網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和綜合布線.ppt

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和綜合布線,一 局域網(wǎng)的主要特點,1.覆蓋有限的地理范圍 2.傳輸速率高（通常在10Mb/s1000Mb/s之間） 3.誤碼率低（通常低于10-8） 4.單位自己建設(shè)和擁有，易于維護和管理 5.主要技術(shù)要素 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 傳輸介質(zhì) 介質(zhì)訪問控制方法,二 局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),1. 總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 2. 環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 3. 星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ,1. 總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),（1）所有節(jié)點都連接到一條作為公共傳輸介質(zhì)的總線上信息的傳輸以“共享介質(zhì)”方式進行。 物理上的星型，邏輯上的總線結(jié)構(gòu)。,（2）總線型的優(yōu)越性,一個節(jié)點失效不影響其他節(jié)點的工作 節(jié)點的增刪不影響全網(wǎng)的運行 結(jié)構(gòu)簡單 接入靈活 擴展容易 可靠性高,2.環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),（1）特點： 以共享介質(zhì)方式進行數(shù)據(jù)傳輸 每個節(jié)點都與兩個相鄰的節(jié)點相連 節(jié)點之間采用點到點的鏈路 網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點構(gòu)成一個閉合的環(huán) 環(huán)中的數(shù)據(jù)沿著一個方向繞環(huán)逐站傳輸,（2）環(huán)形的主要問題,環(huán)中某一位置的斷開將導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓。,3.星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),（1）特點： 存在一個中心節(jié)點 每個節(jié)點通過點到點的鏈路與中心節(jié)點連接 所有通信都通過中心節(jié)點進行 交換局域網(wǎng)是一種典型的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的完全統(tǒng)一的。,三 局域網(wǎng)傳輸介質(zhì),1.傳輸介質(zhì)作用 傳輸信號經(jīng)過的各種物理環(huán)境 物理上將計算機相互連接起來的介質(zhì) 2.傳輸介質(zhì)的種類 （1）同軸電纜 （2）非屏蔽雙絞線（UTP） （3）屏蔽雙絞線（STP） （4）光纜,（1）同軸電纜,同軸電纜的特點,1.優(yōu)點 傳輸距離較遠(yuǎn)，覆蓋的地域范圍較大 技術(shù)非常成熟 2.缺點 電纜硬，折曲困難，重量重 3.局域網(wǎng)常用同軸電纜 粗同軸電纜：特征阻抗50，直徑1cm 細(xì)同軸電纜：特征阻抗50，直徑0.5cm 4.同軸電纜不適合用于樓宇內(nèi)的結(jié)構(gòu)化布線,（2）非屏蔽雙絞線和RJ-45連接器,非屏蔽雙絞線,1.優(yōu)點 尺寸小、重量輕、容易彎曲 價格便宜 容易安裝和維護 RJ-45連接器牢固、可靠 2.缺點 抗干擾能力較弱 傳輸距離比較短 UTP分為：3類線、4類線、5類線和超5類線 UTP非常適合于樓宇內(nèi)部的結(jié)構(gòu)化布線,屏蔽雙絞線,1.優(yōu)點 傳輸質(zhì)量較高 電纜尺寸和重量與UTP相當(dāng) 2.缺點 安裝不合適有可能引入外界干擾,（3）光纜,1.光纜的特點 (1)優(yōu)點 傳輸速率高 傳輸距離遠(yuǎn) 傳輸損耗低 抗干擾能力強 (2)缺點 價格相對較高 安裝比較困難 2.光纖的分類 多模光纖 單模光纖（質(zhì)量比多模光纖好：快、量大、貴） 另外按照制作工藝分：跳變式（折射率為常數(shù)）、漸變式（折射率隨光纖半徑增大而減?。?3.光纜適合于樓宇內(nèi)部的結(jié)構(gòu)化布線,交換式以太網(wǎng)、交換機工作原理,一 共享式以太網(wǎng)存在的主要問題,1.覆蓋的地理范圍有限 以太網(wǎng)覆蓋的地理范圍隨網(wǎng)絡(luò)速度的增加而減小 2.網(wǎng)絡(luò)總帶寬容量固定 以太網(wǎng)的固定帶寬被網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點共同擁有 節(jié)點增加，沖突概率增大，帶寬浪費也越嚴(yán)重 3.不能支持多種速率 以太網(wǎng)的傳輸介質(zhì)是共享的,所謂共享式以太網(wǎng)，指網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點共享網(wǎng)絡(luò)帶寬，最典型的是HUB連接的以太網(wǎng)，比如說10兆的hub，總的帶寬就是10兆，不管有多少個口都是共用這10兆帶寬，所以10兆的hub實際每個端口都達(dá)不到10兆的帶寬 交換式以太網(wǎng)是指采用了交換技術(shù)的以太網(wǎng)，連接設(shè)備就是交換機，總的帶寬取決于交換機的背板帶寬，比如說100兆的交換機，他的每個端口的帶寬都是100兆，如果是全雙工的帶寬就是200兆。如果是24口的交換幾，如果背板帶寬能達(dá)到4.8G，那么這個這個交換機在24口都在使用的情況下，每個端口都能達(dá)到100兆的交換速率，那么這個交換機就能達(dá)到線速交換，低檔的交換機一般背板帶寬都不夠，都不能達(dá)到線速交換。 另外2種模式還有個最重要的區(qū)別，就是hub在進行連接的時候是發(fā)送的廣播信息，每個端口都收到信號，然后那個目的端口反饋信息，再進行數(shù)據(jù)的傳送，如果，結(jié)點多了就會引發(fā)廣播風(fēng)暴，造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓，而交換機在第一次發(fā)送過廣播后就記錄下mac地址了，再發(fā)送數(shù)據(jù)就是端口對端口的了，速度就會比hub快很多，也不會引起廣播風(fēng)暴。,4.交換的提出 （1）共享以太網(wǎng)存在的問題的解決方法：分段 （2）何謂分段？ 將大型以太網(wǎng)分割成兩個或多個小型以太網(wǎng)； 每個段使用CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法維持段內(nèi)用戶的通信； 段與段之間通過“交換”設(shè)備溝通； 交換設(shè)備在一段接收信息，經(jīng)處理后轉(zhuǎn)發(fā)給另一段。,5.利用集線器組成的大型共享式以太網(wǎng),6. 交換設(shè)備的類型,1.交換設(shè)備有多種類型 2.常見的交換設(shè)備 局域網(wǎng)交換機：工作于數(shù)據(jù)鏈路層，連接較為相似的網(wǎng)絡(luò) 路由器：工作于互聯(lián)層，實現(xiàn)異型網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),7. 以太網(wǎng)交換機組網(wǎng),（1）將一臺計算機直接連到交換機端口；該計算機獨享該端口提供的帶寬。 （2）將一個網(wǎng)段連到交換機端口；該網(wǎng)段上的所有計算機共享該端口提供的帶寬。,二 以太網(wǎng)交換機的工作過程,1. 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方式,（1）直接交換 測到目的地址字段，立即轉(zhuǎn)發(fā) （2）存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換 完整地接收整個數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行差錯檢測 （3）改進的直接交換 接收數(shù)據(jù)頭部，判斷頭部字段是否正確,2. 地址學(xué)習(xí),（1）建立端口/MAC地址映射表需要解決的問題 交換機怎樣知道哪臺計算機連接哪個端口； 交換機怎樣維護地址映射表以保持其“新鮮”。 （2）地址學(xué)習(xí) 讀取幀源地址并記錄幀進入交換機的端口（節(jié)點只要發(fā)送信息，交換機就能建立該表項）； 利用計時器維護表項的“新鮮”性。,3. 通信過濾,（1）目的：隔離本地信息，避免不必要的數(shù)據(jù)流動。 （2）方法： 利用端口/MAC地址映射表和幀的目的地址決定是否轉(zhuǎn)發(fā)或轉(zhuǎn)發(fā)到何處。 如果地址表中不存在幀的目的地址，交換機則需要向除接收端口以外的所有端口轉(zhuǎn)發(fā)。,通信過濾舉例,三 生成樹協(xié)議,1.交換機級聯(lián)是否可以出現(xiàn)環(huán)路？ 集線器級聯(lián)不能出現(xiàn)環(huán)路（無論是水平還是樹型結(jié)構(gòu)） 交換機級聯(lián)可以出現(xiàn)環(huán)路（交換機執(zhí)行生成樹協(xié)議） 2.生成樹協(xié)議 通過實現(xiàn)生成樹協(xié)議相互的交換信息 利用交換的信息將網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)路斷開 邏輯上形成一種樹形結(jié)構(gòu) 按照邏輯結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)發(fā)信息,生成樹協(xié)議舉例,路由選擇、路由表的建立與刷新,一 路由選擇和路由器,1.路由選擇 選擇一條路徑發(fā)送IP數(shù)據(jù)報的過程 2.路由器 進行路由選擇的計算機 3.IP互聯(lián)網(wǎng) (1)IP互聯(lián)網(wǎng)是由路由器將多個網(wǎng)絡(luò)相互聯(lián)接所組成的 (2)IP互聯(lián)網(wǎng)采用面向非連接的互聯(lián)網(wǎng)解決方案 路由器自治：各個路由器獨立地對待每個IP數(shù)據(jù)報 路由器負(fù)責(zé)為每個IP數(shù)據(jù)報選擇它所認(rèn)為的最佳路徑,4. 什么設(shè)備需要具備路由選擇功能？,（1）路由器 主要任務(wù)就是路由選擇 （2）多宿主主機 具有多個物理連接 發(fā)送IP數(shù)據(jù)報前，需要決定發(fā)送到哪個物理連接更好 （3）普通主機 具有單個物理連接 通過網(wǎng)絡(luò)與多個路由器相連時，發(fā)送IP數(shù)據(jù)報前需要決定發(fā)送給哪個路由器更優(yōu),5. 表驅(qū)動IP選路的基本思想,（1）在需要路由選擇的設(shè)備中保存一張IP路由表； （2）IP路由表存儲著有關(guān)可能的目的地址及怎樣到達(dá)目的地址的信息； （3）在轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報時，查詢IP路由表，決定把數(shù)據(jù)報發(fā)往何處。,6. 路由表中的目的地址如何表示？,（1）大型互聯(lián)網(wǎng)（如因特網(wǎng)）中有可能存在成千上萬臺主機； （2）路由表中不可能包括所有目的主機的地址信息 內(nèi)存資源占用巨大 路由表搜索時間很長 （3）隱藏主機信息 IP地址：網(wǎng)絡(luò)號（netid）和主機號（hostid） IP路由表中保存相關(guān)的目的網(wǎng)絡(luò)信息,二 標(biāo)準(zhǔn)的路由表,1.下一站選路的基本思想 路由表僅指定從該路由器到目的地路徑上的下一步，而該路由器并不知道到達(dá)目的地的完整路徑 2.標(biāo)準(zhǔn)的IP路由表包含許多（N,R）對序偶 N：目的網(wǎng)絡(luò)的IP地址（使用目的主機IP地址的較少） R：到N路徑上的“下一個”路由器的IP地址,3. 標(biāo)準(zhǔn)的路由表舉例,4. 基本的下一站路由選擇算法,三 子網(wǎng)選路,1.子網(wǎng)環(huán)境下的IP路由表：（M，N，R）三元組 M：子網(wǎng)掩碼 N：目的網(wǎng)絡(luò)地址 R：到網(wǎng)絡(luò)N路徑上的“下一個”路由器的IP地址 2.選路方法 取出IP數(shù)據(jù)報中的目的IP地址，與路由表表目中的“子網(wǎng)掩碼”逐位相“與”，結(jié)果再與表目中“目的網(wǎng)絡(luò)地址”比較，如果相同，說明選路成功，數(shù)據(jù)報沿“下一站地址”轉(zhuǎn)發(fā)出去。,3. 子網(wǎng)選路舉例,4. 路由表中的特殊路由,1.默認(rèn)路由 如果路由表沒有明確指明一條到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)的路由信息，就將數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)到默認(rèn)路由指定的路由器 主要目的：縮短路由表的長度、減少路由計算時間 2.特定主機路由 對單個主機（而不是網(wǎng)絡(luò)）指定一條特別的路徑 主要目的：增強安全性、進行網(wǎng)絡(luò)連通性調(diào)試和判斷路由表的正確性,四 統(tǒng)一路由選擇算法中的路由表,1.特定主機路由表項 掩碼：255.255.255.255，目的地址：目的主機IP地址 2.默認(rèn)路由表項 掩碼：0.0.0.0，目的地址：默認(rèn)路由器的IP地址 3.標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)路由表項 A類網(wǎng)絡(luò) 掩碼：255.0.0.0，目的地址：目的A類網(wǎng)絡(luò)的IP地址 B類網(wǎng)絡(luò) 掩碼：255.255.0.0，目的地址：目的B類網(wǎng)絡(luò)的IP地址 C類網(wǎng)絡(luò) 掩碼：255.255.255.0，目的地址：目的C類網(wǎng)絡(luò)的IP地址 4.子網(wǎng)路由表項 掩碼：子網(wǎng)具有的掩碼，目的地址：目的子網(wǎng)的IP地址,5. 統(tǒng)一的路由選擇算法,（1） IP數(shù)據(jù)報傳輸與處理過程,（2） IP數(shù)據(jù)報傳輸與處理過程,（3） IP數(shù)據(jù)報傳輸與處理過程,主機A向主機B發(fā)送 - 主機A發(fā)送IP數(shù)據(jù)報,主機A向主機B發(fā)送 - 路由器R2處理和轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報,主機A向主機B發(fā)送 - 路由器R2處理和轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報,五 路由表的建立與刷新,1. 靜態(tài)路由 人工指定的路由 2. 動態(tài)路由 路由器通過自己學(xué)習(xí)得到的路由,1. 靜態(tài)路由,（1）靜態(tài)路由是由人工建立和管理的； （2）靜態(tài)路由不會自動發(fā)生變化； （3）靜態(tài)路由必須手工更新以反映互聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或連接方式變化。,（4）靜態(tài)路由的特點,優(yōu)勢 安全可靠、簡單直觀，避免了動態(tài)路由選擇的開銷 適用環(huán)境 不太復(fù)雜的互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu) 劣勢 不適用于復(fù)雜的互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)：建立和維護工作量大，容易出現(xiàn)路由環(huán) 互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)故障，靜態(tài)路由不會自動做出更改,2.動態(tài)路由,（1）動態(tài)路由可以通過自身學(xué)習(xí)，自動修改和刷新路由表 （2）動態(tài)路由要求路由器之間不斷地交換路由信息 （3）優(yōu)勢：更多的自主性和靈活性 （4）適用環(huán)境：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大的互聯(lián)網(wǎng) 自動排除錯誤路徑 自動選擇性能更優(yōu)的路徑,（5）路徑度量值metric,1.metric：表征路徑優(yōu)劣的數(shù)值 2.metric越小，說明路徑越好 3.metric的計算可以基于路徑的一個特征，也可以基于路徑的多個特征： 跳數(shù)（hop count）：IP數(shù)據(jù)報到達(dá)目的地必須經(jīng)過路由器個數(shù)； 帶寬（bandwidth）：