1、网络设备调试与管理,授课人：田挺03826,网络工程师有好多种 就路线而言，有：路由交换型、无线型、布线型等。 就认证而言，有：华为认证、中国的软考，cisco认证、锐捷认证等网络工程师认证 不管哪一种都需要掌握这些知识,授课说明,本次课题：实验环境前序知识回顾 课型：讲授 教学方法：讲练结合 教具：多媒体 教学时间分配：340分钟导入新课10分钟，新课讲解学生练习160分钟，总结答疑10分钟 教学步骤：如下,一、局域网标准 二、网络的物理连接 三、交换机基础 四、互联网协议,一、局域网标准,局域网（LAN）的结构主要有三种类型：以太网（Ethernet）、令牌环（Token Ring）、令牌
2、总线(Token Bus)以及作为这三种网的骨干网光纤分布数据接口（FDDI）。它们所遵循的都是IEEE（美国电子电气工程师协会）制定的以802开头的标准,目前共有11个与局域网有关的标准,它们分别是：IEEE 802.1 通用网络概念及网桥等 IEEE 802.2 逻辑链路控制等 IEEE 802.3CSMA/CD访问方法及物理层规定IEEE 802.4ARCnet总线结构及访问方法,物理层规定IEEE 802.5Token Ring访问方法及物理层规定等IEEE 802.6 城域网的访问方法及物理层规定IEEE 802.7 宽带局域网 IEEE 802.8 光纤局域网(FDDI)IEEE
3、802.9 ISDN局域网IEEE 802.10 网络的安全 IEEE 802.11 无线局域网,IEEE802标准定义了ISO/OSI的物理层和数据链路层 1.物理层 物理层包括物理介质、物理介质连接设备(PMA)、连接单元(AUI)和物理收发信号格式(PS)。物理层的主要功能是提供编码、解码、时钟提取与同步、发送、接收和载波检测等，为数据链路层提供服务。 2.数据链路层 数据链路层包括逻辑链路控制(LLC)子层和介质访问控制(MAC)子层 LLC子层的主要功能是控制对传输介质的访问。目前，常用LLC协议有：CSMA/CD、Token-Bus、Token-Ring和FDDI。 MAC子层的主
4、要功能是提供连接服务类型，其中，面向连接的服务能提供可靠的通信。,标准以太网,开始以太网只有10Mbps的吞吐量，使用的是CSMACD（带有碰撞检测的载波侦听多路访问）的访问控制方法，这种早期的10Mbps以太网称之为标准以太网。以太网主要有两种传输介质，那就是双绞线和同轴电缆。所有的以太网都遵循IEEE 802.3标准，下面列出是IEEE 802.3的一些以太网络标准，在这些标准中前面的数字表示传输速度，单位是“Mbps”，最后的一个数字表示单段网线长度（基准单位是100m），Base表示“基带”的意思，Broad代表“带宽”。,10Base5 使用粗同轴电缆，最大网段长度为500m，基带传
5、输方法； 10Base2 使用细同轴电缆，最大网段长度为185m，基带传输方法； 10BaseT 使用双绞线电缆，最大网段长度为100m； 10Broad36 使用同轴电缆（RG59U CATV），最大网段长度为3600m，是一种宽带传输方式； 10BaseF 使用光纤传输介质，传输速率为10Mbps；,快速以太网IEEE802.3,随着网络的发展，传统标准的以太网技术已难以满足日益增长的网络数据流量速度需求。在1993年10月以前，对于要求10Mbps以上数据流量的LAN应用，只有光纤分布式数据接口（FDDI）可供选择，但它是一种价格非常昂贵的、基于100Mpbs光缆的LAN。1993年10
6、月，Grand Junction公司推出了世界上第一台快速以太网集线器Fastch10100和网络接口卡FastNIC100，快速以太网技术正式得以应用。与此同时，IEEE802工程组亦对100Mbps以太网的各种标准，如100BASETX、100BASET4、MII、中继器、全双工等标准进行了研究。1995年3月IEEE宣布了IEEE802.3u 100BASET快速以太网标准（Fast Ethernet），就这样开始了快速以太网的时代。,什么是信号,信息、数据和信号 模拟信号和数字信号,信号在传输过程中产生的失真,噪声和衰减,以太网标准CSMA/CD,接入设备越多冲突机率越大（并发） 用C
7、SMA/CD技术 Carrier Sense, Multiple Access with Collision Detection,A,B,C,工作原理 发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送数据。在发送时，边发边继续监听若监听到冲突，则立即停止发送等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试,二、网络的物理连接,物理层的传输介质,接口类型 有线介质 双绞线 光纤 无线介质 无线电 微波 激光 红外线,串行接口的分类,同步接口对应于同步通信，异步接口对应于异步通信 同步通信和异步通信,以太网接口,RJ45 RJ是描述公用电信网络的接口，常用的有RJ-11和RJ-45 光纤接口 用以稳定地但并
8、不是永久地连接两根或多根光纤的无源组件 FC 圆形带螺纹光纤接头 ST 卡接式圆形光纤接头 SC 方型光纤接头 LC 窄体方形光纤接头 MT-RJ 收发一体的方型光纤接头,线缆的连接,EIA/TIA 568A和568B 线缆的连接 标准网线 交叉网线,T568A标准中RJ-45连接器的管脚号和颜色编码,光传输系统,光传输系统由三个部分组成：光纤传输介质、光源和检测器,光信号在光纤中的传输,光脉冲在光纤中的传输是利用了光的全反射原理 光纤分为多模光纤和单模光纤,多模光纤,单模光纤,光缆的结构和传播特性,光缆的结构光缆的传播特性 损耗 色散,多模光纤和单模光纤的比较,以太网标准中的线缆规范,无线通
9、信,无线介质是指信号通过空气传输，信号不能被约束在一个物理导体内 无线介质实际上就是无线传输系统，主要包括: 无线电 微波 红外线 激光 卫星通信,无线电,无线电就是利用地面发射的无线电波通过电离层的反射，或电离层与地面的多次反射而到达接收端的一种远距离通信方式 传播距离远，容易穿过建筑物，全方向传播 无线电波的传播特性与频率有关 在低频上，无线电波能轻易地绕过一般障碍物，但其能量随着传播距离的增大而急剧递减 在高频上，无线电波趋于直线传播并易受障碍物的阻挡，还会被雨水吸收 质量不稳定，容易受到其他电子设备的各种电磁干扰,各种传输介质总结,三、交换机基础,物理层的设备,中继器 能放大信号 延长
10、网络传输距离 只包含有一个输入端口和一个输出端口，所以只能接收和转发数据流 成本低,物理层的设备,集线器 最初只是一个多端口的中继器 可用于星形拓扑结构 能够支持各种不同的传输介质和数据传输速率 有些集线器具有内部处理能力，例如，可以接受远程管理、过滤数据或提供网络诊断信息 被交换机所取代,集线器的英文称为“Hub”。“Hub”是“中心”的意思，集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。它工作于OSI(开放系统互联参考模型)参考模型第一层，即“物理层”。集线器与网卡、网线等传输介质一样，属于局域网中的基础设备，采用CSMA/
11、CD（一种检测协议）访问方式。,集线器：同一个冲突域,接入设备越多冲突机率越大 用CSMA/CD技术,A,B,C,802.3标准帧,IEEE 802.3帧，如图所示，以交互的1和0组成的前同步信号告诉接收位置这是一个新帧。下一个字节是帧的起始定界符( S O F )，它以两个连续的1位结束。 帧报头的下一个部分是目的地址和源地址字段。一个地址包含3个字节，以确认供应商，以及另外的3个字节，由供应商规定。在源地址之后，在IEEE 802.3帧中，有一个2字节的字段，它包含了帧内的数据字 节数目。 随后是数据本身，最少为6 4字节(如果它非常短，则加入额外的字节)，最后的4字节F C S字段(帧校
12、验序列)结束这个帧。F C S字段包括一个循环冗余校验( C R C )值，用于校验在传输期间数据可能遭受的破坏。,交换机简介,学习MAC地址 转发/过滤Frame 防止回路,什么是交换机 广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。 交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流量控制。 交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。,交换机的工作原理,交换机,每个端口有自己的冲突域 广播包向所有port转发,缓冲区,交换,A,B,C,D,物理层,所有设备在同一冲突域 所有设备在同一广播域 所有设备共享相同的带宽,集线器和交换机的区别,每
13、port有自己的冲突域 所有的port都在同一广播域,数据链路层,或,1,2,3,1,2,交换机和网桥运行在链路层,当交换机从某一节点收到一个以太网帧后，将立即在其内存中的地址表（端口号MAC地址）进行查找，以确认该目的MAC的网卡连接在哪一个节点上，然后将该帧转发至该节点。,交换机的工作原理,交换机学习主机地址,开机时MAC地址表是空的,MAC地址表,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,E0,E1,E2,E3,A,B,C,D,交换机学习主机地址,主机A发送数据帧给主机C 交换机记录下主机A的MAC地址 对应端
14、口E0 帧被转发到除端口E0以外的其它所有端口,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,E0: 0260.8c01.1111,E0,E1,E2,E3,D,C,B,A,MAC地址表,交换机学习主机地址,主机D发送数据帧给主机C 交换机记录下主机D的MAC地址对应端口E03 帧被转发到除端口E3以外的其它所有端口,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,E0: 0260.8c01.1111,E3: 0260.8c01.4444,E0,E1,
15、E2,E3,D,C,A,B,MAC地址表,交换机确定转发过滤帧,host A发送数据帧给主机C 在地址表中有目标主机，数据帧不再泛洪而直接转发,E0: 0260.8c01.1111,E2: 0260.8c01.2222,E1: 0260.8c01.3333,E3: 0260.8c01.4444,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,E0,E1,E2,E3,X,X,D,C,A,B,MAC地址表,主机D发送广播帧或多点帧 广播帧或多点帧泛洪到除源端口外的所有端口,0260.8c01.1111,0260.8c01.22
16、22,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,E0,E1,E2,E3,D,C,A,B,E0: 0260.8c01.1111,E2: 0260.8c01.2222,E1: 0260.8c01.3333,E3: 0260.8c01.4444,广播帧和多播帧（生存期300秒）,MAC地址表,淄博职业学院网络试验室,RG-WALL60,RG-3750,RG LIMP Server V2.13,Desk_A,Desk_B,Desk_C,Desk_D,Desk_E,Desk_F,RG2150G,RG RCMS_A,RG RCMS_B,RG RCMS_E,RG RCMS_C,RG RCM
17、S_F,RG RCMS_G,RSR20,RSR20,RSR20,RSR20,RG S3760,RG S3760,RG S2126S,RG S2126S,Desk_G,Limp平台登录地址,学生端登陆地址：http:/192.168.10.199:8080/selfserv/ 管理地址：http:/192.168.10.199:8080/limp,四、 互联网协议,IP地址的划分及子网掩码,什么是 TCP/IP？,Internet,TCP/IP,传输控制协议/互联网协议 (TCP/IP) 最早由美国国防部高级研究院规划署 (DARPA)制定后来TCP/IP 被加入到Unix BSD适合于局域网(
18、LAN)和广域网(WAN),地址解析协议,Map IP MAC,10.1.1.1,IP: 10.1.1.2 Ethernet: 4523.7985.7734,10.1.1.2,10.1.1.2 = ?,show arp,1,2,IP 术语,网络地址（网络位不变、主机位为0） 10.0.0.0 172.16.0.0 192.168.10.0 广播地址（网络位不变、主机位为1） 255.255.255.255 10.255.255.255 172.16.255.255 192.168.10.255,IP 地址分类,1,A 类：,Bits:,0NNNNNNN,主 机,主 机,主 机,8,9,16,1
19、7,24,25,32,范围 (1-126),B 类：,Bits:,10NNNNNN,网 络,主 机,主 机,范围 (128-191),C 类：,Bits:,110NNNNN,网 络,网 络,主 机,范围 (192-223),D 类：,Bits:,1110MMMM,组播组,组播组,组播组,范围 (224-239),127.0.0.1,保留的 IP 地址,广播地址，广播网络上的所有节点,255.255.255.255,保留地址,10.0.0.0 172.16.0.0172.31.0.0 192.168.0.0 - 192.168.255.0,用于 Cisco 路由器来指定默认路由,0.0.0.0,
20、代表某个网段的广播地址. 172.16.255.255,节点地址全为1,网络地址，网络号为. 172.16.0.0,主机地址全为0,保留作为环路测试地址,IP地址不能在没有相关的子网掩码的情况下存在。子网掩码定义了构成IP地址的32位中的多少位用于定义网络，或者网络和相关的子网。 你可以通过借用主机地址位，而进一步将一个网络划分为子网，并用它们表示你的网络的一部分。,无子网划分的网络,175.15.0.0,175.15.0.1,175.15.0.2,175.15.0.3,.,175.15.255.253,175.15.255.254,进行子网划分的网络,175.15.1.0,175.15.2.
21、0,175.15.4.0,175.15.3.0,子网划分的优点,减少广播流量 优化网络性能 简化管理 易于扩展网络 解决IP地址不足问题,无子网划分的路由表,175.15.2.100,175.15.2.2,175.15.2.160,175.15.2.1,175.15.3.5,E0,网络,端口,175.15.0.0 175.15.0.0,E0 E1,路由表,175.15.3.1,E1,进行子网划分后的路由表,175.15.2.100,175.15.2.2,175.15.2.160,175.15.2.1,175.15.3.5,175.15.3.1,E0,E1,175.15,2,160,网络号,主机
22、号,.,.,网络,端口,175.15.2.0 175.15.3.0,E0 E1,新的路由表,子网号,十进制与二进制数的转换,0 0 0 0 0 0 0 0 = 0 1 0 0 0 0 0 0 0 = 128 1 1 0 0 0 0 0 0 = 192 1 1 1 0 0 0 0 0 = 224 1 1 1 1 0 0 0 0 = 240 1 1 1 1 1 0 0 0 = 248 1 1 1 1 1 1 0 0 = 252 1 1 1 1 1 1 1 0 = 254 1 1 1 1 1 1 1 1 = 255,128 64 32 16 8 4 2 1,掩码,IP 地址,默认的掩码,8位子网掩码
23、,网络部分,主机部分,网络部分,主机部分,网络部分,子网部分,主机部分,掩码可表示为“/16”, 16 代表IP地址的前16位为网络部分,掩码可表示为“/24”, 24 代表IP地址的前24位为网络部分,无子网的掩码,16,网络标识,主机,172,0,0,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,00000000,00000000,10100000,00000000,00000000,默认情况下不用子网,00000011,172.16.3.160,255.255.0.0,网络号,带子网的掩码,网络号向右扩展了8位,Network
24、,Host,172.16.3.160,255.255.255.0,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,11111111,00000011,10100000,00000000,00000000,00000011,子网标识,网络号,16,172,3,0,带子网的掩码,Network,Host,172.16.3.160,255.255.255.192,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,11111111,00000011,10100000,11000000,
25、10000000,00000011,Subnet,网络号向右扩展了10位,网络号,128 192 224 240 248 252 254 255,128 192 224 240 248 252 254 255,16,172,3,128,广播地址,172.16.255.255 (所有网络号为172.16的子网广播),172.16.1.0,172.16.2.0,172.16.3.0,172.16.4.0,172.16.3.255 (直接广播),255.255.255.255 (本地网络广播),X,举例,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,000
26、10000,11111111,00000011,10100000,11000000,10000000,00000011,10101100,00010000,00000011,10111111,10101100,00010000,00000011,10000001,10101100,00010000,00000011,10111110,主机,掩码,子网网络号,广播地址,最后一个有 效的IP地址,172.16.3.160,255.255.255.192,172.16.3.128,172.16.3.191,172.16.3.129,172.16.3.190,第一个有效 的IP地址,子网规划,子网地址
27、 = 192.168.5.120主机地址 = 192.168.5.121192.168.5.126广播地址 = 192.168.5.1275位子网号,30 个子网 每个子网下有6台主机属C类地址: C类地址：192.168.5.0,其它子网,192.168.5.16,192.168.5.32,192.168.5.48,IP概述和子网掩码的划分,一、利用子网数来计算 在求子网掩码之前必须先搞清楚要划分的子网数目，以及每个子网内的所需主机数目。 1) 将子网数目转化为二进制来表示 2) 取得该二进制的位数，为 N 3) 取得该IP地址的类子网掩码，将其主机地址部分的的前N位置 1 即得出该IP地址
28、划分子网的子网掩码。,IP概述和子网掩码的划分,如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成27个子网： 1) 27=11011 2) 该二进制为五位数，N = 5 3) 将B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址前5位置 1，得到 255.255.248.0 即为划分成 27个子网的B类IP地址 168.195.0.0的子网掩码。,IP概述和子网掩码的划分,二、利用主机数来计算 1) 将主机数目转化为二进制来表示 2) 如果主机数小于或等于254（注意去掉保留的两个IP地址），则取得该主机的二进制位数，为 N，这里肯定 N8，这就是说主机地址将占据不止8位。 3) 使用255.2
29、55.255.255来将该类IP地址的主机地址位数全部置1，然后从后向前的将N位全部置为 0，即为子网掩码值。,IP概述和子网掩码的划分,如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成若干子网，每个子网内有主机700台： 1) 700=1010111100 2) 该二进制为十位数，N = 10 3) 将该B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址全部置 1，得到255.255.255.255 然后再从后向前将后 10位置0,即为： 11111111.11111111.11111100.00000000 即255.255.252.0。这就是该欲划分成主机为700台的B类IP地址 168.195.0.0的子网掩码。,
