《计算机网络技术基础教程》 课件 单元4 计算机网络设备

单元4计算机网络设备4.1传输介质

学习目标能够说出传输介质的种类及各自特点；

准确写出T568A和T568B线序并掌握双绞线的制作与连接方法；了解光纤的制作与连接方法。1.双绞线的结构

双绞线（TP，TwistedPairwire）是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。双绞线一般由两根22～26号绝缘铜导线相互缠绕而成。4.1.1双绞线

双绞线结构2.双绞线的分类双绞线电缆可以分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）两种。屏蔽双绞线（STP）：屏蔽双绞线（STP）的缠绕电线对被一种金属箔制成的屏蔽层所包围，而且每个线对中的电线也是相互绝缘的。屏蔽层上的噪声与双绞线上的噪声反相，从而使得两者相抵消来达到屏蔽噪声的功能。4.1.1双绞线

UTP

STP4.1.1双绞线3.RJ-45头的接线标准（如表4-1和表4-2所示）表4-1EIA/TIA568A接线标准表4-2EIA/TIA568B接线标准RJ-45线槽12345678颜色白绿绿白橙蓝白蓝橙白棕棕RJ-45线槽12345678颜色白橙橙白绿蓝白蓝绿白棕棕

交叉线（反接线）：两端分别使用不同的接线标准，一端T568A、另一端是T568B，用于连接相同类型的设备，比如计算机和计算机、交换机和交换机。

直通线（正接线）：两端的线序一致，用于连接不同类型的设备。比如路由器和交换机、计算机和交换机。4.1.1双绞线4.跳线种类

第一步:剥线，用网线钳剥开双绞线最外层保护套2厘米左右;

第二步:理线，将绞在一起的4对8根线分开，按照双绞线制作标准排序理直;

第三步:剪线,用网线钳剪齐线端;

第四步:插线，将排列好的各条芯线同时插入RJ-45水晶头底部;

第五步:压线，将RJ-45水晶头正确插入网线钳的压线槽中，用力压下网线钳手柄。

第六步:测线，使用网线测试仪对网线进行测试。4.1.1双绞线5.双绞线制作步骤1.同轴电缆的结构

顾名思义，同轴电缆是由一组共轴心的电缆构成。其具体的结构由内到外通常包括中心铜线、绝缘层、网状屏蔽层以及塑料封套4个部分。同轴电缆中的铜心外包裹一层绝缘层，这是为了将铜心与金属屏蔽层隔开，避免接触短路而造成数据传输错误；网状屏蔽层是为了屏蔽外界对数据传输的干扰，同时也起到接地的作用；同轴电缆的最外层通常是由橡胶、塑料或其他绝缘的材料做成的，用于保护内部的结构不易被破坏。4.1.2

同轴电缆

双绞线结构2.同轴电缆的分类

同轴电缆可分为两种基本类型，基带同轴电缆和宽带同轴电缆。基带同轴电缆根据其直径大小可以分为：粗同轴电缆与细同轴电缆。4.1.2

同轴电缆1.光纤的结构

光纤是光导纤维的简称，光纤的横截面为圆形，由纤芯、包层和涂覆层构成。4.1.3

光纤

光纤结构4.1.3

光纤2.分类

按传输模式可以分为：单模光纤、多模光纤。

单模光纤这是指在工作波长中，只能传输一个传播模式的光纤，具有比多模光纤大得多的带宽，它适用于大容量、长距离通信。

多模光纤是在给定的工作波长上传输多种模式的光纤。4.1.3

光纤3.光纤的特性（1）传输带宽非常宽，通信容量很大。（2）传输损耗小，中继距离长，特别适用于长距离传输。（3）抗雷电和抗电磁干扰能力强。（4）保密性好，不易被窃听或截取数据。（5）体积小，重量轻。（6）误码率低，传输可靠性高。1.分类：无线电波、微波、卫星通信、激光和红外线等。2.特性：无线传输可以突破有线网的限制，布线、安装方便，利用空间电磁波实现站点之间的通信，可以为广大用户提供移动通信服务。4.1.4无线传输介质感谢聆听单元4计算机网络设备4.2常用网络设备

学习目标熟练掌握常见网络设备的应用；

能够准确描述交换机的主要功能并掌握其基本应用；能够准确描述路由器的主要功能并掌握其基本应用；能够准确描述中继器、集线器、网桥的主要功能并掌握其基本应用。1.定义：网卡（NetworkInterfaceCard）又称为网络接口卡或网络适配器，是局域网组网的核心设备，它提供接入LAN的电缆接头，每一台接入LAN的工作站和服务器，都必须使用一个网卡连入网络。2.功能：网络适配器的主要功能包括数据的封装与解封、链路管理、编码与译码、数据缓存和控制数据的收发功能。3.物理地址（MAC地址）：由48位二进制数组成，通常用12位十六进制来表示。4.2.1网络适配器网卡1.定义：网络节点上话务承载装置、交换级、控制和信令设备以及其他功能单元的集合体。交换机能把用户线路、电信电路和(或)其他需要互连的功能单元根据单个用户的请求连接起来。2.功能：交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。目前交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN〔虚拟局域网〕的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有防火墙的功能。

3.交换方式：直通式、存储-转发式和碎片隔离。4.应用：堆叠和级联。4.2.2交换机交换机5.交换机的工作原理（1）交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。（2）交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。（3）如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪（flood）。（4）广播帧和组播帧向所有的端口转发。4.2.2交换机1.定义：路由器是互联网的主要节点设备。路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择。作为不同网络之间互相连接的枢纽，路由器系统构成了基于TCP/IP的国际互联网络Internet的主体脉络。它的可靠性则直接影响着网络互连的质量。因此，在园区网、地区网、乃至整个Internet研究领域中，路由器技术始终处于核心地位。2.功能：连接不同的网络；选择信息传送的最佳路径，即路由选择；路由器可以作为网关，共享上网。3.分类：按功能分为：核心层（骨干级）、企业级、访问级(接入级)。4.2.3路由器路由器4.路由器的优点（1）路由器就好似是双层的立交桥。各个方向的车辆畅通无阻。（2）路由可以给你的局域网电脑自动分配IP地址！实现虚拟拨号。（3）复杂的网络拓扑结构，负载共享和最优路径。（4）能更好地处理多媒体。（5）隔离不需要的通信量。（6）节省局域网的频宽。（7）减少主机负担。4.2.3路由器1.定义：防⽕墙是指设置在不同⽹络（如可信任的企业内部⽹和不可信的公共⽹）或⽹络安全域之间的⼀系列部件的组合。2.功能：防⽕墙（Firewall），是⼀种硬件设备或软件系统，主要架设在内部⽹络和外部⽹络间，为了防⽌外界恶意程式对内部系统的破坏，或者阻⽌内部重要信息向外流出，有双向监督功能。4.2.4防火墙1.定义：无线路由器是带有无线覆盖功能的路由器。2.功能：提功能用户上网和无线覆盖。4.2.5无线路由器无线路由器1.定义：网关〔Gateway〕是连接两个不同网络协议、不同体系结构的电脑网络的设备。2.功能：网关有两种：一种是面向连接的网关，一种是无连接的网关。网关可以实现不同网络之间的转换，可以在两个不同类型的网络系统之间进行通信，把协议进行转换，将数据重新分组、包装和转换。4.2.6

网关1.定义：调制解调器是Modulator(调制器)与Demodulator(解调器)的简称，它是⼀种计算机硬件，它能把计算机的数字信号翻译成可沿普通电话线传送的模拟信号，⽽这些模拟信号⼜可被线路另⼀端的另⼀个调制解调器接收，并译成计算机可懂的语⾔，从⽽实现两台设备之间的通讯。2.功能：调制和解调，实现模拟信号与数字信号的转换。3.分类：外置式和内置式。4.2.7调制解调器调制解调器1.定义：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发工作。它完成物理线路连接，对衰减的信号进行放大，保持与原数据相同。连接同一个网络或多个网段。常用于总线型网络。属于物理层与高层协议无关。在以太网标准中只允许5个网段，最多使用4个中继器，3个终端。2.功能：对接收到的信号进行再生和发送，从而增加信号传输的距离。3.特点：中继器连接起来的两端必须采用相同的介质访问控制协议（只识别物理层数据格式）。4.工作原理:当电信号在传输介质传输时，电信号随着电缆长度的增加而减弱，导致信号失真，中继器会对衰减的信号进行放大处理，使得传输的数据和原数据相同，从而解决了信号失真的问题。4.2.8中继器中继器1.定义：集线器是指将多条以太网双绞线或光纤集合连接在同一段物理介质下的设备。从某种角度来说，可以将集线器看成“多端口的中继器”。集线器工作在物理层。单一网段的共享介质的以太网，其数据传输方式都是采用CSMA/CD方式。

2.功能：是对接收到的信号进行再次整形放大，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。（再生整形）3.工作原理：首先是节点发信号到线路,集线器接收该信号,因信号在电缆传输中有衰减,集线器接收信号后将衰减的信号整形放大,最后集线器将放大的信号广播转发给其他所有端口。4.分类：“5口、8口、12口、16口、24口、48口”最常用24口集线器。分为“10Mbps、100Mbps、10/100Mbps自适应集线器”。4.2.9集线器集线器1.定义：网桥（连接设备）网桥是根据物理地址过滤和转发数据包的连接设备，它工作于OSI模型的数据链路层(对应于TCP/IP网络的网络访问层)。连接不同的网络。2.功能：计算机网络中的网桥的主要功能是根据目标的MAC地址阻止或转发数据，（转发过滤）。隔离冲突域3.工作原理：当网桥收到一个数据帧后,首先将它传送到数据链路层进行差错校验,然后再送至物理层,通过物理层传输机制再传送到另一个子网上,在转发数据帧之前,网桥对数据帧的格式和内容不作或只作很少的修改。4.2.10网桥网桥感谢聆听单元4计算机网络设备4.3CiscoPacketTracer入门

学习目标能够说出并熟练掌握静态路由配置方法；

能够熟悉掌握防火墙的配置方法。准确说出并会使用VLAN划分技术；能够熟练使用PacketTrace；能够了解PacketTracer基本概述；1.PacketTracer简介PT提供可视化、可交互的用户图形界面，来模拟各类网络设备及其网络处置进程，使得实验更直观、更灵活、更方便。（1）PT提供两个工作区：逻辑工作区（Logical）与物理工作区（Physical）。逻辑工作区：要紧工作区，在该区域里面完成网络设备的逻辑连接及配置。物理工作区：该区域提供了办公地址（城市、办公室、工作间等）和设备的直观图，能够对它们进行相应配置。4.3.1PacketTracer简介（2）PT提供两种工作模式：实时模式（Real-time）与模拟模式（simulation）。实时模式：默许模式。提供实时的设备配置和CiscoIOS

CLI（CommandLineInterface）模拟。模拟模式：Simulation模式用于模拟数据包的产生、传递和接收过程，可逐步查看。4.3.1PacketTracer简介a.模拟实际设备的硬件。b.模拟器能够提供三层交换机功能了。c.模拟器支持报文分析功能。d.支持多人远程组网一个大型网络。e.支持IPv6、支持无线。f.绘图功能。4.3.1PacketTracer简介（3）PacketTracer模拟器的优势：2.VLAN配置（1）VLAN定义

VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）的中文名为"虚拟局域网"。VLAN是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段。VLAN技术的出现，使得管理员根据实际应用需求，把同一物理局域网内的不同用户逻辑地划分成不同的广播域，每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机工作站，与物理上形成的LAN有着相同的属性。VLAN技术主要应用于交换机和路由器中，目前主流应用还是在交换机之中。4.3.2

VLAN配置Switch>Switch>en(进入配置)Switch#Switch#configureterminal（进入全局配置）Switch（config）#vlan2（建立vlan）Switch（config-vlan）#interfacerangefa0/1-15

(设置加入vlan的端口号)Switch（config-if-range）#switchportaccessvlan2

（激活端口在vlan中）Switch（config-if-range）#exit（退出vlan）Switch（config）#exit（退出全局配置模式）Switch#showvlan（查看配置vlan信息）Switch#showmacaddress-table

(查看交换机记录mac地址表)Vlan配置完成4.3.2

VLAN配置（2）VLAN配置步骤3.VLAN隔离

⾸先，在⼀台未设置任何VLAN的⼆层交换机上，任何⼴播帧都会被转发给除接收端⼝外的所有其他端⼝（Flooding）。例如，计算机A发送⼴播信息后，会被转发给端⼝2、3、4。如图下图所示。4.3.3

VLAN隔离3.VLAN隔离

⾸先，在⼀台未设置任何VLAN的⼆层交换机上，任何⼴播帧都会被转发给除接收端⼝外的所有其他端⼝（Flooding）。例如，计算机A发送⼴播信息后，会被转发给端⼝2、3、4。如图下图所示。4.3.3

VLAN隔离3.VLAN隔离

这时，如果在交换机上⽣成红、蓝两个VLAN；同时设置端⼝1、2属于红⾊VLAN、端⼝3、4属于蓝⾊VLAN。再从A发出⼴播帧的话，交换机就只会把它转发给同属于⼀个VLAN的其他端⼝——也就是同属于红⾊VLAN的端⼝2，不会再转发给属于蓝⾊VLAN的端⼝。同样，C发送⼴播信息时，只会被转发给其他属于蓝⾊VLAN的端⼝，不会被转发给属于红⾊VLAN的端⼝。如图下图所示。4.3.3

VLAN隔离

VLAN通过限制⼴播帧转发的范围分割了⼴播域。上图中为了便于说明，以红、蓝两⾊识别不同的VLAN，在实际使⽤中则是⽤“VLANID”来区分的。4.静态路由配置（1）静态路由静态路由是指由网络管理员手工配置的路由信息。当网络的拓扑结构或链路的状态发生变化时，网络管理员需要手工去修改路由表中相关的静态路由信息。（2）静态路由配置步骤

①在路由器router0和路由器router1上配置接口IP地址和router0上的时钟频率。

②查看路由器生成的直连路由。

③使用iproute命令在路由器router0和路由器router1上配置静态路由。

④验证路由器router0和路由器router1上的静态路由配置。

⑤将PC0和PC1主机默认网关分别设置为与路由器接口F1/0的IP地址。

⑥PC0和PC1主机之间可以相互通信。4.3.4

静态路由配置5.防火墙基础配置步骤

①配置接口IP，并划到对应的安全域zone。

②配置路由。

③配置防火墙控制策略（这个一定要配置），如

policyfrom"l2-untrust"to"l2-trust"

ruleid2

actionpermit

src-addr"Any"

dst-addr"Any"

service"Any"

④配置防火墙NAT（如果不访问外网，可以不配置），如

snatruleid1from"Any"to"Any"eifethernet0/4trans-toeif-ipmodedynamicport

⑤配置端口映射（如果没有端口需要映射，可以不配置）。4.3.5

防火墙基础配置步骤感谢聆听单元4计算机网络设备4.4网络设备配置案例

学习目标能够说出并熟练掌握单臂路由配置方法；

能够说出并熟练掌握RIP动态路由配置方法；能够说出并熟练掌握OSPF动态路由配置方法。（1）单臂路由原理

在路由器上定义对应各个VLAN的“子接口（SubInterface）”，如右图所示。VLAN将交换机从逻辑上分割成了多台，因而用于VLAN间路由的路由器，也必须拥有分别对应各个VLAN的虚拟接口，所以尽管实际与交换机连接的物理端