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11项目描述,目 录,13项目实践,12项目知识准备,14知识拓展,计算机网络走进我国的时间虽不长,却已经在各个城市、特别是大中城市突飞猛进地发展起来。它不仅被大多数市民、企业以及政府机关所关注,而且已经成为人们日常生活的一种方式。计算机网络以其高度智能化、高度交互性、高度开放性和一体化的优势,突破了传统的经济活动时空,推动了一个崭新的信息技术革命的发展,使企业的活动和个人的生活空间获得了更大的自由。同德职业技术学院是一所以培养高素质技能型人才的民办大学,经多年的不断升级改造,建成了覆盖整个校区的校园网,如图1-1所示。,资源共享与信息交换：如校园行政管理系统、办公自动化系统、教学管理系统、图书馆的资料阅读系统等,还能同国内外的信息进行交流,随时掌握最新的教育资讯和技术,从而跟上时代的发展；基于Intranet信息管理系统应用：实现了网络化的学生管理、教师管理,教学安排、人事考勤管理、财务管理以及校园一卡通等功能。多媒体教学系统应用：采用国际先进的数字监控技术和视频流技术,使每个教室都成为多媒体网络教室,具有视频广播、视频会议、网上课件和BBS等。本项目对应的工作任务如表1-1中描述。,其应用主要有以下几个方面：,1第一代计算机网络远程终端联机网络,1.2.1 计算机网络的形成与发展,2第二代计算机网络主机互联网络,1.2.1 计算机网络的形成与发展,3第三代计算机网络标准化体系架构网络,1.2.1 计算机网络的形成与发展,1.2.1 计算机网络的形成与发展,4第四代计算机网络高速化和综合化网络,进入九十年代,计算机技术、通信技术以及建立在计算机和网络技术基础上的计算机网络技术得到了迅猛的发展,协同计算能力发展以及全球互连网络(Internet)的盛行。计算机的发展已经完全与网络融为一体,体现了“网络就是计算机”的口号。目前,计算机网络将多种业务,如语音、数据、图像等综合到一个网络中进行传输。另外,虚拟网络、ATM技术以及云计算的应用,无线3G、4G网的普及和应用,使网络技术蓬勃发展并迅速走向市场,走进平民百姓的生活。,1.2.2 计算机网络的分类,1.2.2 计算机网络的分类,1.2.2 计算机网络的分类,1.2.2 计算机网络的分类,1.2.2 计算机网络的分类,按网络的交换方式分：有电路交换,报文交换,分组交换；按信道的带宽方式分：有窄带网,宽带网；按网络的应用领域分：政务网,企业网,商业网,校园网等；这些分类概念上互有交叉,对于一个具体的网络,可能同时具有上面几种分类的特征。,1.2.3 计算机网络的组成与功能,1计算机网络的定义,计算机网络是将若干台独立的计算机通过传输介质相互物理连接,并通过网络软件相互联系到一起,从而实现资源共享的计算机系统 。,定义要点：,计算机网络是由四个方面组成:,1.2.3 计算机网络的组成与功能,2计算机网络的功能,任务1-1认识校园网的基本结构,任务1-1认识校园网的基本结构,任务1-2 使用Visio绘制网络拓扑图,1.使用Visio绘制网络拓扑图,在Office软件菜单下打开Visio软件,如图1-6所示。,任务1-2 使用Visio绘制网络拓扑图,选择类别【网络】,如图1-7所示。,任务1-2 使用Visio绘制网络拓扑图,再选择【基本网络图】或【详细网络图】,进入绘图模式。如图1-8所示。,任务1-2 使用Visio绘制网络拓扑图,左边是网络图库各个抽屉,可点击选择其中的图标拖到右边的网格中。如图1-9所示。,任务1-2 使用Visio绘制网络拓扑图,由于图库是标准化构建,不会有任何品牌的公司产品,如果需要可把各种图形复制进来,但在招标文件中不能体现任何具体的公司产品名称。如果需要类型的图库,可在文件菜单里选择【形状】,再选择下面的子菜单的形状图,就会在左边新增一个图库抽屉。如图1-10所示。,任务1-2 使用Visio绘制网络拓扑图,选择【WAN】和【通信链路】图拖入网格,点击【WAN】云图,出现文本框输入“Internet”。如图1-11所示。,任务1-2 使用Visio绘制网络拓扑图,选择【连接线工具】,可在各图形中连线,这和Word操作相似,就不再重复。重复上述步骤就可熟练使用Visio绘制复述出网络拓扑图。如图1-12所示。,任务1-2 使用Visio绘制网络拓扑图,2.在Word文件中插入Visio文档,在Visio文档中直接复制粘贴到Word文件,这样可在Word文件中直接修改Visio文档,如图1-13所示。,任务1-2 使用Visio绘制网络拓扑图,保存转换格式插入在Visio文档中选择【另存为】,在保存类型中选择【JPEG文件交换格式(*.jpg)】,如图1-14所示。出现JPG输出选项,选择【确认】,如图1-15所示。,任务1-2 使用Visio绘制网络拓扑图,即可在Word文档中插入不可编辑的JEPG格式的图片,这样的Word文档较小,如图1-16所示。,1.4.1数据通信的基本概念,1.4.1数据通信的基本概念,1.4.2数字信号与传输代码,1.数字信号和模拟信号传输（如图1-18 ）2.数字信号传输编码与调制（如图1-19 ）,1.4.2数字信号与传输代码,3.传输中数据包和数据帧（如图1-20 ）4.传输代码的封装和传递（如图1-21 ）,1.4.3数据通信的传输类型,1.4.4数据交换技术,1.4.5传输控制技术,21项目描述,目 录,23项目实践,22项目知识准备,2.2.1网络协议与体系结构的概念,1协议的基本概念,协议 (protocol)是为进行网络中的数据(信息)交换而建立的规则、约定和标准,是计算机网络中实体之间有关通信规则的集合,也称为网络协议或通信协议。网络协议的3个要素：是语义、语法、同步(定时)。,2.2.1网络协议与体系结构的概念,2.网络分层次的体系结构,为了解决不同媒介连接起来的不同设备和网络系统在不同的应用环境下实现互操作的问题,通常采用分层的方法,将网络互联的庞大而复杂的问题,划分为若干个较小而容易解决的问题,计算机网络的各层和层间协议的集合称为“网络体系结构”。协议中采用分层次的方法,使较高层次建立在较低层次基础上,同时又为更高层次提供服务。,2.2.1网络协议与体系结构的概念,3.体系结构中分层的原则,(1)网络中各结点都具相同的层次；(2)不同结点的相同层具有相同的功能；(3)同一结点内各相邻层之间通过接口通信；(4)每一层可以使用下层提供的服务,并向其上层提供服务；(5)不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信。,2.2.1网络协议与体系结构的概念,4层次结构方法的优点,(1)使网络变得更简单,把网络操作分成复杂性较低的单元,结构清晰,易于实现和维护。(2)将网络部件标准化,定义并提供了具有兼容性的标准接口(3)有利于模块化设计,使设计人员能专心设计和开发所关心的功能模块(5)独立性强,保证不同类型部件的独立性,上层只需了解下层通过层间接口提供什么服务黑箱方法。(6)适应性强,只要服务和接口不变,层内实现方法可任意改变。(7)互操作性,一个区域网络的变化不会影响另外一个区域的网络,因此每个区域的网络可单独升级或改造。(8)加快了技术发展的速度,简化了教育和学习。,2.2.1网络协议与体系结构的概念,6计算机网络界协议标准的制定机构,（1）ISO(International Standards Organization)：国际标准化组织。（2） CCITT(International Telephone and Telegraph Consultative Committee)：国际电话与电报咨询委员会(现已改名为ITU,International Telecommunications Union,国际电信联盟)。（3） ANSI(American National Standard Institute)：美国国家标准协会。（4） EIA(Electronic Industries Association)：美国电子工业协会。（5） IEEE(Institute of Electric and Electronic Engineer)：电气与电子工程师学会。,2.2.2ISO/OSI RM参考模型,开放式系统互联参考模型ISO/OSI RM共分七层,扩充某一层功能或协议时,不能影响整体模型的主体结构。每一层使用下层提供的服务,并向其上层提供服务,如图2-2所示。,2.2.3TCP/IP参考模型,TCP/IP起源于美国国防部高级研究规划署(ARPA)的一项研究计划实现若干台主机的相互通信,现在TCP/IP已成为Internet上通信的标准。TCP/IP模型一般包括4个概念层次：（）应用层(Application Layer)（）运输层(Transport Layer)（）网际层(Internet Layer)（）网络接口层(Network Interface Layer)TCP/IP的核心思想是将使用不同低层协议的异构网络,在传输层、网络层建立一个统一的虚拟逻辑网络,以此来屏蔽、隔离所有物理网络的硬件差异,从而实现网络的互联。TCP /IP参考模型将网络体系结构分成四个层次,分别是：网络接口层(又称链路层)、网络层(网际层或IP层)、传输层(TCP层)、应用层。,2.2.3TCP/IP参考模型,1 TCP/IP参考模型各层的主要功能,(1)网络接口层(链路层)网络接口层主要负责接收从IP层交来的IP数据报并将IP数据报通过低层物理网络发送出去,或者从低层物理网络上接收物理帧,抽出IP数据报,交给IP层。网络接口有两种类型：第一种是设备驱动程序,如网卡的驱动程序；第二种是含自身数据链路协议的复杂子系统。,2.2.3TCP/IP参考模型,(2)网络层(网际层)网络层的主要功能是负责相邻结点之间的数据传送。主要包括三个方面：处理来自传输层的分组发送请求,将分组装入IP数据报,填充报头,选择去往目的结点的路径,然后将数据报发往适当的网络接口。处理输入数据报:首先检查数据报的合法性,然后进行路由选择,假如该数据报已到达目的结点(本机),则去掉报头,将IP报文的数据部分交给相应的传输层协议；假如该数据报尚未到达目的结点,则转发该数据报。处理ICMP(Internet Control Messages Protocol)报文：即处理网络的路由选择、流量控制和拥塞控制等问题。为了解决控制佣塞问题,ICMP采取了报文“源站抑制”(source quench)技术,向的源主机或路由器发送IP数据报,请求源主机降低发送IP数据报文的速度,以达到控制数据流量的目的。,2.2.3TCP/IP参考模型,(3)传输层传输层主要功能是在源结点和目的结点的两个进程实体之间提供可靠的端到端的数据传输。TCP/IP模型提供了两个传输层协议：传输控制协议TCP和用户数据报协议(User Datagram Protocol,UDP)。(4)应用层传输层的上一层是应用层,应用层包括所有的高层协议。,2.2.3TCP/IP参考模型,2ISO/OSI RM参考模型与TCP/IP体系架构,2.2.4 IPv4/IPv6地址,1IP地址的作用,在Internet的信息服务中,IP地址具有以下重要的功能和意义： (1)惟一的Internet网上通信地址。(2)全球认可的通用地址格式。(3)工作站、服务器和路由器的端口地址。(4)运行TCP/IP协议的惟一标识符。(5)若一台主机或路由器连接到两个或多个物理网络,则它可以拥有两个或多个IP地址。,2.2.4 IPv4/IPv6地址,2IPv4地址的层次结构和直观表示法,2.2.4 IPv4/IPv6地址,2.2.4 IPv4/IPv6地址,直接广播地址,2.2.4 IPv4/IPv6地址,有限广播地址,2.2.4 IPv4/IPv6地址,本网络上的特定“0”地址,2.2.4 IPv4/IPv6地址,回送地址,2.2.4 IPv4/IPv6地址,3网络规划,2.2.4 IPv4/IPv6地址,2.2.4 IPv4/IPv6地址,2.2.4 IPv4/IPv6地址,2.2.4 IPv4/IPv6地址,4变长子网掩码计算,变长子网掩码VLSM(Variable Length Subnet masks),我们可能会被它的字面意思给弄糊涂了,什么变长子网掩码,实际上子网掩码的大小不会自己改变的,VLSM的意思是不同子网的子网掩码可能有不同的长度,但一旦子网掩码的长度确定了,它们就不变了。这个技术对于高效分配IP地址,减少路由表的大小非常有用,但是如果使用不当可能会造成意想不到的错误。,2.2.4 IPv4/IPv6地址,2.2.4 IPv4/IPv6地址,在划分子网的情况下,判断两台主机是不是在同一个子网中,看它们的网络号与子网地址是不是相同。,2.2.4 IPv4/IPv6地址,子网编址是利用VLSM计算,这初衷是为了避免小型或微型网络浪费IP地址,将一个大规模的物理网络划分成几个小规模的子网,各个子网在逻辑上独立没有路由器的转发,子网之间的主机不能相互通信,有时这种情况是有益的,可避免大面积的广播冲突。对一名网管员如何利用VLSM计算,在局域网上规划子网区间是必须掌握的技能。首先要确定变长子网掩码VLSM,然后再确定各子网地址和IP地址的范围。,2.2.4 IPv4/IPv6地址,5 IPv6地址,IPv6的主要特点 ：更大的地址空间地址长度从32位增大到128位,使地址空间增大了296倍；简化了头部格式头部长度变为固定,取消了头部的检验和字段,加快了路由器处理速度 ；协议的灵活性 将选项功能放在可选的扩展头部中,路由器不处理扩展头部,提高了路由器的处理效率；允许对网络资源的预分配支持实时的视频传输等带宽和时延要求高的应用；允许协议增加新的功能,使之适应未来技术的发展可选的扩展头部与数据合起来构成有效载荷。,2.2.5网络中的传输介质,1双绞线,双绞线的基本组成是由两根绝缘线按一定的螺距相互绞绕而成。每根绝缘线由各种颜色的绝缘层和单芯或多芯的金属导线构成；把一根或多根双绞线封装在同一护套内,就成了双绞线电缆；根据护套内有没有屏蔽层,又将双绞线分为非屏蔽双绞线（Unshielded Twisted Pair,UTP）和屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair ,STP)。双绞线的绞绕密度越大其抗干扰能力越强。如图2-15所示为五类双绞线电缆(非屏蔽)。,2.2.5网络中的传输介质,2.2.5网络中的传输介质,2同轴电缆,2.2.5网络中的传输介质,2.2.5网络中的传输介质,2.2.5网络中的传输介质,3光纤,光纤是光导纤维的简称,是一种光导体。光纤的种类很多,最常用的分类方法为按传输光波模式分类,如图2-21所示。,2.2.5网络中的传输介质,4无线传输介质,任务2-1 制作双绞线和信息插座,1直连线,所谓的直连线是指双绞线两端的发送端口与发送端口直接相连,接收端口与接收端口直接相连。比如：PC等网络设备连接到HUB(如图2-25),任务2-1 制作双绞线和信息插座,2. 交叉线,所谓的交叉线即指双绞线两端的发送端口与接收端口交叉相连。比如：(1)集线器（交换机）与集线器（交换机）通过普通端口RJ-45端口进行连接（如图2-26）(2)两台计算机间的直接双绞线连接也是用交叉线。,任务2-1 制作双绞线和信息插座,3集线器(交换机)级联中UP-Link端口的使用,任务2-1 制作双绞线和信息插座,4. RJ-45水晶头与网线连接的制作,任务2-1 制作双绞线和信息插座,任务2-1 制作双绞线和信息插座,任务2-1 制作双绞线和信息插座,任务2-1 制作双绞线和信息插座,5信息模块的安装,任务2-1 制作双绞线和信息插座,任务2-1 制作双绞线和信息插座,任务2-2 IPv4地址的规划与配置,任务2-2 IPv4地址的规划与配置,任务2-3 IPv6协议的使用,（1）开始运行cmd输入ipconfig命令显示当前网卡的配置信息,见图2-45。（2）输入ipv6 install命令开始安装,系统自动完成IPv6的安装,见图2-46。Windows Vista/7以上版本的用户默认安装。,任务2-3 IPv6协议的使用,（3）再次输入ipconfig命令,可检查IPv6是否安装成功,见到有“：”号的IP地址就可以访问IPv6的资源了,见图2-47。卸载使用ipv6 uninstalll命令。,31项目描述,目 录,33项目实践,32项目知识准备,34知识拓展,3.2.1局域网的特点,3.2.2局域网的参考模型,3.2.3 局域网的分类,1以太网 (Ethernet),3.2.3 局域网的分类,2令牌环网(token ring),3.2.4局域网介质访问控制方法,CSMA/CD是带冲突检测的载波监听多点访问方法(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect)。在以太网(Ethernet)中,任何结点都没有事先预约发送,所有结点发送都是随机的,而且网络中没有集中的管理控制,所有结点平等地竞争发送时间,这种随机竞争的控制方式正是CSMA/CD的精髓。(参见图3-3所示)。,3.2.4局域网介质访问控制方法,传统的局域网的介质访问控制方法采用的是“共享介质”方式,所有结点都通过公共传输介质传输和接收数据,但不允许两个以上的结点同时发送数据,就像前面提到的“半双工”传输。正因为这种“共享”式局域网,所有结点都是半双工的,发送或接收数据是通过共享传输介质以“广播”方式传送,因此出现“冲突(Collision)”是不可避免的,“冲突”会造成传输失败,必须解决多个结点访问总线的介质访问控制(Medium Access Control,MAC)问题。参见图3-4所示。,3.2.4局域网介质访问控制方法,CSMA/CD工作原理：发送前先监听信道是否空闲,若空闲则立即发送数据。在发送时,边发送边继续监听。若监听到冲突,则立即停止发送。等待一段随机时间(又称为退避)以后,再重新尝试。总体来说,可以归结为4句话：“发前先侦听,空闲即发送,边发边检测,冲突时退避。”用流程图实现发送流程如图3-5所示。,任务3-1 Cisco Packet Tracer 6.0软件的使用,1. Cisco Packet Tracer 6.0的安装,（1）首先运行PacketTracer60_Build45_setup_no_tutorials.exe,选择“Next”进入下一步。如图3-6所示。（2）选择“I accept the agreement”,接受协议约定,选择“Next”进入下一步。如图3-7所示。,任务3-1 Cisco Packet Tracer 6.0软件的使用,（3）安装在C：盘, 选择“Next”进入下一步。如图3-8所示。（4）默认软件名字为“Cisco Packet Tracer”, 选择“Next”进入下一步。如图3-9所示。,任务3-1 Cisco Packet Tracer 6.0软件的使用,（5）在“Create a desktop icon”上打“”,再选择“Next”进入下一步。 如图3-10所示。（6）选择“Install”开始安装。如图3-11所示。,任务3-1 Cisco Packet Tracer 6.0软件的使用,（7）系统开始安装，如图3-12所示。单击“Finish”,安装完毕 。如图3-13所示。,任务3-1 Cisco Packet Tracer 6.0软件的使用,2汉化Cisco Packet Tracer6.0,安装结束后,正常打开是英文界面。如图3-14所示。（1）把压缩包里的汉化文件Chinese.ptl这个文件复制到安装路径下的languages目录下面,上述软件是安装到C盘,那么就复制文件到C:Program Fileslanguages目录下面即可。如图3-15所示。,任务3-1 Cisco Packet Tracer 6.0软件的使用,（2）然后启动PT 6.0，打开Options选项，选择第一项Preferences，如图3-16所示。在Interface的选项卡下面有个“Select Language”在下面的框里选择“Chinese.ptl”然后点击右下角的”Change Language“ 。（3）选择改变语言,如图3-17所示。,任务3-1 Cisco Packet Tracer 6.0软件的使用,最后关闭软件,再运行软件就已经汉化好了。这是一个不完整汉化版,不过也够用了。默认的字体太小了，需要调整字体大小,打开Options选项，选择第一项首选项,字体：如图3-18所示。,任务3-1 Cisco Packet Tracer 6.0软件的使用,3认识Cisco Packet Tracer 6.0的基本界面,如图3-19所示对应表3-2、表3-3，熟悉掌握Cisco Packet Tracer 6.0的基本界面的各项区域功能和线缆配置后两端亮点含义。,任务3-1 Cisco Packet Tracer 6.0软件的使用,任务3-1 Cisco Packet Tracer 6.0软件的使用,任务3-2组建小型办公/家庭网络,任务3-2组建小型办公/家庭网络,任务3-2组建小型办公/家庭网络,可以在四台电脑上测试网络是否组网成功，以PC为例，选择PC的“桌面”选项卡中的“命令提不符”，如图3-22所示。,任务3-2组建小型办公/家庭网络,5分别 ping 电脑PC0PC3的IP地址1921612 1921615，如图3-23所示。,任务3-2组建小型办公/家庭网络,6ping 1921616的地址，没有物理连接的电脑 IP 地址不通，如图3-24所示。,任务3-3ping和ipconfig命令的使用,1. ping命令的使用,在网络配置调试中Ping是最常用的命令,无论UNIX、Linux、Windows等网络操作系统都集成支持ping命令。实际上,我们常用Ping命令来测试网络的连通性和可达性,如果Ping运行正确,基本上就可以排除网络层、网卡、Modem的输入输出线路、电缆和路由器等存在的故障。,任务3-3ping和ipconfig命令的使用,2. Ipconfig命令的使用,Ipconfig实用程序主要功能也是显示或改变用户所在主机内部的IP协议的配置信息,如IP地址、默认网关、子网掩码等。只是Ipconfig是以DOS的字符形式显示。在Windows NT中仅能使用Ipconfig工具。这些信息一般用来检验人工配置的TCP/IP设置是否正确。如果计算机和所在的局域网使用了动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol,DHCP),这个程序所显示的信息就会更加实用。,3.4.1光纤分布数据接口（FDDI）,光纤分布式数据接口(Fiber Distributed Data Interface,FDDI)标准于20世纪80年代中期发展起来,它提供的高速数据通信能力要高于传统以太网(10 Mbps)和令牌环网(4 Mbps或16 Mbps)的能力。它的传输速率为100 Mbps,网络覆盖的最大距离可达200 km,最多可连接1 000个站点。FDDI标准由ANSIX3T9.5标准委员会制订。为繁忙网络上的高容量输入输出提供了一种访问方法。FDDI是应用光纤作为传输介质来传输数据的高性能令牌环局域网,它采用双环结构,FDDI的访问控制方法与令牌环网类似,都采用令牌传递,但它与标准的令牌传递又有所不同。FDDI的独到之处是双环结构,它用4束光纤芯组成两个环,一个环顺时针发送,一个环逆时针发送(如图3-28(a),当其中一个环发生故障时,另一个环可代替它运行,如果两个环同时在一个点断路,则两个环连成一个单环(如图3-28(b),从而保证通信不断。一般情况下FDDI的两个环被称为主环(Primary Ring)和副环(Secondary Ring),主环用于传输数据,副环作为备份。FDDI使用的传输介质是光纤,而且是双环网,单位成本较高。随着快速以太网的兴起,FDDI已经使用的也来越少了。最常见的应用就是对服务器的快速访问。,3.4.1光纤分布数据接口（FDDI）,41项目描述,目 录,43项目实践,42项目知识准备,44知识拓展,4.2.1 局域网扩展和子网的划分,集线器执行的功能如下：放大输入的信号,调整信号时间,在所有电缆敷设路线上重新产生信号。常见到的集线器基本结构如图4-1所示,其外部结构比较简单。集线器在网络中的主要功能是同时把所有结点集中在以它为中心的结点上,概括为以下3种功能：,（）对接收到的信号进行再生整形放大,以扩大网络的传输距离。如图4-2所示。,4.2.1 局域网扩展和子网的划分,（）增加网络节点,即局域网的计算机数量。如图4-2所示。,4.2.1 局域网扩展和子网的划分,（）连接不同介质的转换的接口转换器,图4-3除了增加网络节点数,同时也进行了细缆到粗缆的转换。集线器可以优化网络布线结构和简化网络管理。集线器是对网络进行集中管理的最小单元,像树的主干一样,起到汇集各分枝的作用。,4.2.1 局域网扩展和子网的划分,4.2.1 局域网扩展和子网的划分,但是,集线器并不能无限制的进行连接,IEEE802标准规定,传统以太网任意两个节点(如计算机)最多连接4个中继器,最多经过 5个网段。而且连接中不能形成回路。如图4-5、图4-6、图4-7分别是10Base5、10Base2和10BaseT连接示意图。,4.2.1 局域网扩展和子网的划分,4.2.1 局域网扩展和子网的划分,集线器的种类有几种划分标准：,按端口数量来分,按端口数量划分是最基本的分类标准之一。通常所说的16口或24口集线器中的16口、24口是指集线器的端口数。如果按照集线器能提供的端口数划分,目前主流集线器主要可分为8口、16口和24口几大类。,集线器的种类有几种划分标准：,按带宽划分,4.2.2交换机的工作原理与分类,交换的提出,4.2.2交换机的工作原理与分类,2交换机的工作原理,交换机工作在ISO/OSI RM数据链路层上。可以截取所有的网络信息流并读取每一帧上的目标地址,以确定帧是否可以转发给下一个网络段。交换机由四个基本元素组成：端口、缓冲区、信息帧的转发机构和背板体系结构。交换机可以同时接收多个端口信息,并可以同时将这些信息发向多个目标地址对应的端口。交换机还可以将从一个端口接收的信息发向多个端口，如图4-15所示。,4.2.2交换机的工作原理与分类,3交换机转发机制,4.2.2交换机的工作原理与分类,4共享式和交换式以太网,MAC地址是固化在网卡上串行EEPROM中的物理地址,通常有48位长。IEEE802标准为每块网卡规定了一个48位的全局地址,它是站点的全球唯一的标识符,与其物理位置无关,即MAC地址,也叫物理地址。MAC地址为6Byte(48位)。其中MAC地址的前3个字节(高24位)由IEEE统一分配给厂商,低24位由厂商分配给每一块网卡。网卡的MAC地址可以认为就是该网卡所在站点的MAC地址。以太网交换机根据某条信息包头中的MAC源地址和MAC目的地址实现包的交换和传递。,4.2.2交换机的工作原理与分类,4.2.2交换机的工作原理与分类,交换式局域网采用交换技术来增加数据的输入输出总和和安装介质的带宽。一般交换机转发延迟很小,能经济地将网络分成小的冲突网域,为每个工作站提供更高的带宽。如图4-19所示。,4.2.2交换机的工作原理与分类,以太网交换机提供了桥接能力以及在现存网络上增加带宽的功能。用于L A N上的交换机因为它们都运作在数据链路层(ISO/OSI RM第2层)的MAC子层上,它们负责检验所有进入网络的流量的设备地址(MAC地址)。交换机保存一张有关设备地址的信息表,并用该信息表来决定如何过滤并转发局域网流量。以太网交换机执行3种重要的功能：学习、过滤和转发。,4.2.2交换机的工作原理与分类,4.2.2交换机的工作原理与分类,5交换机的分类,4.2.2交换机的工作原理与分类,6交换机的选型,4.2.2交换机的工作原理与分类,7交换机组网中的冲突域和广播域,冲突域(collision domain)是一个物理分段。广播域(broadcast domain)是一个逻辑上的计算机组,该组内的所有计算机都会收到同样的广播信息。,4.2.3虚拟局域网(VLAN)技术,VLAN的组网方法,4.2.3虚拟局域网(VLAN)技术, VLAN的优点,任务4-1交换机基本配置与管理,交换机连接管理,任务4-1交换机基本配置与管理,交换机常用的查看和配置命令,任务4-2在交换机上划分VLAN,1. 选择“vlan数据库”,在配置中，号输入“2”,VLAN名称输入“accounting”,按增加。如图4-30所示。,任务4-2在交换机上划分VLAN,2. 添加VLAN 3 名marking。如图4-31所示。,任务4-2在交换机上划分VLAN,3选择接口配置，把FastEthernet01 应用到“accounting”,也就是VLAN 2上。如图4-32所示。,任务4-2在交换机上划分VLAN,4. 选择接口配置,把FastEthernet02应用到“markting”,也就是VLAN 3上。如图4-33所示。,任务4-2在交换机上划分VLAN,5.同上步骤,分别把FastEthernet0/3 应用到“accounting”,而把FastEthernet0/4上应用到“markting”,也就是VLAN 3上。6.在PC3 上ping 192.16.1.2发现返回“Request time out”,表明PC3和PC2属于不同子网,PC1和PC3属于同一子网VLAN2。如图4-34所示。7.同样在.在PC 上ping 192.16.1.发现返回“Request time out”,表明PC和PC属于不同子网,PC和PC属于同一子网VLAN。,生成树(spanning tree)算法是数学图论中的一种算法,具有坚实的理论基础,已经在理论上得到了证明,在网络互联的环状结构上有广泛的应用。我们知道集线器在网络可以进行级联,但是,集线器的级联决不能出现环路,否则发送的数据将在网中无休止地循环,造成整个网络的瘫痪。那么,图4-37所示的具有环路的交换机级联网络是否可以正常工作呢？答案是肯定的。,实际上,以太网交换机除了按存储转发机制对信息进行转发外,还执行生成树协议(spanning tree protocol)。交换机通过实现生成树协议,可以相互交换信息,并利用这些信息将网络中的某些环路断开,从而在逻辑上形成一种树型结构。交换机按照这种逻辑结构转发信息,保证网络上发送的信息不会绕环旋转。图4-38(a)中的具有环路的网络,会按生成树协议运行,形成的树型无环路逻辑结构如图4-38(b)所示。最终,交换机的信息转发是沿着这棵树进行的。,51项目描述,目 录,53项目实践,52项目知识准备,5.2.1网络互连概述,5.2.1网络互连概述,面向连接和面向无连接的解决方案,5.2.1网络互连概述,5.2.1网络互连概述, 级连虚电路网络互联,5.2.1网络互连概述,无连接分组交换网络互联,5.2.1网络互连概述,2IP数据报在互联网上的传输,IP是网络互连协议（Internet Protocol）的简称。IP协议具有良好的适应性，因此，IP协议得到广泛使用，成为支撑Internet的基础。IP协议提供的是一种无连接的、不可靠的、尽力发送的服务，把数据从源端发送到目的端。IP数据报在经过网络传输时，有可能因为网络拥塞、链路故障等原因而造成丢失或出错。对此，IP协议仅具有有限的错误报告功能，它调用ICMP协议来实现差错报告。数据报内容的差错捡测和恢复则交给高层（传输层协议TCP）去完成。IP是TCP/IP协议集的核心协议之一，协议的内容包括：基本传输单元的格式,也就是IP报文的类型与定义、IP报文的地址以及分配方法、IP报文的路由转发以及IP报文的分段与重组。IP数据报（packet）是IP协议的基本处理单元，它由两部分组成：报文头和数据部分，如图5-4所示。所有的TCP、UDP及ICMP数据都以IP数据报格式传输。,5.2.1网络互连概述,3IP数据报的分段和重组,一般来说在网络传输的过程中要跨越若干个不同的物理网络，所容许的最大帧长度不同。IP协议需要一种分段机制，把一个大的IP报文，分成若干个小的分段进行传输，最后到达目的地处再重新组合还原成原来的样子。这就是数据报的分段和重组。,5.2.2 网络互连设备路由器,网络互连路由器（Router）工作在ISO/OSI RM参考模型中的第三层（网络层）。路由器主要决定最佳路由并转发数据包。路由器内有一个路由表，其中记录各种链路信息，供路由算法计算出到目的地的最佳路由。据此路由器再进行数据转发。如不能知道目的路由，则将包丢弃，并向源地址返回信息。路由器可相互学习路由信息或将自己的链路状态广播，这样可使路由信息按一定方式进行更新，从而由算法计算最佳路由。因此路由器路径计算工作量很大。路由器一般端口数量有限，路由转发速度慢。在内网数据流量较大，又要求快速转发响应时，常建议使用三层交换机，而将网间路由工作交路由器完成。,5.2.2 网络互连设备路由器,5.2.2 网络互连设备路由器,5.2.3路由协议,路由器提供了异构网互联的机制，实现将一个网络的数据包发送到另一个网络。而路由就是指导IP数据包发送的路径信息。路由协议就是在路由指导IP数据包发送过程中事先约定好的规定和标准。路由协议通过在路由器之间共享路由信息来支持可路由协议。路由信息在相邻路由器之间传递，确保所有路由器知道到其它路由器的路径。总之，路由协议创建了路由表，描述了网络拓扑结构；路由协议与路由器协同工作，执行路由选择和数据包转发功能。路由协议主要运行于路由器上，路由协议是用来确定到达路径的，它包括RIP，IGRP，EIGRP，OSPF。起到一个地图导航，负责找路的作用。它工作在网络层。,5.2.4 部署和选择路由协议,路由分为静态路由和动态路由，其相应的路由表称为静态路由表和动态路由表。静态路由表由网络管理员在系统安装时根据网络的配置情况预先设定，网络结构发生变化后由网络管理员手工修改路由表。动态路由随网络运行情况的变化而变化，路由器根据路由协议提供的功能自动计算数据传输的最佳路径，由此得到动态路由表。EIGRP是Cisco公司的私有协议，是一种混合协议，它既有距离向量路由协议的特点，同时又继承了链路状态路由协议的优点。各种路由协议各有特点，适合不同类型的网络。如图5-10所示。,5.2.5VPN技术,虚拟专用网络（Virtual Private Network ，简称VPN）指的是在公用网络上建立专用网络的技术。其之所以称为虚拟网,主要是因为整个VPN网络的任意两个节点之间的连接并没有传统专网所需的端到端的物理链路，而是架构在公用网络服务商所提供的网络平台，如Internet、ATM（异步传输模式）、Frame Relay（帧中继）等之上的逻辑网络，用户数据在逻辑链路中传输。它涵盖了跨共享网络或公共网络的封装、加密和身份验证链接的专用网络的扩展。如图所示。,5.2.5VPN技术,1 VPN特点,5.2.5VPN技术,2 VPN分类,5.2.5VPN技术,3 VPN的实现技术,5.2.5VPN技术,任务5-1路由器的基本配置,配置环境如图5-12所示。,任务5-1路由器的基本配置,1. 按图5-12所示先用一个路由器和两个交换机搭在模拟器（Cisco Packet Tracer 6.0）出个实际环境，并配置好四台PC机的IP地址和子网掩码，然后配置R0路由器的端口。如图5-13所示。,任务5-1路由器的基本配置,2. 配置Router0 路由Gigabitehhernet 0/0 端口，也是右边网络的网关。双击Router0 选择”配置”选项卡，在Gigabitehhernet 0/0的IP地址、子网掩码