IP组网技术 IP组网技术
常见网络设备
基本网络设备
根据网络设备作用在OSI的层次， 根据网络设备作用在OSI的层次，有以下几 OSI的层次 种类型。 种类型。 第1层（物理层） 物理层） 第2层（数据链路层） 数据链路层） 第3层（网络层） 网络层） 中继器 HUB 网桥 交换机 路由器
中继器
•中继器（Repeater） 中继器（ 中继器 ）
一种简单的工作在物理层的网络设备， 一种简单的工作在物理层的网络设备，可 以接收一条链路上的数据， 以接收一条链路上的数据，并以同样的速 度将数据发送到另一条链路上， 度将数据发送到另一条链路上，而不滞留 。 中继器还具有放大器功能。 中继器还具有放大器功能。
集线器是第一层设备
放大信号，只能连接相同的局域网， 放大信号，只能连接相同的局域网， 把多个独立的物理网段连成一个大 的物理网络 无过滤功能，没有通信隔离功能， 无过滤功能，没有通信隔离功能， 只负责将信号从一个缆段传到另一 个缆段 对物理层以上各层协议（ 对物理层以上各层协议（数据链路 层到应用层） 层到应用层）完全透明 无路径确定或交换功能 用作网络的集中点
A 输 入
串/ 并 转 换
RAM
并/ 串 转 输 换 出
CPU
以太网交换机结构（ 以太网交换机结构（2）
矩阵交换结构—硬件实现交换，由输入、输出、 矩阵交换结构—硬件实现交换，由输入、输出、交换 矩阵、控制处理组成。为避免端口拥塞， 矩阵、控制处理组成。为避免端口拥塞，需加缓冲区和 排队系统。 排队系统。目前这种结构仍有厂家使用 不易扩展，交换机端口的扩展， 不易扩展，交换机端口的扩展，会导致导致整个内部 结构较大的变化 不利于交换机性能监控和运行管理 硬件交换、 硬件交换、结构紧凑 交换矩阵 交换速度快、 交换速度快、延时小
逻辑链路控制： 逻辑链路控制：在计算机中与上层协议通讯 命名：提供唯一的 命名：提供唯一的MAC地址标识符 地址标识符 成帧：把数据打包以便传输， 成帧：把数据打包以便传输，属于部分封装的内容 介质访问控制： 介质访问控制：对共享的访问介质提供访问规则 发信号： 发信号：通过转换器与介质产生信号并形成接口
Catalyst 2820
Catalyst 2900-XL
2912-XL 2924-XL 2924C-XL
2912MF-XL 2924M-XL
All Ports Support 802.1Q & ISL Trunking
Catalyst 3500 XL
Unit Price
Catalyst 3508G XL
维护交换操作 交换机建立并维护交换表
以太网交换机结构（ 以太网交换机结构（1）
软件执行交换结构— 早期的交换机，借助CPU 软件执行交换结构— 早期的交换机，借助CPU RAM， RAM，由特定的软件实现交换机端口之间帧的交换 特点： 特点： 结构灵活，但交换机堆叠困难 结构灵活， 交换速度慢 交换端口多时性能下降
交换机Switch/网卡 交换机Switch/网卡 Switch/
交换机是OSI模型的第二层 交换机是 模型的第二层 设备,在 设备 在OSI参考模型的数据 参考模型的数据 链路层（第二层）工作，交 链路层（第二层）工作， 换机根据进入端口数据帧的 MAC地址来过滤、转发或扩 地址来过滤、 地址来过滤 散该数据帧。 散该数据帧。
输入 输出
控制处理
பைடு நூலகம்
以太网交换机结构（ 以太网交换机结构（3）
总线交换结构：在交换母板上有一条总线， 总线交换结构：在交换母板上有一条总线，采用时分复 用技术，各个端口都可以往总线上发送数据帧， 用技术，各个端口都可以往总线上发送数据帧，每个端 口发送的帧均按时隙在总线上传输。 口发送的帧均按时隙在总线上传输。当前许多厂家采用 这种结构。 这种结构。 便于堆叠扩展 易监控和管理 易实现帧的广播 易实现多个输入对一个输出帧的传送 对总线的带宽要求很高（ 对总线的带宽要求很高（B*N) 带宽， B — 带宽，N — 交换机端口
交换机是第二层设备
交换机
•交换机是第二层设备 交换机是第二层设备 •交换机使用硬件来桥接帧 交换机使用硬件来桥接帧 •交换机通常有多路径底板或某种交换结构 交换机通常有多路径底板或某种交换结构 •交换机用于交换多个网段的帧 交换机用于交换多个网段的帧 •从本质上来说，是个快速网桥 从本质上来说， 从本质上来说
常作为星形拓扑结构网络的 中心
集线器HUB 集线器HUB
Q&A
据HUB的工作原理和数据传输 的工作原理和数据传输 机制，会存在些什么问题？ 机制，会存在些什么问题？
网桥
•网桥 （Bridge）是工作在数据链路层的局域网连接设 网桥 ） 它分析收到的帧，根据目的MAC地址将信息发往 备。它分析收到的帧，根据目的 地址将信息发往 目的地。 目的地。 •网桥是网间设备，可以用来减小冲突域。将一个大局 网桥是网间设备，可以用来减小冲突域。 网桥是网间设备 域网分成不同的网段，以扩展网络距离， 域网分成不同的网段，以扩展网络距离，减轻网络负 当网段之间的通信量较低的时候， 担。当网段之间的通信量较低的时候，网桥工作得最 当网段之间的通信负载很重时， 好。当网段之间的通信负载很重时，网桥会成为瓶颈 并使通讯变慢。 ，并使通讯变慢。 •网桥不能抑止广播风暴。 网桥不能抑止广播风暴。 网桥不能抑止广播风暴 •网桥的工作原理：连接k个不同局域网的网桥将具有 网桥的工作原理：连接 个不同局域网的网桥将具有 个不同局域网的网桥将具有k 网桥的工作原理 子层和k个物理层 个MAC子层和 个物理层。 子层和 个物理层。
交换机的功能
交换是一种通过减少流量并增加带宽来减少以太网络、 交换是一种通过减少流量并增加带宽来减少以太网络、令 牌环与光纤布式数据接口 (FDDI) LAN 中拥塞的技术 交换机通常用来取代共享集线器。 LAN 交换机通常用来取代共享集线器。他们是设计用于现 存的布线基础结构上， 存的布线基础结构上，因此可以安装他们而不会打断现有的网 络流量 在现代的数据通讯里，所有交换设备都执行两个基本作业： 在现代的数据通讯里，所有交换设备都执行两个基本作业： 交换数据帧 数据帧抵达交换机并转发到输出端口
网桥
服务器
网桥
服务器
网桥
•桥是一种存储转发设备，用来连接类型相 桥是一种存储转发设备， 桥是一种存储转发设备 似的网络。 似的网络。 •转发网段之间的Ethernet帧 转发网段之间的Ethernet帧 转发网段之间的Ethernet •网桥不改变Ethernet帧的源或目标地址 网桥不改变Ethernet帧 网桥不改变Ethernet
集线器HUB 集线器HUB
集线器就是多端口的中继器 完成放大、 ：完成放大、再生物理信号 的功能， 的功能，使信号保持与原数 据相同， 据相同，驱动信号能在长电 缆上传输， 缆上传输，以达到延长电缆 长度的目的 集线器是一种很普通的互联 网连接设备
!!!不能实现非对称性传 !!!不能实现非对称性传 不能实现非对称性 10M/100M自适应智能 输10M/100M自适应智能 HUB纯属商业炒作 HUB纯属商业炒作
Catalyst 3524 XL
GBIC Catalyst 3512 XL
路由器 ROUTER
路由器是第三层设备
路由器Router 路由器Router
路由器在网络间传送基 于网络层或者说第三层 信息的的数据分组 路由器能够对智能判定 数据在网络上传送的最 佳路径
路由器
路由器---互连网络的枢纽 路由器---互连网络的枢纽 --路由器工作在最低三层协议中， 路由器工作在最低三层协议中，其中最高层为网 络层， TCP/IP的IP层或SPX/IPX的IPX层 层或SPX/IPX 络层，如TCP/IP的IP层或SPX/IPX的IPX层。关键地 位是因为它处于网络层 位是因为它处于网络层 路由器具有很强的异种网互联能力， 异种网互联能力 路由器具有很强的异种网互联能力，互联的两个 物理网络其最低二层协议可互不相同， 物理网络其最低二层协议可互不相同，通过路由 器第三层得到统一 CISCO路由器均是多协议路由器 路由器均是多协议路由器， CISCO路由器均是多协议路由器，能同时支持多种 不同的网络层协议(IP IPX、APPLETALK)， (IP、 不同的网络层协议(IP、IPX、APPLETALK)，并可以 使能” 禁止”某些特定协议。（ “使能”或“禁止”某些特定协议。（ABLE OR
CISCO系列路由器 CISCO系列路由器 系列
•CISCO最高端路由器 CISCO12000 CISCO最高端路由器 CISCO •高端路由器 CISCO 7500 高端路由器 • CISCO 7200路由器 7200路由器
输入 交换 总线 输出
以太网交换机结构（ 以太网交换机结构（4）
共享存储器交换结构：使用大量的高速RAM实现交 共享存储器交换结构：使用大量的高速RAM实现交 RAM 换，适宜小型交换机
交换机结构简单 RAM会产生延迟 RAM会产生延迟 冗余结构复杂
共享存储器
输入/输出
两种交换的模式
存储转发(Store-and-forward) 存储转发(Store-and(Store 在转发开始前会先接收整个数据帧。在数据帧被转发前， 在转发开始前会先接收整个数据帧。在数据帧被转发前， 会读取目的地址（ 或来源地址），并使用过滤器。 ），并使用过滤器 会读取目的地址（与/或来源地址），并使用过滤器。 当数据帧被接收时会发生延迟；越大的数据帧延迟越久， 当数据帧被接收时会发生延迟；越大的数据帧延迟越久， 因为整个数据帧需要花更多的时间来读取。 因为整个数据帧需要花更多的时间来读取。错误检测率 很高， 很高，因为等待接收整个数据帧的时间让交换机有时间 可以检查错误 直通式(Cut直通式(Cut-through) (Cut 交换机在接收整个数据帧前先读取目的地址。 交换机在接收整个数据帧前先读取目的地址。然后数据 帧会在整个帧收到前被转发出去。 帧会在整个帧收到前被转发出去。这个方式減少传输延 LAN交换错误检测较差 迟，但LAN交换错误检测较差