葡京主管，计算机网络工程计算机网络工程西北工业大学计算机学院西北工业大学计算机学院王高祖王高祖 2计算机学院网络工程实验计算机学院网络工程实验Chapter1 交换机简介Chapter1 交换机简介 3学习目标学习目标 复习计算机网络基础知识 掌握计算机网络的组建方法 掌握以太网交换机基本概念 完成华为换机的简单配置学习完本节课程， 您应该能够： 4引入引入 计算机网络已成为社会生活的基本组成部分 介绍互联网络的技术和实现 5本节学习目标本节学习目标 描述计算机网络的定义、 发展及演进 描述计算机网络的分类 了解局域网和广域网及其设备 描述网络的拓扑...

　　计算机网络工程计算机网络工程西北工业大学计算机学院西北工业大学计算机学院王高祖王高祖 2计算机学院网络工程实验计算机学院网络工程实验Chapter1 交换机简介Chapter1 交换机简介 3学习目标学习目标 复习计算机网络基础知识 掌握计算机网络的组建方法 掌握以太网交换机基本概念 完成华为换机的简单配置学习完本节课程， 您应该能够： 4引入引入 计算机网络已成为社会生活的基本组成部分 介绍互联网络的技术和实现 5本节学习目标本节学习目标 描述计算机网络的定义、 发展及演进 描述计算机网络的分类 了解局域网和广域网及其设备 描述网络的拓扑结构 了解网络标准化组织学习完本节， 您应该能够： 6课程内容课程内容网络的定义和演进过程网络的类型和分类网络性能网络标准化组织 7计算机网络计算机网络 8网络的定义网络的定义 计算机网络是一组自治计算机系统的集合， 为了 实现计算机之间的通信交往、 资源共享和协同工作， 采用通信手段， 将地理位置分散的、 各自具备自主功能的一组计算机有机地联系起来， 并且由网络操作系统进行管理的计算机复合系统就是计算机网络。 自治： 每台计算机都有自主权 互连： 通过通信介质进行连接 计算机网络是把处在不同地理位置的独立计算机， 用通信介质和 设备互连， 辅以网络软件进行控制， 达到资源共享、 协同操作的目的。 从用户的角度看， 计算机网络是一个透明的数据传输机构。 9计算机网络涉及的3个要点计算机网络涉及的3个要点 ① 自主性： 一个计算机网络可以包含有多台具有“自主”功能的计算机。 ② 有机连接： 所谓的“有机”地连接是指连接时彼此必须遵循的约定和规则。 这些约定和规则就是通信协议。 ③ 资源共享为基本目的： 建立计算机网络的主要是为了 实现通信的交往、 信息资源的交流、 计算机分布资源的共享， 或者是协同工作。 资源共享作为网络的最基本特征。 10网络协议网络协议 协议是一系列规则和约定的规范性描述 协议定义了设备间通信的标准 常见协议： TCP/IP、 X.25、 PPP、 SLIP、 Frame RelayInternet/Intranet我用的TCP/I P是的, 我也是, 我们可以通信了 11ISO/OSI七层参考模型ISO/OSI七层参考模型 国 际 标 准 化 组 织 （ International Standards Organization ，ISO） 于1 981 年颁布了 开放系 统互连OSI 参考模型（ Open System Interconnection Reference Model ， OSI/RM ） 的 格式， 通常简称为“七层模型” 。 12 13OSI参考模型各层的功能(1)OSI参考模型各层的功能(1)OSI参考模型每一层的功能、 传输的数据单元， 以及特点如下：1 .物理层（Physical Layer）物理层是OSI模型的第1 层， 该层传输以“位”为单位的数据流， 其主要功能用一句话表示就是“确定如何使用物理传输介质， 实现两个节点间的物理连接， 透明地传送比特位流。 ”。说明： 第一， 物理层直接与物理信道相连接， 因此物理层是7层中惟一的“实连接层”； 而其他各层由于都间接地使用到物理层的功能， 因此为“虚连接层”。 第二， “透明”是一个很重要的术语。 它表示的是某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。 14OSI参考模型各层的功能(2)OSI参考模型各层的功能(2)2.数据链路层（Data Link Layer）数据链路层是OSI模型的第2层， 该层传输以“帧”为单位的数据单元， 其主要功能用一句话表示就是“在物理层服务的基础上， 通过各种控制协议， 将有差错的实际物理信道变为无差错的、 能可靠传输数据的数据链路”。3.网络层（Network Layer） 网络层是OSI模型的第3层， 该层传输以“分组”为单位的数据单元， 其主要任务用一句话表示就是“为数据通过网络建立逻辑链接， 即该层通过路由选择算法， 为报文、 或分组通过通信子网选择最适当的路径， 并提供网络互联及拥塞控制功能”。 15OSI参考模型各层的功能(3)OSI参考模型各层的功能(3)4.传输层（Transport Layer）传输层是OSI模型的第4层， 该层传输以“报文”为单位的数据单元， 其主要任务用一句话表示就是“向用户提供可靠的端到端的差错和流量控制， 保证报文的正确传输”。 传输层的目的是向高层屏蔽下层数据通信的细节， 即向用户透明地传送报文。一般， OSI模型下3层的主要任务是数据通信， 上3层的任务是数据处理。 由于传输层（transport layer） 位于OSI模型的第4层， 因此， 也是计算机通信体系结构中最关键的一层， 它是通信子网和资源子网的接口和桥梁， 起到承上启下的作用。 16OSI参考模型各层的功能(4)OSI参考模型各层的功能(4)5.会话层（Session Layer）会线层， 它是用户应用程序和网络之间的接口， 其主要任务用一句话表示就是“负责维护节点间的传输链接， 确保点到点的数据传输与交换”。6.表示层（Presentation Layer）表示层是OSI模型的第6层， 它的主要功能用一句话表示就是“处理节点间或通信系统间信息表示方式方面的问题， 如数据格式的转换、 压缩与恢复， 及加密与解密等”。 17OSI参考模型各层的功能(5)OSI参考模型各层的功能(5)7.应用层（Application Layer）应用层是OSI参考模型的最高层， 即第7层， 它提供用户应用程序和网络之间的接口， 其主要功能用一句话表示为“直接向用户提供服务， 完成用户希望在网络上完成的各种工作”。 这一层还为用户提供各种服务， 包括文件传送、 远程登录、 电子函件， 及网络管理等。 18网络的功能网络的功能负载均衡硬件和软件资源共享集中处理综合信息服务(图像,语音,动画等) 19网络的演进网络的演进 计算机网络是计算机技术和通信技术两个领域的结合 计算机网络的发展主要经历了三个阶段 简单联接（IBM的网络体系结构SNA） 网络化联接 (局域网)  网络间互连 （广域网） 20网络的演进网络的演进简单的联接网络化的联接网络间互联1960s1970s1970s1980s1980S 21课程内容课程内容网络的定义和演进网络的类型和分类网络的性能网络标准化组织 22按地域分类按地域分类9.6kbit/s-1 55Mbit/s广域网国家1 00km50kbit/s-1 00Mbit/s城域网城市1 0km校园1 km建筑物1 00m4Mbit/s-1 0Gbit/s局域网房间1 0m速度网络分类覆盖范围分布距离 23局域网LAN局域网LAN LAN通常指几公里以内的， 可以通过某种介质互联的计算机、 打印机、 modem或其它设备的集合 LAN特点： 距离短、 延迟小、 数据速率高、 传输可靠 LAN技术： 以太网、 令牌技术、 无线LAN设备LAN设备 LAN设计要素 运行在有限的地理区域 允许同时访问高带宽的介质 通过局部管理控制网络的私有权利 提供全时的局部服务 联接物理相邻的设备 LAN设备： 线缆、 网卡、 HUB、 Switch、 RouterHUB交换机路由器ATM 交换机 25网络接口卡网络接口卡 计算机通过网卡连接到网络 网卡负责将计算机内部数据转换成适合在网络上传输的格式 每块网卡都有一个MAC地址 26中继器和集线器中继器和集线器RepeaterHub 27集线器集线器 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ACTACT10M100M221222324UPLINK1 2 3 4 5 6 7 8 9 COLCOLPWRSWITCH 28交换机交换机 29路由器路由器 30广域网WAN广域网WAN WAN： 大范围内提供数据服务 WAN类型： PSTN、 ISDN、 X.25网、 帧中继网、 ATM网 31RouterATM S witchAccess S erverWAN S witchModem/CS U/DS UWAN设备WAN设备 WAN设计要素： 运行在广阔的地理区域 网络控制服从公共准则 提供全时的局部服务 连接物理距离遥远的设备 32城域网MAN城域网MAN 城域网覆盖范围介于LAN和WAN之间 城域网划分为城域网城域部分和城域网接入部分A A 地A A 地地地B B 地B B 地地地C C 地C C 地地地 33按拓扑结构分类按拓扑结构分类总线型星 型环 型网 状 34总线型拓扑总线型拓扑TerminatorSegmentSegmentTerminator 35星型拓扑结构星型拓扑结构Hub 36环型拓扑环型拓扑 37网状拓扑网状拓扑 38按数据交换形式分类按数据交换形式分类 电路交换： 基于电话网电路交换 优点： 时延小、 透明传输 缺点： 网络资源利用率低 报文交换： 以报文为单位存储转发 优点： 多路复用 缺点： 实时性差 分组交换： 以分组为单位存储转发 优点： 多路复用 缺点： 实时性差 39按网络组件关系分类按网络组件关系分类对等网基于服务器网络 40对等网和基于服务器网络比较对等网和基于服务器网络比较备份、 冗余、 多个用户设置方便， 费用低其它管理员与用户分离管理员+用户培训可集中控制（帐号、 权限） ， 安全性高集中控制困难， 安全性差安全集中管理（可能是专人）各管各、 资源分散管理Windows2000 Server等NT WKS、 95/98OS专用服务器（高费用）client/server是一体的成本10以上10以下规模基于服务器对等网 41课程内容课程内容网络的定义和演进过程网络的类型和分类网络性能网络标准化组织 42带宽和延迟带宽和延迟 带宽： 描述网络上数据在一定时刻从一个节点传送到任意节点的信息量 以太网带宽： 1 0Mbps、 1 00Mbps、 1 000Mbps等 广域网各类服务带宽 延迟： 通常指一个比特从网络的一端到另一端所需花费的时间。 包括三部分： 通信介质传播延迟 发送一个数据单元所需时间 网络内部延迟 43课程内容课程内容网络的定义和演进过程网络的类型和分类网络性能网络标准化组织 44网络标准化组织网络标准化组织 国际标准化组织(ISO) 电子电器工程师协会(IEEE) 美国国家标准局(ANSI) 电子工业协会(EIA/TIA) 国际电信联盟(ITU) INTERNET行动委员会(IAB) 45小结小结 计算机网络的定义 网络的功能 计算机网络的发展 计算机网络的分类 网络的性能描述 46课程内容课程内容以太网交换机基础以太网交换机基础配置以太网交换机配置以太网交换机 47以太网发展史（I）以太网发展史（I） 以太网由Xerox公司 PARC研究中心于1973年5月 22日 首次提出， 共享介质类型。 48以太网发展史（II）以太网发展史（II） 基于CSMA/CD算法,端口共享带宽HUB 49CSMA/CDCSMA/CD 传输之前先侦听， 传输过程中检测， 冲突之后的重传 50单个HUB单个HUB Hub连接的设备共享一个冲突域 Hub连接的设备共享一个广播域 51HUB级连HUB级连 Hub限制的网络的可扩展性 52集线器集线器 集线器（HUB） 是一种共享介质的网络设备， 而且HUB本身不能识别目 的地址， 是采用广播方式向所有节点发送。 即当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时， 数据包在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的， 对网络上所有节点同时发送同一信息， 然后再由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。 在这种方式下我们知道很容易造成网络堵塞， 因为其实接收数据的一般来说只有一个终端节点， 而现在对所有节点都发送，那么绝大部分数据流量是无效的， 这样就造成整个网络数据传输效率相当低。 另一方面由于所发送的数据包每个节点都能侦听到， 那显然就不会很安全了， 容易出现一些不安全因素。 53以太网发展史（III）以太网发展史（III） 交换式的以太网， 各个端口独享带宽 54交换机交换机 交换机的英文名 称之为“Switch”， 它 是集线器的升级换代产品 。 交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。 交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上。 控制电路收到数据包以后， 处理端口会查找内存中的MAC地址（网卡的硬件地址） 对照表以确定目 的MAC的NIC（ 网卡） 挂接在哪个端口上， 通过内部交换矩阵直接将数据迅速包传送到目 的节点， 而不是所有节点， 目 的MAC若不存在才广播到所有的端口。 这种方式我们可以明显地看出一方面效率高， 不会浪费网络资源，只是对目 的地址发送数据， 一般来说不易产生网络堵塞； 另一个方面数据传输安全， 因为它不是对所有节点都同时发送， 发送数据时其它节点很难侦听到所发送的信息。 55交换机的数据传递工作原理交换机的数据传递工作原理 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。 如果在地址表中没有找到该MAC地址， 也就是说， 该目的MAC地址是首次出现， 交换机就将数据包广播到所有节点。 拥有该MAC地址的网卡在接收到该广播帧后，将立即做出应答， 从而使交换机将其节点的“MAC地址”添加到MAC地址表中 。 换言之， 当交换机从某一节点收到一个帧时（ 广播帧除外） ， 将对地址表执行两个动作， 一是检查该帧的源MAC地址是否已在地址表中， 如果没有， 则将该MAC地址加到地址表中， 这样以后就知道该MAC地址在哪一个节点； 二是检查该帧的目的MAC地址是否已在地址表中， 如果该MAC地址已在地址表中， 则将该帧发送到对应的节点即可， 而不必像集线器那样将该帧发送到所有节点， 只须将该帧发送到对应的节点， 从而使那些既非源节点又非目 的节点的节点间仍然可以进行相互间的通信， 从而提供了 比集线器更高的传输速率。 如果该MAC地址不在地址表中， 则将该帧发送到所有其它节点（源节点除外） ， 相当于该帧是一个广播帧。 56自动地址学习自动地址学习 交换机在刚买回来不可能知道网络中各节点的地址， 也就是说在交换机刚刚打开电源时， 其MAC地址表是一片空白。 那么，交换机的地址表是怎样建立起来的呢？ 学习！ 交换机根据以太网帧中的源MAC地址来更新地址表。 当...