2022年网络设备培训教材

1、 第三章 网络设备 第二层设备1第三层设备2语音、DSL、光设备3交换机配置4第一层设备53.1 第一层设备中继器 信号在网络中传递时，因为线材本身的阻抗会使信号越来越弱，导致信号衰减失真，当网线的长度超过建议的使用距离时，信号已衰减到几乎无法识别的程度，信号若想再继续传递下去，必然要将信号还原成原来的强度，所使用的设备之一即为中继器。中继器（Repeater）主要的功能就是将收到的信号重新整理，使其恢复原来的波形和强度，然后继续传送下去，这样信号就会传得更远。对应到OSI模型里，中继器位于最低层物理层（Physical Layer）。3.1 第一层设备集线器 集线器，英文名又称Hub，与中继

2、器类似，也属于网络物理层互联设备，或称为多口中继器（Multi-Port Reapter）。 集线器只是对数据的传输起到同步、放大和整形的作用，对数据传输中的短帧、碎片等无法有效处理，不能保证数据传输的完整性和正确性。集线器实际就是一种多端口的中继器。集线器一般有4、8、16、24等数量的RJ-45接口，通过这些接口，集线器便能为相应数量的计算机完成“中继”功能。 其实，集线器实际上就是中继器的一种，其区别仅在于集线器能够提供更多的端口服务，所以集线器又称为多口中继器。 3.1 第一层设备集线器的特点共享带宽 集线器的带宽是指它通信时能够达到的最大速度。目前市面上用于中小型局域网的集线器主要有

3、10Mb/s、100Mb/s和10/100Mb/s自适应3种。半双工 当其中一台设备在发送数据时，另一台只能接收，而不能同时将自己的数据发送出去，如对讲机即采用半双工方式，只能一方说，另一方听。3.1 第一层设备集线器的分类无源集线器负责把多段介质连接在一起，不对信号做任何处理，每一种介质段只允许扩展到最大有效距离的一半。 有源集线器 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。 智能集线器 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功能。3.1 第一层设备按配置形式对集线器的分类独立型集线器独立型集线器是带有许多端口的单个盒子式的产品 模块化集线器 模块化集线器

4、配有机架或卡箱，带多个卡槽，每个槽可放一块通信卡。 堆叠式集线器 除了多个集线器可以“堆叠”或者用短的电缆线连在一起之外，其外形和功能均和独立型集线器相似。网桥的概念和工作原理 网桥将两个相似的网络连接起来，并对网络数据的流通进行管理。它工作于数据链路层，不但能扩展网络的距离或范围，而且可提高网络的性能、可靠性和安全性。网桥处理的信息单元是数据链路层的数据帧。 3.2 第二层设备3.2 第二层设备工作原理如下： （1）当一个端口接收到帧后，网桥检查该帧的目的地址，然后查找地址表，确定与该地址对应的端口。如果收到帧的端口正是帧目的地址所在的端口，那么网桥就会丢弃这个帧。因为可以认定通过正常的LA

5、N传输机制，目标机已经接收过这个帧。 （2）如果网桥当前还不知道要发送帧的目的地址，网桥在地址表中找不到该目的地址与端口，它便会向除接收该帧之外的所有端口转发此帧。这称为扩散( flooding )或泛洪。 （3）通过记录接收帧的源地址，可以动态地建立地址表。当网桥接收到一个帧后，它在表中查找与发送站对应的项(由帧的源地址指明)。如果找到了，就会更新地址表中与该站相对应的端口，以反映在该端口上接收到了最新的帧。这使得网桥可以正确地映射从一个LAN网段转移到另一个网段的站。如果没有找到登记项，网桥会根据新发现的地址和接收它的端口地址新建一个新地址表项。经过一段时间，随着站不断地发送帧，网桥就会知

6、道所有活动站的地址-端口对应关系。3.2 第二层设备交换机的产生和工作原理 交换机的英文名称为“Switch”，它是在网桥的基础上发展出来的，是集线器的升级换代产品。 与集线器不同，交换机之所以能够直接对目的节点发送数据包，而不是像集线器一样以广播方式对所有节点发送数据包，其中最关键的技术就是交换机可以识别连在网络上的节点的网卡MAC地址，并把它们放到一个叫做MAC地址表的地方。 以太网交换机的原理和网桥的工作原理基本一致，它检测从以太端口来的数据包的源和目的地的MAC（介质访问层）地址，然后与系统内部的动态查找表进行比较，若数据包的MAC层地址不在查找表中，则将该地址加入查找表中，并将数据包

7、发送给相应的目的端口，在这一点上交换机与网桥的工作方式基本一致。 3.2 第二层设备交换机的外观和产品说明 产品外观3.2 第二层设备交换机的性能特点 独享带宽 交换机能够智能化地根据地址信息将数据快速送到目的地，因此它不会像集线器那样在传输数据时“打扰”那些非收信人。 全双工 当交换机上的两个端口在通信时，由于它们之间的通道是相对独立的，因此它们可以实现全双工通信3.2 第二层设备交换机与集线器的区别从OSI体系结构来看 集线器属于OSI的第一层物理层设备，而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备。从工作方式来看 集线器采用一种“广播”模式，因此很容易产生“广播风暴”，当网络规模较大时性能会

8、受到很大的影响。从带宽来看 集线器不管有多少个端口，所有端口都是共享一条带宽，在同一时刻只能有两个端口传送数据，其他端口只能等待，同时集线器只能工作在半双工模式下；而对于交换机而言，每个端口都有一条独占的带宽，当两个端口工作时并不影响其他端口的工作，同时交换机不但可以工作在半双工模式下而且可以工作在全双工模式下。3.3 第三层设备路由器（Router） 路由器属于网络层互联设备，用于连接多个逻辑上分开的网络。路由器有自己的操作系统，运行各种网络层协议（如IP协议、IPX协议、AppleTalk协议等），用于实现网络层的功能。3.3 第三层设备路由器的作用路由与桥接 路由器可以连接任意两种网络，

9、只要主机使用的是相同的网络层协议。连接网络层与数据链路层为了使网络层和数据链路层可以互通，需要“粘合”协议。（地址解析协议，ARP）用于把网络层地址映射到数据链路层地址，（反向地址解析协议，RARP）则反之。 3.3 第三层设备地址解析协议（ARP） 网络层地址是由网络管理员定义的抽象映射，它不去关心下层是哪种数据链路层协议。然而，网络接口只能根据第二层地址来互相通信，第二层地址通过ARP从第三层地址得到。 IP地址冲突 ARP产生的问题中最常见的是IP地址的冲突，这是由于两个不同的主机IP地址相同产生的，在任何互联的网络中，IP地址必须是惟一的。 3.3 第三层设备管理ARP缓存表 ARP缓

10、存表是成对的列表，是IP地址和MAC地址的对照表。根据IP地址索引，该表可以用命令arp来管理，其语法包括： 向表中添加静态表项：arp -s 从表中删除表项：arp -d 显示表项：arp -a 静态ARP地址的使用静态ARP地址的典型使用是设置独立的打印服务器，这些设备通常通过telnet来配置，但首先它们需要一个IP地址。3.3 第三层设备代理ARP 可以通过使用代理ARP来避免在每台主机上配置路由表，在使用子网时这特别有用，但注意，不是所有的主机都能理解子网。选择信息传送的线路 从过滤网络流量的角度来看，路由器的作用与交换机和网桥非常相似。但是与从物理上划分网段的交换机不同，路由器使用

11、专门的软件协议从逻辑上对整个网络进行划分。 对于那些结构复杂的网络，使用路由器可以提高网络的整体效率。 3.3 第三层设备路由器的分类接入路由器 企业级路由器 骨干级路由器 太比特路由器 3.3 第三层设备多层交换机 第三层交换机的工作原理是将传统交换器与传统路由器结合起来的网络设备，它既可以完成传统交换机的端口交换功能，又可完成部分路由器的路由功能。 第三层交换机的优势 子网间传输带宽可任意分配 合理配置信息资源 降低成本 交换机之间连接灵活 3.4 语音、DSL、光设备语音设备 VoIP（Voice over IP）是在分组数据网络上传输传统数据包的同时传输语音与传真信息。从提供新一代设备

12、的网络设备制造商与设计人员，到为商业与家庭用户提供有关服务的服务提供商，VoIP为各级用户带来了许多好处。DSL设备 数字用户线（DSL）技术是利用先进的数字技术来扩大现有铜线电话用户线传输频带宽度的技术。 3.4 语音、DSL、光设备光设备光设备的种类很多，有光端机、光纤收发器等。光端机还分为以太网数据光端机、视频光端机、音频光端机等。防火墙和AAA服务器防火墙 “防火墙”是一种形象的说法，其实它是计算机硬件和软件的组合，使因特网与内联网之间建立起一个安全网关，从而保护内联网免受非法用户的侵入，它其实就是一个把因特网与内联网（通常这局域网或城域网）隔开的屏障。AAA服务器 AAA指的是Aut

13、hentication（认证），Authorization（授权），Accounting（计费）。 认证、授权和计费一起实现了网络系统对特定用户的网络资源使用情况的准确记录。3.2 第二层设备 交换机的功能概述（1）地址学习（2）帧的转发和过滤（3）消除桥接环路（4）隔离数据流量和网络中发生的故障 （5）流量控制技术 （6）访问控制列表（ACL）技术 3.2 交换机的概述交换机的主要技术参数转发技术 转发技术是指交换机所采用的用于决定如何转发数据包的转发机制。各种转发技术各有优缺点。 有直通转发、存储转发、碰撞逃避转发等转发技术。服务质量 服务质量是交换机的一个重要指标。根据业务性质的不同，重

14、要程度的不通进行数据流的划分，有区别的对待这些数据流，是保障紧急重要业务的重要措施，是发挥网络价值的有效方式。 转发能力 以太网交换机的转发能力决定了网络的交换能力。其转发能力可以以是否支持线速转发、交换容量和包转发率来衡量。以S3026为例，其交换容量为12Gbit/s，包转发率为6.5Mp/s。 3.2 交换机的概述背板带宽 背板带宽是指所有业务板与路由交换引擎之间总的通信带宽，如同高速公路的设计总宽度，道路越宽，车越容易跑得快，例如S9512的背板带宽是1.8T。单/多MAC地址类型 单MAC交换机的每一个端口只有一个MAC硬件地址，它主要用于连接网络最终用户、网络共享资源等，不能连接集

15、线器或含有多个网络设备的网段。多MAC交换机在每一个端口上有足够的存储体记忆多个硬件地址。延时 交换机延时是指从交换机接收到数据包到开始向目的端口复制数据包之间的时间间隔。有许多因素会影响延时大小，比如转发技术等。采用直通转发技术的交换机有固定的延时。因为直通式交换机不管数据包的整体大小，而只根据目的地址来决定转发方向。所以，它的延时是固定的，取决于交换机解读数据包前6个字节中目的地址的解读速率。采用存储转发技术的交换机由于必须要接收完了完整的数据包才开始转发数据包，所以它的延时与数据包大小有关。数据包大，则延时大；数据包小，则延时小。3.2 交换机的概述VLAN支持 目前基本上所有的以太网交

16、换机都支持VLAN技术，但是究竟能支持多少个VLAN，支持何种方式的VLAN仍然是交换机性能的一个考核指标。H3C系列交换机都支持基于端口的VLAN，S3026E支持的VLAN数高达256个。管理功能 交换机的管理功能是指交换机如何控制用户访问交换机，以及用户对交换机的可视程度如何。通常，交换机厂商都提供管理软件或满足第三方管理软件远程管理交换机。一般的交换机满足SNMP MIB I / MIB II统计管理功能。而复杂一些的交换机会增加通过内置RMON组（mini-RMON）来支持RMON主动监视功能。有的交换机还允许外接RMON探监视可选端口的网络状况。3.2 交换机的概述生成树支持 由于

17、交换机实际上是多端口的透明桥接设备，所以交换机也有桥接设备的固有问题“拓扑环”问题（Topology Loops）。当某个网段的数据包通过某个桥接设备传输到另一个网段，而返回的数据包通过另一个桥接设备返回源地址。这个现象就叫“拓扑环”。一般，交换机采用生成树协议算法让网络中的每一个桥接设备相互知道，自动防止拓扑环现象。交换机通过将检测到的“拓扑环”中的某个端口断开，达到消除“拓扑环”的目的，维持网络中的拓扑树的完整性。在网络设计中，“拓扑环”常被推荐用于关键数据链路的冗余备份链路选择。所以，带有生成树协议支持的交换机可以用于连接网络中关键资源的交换冗余。 另外还有很多技术参数。例如：广播风暴的

18、抑制、镜像、流控、背板带宽、加载升级、管理、安全特性等。3.3交换机的分类目前，交换机大概可以按一下几个大类来分： 1.根据网络覆盖范围分：局域网交换机和广域网交换机； 2.根据传输介质和传输速度分：以太网交换机、快速以太网 交换机、千兆（G位）以太网交换机、10千兆（10G位）以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机； 3.根据交换机应用网络层次分：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； 4.根据交换机端口结构分：固定端口交换机和模块化交换机； 5.根据工作协议层分：第二层交换机、第三层交换机和第四层交换机 （通常所指的交换机均为二层交换机）；

19、 6.根据是否支持网管功能分：“网管型”和“非网管理型”； 7.根据网络分层设计来分：访问层、分布层和核心层。3.4 交换机的配置交换机的配置方式大体来说有以下几种：通过console口配置 Console口配置是交换机最基本、最直接的配置方式。当交换机第一次配置时，Console口配置成为配置的唯一手段。因为其他配置方式都必须在交换机上进行一些初始化配置。操作步骤为： （1）用专用配置电缆将配置用主机通信串口和交换机的Console口连接起来，如图。3.4 交换机的配置（2）首先启动操作终端，点击Windows的开始-所有程序-通讯-超级终端；（3）根据提示输入连接描述名称后确定（以下配置以

20、Windows XP为例），按照下图操作。3.4 交换机的配置（4）以太网交换机上电，终端上显示设备自检信息，自检结束后提示用户键入回车，之后将出现命令行提示符（如）。 （5）键入命令，配置以太网交换机或查看以太网交换机运行状态。需要帮助可以随时键入“?”，具体的配置命令请参考本手册中相关部分的内容。3.4 交换机的配置通过Telnet方式配置 大部分交换机都支持Telnet 功能，在Telnet功能开启的情况下，用户可以通过Telnet 方式对交换机进行远程管理和维护。这种方式配置的前提是交换机和 Telnet 用户端都要进行相应的配置，以保证通过Telnet 方式正常登录交换机。主要步骤是

21、： （1）配置交换机的管理IP 地址，因为要保证交换机和配置用户具有连通性，必须保证交换机具有可与之通信的管理IP地址。用Console配置方式，在VLAN接口视图下，配置IP地址： system-view SwitchAinterface vlan-interface 1 SwitchA-Vlan-interface1ip address 24 按照图将交换机和电脑相互连接，并把电脑的IP地址设置为/24，用ping命令测试它们之间的连同性。如果通，进行下一步。3.4 交换机的配置（2）配置用户认证方式，交换机有3种认证方式：None(无用户名和密码)、Password（密码）、Scheme

22、（用户名和用户密码），在缺省情况下，允许5个vty用户登录。进入用户界面视图 SwitchAuser-interface vty 0 4配置本地或远端用户名+口令认证方式 SwitchA-ui-vty0-4authentication-mode scheme配置登陆用户的级别为最高级别3(缺省为级别1) SwitchA-ui-vty0-4user privilege level 3添加TELNET管理的用户，用户类型为”telnet”，用户名为”testA”，密码为” 123456” SwitchAlocal-user testA SwitchA-luser-testAservice-type

23、 telnet SwitchA-luser-testApassword simple 1234563.4 交换机的配置（3）通过telnet登录到交换机。登录界面如图。注意: 1.H3C交换机最多同时支持5个Telnet用户登录，如果超过5个Telnet用户时，交换机将提示”Too many users”,请此时确认Telnet用户数量； 2.TELNET登陆可以应用windows自带的dos、超级终端，也可以应用别的telnet软件进行登陆。3.4 交换机的配置交换机的配置基础交换机的配置视图3.4 交换机的配置3.4 交换机的配置交换机的配置帮助 用户通过在线帮助能够获取到配置过程中所需的

24、相关帮助信息。命令行接口提供两种在线帮助：完全帮助、部分帮助。（1）完全帮助在任一视图下，键入，此时用户终端屏幕上会显示该视图下所有的命令及其简单描述。键入一命令，后接以空格分隔的，如果该位置为关键字，此时用户终端屏幕上会列出全部可选关键字及其描述。键入一命令，后接以空格分隔的，如果该位置为参数，此时用户终端屏幕上会列出有关的参数描述。键入后，如果只出现表示该位置无参数，直接键入回车即可执行。3.4 交换机的配置 （2）部分帮助 键入一字符或一字符串，其后紧接，此时用户终端屏幕上会列出以该字符或字符串开头的所有命令。 键入命令的某个关键字的前几个字母，按下键，如果以输入的字母开头的关键字唯一，

25、用户终端屏幕上会显示出完整的关键字；如果以输入的字母开头的关键字不唯一，反复按下键，则终端屏幕依次显示与字母匹配的完整关键字。历史命令 命令行接口提供历史命令记录功能，用户可以通过display history-command 命令随时查看其中已执行过的有效历史命令。缺省情况下，命令行接口为每个用户保存10 条有效历史命令。用户可以通过和来查看历史命令。3.4 交换机的配置交换机的配置命令 H3C全系列交换机的命令非常的丰富，下面列出一些常用的配置命令：system-view 进入系统视图模式sysname 为设备命名display current-configuration 当前配置情况 d

26、isplay saved-configuration 用来显示flash中以太网交换机的配置文件save 用来保存当前配置文件到flash中reset 用来擦除Flash中以太网交换机的配置文件language-mode Chinese|English 中英文切换 interface Ethernet 1/0/1 进入以太网端口视图 port link-type Access|Trunk|Hybrid 设置端口访问模式undo shutdown 打开以太网端口 shutdown 关闭以太网端口 3.4 交换机的配置quit 退出当前视图模式vlan 10 创建VLAN 10并进入VLAN 10

27、的视图模式 port access vlan 10 将当前端口加入到vlan 10中 port E1/0/2 to E1/0/5 将指定端口加入到当前vlan中port trunk permit vlan all 允许所有的vlan通过reboot 用来复位主板，其实就是将交换机重启3.5 交换机的常用配置交换机的上传和下载配置 在交换机中，目前比较流行的方式是用FTP服务器上传和下载文件。由于交换机的配置文件可以以文本的方式打开并修改，因此FTP也是一种配置交换机的主要方式，而且这种方式和其他方式相比有比较多的优势，能带来意想不到的效果，比如当忘记用户密码的时候，可以用这种方式重新设置。 以

28、太网交换机可以作为FTP服务器，为FTP客户端提供文件服务。用户在PC上可以运行FTP客户端程序登录到FTP服务器（即以太网交换机），访问服务器上的文件。（接受用户登录前，网络管理员需要事先配置好FTP服务器的IP地址。） 3.5 交换机的常用配置例子：以太网交换机作为FTP服务器，远端的PC作为FTP客户端。在FTP服务器上配置一个FTP用户名为testB，密码为123456。配置交换机上的一个VLAN接口的IP地址为/24，PC的IP地址为/24。交换机和PC之间路由可达。交换机的应用程序SwitchA.bin保存在PC上。PC通过FTP向远端的交换机上传SwitchA.bin，实现交换机

29、应用程序的升级，同时将交换机的配置文件Config.cfg下载到PC实现配置文件的备份。按照图来连接好交换机和电脑。3.5 交换机的常用配置配置步骤：（1）交换机上的配置用户登录到交换机上。（用户可以在本地通过Console口登录到交换机上，也可以通过Telnet远程登录到交换机上。各种登录方式请参见“3.4.1交换机的配置方式”。）在交换机上开启FTP服务，并设置用于登录本机FTP服务的用户名和密码。 system-view SwitchA ftp server enable SwitchA local-user testB SwitchA-luser-testB password simp

30、le 123456 SwitchA-luser-testB service-type ftp3.5 交换机的常用配置在PC上运行FTP客户端程序，与交换机建立FTP连接。通过上传操作把交换机的应用程序SwitchA.bin上传到交换机的Flash根目录下，同时从交换机上下载配置文件Config.cfg。这里以Windows系统的命令行窗口工具为例进行说明。 （2）客户端的配置进入命令行窗口，并切换至Switch.bin文件所在目录。（假设该文件存放在分区D:example的目录下）。使用ftp功能访问以太网交换机，并输入用户名testB、密码123456进行登录，进入FTP视图。 D:exam

31、ple ftp Connected to . 220 FTP service ready. User (:(none): testB 331 Password required for testB Password: 230 User logged in. ftp 3.5 交换机的常用配置上传SwitchA.bin文件 ftp put SwitchA.bin 200 Port command okay. 150 Opening ASCII mode data connection for switch.bin. 226 Transfer complete.下载Confi

32、g.cfg文件 ftp get Config.cfg 200 Port command okay. 150 Opening ASCII mode data connection for config.cfg. 226 Transfer complete. ftp: 收到1555字节，用时2.00 seconds 0.78Kbytes/sec.3.5 交换机的常用配置交换机的端口配置 交换机的端口技术，是交换机的主要技术指标，也是各厂家相互竞争的重要技术之一。交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网段，连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用

33、。H3C交换机的端口基本配置如表。 3.5 交换机的常用配置交换机的主要端口技术 （1）端口速率 局域网的发展经历了标准以太网，快速以太网、千兆以太网几个阶段，新阶段所使用的技术都有兼容老一代技术的特点，它们的速度分别是10M、100M、1000M，交换机的端口速率同样经历了由10M到1000M的发展，而且快速以太网交换机和千兆以太网交换机端口速率还可工作在自适应方式下。 在实际的使用过程中，快速以太网交换机和千兆以太网交换机都支持几种端口速率，那么它们到底是如何与对端通信的呢？H3C系列交换机有两种工作模式：手工配置和自适应，缺省情况下，所有端口都工作在自适应模式下，通过相互交换自协商报文进

34、行速率的匹配。匹配情况如表。 3.5 交换机的常用配置（2）端口工作模式 数据通信中，数据在线路上的传送方式可以分为单工通信、半双工通信和全双工通信三种。为了和网络技术的接轨，以太网交换机也既支持半双工通信，也支持全双工通信。在实际的运用当中，可以人工来设置通信的模式，也可以让交换机自行协商通信的模式。 如果交换机自行协商通信的模式，和端口速率协商是一样的，也是通过交换协商报文来协商端口的工作模式，实际上端口模式和端口速率的自协商报文是同一个协商报文。3.5 交换机的常用配置端口模式的选择过程中要注意以下几点：以太网口的两端工作模式（10M半双工、10M全双工、100M半双工、100M全双工、自协商）必须设置一致。如果一端是固定模式（无论是10M、100M），另外一端是自协商模式，即便能够协商成功，自协商的那一端也将只能工作在半双工模式。如果一端