《数据通信与网络网络互联设备.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数据通信与网络网络互联设备.ppt（51页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第2章 网络互联设备,RCNA_T002,教学目标,通过本章学习使学员能够： 1、掌握网络传输介质应用场合及特点； 2、掌握集线器、交换机及路由器之间的区别及应用场合； 3、精通二层交换机功能原理和特点； 4、熟悉路由器、三层交换机应用场合及特点； 5、了解防火墙、IDS、IPS等安全设备应用 场合及特点。,本章内容,网络传输介质互联设备 数据链路层互联设备 物理层设备 网络层互联设备 应用层互联设备,课程议题,网络传输介质互联设备,网络传输介质-双绞线,线序标准： 568A 白绿、绿、白橙、兰、白兰、橙、白棕、棕 568B 白橙、橙、白绿、兰、白兰、绿、白棕、棕 线缆种类 交叉线 相同设备类
2、型接口使用交叉线 直连线 不同设备类型接口使用直连线 有效线缆长度 100米 智能MDI/MDIX 不需要知道电缆另一端为MDI还是MDIX设备两种电缆（普通、交叉）都可连接交换机、集线器或NIC设备。 消除由于电缆配错引起的连接错误简化10/100M网络安装维护，降低开销。,光纤中心是光传播的玻璃芯 芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，以使光纤保持在芯内。 再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。 光纤分为单模光纤和多模光纤,光柱,光线结构示意图,网络传输介质-光纤,网络传输介质-光纤,FCPC型光尾纤接头外形图,SCPC型光尾纤接头外形图,ST-PC型光尾纤接头外形图,FC/PCSC
3、/PC型光尾纤外形图,网络传输介质续,课程议题,物理层互联设备,共享式以太网,工作机制 CSMA/CD：载波侦听、多路访问、冲突检测,听,当PCA要发一个数据包给PCD的时候,首先PCA要先听HUB的链路上是否有数据在跑,如果有那么PCA等待,如果没有那么PCA将数据包发出.这样的做法是由于HUB上的链路是共享的,所以采用了发数据包之前先进行冲突检测的方法,那么我们称为CSMA/CD.,PC A,PC B,PC C,PC D,空闲,数据,听,数据,现在的情况是PCA和PCC都要发数据,但是两人刚才都检测到HUB上是空闲的.那么两人都发.结果发生了冲突.两人都同时启动BACK OFF动作.随机的
4、生成一个秒数,再发数据包.如果再与其他PC发送的数据包冲突.那么再次BACK OFF,BACK OFF一共可进行15次.,PC A,PC B,PC C,PC D,冲突,听,数据,随机秒数,物理层设备集线器,功能 负责在两个节点的物理层上按比特传递信息，完成信号的整形、放大和复制功能，以此来延长网络的长度。 特点： 所有用户共享10M带宽 任何用户发送数据时，所有用户都可以接收到 在某一时刻只允许一个用户传输数据,物理层设备-集线器,课程议题,数据链路层互联设备,网络适配器（Adapter）,网络适配器（网卡） 网络适配器属于数据链路层设备 MAC地址 每个网卡芯片都会烧录一个全球唯一的MAC地
5、址 网卡速率 10、100、1000M自适应 双工模式 支持全双工、半双式、自适应,数据链路层设备以太网交换机,特点 以太网交换机是一种具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的网络产品。 二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。,交换机MAC地址表学习（一）,MAC 地址表,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,F0/1,F0/3,F0/2,F0/4,A,C,B,D,交换机初始化时MAC地址表是空的。,交换机
6、MAC地址表学习（二）,MAC 地址表,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,F0/1: 0260.8c01.1111,F0/1,F0/3,F0/2,F0/4,A,C,B,D,主机之间互相发送数据，交换机会学习数据帧的源MAC地址。,交换机帧转发原理（一）,已知单播帧 过滤操作Filtering,F0/1: 0260.8c01.1111,F0/2: 0260.8c01.2222,F0/3: 0260.8c01.3333,F0/4: 0260.8c01.4444,0260.8c01.1111,0260.8c01.2
7、222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,X,X,MAC地址表,F0/1,F0/3,F0/2,F0/4,A,C,B,D,交换机帧转发原理（二）,未知单播帧，广播帧： 执行广播操作Flooding(泛洪),0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,F0/1,F0/3,F0/2,F0/4,F0/1: 0260.8c01.1111,F0/2: 0260.8c01.2222,F0/3: 0260.8c01.3333,F0/4: 0260.8c01.4444,MAC 地址表,A,C,B,D,冲突域与广
8、播域,1,2,3,四个冲突域、一个广播域,转发方式,交换机的三种转发方式 直通式 存储转发式 无碎片直通式（更高级的直通式转发）,直通式,直通式（Cut Through）方式处理过程 在输入端口检测到一个数据包后，只检查其包头，取出目的地址，通过内部的地址表确定相应的输出端口，然后把数据包转发到输出端口这样就完成了交换。因为它只检查数据包的包头（通常只检查14个字节）。,Cut存储转发式,存储转发（Store and Forward）处理过程 是计算机网络领域使用得最为广泛的技术之一，在这种工作方式下交换机的控制器先缓存输入到端口的数据包，然后进行CRC校验，滤掉不正确的帧，确认包正确后，取出
9、目的地址，通过内部的地址表确定相应的输出端口，然后把数据包转发到输出端口。,无碎片直通式,无碎片直通（Fragment Free Through）过程 是介于直通式和存储转发式之间的一种解决方案，它检查数据包的长度是否够64 Bytes（512bit）如果小于64 Bytes，说明该包是碎片（即在信息发送过程中由于冲突而产生的残缺不全的帧），则丢弃该包，如果大于64 Bytes，则发送该包。该方式的数据处理速度比存储转发方式快，但比直通式慢。,交换机互连方式,级联： 交换机之间利用以太网接口连接起来 扩展网络范围 单链路带宽瓶颈 延时大 堆叠: 通过堆叠线缆将交换机的背板连接起来，扩大级联带宽
10、 堆叠线缆短（1米） 解决带宽瓶颈（单链路1G或更大） 延时小 统一管理,堆叠菊花链,链路带宽1G 锐捷交换机支持最多8台交换机堆叠,堆叠-主从式,链路带宽2.66G,交换机性能参数,背板带宽 24X100MX24.8G S2126G 12.8G 包转发率 S2126G 6.6MPPS MAC地址表大小 8K 线速交换 1,000Mbps/8bit/(64 + 8 + 12)byte=1,488,095pps,课程议题,网络层互联设备,什么是路由,选择一个将数据包发往某个目标网段或主机的路径就是路由的过程。,路由器的功能,作用 实现不同IP网段主机间的相互访问 实现不同通信协议网段主机间的相互
11、访问 不转发广播数据包 功能 基于IP地址的寻径和转发 不同通信协议的转换 特定IP数据包的分片和重组,路由器转发数据过程,1、路由器从接口收到数据包，读取数据包里的目的IP地址 2、根据目的IP地址信息查找路由表进行匹配 3、匹配成功后，按照路由表中转发信息进行转发 4、匹配失败，将数据包丢弃，并向源发送方反回错误信息报文,Packet,路由表,目的网段 转发方式 192.168.1.0 从F1口发出 192.168.2.0 从F2口发出 172.16.1.0 交给B,路由表的产生方式-直连路由,路由器会自动生成本路由器激活端口所在网段的路由条目,路由表的产生方式-静态路由,在简单拓扑结构的
12、网络里，网络管理员手动输入路由条目。,路由表产生的方式-动态路由,动态路由协议学习到的路由 在大型网络环境下，依靠路由协议比如OSPF、RIP路由协议学习,路由器接口,配置接口 Console口 AUX口,路由器接口,局域网接口 AUI接口 RJ-45接口 SC接口,路由器接口,广域网接口 高速同步串口 异步串口 ISDN BRI端口,路由器的硬件连接,路由器与局域网的连接 100Mbps FastEthernet: 100BaseTX-使用5类UTP或1类STP，传输100M，距离100米。 100BaseFX-使用光纤，传输100M，距离550米。,路由器的硬件连接,路由器与局域网的连接
13、在DCE端必须配置时钟频率 Router(config-if)#Clock rate 64000,路由器的硬件连接,ISDN ISDN BRI S/T 必须外接NT1终端设备，再由NT1连接电话线 ISDN BRI U 已包含NT1终端设备，直接连接电话线,三层交换机,在逻辑上 三层交换和路由是等同的，三层交换的过程就是IP报文选路的过程。 三层交换机与路由器在转发操作上的主要区别在于其实现的方式： 三层交换机通过硬件实现查找和转发 传统路由器通过微处理器上运行的软件实现查找和转发 三层交换机的转发路由表与路由器一样，需要软件通过路由协议来建立和维护,课程议题,应用层互联设备,应用层互联设备防
14、火墙,防火墙作用 一方面阻止来自因特网的对受保护网络的未授权或未验证的访问，另一方面允许内部网络的用户对因特网进行Web访问或收发E-mail等。 防火墙也可以作为一个访问因特网的权限控制关口，如允许组织内的特定的人可以访问因特网。 特点 现在的许多防火墙同时还具有一些其他特点，如进行身份鉴别，对信息进行安全（加密）处理等等。,防火墙,防火墙的工作模式 路由模式 网桥模式 防火墙的接口类型 External外部网络 DMZ (demilitarized zone)非军事停火区 Internal内部网络,防火墙应用,IDS/IPS,IDS入侵检测系统 对流经内网的数据根据既定的规则进行安全检测，
15、如有安全事件则发出安全警告。 根据特征库的更新，可以检测出常见病毒、攻击、木马、系统漏洞 IPS入侵防御系统 对流经内网的数据根据既定的规则进行安全检测，对于非法数据包进行安全过滤，保证内网安全地接入外网。,IDS应用,IDS,IDS典型应用图,课程回顾,网络传输介质互联设备 数据链路层互联设备 物理层设备 网络层互联设备 应用层互联设备,课后习题,交换机和集线器从表面来看大致一样，起来的作用也一样，那他们有什么区别呢？ 二层交换机与路由器有什么区别，为什么交换机一般用于局域网内主机的互联，不能实现不同IP网络的主机互相访问。路由器为什么可以实现不同网段主机之间的访问。为什么不使用路由器来连接局域网主机？ 三层交换机和路由器有什么区别？ 交换机的级联和堆叠之间有什么区别？,谢 谢!,