式 58 冗余SpanningTree冗余连接 工作方式是StandBy 一条链路在工作 其余链路处于待机 StandBy 状态 效率没有提高 可靠性提高 PortTrunking连接 多条冗余连接链路实现负载分担 交换机之间联结带宽成倍提高 可靠性已得到增强 交换机的连接方式 59 堆叠只有支持堆叠的交换及之间才可进行堆叠 使用专用的堆叠线通过交换机上提供的堆叠接口使用一定的连接方式连接起来 多台交换机的堆叠是靠一个提供背板总线带宽的多口堆叠母模块与单口的堆叠子模块相连实现的 并插入不同的交换机实现交换机的堆叠 交换机的连接方式 60 堆叠和级联的区别连接方式不同 级联是两台交换机通过两个PORT互联 而堆叠是交换机通过专门的背板堆叠模块相连 堆叠可以增加设备总带宽 而级联是不能增加设备的总带宽 通用行不同 级联可通过光纤或双绞线在任何网络设备厂家的交换机之间进行连接 而堆叠只有在自己厂家的设备之间 且设备必须具有堆叠功能才可实现 连接距离不同 级联的设备之间可以有较远的距离 100米 几百米 而堆叠的设备之间距离十分有限 必须在几米以内 交换机的连接方式 61 性能 工作组交换机 骨干路由交换机 P882 P580 P134G2 P332G ML P332GT ML P332MF P333R LB P334T P333T P133F2 L3 L2 L3 L3 L2 P133G2 P133T P333R P133GT2 P334T ML AVAYA以太网交换机产品线 62 交换机报价 63 路由器 router 路由器工作在OSI开放式互联参考模型的第三层即网络层 路由器是根据网络层地址 IP地址 寻找路径的 因特网就是由分布于全世界许许多多不同规模的路由器连接起来的 64 连接异构网络 连接远程网络 隔离广播域 路由选择 路由器的主要功能 65 路由器 router TP LINKTL 402M 66 路由器 router Cisco7600IPv4 MPLS 边缘网关协议第4版 BGPv4 中间系统到中间系统 IS IS 首先打开最短路径 OSPF 2 0版 增强型内部网关路由协议 EIGRP 路由信息协议 RIP 第2版 互联网小组管理协议 IGMP 远程向量组播路由协议 DVMRP 和协议独立型组播密集模式 稀疏模式 PIMDM SM 67 Performance Cisco1000Series Cisco2000Series Cisco4000Series Cisco7000Series 4000 4500 4700 7010 7000 7505 7507 7513 Cisco路由器产品系列 CoreRouters 68 路由器的工作原理 1 与交换机使用帧中的MAC地址转发帧相比较 路由器是通过数据包中的网络层地址 IP地址 来转发数据包的 不对MAC地址进行操作 因此 在用路由器连接的网络上 源节点不需要知道目的节点的MAC也能够找到它 69 路由器的工作原理 2 路由器的内存中存有一个表 叫做路由表 RoutingTable 其中记录的是数据包地址 网络层地址 和物理端口号的对应关系 路由器根据路由表来转发数据包 如果包中的目标地址与源地址在同一个网段内 路由器就数据流限制在那个网段内 不转发数据包 如果目标地址在另一个网段 路由器就把包发送到与目标网段相对应的物理端口上 70 路由器的工作过程 路由器工作在网络层 对于IP网络 路由器在工作过程中接收到数据包 先进行拆包检查IP包头信息 根据路由表确定数据包的路由 然后加上数据包头重建数据包 再将数据包转发出去 如果在路由表中查不到对应网络层地址的网络 路由器将向源地址的节点返回一个信息 然后把这个数据包丢掉 71 路由器与交换机有相似之处 它们都转发数据包 但是 路由器使用第三层 网络层 地址如IP地址来转发数据包 而交换机使用第二层 MAC 地址来转发数据包 什么时候使用交换机而什么时候使用路由器呢 交换机通常用来连接运行同种网络协议的局域网网段 而路由器可以连接广域网中运行不同网络协议的网络 路由器和交换机 72 网络服务器概述 服务器是指在网络环境下运行相应的应用软件 为网上用户提供共享信息资源和各种服务的一种高性能计算机 英文名称叫做Server 服务器是整个网络的大脑 73 交换机 路由器 S S S S C C C C C C C C 74 服务器的分类 按功能分类 数据服务器 计算服务器 文件服务器 Web服务器 E mail服务器 域名服务器 安全服务器 计费服务器 认证服务器 存储服务器 75 服务器的分类 按规模分类 高端服务器 超级服务器 机群系统中档服务器 SMP及工作站级服务器PC服务器按操作系统分类 UNIX服务器 NT服务器 76 77 服务器硬件体系结构服务器既然是一种高性能的计算机 它的构成肯定就与我们平常所用的电脑 PC 有很多相似之处 诸如有CPU CenterProcessUnit 中央处理器 内存 硬盘 各种总线等等 只不过它是能够提供各种共享服务 网络 Web应用 数据库 文件 打印等 以及其他方面的高性能应用 它的高性能主要体现在高速度的运算能力 长时间的可靠运行 强大的外部数据吞吐能力等方面 是网络的中枢和信息化的核心 78 由于服务器是针对具体的网络应用特别制定的 因而服务器又与微机 普通PC 在处理能力 稳定性 可靠性 安全性 可扩展性 可管理性等方面存在很大的区别 而最大的差异就是在多用户多任务环境下的可靠性上 用PC机当作服务器的用户一定都曾经历过突然的停机 意外的网络中断 存储数据不时丢失等事件 这都是因为PC机的设计制造从来没有保证过多用户多任务环境下的可靠性 而一旦发生严重故障 其所带来的经济损失将是难以预料的 但一台服务器所面对的是整个网络的用户 需要每天24小时不间断地工作 所以它必须具有极高的稳定性 另一方面 为了实现高速以满足众多用户的需求 服务器通过采用对称多处理器 SMP 安装 插入大量的高速内存来保证工作 79 它的主板可以同时安装几个甚至几十 上百个CPU 服务器所用CPU也不是普通的CPU 是厂商专门为服务器开发生产的 内存方面当然也不一样 无论在内存容量 还是性能 技术等方面都有根本的不同 另外 服务器为了保证足够的安全性 还采用了大量普通电脑没有的技术 如冗余技术 系统备份 在线诊断技术 故障预报警技术 内存纠错技术 热插拔技术和远程诊断技术等 使绝大多数故障能够在不停机的情况下得到及时的修复 具有极强的可管理性 80 通常 从所采用的CPU 中央处理器 来看 我们把服务器主要分为两类构架 一类是IA IntelArchitecture Intel架构 架构服务器 又称CISC ComplexInstructionSetComputer 复杂指令集 架构服务器 即通常我们所讲的PC服务器 它是基于PC机体系结构 使用Intel或与其兼容的处理器芯片的服务器 如联想的万全系列服务器 HP 惠普 公司的Netserver系列服务器等 81 另一类是比IA服务器性能更高的服务器 即RISC ReducedInstructionSetComputing 精简指令集 架构服务器 这种RISC型号的服务器在我们日常使用的电脑中是很少看到的 它完全采用了与普通CPU不同的结构 使用RISC芯片并且主要采用UNIX操作系统的服务器 如SUN公司的SPARC HP公司的PA RISC DEC公司的Alpha芯片 SGI公司的MIPS等等 这类服务器通常价格都很昂贵 一般应用在证券 银行 邮电 保险等大公司大企业 作为网络的中枢神经 提供高性能的数据等各种服务 82 服务器是网络中的重要设备 要接受少至几十人 多至成千上万人的访问 因此对服务器具有大数据量的快速吞吐 超强的稳定性 长时间运行等严格要求 所以说CPU是计算机的 大脑 是衡量服务器性能的首要指标 服务器CPU 83 Intel现在生产的CPU中 Pentium4 奔腾4 和Celeron 赛扬 是面向PC的 Xeon 至强 XeonMP MP即MultiProcessingPlatform 多处理器平台 和Itanium 安腾 是面向工作站和服务器的 其中Itanium是与其他CPU完全不同的64位CPU 设计时并没有考虑用于现有的Windows应用 其他的处理器虽然在最高工作频率 FSB 前端总线频率 和缓存容量等方面各有不同 但内部设计基本相同 同时可保证软件兼容 Pentium4 Celeron 和Xeon 至强 的最大差别是Xeon能构建多处理器系统 而P4不行 P4组建的系统中只能用一个CPU Xeon可以用两块CPU组建双处理器系统 而XeonMP可以用4块以上CPU组建系统 84 从当前的服务器发展状况看 以 小 巧 稳 为特点的IA架构 CISC架构 的PC服务器凭借可靠的性能 低廉的价格 得到了更为广泛的应用 最后值得注意的一点 虽然CPU是决定服务器性能最重要的因素之一 但是如果没有其他配件的支持和配合 CPU也不能发挥出它应有的性能 85 86 服务器主板 首先 服务器的可扩展性决定着它们的专用板型为较大的ATX EATX或WATX 中高端服务器主板一般都支持多个处理器 所采用的CPU也是专用的CPU 主板的芯片组也是采用专用的服务器 工作站芯片组 比方IntelE7520 ServerWorksGC HE等等服务器通常要扩展板卡 比如如网卡 SCSI卡等 因此我们通常都会发现服务器主板上会有较多的PCI PCI X PCI E插槽 87 服务器主板同时承载了管理功能 一般都会在服务器主板上集成了各种传感器 用于检测服务器上的各种硬件设备 同时配合相应管理软件 可以远程检测服务器 从而使网络管理员对服务器系统进行及时有效的管理 在内存支持方面 由于服务器要适应长时间 大流量的高速数据处理任务 因此其能支持高达十几GB甚至几十GB的内存容量 而且大多支持ECC内存以提高可靠性 ECC内存是一种具有自动纠错功能的内存 由于其优越的性能使造价也相当高 存储设备接口方面 中高端服务器主板多采用SCSI接口 SAS接口而非IDE SATA接口 并且支持RAID方式以提高数据处理能力和数据安全性 88 在显示设备方面 服务器与工作站有很大不同 服务器对显示设备要求不高 一般多采用整合显卡的芯片组 在网络接口方面 服务器主板也与台式机主板不同 服务器主板大多配备双千兆网卡以满足局域网与Internet的不同