网络互联与路由器技术 项目一 网络设备的选购与连接

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1 网络互联与路由器技术 项目一 网络设备的选购与连接
网络互联与路由器技术 项目一 网络设备的选购与连接 主讲人：现代教育技术中心 孟庆宝

2 课程介绍 课程介绍 教材选取 课时安排（共80学时，理论40学时，实践40学时）
教学方法（以任务为驱动、项目化教学方法。分为路由器安装与配置、交换机安装与配置和网络规划设计三个模块） 教学手段（典型案例配合实物演示，结合上机实验） 重点和难点 考核方法（平时40%，期末60%<上机50%+笔试50%>）

3 教学资源 以《交换机与路由器技术》一书为主线 配合《思科网络技术学院》CCNA Exploreration电子课件
使用《思科网络技术学院》Packet Tracert 5 作为实验工具，完成路由器和交换机实验

4 教学资源

5 课程内容 任务一：识别路由器结构和接口 子任务一：路由器在网络中的作用 子任务二：路由器硬件结构及产品定位 子任务三：识别路由器接口类型

6 网络发展模式

7 路由器在网络中的作用 路由器是互联网络的枢纽，它能根据网络地址依据路由表(Routing Table)寻找一条最好的路径把数据从一个地方传送到另一个地方。路由器是OSI中的第3层设备，即网络层互联设备。路由器的主要功能包括： 网络寻址 数据转发 流量及拥塞控制 参考资料：SIM

8 路由器在网络中的作用

9 路由器硬件结构及产品定位 路由器是一台”工业级”计算机，同样是由主板、CPU、内存、存储器、散热器和各种接口组成。根据可拆装程度分为：
模块化路由器：可更换或升级功能接口板卡 非模块化路由器：接口板卡已固化到主板，不可升级或更换

10 路由器硬件结构及产品定位

11 路由器硬件结构及产品定位 路由器内主要存储器 FLASH存储器：可擦写存储器，掉电信息不丢失；保存路由器操作系统文件。
NVRAM存储器：非易失性随机存储器，掉电信息不丢失；保存路由器操作系统设置信息。 RAM存储器：随机存储器，好似路由器内存，掉电信息丢失；保存路由器当前设置信息和运行中的数据交换 ROM存储器：只读存储器

12 路由器硬件结构及产品定位

13 路由器硬件结构及产品定位 网络设备根据使用场合不同可以分为 用户接入级别：家庭、小型单位应用。 企业应用级别：中、大型企业应用
核心应用级别：电信运行商应用

14 路由器硬件结构及产品定位 产品选择要点: 需要产品提供的功能 产品性能 Cisco 12000 GSR Series 是否易于安装与管理
是否为网络提供了弹性处理能力 是否对既有的资源提供了投资保护 在网络改变或增长时是否提供平滑升级能力 Cisco GSR Series Cisco 7000 Series Cisco Series AS Series Cisco Series Cisco Series Note: The figure of a diagonal with lower end devices to upper end devices will is presented this way to illustrate that there are multiple choices for each need rather than mapping a requirement to specific boxes. For example, home office solutions may range from 700s to 1700s. Cisco offers a range of router solutions to meet the needs of telecommuters, branch offices, and regional or corporate central sites: The Cisco 700 series, designed for home office telecommuters, is a low-cost, easy-to-manage, multiprotocol ISDN router. An 800 series router is also offered for small offices. The 800 router is the lowest end router based on IOS software. The Cisco 1000 series routers are a low priced WAN solution. The Cisco 1600 series routers, also intended for small remote offices, have a modular slot that accepts a WAN interface card. The 1600 also supports ISDN BRI. The 1700 is similar to the 1600 but includes another WAN interface card slot. The Cisco 2500 series is designed for branch offices that require more serial ports, more LAN ports, integrated hub ports, integrated T1 DSU/CSUs, and wider protocol support The Cisco 2600 series extends enterprise-class versatility, integration, and power to branch offices with the Cisco 2600series modular access router family. The Cisco 2600 series shares modular interfaces with the Cisco 1600, 1700, and 3600 series, to meet today's branch office needs. 核心部分解决方案 Cisco Series Cisco 1600/1700 Series 分支机构解决方案 Cisco 700/800 Series 小型公司解决方案 家庭式办公解决方案

15 识别路由器接口类型 路由器接口根据功能可以分为： 局域网接口（LAN Interface）：如 ETH、FastEthernet 等
广域网接口（WAN Interface）：如 Serial、BRI、PRI 等 管理接口（Management Interface）：如 AUX、Console

16 识别路由器接口类型

17 实验：正确使用线缆连接设备 SIM

18 识别路由器接口类型 路由器调试工具：超级终端、SecureCRT

19 逻辑拓扑指数据流的拓扑，物理拓扑指线缆连接的拓扑结构
常用的LAN技术 逻辑总线拓扑，物理星形拓扑 逻辑环形拓扑，物理星形拓扑 以太网——逻辑总线拓扑（信息流动在线性的总线上）和物理星型或者扩展星型（连线成星型） 令牌环——逻辑环型拓扑（换句话说就是信息流在环内控制）和物理星型拓扑（换句话说是联线成星型） FDDI——逻辑环形拓扑（信息流在环内控制）和物理双环拓扑（连线成双环）。 Ethernet – uses a logical bus topology to control information flow on a linear bus and a physical star or extended star topology for the cables Token Ring – uses a logical ring topology to control information flow and a physical star topology FDDI – uses a logical ring topology to control information flow and a physical dual-ring topology 逻辑环形拓扑，物理双环拓扑 逻辑拓扑指数据流的拓扑，物理拓扑指线缆连接的拓扑结构

20 冲 突（Collision） 冲突：当两个比特在同一介质上同时传输的时候产生冲突。在早期使用第一层设备集线器或中继器时代会有冲突的产生
冲突域：受冲突影响的区域称为冲突域。 解决方法1：检测冲突并且采用一些规则来解决冲突，如采用以太网CSMA/CD技术。 解决方法2：完全避免冲突的发生，在任何时刻只允许一个计算机发送数据，如令牌环网和FDDI。 解决方法3：使用第二、三层设备连接网络。 如：以太网交换机

21 冲突域

22 第二层的广播 二层的广播使用地址0xFFFFFFFFFFFF 大量的广播占用了系统资源，并且占用大量带宽
例1：2000台终端机每秒制造大约14个ARP请求的广播 例2：10台启动RIP协议的路由器每秒种产生大约16个广播

23 广播域 广播域是一个设备集，其中的设备能接收来自该设备集当中的任何设备的广播帧 路由器不转发广播帧，一般以路由器为广播域的边界
参考资料：Sim2—

24 带冲突检测的载波监听多路访问协议 引入CSMA/CD的原因 原理
当两个帧发生冲突时，两个被损坏帧继续传送毫无意义，而且信道无法被其他站点使用，对于有限的信道来讲，这是很大的浪费。 如果站点边发送边监听，并在监听到冲突之后立即停止发送，可以提高信道的利用率，因此产生了带冲突检测的载波监听多路访问技术。 原理 在发送期间如果检测到冲突，会继续发送一段很短的时间，目的是发出干扰信号，使所有的站点都知道发生了冲突； 在发出干扰信号后，等待一段随机时间重复上述过程。 参考资料：Sim2— Question：冲突结束以后，那个设备可以优先发送数据？

25 交换操作 交换机通过网络中的帧来学习网络设备的MAC地址并将其保存在自己的地址表中，实现MAC与接口的对应关系
参考资料：Sim2—

26 交换方式 参考资料：Sim2—2.2.1.1 你现在的位置：CSEEK > 术语交换方式
　　目前交换机在传送源和目的端口的数据包时通常采用直通式交换、存储转发式和碎片隔离方式三种数据包交换方式。目前的存储转发式是交换机的主流交换方式。 　　1、直通交换方式（Cut-through） 　　采用直通交换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。由于它只检查数据包的包头（通常只检查14个字节），不需要存储，所以切入方式具有延迟小，交换速度快的优点。所谓延迟（Latency）是指数据包进入一个网络设备到离开该设备所花的时间。 　　它的缺点主要有三个方面：一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；第二，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。如果要连到高速网络上，如提供快速以太网（100BASE－T）、FDDI或ATM连接，就不能简单地将输入／输出端口“接通”，因为输入／输出端口间有速度上的差异，必须提供缓存；第三，当以太网交换机的端口增加时，交换矩阵变得越来越复杂，实现起来就越困难。　 　　2、存储转发方式（Store-and-Forward） 　　存储转发（Store and Forward）是计算机网络领域使用得最为广泛的技术之一，以太网交换机的控制器先将输入端口到来的数据包缓存起来，先检查数据包是否正确，并过滤掉冲突包错误。确定包正确后，取出目的地址，通过查找表找到想要发送的输出端口地址，然后将该包发送出去。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，并且能支持不同速度的输入／输出端口间的交换，可有效地改善网络性能。它的另一优点就是这种交换方式支持不同速度端口间的转换，保持高速端口和低速端口间协同工作。实现的办法是将10Mbps低速包存储起来，再通过100Mbps速率转发到端口上。　 　　3、碎片隔离式（Fragment Free） 　　这是介于直通式和存储转发式之间的一种解决方案。它在转发前先检查数据包的长度是否够64个字节（512 bit），如果小于64字节，说明是假包（或称残帧），则丢弃该包；如果大于64字节，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，但由于能够避免残帧的转发，所以被广泛应用于低档交换机中。 　　使用这类交换技术的交换机一般是使用了一种特殊的缓存。这种缓存是一种先进先出的FIFO（First In First Out），比特从一端进入然后再以同样的顺序从另一端出来。当帧被接收时，它被保存在FIFO中。如果帧以小于512比特的长度结束，那么FIFO中的内容（残帧）就会被丢弃。因此，不存在普通直通转发交换机存在的残帧转发问题，是一个非常好的解决方案。数据包在转发之前将被缓存保存下来，从而确保碰撞碎片不通过网络传播，能够在很大程度上提高网络传输效率。advertisement　 参考资料：Sim2—

27 三种交换方式 Fragment-free mode -自由分片模式。64字节。
reads the first 64 bytes, which includes the frame header, and switching begins before the entire data field and checksum are read.

28 对称交换与非对称交换 Fragment-free mode -自由分片模式。64字节。
reads the first 64 bytes, which includes the frame header, and switching begins before the entire data field and checksum are read.

29 二层交换与三层交换 Fragment-free mode -自由分片模式。64字节。
reads the first 64 bytes, which includes the frame header, and switching begins before the entire data field and checksum are read.

30 二层交换机与三层交换机的区别 Fragment-free mode -自由分片模式。64字节。
reads the first 64 bytes, which includes the frame header, and switching begins before the entire data field and checksum are read.

31 企业交换机选购参数 接口数量：24口、48口… 接口类型：以太网接口、光纤接口 结构类型：模块化、非模块化 交换类型：二层交换、三层交换
在选择接入层、分布层或核心层交换机时，应考虑交换机对端口密度、转发速率和网络带宽聚合需求的支持能力。 端口密度是指一台交换机上可用的端口数。固定配置交换机通常一台设备至多支持 48 个端口，部分机型至多还提供 4 个附加端口用于连接小型可插拔 (SFP) 设备. 转发速率通过标定交换机每秒能够处理的数据量来定义交换机的处理能力。交换机产品线按转发速率来分类。入门级交换机的转发速率低于企业级的交换机。在选择交换机时，转发速率是要考虑的重要因素。 链路聚合允许将 8 个交换机端口绑定在一起来共同传输数据

32 企业交换机选购参数 背板带宽 交换机的背板带宽，是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。背板带宽标志了交换机总的数据交换能力，单位为Gbps，也叫交换带宽。 背板带宽≥接口速率*接口数量*2*1.1 在选择接入层、分布层或核心层交换机时，应考虑交换机对端口密度、转发速率和网络带宽聚合需求的支持能力。 端口密度是指一台交换机上可用的端口数。固定配置交换机通常一台设备至多支持 48 个端口，部分机型至多还提供 4 个附加端口用于连接小型可插拔 (SFP) 设备. 转发速率通过标定交换机每秒能够处理的数据量来定义交换机的处理能力。交换机产品线按转发速率来分类。入门级交换机的转发速率低于企业级的交换机。在选择交换机时，转发速率是要考虑的重要因素。 链路聚合允许将 8 个交换机端口绑定在一起来共同传输数据