第第 22 章章网络互联设备网络互联设备

锐捷认证网络工程师 RCNA

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网络传输介质互联设备网络传输介质互联设备 物理层互联设备物理层互联设备 数据链路层互联设备数据链路层互联设备 网络层互联设备网络层互联设备 应用层互联设备应用层互联设备

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课程议题课程议题

网络传输介质互联设备网络传输介质互联设备 物理层互联设备物理层互联设备 数据链路层互联设备数据链路层互联设备 网络层互联设备网络层互联设备 应用层互联设备应用层互联设备

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网络传输介质网络传输介质10M Ethernet10M Ethernet ：10Base2---- 细缆10Base5---- 粗缆注意：路由器支持 AUI （连接同轴电缆的 Interface ） , 可以接一个收发器转换。

10BaseT---- 双绞线100Mbps FastEthernet:100Mbps FastEthernet:

100BaseTX----使用 5类 UTP和 1类 STP，传输 100M，距离 100米。

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网络传输介质网络传输介质

智能智能 MDI/MDIXMDI/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。

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网络传输介质网络传输介质 -- 光纤光纤1000BASE-SX 1000BASE-SX 代表代表 1000M1000M 传输速率，多模光纤，传输速率，多模光纤，传输距离为传输距离为 500500 米。米。1000BASE-LX1000BASE-LX 代表单模代表单模 // 多模接口，传输距离从多模接口，传输距离从 555500 米米 -10-10 千米，千米， 1000BASE-TX1000BASE-TX 代表代表 RJ45RJ45 接口接口

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

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课程议题课程议题

网络传输介质互联设备网络传输介质互联设备 物理层互联设备物理层互联设备

数据链路层互联设备数据链路层互联设备 网络层互联设备网络层互联设备 应用层互联设备应用层互联设备

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物理层互联设备物理层互联设备 -- 中继中继器 器

负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。

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物理层互联设备物理层互联设备 -- 集线集线器器

中继器的一种形式，区别在于集线器能够提供多端口服务，也称为多口中继器。

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物理层物理层 --HUB--HUB

CSMA/CD

听Packet

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.

PC A PC B

PC C PC D

空闲

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物理层物理层 --HUB--HUB

CSMA/CD

听

有数据在转发

继续听

HUB 上的链路是共享的 , 所以如果 HUB 上有数据在转发 , 那么此时 PCA 需要等待 .

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物理层物理层 --HUB--HUB

CSMA/CD

听Packet

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 .

PC A PC B

PC C PC D

空闲

听Packet

随机秒数

随机秒数

BACK OFF

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课程议题课程议题

网络传输介质互联设备网络传输介质互联设备 物理层互联设备物理层互联设备

数据链路层互联设备数据链路层互联设备 网络层互联设备网络层互联设备 应用层互联设备应用层互联设备

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数据链路层互联设备数据链路层互联设备 -- 网桥 网桥

网桥（ Bridge ）是一个局域网与另一个局域网之间建立连接的桥梁。网桥是属于网络层的一种设备，它的作用是扩展网络和通信手段，在各种传输介质中转发数据信号，扩展网络的距离，同时又有选择地将有地址的信号从一个传输介质发送到另一个传输介质，并能有效地限制两个介质系统中无关紧要的通信。

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交换机 交换机

交换机是一种具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品。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。

ROM

Flash InterfaceCPU

RAM

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局域网交换机分类局域网交换机分类

以大网交换机；令牌环交换机；FDDI 交换机；ATM 交换机；快速以太网交换机等

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MAC 地址表

0260.8c01.1111

0260.8c01.2222

0260.8c01.3333

0260.8c01.4444

A B

C D

交换机初始化时MAC地址表是空的。

F0/1 F0/3

F0/2 F0/4

二层交换技术二层交换技术

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MAC 地址表

0260.8c01.1111

0260.8c01.2222

0260.8c01.3333

0260.8c01.4444

F0/1: 0260.8c01.1111

DC

BA

主机之间互相发送数据，交换机会学习数据帧的源MAC地址。

F0/1 F0/3

F0/2 F0/4

二层交换技术二层交换技术

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F0/1: 0260.8c01.1111

F0/2: 0260.8c01.2222F0/3: 0260.8c01.3333F0/4: 0260.8c01.4444

0260.8c01.1111

0260.8c01.2222

0260.8c01.3333

0260.8c01.4444

XXXX DC

A B

MAC 地址表

已知单播帧：

过滤操作 Filtering

F0/1 F0/3

F0/2 F0/4

二层交换技术二层交换技术

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0260.8c01.1111

0260.8c01.2222

0260.8c01.3333

0260.8c01.4444

F0/1 F0/3

F0/2 F0/4 DC

A B

F0/1: 0260.8c01.1111

F0/2: 0260.8c01.2222F0/3: 0260.8c01.3333F0/4: 0260.8c01.4444

MAC 地址表

未知单播帧，广播帧：执行广播操作 Flooding

二层交换技术二层交换技术

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交换机性能参数交换机性能参数

　背板带宽 包转发率 端口线速交换　 交换机MAC地址表大小

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交换机互连方式交换机互连方式

级联：

通过交换机的普通端口通过普通线缆简单联接起来

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

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堆叠－菊花链堆叠－菊花链

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1 M2031图 堆 叠 模 块 前 面 板

M2031

堆叠堆叠 -- 主从式主从式

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转发方式转发方式

直通式 存储转发式 无碎片直通式（更高级的直通式转发）

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直通式直通式

直通式（ Cut Through ）方式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）。

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存储转发式存储转发式

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，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。

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无碎片直通式无碎片直通式

无碎片直通（ Fragment Free Cut Through ）是介于直通式和存储转发式之间的——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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网络层互联设备网络层互联设备 应用层互联设备应用层互联设备

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网络层互联设备网络层互联设备 -- 路由路由器器

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什么是路由什么是路由选择一个将数据包发往某个目标网段或主机的路径就是路由的过程。

用户产生的数据流比如文件，视频流，电子邮件等等应用被从一个逻辑的源转发到一个逻辑的目的地。

用来表示逻辑源和逻辑目的地的是 IP地址，因此我们认为路由的过程是将不同 IP地址网段的 IP 包进行转发。那么实现这一功能的设备我们称之为路由器。

172.16.1.010.1.1.0

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路由器的功能路由器的功能　在网络间截获发送到远地网段的报文，起转发的作用。　选择最合理的路由，引导通信。　按照预定的规则把大的数据包分解成适当大小的数据包，到达目的地后再把分解的数据包包装成原有形式。　多协议的路由器可以连接使用不同通信协议的网络段，作为不同通信协议网络段通信连接的平台。　路由器的主要任务是把通信引导到目的地网络，然后到达特定的节点站地址。

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路由表的作用路由表的作用路由器就像网络中的向导一样，当 IP 包来到路由器后有一个很重要的任务就是查看该路由器是否知道这个 IP 数据包要去的目的地。

路由器采用自动学习，依靠路由协议学习或网络管理员手动配置等方式获得IP 数据包要去往的目的地信息。

路由器将这些信息形成“档案”有选择的存放在路由表中，以便提供路由服务。

路由表路由表

Packet

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路由表的产生方式路由表的产生方式

直连路由

路由器会自动生成本路由器激活端口所在网段的路由条目

1.1.1.0

1.1.2.0

1.1.3.0

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路由表的产生方式路由表的产生方式

静态路由

在简单拓扑结构的网络里，网络管理员手动输入路由条目。

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路由表产生的方式路由表产生的方式

动态路由协议学习到的路由

在大型网络环境下，依靠路由协议比如 OSPF 、 BGP 路由协议学习

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网络层互联设备网络层互联设备 -- 三层交换机三层交换机

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。三层交换技术就是：二层交换技术＋三层转发技术。 不是简单的二层交换机和路由器的叠加，三层路由模块直接叠加在二层交换的高速背板总线上，突破了传统路由器的接口速率限制，速率可达几十 Gbps 。

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应用层互联设备应用层互联设备

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应用层互联设备应用层互联设备 –网关 –网关

在一个计算机网络中，当连接不同类型而协议差别又较大的网络时，则要选用网关设备。网关的功能体现在 OSI 模型的最高层，它将协议进行转换，将数据重新分组，以便在两个不同类型的网络系统之间进行通信。由于协议转换是一件复杂的事。一般来说，网关只进行一对一转换，或是少数几种特定应用协议的转换，网关很难实现通用的协议转换。用于网关转换的应用协议有电子邮件、文件传输和远程工作站登录等。

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应用层互联设备应用层互联设备 – –防火墙防火墙

防火墙一方面阻止来自因特网的对受保护网络的未授权或未验证的访问，另一方面允许内部网络的用户对因特网进行 Web访问或收发 E-mail 等。防火墙也可以作为一个访问因特网的权限控制关口，如允许组织内的特定的人可以访问因特网。现在的许多防火墙同时还具有一些其他特点，如进行身份鉴别，对信息进行安全（加密）处理等等。

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