《精编》网络设备培训教材

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1、第三章网络设备 第二层设备 1 第三层设备 2 语音 DSL 光设备 3 交换机配置 4 第一层设备 5 3 1第一层设备 中继器信号在网络中传递时 因为线材本身的阻抗会使信号越来越弱 导致信号衰减失真 当网线的长度超过建议的使用距离时 信号已衰减到几乎无法识别的程度 信号若想再继续传递下去 必然要将信号还原成原来的强度 所使用的设备之一即为中继器 中继器 Repeater 主要的功能就是将收到的信号重新整理 使其恢复原来的波形和强度 然后继续传送下去 这样信号就会传得更远 对应到OSI模型里 中继器位于最低层 物理层 PhysicalLayer 3 1第一层设备 集线器集线器 英文名又称Hu

2、b 与中继器类似 也属于网络物理层互联设备 或称为多口中继器 Multi PortReapter 集线器只是对数据的传输起到同步 放大和整形的作用 对数据传输中的短帧 碎片等无法有效处理 不能保证数据传输的完整性和正确性 集线器实际就是一种多端口的中继器 集线器一般有4 8 16 24等数量的RJ 45接口 通过这些接口 集线器便能为相应数量的计算机完成 中继 功能 其实 集线器实际上就是中继器的一种 其区别仅在于集线器能够提供更多的端口服务 所以集线器又称为多口中继器 3 1第一层设备 集线器的特点共享带宽集线器的带宽是指它通信时能够达到的最大速度 目前市面上用于中小型局域网的集线器主要有1

3、0Mb s 100Mb s和10 100Mb s自适应3种 半双工当其中一台设备在发送数据时 另一台只能接收 而不能同时将自己的数据发送出去 如对讲机即采用半双工方式 只能一方说 另一方听 3 1第一层设备 集线器的分类无源集线器负责把多段介质连接在一起 不对信号做任何处理 每一种介质段只允许扩展到最大有效距离的一半 有源集线器具有对传输信号进行再生和放大从而扩展介质长度的功能 智能集线器可将网络的部分功能集成到集线器中 如网络管理 选择网络传输线路等功能 3 1第一层设备 按配置形式对集线器的分类独立型集线器独立型集线器是带有许多端口的单个盒子式的产品模块化集线器模块化集线器配有机架或卡箱

4、带多个卡槽 每个槽可放一块通信卡 堆叠式集线器除了多个集线器可以 堆叠 或者用短的电缆线连在一起之外 其外形和功能均和独立型集线器相似 网桥的概念和工作原理网桥将两个相似的网络连接起来 并对网络数据的流通进行管理 它工作于数据链路层 不但能扩展网络的距离或范围 而且可提高网络的性能 可靠性和安全性 网桥处理的信息单元是数据链路层的数据帧 3 2第二层设备 3 2第二层设备 工作原理如下 1 当一个端口接收到帧后 网桥检查该帧的目的地址 然后查找地址表 确定与该地址对应的端口 如果收到帧的端口正是帧目的地址所在的端口 那么网桥就会丢弃这个帧 因为可以认定通过正常的LAN传输机制 目标机已经接收过

5、这个帧 2 如果网桥当前还不知道要发送帧的目的地址 网桥在地址表中找不到该目的地址与端口 它便会向除接收该帧之外的所有端口转发此帧 这称为扩散 flooding 或泛洪 3 通过记录接收帧的源地址 可以动态地建立地址表 当网桥接收到一个帧后 它在表中查找与发送站对应的项 由帧的源地址指明 如果找到了 就会更新地址表中与该站相对应的端口 以反映在该端口上接收到了最新的帧 这使得网桥可以正确地映射从一个LAN网段转移到另一个网段的站 如果没有找到登记项 网桥会根据新发现的地址和接收它的端口地址新建一个新地址表项 经过一段时间 随着站不断地发送帧 网桥就会知道所有活动站的地址 端口对应关系 3 2第

6、二层设备 交换机的产生和工作原理交换机的英文名称为 Switch 它是在网桥的基础上发展出来的 是集线器的升级换代产品 与集线器不同 交换机之所以能够直接对目的节点发送数据包 而不是像集线器一样以广播方式对所有节点发送数据包 其中最关键的技术就是交换机可以识别连在网络上的节点的网卡MAC地址 并把它们放到一个叫做MAC地址表的地方 以太网交换机的原理和网桥的工作原理基本一致 它检测从以太端口来的数据包的源和目的地的MAC 介质访问层 地址 然后与系统内部的动态查找表进行比较 若数据包的MAC层地址不在查找表中 则将该地址加入查找表中 并将数据包发送给相应的目的端口 在这一点上交换机与网桥的工作

7、方式基本一致 3 2第二层设备 交换机的外观和产品说明产品外观 3 2第二层设备 交换机的性能特点独享带宽交换机能够智能化地根据地址信息将数据快速送到目的地 因此它不会像集线器那样在传输数据时 打扰 那些非收信人 全双工当交换机上的两个端口在通信时 由于它们之间的通道是相对独立的 因此它们可以实现全双工通信 3 2第二层设备 交换机与集线器的区别从OSI体系结构来看集线器属于OSI的第一层物理层设备 而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备 从工作方式来看集线器采用一种 广播 模式 因此很容易产生 广播风暴 当网络规模较大时性能会受到很大的影响 从带宽来看集线器不管有多少个端口 所有端口都是共

8、享一条带宽 在同一时刻只能有两个端口传送数据 其他端口只能等待 同时集线器只能工作在半双工模式下 而对于交换机而言 每个端口都有一条独占的带宽 当两个端口工作时并不影响其他端口的工作 同时交换机不但可以工作在半双工模式下而且可以工作在全双工模式下 3 3第三层设备 路由器 Router 路由器属于网络层互联设备 用于连接多个逻辑上分开的网络 路由器有自己的操作系统 运行各种网络层协议 如IP协议 IPX协议 AppleTalk协议等 用于实现网络层的功能 3 3第三层设备 路由器的作用路由与桥接路由器可以连接任意两种网络 只要主机使用的是相同的网络层协议 连接网络层与数据链路层为了使网络层和数

9、据链路层可以互通 需要 粘合 协议 地址解析协议 ARP 用于把网络层地址映射到数据链路层地址 反向地址解析协议 RARP 则反之 3 3第三层设备 地址解析协议 ARP 网络层地址是由网络管理员定义的抽象映射 它不去关心下层是哪种数据链路层协议 然而 网络接口只能根据第二层地址来互相通信 第二层地址通过ARP从第三层地址得到 IP地址冲突ARP产生的问题中最常见的是IP地址的冲突 这是由于两个不同的主机IP地址相同产生的 在任何互联的网络中 IP地址必须是惟一的 3 3第三层设备 管理ARP缓存表ARP缓存表是成对的列表 是IP地址和MAC地址的对照表 根据IP地址索引 该表可以用命令arp

10、来管理 其语法包括 向表中添加静态表项 arp s从表中删除表项 arp d显示表项 arp a静态ARP地址的使用静态ARP地址的典型使用是设置独立的打印服务器 这些设备通常通过telnet来配置 但首先它们需要一个IP地址 3 3第三层设备 代理ARP可以通过使用代理ARP来避免在每台主机上配置路由表 在使用子网时这特别有用 但注意 不是所有的主机都能理解子网 选择信息传送的线路从过滤网络流量的角度来看 路由器的作用与交换机和网桥非常相似 但是与从物理上划分网段的交换机不同 路由器使用专门的软件协议从逻辑上对整个网络进行划分 对于那些结构复杂的网络 使用路由器可以提高网络的整体效率 3 3

11、第三层设备 路由器的分类接入路由器企业级路由器骨干级路由器太比特路由器 3 3第三层设备 多层交换机第三层交换机的工作原理是将传统交换器与传统路由器结合起来的网络设备 它既可以完成传统交换机的端口交换功能 又可完成部分路由器的路由功能 第三层交换机的优势子网间传输带宽可任意分配合理配置信息资源降低成本交换机之间连接灵活 3 4语音 DSL 光设备 语音设备VoIP VoiceoverIP 是在分组数据网络上传输传统数据包的同时传输语音与传真信息 从提供新一代设备的网络设备制造商与设计人员 到为商业与家庭用户提供有关服务的服务提供商 VoIP为各级用户带来了许多好处 DSL设备数字用户线 DSL

12、 技术是利用先进的数字技术来扩大现有铜线电话用户线传输频带宽度的技术 3 4语音 DSL 光设备 光设备光设备的种类很多 有光端机 光纤收发器等 光端机还分为以太网数据光端机 视频光端机 音频光端机等 防火墙和AAA服务器防火墙 防火墙 是一种形象的说法 其实它是计算机硬件和软件的组合 使因特网与内联网之间建立起一个安全网关 从而保护内联网免受非法用户的侵入 它其实就是一个把因特网与内联网 通常这局域网或城域网 隔开的屏障 AAA服务器AAA指的是Authentication 认证 Authorization 授权 Accounting 计费 认证 授权和计费一起实现了网络系统对特定用户的网络

13、资源使用情况的准确记录 3 2第二层设备 交换机的功能概述 1 地址学习 2 帧的转发和过滤 3 消除桥接环路 4 隔离数据流量和网络中发生的故障 5 流量控制技术 6 访问控制列表 ACL 技术 3 2交换机的概述 交换机的主要技术参数转发技术转发技术是指交换机所采用的用于决定如何转发数据包的转发机制 各种转发技术各有优缺点 有直通转发 存储转发 碰撞逃避转发等转发技术 服务质量服务质量是交换机的一个重要指标 根据业务性质的不同 重要程度的不通进行数据流的划分 有区别的对待这些数据流 是保障紧急重要业务的重要措施 是发挥网络价值的有效方式 转发能力以太网交换机的转发能力决定了网络的交换能力

14、其转发能力可以以是否支持线速转发 交换容量和包转发率来衡量 以S3026为例 其交换容量为12Gbit s 包转发率为6 5Mp s 3 2交换机的概述 背板带宽背板带宽是指所有业务板与路由交换引擎之间总的通信带宽 如同高速公路的设计总宽度 道路越宽 车越容易跑得快 例如S9512的背板带宽是1 8T 单 多MAC地址类型单MAC交换机的每一个端口只有一个MAC硬件地址 它主要用于连接网络最终用户 网络共享资源等 不能连接集线器或含有多个网络设备的网段 多MAC交换机在每一个端口上有足够的存储体记忆多个硬件地址 延时交换机延时是指从交换机接收到数据包到开始向目的端口复制数据包之间的时间间隔 有

15、许多因素会影响延时大小 比如转发技术等 采用直通转发技术的交换机有固定的延时 因为直通式交换机不管数据包的整体大小 而只根据目的地址来决定转发方向 所以 它的延时是固定的 取决于交换机解读数据包前6个字节中目的地址的解读速率 采用存储转发技术的交换机由于必须要接收完了完整的数据包才开始转发数据包 所以它的延时与数据包大小有关 数据包大 则延时大 数据包小 则延时小 3 2交换机的概述 VLAN支持目前基本上所有的以太网交换机都支持VLAN技术 但是究竟能支持多少个VLAN 支持何种方式的VLAN仍然是交换机性能的一个考核指标 H3C系列交换机都支持基于端口的VLAN S3026E支持的VLAN

16、数高达256个 管理功能交换机的管理功能是指交换机如何控制用户访问交换机 以及用户对交换机的可视程度如何 通常 交换机厂商都提供管理软件或满足第三方管理软件远程管理交换机 一般的交换机满足SNMPMIBI MIBII统计管理功能 而复杂一些的交换机会增加通过内置RMON组 mini RMON 来支持RMON主动监视功能 有的交换机还允许外接RMON探监视可选端口的网络状况 3 2交换机的概述 生成树支持由于交换机实际上是多端口的透明桥接设备 所以交换机也有桥接设备的固有问题 拓扑环 问题 TopologyLoops 当某个网段的数据包通过某个桥接设备传输到另一个网段 而返回的数据包通过另一个桥接设备返回源地址 这个现象就叫 拓扑环 一般 交换机采用生成树协议算法让网络中的每一个桥接设备相互知道 自动防止拓扑环现象 交换机通过将检测到的 拓扑环 中的某个端口断开 达到消除 拓扑环 的目的 维持网络中的拓扑树的完整性 在网络设计中 拓扑环 常被推荐用于关键数据链路的冗余备份链路选择 所以 带有生成树协议支持的交换机可以用于连接网络中关键资源的交换冗余 另外还有很多技术参数 例如 广播风暴的