《计算机网络基础与应用》教案-第5章-网络互连

授课章节第5章网络互连

，网络互联

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11

O网络互联的概迷❷网络互连设备❸网络接入O网络设备管理

❶网络互通的❶中缗a.。公共传、同O网络追■操作系统

授课内容O网络互通的功奘Onm❷网朝《人技术❷便图根式

❸冏培互连的类32❸交掇包❸ENSPtt用

O网络53的层次❹三层交损机O华为设备的常用勖令

❺感由翡

。网关

首授班级首授时间课时4学时

1.掌握网络互连的概念及类型。

2.了解网络连接设备及其作用。

知识目标

3.了解公共交换网络基础知识和网络接入方式。

4.掌握网络设名操作系统。

1.能够描述网络互联设备的分类及其作用。

2.能够描述网络各种接入方式的区别及其作月。

能力目标

3.描述计算机网络的管理协议及网络安全的技术。

4.能够熟练使用华为ENSP模拟器软件及通过其进行网络实验操作。

教学重点交换机与路由器的工作原理

教学难点交换机与路由器的操作

教学地点教具教案、演示课件

第5章网络互连

5.I网络互连的概述

网络互连是指将不同的网络连接起来，以构成更大规模的网络系统。

5.1.1网络互连的概念

1.各种互连的内涵

在网络互连系统中，有多个术语如互连、互联、互通、互操作，各有不同的内涵。

（1）互连，指网络在物理上的连接，两个网络之间至少有一条在物理上连接的线路，它为

两个网络的数据交换提供了物资基础和可能性，但并不能保证两个网络一定能够进行数据

交换，这要取决于两个网络的通信协议是不是相互兼容。

（2）互联，指网络在物理和逻辑上，尤其是逻辑上的连接。

（3）互通，指两个网络之间可以交换数据。

教学过程

（4）互操作，指网络中不同计算机系统之间具有透明地访问对方资源的能力。

2.互连的要求

如果要实现网络互连，要求如下所述。

（1）在互连的网络之间提供链路，至少有物理线路和数据线路。

（2）在不同网络结点的进程之间提供适当的路由来交换数据。

（3）提供网络记账服务，记录网络资源使用情况。

（4）提供各种互连服务，应尽可能不改变互连网络的结构。

5.I.2网络互连的功能

网络互连的功能，如下所述。

（I）屏蔽各个物理网络的差别。

（2）隧藏各个物理网络实现细节。

(3)为用户提供通用服务。

5.1.3网络互连的类型

计算机网络分为局域网、城域网和广域网三种。网络互连类型，如下所述。.

1.局域网与局域网互连

图5-1局域网与局域网互连

2.局域网互广域网互连

3.局域网与广域网与局域网互连

4.广域网与广域网互连

5.1.4网络互连的层次

图5・2网间连接设备示意图

1.物理层互连

物理层互连只是连接多个网段，起到扩大网络范围的作用。主要设备是中继器和集线

器(Hub)o

中继器是最低层的物理设备，用于在局域网中连接几个网段，只起简单的信号放大作

用，用于延伸局域网的长度。严格地说，中继器是网段连接设备而不是网络互连设备。

2.数据链路层互连

2.集线器(Hub)

图5-5集线器

5.2.2网桥

使用网桥连接起来的网段从逻辑上看是一个网络，也就是说，网桥可以将两个以上独立的物

理网络连接在一起，组成一个逻辑局域网。

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图5-6网桥连接的网络

(1)网桥的工作原理。

图5-7网桥的工作原理

5.2.3交换机

图5-8交换机

1.交换机的工作原理

图5-9交换机的结构与工作过程

图5-10交换机的工作原理

2.交换机的技术参数

判断交换机的性能，主要技术参数指标是关键，如下所述。

（1）交换方式。直通交换、存储转发和碎片隔离三种交换方式。

（2）背板带宽。

（3）包转发率。

（4）传输速率。

（5）全双工。

（6）内存容量。

（7）端口数量。

（8）端口类型。

（9）MAC地址数量。

除此之外，部分交换机产品还有是否支持虚拟局域网（VLAN）、模块插槽数量、堆叠

端口、网管功能等参数。

3.交换机与集线器的区别

交换机与集线器都是局域网中用于互连的多端口设备，但它们有很大的区别，如下所

述,

（1）工作层不同。

（2）工作原理不同。

（3）带宽使用不同。

（4）工作模式不同。

5.2.4三层交换机

三层交换机实质上是将二层交换机与路由器结合起来的网络设备，它既可以完成数据交换

功能，又可以完成数据路由功能，二层交换机的结构如图5-11所示。

图5-12三层交换机的工作原理

5.2.5路由器

图5-13路由器的概念模型

1.路由器的组成

路由器的本质也是一台计算机，有中央处理器（CPU）、存储器和操作系统（IOS）等。

路由器的组成大致可以分成两部分，内部构件和外部构件，其内部构件，如下所述。

（1）RAM（随机存储器），

（2）NVRAM（非易失性RAM）,

（3）FLASH（快速闪存），

（4）ROM（只读存储器），

（5）CPU（中央处理器）,

（6）背板。

路由器可以用电脑通过多种方法来对路由器进行配置，如图5-14所示，道过路由器的

Console端口进行配置。

图5-14通过路由器的Console端口进行配置图

2.路由器工作原理

路由器的主要工作就是为经过路由器的每个分组（Packet,亦称包）寻找一条最佳传输

路径，并将该数据包有效地传送到目的站点。

静态路由表，由网络管理员事先设置好的、固定不变的路由表。

动态路由表，路由表不是事先设定的，而是由路由器根据网络状态定时地进行自动调

图5-15路由器的工作原理

2.路由器的功能

（I）路径选择。

（2）数据转发。

3.路由器的分类

路由器的分类方法很多，常见的分类方法，如下所述。

（1）按照网络协议划分。

（2）按照功能划分。

（3）按照结构划分。

（4）按照应用划分。

（5）按照所处网络位置划分。

（6）按照性能划分。

5.2.6网关

网关又称网间连接器或协议转换器。其工作在0S1七层模型的传输层或更高层，即在

传输层以上实现网络的互连。

1.网关的工作原理

图5-16网关

2.网关的基本功能

网关具有报文存储转发、访问控制、流量控制和拥塞控制等功能。网络支持互连网间的

管理：网关支持互连网间协议的转换。

3.网关的类型

网关可以是一个专用设备，也可以用计算机作为硬件平台，由软件实现网关功能。网关

的分类有多种.如下所述。

（1）网关按路由体系结构可分为内部网关、外部网关和边界网关。

（2）网关按对OSI七层模型可分为传输网关和应用程序网关两种基本类型。

（3）网关连接的不同体系的网络结构只能针对某一特定应用而言，不可能有通用网

关。因此，网关一般只适合于某特定的应用系统的协议转换。

5.3网络接入

5.3.1公共传输网

构建广域网时，公共传输网的内部结构和JJ乍机制用户是不关心的，用户只需了解公

共传输网络提供的接口，如何实现和公共传输网络之间的连接，并通过公共传输网络实现远

程端点之间的报文交换。公共传输网基本可以分成两类，第一类是电路交换网.主要是公共

交换电话网（PSTN）和综合业务数字网（ISDN）：另一类是分组交换网，主要是X.25分

组交换网、帧中继。

1.电路交换网

（I）公共交换电话网（PSTN）

（2）综合业务数字网（ISDN）

2.分组交换网络

分组交换网络泥供虚电路和数据报服务。

（1）X.25分经交换网。

（2）帧中继。

3.异步传输模式（ATM）

异步传输模式可作为B-ISDN的底层传输模式。ATM是面向连接的，通过建立虚电路进

行数据传输。

4.数字数据网（DDN）

数字数据网（DigitalDataNetwork,DDN）是一种利用数字信道提供数据通信的传输网,

它主耍提供点到点及点到多点的数字专线或专网

5.数字用户线（xDSL）

数字用户线以铜质电话双绞线为传输介质的点对点传输技术。DSL使用在电话系统中没有

被利用的高频堵号传输数据以弥补铜线传输的一些缺陷。

数字用户线包括不对称数字用户线（ADSL）、高比特率数字用户线（HDSL）、单线

数字用户线（SDSL）和超高速比特率数字用户线（VDSL）.

5.3.2网络接入技术

图5-17宽带运营商网络结构

在接入网中，目前可供选择的接入方式主要有PSTN、ISDN、DDN、LAN、ADSL、

VDSL、Cable-Modem.PON和LMDS等，它们各有各的优缺点。

1.PSTN拨号

图5-18PSTN拨号上网

2.ISDN拨号

图5-19ISDN拨号上网

3.DDN专线

用户租用DDN'也务需要申请开户。DDN的收费一般可以采用包月制和计流量制，这

与一般用户拨号上网的按时计费方式不同。

4.ADSL

图5-20ADSL上网

5.VDSL

6.Cablemodem

7.无源光网络（PON）

5.4网络设备管理

图5-21华为S系列盒式交换机接U

5.5.I网络设备操作系统

1.网络设备的硬件构成

常有交换机与路由器等网络设备的内部组成基本相同，由中央处理器(CPU)、主存储器

(RAM/DRAM)、非易失性存储器(NVRAM)、快闪存储器(FlashROM)和只读存储器

(ROM)和•些外部接口电路。

(1)中央处理器(CPU)。

(2)主存储器(RAM/DRAM)。

(3)只读存储器(ROM)。

(4)快闪存储器(FlashROM)。

(5)非易失性存储器(NVRAM)。

2.网络设备操作系统

立联网两人设备制造商思科公司与华为公司，各自为自己生产的网络设备开发自己的网络

设备操作系统.所以在网络管理时，两公司的产品在操作管理使用的命令不同。

(1)思科互联网操作系统(InternetworkOperatingSystem,简称IOS)是思科公司为其网络

设备开发的操作维护系统。

(2)华为网络操作系统(VersatileRoutingPlatform,简称VRP)。通用路由平台,是华为

在通信领域多年的研究经验结晶，是华为所有基于IP/ATM构架的数据通信产品操作系统

平台。现在我口用的华为路由器、交换机都是VRP系统。

图5-22华为设备的配置方法

5.5.2视图模式

视图模式是华为公司为网络设备的各种配置模式，不同的视图对应不同的命令集。特定的功

能必须在相应的视图下配置。

1.视图模式

不同的视图的命令行格式不同，如下所述。

(I)普通视图。命令行格式为<Huawei>

普通视图时常用的是查看命令。

(2)系统视图。命令行格式为［Huawei］

系统视图常用的系统配置命令。

(3)接口配置视图。命令行格式为|Huawei-EthernetO/O/O|

接口配置视图常用于对接口进行配置的命令。

(4)Acl配置视图。命令格式为［Huawei-acI-basic-2000］

Acl配置视图常用于对ACL配置命令。

(5)QoS流分类视图。命令格式为［Huawei-classifier-to-13］

QoS流分类视型常用于对服务质量进行配置的命令。

(6)流动作视图。命令格式为［Huawei-bchavior-to-intcrnct1

流动作视图常用于对流动作命令。

(7)QoS策略视图。命令格式为［Huawei-qospolicy-input］

QoS策略视图常用于对QOS策略命令。

(8)telnet用户视图。命令格式为［Huawei-ui-vtyO-4］

telnet用户视图对telnet用户操作命令。

视图模式的相互转换，操作方式，如图5-23所示。

普

系

通

统

视

视

图

图

at

图5-23华为网络操作系统的视图模式

2.命令行的在线帮助

VRP命令行接口提供以下两种在线帮助，如下所述。

(1)完全帮助。

(2)部分帮助。

3.交换机以太网端口类型

交换机以太网端口的类型，如下所述。

(1)Access类型。端口只能属于1个VLAN,一般用于连接计算机。

(2)Trunk类型。端口可以属于多个VLAN,可以接收和发送多个VLAN的报文，一般用

于交换机之间连接。

(3)Hybrid类型。端口可以属于多个VLAN,可以接收和发送多个VLAN的报文，可以

用于交换机之间连接，也可以用于连接用户的计算机。

三种类型的端口可以共存在一台设备上，但Trunk端口和Hybrid端口之间不能直接切换，

只能先设为Access端口，再设置为其他类型端口。例如:Trunk端口不能直接被设置为Hybrid

端口，只能先设为Access端口，再设置为Hybrid端口。

5.5.3ENSP使用

1.软件简介

eNSP是一款由华为提供的免费的、可扩展的、图形化操作的网络仿真工具平台，主要对企

业网络路由器、交换机进行软件仿真，完美呈现真实设备实景，支持大型网络噗拟，让广大

用户有机会在没有真实设备的情况下能够模拟演练，学习网络技术。

注意eNSP需要多个软件支持，分别是WinPcap、Wireshark和OracleVM等。

(I)WinPcap是一个基于Win32平台的，用于捕获网络数据包并进行分析的开源库。

(2)Wireshark(前称Ethereal)是一个网络封包分析软件。网络封包分析软件的功能是撷

取网络封包，并尽可能显示出最为详细的网络封包资料。

(3)VirtualBox是一款开源虚拟机软件。

2.软件功能

图5-24eNSP软件界面

(I)主菜单。提供“文件”、“编辑”、“视图”、“工具”、“考试”、“帮助”菜单。

(2)工具栏。主菜单的常用工具都工具栏提供如下工具：

(3)网络设备区。此区域分为上中下三部分，上部是设备类别区；中部是设备型号区：下

部是简介。在设备类别区可以选择实验所需的设备大类，共8大类，如图5-25所示。

图5-25设备说明

(4)工作区.在网络设备区内选杼你要的设名，用鼠标拖入工作区，可以架构实验用网络。

(5)设备接口区。此区域显示拓扑中的设备和设备已连接的接口。双击或者拖动标题栏时

可以将其脱离主界面，增大工作区可视面积。再次双击或者拖动标题栏时，可以将其放回至

原位置。

指示灯颜色含义，红色表示设备未启动或接口处于物理DOWN状态：绿色表示设备已启动

或接口处于物理UP状态；蓝色表示接口正在采集报文。

设备接口区显示的接口列表，如图5-26所示。

接口列表

/OISWOCCOM2m)

•Gd*CUENT2EthirnMCVWl

o«0Ay2••CUtNTO:tthemetWl

•G€(VtV3•CUEHTiEthirnMCVryi

・Gtcvxya，•CIMNT5：tthemetWl

・G€(V(VSCUENT4EthfrnMCVXVl

•GCCW6-OMNTZtthemetCWl

图5-26接口列表

3.使用举例

通过一个简单的应用来说明软件的使用。

（I）选择设备，为设备选择所需模块并且选用合适的线型互连设备，起动设备，如图5-27

所示。

图5-27起动设备

（2）配置设备，双击设备，弹出了配置命令对话框，我们在rouler的ethernelO/O/O接口配

置了IP地址192.168.1.254,如图5-28所示。

图5-28设备配置

用相同的方法,加入了一台PC,给PC配置了IP地址192.168.1.100,如图同29所示。

图5-29客户机的配置

（3）测试连通性。在用PC去ping网关路由器测试结果是通的，如图5-30所示。

图5-30在客户机测试

用路由器去pingPCl的IP地址测试也是通的。如图5-31所示。这是一个最基本的连通实

验。

图5-31在路由器上测试

5.4.4华为设备的常用命令

1.交换机的命令

华为交换机的常用命令，如下所述。

IQuidway|discur:显示当前配置

IQuidwayjdisplaycurrent-configuration:显示当前配置

[Quidwayjdisplayinterfaces；显示接口信息

[Quidwayjdisplayvlan；显示路由信息

[Quidwayjdisplayversion:显示版本信息

[Quidway]superpassword:修改特权用户密码

[Quidway]sysname:交换机命名

[Quidway]intcrfacccthcrnct0/1:进入接口视图

[Quidway]inteifacevlanx；进入接口视图

[Quidway-Vlan-interfacex]ipaddress10.65.1.1255.255.0.0：配置VLAN的IP地址

[Quidway]iproute-static0.0.0.00.0.0.010.65.1.2：静态路由=网关

[Quidway]rip：三层交换支持

IQuidway]loual-uscrfip

IQuidwayjuser-interfacevty04；进入虚拟终端

[S3026-ui-vty0-4]authentication-modepassword；设置口令模式

[S3O26-ui-vtyO-4]setauthentication-modepasswordsimple222；设置口令

[S3026-ui-vty0-4]userprivilegelevel3：用户级别

[Quidway]interfaceethemet0/1；进入端口模式

[Quidway]intc()/l；进入端口模式

[Quidway-EthcrnctO/l]duplex{halt]full|auto}：配置端口-L作状态

|Quidway-EthernetO/l]spced{10|100|au(o)；配置端口工作速率

IQuidway-EthernetO/1]flow-control；配置端口流控

IQuidway-EthernetO/l]mdi{across|auto|nonnal)；配置端口平接扭接

[Quidway-EthernetO/1]portlink-type{trunk|access|hybrid}；设置端口工作模式

[Quidway-EthernelO/1]portaccessvlan3；当前端□加入到VLAN

[Quidway-Elherne【O⑵porttrunkpermitvlan{IDAll}：设trunk允许的VLAN

[Quidway-EthcmctO/3]porttrunkpvidvlan3:设置trunk端口的PVID

[Quidway-E(hcrnctO/l]undoshutdown；激活端口

IQuidway-EthernetO/1]shutdown；关闭端口

IQuidway-EthernetO/1Jquit;返回

[Quidway]vlan3；创建VLAN

[Quidway-vlan3]portethemet0/1：在VLAN中增加端口

[Quidway-vlan3]porteO/i:简写方式

[Quidway-vlan3]portethemet()/1toethemet0/4：在VLAN中增加端口

[Quidway-vlan3]porlcO/ltocO/4：简写方式

IQuidway)monitor-pon<interface_typeinterface_num>；指定镜像端口

[Quidway]poitmirror<interface_typeinterface_num>:指定被镜像端口

[Quidway]portmiiTorint_listobsening-portint_typeint_num；指定镜像和被镜像

[Quidway]descriptionstring；指定VLAN描述字符

[Quidway]description；删除VLAN描述字符

[Quidwayjdisplayvlan[vlan_id]：查看VLAN设置

[Quidway]stp{cnablc|disablc)：设置生成树，默认关闭

IQuidwayjstppriority4096；设置交换机的优先级

[Quidway]stproot(primary[secondary}：设置为根或根的备份

[Quidway-EthernetO/1]stpcost200；设置交换机端口的花费

[Quidway]link-aggregatione0/ltoeO/4ingress|both；端口的聚合

[Quidway]undolink-aggregatione0/l|all：始端口为通道号

[SwitchA-vlanx]isolate-user-vlanenable：设置主vlan

[SwitchA]isolaie-user-vlan<x>secondary<list>：设置主vlan包括的子vlan

[Quidway-E(hcrnct0/2]porthybridpvidvlan<id>：设置vlan的pvid

|Quidway-E(hernet0/2]porthybridpvid:删除vlan的pvid

|Quidway-Ethernet0/2]porthybridvlanvlan_id_listuntagged；设置无标识的vlan

如果包的vlanid与PVId一致,则去掉vlan信息，默认PVID=U

所以设置PVID为所属vlanid。设置可以互通的vlan为untaggedo

2.路由器的命令

华为路由器的常用命令，如下所述

[QuidwayJdisplayversion:显示版本信息

IQuidwayIdisplaycurrent-configuration；显示当前配置

[Quidway]displayinterfaces；显示接口信息

[Quidway]displayiproute；显示路由信息

[Quidway]sysnameaabbcc；更改主机名

[Quidway]superpasswrod123456：设置口令

[Quidway]intcrfaceserialO：进入接口

[Quidway-scrialOJipaddress<ip><mask|mask」cn>：配置端口IP地址

|Quidway-serialO|undoshutdown；激活端口

|Quidway11ink-protocolhdlc；绑定hdlc协议

[Quidway]user-interfacevty04

[Quidway-ui-vty0-4]authenlication-modepassword

[Quidway-ui-vty0-4]setauthentication-modepasswordsimple222

[Quidway-ui-vty0-4]userprivilegelevel3

|Quidway-ui-vtyO-4]quit

[Quidwayldcbugginghdlcallse