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1、交换与路由技术,计算机工程系 顾才东 信1-515 13382195887,,一、课程性质,交换与路由技术是网络专业的一门专业课，也是一门实践性与应用性很强的课程。不仅要学习基本理论知识,更要注重上机实践,最后要将所学知识和技能应用于具体的网络工程实战中。,二、教学目的,熟悉路由、交换和远程访问技术原理。 掌握交换机、路由器的配置技术。 学会局域网的组网技术。 了解大型网络的设计与维护。 自己能动手设计、配置、组建网络。 争取通过锐捷网络工程师认证考试 希望通过CCNA、CCNP、CCNI。,三、教学内容：,Chapter 01 网络技术基础 Chapter 02 网络互连设备与IP寻址 Ch
2、apter 03 交换机配置基础 Chapter 04 虚拟局域网及其配置 Chapter 05 冗余交换链路与生成树协议 Chapter 06 路由器的基本配置 Chapter 07 IP路由技术 Chapter 08 网络设备管理与流量管理 Chapter 09 网络地址转换NAT Chapter 10 网络工程案例设计,四、考核形式：,平时作业、出勤及上机实验等占30%，期末考试占70%。,五、参考书籍：,推荐教材和主要参考书 1、推荐教材： 交换与路由技术实用教程，谭方勇 顾才东，电力出版社 ，2008-7 2、参 考 书：网络互联技术路由、交换与远程访问，张保通，中国水利水电出版社，
3、2004-9交换机/路由器的配置管理，冯昊，清华大学出版社，2007-8网络互联与实现，锐捷网络，2007-3路由、交换和无线项目实验指导书贺平，电子工业出版社，2007-12CISCO CCNA COURSE,六、教学要求（学习方法）,听（上课要注意听,跟上老师的思路） 读（自己多读书,找相关的内容阅读, 扩大知识面,培养自学能力） 做（上机时熟悉设备安装与配置，多使用模拟软件练习） 试（多尝试, 将所学知识综合,联系实际应用中的网络系统，设计出自己的网络项目）,Chapter 01 计算机网络互联技术基础,国内的有：D-LINK,TP-LINK,实达,华为,中兴提供网络设备，TCL提供综合
4、布线产品。 国外的有：思科（Cisco）,北电网络,惠普,阿尔法等等,网络设备的著名厂家,1.1 OSI参考模型（Open System Interconnection Reference Model, OSI/RM）网络开放系统互连参考模型,1.1.1 OSI参考模型的分层结构图1-1-1 OSI参考模型,OSI参考模型中的数据传输过程,1.1.2 OSI参考模型中各层的作用,1物理层（Physical Layer） 2数据链路层（Data Link Layer） 3网络层（Network Layer） 4传输层（Transport Layer） 5会话层（Session Layer） 6表
5、示层（Presentation Layer） 7应用层（Application Layer）,OSI,1、应用层为应用软件提供接口：FTP HTTP TELNET SMTP DNS。她是电话接线员。 2、表示层将发送信息转换为一种公共的格式，并加密数据，然后压缩。他是翻译官。 3、会话层同步两个节点之间的会话，决定通讯是否被中断以及中断后从何处重新发送。他是交通警察。例：某系统要发2000页的文件，那么可以在每100页后插入一个检查点，如果在传输第523页时计算机崩溃了，那么系统恢复后重传的只是从5012000页。 4、传输层能够智能地根据网络的处理能力把一些大的数据包强制分割成小的数据单元(
6、分组),然后为每个数据单元安排一个序号,保证数据单元到达接受方的时候能够正确的排序。 从源端到目的端的传输并不仅是从某个计算机传输到下一个计算机，同时还指从某个计算机上的特定进程传输到另一个计算机上的特定进程。因此，传输层的首部必须包括一地址，叫做端口地址。网络层将每个分组送到正确的计算机；传输层将完整的报文送到该计算机上的正确的进程。传达室信件分发员。,osi,5、网络层：将数据包加上发送端逻辑地址和目的地逻辑地址，然后进行数据包的路由选择。网络层将每个分组送到正确的计算机. 邮局邮件工作人员。 6、数据链路层：将数据包分割成可以被物理层传输的帧。帧：源地址、目的地址、控制信息、数据、错误校
7、验信息。帧类似与火车结构：车厢运送旅客和行李（相当于数据），车头和车尾保证了列车的完整性（帧结构的完整性），还有一些车厢完成其它工作（对帧信息的校验、标示目的地址和源地址等）。火车调度中心。 7、物理层：收发位(bit)。产生并检测电压发送和接收带有数据的电气信号。包括连接网络的线缆等。,1.1.3 OSI参考模型中的数据封装过程,图1-1-2 OSI参考模型中的数据封装过程,OSI参考模型中的数据传输过程,应用层,应用层的作用主要是为应用软件提供接口，从而使得应用程序能够使用网络服务。 Word,http, ftp,telnet,dns,dhcp,smtp,pop3,表示层,数据的解码和编码
8、 数据的加密和解密 数据的压缩和解压 表示层是各节点应用程序、文件传输的翻译官。,会话层,会话层的作用主要是在网络中不同用户、节点之间建立和维护通信通道，同步两个节点之间的会话，决定通信是否被中断以及中断时决定从何处重新发送。 会话层的责任主要有： 对话控制 同步,传输层,传输层负责将报文能准确、可靠、顺序地进行源端到目的端（端到端，end-to-end）的传输。,传输层的主要功能,服务点编址 分段与重组 连接控制 流量控制 差错控制,网络层,网络层位于OSI模型的第三层，网络层主要负责将分组从源端传输到目的端，这可能要跨越多个网络（链路）。传输层负责将完整的报文进行端到端的传输，而网络层则确
9、保每一个分组能够从它的源端到达目的端。,网络层的主要任务,逻辑地址 路由选择,特点: 1.路由器每个端口都是独立的广播域 2.路由器每个端口都是独立的冲突域 3.路由器能够识别L3的控制信息,L3的设备-路由器的特点,数据链路层,数据链路层位于OSI模型的第二层，数据链路层的主要作用是把从网络层接收到的数据分割成可以被物理层传输的帧，数据链路层直接控制着网络层与物理层的通信。,L2数据,01010100001111000,传输媒体,物理层,从数据链路层,L2数据,01010100001111000,到数据链路层,物理层,数据链路层,数据链路层的构成,MAC层管理网络设备的物理地址，物理地址也被
10、称作MAC地址。 LLC层主要负责对各种网络协议进行封装，使得协议能在物理线路上传输。LLC帧在传输不同网络协议的时候是需要SAP（service access point,服务访问点）来区分的。此外，LLC层为上层提供了一个可靠的公共接口，进行流控制。,数据,源地址,帧检测序列,类型,目的地址,可变,2,6,6,4,XXXXXX XXXXXX,由厂商分配给设备,由IEEE分配给厂商(如:锐捷网络00-D0-F8),前导位,MAC 地址,8,单位:字节,Ethernet II的帧格式,特点: 1.交换机的所有端口都在一个广播域内2.交换机每个端口带宽是独立的3.交换机每个端口都是独立的冲突域4
11、.交换机能够识别 L2的控制信息,1,2,3,L2的设备-交换机的特点,物理层,物理层的主要作用是产生并检测电压发送和接收带有数据的电气信号。物理层包括物理上连接网络的媒介，比如连接网络的线缆。物理层是不提供数据的纠错服务的，但是在物理层上能对数据的传输速度作一定的控制，并能监测数据的出错率。在物理层传输电气信号的载体我们称之为位流或比特流。,物理层所涉及的内容,物理层关心的是以下的一些内容： 接口和媒体的物理特性位的表示 传输数率 位的同步 线路配置：设备与媒体的连接。 物理拓扑：星状拓扑、环状拓扑、总线拓扑，等等。 传输模式：单工、半双工或全双工。,A,B,C,D,特点:1.所有端口同在一
12、个广播域内2.所有端口同在一个冲突域内3.所有端口共享带宽4.广播式转发数据,L1设备-Hub的特点,计算机或路由器,Hub或交换机,异种设备之间：直连线,1、可将常用网络设备分为两种：终端设备（Router、PC、Server）与中心设备（Switch、Hub） 2、异种设备连接用直连线，同种设备连接用交叉线。 3、锐捷网络的设备能够自动识别直连线和交叉线。,Hub或交换机,同种设备之间：交叉线,Hub或交换机,同种设备之间：交叉线,直连线：568A-568A或568B-568B,交叉线：568A-568B,L1线缆-常用双绞线,允许接入网络资源,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据
13、链路层,物理层,建立、管理和终止会话,将分组从源端传送到目的端； 提供网络互联,在媒体上传输比特； 提供机械的和电气的规约,对数据进行转换、 加密和压缩,提供可靠的进程到进程的 报文传输和差错恢复,将比特组装成帧； 提供节点到节点方式的传输,各层间的联系,物理通信,设备A,设备B,中间节点,中间节点,对等协议（第7层）,对等协议（第6层）,对等协议（第5层）,对等协议（第4层）,第3层,第2层,第1层,第3层,第3层,第2层,第1层,第2层,第1层,数据通信过程,传输层,数据链路层,物理层,网络层,数据,数据,传输层报头,数据,网络层报头,数据,数据链路层报头,0101110101001000
14、010,表示层,应用层,会话层,数据段 Segment,数据包 Packet,比特 Bit,数据帧 Frame,协议数据单元,端口号,源IP+目的IP上层协议,源MAC+目的MAC,将数据帧转换成高低电平，即“0”或“1”代码,数据封装,设备A,设备B,L7数据,L7数据,H6,L6数据,H5,L5数据,H4,L4数据,H3,L3数据,H2,010101000011110000101010,T2,传输媒体,数据通信过程,数据,网络层报头 + 传输层报头 + 数据,数据链路层报头,传输层报头+ 数据,网络层报头,数据,传输层报头,0101110101001000010,传输层,数据链路层,物理层
15、,网络层,表示层,应用层,会话层,拆封，即封装的逆过程,数据拆封,1.2 TCP/IP（Transmission Control Protocol/ Internet protocol,传输控制协议/网际协议） 参考模型,图1-2-1 TCP/IP参考模型,Tcp/Ip各层的主要功能,1.应用层:应用软件通过该层利用网络。这一层包含FTP（文件传输协议）、TFTP（普通文件传输协议）、HTTP（超文本传输协议）、SMTP（简单邮件传输协议） 2.传输层：把数据从一个应用传输到它的远程对等体，传输层可以同时支持多个应用。这一层包含两个协议：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报文协议）。 3
16、.互连网络层: 是整个TCP/IP协议盏的核心, 定义分组格式和IP协议,控制拥塞,提供路由将分组发往目标端。主要包括IP（网际协议）、ICMP（网际控制报文协议）、IGMP（网际组报文协议）以及ARP（地址解析协议）。发送的消息单位为IP数据报。 4.主机到网络层: 给上层互连网络层提供一个访问接口,以便向上传递IP分组。,1.2.1 TCP/IP参考模型的层次结构,图1-2-2 TCP/IP参考模型的层次结构,protocol,Telnet （虚拟终端协议）用于远程联接服务的标准协议或者实现此协议的软件。可为动词，远程登录 HTTP abbr. （Hypertext Transfer Pr
17、otocol）超文本传输协议 SNMP abbr. Simple Network Management Protocol 简单网络管理协议 FTP （File Transfer Protocol）文件传输协议 UDP abbr. User Datagram Protocol, 用户数据报协议 NTP （Network Time Protocol）网络时间协议 NNTP (Network News Transfer Protocol)网络新闻传输协议 TFTP (Trivial File Transfer Protocol) 简单文件传输协议 ICMP abbr. (Internet Contr
18、ol Messages Protocol), 网间控制报文协议 ARP abbr.(Address Resolution Protocol) 地址解析协议 OSPF (Open Shortest Path First Protocol) 开放最短路径优先协议 RIP（Router Information Protocol） 距离矢量路由协议 IS-IS (Intermediate System to Intermediate System Protocol) HDLC 高级数据链路控制 PPP (Peer-Peer Protocol) 端对端协议 frame relay 计 帧中继 EIA abbr.Electronic Industries Association,电子工业联合会,
