[电脑基础知识]第06章 网络物理设计2

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1、第第6 6章章 网络物理设计网络物理设计Date1第6章 网络物理设计内容提要常用网络设备（重点） 传输介质 综合布线设计（重点） 网络互连Date2第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备 物理设计主要实现物理节点之间的电路连通。 硬件在性能上要胜过采用软件技术的设备 软件在功能上要强于硬件技术。Date3第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备 6.1.1 交换机1交换机的定义 最基本的交换是物理层的交换，在其它层的交换实 际上是一种软交换，可以由软件和固件实现。2第2层交换 第2层交换机对数据包的转发建立在MAC物理地址基础之上。Date4第6章

2、网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备3第3层交换 第3层交换机的速度大大高于路由器。但是，第3层 交换机由于很少做“拆包/打包”的工作，它的功能也就受到了一定的限制。4第3层交换机与路由器的主要区别 功能不同 适用环境不同 性能不同Date5第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备5第4层交换 第4层交换机进行数据包转发时，不仅依据MAC地址 （第2层）或源/目标主机IP地址（第3层），而且依 据TCP/UDP（第4层）端口号。6交换机数据交换方式 直通式 存储转发式 Date6第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备 7模块式交换机与固

3、定式交换机Date7第6章 网络物理设计案例：Cisco交换机Cisco GSR 12416交换机Date8第6章 网络物理设计案例：光纤模块Date9第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备案例：光纤模块的安装Date10第6章 网络物理设计案例：交换机模块的安装Date11第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备案例：交换机的指示灯Date12第6章 网络物理设计MACCPU 模块MAC缓存Line InterfaceLine InterfaceLine InterfaceLine InterfaceLine InterfaceLine Interf

4、aceLine InterfaceLine InterfaceCPU内存线卡缓存交换矩阵线卡背板6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备补充：交换机结构Date13第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备表6-1 交换机常用接口接口名称插座类型接 口 说 明交换换机端口RJ-4510/100/1 000M速率网络络接口，接双绞线绞线 直通电电 缆缆 光纤纤端口GBIC或SC100/1 000M速率网络络接口，接SC接头头光纤纤ConsoleRJ-45交换换机配置端口，接反转电缆转电缆 ，网管型交换换机才 有 AUI15针针D形接口连连接粗同轴电缆轴电缆 ，目前已淘汰BNCB

5、NC细细同轴电缆连轴电缆连 接的接口，目前已淘汰UplinkRJ-45级联级联 端口，一般为为交换换机第一个端口MIIMII介质质无关端口，可以转转成光纤纤或双绞线绞线 等介质质Date14第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备8交换机技术参数 背板带宽背板带宽=端口数相应端口速率2（全双工模式） 端口速率端口每秒吞吐多少数据包。 包转发速率第3层交换机往往采用包转发速率衡量交换机性能。 Date15第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备9Cisco系列交换机Date16第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备6.1.2 路由器1

6、路由器定义 路由器是工作在网络层的数据包转发设备。 路由器的功能：对不同网络之间的协议进行转换，具体实现方法是数据包格式转换，也就是网关的功能。网络路由，通过最佳路径选择，将数据包传输到目的主机。Date17第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备2路由器的主要功能 网络连接 通信协议转换 数据包转发 路由信息维护 管理控制 安全管理Date18第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备3路由器的硬件组成 路由器一般是专用硬件设备 也可以由“计算机+软件”构成 硬件路由器本身就是一台专用的计算机，有CPU、内存、主板等设备。Date19第6章 网络物理设计

7、6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备Date20第6章 网络物理设计案例：路由器结构Date21第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备 CPU路由器中的CPU负责交换路由信息、路由表查找以及转发数据包。 ROM相当于微机中的BIOS。主要包括：系统加电自检程序（POST）、系统引导区代码、备 份的IOS（通常版本较低）、ROM监控程序。Date22第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备 DRAM类似于微机中的内存。IOS内容包括：路由表项目、ARP缓存、数据包缓存、日志项目和队列中排队等待发送的分组。除此之外，还包括路 由器配置文件、正在执行的代

8、码和一些临时数据。 Flash Mamery（闪存）类似于微机中的硬盘。用于存放IOS。Date23第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备 NVRAM（非易失性RAM）用于保存启动配置文件，容量较小。 背板类似于微机中的主板，它运载着路由器电路并收发网络信息。Date24第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备4路由器性能指标 路由器吞吐量 路由器丢包率吞吐量10时，丢包率一般小于0.1。吞吐量80时，丢包率一般小于0.3。 路由器时延64字节的IP包时延小于1ms；1518字节IP包时延小于350ms。Date25第6章 网络物理设计6.1 6.1

9、常用网络设备常用网络设备 路由表容量 路由器认证技术指标认证的平均响应时间应当小于3s。 可靠性指标 其他指标支持VPN数量、QoS、IP语音、语音压缩、信令支持、冗余协议、网管、计费、冗余电源、热插拔组件 等。Date26第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备5路由器的连接端口 路由器的主要端口如图6-5所示。局域网端口广域网端口配置端口Date27第6章 网络物理设计案例：案例：CiscoCisco路由器主要端口路由器主要端口Date28第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备6Cisco路由器产品系列Date29第6章 网络物理设计6.1 6.1

10、 常用网络设备常用网络设备6.1.3 服务器1服务器定义 服务器一词在网络中有双重含义。 服务器主机是运行各种服务器软件，在网络环境中 为客户机提供各种服务的计算机系统。 服务器发展方向：在技术上，群集技术将成为服务器主流；在应用上，高性能专用服务器有很大发展空间。Date30第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备2服务器类型 RISC（精简指令系统）服务器表6-3 主要RISC服务器公司CPU系列服务器产品操 作 系 统 IBMPowerPCIBM RS/6000系列IBM AIX SUNSPARCSUN Enterprise Server系 列SUN SolarisH

11、PPA-RISCHP 9000系列HP-UX CompaqAlphaAlpha Server系列Tru64 UNIX或 OpenVMSDate31第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备3PC服务器 采用Intel或与Intel兼容的CPU IA架构服务器也称为PC服务器 PC服务器在技术上与PC机有很大差别。 PC服务器对数据处理能力、I/O性能、可靠性、安全性、扩展能力和系统检测等方面有严格要求。 PC服务器一般运行Windows、Linux等操作系统。Date32第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备图6-7 机箱式服务器（HP和Sun）Date

12、33第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备图6-8 1U机架式服务器（IBM）Date34第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备4刀片式服务器 每一块“刀片”类似于一个独立的服务器。 刀片单元包含：CPU、硬盘、内存、网络接口等器件，机箱为多个刀片单元提供共享的基础设施（如 背板、电源等）。 每个刀片单元运行自己的系统，相互之间没有关联 。不过可以使用系统软件将这些单元集合成一个服 务器集群。Date35第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备图6-9 刀片式服务器Date36第6章 网络物理设计案例：刀片系统组成案例：刀片系统组

13、成Date37第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备5服务器性能技术 吞吐量服务器性能以系统响应速度和作业吞吐量为代表。 集群（Cluster）技术集群技术将一组相互独立的服务器，通过高速通信网络组成一个完整的服务器系统，并以单一系统的 模式加以管理，使多台服务器像一台机器那样工作 或者看起来像一台机器。Date38第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备 SMP（对称式多处理器）技术SMP指在一台计算机上汇集多个CPU，各CPU之间共享内存系统及系统总线。 I/O子系统性能服务器的I/O（输入/输出）子系统主要包括硬盘系统和总线系统。Date39第6

14、章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备6服务器可用性技术 系统可用性MTBF/（MTBF+MTBR）MTBF为平均无故障工作时间；MTBR为平均修复时间。 99.9的可用性表示每年有8小时的时间设备不能正常运行； 99.999的可用性表示每年有5分钟的时间设备不能正常运行。Date40第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备9服务器系列产品 国外厂商：IBM、HP、Sun、Compaq、Dell等 国内厂商：浪潮、曙光、联想等 IBM、HP提供UNIX服务器和PC服务器 Sun公司专注于发展UNIX服务器 Dell只提供PC服务器Date41第6章 网络物

15、理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备6.1.4 防火墙1防火墙组成 防火墙集成了两个以上的以太网卡。 防火墙中安装有网络操作系统和专业防火墙程序。 防火墙程序主要有包过滤程序、代理服务器程序、 路由程序等。 防火墙要求非常高的稳定性，并具备较大的系统吞 吐性能。 Date42第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备 案例：防火墙面板接口Date43第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备网卡案例：防火墙内部组成Date44第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备2防火墙产品 企业级软件防火墙以色列Check Point、微软

16、ISA Server 硬件防火墙Juniper（杰科）公司：NetScreenLinkTust（安氏）公司：FireWallCisco公司：PIX天融信公司：网络卫士华为3COM公司等 Date45第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备3UTM（统一威胁管理）系统 UTM是集防火墙、防病毒、VPN、内容过滤、反垃 圾邮件、IDS等技术于一身的主动防御系统。 UTM产品：Fortinet公司：FortiGateTM 1000安氏领信公司：LinkTrust UTMJuniper公司：NetScreen-208TMCisco公司：Cisco ASA 5520Date46第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备补充：光纤收发器 光纤收发器是一种将短距离的双绞线电信号和长距 离的光信号进行网络传输的媒体转换设备。光纤接口双绞线接口D