单元2、多办公区之间的网络连接.ppt

单元二多办公区之间的网络连接 单元二多办公区之间的网络连接 本单元需要完成的工作任务任务3 多交换机小型网的组建任务4 跨区域小型网络的组建 任务三多交换机小型网的组建 3 1任务描述 某学院计算机系现有计算机50台 现在需要把计算机全部连接起来 组成一个局域网 随着计算机的普及 学院机电工程系也组建了单位的内部局域网 正好和计算机系在一座办公楼 机电工程系也希望和计算机系的网络连接 实现资源共享 任务三多交换机小型网的组建 3 2相关知识 交换机的RJ 45接口通常分为两种 交叉 MDI X 接口 MDI X接口是指交换机的普通接口 直连 MDI 接口是指交换机的级连端口 Up link 级连端口主要用于与上一级的交换机相连 如图3 1所示 1 MDI接口 1 2脚发送信号 3 6脚接收信号 与网卡的相同 2 MDI X接口 1 2脚接收信号 3 6脚发送信号 与网卡的相反 交换机的RJ45接口 图3 1交换机RJ 45接口 任务三多交换机小型网的组建 当采用双绞线作为网络的传输介质时 可以应用在以太网 快速以太网 吉比特以太网和万兆位以太网 目前在小型网络中主要采用快速以太网 10Mbit s以太网2 快速以太网组网技术快速以太网定义了三种不同的物理层标准 其中采用双绞线作为传输介质的有两种物理层标准 分别为 1 100Base TX 2 100Base T4 双绞线组网技术 任务三多交换机小型网的组建 所谓级联 是指使用普通的网线 双绞线 将交换机的RJ 45接口之间连接在一起 实现相互之间的通信 使用级联技术连接网络 一方面解决了单交换机端口数不足的问题 另一方面就是快速延伸网络范围 解决离机房较远的客户端和网络设备的连接 需要注意的是 交换机也不能无限制地级联下去 超过一定数量的交换机进行级联 最终会引起广播风暴 导致网络性能严重下降 从实用的角度来看 建议最多部署三级交换机级联 核心交换机 汇聚交换机 接入交换机 如图3 2所示 交换机级联技术 任务三多交换机小型网的组建 RG S7600 RG S5760 任务三多交换机小型网的组建 根据交换机的端口配置情况又有两种不同的连接方式 1 交换机有MDI X接口如果交换机备有MDI X接口 即 UpLink 级联 接口 如图3 3所示 Uplink接口是专门用于与其他交换机连接的接口 通过Uplink端口使得交换机之间的连接变得更加简单 任务三多交换机小型网的组建 Uplink端口是专门为上行连接提供的 通过直通线将该端口连接至其他交换机上除 Uplink端口 外的任意端口 这种连接方式跟计算机与交换机之间的连接完全相同 如图3 4所示 这种级联方式性能比较好 因为级联端口的带宽通常较高 交换机之间的级联网线必须是直通线 不能采用交叉线 而且每端网络不能超过双绞线单段网线的最大长度 100m 任务三多交换机小型网的组建 2 交换机没有MDI X接口如果交换机没有 UpLink 级联 端口 那也可以采用交换机的普通端口进行交换机的级联 但这种方式的性能稍差 级联方式如图3 5所示 由于交换机的连接端口都是采用交换机普通端口 交换机间的级联网线必须是交叉线 不能采用直通线 同样单段长度不能超过100m 任务三多交换机小型网的组建 1 概述堆叠技术是目前在以太网交换机上扩展端口使用较多的另一类技术 是一种非标准化技术 各个厂商之间不支持混合堆叠 堆叠模式为各厂商制定 不支持拓扑结构 堆叠技术的最大的优点就是提供简化的本地管理 将一组交换机作为一个对象来管理 交换机堆叠技术 任务三多交换机小型网的组建 2 堆叠方式目前流行的堆叠模式主要有两种 菊花链模式和星型模式 1 菊花链堆叠菊花链堆叠是一种基于级联结构的堆叠技术 通过堆叠模块接口首尾相连形成一个环路 如图3 6所示 对于交换机硬件上没有特殊的要求 但就交换效率来说 相同的交换机级联模式处于同一层次 图3 6菊花链堆叠 任务三多交换机小型网的组建 菊花链堆叠形成的环路可以在一定程度上实现冗余 这样即使一台交换机出现故障 整个网络也不会中断 堆叠连接时 每台交换机都有两个堆叠模块 通过随机附带的堆叠电缆和相邻的交换机堆叠接口相连 如果要实现链路冗余 可将最后一台交换机的另一个堆叠接口与第一台交换机的另一个堆叠接口连接 从而形成环路 如图3 7所示 环路可以实现冗余 但也会带来广播风暴 图3 7菊花链堆叠数据流 任务三多交换机小型网的组建 2 星型堆叠星型堆叠技术是一种更高级堆叠技术 对交换机而言 需要提供一个独立的高速交换中心 堆叠中心 所有堆叠主机通过专用的高速堆叠端口 也可以通过通用的高速端口 上行到统一的堆叠中心 堆叠中心一般是一个基于专用ASIC的硬件交换单元 根据其交换容量 一般在10 32GHz之间 星型堆叠需要一个主交换机 其他是从交换机 每台从交换机都通过堆叠模块或接口与主交换机相连 如图3 8所示 这种方式要求主交换机的交换容量 背板带宽 要比从交换机大 图3 8星型堆叠 附加1 交换机的分类及适用环境 可网管交换机与非可网管交换机 固定端口交换机与模块交换机 接入层 汇聚层和核心层交换机 从OSI角度 二层 三层 七层交换机 可堆叠与不可堆叠交换机 附加3 交换机性能参数 背板带宽24X100MX2 4 8GS2126G12 8G包转发率S2126G6 6MPPSMAC地址表大小8K线速交换1 000Mbps 8bit 64 8 12 byte 1 488 095pps 第3周1次完 任务三多交换机小型网的组建 当计算机的数量超过交换机的端口数量时 需要使用两台甚至多台交换机 这时需要把两台交换机连接起来 两台交换机之间的连接通常可以采用级联或堆叠 通常有以下几种情况 1 当计算机集中在一起时 交换机在一个机架上并且资金充足活对网络性能有较高要求时可以考虑采用堆叠的方式 2 当交换机分布在不同的楼层 两者之间的距离在100m的范围内时 可以采用双绞线级联 堆叠需要专门的交换机 而且价格昂贵 最简单 最经济的就是用双绞线把两台交换机连接起来 当机电工程系要把计算机的局域网和计算机系局域网相连时 由于两个单位在一座办公楼 而且两台交换机的距离在100米的距离内 可以使用双绞线把机电工程系的交换机连接到计算机系的主交换机上 3 3方案设计 任务三多交换机小型网的组建 通过本实训项目实施 应能掌握 1 通过交换机级联扩展网络范围 2 学习延伸网络距离技术 3 练习交换机之间的级联 3 4项目实施 任务目标 任务三多交换机小型网的组建 为了完成本任务 用3台交换机6台计算机组成局域网来模拟本任务的实施 其中两台交换机为计算机系 连接计算机系的电脑 在这里4台计算机 另一台交换机为机电工程系 连接2台计算机 搭建如图3 9所示的网络环境 实训任务 任务三多交换机小型网的组建 为了搭建如图3 9所示的网络环境来模拟本工作任务需要下列设备及材料 1 PC计算机6台 2 交换机3台 3 双绞线直通线10条 4 双绞线交叉线3条 材料清单 任务三多交换机小型网的组建 步骤1 硬件安装按照图3 9所示连接硬件 1 用两条直通线将2台计算机连接到交换机SW1上 用两条直通线将2台计算机连接到交换机SW2上 2 用一条直通线将交换机SW2的1端口和交换机SW1的1端口连接起来 或用一条交叉线将SW2的Uplink口连接到交换机的2端口 检查网卡和集线器的指示灯的连接状态 判断网络是否连通 实施过程 任务三多交换机小型网的组建 步骤2 TCP IP配置规划PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6各计算机的IP地址 子网掩码 参考表6 1所示来为个计算机手工配置IP地址 子网掩码 表6 1IP地址设置 任务三多交换机小型网的组建 步骤3 测试分别在PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6上使用Ping命令测试各计算机之间的连通性 并填入表3 2中 表3 2PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6之间的网络连通性 任务三多交换机小型网的组建 步骤4 直通线级联假设在上面的实训过程中 用交叉线将交换机SW1和交换机SW2级联时无论如何也不同 包括更换了交叉线 在交叉线无问题的情况下 这时可以考虑交换机的端口有问题 那怎么办呢 首先可以将直通线从交换机SW1的1端口更换到其他端口 检查网络是否连通 如果连通 表示交换机SW1的1端口可能有问题 其次 如果网络还不通 可能是交换机SW2的Uplink端口可能有问题 可是交换机SW2只有一个Uplink端口 这时可以考虑采用交叉线将交换机SW1和交换机SW2的两个普通端口连接起来 检查网络是否连通 集线器与交换机都是以太网的连接设备 这两者的区别是 集线器的各个端口构成一个广播域 而交换机的端口不构成广播域集线器的各个端口构成一个冲突域 而交换机的端口不构成冲突域集线器不能识别IP地址 而交换机还可以识别IP地址集线器不能连接高速以太网 而交换机可以连接高速以太网 P56习题附 2009年下半年软考上午题 单模光纤与多模光纤的区别是 单模光纤的纤芯直径小 而多模光纤的纤芯直径大单模光纤的包层直径小 而多模光纤的包层直径大单模光纤由一根光纤构成 而多模光纤由多根光纤构成单模光纤传输距离近 而多模光纤的传输距离远 2009年下半年软考上午题 两地之间通过卫星信道发送数据包 传播延迟是270ms 数据速率是50Kb s 数据长度是3000bit 从开始发送到接收完成需要的时间是 50ms330ms500ms600ms 2009年下半年软考上午题 在ISOOSI RM中 实现端系统之间通信的是 1 进行路由选择的是 2 A 物理层B 网络层C 传输层D 表示层A 物理层B 网络层C 传输层D 表示层 2009年下半年软考上午题 第3周2次完 附加交换机的工作原理 第4周1次完 4 1任务描述 某学院计算机系和机电工程系分别组建了自己的局域网并且互联起来并通过代理服务器连入Internet后 汽车工程系也组建了自己的局域网 也想把自己的局域网接入计算机系的网络中 但汽车工程系在另一座办公楼 两者之间的距离300米 任务四跨区域小型网络的组建 4 2相关知识 1 光纤传输的优点光纤是光导纤维的简称 光导纤维是一种传输光束的细而柔软的媒质 是数据传输中最有效的一种传输介质 光线传输有以下几个优点 1 光纤通信的频带很宽 理论可达30GHz 2 电磁绝缘性能好 3 衰减较小 4 中继器的间隔较大 因此可以减少整个通道中继器的数目 可降低成本 5 重量轻 体积小 适用的环境温度范围宽 使用寿命长 6 抗化学腐蚀能力强 适用于某些特殊环境下的布线 7 光纤通信不需要电源 使用安全 可用于易燃 易爆场所 光纤传输介质 任务四跨区域小型网络的组建 任务四跨区域小型网络的组建 2 光纤的结构光纤是光缆的纤芯 光纤由光纤芯 包层和涂覆层三部分组成 最里面的是光纤芯 包层将光纤芯围裹起来 使光纤芯与外界隔离 以防止与其他相邻的光导纤维相互干扰 包层的外面涂覆一层很薄的涂覆层 涂覆材料为硅酮树酯或聚氨基甲酸乙酯 涂覆层的外面套塑 或称二次涂覆 套塑的原料大都采用尼龙 聚乙烯或聚丙烯等塑料 从而构成光纤纤芯 如图4 1所示 任务四跨区域小型网络的组建 1 光纤芯光纤芯是光的传导部分 而包层的作用是将光封闭在光纤芯内 光纤芯和包层的成分都是玻璃 光纤芯的折射率高 包层的折射率低 这样可以把光封闭在光纤芯内 如图4 2所示 2 涂覆层涂覆层是光纤的第一层保护 它的目的就是保护光纤的机械强度 是第一缓冲层 PrimaryBuffer 由一层或几层聚合物构成 厚度约为250 m 在光纤的制造过程中就已经涂覆到光纤上 光纤涂覆层在光纤受到外界震动时保护光纤的光学性能和物理性能 同时又可以隔离外界水气的侵蚀 任务四跨区域小型网络的组建 3 光纤的分类 1 按构成光纤的材料分类按照构成光纤的材料 光纤一般可分为以下三类 玻璃光纤 胶套硅光纤 塑料光纤 任务四跨区域小型网络的组建 2 按传输模式分类按光在光纤中的传输模式可分为 单模光纤和多模光纤 单模光纤SMF SingleModeFiber 任务四跨区域小型网络的组建 多模光纤MMF MultiModeFiber 任务四跨区域小型网络的组建 3 按光纤横截面上的折射率分布按照折射率分布不同来分通常采用的是均匀光纤 突变型光纤 和非均匀光纤 渐变型光纤 两种 4 按工作波长分类按光纤的工作波长分类 有短波长光纤 长波长光纤和超长波长光纤 多模光纤的工作波长为短波长850nm和长波长1300nm 单模光纤的工作波长为长波长1310nm和超长波长1550nm 任务四跨区域小型网络的组建 4 光缆及其结构光纤传输系统中直接使用的是光缆而不是光纤 光缆中有1根光纤 2根光纤 4根光纤 6根光纤甚至更多光纤的光纤的最外面是缓冲层 光缆加强元件和光缆护套 1 光纤光缆的核心是光纤 光纤在前面已经介绍过 2 缓冲保护层在光纤涂覆层外面还有一层缓冲保护层 给光纤提供附加保护 3 光缆加强元件为保护光缆的机械强度和刚性 光缆通常包含有一个或几个加强元件 在光缆被牵引的时侯 加强元件使得光缆有一定的抗拉强度 同时还对光缆有一定支持保护作用 4 光缆护套光缆护套是光缆的外围部件 它是非金属元件 作用是将其他的光缆部件加固在一起 保护光纤和其他的光缆部件免受损害 任务四跨区域小型网络的组建 5 光纤连接器件 光纤收发器 光电转换器 光纤连接器是光纤通信中使用量最多的光无源器件 是用来端接光纤的 按照不同的分类方法 光纤连接器可以分为不同的种类 按传输媒介的不同可分为单模光纤连接器和多模光纤连接器 按结构的不同可分为FC SC ST D4 DIN MU LC MT等各种型式 按光纤芯数还有单芯 多芯之分 传统的主流光纤跳线有FC型 螺纹连接式 SC型 直插式 和ST型 卡扣式 三种 如图4 5所示为一条SC SC光纤跳线 如图4 6所示为一条ST SC光纤跳线 任务四跨区域小型网络的组建 目前 最主要的SFF型光纤连接器有LC MU MT RJ VolitionVF 45 如图4 7所示 图4 7 a LC光纤跳线图4 7 b MT RJ光纤跳线 任务四跨区域小型网络的组建 6 光纤通信的基本原理目前在局域网中实现的光纤通信是一种光电混合式的通信结构 通信终端的电信号与光缆中传输的光信号之间要进行光电转换 光电转换通过光电转换器完成 如图4 8所示 由于光信号目前只能单方向传输 所以 目前光纤通信系统通常都是用2芯 一芯用于发送信号 一芯用于接收信号 任务四跨区域小型网络的组建 7 交换机之间的光缆连接当建筑物之间或楼层之间的布线采用光缆 而水平布线采用双绞线时 可以采用两种方式实现两种传输介质之间的连接 一是采用同时拥有光纤端口和RJ 45端口的交换机 在交换机之间实现光电端口之间的互连 二是采用廉价的光电转换设备 一端连接光纤一端连接交换机的双绞线端口 实现光电之间的相互转换 任务四跨区域小型网络的组建 1 光纤跳线的交叉连接所有交换机的光纤端口都是2个 分别是一发一收 当然 光纤跳线也必须是2根 否则端口之间将无法进行通讯 当交换机通过光纤端口级联时 必须将光纤跳线两端的收发对调 当一端接 收 时 另一端接 发 同理 当一端接 发 时 另一端接 收 如图4 9所示 当光纤端口连接成功后 LED指示灯才转为绿色 同样 当骨干交换机连接至核心交换机时 光纤的收发端口之间也必须交叉连接 图4 9光纤端口的级联 任务四跨区域小型网络的组建 2 光纤跳线及光纤端口类型光纤跳线分为单模光纤和多模光纤 交换机光纤端口 跳线都必须与综合布线时使用的光纤类型相一致 需要注意的是 光纤跳线的芯径必须与光缆的芯径完全相同 否则 将导致连通性故障 另外 相互连接的光纤端口的类型必须完全相同 或者均为多模光纤端口 或者均为单模光纤端口 一端是多模光纤端口 而另一端是单模光纤端口 将无法连接在一起 第4周2次完 任务四跨区域小型网络的组建 吉比特以太网技术千兆位以太网标准是对以太网技术的再次扩展 其数据传输率为1000Mbps即1Gbps 因此也称吉比特以太网 千兆位以太网基本保留了原有以太网的帧结构 所以向下和以太网与快速以太网完全兼容 从而原有的10Mbps以太网或快速以太网可以方便地升级到千兆以太网 千兆位以太网标准实际上包括支持光纤传输的IEEE802 3Z和支持铜缆传输的IEEE802 3ab两大部分 图4 10给出了千兆以太网的协议结构 吉比特以太网技术 任务四跨区域小型网络的组建 任务四跨区域小型网络的组建 2 1000Base X标准1000Base X是指3种独立的以太网标准 他们都使用光缆 1 1000Base SX标准1000Base SX标准是一种在收发器上使用短波激光作为信号源的媒体技术 2 1000Base LX标准1000Base LX是一种在收发器上使用长波激光作为信号源的介质技术 3 1000Base ZX标准1000Base ZX是一种在收发器上使用长波激光作为信号源的介质技术 使用的光纤规格为9 m的单模光纤 4 1000Base T标准1000Base T采用4对cat5e类UTP双绞线 传输距离为100m 传输速率为1Gbps 主要用于结构化布线中同一层建筑的通信 5 1000Base CX标准1000Base CX的媒体是一种短距离屏蔽铜缆 最长距离达25m 这种屏蔽电缆是一种特殊规格高质量的TW型带屏蔽的铜缆 任务四跨区域小型网络的组建 3 快速以太网和吉比特以太网自动协商在将网络升级到更新以太网技术的时候 快速以太网和吉比特以太网的自动协商是有效的 并且能够维护向后兼容性 在IEEE802 3规范要求 只有在链路伙伴都配置为自动协商的条件下 接口才能发送链路伙伴的自动协商参数 如果某个链路伙伴被应编码为100Mbit s和全双工 而另一个链路伙伴配置为自动协商 那么因为自动协商的链路伙伴不能从另一个链路伙伴接收到自动协商参数 所以就会发生双工不匹配 当发生上述情况的时候 自动协商链路默认采用半双工模式 任务四跨区域小型网络的组建 万兆以太网的技术特色万兆以太网相对于千兆以太网拥有着绝对的优势和特点 在物理层面上 万兆以太网是一种采用全双工与光纤的技术 万兆以太网技术基本承袭了以太网 快速以太网及千兆以太网技术 因此在用户普及率 使用方便性 网络互操作性及简易性上皆占有极大的引进优势 万兆标准意味着以太网将具有更高的带宽 10Gbps 和更远的传输距离 最长传输距离可达40km 在企业网中采用万兆以太网可以更好地连接企业网骨干路由器 这样大大简化了网络拓扑结构 提高网络性能 万兆以太网技术提供了更多的更新功能 大大提升QoS 万兆位以太网技术 任务四跨区域小型网络的组建 2 万兆以太网技术介绍 1 物理层在物理层 万兆以太网支持IEEE802 3ae标准和IEEE802 3an标准两种 IEEE802 3ae标准只支持光纤作为传输介质 但提供了两种物理连接 PHY 类型 一种是提供与传统以太网进行连接的速率为10Gbps的局域网物理层设备即 LANPHY 另一种提供与SDH SONET进行连接的速率为9 58464Gbps的广域网物理层设备即 WANPHY IEEE802 3an标准采用6A类铜缆 频率范围在500MHz 4对全双工工作方式 传输距离100m 任务四跨区域小型网络的组建 万兆位以太网支持5种接口 分别是1550nmLAN接口 1310nm宽频波分复用 WWDM LAN接口 850nmLAN接口 1550nmWAN接口和1310nmWAN接口 每种接口都有其对应的传输介质 其传输距离也不同 如表4 1所示 表4 110G串行物理媒体层 任务四跨区域小型网络的组建 2 传输介质层IEEE802 3ae目前支持9 125 m单模 50 125 m多模和62 5 125 m多模三种光纤 IEEE802 3an支持6A类双绞线铜缆 3 数据链路层802 3ae继承了802 3以太网的帧格式和最大 最小帧长度 支持多层星型连接 点到点连接及其组合 充分兼容并已有应用 不影响上层应用 进而降低了升级风险 与传统的以太网不同 802 3ae仅仅支持全双工方式 而不支持单工和半双工方式 不采用CSMA CD机制 采用全双工流量控制协议 802 3ae不支持自协商 可简化故障定位 并提供广域网物理层接口 任务四跨区域小型网络的组建 把学院汽车工程系网络和计算机系网络连接起来 因为两者之间有300米 这时两者之间的连接就不得不采用光纤连接 采用光纤连接时可以组建快速以太网 吉比特以太网甚至万兆位以太网 它们之间的连接速率可以达到100Mbps 1000Mbps甚至10Gbps 连接要达到的速率不同 需要选用的交换机和采用的光纤类型也不同 在这里主要介绍快速以太网和吉比特以太网组网方案 4 3方案设计 任务四跨区域小型网络的组建 1 100Mbps连接两个局域网之间的连接速率要达到100Mbps 可以选择多模光纤或单膜光纤 10 100Mbps交换机 如果交换机上带有光纤接口 早期SC接口 就可以把光缆两端的光纤跳线直接插入交换机的光纤接口 如果交换机上不带有光纤接口 交换机之间连接就需要通过光电转换器来实现 如图4 11所示 任务四跨区域小型网络的组建 2 1000Mbps连接两个局域网之间的连接速率要达到1000Mbps 同样可以选择多模光纤或单膜光纤 10 100 1000Mbps交换机 千兆交换机上一般都带有光纤接口 早期SC接口 现在多为S