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第 1 单元 构建小型网络

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.

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第 1 单元 构建小型网络

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Presentation Transcript

  1. 第1单元 构建小型网络

  2. 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

  3. 主要内容 • 项目描述 • 知识准备 • 项目实施 • 项目小结

  4. 课程议题 项目描述

  5. 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。

  6. 小型办公网络工作拓扑

  7. 小型办公网络项目任务 腾飞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。

  8. 小型办公网络项目需求分析 为了满足腾飞网络公司网络构建的需求，我们需要了解腾飞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。

  9. 课程议题 知识准备

  10. 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

  11. 课程议题 计算机网络基础知识

  12. Internet 计算机网络介绍 Server Intranet SOHO 移动 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。

  13. 海淀 区教委 朝阳 区教委 北京市校校通网络 学 校 Y 学 校 E 北京市 教委网络 学 校 F 学 校 X 西城区教委 东城区教委 学 校 B 学 校 N 学 校 A 学 校 M 广域网链路 1000M光纤 1000M 双绞线

  14. 计算机网络发展的阶段 标准化及高速互联 共享资源为主的计算机网络 计算机网络的发展 复杂通信功能的多机系统 简单通信功能的单机系统 时间 20世纪50年代 20世纪60年代 20世纪60-70年代 20世纪80年代

  15. 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

  16. 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） • 广域网（WAN） 以太网

  17. 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， 联网方式灵活，常用于辅助联网。

  18. 按网络拓朴结构分 • 星 型

  19. 总线型

  20. 树 型

  21. 环 型

  22. 网 型

  23. 按传输方式分 • 单工 • 半双工 • 全双工

  24. 按服务方式分类 • 客户机/服务器网络 • 对等网络

  25. OSI参考模型体系结构 7.应用层 面向用户应用 • 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。 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

  26. OSI参考模型 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。 数据 7.应用层 7.应用层 6.表示层 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

  27. 各层间的联系 允许接入网络资源 应用层 对数据进行转换、 加密和压缩 表示层 建立、管理和终止会话 会话层 提供可靠的端到端的 报文传输和差错控制 传输层 将分组从源端传送到目的端； 提供网络互联 网络层 将分组数据封装成帧； 提供节点到节点方式的传输 数据链路层 在媒体上传输比特； 提供机械的和电气的规约 物理层

  28. 数据报文封装 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 源端口、目的端口 数据 源IP、目的IP、协议号 数据 • 传输层报头 源MAC、目的MAC、帧类型 网络层报头 数据 数据 数据链路层报头 二进制流“0、1” 0101110101001000010

  29. 数据链路层 LLC层 MAC层 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。

  30. Ethernet II的帧格式 单位:字节 8 6 6 2 4 可变 • MAC地址 • 由48bit构成，采用12位16进制数表示 前导位 目的地址 源地址 类型 数据 帧检测序列 • MAC 地址 • XXXXXX XXXXXX 由IEEE分配给厂商(如:锐捷网络00-D0-F8) 由厂商分配给设备

  31. 课程议题 常见网络线缆介绍

  32. 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。

  33. 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 核心线缆 保护层 网络传输介质-光纤 光柱 光线结构示意图

  34. 网络传输介质-光纤 FC－PC型光尾纤接头外形图 SC－PC型光尾纤接头外形图 ST-PC型光尾纤接头外形图 FC/PC－SC/PC型光尾纤外形图

  35. 网络传输介质续

  36. 课程议题 集线器工作原理

  37. 共享式以太网 听 PC B PC A • 工作机制 • CSMA/CD：载波侦听、多路访问、冲突检测 数据 空闲 PC D PC C 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.

  38. 冲突域 随机秒数 共享式以太网 PC A PC B 听 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.

  39. 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

  40. 课程议题 交换机工作原理

  41. 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。

  42. A 交换机MAC地址表学习（一） MAC 地址表 B F0/1 F0/3 0260.8c01.1111 0260.8c01.3333 C D F0/2 F0/4 0260.8c01.2222 0260.8c01.4444 交换机初始化时MAC地址表是空的。

  43. A D C B 交换机MAC地址表学习（二） MAC 地址表 F0/1: 0260.8c01.1111 F0/1 F0/3 0260.8c01.1111 0260.8c01.3333 F0/2 F0/4 0260.8c01.2222 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。

  44. D A C B 交换机帧转发原理（一） • 已知单播帧 • 过滤操作Filtering MAC地址表 F0/1: 0260.8c01.1111 F0/2: 0260.8c01.2222 F0/3: 0260.8c01.3333 F0/4: 0260.8c01.4444 F0/1 F0/3 0260.8c01.1111 0260.8c01.3333 X X F0/2 F0/4 0260.8c01.2222 0260.8c01.4444

  45. D A C B 交换机帧转发原理（二） • 未知单播帧，广播帧： • 执行广播操作Flooding(泛洪) MAC 地址表 F0/1: 0260.8c01.1111 F0/2: 0260.8c01.2222 F0/3: 0260.8c01.3333 F0/4: 0260.8c01.4444 0260.8c01.1111 0260.8c01.3333 F0/1 F0/3 F0/2 F0/4 0260.8c01.2222 0260.8c01.4444

  46. 4 冲突域与广播域 1 2 3 四个冲突域、一个广播域

  47. 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）

  48. 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）。

  49. 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。

  50. 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。

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