IP组网技术组网技术常见网络设备常见网络设备 基本网络设备基本网络设备 根据网络设备作用在根据网络设备作用在OSIOSI的层次，有以下几的层次，有以下几种类型。种类型。第第1 1层（物理层）层（物理层）中继器中继器 HUB HUB第第2 2层（数据链路层）层（数据链路层）网桥网桥 交换机交换机第第3 3层（网络层）层（网络层）路由器路由器中继器中继器中继器（中继器（Repeater）一种简单的工作在物理层的网络设备，可以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，并以同样的速度将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，而不滞留。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把多个独立的物理网段连成一个大的物理网络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只负责将信号从一个缆段传到另一个缆段个缆段对物理层以上各层协议（数据链路对物理层以上各层协议（数据链路层到应用层）完全透明层到应用层）完全透明无路径确定或交换功能无路径确定或交换功能用作网络的集中点用作网络的集中点集线器集线器HUBHUB集线器就是多端口的中继器：集线器就是多端口的中继器：完成放大、再生物理信号的完成放大、再生物理信号的功能，使信号保持与原数据功能，使信号保持与原数据相同，驱动信号能在长电缆相同，驱动信号能在长电缆上传输，以达到延长电缆长上传输，以达到延长电缆长度的目的度的目的集线器是一种很普通的互联集线器是一种很普通的互联网连接设备网连接设备常作为星形拓扑结构网络的常作为星形拓扑结构网络的中心中心!不能实现不能实现不能实现不能实现非对称性非对称性非对称性非对称性传传传传输输输输10M/100M10M/100M10M/100M10M/100M自适应智能自适应智能自适应智能自适应智能HUBHUBHUBHUB纯属商业炒作纯属商业炒作纯属商业炒作纯属商业炒作集线器集线器HUB HUB Q&AQ&A据据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？网桥网桥网桥网桥 （Bridge）是工作在数据链路层的局域网连接设是工作在数据链路层的局域网连接设备。它分析收到的帧，根据目的备。它分析收到的帧，根据目的MAC地址将信息发往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。将一个大局域网分成不同的网段，以扩展网络距离，减轻网络负域网分成不同的网段，以扩展网络距离，减轻网络负担。当网段之间的通信量较低的时候，网桥工作得最担。当网段之间的通信量较低的时候，网桥工作得最好。当网段之间的通信负载很重时，网桥会成为瓶颈，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。 网桥的工作原理：连接网桥的工作原理：连接k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个个MAC子层和子层和k个物理层。个物理层。网桥服务器网桥网桥服务器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，用来连接类型相似的网络。似的网络。 转发网段之间的转发网段之间的EthernetEthernet帧帧网桥不改变网桥不改变EthernetEthernet帧帧的源或目标地址的源或目标地址交换机是第二层设备交换机是第二层设备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，是个快速网桥交换机交换机交换机交换机Switch/Switch/网卡网卡交换机是交换机是OSI模型的第二层设模型的第二层设备备,在在OSI参考模型的数据链参考模型的数据链路层（第二层）工作，交换路层（第二层）工作，交换机根据进入端口数据帧的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、转发或扩散该数据帧。散该数据帧。提供计算机与计算机网络的数提供计算机与计算机网络的数据传输据传输也称为网络适配器也称为网络适配器(LAN Adapter)集成在主板上，或插在主板的集成在主板上，或插在主板的扩展槽中扩展槽中可以是以太网卡、令牌环网卡可以是以太网卡、令牌环网卡或或FDDI网卡网卡网卡网卡(Net Interface Card)网卡网卡NIC嵌入在计算机主板中，提供与网络的接口。它嵌入在计算机主板中，提供与网络的接口。它是计算机和网络之间的物理联结。是计算机和网络之间的物理联结。在选择网卡的时候需要考虑下面三个因素：在选择网卡的时候需要考虑下面三个因素：网络类型（例如是以太网的、令牌环网的、网络类型（例如是以太网的、令牌环网的、FDDI的等）的等）介质类型（例如双绞线、同轴电缆或光缆）介质类型（例如双绞线、同轴电缆或光缆）总线类型（例如总线类型（例如PCI或或ISA）网卡完成了重要的数据链路层功能，例如：网卡完成了重要的数据链路层功能，例如：逻辑链路控制：在计算机中与上层协议通讯逻辑链路控制：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，属于部分封装的内容成帧：把数据打包以便传输，属于部分封装的内容介质访问控制：对共享的访问介质提供访问规则介质访问控制：对共享的访问介质提供访问规则发信号：通过转换器与介质产生信号并形成接口发信号：通过转换器与介质产生信号并形成接口交换机的功能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、令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牌环与光纤布式数据接口 (FDDI) LAN (FDDI) LAN 中拥塞的技术中拥塞的技术 LAN LAN 交换机通常用来取代共享集线器。他们是设计用于现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，因此可以安装他们而不会打断现有的网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： 交换数据帧交换数据帧数据帧抵达交换机并转发到输出端口数据帧抵达交换机并转发到输出端口维护交换操作维护交换操作交换机建立并维护交换表交换机建立并维护交换表 u软件执行交换结构软件执行交换结构 早期的交换机，借助早期的交换机，借助CPU RAMCPU RAM，由特定的软件实现交换机端口之间帧的交换由特定的软件实现交换机端口之间帧的交换u特点：特点：x结构灵活，但交换机堆叠困难结构灵活，但交换机堆叠困难x交换速度慢交换速度慢x交换端口多时性能下降交换端口多时性能下降以太网交换机结构（以太网交换机结构（1 1）RAMA输入输出CPU串/并转换并/串转换以太网交换机结构（以太网交换机结构（2 2）矩阵交换结构矩阵交换结构硬件实现交换，由输入、输出、交换硬件实现交换，由输入、输出、交换矩阵、控制处理组成。为避免端口拥塞，需加缓冲区和矩阵、控制处理组成。为避免端口拥塞，需加缓冲区和排队系统。目前这种结构仍有厂家使用排队系统。目前这种结构仍有厂家使用不易扩展，交换机端口的扩展，会导致导致整个内部不易扩展，交换机端口的扩展，会导致导致整个内部结构较大的变化结构较大的变化不利于交换机性能监控和运行管理不利于交换机性能监控和运行管理硬件交换、结构紧凑硬件交换、结构紧凑交换速度快、延时小交换速度快、延时小交换矩阵控制处理输入输出 总线交换结构：在交换母板上有一条总线，采用时分复总线交换结构：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，每个端用技术，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。当前许多厂家采用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。 便于堆叠扩展便于堆叠扩展 易监控和管理易监控和管理 易实现帧的广播易实现帧的广播 易实现多个输入对一个输出帧的传送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)B*N) B B 带宽，带宽，N N 交换机端口交换机端口以太网交换机结构（以太网交换机结构（3 3）交换总线输入输入输出输出共享存储器交换结构：使用大量的高速共享存储器交换结构：使用大量的高速RAMRAM实现交实现交换，适宜小型交换机换，适宜小型交换机交换机结构简单交换机结构简单RAMRAM会产生延迟会产生延迟冗余结构复杂冗余结构复杂以太网交换机结构（以太网交换机结构（4 4）输入/输出共享存储器两种交换的模式两种交换的模式 存储转发存储转发(Store-and-forward)(Store-and-forward)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（与会读取目的地址（与/ /或来源地址），并使用过滤器。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。错误检测率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，因为等待接收整个数据帧的时间让交换机有时间很高，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可以检查错误 直通式直通式(Cut-through)(Cut-through)交换机在接收整个数据帧前先读取目的地址。然后数据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。这个方式減少传输延帧会在整个帧收到前被转发出去。这个方式減少传输延迟，但迟，但LANLAN交换错误检测较差交换错误检测较差CISCO 交 换 机系 列 CatalystCatalyst4XXX4XXXNewNewNewNew灵活性灵活性CatalystCatalyst 29xx29xxNewNewNewNewEnhancedEnhancedEnhancedEnhancedCatalyst Catalyst 1900/28201900/2820Catalyst Catalyst 6XXX6XXXNewNewNewNewCatalyst Catalyst 85XX85XXNewNewNewNewCatalyst Catalyst 5XXX5XXXNew New New New L3 SupL3 SupL3 SupL3 SupCatalystCatalyst35xx35xxNewNewNewNewCatalyst 1900Catalyst 28202912-XL2924-XL 2924C-XL2912MF-XL2924M-XL All Ports Support 802.1Q & ISL TrunkingCatalyst 2900-XLUnit PriceCatalyst 3512 XLGBICCatalyst 3508G XLCatalyst 3500 XLCatalyst 3524 XL 路由器路由器 ROUTER ROUTER路由器是第三层设备路由器是第三层设备路由器Router路由器在网络间传送基路由器在网络间传送基于网络层或者说第三层于网络层或者说第三层信息的的数据分组信息的的数据分组路由器能够对智能判定路由器能够对智能判定数据在网络上传送的最数据在网络上传送的最佳路径佳路径路由器l路由器路由器-互连网络的枢纽互连网络的枢纽l路由器工作在最低三层协议中，其中最高层为网路由器工作在最低三层协议中，其中最高层为网 络络层，如层，如TCP/IPTCP/IP的的IPIP层或层或SPX/IPXSPX/IPX的的IPXIPX层。关键地位层。关键地位是因为它处于是因为它处于网络层网络层l路由器具有很强的路由器具有很强的异种网互联异种网互联能力，互联的两个能力，互联的两个 物物理网络其最低二层协议可互不相同，通过路由理网络其最低二层协议可互不相同，通过路由 器第器第三层得到统一三层得到统一 lCISCOCISCO路由器均是路由器均是多协议多协议路由器，能同时支持多种不路由器，能同时支持多种不同的网络层协议同的网络层协议(IP(IP、IPXIPX、APPLETALK)APPLETALK)，并可以，并可以“使能使能”或或“禁止禁止”某些特定协议。（某些特定协议。（ABLE OR DISABLEABLE OR DISABLE）路由器发展路由器发展路由器发展路由器发展l第一代第一代集中转发，总线交换集中转发，总线交换Cisco 2500l第二代第二代集中集中+分布转发，接口模块化，总线交换分布转发，接口模块化，总线交换Cisco 4500l第三代第三代分布转发，总线交换分布转发，总线交换Cisco 7500l第四代第四代ASIC分布转发，网络交换分布转发，网络交换Cisco 12000Juniper M40/160l 第五代第五代 CISCOCISCO最高端路由器最高端路由器 CISCO12000CISCO12000高端路由器高端路由器 CISCO 7500CISCO 7500 CISCO 7200CISCO 7200路由器路由器中档路由器中档路由器CISCO4500/4700CISCO4500/4700CISCO3600CISCO3600系列路由器系列路由器CISCO2600CISCO2600系列路由器系列路由器CISCO2500CISCO2500系列路由器系列路由器CISCOCISCO系列路由器系列路由器路由器路由器是一个路由器是一个特定功能的计特定功能的计算机算机没有视频输出没有视频输出没有键盘鼠标没有键盘鼠标的输入的输入没有没有GUIGUICISCO CISCO 路由器的结构、组成路由器的结构、组成(1)(1)、外部：端口类型的数量、外部：端口类型的数量( (同步、异步、同步、异步、ATMATM、以太接口等、以太接口等) )(2)(2)、内部：、内部：CPUCPURAMRAMROMROMNVRAMNVRAMFLASHFLASH接口处理模块接口处理模块1 1 接口处理模块接口处理模块n n 路由器是一台特殊的计算机路由器是一台特殊的计算机存储系统存储系统产品选择要点产品选择要点: 所需路由功能的强弱所需路由功能的强弱 端口密度端口密度/变换的需求变换的需求 性能性能 通常的用户端口通常的用户端口Cisco700/800SeriesCisco1600/1700 SeriesCisco2500 SeriesCisco3600 SeriesAS 5000 Series小型公司解决方案小型公司解决方案分支机构解决方案分支机构解决方案核心部分解决方案核心部分解决方案Cisco12000 GSR SeriesCisco4000 SeriesCisco7000Series家庭式办公解决方案家庭式办公解决方案Cisco2600 SeriesCiscoCisco路由器产品系列路由器产品系列Cisco 3600 系 列Cisco 3640Cisco 3660用用 于于 Cisco 2600 和和 3600 的的 语语 音音 / 传传 真真 模模 块块 可可 使使 语语 音音 和和 传传 真真 信信 息息 能能 够够 在在 IP 网网 络络 上上 进进 行行 路路 由由 选选 择。择。 在在 IP 网网 络络 上上 集集 成成 语语 音音 应应 用用 是是 Cisco IP 网网 络络 技技 术术 的的 自自 然然 延延 伸。伸。Cisco 2600 系系 列列 模模 块块 化化 接接 入入 路路 由由 器器 为为 远远 程分程分 支支 办办 公公 室室 提提 供供 了了 全全 新新 的的 多多 功功 能能 性、性、 集集 成成 化化 能能 力力 和和 强强 大大 的的 威威 力。力。配配 置置 有有 一一 个个 或或 两两 个个 以以 太太 网网 LAN 接接 口，口， 两两 个个 Cisco WAN 接接 口口 卡卡 插插 槽，槽， 一一 个个 Cisco 网网 络络 模模 块块 插插 槽槽 和和 一一 个个 新新 的的 高高 级级 集集 成成 模模 块（块（AIM） 插插 槽。槽。Cisco 2600 系 列Cisco 2500接接 入入 服服 务务 器器 系系 列列 是是 Cisco跻跻 身身 接入服接入服 务务 器器 市市 场场 的的 低低 成成 本本 产产 品品 的的 代代 表表 Cisco 2500 系 列路由器的功能路由器通常在转发数据报的时候，使用两项功能：路由器通常在转发数据报的时候，使用两项功能：-路径选择路径选择路由器使用地址的网络部份以决定数据报传路由器使用地址的网络部份以决定数据报传递到下一个路由器的路径递到下一个路由器的路径 -数据报的交换转发数据报的交换转发数据报从接收接口转发到相应的接口数据报从接收接口转发到相应的接口路由器基本功能、作用路由器基本功能、作用路由器的一个基本功能是连接多个独立的网络或路由器的一个基本功能是连接多个独立的网络或 子网子网LAN 1LAN 1LAN 2LAN 2LAN 3LAN 3路由器的另一个基本功把数据路由器的另一个基本功把数据(IP(IP报文报文) )传送到传送到正确的网络，细分则包括：正确的网络，细分则包括：IP IP 数据报的转发，包括数据报的寻径和传送。数据报的转发，包括数据报的寻径和传送。子网隔离，抑制广播风暴。子网隔离，抑制广播风暴。维护路由表，并与其它路由器交换路由信息，维护路由表，并与其它路由器交换路由信息，这这 是是 IPIP报文转发的基础。报文转发的基础。IP IP 数据报的差错处理及简单的拥塞控制。数据报的差错处理及简单的拥塞控制。实现对实现对 IP IP 数据报表的过滤、记帐数据报表的过滤、记帐路由表 网络层提供最佳的点对点的数网络层提供最佳的点对点的数据报在互联的网络上的传输据报在互联的网络上的传输网络层使用网络层使用IPIP路由表实现从源路由表实现从源地址到目的地址的数据报转发地址到目的地址的数据报转发在路由器确认使用哪一条路径在路由器确认使用哪一条路径之后，路由器将数据报从接收之后，路由器将数据报从接收的端口转发到相应的端口，实的端口转发到相应的端口，实现最佳路径的传输现最佳路径的传输路由协议路由协议路由协议确定如何到达目标地址，即路径选择路由协议确定如何到达目标地址，即路径选择路路由由器器通通过过路路由由协协议议建建立立网网络络的的拓拓扑扑结结构构图图，它它是是路径选择和转发的基础，它是路由表的一部分路径选择和转发的基础，它是路由表的一部分路由协议的例子路由协议的例子Routing Information Protocol (RIP)Routing Information Protocol (RIP)Open Shortest Path First (OSPF)Open Shortest Path First (OSPF)静态路由-静态的信息是通过手工管理的静态的信息是通过手工管理的-网络管理员将其输入到路由器的配置中网络管理员将其输入到路由器的配置中-每当互联网拓扑结构发生改变需要更新时，每当互联网拓扑结构发生改变需要更新时，管理员必须手工更新静态路由管理员必须手工更新静态路由动态路由-网络管理员输入配置命令来启动动态路由网络管理员输入配置命令来启动动态路由-选择以后，无论何时从互联网中收到新的信息，路选择以后，无论何时从互联网中收到新的信息，路由信息都会通过路由进程自动更新由信息都会通过路由进程自动更新-动态信息的改变作为更新过程的一部分在路由器之动态信息的改变作为更新过程的一部分在路由器之间交换间交换缺省路由 路由表的一个表项路由表的一个表项说明如果目标网络没有直接显说明如果目标网络没有直接显示在路由表的时候，如何将数示在路由表的时候，如何将数据传送下一跳据传送下一跳可以将缺省路由作为静态路由可以将缺省路由作为静态路由配置的一部分配置的一部分动态路由所需功能路由器提供的功能路由器提供的功能-路由表维护路由表维护-定期与其他路由定期与其他路由器之间交换路由器之间交换路由更新信息更新信息