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网络规划与设计第四章之局域网交换技术精品PPT课件

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第4章计算机局域网技术基础与规划设计PPT课件

第4章计算机局域网技术基础与规划设计PPT课件
第4章
LAN基础与规划设计
4.5 LAN的类型
4.5.4 快速以太网
同步－事先预测并为节点分配带宽。 异步－动态分配带宽，包括：循环方式、预约方式、争用方式。
05.08.2020
网络工程－LAN基础与规划与设计
11
网络工程
第4章
LAN基础与规划设计
4.5 LAN的类型
4.5.1 以太网（Ethernet）
特点：数据传输速率高、网络软件丰富、安装连接简单、使用维护方便。 拓扑：总线、星型； 介质：非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线 MAC：分布式控制模式、动态争胜方法，CSMA/CD
网络工程－LAN基础与规划与设计
13
网络工程
第4章
LAN基础与规划设计
4.5 LAN的类型
4.5.3 光纤网（Fiber Distributed Data Interface）
含义：光纤分布式数据接口。
特点：光纤为介质，传输容量大＞100M，距离长＞2KM，采用单模光纤可达40 －100KM，适合作为主干。保密性、防潮性、抗电磁干扰能力、重量等均优秀。 容错能力强、稳定性强。
05.08.2020
网络工程－LAN基础与规划与设计
6
网络工程
第4章
LAN基础与规划设计
4.3.1 总线结构和树型结构
4.3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ拓扑结构
特点：数据传输既可以采用基带又可以采用宽带。采用宽带时，将BUS 分成若干子频带。
05.08.2020
网络工程－LAN基础与规划与设计
7
网络工程
第4章
LAN基础与规划设计
MAC要解决的两个主要问题：控制方式、操作方式。
控制方式－
如何决定允许哪个节点可以使用网络资源？

局域网组网技术ppt课件

局域网组网技术ppt课件
企业局域网配置与调试
包括VLAN划分、VPN设置、网络流量控制等。
校园网络组建案例
校园网络需求分析
包括教学楼、宿舍楼、图书馆等区域的网络 覆盖需求。
校园网络拓扑结构设计
如树型结构、环形结构等，确保网络覆盖范 围和稳定性。
校园网络硬件设备选型
包括交换机、路由器、无线AP等设备的选 择。
校园网络配置与调试
网络规划原则和步骤
需求分析
明确网络建设目标、业务需求、用户数量及 分布等。
拓扑结构设计
根据需求分析结果选择合适的拓扑结构类型， 并进行详细设计。
设备选型与配置
根据拓扑结构设计选择合适的网络设备和配件， 并进行合理配置。
IP地址规划
为网络设备分配IP地址，确保地址的唯一性和可管 理性。
网络安全规划
制定网络安全策略和措施，确保网络的安全性和 可靠性。
务连续性。
灾难恢复演练
03
定期进行灾难恢复演练，检验备份和恢复方案的有效性，提高
应对突发事件的能力。
06
CATALOGUE
局域网组建实践案例分析
家庭局域网组建案例
家庭网络需求分析
家庭局域网拓扑结构选择
包括设备数量、网络覆盖范围、数据传输 速度等。
如星型、总线型等，根据家庭实际情况选 择。
家庭局域网硬件设备选型
制定详细的访问控制规则，包括哪 些用户可以访问哪些资源、访问时 间和方式等，确保敏感数据不被非 法访问。
审计和监控
对用户操作进行审计和监控，发现 异常行为及时进行处理。
数据备份和恢复方案设计
数据备份策略
01
制定定期备份计划，将重要数据备份到安全可靠的地方，防止
数据丢失。

路由与交换技术 PPT课件

路由与交换技术 PPT课件
Switch3550(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 10.10.11.1
内容概要
❖ 二层交换技术 ❖ VLAN ❖ 路由技术 ❖ 多层交换技术 ❖ 网络地址转换（NAT） ❖ 移动Ad hoc网络路由技术简介
路由基本概念
路由是把数据从一个网络转发到另一个网络的过程， 完成这个过程的设备就是路由器
选举根端口：比较从各端口到达根桥的路径花费，最小的为根端口 选举指定端口：比较网段中各端口到达根桥的路径花费，最小的为
指定端口 路径花费相同则比较转发根桥BPDU的交换机ID；如ID同，比较端
口优先级，如端口优先级同，比较端口ID
选举根桥 选举根端口 选举指定端口
生成树协议-例
内容概要
上，但它们之间的通信就像在同一个物理网段上一 样; ❖ 一个VLAN就好像是一个孤立的网段，VLAN间不能 直接通信，实现VLAN间互联必须借助于路由器(或 具有三层交换功能的交换机）。
VLAN
• 广播控制 • 安全性 • 灵活性
VLAN分类
根据使用和管理VLAN的不同情况，VLAN分为两种： 静态VLAN和动态VLAN。
路由与交换技术
主讲人：姜少杰 jiangsj@
内容概要
❖ 二层交换技术 ❖ VLAN ❖ 路由技术 ❖ 多层交换技术 ❖ 网络地址转换（NAT） ❖ 移动Ad hoc网络路由技术简介
二层交换机的功能
地址学习 转发/过滤决定 避免环路
基本交换原理-mac地址表
交换机初始化时MAC地址表是空的。
生成树协议-术语
根桥：桥ID最低。网络中，所有决定（如哪一个端口要被阻塞，哪一个 端口要被置为转发模式）都是根据根桥的判断来做出选择。

《局域网交换技术》PPT课件

《局域网交换技术》PPT课件

第6章 局域网交换技术
MAC子层负责共享介质的访问控制，它与具体的物理介质 有关，其主要功能包括：
(1) 发端传输时将上层来的数据封装成帧后进行发送(接收 时执行相反的动作)。
(2) 差错检测。 (3) LAN传输介质访问控制。
第6章 局域网交换技术
LLC子层于具体的局域网类型(总线、令牌环、令牌总线 等)，是各类局域网的公共部分，其主要功能有：
第6章 局域网交换技术
2．Ethernet帧结构 图6.2(a)描述了MAC地址的具体结构。图6.2(b)描述了802.3 协议的帧结构，它由以下字段组成： (1) 前导码(preamble)：一个0和1交替的7字节串，接收者用 它来建立位同步。 (2) 帧起始定界符SFD(start of frame delimiter)：为 10101011序列，指明帧的实际起始位置。
第6章 局域网交换技术
1．CSMA/CD协议
Ethernet的MAC层采用带冲突检测的载波监听多路访问技 术(CSMA/CD协议)，它是一种典型的随机访问或竞争技术，即 多站点共享一条物理介质时，每个站点传输信息时都没有预先 安排的时间，并且何时传输信息不可预测，因此它是随机访问， 并且每一次传输要和其它站点争用总线使用权，因此它又是一 种竞争技术。由于信号传输时延的存在，总会发生两个或多个 站点同时占用介质传输数据帧的冲突情况。为解决这一问题， CSMA/CD采用了每个站点边发送边监听的技术，其规则是：
第6章 局域网交换技术
5．千兆Ethernet
千兆Ethernet标准在IEEE 802.3委员会制定的802.3z中定 义，它与Ethernet和快速Ethernet的工作原理相同。在定义新 的介质和传输规范时，千兆Ethernet保留了CSMA/CD协议和 MAC帧格式，帧间隔则提升到0.096 μs。

网络互联技术2交换网络基础课件

网络互联技术2交换网络基础课件
标准，成为DIX标准 ➢ 1983年，DIX标准演变成IEEE 802.3标准 ➢ 随着以太网技术的发展，百兆、千兆、万兆的标准相继出台
共享信道内的冲突问题
▪ 任意时刻信道只能传输一路数据 ▪ 每台主机发出的数据可以被其他所有主机所接收 ▪ 如果有两台主机同时发送数据，则产生冲突 ▪ 这些主机所处的范围称为冲突域。
2.1.4 LLC子层功能
▪ LLC子层位于MAC子层之上，它的主要工作是控制信号交换和数据 流量通讯。LLC子层需要其连接的网络层提供面向连接或者无连接 的服务，解释上层网络层通信协议传来的命令，并且产生响应，在 传送过程中克服可能发生种种问题：如数据发生错误，重复收到相 同的数据，接收数据的顺序与传送的顺序不符等。
Ethernet II标准的帧格式
▪ 类型/长度字段的值大于或等于0x0600时，表示上层数据使用的协 议类型，例如0x0806表示ARP请求或应答，0x0800表示IP协议；
802.3 SAP和SNAP标准的帧结构
▪ 类型/长度字段的值小于0x0600时，表示以太网用户数据的长度 ▪ 需要LLC子层的封装以指明上层协议类型
➢ 逻辑链路控制（LLC）子层：控制信号交换和数据流量 ➢ 控制信号交换和数据流量 ➢ 对上层可以提供面向连接或者无连接的服务
2.1.3 MAC子层功能
▪ 局域网的组网种类繁多，其媒体接入控制的方法也各不相同。 MAC子层靠近物理层，作为连接网络媒体接口，利用 MAC 地址识 别物理设备，需要和传输媒体协同通信。
2.2.5 以太网广播和冲突
▪ 一般把网络中能接收任何一设备发出的广播帧的所有设备的集合， 称为广播域（broadcast domain）。
广播域
2.2.5 以太网广播和冲突

《局域网交换技术》2第2讲局域网构成

《局域网交换技术》2第2讲局域网构成

快速转发
无碎片转发
存储转发 21
任务四 熟悉交换式局域网
3、局域网分段
(1) 局域网常见问题及影响
• 冲突域和广播域对网络性能影响很大 冲突：在以太网中，当两个数据帧同时被发到物理传输介质上，并完 全或部分重叠时，就发生了数据冲突。 冲突域：在同一个冲突域中的每一个节点都能收到所有被发送的帧。 如图所示中的站点A、B、C都处于同一个冲突域中。
除了泛洪未知单播帧，交换机还会泛洪另外两种类型的帧：广播帧和组播帧。
16
例：交换机的学习、泛洪通信过程
工作站 A 想要将数据发给工作站 D，其操作如下： ① 交换机收到 A 发来的帧，并学习到 A 的地址，将其地址和端口填入 MAC 地 址表； ② 交换机不知目标站接到哪个端口，因此向除了发送站端口外的其他端口泛洪该 数据帧； ③ 工作站 D 的地址与目标地址相同，因此工作站 D 发一个响应帧； ④ 交换机 MAC 地址表中填入 D 的端口及 MAC 地址； ⑤ A与D进行通信
3、局域网协议标准
IEEE802协议模型标准
IEEE802标准将OSI模 型的数据链路层分为逻 辑链路控制（LLC）和 介质访问控制（MAC） 两个子层，以提供数据 链路层与传输介质及布 局无关的理想特性。
5
任务一 熟悉局域网协议标准及结构 4、常见局域网拓扑结构
总线型拓扑
星型拓扑
总线型拓扑结构：是以太网的原形，也是局域网发展的基础。以组网 技术来说，目前已不使用该拓扑结构。 星型拓扑结构：目前局域网中的主流拓扑结构，组网容易，维护便捷， 需要组网设备交换机。
设备 集线器 交换机
路由器
各设备的冲突域、广播域的比较
冲突域 所有端口处于同一冲突域 一个端口一个冲突域

第4章交换与虚拟局域网

2.生成树协议 通过实现生成树协议相互的交换信息 利用交换的信息将网络中的环路断开 逻辑上形成一种树形结构 按照逻辑结构转发信息
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生成树协议举例
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虚拟局域网VLAN
1.什么是虚拟局域网？
将局域网上的用户或节点划分成若干“逻辑工作组”
逻辑组的用户或节点可以根据功能、部门、应用等因
2.网卡 10Mb/s、100Mb/s和10Mbps/100Mbps自适应以太网卡 返回总目录
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交换式以太网中的电缆
1.计算机与交换机连接 直通电缆
2.交换机与交换机级联 上行端口（级联端口）与普通端口：直通电缆 普通端口与普通端口：交叉电缆
3.交换机与集线器级联 上行端口（级联端口）与普通端口：直通电缆 普通端口与普通端口：交叉电缆
素划分而无须考虑它们所处的物理位置
2.利用以太网交换机就可以配置VLAN
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利用共享式以太网需要做些什么？(1)
一个逻辑工作组的站点需要移到
另一个逻辑工作组（如站点从LAN1
移动到LAN3）
一个逻辑工作组的站点需要物理位置
的移动（如LAN1中的站点从1楼移动到
3楼）
移动站点的物理位置或逻辑工作组有
式以太网上划分VLAN。
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本章的教学重点和难点
本章重点：交换机的工作过程和数 据传输方式；交换机的通信过滤、 地址学习和生成树协议；VLAN的组 网方法和特点。
本章难点：在交换式以太网上划分 VLAN。
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共享式以太网存在的主要问题

计算机网络原理_局域网技术PPT课件

❖ 1-坚持CSMA
站点在发送数据前先监听信道，若信道忙则坚持监听直至发现信道空闲，一 旦信道空闲立即（概率1）发送数据，发现冲突后随机等待一段时间，然后 重新开始监听信道。
影响协议性能的因素：信号传播延迟，1-坚持的策略。 该协议适合于规模较小和负载较轻的网络。
❖ 非坚持CSMA
站点在发送数据前先监听信道，若信道忙则放弃监听，等待一个随机时间后 再监听，若信道空闲则发送数据。
()
B ()
A ()
LLC ()
MAC ()
LSAP MSAP PSAP
A ()
B ()
()
() () ()网 际
() ()
LLC MAC IEEE 802
标准的范围
物理
物理
媒体
SAP：服务访问点，是低层向高层提供服务的地方
IEEE802系列中的主要标准
❖ 802.2 – 逻辑链路控制 ❖ 802.3 – CSMA/CD（以太网） ❖ 802.4 – Token Bus （令牌总线） ❖ 802.5 – Token Ring（令牌环） ❖ 802.6 –分布队列双总线DQDB -- MAN标准 ❖ 802.8 – FDDI（光纤分布数据接口） ❖ 802.11 – WLAN（无线局域网）
（1）纯ALOHA
站1
站2
站N－1
站N
接口
发送成功
站1
1
T0
站2
站N－1
冲突重发
6
冲突重发
2
5
冲突重发
3
发送成功
冲突再重发
发送成功
7
站N
4
1
2
3
4
56
7
帧到达

《局域网组建》PPT课件


IP地址表示方法
点分十进制表示法，由四组数字组成，每组数字之间用小数点 隔开，每组数字的取值范围为0~255。
子网掩码作用及设置方法
子网掩码作用
用于划分子网，将IP地址的网络部分和主机部分区分开，从而确定子网规模和每个子网 中的主机数量。
子网掩码设置方法
将IP地址与子网掩码进行按位与运算，得到网络地址；将网络地址与子网掩码取反后进 行按位或运算，得到广播地址。根据网络规模和实际需求，选择合适的子网掩码长度。
配置ACL规则
在路由器或交换机上配置ACL规则，定义允许或拒绝特定IP地址、端口号或协议类型的网络 流量。
应用ACL
将配置好的ACL应用到相应的接口或方向上，实现对局域网内不同用户或设备的访问控制。 例如，可以限制某些用户只能访问特定的共享资源或禁止某些设备的网络访问权限。
06 故障诊断与排除技巧
常见故障现象描述
网络连接故障
IP地址配置错误
电脑无法连接到局域网或互 联网，可能表现为网络图标 异常、无法访问网络资源等。
IP地址配置不正确，导致电 脑无法与其他设备通信，可 能表现为网络不通、ping命 令失败等。
网络设备故障
交换机、路由器等网络设备 出现故障，导致网络传输异 常，可能表现为设备指示灯 异常、网络时断时续等。
服务器存储设备配置建议
服务器
选择高性能、高稳定性的服务器，确 保数据处理能力和数据存储安全。考 虑采用冗余设计，如RAID技术，提高 数据安全性。
存储设备
根据数据量和访问需求选择合适的存储 设备，如硬盘、SSD等。对于重要数据， 建议采用数据备份和恢复措施，如定期 备份、远程备份等。
03 软件配置与安装调试
选择依据

第1章局域网交换技术基础.ppt

IEEE802.3ab工作组负责制定基于UTP的半双工链路 的千兆以太网标准，产生IEEE802.3ab标准及协议。 IEEE802.3ab定义基于5类UTP的1000Base-T标准，其目的 是在5类UTP上以1000Mbit/s速率传输100m。
精精 选文选档
14
1.3.2 以太网的拓扑构造和传输介质
常见的应用层协议有以下几种： FTP——文件传输协议。 HTTP——超文本传输协议。 SMTP——简单邮件传输协议。 DNS——域名系统。 TFTP——简单文件传输协议。 TELNET——远程终端访问协议。
精精 选文选档
4
1.2.3 TCP/IP协议——传输层
传输层的功能是使源端主机和目标端主机上的对等实 体可以进展端对端可靠的数据传输效劳，主要处理可 靠 性、流量控制和重传等典型问题。 传输层有两个协议：TCP和UDP。 TCP协议是一个面向连接的、可靠的协议。它将一台主 机发出的字节流无过失地发往互联网上的其他主机。TCP 协议还要处理端到端的流量控制，以防止缓慢接收的接收 方没有足够的缓冲区接收发送方发送的大量数据。 UDP协议是一个不可靠的、无连接协议，主要适用于不 需要对报文进展排序和流量控制的场合。
精精 选文选档
7
1.2.6 OSI和TCP/IP参考模型的比较
模型设计的差异：
OSI参考模型是在具体协议制定 之前对具体协议的制定进展约 束；
TCP/IP正好相反，模型实际上 只
不过是对已有协议的抽象描述。
层数和层间调用关系不同：
OSI协议分为7层，TCP/IP协议 是
4层。在OSI中，层间不能有越 级
千兆以太网
千兆以太网技术有两个标准:IEEE802.3z和IEEE802.3ab。
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源IP地址
192.168.1.1 192.168.1.1
…….. 192.168.1.2 192.168.1.2
……..
目的IP地址
192.168.2.1 192.168.2.2
……… 192.168.2.1 192.168.2.2
………
下一跳MAC地址
AA AA …….. AA AA ……..
转发出口MAC地址
2、冲突域与广播域 共享式网络中，所有节点位于同一冲突域中；交换式网 络中，每个端口连接一个冲突域。 共享式网络中，所有节点位于同一广播域中；二层交换 网络中，所有节点也位于同一广播域中。
4.2 交换机的基本工作原理
4.2.1 交换体系（结构和作用机制）
1. 共享总线—由总线控制器控制端口间转发时机。 性能要素：总线速率、入缓冲区和出缓冲区容量。
性能要素：入缓冲区、出缓冲区容量。
1 2 输入
N
1
2
输出
3
N
4.2.2 二层交换基本原理
技术特征： ASIC处理交换 基于MAC地址转发的工作流程 交换机转发方式
存储转发：存储、检错、发送 直通式：不检错、直接转发、可靠性差 自由碎片式：过滤冲突帧
微分段技术，避免冲突 VLAN，限制广播域
三层交换机通过硬件执行数据包交换，能够实现快速转发。
三层交换机与路由器
➢ 综上所述，三层交换机非常适用于数据交换频繁的局域网 中；而路由器虽然路由功能非常强大，但它的数据包转发 效率远低于三层交换机，更适合于数据交换不是很频繁的 不同类型网络的互联，如局域网与互联网的互联。
➢ 如果把路由器，特别是高档路由器用于局域网中，则在相 当大程度上是一种浪费（就其强大的路由功能而言），而 且还不能很好地满足局域网通信性能需求，影响子网间的 正常通信。
路由器接口类型丰富，主要用于不同类型网络之间的互联，如局域网 与广域网之间的连接、不同协议的网络之间的连接等 。
三层交换机接口类型简单，一般为同类型的局域网接口，主要用于局 域网中不同网段间的互连，提供高速交换，满足局域网频繁数据交换 的要求。
➢ 实现机制不同
路由器一般由基于微处理器的软件路由引擎执行数据包交换，转发效 率低。②③三层交来自机①⑥⑤
fa1/1
MLS-SE 多层交换的交换引擎
④
Dest IP
Dest MAC
192.168.2.100 00-00-0c-22-22-BB
Port 1/2
内容
4.1 交换技术概述 4.2 交换机的基本工作原理 4.3 交换机集群
教案
教学内容:学习局域网交换技术的基本机制 教学目标: 1.了解交换技术的发展和类别 2.掌握二层和三层交换机制 3.了解交换机堆叠、端口镜像等技术 要点:三层交换机中的2层交换与3层交换的作用时机
4.1 交换技术概述
1.共享与交换 共享式网络：数据以广播方式在网络中传输，所有的节 点都能够收到。 交换式网络：数据依据查表所得信息从相应端口转发， 若表中无转发信息，则采用广播方式转发。
Ip：192.168.1.1 Mac： 00-00-0c-11-11-11
②
Ip：192.168.2.1
Mac： 00-00-0c-22-22-22
③
三层交换机
①
⑥
fa1/1
主机A Ip：192.168.1.100 Mac： 00-00-0c-11-11-AA Gw：192.168.1.1
Dest IP
单臂路由1 ---
路由器端口和交换机端口一一对应实现VLAN间路由
单臂路由2 ---
路由器在一个端口上配置子接口,每个VLAN一个接口
三层交换机与路由器
➢ 主要功能不同
路由器主要功能是在不同网络间进行路由选择，路由功能非常强大。 三层交换机主要功能是数据交换，只具有简单的路由功能。
➢ 主要适用环境不同
二层交换机内部功能结构
二层交换机、路由器
➢ 二层交换机是数据链路层的设备，它能够读取数 据包中的MAC地址信息并根据MAC地址来进行交 换。
➢ 路由器工作在第三层，路由器的主要功能有两个， 即决定最优路径和传输数据包。
➢ 路由器能够处理复杂的路由算法和协议，主要用 于广域网的低速数据链路。
➢ 路由+二层交换+VLAN，解决广播风暴。
输入
总 线 控 制 器
输出
2. 共享内存 —以共享存储RAM代替了总线交换结构中的总 线，数据帧通过共享存储器实现从源端口直接传送到目的 端口
性能要素：交换逻辑速率、共享缓冲区容量与存取速度。
3. 纵横交换矩阵（Crossbar switching Matrix) ---基于交叉开关 矩阵为输入接口和输出接口间建立直接连接。可集中式或 分布式控制开关的开合状态。
BB BB …….. BB BB ……..
MLS工作 原理图
Router table
ARP Cache
Destination Next-hop
IP Address
MAC
192.168.2.0/24 local
192.168.2.100 00-00-0c-22-22-BB
MLS-RP 多层路由处理器
3.主要技术：
技术1:一次路由、多次交换。 （精确匹配） 技术2:最长前缀匹配硬件三层交换。LPM 技术3:最长前缀匹配硬件三层交换的优化(LPM+HDR）
技术1：一次路由、多次交换（MLS）
工作原理： ➢ 基于数据流的交换。 ➢ 数据流：在一个特定的源和目的之间具有相同3层信息的单向
数据报序列。 ➢ 例：精确匹配的转发表
➢ 如果子网间的通信不是很频繁，采用路由器也无可厚非， 也可达到子网安全隔离相互通信的目的。
4.2.3 三层交换技术
1.起因:
网络及子网间通信的增长； 路由器成为瓶颈； 需要在整个网络中部署快速3层交换设备。
2.三层交换：
二层交换技术＋三层转发技术； 基于IP地址和MAC信息构建转发表； 使用硬件芯片处理（查表、重写PDU、转发）。
MLS-SE 多层交换的交换引擎
④
Dest MAC
192.168.2.100 00-00-0c-22-22-BB
MLS-Cache
⑤
Port 1/2
fa1/2
主机B Ip：192.168.2.100 Mac： 00-00-0c-22-22-BB Gw：192.168.2.1
MLS-RP 多层路由处理器