计算机网络设备与网络维护LESS

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章,计算机组网设备和配置,计算机系统与网络技术,主要内容,介绍计算机网络设备的基本知识,介绍使用网络设备组网的相关技术,介绍交换机、路由器等网络设备的组网方式和配置方法,7.1 网络传输介质及连接方式,网络传输介质,网络传输介质是网络通信过程中信息的传输通道,网络传输介质分类,有线介质,同轴电缆、双绞线、光纤电缆等,无线介质,无线电、微波、红外线、激光等,7.1 网络传输介质及连接方式,主要有线网络传输介质,双绞线,非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair，UTP),这种缆线由两股相互绝缘隔离、绞绕在一起的电线组成，作为一条通信线路,屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair，STP）,它在双绞线的外面包上了一层铝箔，因而提高了双绞线的抗干扰能力,7.1 网络传输介质及连接方式,非屏蔽双绞线目前主要有以下几类：,1类线，用于电话线和低速数据线；,2类线，用于低速网络，速度只有4Mbps；,3类线，适用10Base-T以太网，传输速率10Mbps,网络段100m；,4类线，用于令牌环网，传输速率可达到20Mbps，网络段100m，多用于以太网；,5类线，支持100Mbps的传输速率，可用于100Base-T以太网，网络段100m；,超5类线，传输速率达155Mbps，网络段100m，适用于100Base-T以太网、ATM网。,6类线，传输速率达10Gbps，网络段100m，适用于1000Base-T和10GBase-T以太网。,7.1 网络传输介质及连接方式,主要有线网络传输介质,同轴电缆（Coaxial Cable）,基带同轴电缆,宽带同轴电缆,7.1 网络传输介质及连接方式,主要有线网络传输介质,光纤（Fiber-Optic Cable）,光纤由纤芯、包层、护套以及加强纤维组成,7.1 网络传输介质及连接方式,常用的无线介质。,无线电波,微波,红外线,激光,7.1 网络传输介质及连接方式,网络连接方式,有线连接方式,RJ-45连接器,BNC连接器,无线连接方式,无线网卡,无线网桥,7.1 网络传输介质及连接方式,双绞线连接方式,a)RJ-45,连接器,线槽编号,b)直连网线,c)交叉网线,7.1,网,网络连接设,备,备,调制解调器,：,：也称Modem，用,于,于在远程连,接,接时完成数,字,字信号与模,拟,拟信号的转,换,换。,网卡：把网,线,线与计算机,连,连接起来，,完,完成计算机,数,数据与介质,传,传输信号之,间,间的转换。,转发器：也,称,称为中继器,，,，增强网络,信,信息信号，,扩,扩展信息传,输,输距离。,网桥：连,接,接两个同构,网,网络，形成,一,一个规模更,大,大的网络。,集线器：用,于,于把分散的,网,网络节点连,接,接起来，也,称,称为多口中,继,继器。,交换机：通,过,过快速分组,交,交换，增强,网,网络带宽，,提,提高数据传,输,输性能。,路由器：实,现,现多个同构,或,或异构网络,的,的连接，寻,找,找网络路径,转,转发数据信,息,息。,网关：又称,网,网络协议转,换,换器，在异,构,构网络间翻,译,译、传送信,息,息。,7.2 网,卡,卡,网络接口卡,（,（Network Interface Card，NIC）也叫,网,网络适配器,（,（Network Adaptor），简称,网,网卡，是计,算,算机连接网,络,络中各种网,络,络设备的接,口,口,7.2 网,卡,卡,网卡分类,按网卡的速,率,率划分,以太网卡可,分,分为10Mbps、100Mbps、1000 Mbps和10000Mbps四种频宽,。,。,按网卡接口,类,类型划分,网卡与计算,机,机的总线接,口,口使用较普,遍,遍的是ISA接口、PCI接口、USB接口,和,和笔记本电,脑,脑专用的PCMCIA,接,接口。,按网卡应用,划,划分,根据应用的,场,场合，网卡,可,可分为客户,机,机网卡和服,务,务器网卡,7.2 网,卡,卡,网卡工作原,理,理,网卡是局域,网,网中最基本,的,的部件之一,。,。每个网卡,在,在出厂时都,被,被赋予一个,全,全球唯一的,物,物理地址标,识,识，称为MAC地址。MAC地址,的,的长度为48比特，常,用,用十六制数,来,来表示，如,：,：00-C0-9F-E2-EC-17。,网卡的功能,主,主要有两个,：,：一是将计,算,算机内部的,数,数据封装为,数,数据帧，并,通,通过网络介,质,质将数据发,送,送到网络上,去,去；二是接,收,收网络上其,它,它设备传过,来,来的数据帧,，,，并将其提,交,交本机处理,。,。,网卡有半双,工,工（Half Duplex）与,全,全双工（Full Duplex,）,）之分。半,双,双工网卡无,法,法同一时间,内,内完成接收,与,与传送数据,的,的操作，而,全,全双工网卡,支,支持具有在,同,同一时刻进,行,行发送和接,收,收操作的能,力,力,7.2 网,卡,卡,网卡的基本,构,构造,常用的以太,网,网卡主要由PCB线路,板,板、主芯片,、,、数据汞、,总,总线插口、BOOTROM、EEPROM,、,、晶振、RJ-45接,口,口、指示灯,以,以及一些二,极,极管、电容,、,、电阻等元,件,件构成,7.2 网,卡,卡,网卡的工作,过,过程,以实现载波,侦,侦听多路碰,撞,撞检测（CDMA/CD）协议的,以,以太网卡为,例,例，说明网,卡,卡的一般工,作,作过程。,以太网卡发,送,送数据时，,首,首先侦听介,质,质上是否有,载,载波，如果,有,有，则认为,其,其他站点正,在,在传送信息,，,，继续侦听,介,介质。一旦,通,通信介质在,一,一定时间段,内,内（称为数,据,据帧间缝隙,：,：IFG=9.6微秒,）,）无信号，,即,即没有被其,他,他站点占用,，,，则开始进,行,行数据帧发,送,送，同时继,续,续侦听通信,介,介质，以检,测,测冲突。在,发,发送数据期,间,间，如果检,测,测到冲突，,则,则立即停止,该,该次发送，,并,并向介质发,送,送一个“阻,塞,塞”信号，,告,告知其他站,点,点已经发生,冲,冲突，从而,丢,丢弃那些可,能,能受到损坏,的,的数据帧，,并,并等待一段,随,随机时间（CSMA/CD确定等,待,待时间的算,法,法是二进制,指,指数退避算,法,法）。在等,待,待一段随机,时,时间后，再,进,进行新的发,送,送。如果重,传,传多次后（,大,大于16次,）,）仍发生冲,突,突，就放弃,发,发送。,7.3,集,集线器（HUB）,集线器,一种特殊的,转,转发器，它,与,与一般转发,器,器之间的区,别,别在于它能,提,提供多端口,服,服务,在一个集线,器,器不同端口,连,连接的网络,节,节点共享HUB的总带,宽,宽,a)TP-linkTL-HP8MU,集,集线器b)UGR-3005HT集线,器,器,集线器实物,图,图,7.3,集,集线器（HUB）,集线器工作,原,原理,集线器工作,在,在物理层,7.3,集,集线器（HUB）,集线器缺点,用户数据包,向,向所有节点,发,发送，很可,能,能带来数据,通,通信的不安,全,全因素，一,些,些别有用心,的,的人很容易,非,非法截获他,人,人的数据包,；,；,由于所有数,据,据包都是向,所,所有节点同,时,时发送，而,所,所有节点共,享,享带宽，就,很,很容易造成,网,网络拥塞现,象,象，降低了,网,网络数据传,输,输效率。,7.3,集,集线器（HUB）,集线器的分,类,类,集线器的结,构,构和组网方,式,式,集线器一般,包,包括一个BNC接口，,一,一个AUI,接,接口和8、16 或24个RJ-45的Link接口以,及,及多个LED指示灯。,以集线器为,中,中心的网络,结,结构,7.4,交,交换机（Switch,）,）,交换机是对,集,集线器缺点,进,进行改进的,产,产物，它工,作,作在链路层。它使用交,换,换技术解决,集,集线器共享,式,式网络通信,效,效率低、带,宽,宽不足和网,络,络不易扩展,等,等问题,交换机实物,图,图,7.4,交,交换机（Switch,）,）,交换机工作,原,原理,目前交换机,采,采用的主要,交,交换技术包,括,括：端口交,换,换、帧交换,和,和信元交换,。,。,端口交换,网段之间通,过,过端口进行,交,交换,帧交换,对传统传输,媒,媒介进行微,分,分段，提供,并,并行传送的,机,机制，以减,小,小冲突域，,获,获得高的带,宽,宽。,直通交换：,提,提供线速处,理,理能力，交,换,换机只读出,网,网络帧的前14个字节,，,，便将网络,帧,帧传送到相,应,应的端口上,。,。存储转,发,发：通过对,网,网络帧的读,取,取进行验错,和,和控制。,信元交换,信元交换又,称,称ATM（,异,异步传输模,式,式）交换，,它,它将数据分,解,解为固定大,小,小的信元（53字节）,，,，通过硬件,实,实现快速的,信,信元交换，,处,处理速度极,快,快,7.4,交,交换机（Switch,）,）,以太网交换,机,机,传统的以太,网,网在共享线,路,路上传输数,据,据，传输质,量,量极大地受,到,到共享介质,上,上计算机数,量,量的影响。,这,这就是在同,一,一冲突域中,，,，数据冲突,所,所导致的严,重,重后果。,以太网交换,机,机解决上述,问,问题的根本,方,方法是减少,冲,冲突域内的,主,主机数量，,使,使每个冲突,域,域仅有一个,端,端口,7.4,交,交换机（Switch,）,）,以太网交换,机,机,a)星型,集,集线器网b)交换,机,机网,交换机和集,线,线器的冲突,域,域,7.4,交,交换机（Switch,）,）,交换机按照,以,以下规则处,理,理该数据帧,：,：,判断该数据,帧,帧属于广播,帧,帧还是单播,帧,帧，如果是,广,广播帧则向,所,所有端口（,接,接收该数据,帧,帧的端口除,外,外）转发该,数,数据帧。,如果是单播,帧,帧则查找MAC地址表,，,，确定MAC地址表中,是,是否有数据,帧,帧的目的MAC地址对,应,应的映射项,，,，如果存在,对,对应的映射,则,则按照该映,射,射项进行数,据,据转发；如,果,果不存在对,应,应的映射则,向,向所有端口,（,（接收该数,据,据帧的端口,除,除外）转发,该,该数据帧。,如果数据帧,的,的目的MAC地址与源MAC地址,在,在同一接口,连,连接的网段,上,上，则丢弃,该,该帧，交换,不,不会发生。,7.4,交,交换机（Switch,）,）,虚拟局域网,（,（VLAN,）,）,虚拟局域网,是,是指交换机,在,在交换局域,网,网的基础上,，,，通过网络,管,管理软件创,建,建可跨越不,同,同网段、不,同,同网络的逻,辑,辑网络。,一个VLAN就是一个,逻,逻辑子网，,也,也就是一个,逻,逻辑广播域，它可以覆,盖,盖多个物理,网,网络，允许,处,处于不同地,理,理位置的网,络,络用户加入,到,到一个逻辑,子,子网中。,从用户使用,的,的角度来看,，,，VLAN,和,和普通局域,网,网没有什么,不,不同；但从,网,网络管理的,角,角度来看，VLAN不,用,用考虑物理,位,位置、传输,介,介质的问题,，,，VLAN,可,可以位于任,意,意位置，甚,至,至于不同的,国,国家。,7.4,交,交,换,换,机,机,（,（Switch,）,）,VLAN,划,划,分,分,基,于,于,端,端,口,口,的,的VLAN,划,划,分,分,基,于,于MAC,地,地,址,址,的,的VLAN,划,划,分,分,基,于,于,协,协,议,议,的,的VLAN,划,划,分,分,基,于,于,子,子,网,网,的,的VLAN,划,划,分,分,VLAN,的,的,划,划,分,分,示,示,例,例,7.4,交,交,换,换,机,机,（,（Switch,）,）,交,换,换,机,机,组,组,网,网,交,换,换,机,机,已,已,经,经,成,成,为,为,局,局,域,域,网,网,主