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第 1 单元 构建小型网络 PowerPoint PPT Presentation


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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


1

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


1

主要内容

  • 项目描述

  • 知识准备

  • 项目实施

  • 项目小结


1

课程议题

项目描述


1

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。


1

小型办公网络工作拓扑


1

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。


1

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。


1

课程议题

知识准备


1

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


1

课程议题

计算机网络基础知识


1

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。


1

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


1

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


1

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


1

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


1

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。


1

按网络拓朴结构分

  • 星 型


1

  • 总线型


1

  • 树 型


1

  • 环 型


1

  • 网 型


1

按传输方式分

  • 单工

  • 半双工

  • 全双工


1

按服务方式分类

  • 客户机/服务器网络

  • 对等网络


1

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


1

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


1

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


1

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


1

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。


Ethernet ii

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


1

课程议题

常见网络线缆介绍


1

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。


1

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


1

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


1

网络传输介质续


1

课程议题

集线器工作原理


1

共享式以太网

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.


1

冲突域

随机秒数

共享式以太网

PC A

PC B

数据

冲突

PC C

PC D

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.


1

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


1

课程议题

交换机工作原理


1

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。


1

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。


1

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。


1

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


1

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


1

4

冲突域与广播域

1

2

3

四个冲突域、一个广播域


1

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)


1

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)。


1

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。


1

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。


1

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


1

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


1

堆叠-主从式

链路带宽2.66G


1

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


1

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


1

课程议题

网管型交换机的基本操作


1

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

Console口及配置线缆

Console口(DB9)

Console口(RJ45)

DB9-RJ45线缆

DB9-DB9线缆

RJ45-DB9转换器+反转线缆


1

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

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)


Telnet1

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


1

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


1

基于WEB的管理

在web页面下对交换机进行管理


1

基于SNMP协议的管理


1

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


1

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#


1

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)


Telnet2

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


1

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


1

课程议题

网络实验室环境介绍


1

锐捷的解决方案-RACK的思想


1

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


1

实验室布线

测试网线

联网网线

联网设备

外网

实验设备


1

RCMS的管理界面


1

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)


1

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

  • 3: 192.168.0.203、 4: 192.168.0.204

    http://192.168.0.201:8080

  • 实验使用密码:enable 14

  • student


1

课程议题

项目实施


1

主机互联

  • 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

S2126


1

课程议题

项目测试


1

项目测试

  • 两台主机利用Ping命令测试,能够相互Ping通

S2126


1

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


1

课程议题

项目小结


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