Transcript 1单元

第1单元
构建小型网络
教学目标
 通过本章学习使学员能够：
1、掌握网络传输介质应用场合及特点；
2、掌握集线器、交换机之间的区别及应用场合；
3、精通二层交换机功能原理和特点；
4、熟悉实验室网络环境
5、掌握利用交换机组建小型办公网络
主要内容
 项目描述
 知识准备
 项目实施
 项目小结
课程议题
项目描述
小型办公网络工作场景
小型办公和家居网络（SOHO）是我们日常生活中最常见
的网络组织形式，出现在家庭、办公室、网吧等工作环境中。通
过构建完好的小型网络环境，可以实现网络内部的设备之间的相
互通信，共享网络内部资源，从而提高工作的效率，为我们的生
活和工作带来方便。
小型办公网络工作拓扑
小型办公网络项目任务
某网络公司早期是只有10台PC的小公司，公司网络建设初期使用
集线器来互连网络。在设备很少、应用不多的情况下，公司网络基本上能
满足日常需求。
随公司经营不断发展，网络规
模的扩大，网络设备增多，公司网络
速度越来越慢，过慢的网络影响了公
司日常的办公需求。
这些问题促使公司决定改造
网络，扩展网络的规模，提高网络的
速度，优化和配置网络，更具有些管
理的功能，保证网络的安全。
小型办公网络项目需求分析
为了满足该网络公司网络构建的需求，我们需要了解公司网
络目前存在的问题：连网设备太多；网络速度太慢；网络应用太
少……面对网络目前存在的这些问题。因此改造网络的核心在于更换
网络的互联设备，使用交换机来重构网络。
交换机是比集线器更智
能化，更安全，更具有管理性
能的设备，使用交换机来重新
组建网络，使网络的性能会得
到很大的提高，但也会给网络
的管理带来更多的技术难题。
课程议题
知识准备
知识准备
 计算机网络基础知识
 常见网络线缆介绍
 集线器的工作原理
 交换机的工作原理
 网管型交换机的基本操作
 网络实验室环境介绍
课程议题
计算机网络基础知识
计算机网络介绍
Server
Intranet
移动
SOHO
宽带上网
计算机网络就是利用通信线路和通信设备，用一定
的连接方法，将分布在不同地理位置，具有独立功能的多
台计算机相互连接起来，在网络软件的支持下进行数据通
信，实现资源共享。
例：北京市校校通网络
学校
Y
学校E
海淀
区教委
朝阳
区教委
学校F
学校X
北京市
教委网
络
西城区
教委
东城区
教委
学校B
学校A
1000M 双绞线
1000M光纤
学校M
广域网链路
学校N
计算机网络发展的阶段
计算机网络的发展
标准化及高速互联
共享资源为主
的计算机网络
复杂通信功能的
多机系统
简单通信功能的
单机系统
20世纪50年代
时间
20世纪60年代
20世纪60-70年代
20世纪80年代
计算机网络功能
资源共享
用户间相互通信
服务供应商
均衡负荷及分布处理功能
按地理位置分类

局域网（LAN）

城域网（MAN）

广域网（WAN）

互联网（INTERNET）

局域网（LAN）
以太网

广域网（WAN）
按传输介质分类
 有线网
 常用铜轴电缆和双绞线连接网络，特点是价格便宜，安装方便，传输距
离短
 光纤网
 采用光导纤维作为传输介质，特点是传输距离长，传输率高可达
1000Mbps，抗干扰能力强。
 无线网
 采用电磁波承载技术，无需线缆，特点是价格较贵，
常用于辅助联网。
联网方式灵活，
按网络拓朴结构分
 星
型
 总线型
 树
型
 环
型
 网
型
按传输方式分
 单工
 半双工
 全双工
按服务方式分类

 客户机/服务器网络
 对等网络
OSI参考模型体系结构
7.应用
层
面向用户应用
6.表示层
5.会话层
4.传输层
3.网络层
面向数据传输
2.数据链路
层
1.物理层
 特点
 OSI模型每层都有自己的功能集；
 层与层之间相互独立又相互依靠；
 上层依赖于下层，下层为上层提供服务。
OSI参考模型
数据
7.应用
层
6.表示层
7.应用
层
6.表示层
5.会话层
5.会话层
4.传输层
4.传输层
3.网络层
3.网络层
2.数据链路层
2.数据链路层
1.物理层
1.物理层
网络设备传输数据的过程是按照OSI参考模型的层次结构运动的。
各层间的联系
应用层
对数据进行转换、
加密和压缩
表示层
会话层
提供可靠的端到端的
报文传输和差错控制
建立、管理和终止会话
传输层
网络层
将分组数据封装成帧；
提供节点到节点方式的传输
允许接入网络资源
将分组从源端传送到目的端；
提供网络互联
数据链路层
物理层
在媒体上传输比特；
提供机械的和电气的规约
数据报文封装
源端口、
目的端
口
源IP、目的
IP、协议号
源MAC、目的
MAC、帧类型
二进制流
“0、1”
应用层
数据
表示层
会话层
传输层
数据段
Segment
数据包
Packet
传输层报头
数据
网络层报头
数据
网络层
数据链路层报头
数据
数据链路层
物理层
0101110101001000010
协议数据单元
（PDU）
数据帧
Frame
比特
Bit
数据链路层—以太网
 IEEE 802.3以太网标准
 MAC层管理网络设备的物理地址，物理地址也被称作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。
数据链路层
LLC层
MAC层
Ethernet II的帧格式
单位:字节
8
前导位
6
6
2
目的地址
源地址
类型
MAC 地址
XXXXXX
由IEEE分配给厂
商(如:锐捷网络
00-D0-F8)
XXXXXX
由厂商分配给
设备
 MAC地址
 由48bit构成，采用12位16进制数表示
可变
数据
4
帧检测序列
课程议题
常见网络线缆介绍
网络传输介质-双绞线
 线序标准：
 568A
白绿、绿、白橙、兰、白兰、橙、白棕、棕
 568B
白橙、橙、白绿、兰、白兰、绿、白棕、棕
 线缆种类
 交叉线
相同设备类型接口使用交叉线
 直连线
不同设备类型接口使用直连线
 有效线缆长度
 100米
 智能MDI/MDIX
 不需要知道电缆另一端为MDI还是MDIX设备两种电缆（普通、交叉）都可
连接交换机、集线器或NIC设备。
 消除由于电缆配错引起的连接错误简化10/100M网络安装维护，降低开销。
网络传输介质-光纤
 光纤中心是光传播的玻璃芯
 芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，以使光纤保持在芯内。
 再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。
 光纤分为单模光纤和多模光纤
保护层
光柱
核心线缆
保护层
光线结构示意图
网络传输介质-光纤
FC－PC型光尾纤接头外形图
ST-PC型光尾纤接头外形图
SC－PC型光尾纤接头外形图
FC/PC－SC/PC型光尾纤外形图
网络传输介质续
常见介质型号型号
代表的传输介质
10Base2
细同轴电缆
10Base5
粗同轴电缆
10BaseT
双绞线
100BaseTX
5类以上双绞线
100BaseFX
单模、多模光纤
1000BaseTX
超5类以上双绞线
1000BaseSX
短波多模光纤
1000BaseLX
长波单、多模光纤
课程议题
集线器工作原理
共享式以太网
PC B
听
PC A
数据
空闲
PC C
PC D
当PCA要发一个数据包给PCD的时候,首先PCA要先听HUB的链路上是否有数
据在跑,如果有那么PCA等待,如果没有那么PCA将数据包发出.这样的做法
是由于HUB上的链路是共享的,所以采用了发数据包之前先进行冲突检测
的方法,那么我们称为CSMA/CD.
• 工作机制
 CSMA/CD：载波侦听、多路访问、冲突检测
共享式以太网
PC A
PC B
冲突域
听
随机秒数
数据
冲突
PC C
PC D
听
数据
现在的情况是PCA和PCC都要发数据,但是两人刚才都检测到HUB上是空闲的.那么两
人都发.结果发生了冲突.两人都同时启动BACK OFF动作.随机的生成一个秒数,再
发数据包.如果再与其他PC发送的数据包冲突.那么再次BACK OFF,BACK OFF一共可
进行15次.
物理层设备-集线器
 功能
 负责在两个节点的物理层上按比特传递信息，完成信号的整形、放大和复
制功能，以此来延长网络的长度。
 特点：
 所有用户共享10M带宽
 任何用户发送数据时，所有用户都可以接收到
 在某一时刻只允许一个用户传输数据
课程议题
交换机工作原理
数据链路层设备—以太网交换机
 特点
 以太网交换机是一种具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的
网络产品。
 二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，
根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己
内部的一个地址表中。
交换机MAC地址表学习（一）
MAC 地址表
A
0260.8c01.1111
C
B
F0/1
F0/3
0260.8c01.3333
F0/2
F0/4
D
0260.8c01.2222
交换机初始化时MAC地址表是空的。
0260.8c01.4444
交换机MAC地址表学习（二）
MAC 地址表
F0/1: 0260.8c01.1111
A
0260.8c01.1111
C
0260.8c01.2222
B
F0/1
F0/2
F0/3
F0/4
0260.8c01.3333
D
0260.8c01.4444
主机之间互相发送数据，交换机会学习数据帧的源MAC地址。
交换机帧转发原理（一）
MAC地址表
A
0260.8c01.1111
C
F0/1:
F0/2:
F0/3:
F0/4:
F0/1
F0/2
0260.8c01.2222
 已知单播帧
 过滤操作Filtering
0260.8c01.1111
0260.8c01.2222
0260.8c01.3333
0260.8c01.4444
F0/3
X
XF0/4
B
0260.8c01.3333
D
0260.8c01.4444
交换机帧转发原理（二）
MAC 地址表
F0/1:
F0/2:
F0/3:
F0/4:
A
0260.8c01.1111
C
0260.8c01.1111
0260.8c01.2222
0260.8c01.3333
0260.8c01.4444
F0/1
F0/2
0260.8c01.2222
 未知单播帧，广播帧：
 执行广播操作Flooding(泛洪)
F0/3
F0/4
B
0260.8c01.3333
D
0260.8c01.4444
冲突域与广播域
1 2 3 4
四个冲突域、一个广播域
转发方式
 交换机的三种转发方式
 直通式
 存储转发式
 无碎片直通式（更高级的直通式转发）
直通式
 直通式（Cut Through）方式处理过程
 在输入端口检测到一个数据包后，只检查其包头，取出目的地址，通过内
部的地址表确定相应的输出端口，然后把数据包转发到输出端口．这样就
完成了交换。因为它只检查数据包的包头（通常只检查14个字节）。
Cut存储转发式
 存储转发（Store and Forward）处理过程
 是计算机网络领域使用得最为广泛的技术之一，在这种工作方式下．交换
机的控制器先缓存输入到端口的数据包，然后进行CRC校验，滤掉不正确的
帧，确认包正确后，取出目的地址，通过内部的地址表确定相应的输出端
口，然后把数据包转发到输出端口。
无碎片直通式
 无碎片直通（Fragment Free Through）过程
 是介于直通式和存储转发式之间的一种解决方案，它检查数据包的长度
是否够64 Bytes（512bit）如果小于64 Bytes，说明该包是碎片（即在
信息发送过程中由于冲突而产生的残缺不全的帧），则丢弃该包，如果
大于64 Bytes，则发送该包。该方式的数据处理速度比存储转发方式快，
但比直通式慢。
交换机互连方式
 级联：
 交换机之间利用以太网接口连接起来
 扩展网络范围
 单链路带宽瓶颈
 延时大
 堆叠:
 通过堆叠线缆将交换机的背板连接起来，扩大级联带宽
 堆叠线缆短（1米）
 解决带宽瓶颈（单链路1G或更大）
 延时小
 统一管理
堆叠－菊花链
链路带宽1G
锐捷交换机支持最多8台交换机堆叠
堆叠-主从式
M
2031
图
1 堆
叠
模
块
M2031前
面
板
链路带宽2.66G
交换机设备硬件组成
 交换机设备=硬件构件+软件操作系统(RGNOS)
ROM
RAM
Flash
CPU
Interface
交换机性能参数
 背板带宽
 24X100MX2＝4.8G
 S2126G
12.8G
 包转发率
 S2126G
6.6MPPS
 MAC地址表大小
 8K
 线速交换
 1,000Mbps/8bit/(64 + 8 + 12)byte=1,488,095pps
课程议题
网管型交换机的基本操作
交换机的管理方式
 带外管理
 通过带外对交换机进行管理(PC 与交换机直接相连)
 带内管理
 通过Telnet 对交换机进行远程管理
 通过Web 对交换机进行远程管理
 通过SNMP 工作站对交换机进行远程管理
Console口及配置线缆
Console口
(DB9)
Console口
(RJ45)
DB9-DB9线缆
RJ45-DB9转换器＋反转线缆
DB9-RJ45线缆
带外交换机配置
 连线
 利用配置线将主机的COM口和交换机的console口相连
 打开超级终端
 从开始-〉程序-〉附件-〉通讯-〉超级终端打开超级终端程序
 配置超级终端
 为连接命名
 选择合适的COM口
 配置正确的参数
TELNET管理交换机
在主机DOS命令行下输入： telnet ip address（交换机管理IP）
TELNET管理交换机续
输入telnet密码和特权密码即可进入到交换机的配置界面
基于WEB的管理
在web页面中输入交换机的管理IP可以进入交换机的web管理页面
基于WEB的管理
在web页面下对交换机进行管理
基于SNMP协议的管理
交换机配置命令模式
 EXEC模式：
 用户模式switch>
 交换机信息的查看，简单测试命令
 特权模式switch#
 查看、管理交换机配置信息，测试、调试
 配置模式：
 全局配置模式switch(config)#
 配置交换机的整体参数
 接口配置模式switch(config-if)#
 配置交换机的接口参数
交换机配置命令模式
 进入全局配置模式
 Switch#configure terminal
 Switch(config)#exit
 Switch#
 进入接口配置模式
 Switch(config)#interface fastethernet 0/1
 Switch(config-if)#exit
 Switch(config)#
 从子模式下直接返回特权模式
 Switch(config-if)#end
 Switch#
命令行其他功能
 获得帮助
 switch#?
 switch#show
?
 命令简写
 全写：switch# configure terminal
 简写：Switch# config
 使用历史命令
 Switch#
(向上键)
 Switch# (向下键)
配置交换机Telnet功能
 配置远程登陆密码
 Switch(config)#enable secret level 1 0
ruijie
 配置进入特权模式密码
 Switch (config)#enable secret level 15 0 ruijie
 为交换机配置管理IP
 Switch (config)#interface vlan 1
 Switch (config-if)#no shutdown
 Switch (config-if)#ip address 192.168.1.1
255.255.255.0
 Switch (config-if)#end
配置文件的管理
 保存配置
 将当前运行的参数保存到flash 中用于系统初始化时初始化参数
 Switch#copy running-config startup-config
 Switch#write memory
 Switch#write
 删除配置
 永久性的删除flash 中不需要的文件
 使用命令delete flash:config.text
 删除当前的配置：
在配置命令前加no
 例：switch(config-if)# no ip address
 查看配置文件内容
 Switch#show configure
查看保存在FLASH里的配置信息
 Switch#show running-config
查看RAM里当前生效的配置
课程议题
网络实验室环境介绍
锐捷的解决方案-RACK的思想
青岛电子学校实验室拓扑
学生实验区域
……
……
……
……
6506
RACK-1
RACK-2
RACK-3
RACK-4
实验室布线
测试网线
联网网线
联网设备
外网
实验设备
RCMS的管理界面
RACK的特点
 统一管理和控制实验台上的多台网络设备
 无需拔插控制台线，便可以实现同时管理和控制多台网络设
备
 良好的兼容性
 提供“统一清”功能，统一清除实验台上网络设备的配置，
方便多次实验（RCMS）
 图形界面，简单方便 (RCMS)
宁夏理工学院网络实验室配置
 IP地址：1: 192.168.0.11---192.137.13.18

2: 192.168.0.21---192.137.13.28

3: 192.168.0.31---192.137.13.38

4: 192.168.0.41---192.137.13.48
 RCMS管理地址：1: 192.168.0.201、
2:
192.168.0.202

4:
192.168.0.204
3:
192.168.0.203、
http://192.168.0.201:8080
 实验使用密码：enable 14

student
课程议题
项目实施
主机互联
S2126
 工作目标
 给主机配置IP地址，利用交换机实现主机互联互通
 给S2126交换机配置主机名为：XXX_S2126-1
 工作目的
 理解互联网线和测试网线区别，熟悉主机双网卡
 熟悉实验室布线
 熟悉实验设备
课程议题
项目测试
项目测试
S2126
 两台主机利用Ping命令测试，能够相互Ping通
故障分析
 故障1：网线连接不正确
 故障2：IP地址配置不正确
 故障3：在双网卡主机上，IP地址没有被正确配置在测试网卡上
 故障4：防火墙规则设置
 故障5：双网卡冲突
课程议题
项目小结