网络设备和综合布线

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,第,2,章,网络设备和综合布线,1,一 局域网的主要特点,1.,覆盖有限的地理范围,2.,传输速率高（通常在,10Mb/s1000Mb/s,之间）,3.,误码率低,（通常低于,10,-8,）,4.,单位自己建设和拥有，易于维护和管理,5.,主要技术要素,拓扑结构,传输介质,介质访问控制方法,2,二 局域网的拓扑结构,1.,总线型拓扑结构,2.,环形拓扑结构,3.,星形拓扑结构,3,1.,总线型拓扑结构,（,1,）所有节点都连接到一条作为公共传输介质的总线上信息的传输以“共享介质”方式进行。,物理上的星型，逻辑上的总线结构。,4,5,（,2,）总线型的优越性,一个节点失效不影响其他节点的工作,节点的增删不影响全网的运行,结构简单,接入灵活,扩展容易,可靠性高,6,2.,环形拓扑结构,（,1,）特点：,以共享介质方式进行数据传输,每个节点都与两个相邻的节点相连,节点之间采用点到点的链路,网络中的所有节点构成一个闭合的环,环中的数据沿着一个方向绕环逐站传输,7,（,2,）环形的主要问题,环中某一位置的断开将导致整个网络瘫痪。,8,3.,星形拓扑结构,（,1,）特点：,存在一个中心节点,每个节点通过点到点的链路与中心节点连接,所有通信都通过中心节点进行,交换局域网是一种典型的星形拓扑结构。,逻辑拓扑结构和物理拓扑结构的完全统一的。,9,三 局域网传输介质,1.,传输介质作用,传输信号经过的各种物理环境,物理上将计算机相互连接起来的介质,2.,传输介质的种类,（,1,）同轴电缆,（,2,）非屏蔽双绞线（,UTP,）,（,3,）屏蔽双绞线（,STP,）,（,4,）光缆,10,11,（,1,）同轴电缆,12,同轴电缆的特点,1.,优点,传输距离较远，覆盖的地域范围较大,技术非常成熟,2.,缺点,电缆硬，折曲困难，重量重,3.,局域网常用同轴电缆,粗同轴电缆：特征阻抗,50,，直径,1cm,细同轴电缆：特征阻抗,50,，直径,0.5cm,4.,同轴电缆,不适合,用于楼宇内的结构化布线,13,（,2,）非屏蔽双绞线和,RJ-45,连接器,14,非屏蔽双绞线,1.,优点,尺寸小、重量轻、容易弯曲,价格便宜,容易安装和维护,RJ-45,连接器牢固、可靠,2.,缺点,抗干扰能力较弱,传输距离比较短,UTP,分为：,3,类线、,4,类线、,5,类线和超,5,类线,UTP,非常适合于,楼宇内部的结构化布线,15,屏蔽双绞线,1.,优点,传输质量较高,电缆尺寸和重量与,UTP,相当,2.,缺点,安装不合适有可能引入外界干扰,16,（,3,）光缆,17,1.,光缆的特点,(1),优点,传输速率高,传输距离远,传输损耗低,抗干扰能力强,(2),缺点,价格相对较高,安装比较困难,2.,光纤的分类,多模光纤,单模光纤（质量比多模光纤好：快、量大、贵）,另外按照制作工艺分：跳变式（折射率为常数）、渐变式（折射率随光纤半径增大而减小）,3.,光缆适合于楼宇内部的结构化布线,18,交换式以太网、交换机工作原理,19,一 共享式以太网存在的主要问题,1.,覆盖的地理范围有限,以太网覆盖的地理范围随网络速度的增加而减小,2.,网络总带宽容量固定,以太网的固定带宽被网络中的所有节点共同拥有,节点增加，冲突概率增大，带宽浪费也越严重,3.,不能支持多种速率,以太网的传输介质是共享的,20,所谓共享式以太网,，指网络中的所有节点共享网络带宽，最典型的是,HUB,连接的以太网，比如说,10,兆的,hub,，总的带宽就是,10,兆，不管有多少个口都是共用这,10,兆带宽，所以,10,兆的,hub,实际每个端口都达不到,10,兆的带宽,交换式以太网,是指采用了交换技术的以太网，连接设备就是交换机，总的带宽取决于交换机的背板带宽，比如说,100,兆的交换机，他的每个端口的带宽都是,100,兆，如果是全双工的带宽就是,200,兆。如果是,24,口的交换几，如果背板带宽能达到,4.8G,，那么这个这个交换机在,24,口都在使用的情况下，每个端口都能达到,100,兆的交换速率，那么这个交换机就能达到线速交换，低档的交换机一般背板带宽都不够，都不能达到线速交换。,另外,2,种模式还有个最重要的区别,，就是,hub,在进行连接的时候是发送的广播信息，每个端口都收到信号，然后那个目的端口反馈信息，再进行数据的传送，如果，结点多了就会引发广播风暴，造成网络瘫痪，而交换机在第一次发送过广播后就记录下,mac,地址了，再发送数据就是端口对端口的了，速度就会比,hub,快很多，也不会引起广播风暴。,21,4.,交换的提出,（,1,）共享以太网存在的问题的解决方法：分段,（,2,）何谓分段？,将大型以太网分割成两个或多个小型以太网；,每个段使用,CSMA/CD,介质访问控制方法维持段内用户的通信；,段与段之间通过“交换”设备沟通；,交换设备在一段接收信息，经处理后转发给另一段。,22,5.,利用集线器组成的大型共享式以太网,23,24,6.,交换设备的类型,1.,交换设备有多种类型,2.,常见的交换设备,局域网交换机：工作于数据链路层，连接较为相似的网络,路由器：工作于互联层，实现异型网络互联,25,7.,以太网交换机组网,26,（,1,）将一台计算机直接连到交换机端口；该计算机独享该端口提供的带宽。,（,2,）将一个网段连到交换机端口；该网段上的所有计算机共享该端口提供的带宽。,27,二 以太网交换机的工作过程,28,1.,数据转发方式,（,1,）直接交换,测到目的地址字段，立即转发,（,2,）存储转发交换,完整地接收整个数据，对数据进行差错检测,（,3,）改进的直接交换,接收数据头部，判断头部字段是否正确,29,2.,地址学习,30,（,1,）建立端口,/MAC,地址映射表需要解决的问题,交换机怎样知道哪台计算机连接哪个端口；,交换机怎样维护地址映射表以保持其“新鲜”。,（,2,）地址学习,读取帧源地址并记录帧进入交换机的端口（节点只要发送信息，交换机就能建立该表项）；,利用计时器维护表项的“新鲜”性。,31,3.,通信过滤,（,1,）目的：隔离本地信息，避免不必要的数据流动。,（,2,）方法：,利用端口,/MAC,地址映射表和帧的目的地址决定是否转发或转发到何处。,如果地址表中不存在帧的目的地址，交换机则需要向除接收端口以外的所有端口转发。,32,通信过滤举例,33,三 生成树协议,1.,交换机级联是否可以出现环路？,集线器级联不能出现环路（无论是水平还是树型结构）,交换机级联可以出现环路（交换机执行生成树协议）,2.,生成树协议,通过实现生成树协议相互的交换信息,利用交换的信息将网络中的环路断开,逻辑上形成一种树形结构,按照逻辑结构转发信息,34,生成树协议举例,35,路由选择、路由表的建立与刷新,36,一 路由选择和路由器,1.,路由选择,选择一条路径发送,IP,数据报的过程,2.,路由器,进行路由选择的计算机,3.IP,互联网,(1)IP,互联网是由路由器将多个网络相互联接所组成的,(2)IP,互联网采用面向非连接的互联网解决方案,路由器自治：各个路由器独立地对待每个,IP,数据报,路由器负责为每个,IP,数据报选择它所认为的最佳路径,37,4.,什么设备需要具备路由选择功能？,（,1,）路由器,主要任务就是路由选择,（,2,）多宿主主机,具有多个物理连接,发送,IP,数据报前，需要决定发送到哪个物理连接更好,（,3,）普通主机,具有单个物理连接,通过网络与多个路由器相连时，发送,IP,数据报前需要决定发送给哪个路由器更优,38,5.,表驱动,IP,选路的基本思想,（,1,）在需要路由选择的设备中保存一张,IP,路由表；,（,2,）,IP,路由表存储着有关可能的目的地址及怎样到达目的地址的信息；,（,3,）在转发,IP,数据报时，查询,IP,路由表，决定把数据报发往何处。,39,6.,路由表中的目的地址如何表示？,（,1,）大型互联网（如因特网）中有可能存在成千上万台主机；,（,2,）路由表中不可能包括所有目的主机的地址信息,内存资源占用巨大,路由表搜索时间很长,（,3,）隐藏主机信息,IP,地址：网络号（,netid,）和主机号（,hostid,）,IP,路由表中保存相关的目的网络信息,40,二 标准的路由表,1.,下一站选路的基本思想,路由表仅指定从该路由器到目的地路径上的下一步，而该路由器并不知道到达目的地的完整路径,2.,标准的,IP,路由表包含许多（,N,R,）对序偶,N,：目的网络的,IP,地址（使用目的主机,IP,地址的较少）,R,：到,N,路径上的“下一个”路由器的,IP,地址,41,3.,标准的路由表举例,42,4.,基本的下一站路由选择算法,43,三 子网选路,1.,子网环境下的,IP,路由表：,（,M,，,N,，,R,）三元组,M,：子网掩码,N,：目的网络地址,R,：到网络,N,路径上的“下一个”路由器的,IP,地址,2.,选路方法,取出,IP,数据报中的目的,IP,地址，与路由表表目中的“子网掩码”逐位相“与”，结果再与表目中“目的网络地址”比较，如果相同，说明选路成功，数据报沿“下一站地址”转发出去。,44,3.,子网选路举例,45,4.,路由表中的特殊路由,1.,默认路由,如果路由表没有明确指明一条到达目的网络的路由信息，就将数据报转发到默认路由指定的路由器,主要目的：缩短路由表的长度、减少路由计算时间,2.,特定主机路由,对单个主机（而不是网络）指定一条特别的路径,主要目的：增强安全性、进行网络连通性调试和判断路由表的正确性,46,四 统一路由选择算法中的路由表,1.,特定主机路由表项,掩码：,255.255.255.255,，目的地址：目的主机,IP,地址,2.,默认路由表项,掩码：,0.0.0.0,，目的地址：默认路由器的,IP,地址,3.,标准网络路由表项,A,类网络,掩码：,255.0.0.0,，目的地址：目的,A,类网络的,IP,地址,B,类网络,掩码：,255.255.0.0,，目的地址：目的,B,类网络的,IP,地址,C,类网络,掩码：,255.255.255.0,，目的地址：目的,C,类网络的,IP,地址,4.,子网路由表项,掩码：子网具有的掩码，目的地址：目的子网的,IP,地址,47,5.,统一的路由选择算法,48,（,1,）,IP,数据报传输与处理过程,49,（,2,）,IP,数据报传输与处理过程,50,（,3,）,IP,数据报传输与处理过程,51,主机,A,向主机,B,发送,-,主机,A,发送,IP,数据报,52,主机,A,向主机,B,发送,-,路由器R2处理和转发IP数据报,53,主机,A,向主机,B,发送,-,路由器R2处理和转发IP数据报,54,五 路由表的建立与刷新,1.,静态路由,人工指定的路由,2.,动态路由,路由器通过自己学习得到的路由,55,1.,静态路由,（,1,）静态路由是由人工建立和管理的；,（,2,）静态路由不会自动发生变化；,（,3,）静态路由必须手工更新以反映互联网拓扑结构或连接方式变化。,56,（,4,）静态路由的特点,优势,安全可靠、简单直观，避免了动态路由选择的开销,适用环境,不太复杂的互联网结构,劣势,不适用于复杂的互联网结构：建立和维护工作量大，容易出现路由环,互联网出现故障，静态路由不会自动做出更改,57,58,59,2.,动态路由,（,1,）动态路由可以通过自身学习，自动修改和刷新路由表,（,2,）动态路由要求路由器之间不断地交换路由信息,（,3,）优势：更多的自主性和灵活性,（,4,）适用环境：拓扑结构复杂、网络规模庞大的互联网,自动排除错误路径,自动选择性能更优的路径,60,61,62,（,5,）路径度量值,metric,1.metric,：表征路径优劣的数值,2.metric,越小，说明路径越好,3.metric,的计算可以基于路径的一个特征，也可以基于路径的多个特征：,跳数（,hop count,）：,IP,数据报到达目的地必须经过路由器个数；,带宽（,bandwidth,）：链路的数据能力；,延迟（,delay,）：将数据从源送到目的地所需的时间；,负载（,load,）：网络中（如路由器中或链路中）信息流的活动数；,可靠性（,reliability,）：数据传输过程中的差错率；,开销（,cost,）：一个变化的数值，通常可以根据带宽、建设费用、维护费用、使用费用等因素由网络管理员指定。,63,3.,动态路由的劣势,（,1,）交换路由信息需要占用网络的带宽,（,2,）路由表的动态修改和刷新需要占用路由器的内存和,CPU,处理时间，消耗路由器的资源,64,Thank You !,65,