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  常用的网络设备_计算机硬件及网络_IT/计算机_专业资料。常用的网络设备

  工程任务:认识办公网络中网络设备 某中学为加强教育信息化,在2000年建成校园网,实现部门之间互访,共享资源。建 设完成校园网为二层架构:使用三层交换机充当核心,通过防火墙专线接入Internent,各 楼层内使用二层交换机做接入,把校内各办公楼中计算机联为一体。学校各部门员工计算 机,接入在各楼层安装的集线器设备,各楼层集线器接入到楼寓二层交换机上,其中教学 楼、办公楼、实验楼、图书馆各安装有一台二层接入交换机,接入交换机再汇聚到网络中 心三层交换机。 主讲:林元乖 第4章 常用的网络设备 本章内容提要 网卡和调制解调器 中继器与集线器 网桥与交换机 路由器 网关 主讲:林元乖 4.1 网卡和调制解调器 4.1.1 网卡概述 网卡(Network Interface Card ,NIC) 也叫网络适配器,是集成在计算机主板上、 插在计算机总线插槽内或某个外部接口上的 扩展卡,是计算机连接网络中各设备的物理 接口,是构成网络的基本部件,其主要作用 是将计算机数据转换为能够通过介质传输的 信号。 主讲:林元乖 4.1 网卡和调制解调器 4.1.1 网卡概述 图4-2 网卡结构 主讲:林元乖 4.1.2 网卡的主要作用 网卡工作在物理层和数据链路层之间, 网卡的硬件特性、驱动程序在这两层 得以实现,如图4-3所示。 图4-3 网卡工作在OSI/RM中的示意图 主讲:林元乖 4.1.2 网卡的主要作用 在计算机网络中,网卡一方面自动将 本地计算机上的数据转换成网络可以 识别的数据格式及打包后送到网络上; 另一方面负责接收网络上的数据包, 通过和自己本身的物理地址相比较决 定是否为本机应接收信息,解包及反 向转换后,将数据通过主板上的总线 传输给本地计算机。 所以网卡的主要作用包括:固定网络 地址、数据转换并发送到网络上和接 收数据并转换数据格式。 主讲:林元乖 4.1.2 网卡的主要作用 ⑴ 固定网络地址 在计算机网络通信过程中,一台计算机 中的数据传输到另一台计算机,必须确 定计算机的标识,而计算机是靠网卡的 物理地址来标识。数据从一台计算机传 输到另外一台计算机时,实际上就是数 据通过一块网卡传输到另一块网卡,即 从源地址传输到目的地址。网卡的物理 地址标识(Ethernet Address,物理地 址)是由十六进制表示的,每块网卡在 出厂时都赋予一个全世界范围内唯一的 地址,即MAC地址。 主讲:林元乖 4.1.2 网卡的主要作用 ⑵ 数据转换并发送到网络上 网络上的传输数据方式必须遵守一定的数据 格式(通信协议)。所以计算机将数据传输 到网卡时,网卡会自动将数据转换成网络可 以识别的数据格式,然后再将数据传送到网 络,发送到目的计算机的网卡。 主讲:林元乖 4.1.2 网卡的主要作用 ⑶ 接收数据并转换数据格式 在网络通信时,网卡具有双重性功能:一 方面将本地计算机上的数据进行格式转换 送入网络;另一方面接收网络上传输过来 的数据包,对数据进行解包及反向转换。 主讲:林元乖 4.1.3 网卡的工作原理 ? 计算机发送数据时,网卡首先侦听 介质上是否有载波(载波由电压指示)。 如果有,则认为其他站点正在传送信息, 继续侦听介质。一旦通信介质在一定时 间内没有载波,即没有被其他站点占用, 则开始进行数据帧发送,同时继续侦听 通信,以检测冲突。 主讲:林元乖 4.1.3 网卡的工作原理 ? 如果检测到冲突,则立即停止该次 发送,并向介质发送一个“阻塞”信号, 告知其他站点已经发生冲突,从而丢弃 那些可能一直在接收的受到损坏的帧数 据,并等待一段随机时间。在等待一段 时间后,再进行新的发送。如果重传多 次后仍发生冲突,就放弃发送。 主讲:林元乖 4.1.4 网卡的分类 1、按网卡速率分 网卡速率是指网卡每秒钟接收或发送数 据的能力,单位是Mbps(兆位/秒)。 ? 按照网卡速率可分为10Mbps网卡、 100Mbps网卡、10/100Mbps网卡、 1000Mbps网卡、10000Mbps网卡。 ? 主讲:林元乖 4.1.4 1、按网卡速率分 网卡的分类 ? 目前网卡在标准以太网 中速度为10/100Mbps,在 快速以太网中速度为 1000Mbps等。千兆以太网 卡(Gigabit Ethernet) 是一种高速局域网技术, 它能够在铜线Mbps)的带宽,如 图4-4所示,主要用在服务 器领域。 图4-4 千兆网卡 主讲:林元乖 4.1.4 ? 网卡的分类 1、按网卡速率分 万兆网卡(10000Mbps)是最新推出的 速度最快的网卡。万兆以太网技术是以太 网技术发展中的一个重要标准,与原来的 以太网模型完全相同,仍然保留帧结构, 只是通过不同的编码方式或波分复用提供 10Gbps传输速度。它是一种只适用于全双 工模式,所以不需要带有冲突检测的载波 侦听多路访问协议(CSMA/CD)。万兆以 太网卡能够使用多种光纤介质。 主讲:林元乖 4.1.4 网卡的分类 2、按总线类型分 按网卡的总线接口类型来分,可分为ISA 总线网卡、PCI总线网卡、PCI-X总线网 卡、PCI-E总线网卡、PCMCIA总线网卡、 USB接口网卡、Mini-PCI接口网卡。 主讲:林元乖 4.1.4 3、按接口类型分 网卡的分类 按网卡的网络接口类型来划分,目前常见的接 口主要有以太网的RJ-45接口、细同轴电缆的BNC 接口和粗同轴电缆的AUI接口、FDDI接口、ATM 接口等,有的网卡为了适用于更广泛的应用环境, 提供了两种或多种类型的接口。 其中RJ-45接口网卡是最常见的一种网卡,也 是应用最广的一种接口类型网卡,在双绞线以太网 应用中普及。 不同的网络接口适用于不同的网络类型。 主讲:林元乖 4.1.5 调制解调器的功能 调制解调器是一种网络设备,它的 功能是将计算机的数字信号转换成模拟 信号或反之,以便在电话线路或微波线 路上传输。调制是把数字信号转换成模 拟信号的过程;解调是模拟信号转换成 数字信号的过程。 主讲:林元乖 4.1.6 调制解调器的技术类型和标准 主要包括传统的调制解调器、Cable Modem、ADSL Modem、电力Modem等。 1、传统的调制解调器 传统的调制解调器指的就是通过电话线 进行拨号上网所用的网络设备,通过RS -232C串行口信号线与计算机连接,其 外置式的Modem结构如图4-5所示。 图4-5 传统的调制解调器 主讲:林元乖 ?由发送、接收、控制、接口、操纵面 板及电源等部分组成。通常,数据终端 设备以二进制串行信号形式发送数据, 经Modem接口转换为内部逻辑电平送入 发送部分,再经调制电路变成线路要求 的信号向线路发送。Modem接收部分接 收来自线路的信号,经滤波、反调制、 电平转换后还原成数字信号送入数字终 端设备。 主讲:林元乖 ? 调制解调器有内置式和外置式,内置式和 普通的计算机插卡一样,大家都称为传真卡, 外置式的却只能叫做调制解调器或Modem了。 ? 内置式调制解调器是一块即插即用的卡, 如图4-6所示,卡上没有跳线。它有两个 接口,一个标明“Line”的字样,用来接 电话线;另一个标明“Phone”的字样, 用来接电话机。此外它是一块支持语音的 Modem卡,除正常的两个插口外,它还有 一个麦克风接口和声音出口。 图4-6 内置Modem卡 主讲:林元乖 ? 外置式的调制解调器,如图4-5所示,一 般是25针的RS232接口,用来和计算机的 RS232口(串口)相连。标有“Line”的接 口接电话线,标有“Phone”的接电话机。 不同的Modem外形不同,但这些接口都是 类似的。除此之外,它带有一个变压器, 为其提供直流电源。 主讲:林元乖 USB技术的出现,给电 脑的外围设备提供更快的 速度、更简单的连接方法。 USB接口的56K的Modem,的 确给传统的串口Modem带来 挑战,如图4-7所示,只需 将其接在主机的USB接口就 可以使用,非常方便。 图4-7USB Modem 主讲:林元乖 2、ADSL Modem ADSL Modem是使用ADSL接入 Internet的核心设备。与原来的 Modem一样,有内置和外置之分,也 有USB接口的。 ADSL Modem与传统Modem的区别? 主讲:林元乖 ADSL Modem与传统Modem的区别是: ⑴ 连接速率不同 目前市场上最高速率的传统Modem只能提供 56Kbps的连接速率,而且,由于线路及其他未 知因素,在实际使用中其连接速率还会有一定 下降。 而ADSL Modem则能向用户提供1Mbps的上行 速率和8Mbps的下行速率。在实际应用中,ADSL Modem虽然也会受到线路传输等问题的影响,但 它仍然可以提供640Kbps左右的上行速率,而下 行速率的变化并不大。 主讲:林元乖 ⑵ 数据传输原理不同 传统Modem使用纯音频信号进行数据传输, 它与电话一样,使用的都是电话线KHz以下频段),由于与电话使用相同 频段的传输信号,直接造成了用户在使用拨 号上网的同时不能接听或拨打电话。而ADSL Modem使用电话线MHz的频段来 传输数字信号,保证了两种信号既能同步传 输又不会出现信号干扰。 主讲:林元乖 3、Cable Modem Cable Modem简称CM,中文名称为电缆调制 解调器、线缆调制解调器、线缆数据机,是 一种可以通过有线电视网络进行高速数据接 入的装置。Cable Modem是一种适用于HFC的 调制技术,允许用户通过有线电视网进行高 速数据接入Internet的设备,在50MHz以上的 频段(多在550MHz以上)用电视的6MHz带宽提 供一个下行信道,在5MHz~50MHz频段开辟一 个上行通道。采用64QAM调制可使下行通道的 速率达到36Mbps,上行速率达到10Mbps。 主讲:林元乖 其次, Cable Modem只占用了有线电 视系统可用频谱中的一小部分,因而在 上网时不影响收看电视。计算机可以每 天24小时停留在网上,不发送或接收数 据时不占用任何网络和系统资源。 主讲:林元乖 ?Cable Modem的原理和普通的Modem拨号上 网一样,都是通过各自的调制解调器在对送 来或发出的数据信号进行解调解码或编码调 制之后来进行传输的,不同之处在于它是通 过有线电视CATV的某个传输频带进行调制解 调的,Cable Modem属于共享介质系统,其它 空闲频段仍然可用于有线电视信号的传输。 它们很适合用来提供宽带功能业务。Cable Modem彻底解决了由于声音图像的传输而引起 的阻塞,其速率已达10Mbps以上,下行速率 则更高。 主讲:林元乖 4、电力调制解调器 电力调制解调器俗称电力猫,如图4-9 所示,是电力线上网中用户端的核心接入设 备。电力线上网只需要一个电力猫和一个常 用的电线插板,不用任何网络线和电话 线。 终端用户只需要插上电源插头,就可以 实现因特网接入,电视频道接收节目,打电 话或者是可视电话。当电力线空载时,点对 点电力线上网信号可传输到几公里。但当电 力线上负荷很重时,只能传输一二百米。 主讲:林元乖 4、电力调制解调器 目前来讲,PLC还不适合长距离的数据传输, 但如果只在楼宇内应用,解决“最后一百米” 的入户问题,还是完全可以胜任的。 图4-9 电力猫 主讲:林元乖 4.2 中继器与集线 中继器 ? 中继器具有对物理信号进行放大和再 生的功能,将其从输入接口接收的物 理信号通过放大和整形,再从输出接 口输出。中继器具有典型的单进单出 结构,所以当网络规模增加时,可能 会需要许许多多的单进单出结构的中 继器作为信号放大之用。 主讲:林元乖 4.2.1 中继器 中继器主要负责在两个结点的物理层 上按位传递信息,同时负责放大或再 生局域网的信号;中继器可以扩展网 络连接距离和扩充工作站数目。使用 中继器应遵守以下两条原则: 一是用中继器连接的以太网不能形成环型网; 另一个必须遵守MAC(介质访问控制)协 议的定时特性,即用中继器将电缆连接起来 的段数是有限的。 主讲:林元乖 4.2.1 中继器 对于以太网,最多只能使用4个中继器, 意味着只能连接5个网段即遵守以太网 的5-4-3-2-1规则。 主讲:林元乖 4.2.2 集线器 集线器就是通常所说的Hub,是一种多端口 的中继器,如图4-10所示。工作在局域网环 境中,是局域网内多台计算机的交汇连接设 备。集线器应用于OSI参考模型的第一层, 因此又被称为物理层设备,如图4-11所示。 图4-10 集线 集线器 集线器是一种共享型的设备,其实质是一个 中继器,同样必须遵守MAC(介质访问控 制)协议的定时特性,主要功能是对接收到 的信号进行再生、整形、放大,以延长网络 的传输距离。依据IEEE802.3协议,集线器 是随机选出某一端口的设备,并让它独占全 部带宽,与集线器的上联设备(交换机、路 由器或服务器等)进行通信。 主讲:林元乖 4.2.2 集线集线器工作在OSI/RM中的示意图 主讲:林元乖 数据链路层设备在网络中连接示意图 数据链路可以粗略地理解为数据传输通道,位于物理层与网络层之间,是数据传 输过程中比较重要一层。物理层设备为终端设备间提供传输媒介及连接,但通讯设备 之间的传输连接只在通讯时暂时连接的。每次通信都要经过建立通信连接和拆除通信 连接两个过程,这种建立起来的数据收发关系就叫数据链路,承担这种工作任务的设 备,叫数据链路层设备,常见的数据链路层设备有网卡、网桥、交换机。 主讲:林元乖 数据链路层基础知识: MAC地址 ? MAC地址 节点的身份证明 局域网中,网络设备利用数据包的MAC 地址来寻找它的目的地址的 网卡 MAC地址 主讲:林元乖 MAC地址 3字节厂商编号 3字节设备编号 主讲:林元乖 4.3 网桥与交换机 4.3.1 网桥 ? 网桥(Bridge)是数据链路层的主要 互联设备,有被称为桥接器。通过网 桥,可以将一个较大的局域网分割为 多个网段,或者将两个以上的局域网 互联为一个较大的扩展网络。 主讲:林元乖 4.3.1 网桥 网桥工作于数据链路层的介质访问控制 (MAC)子层,以数据帧为单位存储和转 发数据。 当网桥收到一个数据帧后,会首先将它传送 到数据链路层进行差错校验,然后再将其返 回物理层,通过物理层的传输机制把它传送 到另一个子网上。 主讲:林元乖 4.3.1 网桥 在网络中,网桥除了负责连接通信线路外, 还具有数据帧的过滤和转发、源地址跟踪、 演绎生成树、连接广域网、分帧和重组以及 简单的网络管理功能。由于网桥是在数据帧 上进行转发的,因此只能连接相同或相似的 网络(相同或相似结构的数据帧) 。 网桥的优点: 网桥具有迅速高效、自适应能力强的特点, 使用和安装都相对简单。 主讲:林元乖 4.3.1 网桥 网桥的缺点: 特别是在与广播帧相关的应用上。当网络中 存在大量网桥时,广播通信量的指数增长形 式最终会导致占用过多的网络带宽。数据帧 在网络中进行传输时,有时会因为不同网络 间的差异或其他干扰因素发生错误。当网桥 接收到错误的广播帧时,又会引发另一个广 播帧,当第二个广播帧又发生错误时,再引 发新的广播帧,依次类推,结果就会导致广 播风暴的发生。这样会严重地影响网络的性 能。 主讲:林元乖 4.3.2 交换机基础 ? 交换机的英文名称是“Switch”,它是集线 器的升级换代产品,相当于多口网桥。以交 换机为主要连接设备的交换式网络,解决了 以集线器为主要连接设备的共享式网络通信 效率低、网络带宽不足和网络不易扩展等问 题,从根本上改变了传统网络结构,解决了 带宽、瓶颈问题。 主讲:林元乖 4.3.2 交换机基础 ? 交换机的英文名称是“Switch”,它是集线 器的升级换代产品,相当于多口网桥。以交 换机为主要连接设备的交换式网络,解决了 以集线器为主要连接设备的共享式网络通信 效率低、网络带宽不足和网络不易扩展等问 题,从根本上改变了传统网络结构,解决了 带宽、瓶颈问题。 主讲:林元乖 4.3.2 交换机基础 ? 交换机是一种基于MAC(介质硬件地址) 地址识别,能够封装、转发数据包的网络设 备。交换机通过分析数据包的MAC信息, 可以在数据始发者和目标接收者间建立临时 通信路径,使数据包能够在不影响其他端口 正常工作的情况下从源地址直接到达目的地 址。 主讲:林元乖 4.3.2 交换机基础 ? 交换机工作在OSI参考模型的第二层,主要 用于完成数据链路层和物理层的工作,如图 4-12所示,其功能包括物理编址、网络拓扑 结构、错误校验、数据帧序列以及流量控制。 图4-12 交换机工作在OSI/RM中的示意图 主讲:林元乖 交换机与集线器的区别 共享式以太网 源主机1 目的主机1 目的主机2 源主机2 交换式以太网 源主机1 目的主机1 目的主机2 主讲:林元乖 源主机2 交换机设备硬件组成 交换机设备=硬件构件+软件操作系统 RAM ROM Flash CPU Interface 主讲:林元乖 交换硬件控制中心——CPU CPU :提供控制和管理,控制和管理所有网络通 讯的运行,理论上可以执行任何网络功能。 例如:执行生成树、路由协议、ARP等。 CPU提供了更快速和灵活的功能支持。 在交换机中,CPU的作用通常没有那么重要。因为 大部分的交换计算由一种叫做专用集成电路 ASIC的专 用硬件来完成。 主讲:林元乖 交换硬件构架的组成——ASIC ASIC :专门的硬件集成电路所有端口并行转发数 据,提供高性能的基于硬件的功能特性,主要由两部 分功能组成: 1、转发功能:L2、L3、组播、SPAN 2、端口功能:提供缓冲、拥塞避免、链路聚合、 VLAN标记、广播抑制、ACL、QOS 优点:性能高,速度快 缺点:研发周期比较长,功能无法灵活扩展 主讲:林元乖 交换硬件构架的组成——交换背板 交换背板是交换机最重要的硬件组成,背板就像是公共汽车,运载并收发网络 信息。高密度端口之间连接通道,类似pc中的主板。 背板提供插槽 / SLOT 1 SLOT 2 端口间的连接。 SLOT 3 提供插槽或端 口间的连接和 数据传输,背 板设计直接影 响整机处理性 能。 SLOT 4 SLOT 7 SLOT 8 SLOT 9 SLOT 10 S L O T 10 S L O T 9 S L O T 8 S L O T 7 S L O T 4 S L O T 3 S L O T 2 S L O T 1 主讲:林元乖 交换机支持的接口类型 主讲:林元乖 交换机支持的接口类型 主讲:林元乖 SFP端口 主要优点是连接到网络的灵活性。SFP端口是一种可热拔 插的输入/输出设备,可插入千兆以太网端口或者插槽。 SFP端口能够在许多产品上应用并且能够与1000BASE-SX、 1000BASE-LX/LH、1000BASE-ZX或者1000BASE-BX10D/U等产品逐个端口互换。 SFP端口可用于千兆以太网和光纤通道。他们能够为企业 网络、数据中心等提供一种灵活的和节省成本的解决方案。 主讲:林元乖 交换机支持的模块 主讲:林元乖 配置线母头的 配置线公头的配 置线头的配置 线缆; 主讲:林元乖 交换机软件:NOS NOS是一种特殊的软件,可用它配置管理交换硬件, 将信息从一个接换到另一个端口。是交换机产品的 “力量之源”。正是由于NOS存在,才使交换机具有强大 的生命力。 主讲:林元乖 4.3.2 交换机基础 ? 介绍一些交换机中常见的技术参数。 1、交换方式 ? 交换方式决定了交换机在转发数据包时采用 的转发机制,目前常见的交换机主要使用直 通交换、存储转发和碎片隔离3种交换方式。 主讲:林元乖 4.3.2 2、背板带宽 交换机基础 ? 背板带宽(也叫交换带宽)指交换机的接口 处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最 大数据量。背板带宽标志了交换机总的数据 交换能力,单位为Gbps,常见交换机的背 板带宽从几Gbps到上百Gbps不等。一台交 换机的背板带宽越高,所能处理数据的能力 就越强,但同时设计成本也会越高。并且, 背板带宽的利用率还与交换机的内部结构有 关。 主讲:林元乖 4.3.2 3、包转发率 交换机基础 ? 包转发率标志了交换机转发数据包能力的 大小,单位一般为pps(包每秒)。一般交 换机的包转发率在几十Kpps到几百Mpps不 等。其实,在交换机中影响包转发率的还是 背板带宽。背板带宽越高,所能处理数据的 能力就越强,交换机的包转发率也就越高。 主讲:林元乖 4.3.2 4、传输速率 交换机基础 ? 交换机的传输速率是指交换机端口的数据交 换速度,常见的有10Mbps、100Mbps、 1000Mbps,少数高档的交换机还能提供 10Gbps的传输速率。 主讲:林元乖 4.3.2 5、全双工 交换机基础 ? 全双工模式下的交换机可以同时发送和接收 数据,但要求交换机和交换机所连接的设备 都支持全双工工作方式。具有全双工功能的 交换机具有以下优点:高吞吐量、避免碰撞、 突破长度限制。 主讲:林元乖 4.3.2 交换机基础 6、支持网络标准 ? 交换机是否支持某种网络标准,决定了交换 机能否在该标准的网络环境中工作。交换机 支持的网络标准越多,表明该交换机产品的 网络适应能力越强。目前,在IEEE802中共 有11个与局域网有关的标准。 主讲:林元乖 4.3.2 7、内存容量 交换机基础 ? 在交换机中,内存用于数据缓冲或存储交换 机配置信息。交换机内存容量越大,它所能 存储、缓冲的数据越多,其工作状态也就越 稳定。 主讲:林元乖 4.3.2 8、端口数量 交换机基础 ? 交换机的端口数量是不同交换机产品间最直 观的评定标准之一,通常这项参数是针对固 定端换机而言的。常见的固定端换 机端口数量有8、16、24等几种。非标准的 端口数量主要有4端口、5端口、10端口、12 端口、20端口、22端口等。 主讲:林元乖 4.3.2 交换机基础 9、MAC地址数量 ? 所谓MAC地址数量是指交换机MAC地址表 的MAC地址最大存储数量,它决定了交换 机的计算机接入容量。该参数取决于交换机 端口的Buffer(缓存)容量大小。 主讲:林元乖 4.3.2 10、其他 交换机基础 ? 除此之外,部分交换机产品还有模块插槽 数量、堆叠端口、网管功能等参数。 ? 模块化交换机才有模块插槽数量该项参数。 模块插槽数量决定了模块化交换机的扩展 能力,数量越多,扩展性能越好,反之则 较差。 主讲:林元乖 4.3.3 二层交换机 ? 二层交换机能够识别数据包中的MAC地址 信息,然后根据MAC地址进行数据包的转 发,并将这些MAC地址与对应的端口记录 在内部的地址列表中。二层交换机的工作原 理如下: ⑴ 当交换机从端口接收到数据包后,分析包头 中的源MAC地址,找出源MAC地址对应的 交换机端口; ⑵ 读取包头中的目的MAC地址,在MAC地址 表中查找相应的端口; 主讲:林元乖 4.3.3 二层交换机 ⑶ 如果表中有与该MAC地址对应的端口,则 把数据包直接发送到其对应端口 ⑷ 如果找不到相应的端口,则把数据包广播到 所有端口。当目的机器对源机器回应时,交 换机学习目的MAC地址与端口的对应关系, 并将其添加到MAC地址列表。这样,当下 一次向该MAC地址传送数据时就不需要向 所有端口广播数据了。 主讲:林元乖 4.3.3 二层交换机 ? 通过不断重复上面的过程,交换机就可以学 习到网络内的MAC地址信息,建立并维护自 己的MAC地址列表。其工作原理如图4-15所 示。 主讲:林元乖 数据包 分析数据包 获取源/目的MAC地址 接收数据 分析数据 存在映射端口 查找目的MAC 地址映射端口 不存在映射端口 向端口传输数据包 广播数据包 添加映射记录 生成MAC地址-端口映射 监听目的MAC回应信息 传输数据 维护MAC列表 交换结束 等待下一数据包 结束 图4-15 二层交换机的工作原理示意图 主讲:林元乖 4.3.4 三层交换机 ? 三层交换机是1997年才开始出现的一种交换技术, 使用三层交换技术的交换设备被称为三层交换机。 三层交换机最初是为了解决较大规模网络中的广 播域问题,经过多年的发展,三层交换机已经成 为接入层骨干网络中的重要设备。 主讲:林元乖 4.3.4 三层交换机 ? 三层交换机实质上是将二层交换机与路由器结合 起来的网络设备,它既可以完成数据交换功能, 又可以完成数据路由功能。其工作原理如下: ⑴ 当某个信息源的第一个数据包进入三层交换机时, 三层交换机需要分析、判断该数据包中的目的 IP 地址与源IP地址是否在同一网段内; ⑵ 要是两个IP地址属于同一网段,三层交换机会通 过二层交换机模块直接对数据包进行转发,如果 两个IP地址分别属于不同网段,三层交换机会将 该数据包交给三层路由模块进行路由; 主讲:林元乖 4.3.4 三层交换机 ⑶ 三层路由模块在接收到数据包后,首先要在内部 路由表中查看该数据包的目的MAC地址与目的 IP地址间是否存在对应关系,若有,则将其转回 二层交换模块进行转发; ⑷ 要是两者没有对应关系,三层路由模块会在对 数据包进行路由处理后,将该数据包的MAC地 址与IP地址映射记录添加至内部路由表中,然后 将数据包转回二层交换模块进行转发。 主讲:林元乖 4.3.5 四层交换机 ? 四层交换机通过分析数据包包头来获取端口号 (Port Number),并以此为依据来判断该数据 包的应用业务(如HTTP、FTP等)。其工作原 理如下:四层交换机在工作中会为支持不同应用 的服务器设立虚拟IP地址,并且在网络的域名服 务器(DNS)中并不存储应用服务器的真实地址, 然后通过三层交换模块将该连接请求传给该服务 器。这样,数据包即可在用户和同一服务器间进 行传输。 主讲:林元乖

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