河南理工大学网络工程设计CH2剖析
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2019-11-06 07:51

  河南理工大学网络工程设计CH2剖析_中职中专_职业教育_教育专区。河南理工大学网络工程设计CH2剖析

  第2章 网络工程设计基础 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 解放军理工大学 计算机系教授 陈鸣 博士 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 本课程知识结构导学图 网络工程设计概述(2学时) 网络工程设计基础(4+2学时) 配置二层以太网交换机(2+4学时) 网络需求分析 (4学时) 结构化布线学时) 网络安全策略设计(2+0学时) 网络维护与测试(2+0学时) 设计性实验(0+10学时) 2 陈鸣:网络工程设计 基本概念、基本设备 简单组网技能 中型网络设计知识与技能 设计中型网络 大型网络设计知识与技能 设计大型网络 网络设计综合知识与应用 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 回顾 ? ? ? ? 网络工程定义 系统集成 网络工程的系统集成模型 ? 问题:基本线性模型基础上的反馈意味着什么? 问题:这个模型有什么用处? 网络系统的层次模型 ? 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 教学提示 ? 教学目的 – – – – 通过学习因特网来感受网络设计的基本特点 理解链路和节点;理解因特网的5层结构,可以递归地通 过互连“网络云”以构建任意大的网络 局域网可通过接入网和广域网形成更大规模的企业网, 交换机和路由器最为关键 设计小型局域网极为直觉,通常用以太网技术实现 节点和链路定义;因特网的层次结构;二层交换机的工 作原理;路由器的选型;双绞线和光缆特性;以太网特 点 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 ? 重点 – 4 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 要点Outline ?1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 网络的组成(What does network consist of ) 因特网网络结构(Structure of Internet) 二层交换机(Two-level switch) 路由器(Router) 高层交换机(High-level switch) 访问服务器(Access server) 联网物理介质(Networking physical media) 以太网技术(Ethernet technology) 案例教学(Case study) 5 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 网络基本构件 ? 从逻辑上讲,构成因特网的所有网络实体均可以被 抽象为两种基本构件:称为链路的物理介质,和称 为节点的计算设备 网络实体 链路 (有序的)2 自治系统 主机到主机 路径 虚拟节点 路由器 跳 交换机 代理器 主机 中间节点 节点 6 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 节点与链路的连接方式 ? ? 点对点:一条物理链路有时仅与一对结点相连 多点接入:多于两个结点共享同一条链路 (a)点对点 … 7 (b)多路访问 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 网络的表示 ? ? ? 用“网络云”来表示任意类型的网络 可以递归地通过互连“网络云”形成更大的“网络 云”来构建任意大的网络 网络能通过网络的递归来构建 8 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 要点 1. ?2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 网络的组成 因特网网络结构 二层交换机 路由器 高层交换机 访问服务器 联网物理介质 以太网技术 网络工程案例教学 9 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 因特网的层次结构 国际 主干/国家 区域/中间层 接 入 网 范 围 广 域 网 范 围 桩/企业 端系统/主机 局 域 网 范 围 10 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 经因特网服务提供商的连接 本地ISP 第三层 ISP 第二层 ISP 本地 ISP 本地 ISP 本地 ISP 第二层 ISP 第一层 ISP NAP 第一层 ISP 第二层 ISP 本地 本地 ISP ISP 第一层 ISP 第二层 ISP 本地 ISP 第二层 ISP 本地ISP 接入网 住宅用户 接入网 住宅用户 接入网 局域网 局域网 住宅用户 住宅用户 局域网 住宅用户 住宅用户 11 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 几个名词 ? ? ? ? 企业网是为企业提供信息传递和资源共享的计算机 网络,它通常包括若干LAN 企业网是一个广义的概念,它通常可与校园网和园 区网等名词互换使用 将因特网的标准和技术应用于企业网,就形成了用 于企业内部的专用网络内联网(Intranet) 而与内联网相对应的是外联网(Extranet),它是对内 联网的扩展和外延 12 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 接入网 ? 接入网是指在业务节点接口(SNI)和与其关联的每一 个用户网络接口(UNI)之间,由提供网络业务的传送 实体组成的系统 ? 发展接入网技术包括两条技术途径: – 通过对现有网络技术(如电话网、有线电视网、以太网、 光纤网)进行改造 研制新技术,目前主要包括xDSL和无线 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 接入网类型 ? ? ? ? ? 拨号接入 xDSL 接入 光纤同轴混合网接入 光纤接入 无线 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 要点 1. 2. ?3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 网络的组成 因特网网络结构 二层交换机 路由器 高层交换机 访问服务器 联网物理介质 以太网技术 网络工程案例教学 15 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 网络基本互连设备和层次 ? 有多种类型互连设备 名称 网关 互连层次 基本特征 区分端口地址及应用信息 应用层 路由器、三层交换机 网桥、交换机 集线器、中继器 网络层 数据链路层 物理层 区分IP地址 区分MAC地址 比特复制 ? 在局域网中,中继器已退出历史舞台,集线器也正 在淡出,而取而代之的是交换机的兴起 16 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 源 报文 段 M Ht M M M 数据报 帧 Hn Ht Hl Hn Ht 应用层 运输层层 网络层 链路层 物理层 封装 Hl Hn Ht M 链路层 物理层 Hl Hn Ht M 交换机 目的地 M Ht Hn Ht Hl Hn Ht M M M 应用层 运输层层 网络层 链路层 物理层 Hn Ht Hl Hn Ht M M 网络层 链路层 物理层 Hn Ht Hl Hn Ht M M 路由器 17 计算机网络和因特网概述 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 网桥 ? ? 可将两个或多个地址兼容的网段连接起来 其特点是: – – – – – 具有过滤功能,减少网络拥塞 网桥扩展了LAN的有效长度 防止错误扩散,网桥隔断了某些潜在的网络故障 提高了安全性,具有相同安全性数据的主机放在相同网 段上,再用网桥与其他部分相连 为了提供容错能力,可以用多个网桥连接网段;用了 IEEE 802.1D “生成树算法”,有效防止回路的产生 18 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 网桥的自学习的功能 ? 检查它收到的所有帧中的源主机的地址 – – 根据接收帧的端口学习到主机所在的位置 如果网桥不知道接收方位于网桥哪一侧,它将向所有端 口发送该帧 当网桥启动时,路由表为 空,一段时间后就能建立 起所有主机与端口关系 A 为保持路由表信息正确性, 表项将分配一个计时器。 一旦超时,就丢弃这个表 项 陈鸣:网络工程设计 – B C 端口1 网桥 端口 2 X Y Z – 19 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 能够增加总带宽 ? ? ? 该交换机通过处理帧的MAC地址,从一个输入端向 一个或多个输出端转发分组,增加了网络总带宽 一个单个的以太网段只能提供100 Mpbs的带宽,若 输入与输出主机两两不同的话,则以太网交换机可 提供100×n/2 Mpbs的带宽(n为交换机上的输入和 如果没有源和 输出端口数目) 目的地址间的 冲突,其总带 此时这些主机之间能够同时 宽为n*10 Mb/s 进行双工通信,而不会相互 干扰 HEWLETT PACKARD 20 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 第2章 网络工程设计基础 生成树算法 ? ? 复杂LAN中,无法知道 ? 整个网络的配置,交换 机可能连接了多个网段, 会在网络中形成回路 为提高网络可靠性,可 ? 能需要在网络中放冗余 交换机,是否会导致产 生广播风暴呢? 交换机中采用了IEEE 802.1D规范,该算法防 止形成逻辑上的回路, 即使出现了物理回路 这意味着我们的设计中 可以不顾及交换机可能 出现的环路(需要对交 换机进行相应的配置) 21 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 第2章 网络工程设计基础 全双工技术 ? ? 以太网的CSMA/CD机 制,任何时候只允许一 台设备成功发送。连接 的站点越多,冲突越频 繁 交换机每个端口只连接 了一台主机,而且收发 线路是分开的,只要参 与通信的收发方不超过 两个就不会碰撞 陈鸣:网络工程设计 ? ? 用一对千兆以太网线路 连接两台百兆交换机, 由于这两台交换机之间 只有这一对线路,因此 不会发生碰撞的,因此 即使线路较长它们之间 可采用双工方式进行无 碰撞的通信 注意:只有全双工网卡 和交换机才支持这种能 力 解放军理工大学计算机系 22 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 交换机提高网络性能的场合 ? ? 图a因交换机一次只 允许一台主机访问 服务器,并不能提 高网络吞吐量 图b因增加与服务器 相连的交换机的端 口数,性能将会得 到改善 SD 用户主机 HEWLETT PACKARD HEWLETT PACKARD NetServer LH 3r 交换机 服务器 (a) pentium ......... SD HEWLETT PACKARD NetServer LH 3r 用户主机 HEWLETT PACKARD 交换机 服务器 (b) pentium ......... 23 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 第2章 网络工程设计基础 碰撞域 vs. 广播域 ? 碰撞域描述了一组共享 网络访问媒体的网络设 备覆盖的区域 – ? 广播域是指广播分组直 接到达的区域 – 红色箭头表示冲突域, 当然也是广播域 若LAN交换机未划 VLAN,它是一个广播 域 10 Mb/s HEWLETT PACKARD 10 Mb/s 10 Mb/s 10 Mb/s 10 Mb/s 10 Mb/s 24 (a)陈鸣:网络工程设计 传统的共享式10 Mb/s以太网 (b)交换式局域网,每个端口具有 10 Mb/s 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 链路聚合技术和弹性链路 ? ? 许多交换机通常支持链路聚合(Trunk)技术和弹性链 路(Resilient Link)技术。链路聚合可将多个物理连接 当作一个单一的逻辑连接来处理,它允许两个交换 机之间通过多个端口并行连接同时传输数据,以提 供更高的带宽、更大的吞吐量 两个普通交换机连接的最大带宽取决于媒体的连接 速度(双绞线 Mpbs)而使用链路聚合技术可 以将4个200 Mpbs的端口捆绑后成为一个高达800 Mpbs的连接 25 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering CISCO Catalyst 2950的EtherChannel ? 可将两个设备间多条快速以太网或千兆以太网物理 链路捆在一起组成一条设备间逻辑链路,从而达到 增加带宽,提供冗余的目的。EtherChannel可以在交 换机与交换机之间提供全双工带宽,速度可达到 800Mbps(快速以太通道) 26 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 交换机类型 ? 根据物理结构可分为: – – – 独立式 堆叠式 模块化 智能式 直通式 存储转发式 ? 根据功能可分为: – – – 27 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 第2章 网络工程设计基础 虚拟LAN(VLAN) ? ? 在LAN交换机基础上, ? 优点包括 采用网络管理软件构 – 限制广播,提高交 建的可以跨越不同网 换机性能 段、不同网络技术的 – 简化网络管理 端到端逻辑网络 – 简化网络结构,保 只有构成VLAN的站 护网络投资 点直接与支持VLAN – 提高网络的数据安 的LAN交换机端口相 全性 连,才能实现VLAN 功能 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 28 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering VLAN的一个设计实例 A4 VLAN1 B3 C3 VLAN2 B2 VLAN3 C2 A3 A2 A1 B1 C1 29 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 实现VLAN的方式及标准 ? ? ? ? ? ? 基于端口的VLAN 基于MAC地址的VLAN 基于协议的VLAN 基于网络地址的VLAN 基于定义规则的VLAN 建立在801.d网桥基础上的802.1Q和802.1p是两个 IEEE的标准,它为801.d增加了更多的智能 – – 802.1Q根据VLAN标志符对数据帧进行过滤,仅将帧发往 特定的目的地址组去,而不是向所有结点洪泛 802.1p定义的组地址分解协议,被用于管理成员关系,以 及在LAN的交换机或网桥中发布成员关系 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 30 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 要点Outline 1. 2. 3. ?4. 5. 6. 7. 8. 9. 网络的组成(What does network consist of ) 因特网网络结构(Structure of Internet) 二层交换机(Two-level switch) 路由器(Router) 高层交换机(High-level switch) 访问服务器(Access server) 联网物理介质(Networking physical media) 以太网技术(Ethernet technology) 案例教学(Case study) 31 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 第2章 网络工程设计基础 路由器工作原理 ? IP层次互连设备仅有 一种:即路由器 – ? 路由器在网络层工作 的两个过程 – 路由器通过处理IP地 址来转发IP分组,形 成一个虚拟通信网络, 将异构的多种通信网 络互连起来 ,并使 网络具有可 扩展性 – 找到分组相应的出 口,这可通过查找选 路表即可 将分组从入口送到出 口,这取决于路由器 的体系结构 32 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 路由器外形 33 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 路由器体系结构 输入端口 输出端口 输入端口 交换 结构 输出端口 选路 处理器 34 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 三种交换技术 内存 纵横制 A X A B Y B 内存 C Z C 总线 A X X Y Z B Y C Z 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 35 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 三种交换结构的比较 ? 经内存交换 – 若内存带宽为每秒可写进或读出B个分组,则总的转发吞 吐量必然小于B/2 总线带宽可达千兆比特/秒,则用于接入网或企业网的路 由器来说,通过总线交换通常是足够的 使用一个更复杂的互联网络,具有最高的吞吐量 ? 经一根总线交换 – ? 经一个互联网络交换 – 36 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 第2章 网络工程设计基础 路由器分类 ? 主要功能 – – – – ? 主要指标 – 转发 选路 与网络接口 网络管理 按通信容量可分为为高 档路由器、中档路由器 和低档路由器 按其功用可分为接入路 由器、边界路由器或主 干路由器等 陈鸣:网络工程设计 ? 主要性能 – 吞吐量、转发速度、时 延、所支持的通信协 议、所支持的选路协 议、网络接口类型、选 路表容量、最长区配、 选路协议收敛时间、对 多播的支持、对QoS的 支持和网管功能等 – 37 解放军理工大学计算机系 Cisco公司的路由器系列产品 ? Cisco公司是世界上最大的路由器厂商 主要性能指标 应用 LAN接口 Cisco 7000 大型网络 以太网 FDDI 令牌环 AGS+ 大中型网络 以太网 FDDI 令牌环 Cisco 4000 中型网络 以太网 FDDI 令牌环 帧中继,T1, ISDN,DDN, X.25 IS-IS,OSPF, RIP Cisco 2500 中小型网络 以太网 FDDI 令牌环 帧中继, ISDN,DDN , X.25 IS-IS,OSPF, RIP 广域网接口 帧中继,T1,ISDN, 帧中继,T1, DDN ISDN,DDN 路由协议 IS-IS,OSPF,RIP IS-IS,OSPF, RIP 主要传输协议 网络管理 IP,IPX,PPP SNMP IP,IPX,PPP SNMP IP,IPX,PPP SNMP IP,IPX,PPP SNMP 38 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 小结 ? ? ? ? 本章通过学习因特网来感受网络设计的基本特点 节点和链路定义 因特网的层次结构 二层交换机的工作原理 路由器的选型 39 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 作业 1. 2. 因特网具有哪几个层次?局域网、接入网和广域网 各自对应于哪些层次?在哪个层次通常会使用哪种 节点与链路? 二层交换机具有哪些技术特点?适用的场合是什 么?简述碰撞域和广播域的概念。 40 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 第2章 网络工程设计基础 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 解放军理工大学 计算机系教授 陈鸣 博士 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 回顾 ? ? ? ? 节点和链路定义 因特网的层次结构 ? 问题:我们为什么要学习因特网的结构? 二层交换机的工作原理 路由器的选型 42 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 要点Outline 1. 2. 3. 4. ?5. 6. 7. 8. 9. 网络的组成(What does network consist of ) 因特网网络结构(Structure of Internet) 二层交换机(Two-level switch) 路由器(Router) 高层交换机(High-level switch) 访问服务器(Access server) 联网物理介质(Networking physical media) 以太网技术(Ethernet technology) 案例教学(Case study) 43 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 多层交换的概念 ? 传统交换是二层交换,而三层交换(也称多层交换技 术或IP交换技术)是在网络模型中的第三层实现了数 据包的高速转发 三层交换技术的出现,解决了企业网划分子网之后, 子网之间必须依赖路由器进行通信的局面,解决了 传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题 一个具有三层交换功能的设备,实际上是一个带有 第三层路由功能的第二层交换机,是二者的有机结 合 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 ? ? 44 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 三层交换的基本过程 ? 发送方A将自己的IP地址与接收方B的IP地址比较,判断B是 否与自己在同一子网内 – – 若B与A在同一子网内,则进行二层的转发 若不在,A要向“默认网关”发出ARP(地址解析)分组,而“默认网 关”的IP地址其实是三层交换机的第三层交换模块 ? ? ? 如果三层交换模块已知B的MAC地址,则向A回复之;否则 它向B广播一个ARP请求,B回复其MAC地址,三层交换模 块保存此地址并回复A,同时将B的MAC地址发送到二层交 换引擎的MAC地址表中 此后,当A与B间的数据分组全部由二层交换高速处理 仅路由过程才需要三层处理,绝大部分数据都通过二层交换 转发,因此三层交换机的速度很快,同时价格也较低 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 45 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 三层交换过程示意 网关 C 三层选路 ARP 二层交换 A B D 46 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 第2章 网络工程设计基础 四层交换机 ? ? 四层交换扩展了三层交 换和二层交换,它支持 细粒度的网络调整,以 及对通信流的优先级划 分 四层交换根据TCP/UDP 端口号进一步确定通信 量的转发目的地 ? 为了改善IP路由器的转 发速度并对IP交换技术 进行标准化,IETF制定 了多协议标签交换( MPLS) 47 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 要点Outline 1. 2. 3. 4. 5. ?6. 7. 8. 9. 网络的组成(What does network consist of ) 因特网网络结构(Structure of Internet) 二层交换机(Two-level switch) 路由器(Router) 高层交换机(High-level switch) 访问服务器(Access server) 联网物理介质(Networking physical media) 以太网技术(Ethernet technology) 案例教学(Case study) 48 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 访问服务器 ? ? ? 是一种特殊的路由器,它能为远程PC用户接入企业 网提供服务。可以为专用硬件设备,也可是在PC机 上插入多串行口卡后运行专用软件而成 用户通过调制解调器经电话线或ISDN等线路与访问 服务器连接,再经该访问服务器接入企业网。用于 零散用户远程入网 提供的安全特性 – – 鉴别用户身份,即需要输入用户名和口令 回叫安全特性 49 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 访问服务器的应用场合 远程用户 公用网络 ... 调 制 解 调 器 池 访问服务器 ... 调制解调器 局域网 50 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 各种调制解调器 内置式调制解调器卡 外置式调制解调器 ISDN卡 ADSL调制解调器 51 陈鸣:网络工程设计 线缆调制解调器 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 要点Outline 1. 2. 3. 4. 5. 6. ?7. 8. 9. 网络的组成(What does network consist of ) 因特网网络结构(Structure of Internet) 二层交换机(Two-level switch) 路由器(Router) 高层交换机(High-level switch) 访问服务器(Access server) 联网物理介质(Networking physical media) 以太网技术(Ethernet technology) 案例教学(Case study) 52 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 第2章 网络工程设计基础 物理介质 ? ? ? 比特: 在传送器/接收器对间传播 物理介质:位于传送器/接收器间的东西 导引型介质: – 信息在固体介质(同轴、光纤、铜线)中传播 ? 非导引型介质: – 信息自由传播,例如无线 计算机网络和因特网概 述 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 双绞线 ? 双绞线即Twisted Pair是目前结构化布线中最常用的 传输媒体 ? 是由两根相互绝缘的铜导线按照一定的规格互相缠 绕在一起而成的网络传输介质,外部包裹屏蔽层或 塑橡外皮而构成 它的原理是:如果外界电磁信号在两条导线上产生 的干扰大小相等而相位相反,那么这个干扰信号就 会相互抵消 ? 54 陈鸣:网络工程与设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 双绞线 ? 四对(或两对)放在一起,而且每对线使用不同颜 色以便区分,在每对中的两根线也有不同颜色的区 别 是一种价格便宜、安装方便和可靠性高的传输媒 体,适用于短距离传输 ? ? 分为屏蔽双绞线 陈鸣:网络工程与设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 非屏蔽双绞线 ? ? 集中多对双绞线,外面包一层塑料增强保护层形成 抗干扰能力较差,误码率高,但价格便宜、安装方便。其特 性阻抗为100Ω EIA为非屏蔽双绞线种质量级别: – ? 第1、2类:电话通信中的语音和低速数据线Mb/s – – – – 第3类:计算机网络中的数据线类:计算机网络中的数据线类:使用最多的一类,其最高传输速率为100Mb/s 第6类:具有200MHz以下的传输特性,最高传输速率1000Mb/s 陈鸣:网络工程与设计 解放军理工大学计算机系 56 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 非屏蔽双绞线个线对双绞线连接实际就是与双绞线的连接 非屏蔽双绞线对线,其中 – – – – 白-橙色和橙色为一交扭对 白-绿色和绿色为一交扭对 白-蓝色和蓝色为一交扭对 白-棕色和棕色为一交扭对 57 陈鸣:网络工程与设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering RJ-45的两种连接标准 1 2 白绿 绿 3 白橙 4 蓝 5 6 白蓝 橙 7 8 RJ-45针序号 白棕 棕 双绞线对顺序 (a)EIA/TIA 568A连接标准 1 白橙 2 橙 3 白绿 4 蓝 5 6 7 8 RJ-45针序号 白蓝 绿 白棕 棕 双绞线对顺序 (b)EIA/TIA 568B连接标准 58 陈鸣:网络工程与设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering RJ-45的两种连接情况(EIA/TIA568A标准) ? 直通方式:联线B标准 ? 适用场合:主机与交换机相连 EIA/TIA 568A连接标准 针号: 1 2 一端:白绿 绿 另端:白绿 绿 3 白橙 白橙 4 蓝 蓝 5 6 白蓝 橙 白蓝 橙 7 白棕 白棕 8 棕 棕 (a)采用EIA/TIA 568A连接标准的直通方式 59 陈鸣:网络工程与设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering RJ-45的两种连接情况(EIA/TIA568A标准) ? ? 交叉方式:联线B标准 适用场合:两主机或交换机直接相连 EIA/TIA568A连接标准 针号: 1 2 一端:白绿 绿 另端:白橙 橙 3 白橙 白绿 4 蓝 蓝 5 6 白蓝 橙 白蓝 绿 7 8 白棕 棕 白棕 棕 (b)采用EIA/TIA568A连接标准交叉方式 注意:有些网卡或交换机能自适应直通和交叉方式 60 陈鸣:网络工程与设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 光纤电缆 ? ? ? 光缆的芯是一种传输光束的细而柔韧的光导纤维, 外层是涂覆层,最外层是塑料的保护层 光缆中传输的是光波,外界的电磁干扰与噪声都不 能对光信号造成影响。传输过程中,首先需要将电 信号转换成光信号再通过光缆传输,然后再经过光 信号转换成电信号输出 数据的发送端或接收端需要有光电转换装置设备进 行处理。光缆的数据传输速率可达几十Gpbs,传输 距离可达几十 km并具有低误码率(10-9~10-10) 61 陈鸣:网络工程与设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 单模光纤和多模光纤 ? 单模光纤 – 光线是以直线方式传输,频率单一,没有折射现象,传 输损耗小;通常芯径小于10μm 光线是以波浪式传输,同时传输几种颜色的光;通常芯 径在50μm以上,涂覆层直径在100~600μm之间 包层 包层 ? 多模光纤 – 纤芯 纤芯 (a)多模光纤 (b)单模光纤 解放军理工大学计算机系 62 陈鸣:网络工程与设计 结构化布线系统传输媒体部分参数 介 质 名 称 最高传输速率 传 输 距 离 三类双绞线MHz 五类双绞线MHz 超五类双绞线MHz 细同轴电缆 粗同轴电缆 多模光缆 单模光缆 10MHz 10MHz 100MHz 100MHz 200m 100m 260m 160m 100m 400m 250m 150m 200m 185m 500m 2000m 3000m 网络跨度925m 网络跨度2500m 说 明 选 择 依 据 : 距 离 、 价 格 、 干 扰 63 陈鸣:网络工程与设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 要点Outline 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. ?8. 9. 64 网络的组成(What does network consist of ) 因特网网络结构(Structure of Internet) 二层交换机(Two-level switch) 路由器(Router) 高层交换机(High-level switch) 访问服务器(Access server) 联网物理介质(Networking physical media) 以太网技术(Ethernet technology) 案例教学(Case study) 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 以太网原理 ? 以太网(Ethernet) 的工作原理为CSMA/CD。 目前使用的以太网采用了IEEE 802.3标准 ? CSMA/CD的要点 – 发前先听(监听到信道空闲就发送数据帧) – – – – 65 边发边听(并继续监听下去) 发现冲突(如监听到发生了冲突) 立即停发(则立即放弃此数据帧的发送) 转发强化(同时发送强化冲突信号) 陈鸣:网络工程与设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 以太网帧格式 ? 传送数据的最小长度为64 byte 64 48 目地地址 48 LLC PDU 可变 32 FCS bit 56位同步序列+8位前同步码 10101010…10101011 源地址 MAC 帧 数 据 MAC 帧 64~1518字节 以太网类型 以太网类型 16位 NetWare Raw LLC首部 以太网类型 16位 FFFF IPX首部校验和 16位 目的 SAP 8位 源 SAP 8位 控制 16位 IEEE 802.3 LLC首部 长度 16位 66 陈鸣:网络工程与设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 快速以太网 ? ? 符合100Base-T规格的以太网 两种不兼容的标准 – – 100Base-T的802.3u标准 100VG-AnyLAN的802.12标准(应用较少) 100Base-T4 100Base-TX 100Base-FX ? IEEE 802.3u标准包括 – – – ? 自动协商协议 – 该协议适用于10/100Mb/s双速以太网卡,速率升级无需人 工干预,自动检测,自行配置完成 陈鸣:网络工程与设计 解放军理工大学计算机系 67 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 千兆比以太网 ? ? 由IEEE 802.3和IEEE 802.3ab工作组制定 载波延伸 – 为能检测冲突,需将最大电缆长度减到10 m,这就无实 际用处了。它采用办法,竞争期变为512 byte 站点获得访问网络媒体后,突发模式允许连续发送多 帧,直到达到1500 byte为止 1000Base-SX 1000Base-LX 1000Base-CX 1000Base-T 陈鸣:网络工程与设计 ? 突发模式操作模式: – ? IEEE 802.3z标准包括 – – – 68 – 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 10千兆以太网 ? 标准由IEEE 802.3ae委员会制定,并非是简单将以 太网的速率提高到每秒万兆比特,有许多技术问题 需要解决 – – – – 向后兼容性 工作在全双工方式下 传输介质采用光纤 定义了两种不同的物理层: ? ? 局域网物理层LAN PHY WAN物理层WAN PHY 69 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 IEEE 10G以太网的光收发信机技术性能 光收发信机(PMD) 光纤类型 850nm串行 1310nm WWDM 1310nm WWDM 1310nm串行 1550nm串行 多模 直径(mm) 带宽(MHz) 最低传输距离 50.0 62.5 9.0 9.0 9.0 400 160 X X X 65m 300m 10km 10km 40km 多模 单模 单模 单模 70 陈鸣:网络工程与设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 城域以太网 ? ? ? ? 以太技术还成功地应用于城域网的设计实现中 以太城域网具有的成本低廉、带宽分配灵活、应用 广泛等优势越来越受到业界的重视 当前主要工作是开发先进的城域网技术生成、传送 新业务和传统业务,并对它们进行计费、管理,进 而进行标准化工作 国际上从事城域以太网标准研究的组织主要有: ITU-T、IEEE、IETF和MEF(城域以太网论坛) 71 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 要点Outline 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. ?9. 72 网络的组成(What does network consist of ) 因特网网络结构(Structure of Internet) 二层交换机(Two-level switch) 路由器(Router) 高层交换机(High-level switch) 访问服务器(Access server) 联网物理介质(Networking physical media) 以太网技术(Ethernet technology) 案例教学(Case study) 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 案例教学指导 ? 教学要求 – – 掌握制作RJ-45网线的方法 掌握将几台PC连接成LAN的技能与方法 使用网线钳和测线仪 熟悉网络实验台 ? ? 制作RJ-45双绞线 – 小型办公室LAN的设计与实现 – ? 详见实验课 73 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 小结 ? ? ? 本章通过学习因特网来感受网络设计的基本特点 高层交换机的原理 双绞线和光缆特性 以太网技术进展与特点 74 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Chapter 2 Basic for Design of Network Engineering 作业 1. 2. 简述三层交换机的工作原理。为什么说它是具有选 路功能的交换机? 试根据全双工以太网技术的概念,解释为什么按照 IEEE 802.3标准,千兆比以太网和10千兆比以太网 的覆盖范围分别只有10 m和1 m,但它们却能够用 于企业网甚至城域网环境中? 75 陈鸣:网络工程设计 解放军理工大学计算机系 Any Questions?