《TCPIP路由交換技術(shù)》課件-第4章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備

第4章網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備課程議題通過本次內(nèi)容的學(xué)習(xí)，希望您能夠：了解一般的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)掌握常見廣域網(wǎng)接口類型和基本特性掌握常見局域網(wǎng)接口類型和基本特性掌握常見的光接口類型和基本特性學(xué)習(xí)目標(biāo)4.1中繼器中繼器中繼器：是將兩個(gè)網(wǎng)段連接起來的設(shè)備或節(jié)點(diǎn)。轉(zhuǎn)發(fā)器又稱最簡單的中繼器設(shè)備（中繼器又稱轉(zhuǎn)發(fā)器）。工作在OSI的物理層。中繼器中繼器的作用若局域網(wǎng)的跨越距離過長，使得信號會衰減，從而導(dǎo)致接收設(shè)備無法正確識別信號。此時(shí)，應(yīng)加接中繼器，以加強(qiáng)信號，實(shí)現(xiàn)波形修整、放大、中繼轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)信息功能。作用：擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)連接距離和擴(kuò)充工作站數(shù)量的作用。像個(gè)加油站。中繼器分為直接放大式和信號再生式兩種：直接放大式只是一個(gè)簡單的放大器，噪音也將一同傳遞到下一網(wǎng)段。信號再生式同時(shí)具有信號再生功能，其可對信號進(jìn)行整形后傳到下一網(wǎng)段。

中繼器只負(fù)責(zé)將任何電纜段上的數(shù)據(jù)發(fā)送到另一段電纜上，并不管信號中是否有錯誤或不適于傳輸?shù)男盘?。中繼器注意事項(xiàng)中繼器不對信號進(jìn)行濾波和解釋。注意：1、不要形成環(huán)路；2、不要無限制地連接中繼器。

以太網(wǎng)最多可用4個(gè)中繼器。如以太網(wǎng)常常利用中繼器擴(kuò)展總線的電纜長度，標(biāo)準(zhǔn)細(xì)纜以太網(wǎng)的每段長度最大185米，最多可有5段，因此增加中繼器后，最大網(wǎng)絡(luò)電纜長度則可提高到925米。4.2集線器集線器集線器（HUB）可以稱為多端口的中繼器。集線器實(shí)質(zhì)上是中繼器,主要功能就是將其接收到的信號進(jìn)行再生放大，以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離。集線器工作在物理層.集線器(HUB)集線器擴(kuò)展局域網(wǎng)使用多個(gè)集線器可連成更大的局域網(wǎng)一組二組三組集線器集線器集線器集線器主干集線器集線器分類結(jié)合技術(shù)和應(yīng)用兩個(gè)方面，可對Hub進(jìn)行如下的分類。(1）HUB按照對輸入信號的處理方式上，可以分為無源HUB有源HUB智能HUB集線器優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)擴(kuò)大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。缺點(diǎn)任一時(shí)刻，只能有一個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)。所以，集線器擴(kuò)展局域網(wǎng)碰撞域增大了，但總的吞吐量并未提高。如果使用不同的數(shù)據(jù)率，那么就不能用集線器將它們互連起來。

集線器分類（2）按連接速率分。如10M、100M、10/100M自適應(yīng)HUB等等（3）按端口數(shù)目分。（4）按結(jié)構(gòu)和功能分類，HUB集線器可分為未管理的集線器、堆疊式集線器和底盤集線器三類。但Hub也可以集中其中的多個(gè)特點(diǎn)，如“8口10/100Mbps自適應(yīng)智能型Hub”、“24口100Mbps可堆疊式Hub”等。

局域網(wǎng)集線器的選擇（1）以速度為標(biāo)準(zhǔn)。上聯(lián)設(shè)備的帶寬、提供的連接端口數(shù)、應(yīng)用需求。（2）以能否滿足拓展為標(biāo)準(zhǔn)。堆疊、級聯(lián)。（3）以是否提供網(wǎng)管功能為標(biāo)準(zhǔn)。（4）以外型尺寸為參考。（5）適當(dāng)考慮品牌和價(jià)格。4.3

網(wǎng)橋網(wǎng)橋(Bridge)網(wǎng)橋?qū)蓚€(gè)相似的網(wǎng)絡(luò)連接起來，并對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的流通進(jìn)行管理。它工作于數(shù)據(jù)鏈路層，不但能擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的距離或范圍，而且可提高網(wǎng)絡(luò)的性能、可靠性和安全性。網(wǎng)橋可以是專門硬件設(shè)備，也可以由計(jì)算機(jī)加裝的網(wǎng)橋軟件來實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)橋(Bridge)網(wǎng)橋（Bridge）像一個(gè)聰明的中繼器。中繼器從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)電纜里接收信號，放大它們，將其送入下一個(gè)電纜。相比較而言，網(wǎng)橋?qū)年P(guān)卡上傳下來的信息更敏銳一些。網(wǎng)橋是一種對幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的技術(shù)，根據(jù)MAC分區(qū)塊，可隔離碰撞。網(wǎng)橋?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)的多個(gè)網(wǎng)段在數(shù)據(jù)鏈路層連接起來。端口1網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)站表端口管理軟件網(wǎng)橋協(xié)議實(shí)體端口1端口2緩存①②③網(wǎng)段B網(wǎng)段A1112①③⑤2②④⑥2站地址端口網(wǎng)橋網(wǎng)橋④⑤⑥端口2(1)接收幀(2)緩存(3)查表(4)丟棄發(fā)往同LAN的幀；否則轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)端口網(wǎng)橋工作原理網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí)，并不是向所有端口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的MAC地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個(gè)端口網(wǎng)橋的作用局域網(wǎng)上的信息往往是局部的，通常網(wǎng)內(nèi)的通信遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于網(wǎng)間的通信。如果把一個(gè)局域網(wǎng)分成兩個(gè)局域網(wǎng)，則每個(gè)網(wǎng)段的利用率將會提高一倍。因此，可以用網(wǎng)橋來連接這兩個(gè)網(wǎng)段。網(wǎng)橋網(wǎng)橋的特性：

工作在數(shù)據(jù)鏈路層是一種存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備支持任何網(wǎng)絡(luò)層和高層協(xié)議根據(jù)MAC地址過濾數(shù)據(jù)不能隔離廣播信息使用網(wǎng)橋帶來的缺點(diǎn)1、存儲轉(zhuǎn)發(fā)增加了時(shí)延。2、對廣播信息不能識別，也不能過濾。容易產(chǎn)生A網(wǎng)絡(luò)廣播給B網(wǎng)絡(luò)工作站數(shù)據(jù)，又被重新廣播回A網(wǎng)絡(luò)的情況，這種往返廣播，使網(wǎng)上出現(xiàn)大量冗余信息，最終形成廣播風(fēng)暴。網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多(不超過幾百個(gè))和通信量不太大的局域網(wǎng)。網(wǎng)橋和集線器、中繼器不同集線器、中繼器工作在物理層，只是進(jìn)行信號的放大，轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，能識別數(shù)據(jù)幀，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。集線器或中繼器會把不正確的幀傳送到另一個(gè)網(wǎng)段，而網(wǎng)橋?qū)G棄不正確的幀。網(wǎng)橋可以把故障控制到一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)。集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，不對傳輸媒體進(jìn)行檢測。

4.4交換機(jī)交換機(jī)(Switch)交換機(jī)概念的提出：

1、集線器共享介質(zhì)傳輸，造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸效率低下。一個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)，所有其它結(jié)點(diǎn)都可以接收到，數(shù)據(jù)不安全。2、交換機(jī)可以解決上述問題，與集線器不同，交換機(jī)只將收到的數(shù)據(jù)包根據(jù)目的地址發(fā)到相應(yīng)的端口，而集線器則是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到所有端口。而且，交換機(jī)可以同時(shí)連通許多對端口，使多個(gè)端口之間在同一時(shí)刻能夠相互通信。

網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)交換機(jī)及工作原理

1）交換機(jī)根據(jù)收到數(shù)據(jù)幀中的源MAC地址建立該地址同交換機(jī)端口的映射，并將其寫入MAC地址表中。

2）交換機(jī)將數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表進(jìn)行比較，以決定由哪個(gè)端口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

3）如數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址不在MAC地址表中，則向所有端口轉(zhuǎn)發(fā)。這一過程稱為泛洪（flood）。

4）廣播幀和組播幀向所有的端口轉(zhuǎn)發(fā)。交換機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)享帶寬

交換式以太網(wǎng)總?cè)萘繛镹*10Mbps，N為交換機(jī)擁有的端口對數(shù)。同一時(shí)刻可以有N對站點(diǎn)在傳輸數(shù)據(jù)。用以太網(wǎng)交換機(jī)擴(kuò)展局域網(wǎng)集線器集線器集線器一系三系二系10BASE-T至因特網(wǎng)100Mb/s100Mb/s100Mb/s萬維網(wǎng)服務(wù)器電子郵件服務(wù)器以太網(wǎng)交換機(jī)路由器交換機(jī)分類

從廣義上來看，交換機(jī)分為：廣域網(wǎng)交換機(jī)和局域網(wǎng)交換機(jī)。從傳輸介質(zhì)和傳輸速度分為：以太網(wǎng)交換機(jī)、快速以太網(wǎng)交換機(jī)、千兆以太網(wǎng)交換機(jī)、FDDI交換機(jī)、ATM交換機(jī)和令牌環(huán)交換機(jī)。1、局域網(wǎng)交換機(jī)背板帶寬大大低于廣域網(wǎng)交換機(jī)

2、廣域網(wǎng)交換機(jī)支持路由功能

3、廣域網(wǎng)交換機(jī)內(nèi)置安全機(jī)制，大大提高安全性

4、廣域網(wǎng)交換機(jī)帶有計(jì)費(fèi)功能

5、廣域網(wǎng)交換機(jī)可以管理多個(gè)局域網(wǎng)，而局域網(wǎng)交換機(jī)則不行

交換機(jī)與集線器的區(qū)別1）用集線器組成的網(wǎng)絡(luò)稱為共享式網(wǎng)絡(luò)，用交換機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)稱為交換式網(wǎng)絡(luò)。共享式網(wǎng)絡(luò)存在的主要問題是所有用戶共享帶寬，每個(gè)用戶的可用帶寬隨用戶數(shù)量的增加而減少。在交換式網(wǎng)絡(luò)中，交換機(jī)能夠提供給每個(gè)用戶專用的信息通道，理想情況下，每個(gè)用戶都獨(dú)享帶寬。2）集線器只能在半雙工方式下工作，而交換機(jī)同時(shí)支持半雙工和全雙工操作。因?yàn)榧€器是共享傳輸介質(zhì)的，這樣在上行通道上集線器一次只能傳輸一個(gè)任務(wù)，要么是接收數(shù)據(jù)，要么是發(fā)送數(shù)據(jù)。而交換機(jī)則不一樣，它是采用全雙工方式來傳輸數(shù)據(jù)的，因此在同一時(shí)刻可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，這不但令數(shù)據(jù)的傳輸速度大大加快，而且在整個(gè)系統(tǒng)的吞吐量方面交換機(jī)比集線器至少要快一倍以上。交換機(jī)與網(wǎng)橋的區(qū)別

（1）交換機(jī)工作時(shí)，實(shí)際上允許許多組端口間的通道同時(shí)工作。

（2）分段能力的區(qū)別（3）傳輸速率的區(qū)別

（4）數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)方式的區(qū)別

4.5路由器(Router)路由器（Router）路由器也稱作路徑選擇器，其功能是在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)和介質(zhì)之間實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。工作在網(wǎng)絡(luò)層，具有異種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的能力。路由器路由器及工作原理（1）路由器接收來自它連接的某個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)。（2）路由器檢查IP報(bào)頭中的目的地址。如果目的地址位于發(fā)出數(shù)據(jù)的那個(gè)網(wǎng)絡(luò)，那么路由器就放下被認(rèn)為已經(jīng)達(dá)到目的地的數(shù)據(jù)。（3）如果數(shù)據(jù)要送往另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，那么路由器就查詢路由表，以確定數(shù)據(jù)要轉(zhuǎn)發(fā)到的目的地。路由器的主要功能（1）把網(wǎng)絡(luò)分隔成多個(gè)子網(wǎng)。（2）隔離廣播風(fēng)暴。（3）路徑選擇。（4）連接不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。（5）提供安全訪問機(jī)制。（6）提供第三層網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。路由器的分類（1）按處理能力來劃分。可將路由器分為高端路由器和中低端路由器。通常將背板交換能力大于40Gbps以上的路由器稱為高端路由器，背板交換能在40Gbps以下的路由器稱為中低端路由器。（2）按結(jié)構(gòu)分。可將路由器分為模塊化結(jié)構(gòu)與非模塊化結(jié)構(gòu)。通常中高端路由器為模塊化結(jié)構(gòu)，低端路由器為非模塊化結(jié)構(gòu)。（3）按所處網(wǎng)絡(luò)位置分?？煞譃楹诵穆酚善髋c接入路由器。核心路由器位于網(wǎng)絡(luò)中心，通常使用的是高端路由器，要求快速的包交換能力與高速的網(wǎng)絡(luò)接口，通常是模塊化結(jié)構(gòu)。接入路由器位于網(wǎng)絡(luò)邊緣，通常使用的是中低端路由器，要求相對低速的端口以及較強(qiáng)的接入控制能力。路由器的分類（4）按功能分?？煞譃橥ㄓ寐酚善髋c專用路由器。一般所說的路由器為通用路由器。專用路由器通常為實(shí)現(xiàn)某種特定功能對路由器接口、硬件等作專門優(yōu)化。（5）按性能分?？煞譃榫€速路由器以及非線速路由器。線速路由器是高端路由器，能以媒體速率轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包；中低端路由器是非線速路由器。目前一些新的寬帶接入路由器也有線速轉(zhuǎn)發(fā)能力。線速轉(zhuǎn)發(fā)是路由器性能的一個(gè)重要指標(biāo)。簡單的說就是進(jìn)來多大的流量，就出去多大的流量，不會因?yàn)樵O(shè)備處理能力的問題而造成吞吐量下降。路由器與交換機(jī)的區(qū)別（1）交換機(jī)工作在OSI七層模型的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層；路由器工作在OSI七層模型的第三層，即網(wǎng)絡(luò)層。（2）交換機(jī)利用物理地址來確定是否轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；路由器利用位于第三層的尋址方法來確定是否轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，使用IP地址而不是物理地址。（3）傳統(tǒng)的交換機(jī)只能分割沖突域，而無法分割廣播域；而路由器可以分割廣播域。（4）交換機(jī)主要是用來連接網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)網(wǎng)段；路由器則可以通過端到端的路由選擇來連接不同的網(wǎng)絡(luò)，并可實(shí)現(xiàn)與Internet的連接。4.6

CISCO路由器和交換機(jī)產(chǎn)品簡介CISCOCatalyst2960Catalyst2960:10/100M線速交換機(jī)。千M光纖上聯(lián)業(yè)界鄰先性能集成IP語音。視頻，防病，防黑客功能等WS-2960的特性?為網(wǎng)絡(luò)邊緣提供了智能特性，如先進(jìn)的訪問控制列表(ACL)和增強(qiáng)安全特性?雙介質(zhì)上行鏈路端口提供了千兆以太網(wǎng)上行鏈路靈活性，可以使用銅纜或光纖上行鏈路端口—每個(gè)介質(zhì)上行鏈路端口都有一個(gè)10/100/1000以太網(wǎng)端口和一個(gè)小型可插拔(SFP)千兆以太網(wǎng)端口，在使用時(shí)其中一個(gè)端口激活，但不能同時(shí)使用這兩個(gè)端口?通過高級QoS、精確速率限制、ACL和組播服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)控制和帶寬優(yōu)化?通過多種驗(yàn)證方法、數(shù)據(jù)加密技術(shù)和基于用戶、端口和MAC地址的網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)入控制，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)安全性?通過思科網(wǎng)絡(luò)助理，簡化了網(wǎng)絡(luò)配置、升級和故障診斷?使用Smartports自動配置特定應(yīng)用思科WS-C3560-24TS-S

設(shè)備類型：企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)VLAN支持：支持是否支持全雙工：全、半雙工傳輸速率(Mbps)：10/100端口類型：10BASE-T,100BASE-TXSFP千M位以太網(wǎng)端口24---端口的個(gè)數(shù)TS---支持SFPS-----標(biāo)準(zhǔn)多層軟件鏡像思科ISR集成多業(yè)務(wù)路由器-產(chǎn)品家族CISCO3825CISCO3845CISCO1841CISCO2801CISCO2811CISCO2851CISCO2821CISCO2800系列產(chǎn)品CISCO2800是一個(gè)全新的集成多業(yè)務(wù)路由器系列，它們進(jìn)行專門的優(yōu)化，可安全，線速地同時(shí)提供數(shù)據(jù)，話音和視頻服務(wù)，重新定義最佳大型企業(yè)路由。CISCO2800系列由四個(gè)新平臺組成：CISCO2801CISCO2811CISCO2821CISCO28512800系列路由的特點(diǎn)：支持多種服務(wù)。如網(wǎng)絡(luò)分析、語音留言、入侵檢測和內(nèi)容引擎模塊，都有內(nèi)嵌處理器和硬盤，使它們主要獨(dú)立于路由器運(yùn)行。

用于數(shù)據(jù)、話音和視頻的安全網(wǎng)絡(luò)連接如網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)入控制（NAC）、動態(tài)多點(diǎn)VPN（DMVPN）解決方案、IPv6CiscoIOSFirewall、動態(tài)入侵保護(hù)系統(tǒng)和透明CiscoIOSFirewall。

融合IP通信—客戶可安全地在單一平臺上為其小型辦公機(jī)構(gòu)部署數(shù)據(jù)、話音和IP電話，可幫助他們簡化運(yùn)行并降低網(wǎng)絡(luò)成本。Cisco2800系列提供了全面的特性集，適用于有以下要求的應(yīng)用和解決方案：實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目：校園網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

現(xiàn)有某學(xué)校，有學(xué)生宿舍4幢，每幢6層，每層有學(xué)生寢室20間，每間寢室提供一個(gè)信息結(jié)點(diǎn)；教師宿舍2幢（108戶），共18層，每戶提供1個(gè)信息結(jié)點(diǎn)；教學(xué)樓2幢，有7層，每層有10間教室，每間教室提供1個(gè)信息結(jié)點(diǎn)；4個(gè)教師辦公室，每間辦公室提供2個(gè)信息結(jié)點(diǎn)；圖書館和電子閱覽室在同一幢樓，共有4間電子閱覽室，每間電子閱覽室需要40個(gè)結(jié)點(diǎn)；圖書館各辦公室需要10個(gè)信息結(jié)點(diǎn)；綜合樓共10層，每層需要20個(gè)結(jié)點(diǎn)。要求校園網(wǎng)主干用1000M光纖，100M交換到桌面。項(xiàng)目背景學(xué)校平面圖項(xiàng)目背景方案設(shè)計(jì)方案規(guī)劃建筑物樓層數(shù)結(jié)點(diǎn)數(shù)24口接入層交換機(jī)數(shù)目24口匯聚層交換機(jī)數(shù)目1號學(xué)生宿舍66*20=1206臺1臺2號學(xué)生宿舍66*20=1206臺1臺3號學(xué)生宿舍66*20=1206臺1臺