网络设备的安装与管理-PPT演示文稿.ppt

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1、第1章 网络设备概述,网络设备安装与管理,本章介绍的主要内容： 网络设备概述 物理层设备 数据链路层设备 网络层设备 无线局域网设备 本章重点： 掌握几种主要网络设备（网卡、交换机、路由器等），理解他们的基本概念和分类方式。,主要内容,1.1 网络设备概述,1.2 物理层设备,在OSI参考模型中，物理层（Physical Layer）是参考模型的最低层。物理层的主要功能是：利用传输介质为通信的网络结点之间建立、管理和释放物理连接，实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数据传输服务。在这一层的网络设备主要有：网卡、中继器和集线器等。,1.2.1 网卡,1. 网卡基本概念 网络接口卡（NIC，Ne

2、twork Interface Card）也叫网络适配卡（Network Adapter），是构成网络的基本部件。网卡一方面连接局域网中的计算机，另一方面连接局域网中的传输介质。,1.2 网卡的分类方法,（1）按照网卡支持的计算机种类分类，主要分为标准以太网卡和PCMCIA网卡两类。 标准以太网卡用于台式计算机连网，而PCMAIA网卡用于便携式计算机连网。PCMAIA是个人计算机机内存卡国际协会（Personal Computer Memory Card International Association）制定的一种便携机插卡标准，符合这种标准的网卡和信用卡大小相似，它仅适用于将便携机连入局域

3、网。典型的网卡结构如图1-1和图1-2所示。,图1-1 以太网网卡,图1-2 PCMAIA网卡,（2）按照网卡支持的传输速率分类，主要分为10 Mbps、100 Mbps、10/100 Mbps和1000 Mbps四类。 根据传输速率的要求，网卡可以仅支持10Mbps 或 100Mbps 传输速率，也可以同时支持10Mbps 与 100Mbps 的传输速率，并能自动侦测出网络的传输速率。随着千兆位以太网交换机的使用，1000Mbps网卡也开始出现，如图1-3所示。,图1-3 千兆网卡,（3）按网卡所支持的传输介质类型分类，主要分为双绞线网卡、粗缆网卡、细缆网卡和光纤网卡四类。 （4）按网卡所支

4、持的总线类型分类，主要分为ISA网卡和PCI网卡两类。,中继器（Repeater）工作于OSI的物理层，是局域网上所有节点的中心，它的作用是放大信号，补偿信号衰减，支持远距离的通信。其基本结构如图1-4所示。,1.2.2 中继器,图1-4 中继器,中继器是一个小发明，它设计的目的是给你的网络信号以推动，以使它们传输得更远。由于传输线路噪声的影响，承载信息的数字信号或模拟信号只能传输有限的距离，中继器的功能是对接收信号进行再生和发送，从而增加信号传输的距离。它是最简单的网络互连设备，连接同一个网络的两个或多个网段。,注意： 用中继器连接的以太网不能形成环。 必须遵守MAC协议的定时特性，不能用中

5、继器将电缆线段无限连起来。比如一个以太网上最多有4个中继器连接5个电缆线段其中只有3个缆线可以连接计算机。,1.2.3 集线器,1. 集线器的基本概念 集线器（Hub）属于数据通信系统中的基础设备，它和双绞线等传输介质一样，是一种不需任何软件支持或只需很少管理软件管理的硬件设备。它被广泛应用到各种场合。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，所以集线器又叫多口中继器。 集线器外部板面结构非常简单。集线器是个长方体，背面有交流电源插座和开关、一个AUI接口和一个BNC接口，正面的大部分位置分布有两行RJ-45接口。在正面的右边还有与每个RJ-45接口对应的L

6、ED接口指示灯和LED状态指示灯，如图1-5所示。,图1-5 集线器,2. 集线器的分类方法 集线器作为最古老的网络设备，从诞生到现在已有20余年的历史了。在其漫长的发展过程中，技术不断成熟，结构不断变化，性能不断提高，分工不断明确，因此而诞生了众多不同的集线器产品。 （1）按尺寸分类 按照外形尺寸分，集线器有机架式和桌面式两种。 （2）按带宽分类 按提供的带宽划分，集线器有10Mbps集线器、100Mbps集线器、10/100Mbps双速集线器三种。 （3）按管理方式分类 按管理方式分，集线器有哑集线器(Damp Hub)和智能集线器(Intelligent Hub)两种。 （4）按扩展方式

7、分类 按照扩展方式分类，集线器有可堆叠集线器和不可堆叠集线器两种。,图1-6 桌面集线器,3. 局域网集线器选择标准 随着技术的发展，在局域网尤其是一些大中型局域网中，集线器已逐渐退出应用，而被交换机代替。目前，集线器主要应用于一些中小型网络或大中型网络的边缘部分。下面以中小型局域网的应用为特点，介绍其选择方法。 （1）以传输带宽为标准；建议购买10/100Mbps自适应集线器。这种类型的集线器在网络中的应用比较灵活，上下兼容、左右逢源，既可以与10Mbps网络接轨，又便于升级至100Mbps快速以太网。 （2）以外形尺寸为参考；应当选购符合机架标准的19英寸机架式集线器。该类集线器符合统一的

8、工业规范，可以轻松地安装在机柜中，便于堆叠、级联、管理和维护。 （3）以是否提供网管功能为标准；不建议选择具有智能管理模块的集线器，而是推荐选择性能更优良的交换机。 （4）以能否满足拓展为标准；可以堆叠的集线器肯定能够级联，而能够级联的集线器则未必能够堆叠。所以，考虑到以后网络扩展的需要，当然应当首选可堆叠集线器。,1.3 数据链路层设备,在OSI参考模型中，数据链路层（Data Link Layer）是参考模型的第2层。数据链路层的主要功能是：在物理层提供的服务基础上，数据链路层在通信的实体间建立数据链路连接，传输以帧为单位的数据包，并采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错

9、的数据链路。在这一层的网络设备主要有：网桥和交换机等。,1.3.1 网桥,1. 网桥的基本概念 网桥（Bridge)也称桥接器，它是连接两个局域网的一种存储转发设备，网桥同中继器不同，网桥处理的是一个完整的帧，并使用和计算机相同的接口设备，如图1-7所示。 网桥工作在数据链路层，它能将一个较大的LAN分割为多个网段，或将两个以上的LAN互联为一个逻辑LAN，使LAN上的所有用户都可以访问服务器。网桥从端口接受网段上传送的各种帧，然后根据MAC地址来转发帧，可以看作是一个“低层的路由器”。,图1-7 网桥,2.网桥的功能 （1）存储转发信息帧。 （2）过滤信息量。 （3）扩大物理范围。 （4）使

10、用不同的物理层。 （5）互联不同类型的局域网 3. 网桥的分类 网桥可以分为透明网桥和源路由选择网桥。,4. 网桥的特点 和中继器相比网桥具有以下特点： （1）可以实现不同类型的LAN的互联；比如可以用网桥把以太网和TOKENRING网络相连。 （2）可以实现更大范围的LAN互联；由于中继器受MAC定时特性的限制一般只能将一定距离内的以太电缆相连，而网桥不受MAC定时特性的限制可连接的距离几乎无限。 （3）引入网桥可以提高LAN的安全性；LAN普遍采用广播式通信方式，一个站发送到信息其它站点都能收到。如果在一些重要的部门，如财务银行系统的安全保密问题就显得比较突出，引入网桥可将重要部门的电缆段

11、与其它部门隔离开因此提高了网络的安全保密性。,1. 交换机的基本概念 交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。,1.3.2 交换机,图1-8 交换机,2. 交换机的特性 与网桥和集线器相比，交换机从下面几方面改进了性能： （1）通过支持并行通信，提高了交换机的信息吞吐量。 （2）将传统的一个大局域网上的用户分成若干工作组，每个端口连接一台设备 或连接一个工作组，有效地解决拥挤现象。 （3）虚拟网（Virtual LAN）技

12、术的出现，给交换机的使用和管理带来了更大 的灵活性。 （4）端口密度可以与集线器相媲美,一般的网络系统都是有一个或几个服务器，而绝大部分都是普通的客户机。客户机都需要访问服务器，这样就导致服务器的通信和事务处理能力成为整个网络性能好坏的关键。,3. 交换机的三个主要功能 （1）学习 以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。 （2）转发/过滤 当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。 （3）消除回路 当交换机包括一个冗余回路时，以太

13、网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。,4. 交换机的交换方式： （1）直通式 直通方式的以太网交换机可以理解为在各端口间是纵横交叉的线路矩阵电话交换机。它在输入端口检测到一个数据包时，检查该包的包头，获取包的目的地址，启动内部的动态查找表转换成相应的输出端口，在输入与输出交叉处接通，把数据包直通到相应的端口，实现交换功能。由于不需要存储，延迟非常小、交换非常快，这是它的优点。它的缺点是，因为数据包内容并没有被以太网交换机保存下来，所以无法检查所传送的数据包是否有误，不能提供错误检测能力。由于没有缓存，不能将具有不同速率的输入/输出端口直接接通，而且容易丢包。 （2）存储

14、转发 存储转发方式是计算机网络领域应用最为广泛的方式。它把输入端口的数据包先存储起来，然后进行CRC（循环冗余码校验）检查，在对错误包处理后才取出数据包的目的地址，通过查找表转换成输出端口送出包。正因如此，存储转发方式在数据处理时延时大，这是它的不足，但是它可以对进入交换机的数据包进行错误检测，有效地改善网络性能。尤其重要的是它可以支持不同速度的端口间的转换，保持高速端口与低速端口间的协同工作。 （3）碎片隔离 这是介于前两者之间的一种解决方案。它检查数据包的长度是否够64个字节，如果小于64字节，说明是假包，则丢弃该包；如果大于64字节，则发送该包。这种方式也不提供数据校验。它的数据处理速度

15、比存储转发方式快，但比直通式慢。,1.4 网络层设备,在OSI参考模型中，网络层（Network Layer）是参考模型的第3层。网络层的主要功能是：通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径，以及实现拥塞控制、网络互联等功能。在这一层的网络设备主要有：网关、路由器、第3层交换机和防火墙等。,1.4.1 网关,1. 网关的基本概念 网关（Gateway），它是本地网络的标记，也就是说数据从本地网络跨过网关，就代表走出该本地网络。所以，网关也是不同网络（不同协议或者不同大小的网络）的通信设备。它能将局域网分割成若干网段、互连私有广域网中相关的局域网以及将各广域网互连而形成了因特网。在早期

16、的因特网中，网关只是指那些用来完成专门功能的路由器，但是随着网络技和电脑技术的发展，一般的主机和交换集线器都可以完成路由功能。图1-9 所示为USB网关。,图1-9 USB网关,2. 网关的分类 （1）协议网关：顾名思义，此类网关的主要功能是在不同协议的网络之间的协议转换。网络发展至今，不同的网络具有不同的数据封装格式，不同的数据分组大小，不同的传输率。然而，这些网络之间相互进行数据共享、交流却是必不可免的。为消除不同网络之间的差异，使得数据能顺利进行交流，我们需要一个专门的翻译人员，也就是协议网关。 （2）应用网关：主要是针对一些专门的应用而设置的一些网关，其主要做用将某个服务的一种数据格式

17、转化为该服务的另外一种数据格式，从而实现数据交流。这种网关常作为某个特定服务的服务器，但是又兼具网关的功能。最常见的此类服务器就是邮件服务器了。我们知道电子邮件有好几种格式，如POP3、SMTP、FAX、X.400、MHS等，如果SMTP邮件服务器提供了POP3、SMTP、FAX、X.400等邮件的网关接口，那么我们就可以毫无顾忌地通过SMTP邮件服务器向其他服务器发送邮件了。 （3）安全网关：最常用的安全网关就是包过滤器，实际上就是对数据包的原地址，目的地址和端口号，网络协议进行授权。通过对这些信息的过滤处理，让有许可权的数据包传输通过网关，而对那些没有许可权的数据包进行拦截甚至丢弃。这与软

18、件防火墙有一定意义上的雷同之处，但是与软件防火墙相比较安全网关数据处理量大，处理速度快，可以很好地对整个本地网络进行保护而不对整个网络造成瓶颈。 通常，一个网关并不严格属于某一种分类，一般都是几种功用的集合。,1.4.2 路由器,路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读”懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。 路由器（Router）是一种负责寻径的网络设备，它在互连网络中从多条路径中寻找通讯量最少的一条网络路径提供给用户通信。路由器用于连接多个逻辑上分开的网络。对用户提供最佳的通信路径，路由器利用路由表为数据传输选择路径，路

19、由表包含网络地址以及各地址之间距离的清单，路由器利用路由表查找数据包从当前位置到目的地址的正确路径。路由器使用最少时间算法或最优路径算法来调整信息传递的路径，如果某一网络路径发生故障或堵塞，路由器可选择另一条路径，以保证信息的正常传输。路由器可进行数据格式的转换，成为不同协议之间网络互连的必要设备。典型的路由器如图1-10所示。,图1-10 路由器,提示：路由器与网桥的差别 路由器在网络层提供连接服务，用路由器连接的网络可以使用在数据链路层和物理层完全不同的协议。由于路由器操作的OSI层次比网桥高，所以，路由器提供的服务更为完善。路由器可根据传输费用、转接时延、网络拥塞或信源和终点间的距离来选

20、择最佳路径。路由器的服务通常要由端用户设备明确地请求，它处理的仅仅是由其它端用户设备要求寻址的报文。,1.4.3 第三层交换机,1. 基本概念 第三层交换机就是：一个带有第三层路由功能的第二层交换机；它是二者的有机结合，并不是简单地把路由器设备的硬件及软件叠加在局域网交换机上。三层交换机是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。主要应用于大中型企业复杂的计算机网络，它能够对局域网中网络划分相应的子网之后，解决了传统网络中必须依赖路由器进行子网划分、管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。典型的第三层交换机如图1-11所示。,图1-11 第三层交换机,2. 第三层交换机的

21、优势： （1）子网间传输带宽可任意分配。 （2）合理配置信息资源。 （3）降低成本。 3. 三层交换机种类 三层交换机可以根据其处理数据的不同而分为纯硬件和纯软件两大类。 （1）纯硬件的三层技术相对来说技术复杂，成本高，但是速度快，性能好，负载能力强。 （2）基于软件的三层交换机技术较简单，但速度较慢，不适合作为主干。,1.4.4 防火墙,1. 防火墙的基本概念 防火墙就是一个位于计算机和它所连接的网络之间的软件。该计算机流入流出的所有网络通信均要经过此防火墙。 2. 防火墙的功能 防火墙对流经它的网络通信进行扫描，这样能够过滤掉一些攻击，以免其在目标计算机上被执行。防火墙还可以关闭不使用的端

22、口。而且它还能禁止特定端口的流出通信，封锁特洛伊木马。最后，它可以禁止来自特殊站点的访问，从而防止来自不明入侵者的所有通信。 防火墙具有很好的保护作用。入侵者必须首先穿越防火墙的安全防线，才能接触目标计算机。你可以将防火墙配置成许多不同保护级别。高级别的保护可能会禁止一些服务，如视频流等，但至少保护了自己的安全。,3. 防火墙的类型 防火墙有不同类型。一个防火墙可以是硬件自身的一部分，你可以将因特网连接和计算机都插入其中。防火墙也可以在一个独立的机器上运行，该机器作为它背后网络中所有计算机的代理和防火墙。最后，直接连在因特网的机器可以使用个人防火墙。,1.5 无线局域网设备,无线局域网（WLA

23、N , Wireless Local Area Network）是目前最新，也是最为热门的一种局域网。无线局域网与传统的局域网主要不同之处就是传输介质不同，传统局域网都是通过有形的传输介质进行连接的，如同轴电缆、双绞线和光纤等，而无线局域网则是采用空气作为传输介质的。正因为它摆脱了有形传输介质的束缚，所以这种局域网的最大特点就是自由，只要在网络的覆盖范围内，可以在任何一个地方与服务器及其它工作站连接，而不需要重新铺设电缆。,无线局域网所采用的是802.11系列标准，它也是由IEEE 802标准委员会制定的。目前这一系列标准主要有4个标准，分别为：802.11b、802.11a、802.11g和

24、802.11z。最开始推出的是802.11b，它的传输速度为11MB/s，因为它的连接速度比较低，随后推出了802.11a标准，它的连接速度可达54MB/s。但由于两者不互相兼容，致使一些早已购买802.11b标准的无线网络设备在新的802.11a网络中不能用，所以推出了兼容802.11b与802.11a两种标准的802.11g，这样原有的802.11b和802.11a两种标准的设备都可以在同一网络中使用。802.11z是一种专门为了加强无线局域网安全的标准。,1.5.1 无线网卡,1. 无线网卡的概念 无线网卡是终端无线网络的设备，是无线局域网的无线覆盖下通过无线连接网络进行上网使用的无线终

25、端设备。具体来说无线网卡就是使计算机可以利用无线来上网的一个装置，但是有了无线网卡也还需要一个可以连接的无线网络，如果计算机所在地有无线路由器或者无线AP的覆盖，就可以通过无线网卡以无线的方式连接无线网络可上网。 2. 常见标准有以下三种： IEEE 802.11a：使用5GHz频段，传输速度54Mbps，与802.11b不兼容 IEEE 802.11b：使用2.4GHz频段，传输速度11Mbps IEEE 802.11g：使用2.4GHz频段，传输速度54Mbps，可向下兼容802.11b 目前IEEE 802.11b最常用，但IEEE 802.11g更具下一代标准的实力。,图1-12 PC

26、I接口无线网卡,3. 无线网卡的分类： 无线网卡按照接口的不同可以分为多种。 一种是台式机专用的PCI接口无线网卡。如图1-12所示。 一种是笔记本电脑专用的PCMICA接口网卡。如图1-2所示。,图1-13 USB无线网卡,一种是USB无线网卡，这种网卡不管是台式机用户还是笔记本用户，只要安装了驱动程序，都可以使用。在选择时要注意的一点就是，只有采用USB 2.0接口的无线网卡才能满足802.11g或802.11g+的需求。如图1-13所示。,图1-14 MINI-PCI无线网卡,除此而外，还有笔记本电脑中应用比较广泛的MINI-PCI无线网卡。MINI-PCI为内置型无线网卡，迅驰机型和非

27、迅驰的无线网卡标配机型均使用这种无线网卡。其优点是无需占用PC卡或USB插槽，并且免去了随时身携一张PC卡或USB卡的麻烦。如图1-14所示。,1.5.2 无线接入点,无线接入点，也称无线AP（Access Point），是一个包含很广的名称，它不仅包含单纯性无线接入点（无线AP），也同样是无线路由器（含无线网关、无线网桥）等类设备的统称。但随着无线路由器的普及，目前的情况下如没有特别的说明，我们一般还是只将所称呼的无线AP理解为单纯性无线AP，以示和无线路由器加以区分。它主要是提供无线工作站对有线局域网和从有线局域网对无线工作站的访问，在访问接入点覆盖范围内的无线工作站可以通过它进行相互通信

28、。 单纯性无线AP就是一个无线的交换机，仅仅是提供一个无线信号发射的功能。单纯性无线AP的工作原理是将网络信号通过双绞线传送过来，经过AP产品的编译，将电信号转换成为无线电讯号发送出来，形成无线网的覆盖。根据不同的功率，其可以实现不同程度、不同范围的网络覆盖，一般无线AP的最大覆盖距离可达300米。典型的无线AP如图1-15所示。,图1-15无线AP,1.5.3 无线路由器,无线路由器：就是带有无线覆盖功能的路由器，它主要应用于用户上网和无线覆盖。市场上流行的无线路由器一般都支持专线xdsl/cable，动态xdsl，pptp四种接入方式，它还具有其它一些网络管理的功能，如dhcp服务、nat

29、防火墙、mac地址过滤等等功能。图1-16 无线路由器 无线路由器（Wireless Router）好比将单纯性无线AP和宽带路由器合二为一的扩展型产品，它不仅具备单纯性无线AP所有功能如支持DHCP客户端、支持VPN、防火墙、支持WEP加密等等，而且还包括了网络地址转换（NAT）功能，可支持局域网用户的网络连接共享。可实现家庭无线网络中的Internet连接共享，实现ADSL和小区宽带的无线共享接入。典型的无线路由器如图1-16所示。,图1-16 无线路由器,无线网桥顾名思义就是无线网络的桥接，它可在两个或多个网络之间搭起通信的桥梁（无线网桥亦是无线AP的一种分支）。无线网桥除了具备上述有线

30、网桥的基本特点之外，比其它有线网络设备更方便部署。典型的无线网桥如图1-17所示。,1.5.4 无线网桥,图1-17无线网桥,由于无线网桥室外工作、远距离传输的需要，在设备组成上，无线网桥主要由无线网桥主设备（无线收发器）和天线组成。无线收发器由发射机和接收机组成，发射机将从局域网获得的数据编码，变成特定的频率信号，再通过天线发送出去；接收机则相反，将从天线获取的频率信号解码，还原成数据，再送到局域网中。 由于室外工作，所以一般在天线和无线网桥主设备之间时候，会一些小部件来起到防水、防雷击的作用。,一、选择题 1、以太网卡按总线类型可分多种，其中支持“即插即用”的网卡是( )总线。 （A）IS

31、A （B）EISA （C）PCI （D）PCMCIA 2、集线器工作在OSI参考模型的( )层。 （A）物理 （B）数据链路 （C）网络 （D）传输 3、如果用户要联网的计算机数量比单台集线器的端口数多，可采用（ ）方法解决。 （A）级联 （B）堆叠 （C）选用模块化HUB （D）以上都可以 4、交换机工作在OSI参考模型的( )层。 （A）物理 （B）数据链路 （C）网络 （D）传输 5、有关中继器的叙述，下列不正确的是( )。 （A）中继器主要用于扩充LAN电缆段的距离限制 （B）中继器可将电缆无限连接起来 （C）用中继器连接的以太网不能形成环 （D）中继器主要用同轴电缆进行连接 6、以下

32、关于网桥特点的叙述不正确的是（ ）。 （A）可以实现不同类型的LAN互联 （B）不能实现大范围局域网的互联 （C）利用网桥可以隔离错误帧，提高网络性能 （D）引入网桥可进一步提高网络的安全性,习 题,二、填空题 1、对于笔记本PC，以 总线的网卡为首选。 2、集线器实质是一个 。 3、中继器工作在OSI的 层；网桥工作在OSI的 层；路由器工作在OSI的 层；网关工作在OSI的 层。 三、简答题 1、选择局域网集线器要遵循的标准有那些？ 2、路由器与网桥的差别在什么地方？ 3、无线局域网都由那些网络设备组成，这些设备的区别是什么？,第2章 交换机基础知识,网络设备安装与管理,本章内容, 交换机

33、概述 交换机的分类与性能指标 交换机的接口与连接方式 虚拟局域网与多层交换 交换机产品简介,2.1 交换机概述,交换机，英文名称为Switch，也称为交换式集线器，它是一种基于MAC地址(网卡的硬件地址)识别，能够在通信系统中完成信息交换功能的设备。,2.1.1 交换机简介,交换机的工作特点： 拥有一条很高带宽的背板总线和内部交换矩阵 所有的端口都挂接在这条背板总线上 控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC地址的网卡（NIC）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口 目的MAC若不存在才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地

34、址，并把它添加入内部MAC地址表中。,2.1.2 交换机的交换模式,概念： 交换机将数据从一个端口转发至到另一个端口的处理方式称为交换模式。,类型： 存储转发（Store and Forward ） 直通交换（CutThrough ） 碎片丢弃（Fragmentfree）,2.1 交换机概述,存储转发(Store and Forward) 特点：交换机接收到数据包后，首先将数据包存储到缓冲器中，进行CRC循环冗余校验,如果这个数据包有CRC错误，则该包将被丢弃；如果数据包完整，交换机查询地址映射表将其转发至相应的端口。 优点：没有残缺数据包转发，可减少潜在的不必要的数据转发 缺点：转发速率比直

35、接转发方式慢。 适用环境：存储转发技术适用于普通链路质量或质量较为恶劣的网络环境，这种方式要对数据包进行处理，所以，延迟和帧的大小有关。,2.1.2 交换机的交换模式,直通交换(CutThrough) 特点：交换机只读出数据帧的前6个字节，即通过地址映射表中查找目标地址，将数据帧传送到相应的端口上。直通交换能够实现较少的延迟，因为在数据帧的目的地址被读出，确定了转发端口后马上开始转发这个数据帧。 优点：转发速率快、减少延时和提高整体吞吐率 缺点：会给整个交换网络带来许多垃圾通信包 适用环境：网络链路质量较好、错误数据包较少的网络环境，延迟时间跟帧的大小无关。,2.1.2 交换机的交换模式,碎片

36、丢弃（Fragmentfree） 特点：这是介于前两者之间的一种解决方案。它检查数据包的长度是否够64个字节，如果小于64字节，说明是假包，则丢弃该包；如果大于等于64字节，则发送该包。 优点：数据处理速度比存储转发方式快 缺点：比直通式慢 适用环境：一般的通讯链路,2.1.2 交换机的交换模式,2.1.3 交换机与网桥的主要区别,(1)延迟小。交换机通过硬件实现，而网桥通过软件实现。网桥是通过运行于计算机系统上的桥接协议实现；交换机使用了专用集成电路（Application-Specific-Integrated Circuit，ASIC)，大大提高了网络转发速度。 (2)端口多。交换机得端

37、口密度远大于网桥。 (3)功能强大。交换机除了转发/过滤的功能，还有诸多管理功能，如网络管理协议的支持、虚拟局域网的划分等。,（1）在OSI/RM网络体系结构中的工作层次不同 集线器工作在物理层，而交换机工作在数据链路层。更高级的交换机可以工作在第三层（网络层）、第四层（传输层）或更高层。 （2）数据传输方式不同 集线器的数据传输方式是广播（broadcast）方式，即所有端口处在一个冲突域中；而交换机的数据传输一般只发生在源端口和目的端口之间，即交换机的每个端口处在不同的冲突域。 （3）带宽占用方式不同 集线器所有端口共享集线器的总带宽，而交换机的每个端口都具有自己独立的带宽。 （4）传输模

38、式不同 集线器采用半双工方式进行数据传输；交换机采用全双工方式来传输数据。,2.1.3 交换机与集线器的主要区别,2.1.3 交换机与集线器（HUB）的主要区别,总结： 交换机与集线器有着本质的不同，无论在工作层次、通讯方式、传输速度和可管理性上，都都存在明显的差别，交换机与集线器相比具有无与伦比的优势。目前，交换机已经成为组网中的普遍使用的网络连接设备，而集线器已经逐渐在退出历史舞台。,2.2 交换机的分类与性能指标,2.2.1 交换机的分类,从应用区域划分：广域网交换机和局域网交换机 广域网交换机: 主要应用于电信领域，提供通信基础平台。 局域网交换机则: 应用于局域网络，用于连接终端设备

39、，如PC机及网络打印机等。,注意：我们重点学习的是局域网交换机。,2.2.1 交换机的分类,按组建园区网的网络拓扑结构层次，可划分为：接入层交换机、汇聚层交换机和核心层交换机。 核心层交换机: 一般采用机箱式模块化设计，机箱中可承载管理模块、光端口模块、高速电口模块、电源等，具有很高的背板容量； 汇聚层交换机: 可以是机箱式模块化交换机，也可以是固定配置的交换机，具有较高的接入能力和带宽，一般会包含光端口、高速电口等端口； 接入层交换机: 一般是固定配置的交换机，端口密度较大，具有较高的接入能力，以10/100M端口为主，以固定端口或扩展槽方式提供1000Mbps的上联端口。,根据传输介质、传

40、输速度以及发展历史上看，局域网交换机有这样一些类型： 以太网交换机 快速以太网交换机 千兆以太网交换机 万兆以太网交换机 FDDI交换机 ATM交换机 令牌环交换机 ,2.2.1 交换机的分类,根据架构特点，人们还将局域网交换机分为 机架式 带扩展槽固定配置式 不带扩展槽固定配置式,2.2.1 交换机的分类,按照OSI的七层网络模型，交换机又可以分为： 第二层交换机 第三层交换机 第四层交换机 第七层交换机 基于MAC地址工作的第二层交换机最为普遍，用于网络接入层和汇聚层。基于IP地址和协议进行交换的第三层交换机应用于网络的核心层，也少量应用于汇聚层。部分第三层交换机也同时具有第四层交换功能，

41、可以根据数据帧的协议端口信息进行目标端口判断。第四层以上的交换机称之为应用型交换机，主要用于互联网数据中心。,2.2.1 交换机的分类,按照交换机的可管理性，可分为： 可管理型交换机 不可管理型交换机 两者区别在于对SNMP、RMON等网管协议的支持。可管理型交换机便于网络监控、流量分析，但成本也相对较高。大中型网络在汇聚层应该选择可管理型交换机，在接入层视应用需要而定，核心层交换机则全部是可管理型交换机。,2.2.1 交换机的分类,2.2.1 交换机的分类,从应用的角度划分，交换机又可分为： 电话交换机（PBX）：主要应用于电信领域，提供语音通讯。 数据交换机（Switch）： 应用于计算机

42、网络。,注意：我们重点学习的是数据交换机。,背板带宽与端口速率 模块化与固定配置 专用芯片与通用芯片 单/多MAC地址类型,2.2.2 交换机的主要性能指标,背板带宽与端口速率 背板带宽和端口速率是衡量交换机的交换能力的主要参数。 背板带宽：指通过交换机所有通信的最大值。 交换机的端口速率：每秒通过的比特数。 10Mbps 100Mbps 1000Mbps 10000Mbps,2.2.2 交换机的主要性能指标,模块化与固定配置 模块化交换机：具有很强的可扩展性，可在机箱内提供一系列扩展模块，如千兆位以太网模块、FDDI模块、ATM模块、快速以太网模块、令牌环模块等，所以能够将具有不同协议、不同

43、拓扑结构的网络连接起来。但是它的价格一般也比较昂贵。模块化交换机一般作为骨干交换机来使用。 固定配置交换机：一般具有固定端口配置，比如Cisco公司的Catalyst l900/2900交换机，Bay公司的BayStack350/450交换机等。固定配置交换机的可扩充性显然不如模块化交换机，但是价格要低得多。,2.2.2 交换机的主要性能指标,专用芯片与通用芯片 X86： 通用计算机芯片 ASIC： （Application-Specific-Integrated Circuit ） NP： 专用网络处理器,2.2.2 交换机的主要性能指标,单/多MAC地址类型 单MAC交换机：每个端口只有一

44、个MAC地址 多MAC交换机：每个端口捆绑有多个MAC硬件地址 单MAC交换机主要用于连接最终用户、网络共享资源或非桥接路由器，它们不能用于连接集线器或含有多个网络设备的网段；多MAC交换机的每个端口可以看作是一个集线器，而多MAC交换机可以看作是集线器的集线器。,2.2.2 交换机的主要性能指标,2.3 交换机的接口与连接方式,2.3.1 交换机的接口类型,交换机的接口是随着网络类型的变化和传输介质的发展而产生的不同的接口规格，主要有： 双绞线RJ-45接口 光纤接口 AUI接口与BNC Console接口 FDDI接口,双绞线RJ-45接口 数量最多、应用最广的一种接口类型，它属于以太网接

45、口类型。它不仅在最基本的10Base-T以太网网络中使用，还在目前主流的100Base-TX快速以太网和1000Base-TX千兆以太网中使用。,2.3.1 交换机的接口类型,光纤接口 目前光纤传输介质发展相当迅速，各种光纤接口也是层出不穷，分别应用于100Base-FX、1000Base-FX等网络中。在局域网交换机中， SC类型是一种常见的光纤接口，SC接口的芯在接头里面，右图所示的是一款100Base-FX网络的SC光纤接口模块。,2.3.1 交换机的接口类型,AUI接口 这是专门用于连接粗同轴电缆的，目前这种网络在局域网中已不多见。现在部分交换机保留了AUI接口。 AUI接口是一个15

46、针“D”形接口，类似于显示器接口。这种接口在其他网络设备中也可以见到，如路由器，甚至服务器中。右图中所示的是交换机上的AUI接口示意图。,2.3.1 交换机的接口类型,BNC 接口 这是专门用于连接细同轴电缆的接口，目前提供这种接口的交换机比较少见。个别交换机保留BNC接口，主要是用于与细同轴电缆作为传输介质的令牌网络连接。 右图是BNC接口的网卡。,2.3.1 交换机的接口类型,Console接口 用于配置交换机而使用的接口。 不同交换机的Console接受有所不同，有些与Cisco路由器一样采用RJ-45类型Console接口，而有的则采用串口作为Console接口。,2.3.1 交换机的

47、接口类型,FDDI接口 在早期的100Mbps时代，还有一种FDDI网络类型，即“光纤分布式数据接口”，其传输介质也是光纤，其接口类型如右图。目前由于它的优势不明显，已经很少见了。,2.3.1 交换机的接口类型,2.3.2 交换机的连接方式,我们常见的网络都是多台网络设备连接在一起，我们来看交换机之间有哪些连接方式： 级联 冗余 堆叠,级联 是最常见的连接方式，即使用网线将两个交换机连接起来。有使用光纤介质连接和双绞线介质连接两种情况。 光纤介质连接： 直接连接的两个交换机端口要保证一致的光纤规格、端口速率，发送信号光纤端口与接收信号光纤端口相连。 双绞线介质连接： 分普通端口和使用Uplin

48、k端口级联两种情况。普通端口之间相连，使用交叉双绞线；一台交换机使用UPlink端口相连使用直通双绞线。 注意：目前有些交换机已实现智能判断，即使用交叉线或直通线均可在两台交换机之间建立连接。,2.3.2 交换机的连接方式,冗余 SpanningTree冗余连接：工作方式是StandBy，一条链路在工作，其余链路处于待机(StandBy)状态，效率没有提高，可靠性提高。 PortTrunking连接：多条冗余连接链路实现负载分担。交换机之间联结带宽成倍提高，可靠性已得到增强。,2.3.2 交换机的连接方式,堆叠 只有支持堆叠的交换及之间才可进行堆叠，使用专用的堆叠线通过交换机上提供的堆叠接口使

49、用一定的连接方式连接起来。 多台交换机的堆叠是靠一个提供背板总线带宽的多口堆叠母模块与单口的堆叠子模块相连实现的，并插入不同的交换机实现交换机的堆叠。,2.3.2 交换机的连接方式,堆叠和级联的区别 连接方式不同：级联是两台交换机通过两个PORT互联，而堆叠是交换机通过专门的背板堆叠模块相连。堆叠可以增加设备总带宽，而级联是不能增加设备的总带宽。 通用行不同：级联可通过光纤或双绞线在任何网络设备厂家的交换机之间进行连接，而堆叠只有在自己厂家的设备之间，且设备必须具有堆叠功能才可实现。 连接距离不同：级联的设备之间可以有较远的距离（100米-几百米），而堆叠的设备之间距离十分有限，必须在几米以内。,2.3.2 交换机的连接方式,2.4 虚拟局域网和多层交换,2.4.1 虚拟局域网(VLAN),概念： VLAN(Visual Local Area Network)，即虚拟局域网，是指网络中的站点不拘泥于所处的物理位置，而可以根据需要灵活地加入不同的逻辑子网中的一种网络技术。,特点： 在交换式以太网中，构成虚拟局域网的站点不必拘泥于所处的物理位置，它们既可以挂接在同一个交换机中，也可以挂接在不同的交换