计算机网络构建技术第1节

1、组网技术课程介绍根本要求：通过组网技术的根本知识学习和根本技能训练，能够用Windows 2000 Server和构建网络效劳器掌握windows 2000 Server 中活动目录、域、用户帐号等管理，掌握 的安装与使用，能用windows2000 server和构建DNS、DHCP、FTP和WWW等效劳。熟悉CISCO和锐捷全系列的交换机产品，掌握交换机的根本工作原理和端口配置、VLAN划分等内容，掌握路由器的根本工作原理和根本配置、路由协议配置、广域网协议配置、NAT和访问控制列表的配置。熟悉网络的根本构架，能较熟练地进行技术和产品选型，能设计中小型网络。初步具备一个网络工程师知识水平和

2、技能素质，能完成局域网组建与管理和局域网互联。组网技术课程介绍教学环节及课时分配：总课时：72 理论42，实验28，复习2理论教学周：13周 实训：2周组网技术课程介绍教学安排章节内容理论学时实验学时第一章局域网4第二章构建对等网和无线局域网26第三章用Windows 2000 SERVER 构建服务器 48第四章用linux构建服务器82第五章交换技术6第六章交换机配置44第七章路由技术4第八章路由器配置44第九章网络接入技术6第十章网络规划与设计24合计724228第1章 局域网教学内容1.1 局域网概述1.2 局域网的工作模式1.3 局域网网络设备(重点)1.4 网络设备的连接(重点)1

3、.5 局域网通信协议及选择1.6 IP地址规划与管理连网设备(重点)教学学时 4学时1.1 局域网概述计算机网络分类局域网由网络拓朴结构、传输介质和介质访问控制方法决定局域网的4种根本网络结构局域网的4种传输介质局域网由共享型向交换型局域网开展局域网技术1.1 局域网概述-以太网典型的以太网拓朴结构：核心层、会聚层、接入层三层树型结构1.1 局域网概述-以太网以太网技术向城域网和广域网扩展以太网开展10Mbps10BASE-5，10BASE-2，10BASE-T100Mbps100BASE-TX 100BASE-F 100BASE-T41Gbps 802.3z：1000BASE-LX单长波,1

4、000BASE-SX多短波,1000BASE-CX短距离平衡屏蔽铜缆)ab：5e类双绞线的1Gbps 定义1.1.2 无线局域网802.11 1或2Mbps 2.4GHz 跳频(FHSS),直接序列(DSSS)802.11b 11Mbps 802.11a 54Mbps802.11g 54Mbps ba 802.11z 一种专门为了加强无线局域网平安的标准 1.1.2 无线局域网无线局域网必须考虑的平安因素 信息保密、身份验证和访问控制 几种平安技术 物理地址(MAC)过滤 效劳集标识符(SSID)匹配 有线等效保密(WEP) Wi-Fi保护访问(WPA) 802.11g Super G技术标准

5、 RG-WSG108R高速无线局域网宽带路由器 1.2 局域网工作模式对等式网络 对等网是通过工作组来管理 专用效劳器模式 客户/效劳器模式 Intranet模式 (Intranet/Internet模式 )1.3 局域网设备网卡集线器交换机无线局域网设备效劳器1.3.1 网卡1 网卡的结构与功能网卡组成:网卡包括CPU、内存ROM，RAM、传输介质接口等部件 网卡的作用代表固定的网络地址MAC地址主要功能就是接收和发送数据 网卡与主机之间是并行通信，网卡与传输介质之间是串行通信，接收数据时网卡将来自传输介质的串行数据转换为并行数据暂存于RAM中，再传送给主机，发送数据时将来自主机的并行数据转

6、换为串行数据暂存于RAM中，再经过传输介质发送到网络。网卡在接收和发送数据时，可以用“半双工或“全双工的方式完成 1.3.1 网卡2 网卡的工作原理 以太网卡发送数据时，网卡首先侦听介质上是否有载波载波由电压指示，如果有，那么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段内称为帧间缝隙微秒是安静的，即没有被其他站点占用，那么开始进行帧数据发送，同时继续侦听通信介质，以检测冲突。在发送数据期间，如果检测到冲突，那么立即停止该次发送，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。在等待一段随机时间后，再进行

7、新的发送。如果重传屡次后大于16次仍发生冲突，就放弃发送。 接收时，网卡浏览介质上传输的每个帧，如果其长度小于64字节，那么认为是冲突碎片。如果接收到的帧不是冲突碎片且目的地址是本地地址，那么对帧进行完整性校验，如果帧长度大于1518字节称为超长帧，可能由错误的LAN驱动程序或干扰造成或未能通过CRC校验，那么认为该帧发生了畸变。通过校验的帧被认为是有效的，网卡将它接收下来进行本地处理。 1.3.1 网卡3 网卡的分类按总线类型分：ISA8-16、EISA32、PCI32/64USB网卡、PCMCIA网卡按接口类型分：BNC AUI RJ45 光纤接口 无线网卡按传输速率分：10、100、10

8、/100、1000Mbit/s按工作方式分：半双工，全双工，现在都为全双工按工作对象分：效劳专用网卡，工作站普通网卡1.3.1 网卡4. 影响网卡工作的因素 1工作环境干扰 PC机电源故障干扰 接地干扰 其它干扰 2网卡与交换机的不正确设置 3网络协议影响 1.3.1 网卡5. 网卡的选择 1)、端口类型 2)、传输速率 3)、网卡的兼容性 4)、总线接口 5)、支持远程唤醒和远程引导 6)、选择恰当的品牌 1.3.2 集线器集线器的作用集线器的种类按端口数量划分 按带宽划分 按照配置的形式划分 固定型集线器、模块化集线器和堆叠式集线器三种 1.3.2 集线器4)按工作方式分被动无源集线器(不

9、对信号进行处理)主动有源集线器(纠错和放大信号)智能集线器(管理)交换式集线器(线路交换和网络分段)1.3.2 集线器集线器的缺点 1 用户带宽共享，带宽受限； 2 播送方式，易造成网络风暴； 3 非双工传输，网络通信效率低等几方面的缺乏 1.3.3 交换机集线器存在的缺陷是由其共享工作模式带来的，由于其本身不能识别目的地址，采用播送方式向所有节点发送数据包，降低了传输速率和带来了平安隐患。交换技术改进了这种工作模式。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地址对照表以确定目的MAC的NIC网

10、卡挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵直接将数据包迅速传送到目的节点，而不是所有节点，目的MAC假设不存在才播送到所有的端口。这种方式一方面只是对目的地址发送数据，传输效率高，不会浪费网络资源，另一个方面数据传输平安，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。 1.3.3 交换机交换机的根本特点在OSI中的工作层次不同 数据传输方式不同 “地址学习功能 端口带宽的独享识别MAC地址，封装转发数据包网络分段VLAN1.3.3 交换机交换机的分类从应用领域：广域网和局域网交换机从传输介质和速度：以太网 、快速以太网、FDDI，ATM交换机根据交换机的结构划分 :固定端

11、口交换机和模块化 根据是否支持网管功能分 :网管与非网管从应用规模：企业级、部门级和工作组级从工作的协议层来分：第2层、第3层和第4层1.3.3 交换机交换机的选择1交换机的主要性能指标 端口配置 延迟Latency背板带宽 包转发率pps MAC地址表大小一般1024个以上支持的协议和标准 1.3.3 交换机 背板带宽 交换机的背板带宽，是交换机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，也叫交换带宽，一般的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，但同时设计本钱也会越高。

12、1.3.3 交换机交换机的吞吐量 指设备所有端口同时收发数据速率能力的总和。 目前交换机一般都是全双工的，因此，吞吐量=端口速率2全双工。 1.3.3 交换机包转发率(三层交换时考虑的指标) 包转发率标志了交换机转发数据包能力的大小。单位一般位pps包每秒，一般交换机的包转发率在几十Kpps到几百Mpps不等。包转发速率是指交换机每秒可以转发多少百万个数据包Mpps，即交换机能同时转发的数据包的数量。包转发率以数据包为单位表达了交换机的交换能力。 其实决定包转发率的一个重要指标就是交换机的背板带宽，背板带宽标志了交换机总的数据交换能力。一台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强，也就是

13、包转发率越高。1.3.3 交换机包转发率(三层交换时考虑的指标) 因为以太网的帧长度是可变的，从64Byte1518Byte不等，一般以64字节长的数据包来计算包转发率。数据包在传输过程中会在每个包前面加上64个bit的preamble(前导符)，在每个包之间会有96个bit的IFG帧间隙，这样原本传输一个64个字节的数据包，虽只有64*8=512bit，实际需要传输512+64+96=672 bit，即一个数据包的实际长度为672bit，因此：千兆端口线速包转发率=1000Mbps/672=百兆端口线速包转发率=100Mbps/672= 1.3.3 交换机背板带宽 如何去考察一个交换机的背板

14、带宽是否够用呢？一般来讲，我们应该从两个方面来考虑：1交换机吞吐量小于背板带宽；2满配置端口的包转发率小于交换机包转发率。 1.3.3 交换机背板带宽 例如一台以太网交换机有24个10Mbps/100Mbps固定端口，有两个扩展模块，最多可配置两个1000Mbps的光纤端口，那么其交换机吞吐量=24*100+2*1000Gbps, 满配置端口的包转发率Mpps，假设该交换机的背板带宽不小于Gbps,包转发率不小于Mpps，那么可认为该交换机可到达线速交换。否那么，用户有理由认为该交换机采用的是有阻塞的结构设计。 1.3.3 交换机3. 交换机的选择 2智能型交换机的选购 网络管理能力 效劳质量

15、QoS 对多媒体传输的支持 用户分类和访问控制 可用性技术支持 1.3.4 无线局域网设备无线局域网的产品按照无线局域网的标准来划分 b 标准设备 802.11 g 标准设备 双频三模 (Dual-band Tri-mode) 设备 双频三模 (Dual-band Tri-mode) 设备，指的是设备同时工作在GHz 和 5GHz 两个频带；同时支持三个无线局域网标准：工作在 GHz 的 b 和 g 标准 、工作在 5GHz 的 a 标准。100Mbps以上的高速无线局域网设备 例: g Super G 1.3.4 无线局域网设备2，按照在网络当中的功能划分： 无线访问点 (AP) 无线桥接设

16、备 (Bridging) 无线宽带路由器 (Wireless Broadband Router) 高增益天线 1.3.5 效劳器效劳器分类 按照体系架构来分，IA架构效劳器 IA架构效劳器又称CISC复杂指令集架构效劳器，即通常所讲的PC 效劳器，它是基于PC机体系结构，使用Intel或与其兼容的处理器芯片的效劳器，是中低端效劳器。 RISC精简指令集架构效劳器两种。 RISC架构效劳器使用RISC芯片并且采用UNIX操作系统的效劳器，是中高端效劳器的结构，RISC芯片有Sun公司的SPARC、HP公司的PARISC、DEC的Alpha等。比较典型的RISC CPU有IBM的Power3和RS

17、6464位的Power PC、Sun公司的Sparc ， RISC 架构效劳器的性能和价格比 CISC 架构的效劳器高得多。1.3.5 效劳器效劳器分类 2按应用层次划分 入门级效劳器 工作组效劳器 部门级效劳器 企业级效劳器 1.3.5 效劳器效劳器分类 2按效劳器结构分 塔式效劳器 机架式效劳器 机柜式的效劳器 刀片效劳器 1.3.5 效劳器2 效劳器技术简介1SCSI技术 SmallComputer SystemInterface即小型计算机系统接口。相对于IDE接口，SCSI接口具备如下的性能优势：1. 独立于硬件设备的智能化接口，减轻了CPU的负担。2. 多个IO并行操作，因此SCS

18、I设备传输速度快。3. 可联接的外设数量多，可扩展多个外设如硬盘、磁带机、CD-ROM等。当同时访问到效劳器的网络用户数量较多时，使用SCSI硬盘的系统I0性能明显强于使用IDE硬盘的系统。 1.3.5 效劳器2 效劳器技术简介2RAID(Redundant Array of Independent Disks)廉价冗余磁盘阵列 由于磁盘的存取速度跟不上CPU的处理速度，从而使磁盘成为提高效劳器IO能力的一个瓶颈。为解决计算机CPU的高速和磁盘的低速之间日益加剧的矛盾，提出了RAID的概念。其技术思想是：利用现有的小型廉价磁盘，把多个磁盘按一定的方法组成一个磁盘阵列，通过一些硬件技术和一系列的

19、调度算法，使得整个磁盘阵列对用户来说，就像是在使用一个容量很大、而可靠性和速度非常高的大型磁盘。 1.3.5 效劳器2 效劳器技术简介2RAID(Redundant Array of Independent Disks)廉价冗余磁盘阵列 由于磁盘的存取速度跟不上CPU的处理速度，从而使磁盘成为提高效劳器IO能力的一个瓶颈。为解决计算机CPU的高速和磁盘的低速之间日益加剧的矛盾，提出了RAID的概念。其技术思想是：利用现有的小型廉价磁盘，把多个磁盘按一定的方法组成一个磁盘阵列，通过一些硬件技术和一系列的调度算法，使得整个磁盘阵列对用户来说，就像是在使用一个容量很大、而可靠性和速度非常高的大型磁盘

20、。 目前常用的RAID类型可分为：RAID0、RAID1、RAID3、RAID5等及他们的组合 1.3.5 效劳器2 效劳器技术简介3内存ECC技术 ErrorCheckandCorrect错误检查与修正。可以检查并修正一位内存错，是替代EDO内存提高效劳器容错能力的较新的内存技术1.3.5 效劳器2 效劳器技术简介4热插拔(Hot Swap) 热插拔功能就是允许用户在不关闭系统，不切断电源的情况下取出和更换损坏的硬盘、电源或板卡等部件，从而提高了系统对灾难的及时恢复能力、扩展性和灵活性等，例如一些面向高端应用的磁盘镜像系统都可以提供磁盘的热插拔功能。如果没有热插拔功能，即使磁盘损坏不会造成数

21、据的丧失，用户仍然需要暂时关闭系统，以便能够对硬盘进行更换，而使用热插拔技术只要简单的翻开连接开关或者转动手柄就可以直接取出硬盘，而系统仍然可以不间断地正常运行。 1.3.5 效劳器2 效劳器技术简介5多处理器通信和协调技术 6 ISC(Intel Server Control)Intel效劳器控制7EMP(Emergency Management Port)应急管理端口 8SMP(Symmetric Multi-Processing)技术 9 NUMA(Non-Uniform Memory Access) 分布式内存存取 1.3.5 效劳器2 效劳器技术简介10I2C(inter-integ

22、rated circuit)总线 11智能输入/输出(Intelligent I2O)技术12集群(Cluster)技术 13光纤通道 14负载均衡技术 1.4 网络设备的连接1.4 网络设备的连接直通网线交叉网线1.4.2 网络设备接口通信标准网卡接口1.4.2 网络设备接口通信标准2 交换机接口交换机的接口通常分两种：交叉MDI-X接口，MDI-X是指交换机的普通端口。直连MDI接口，MDI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。它们的通信规那么为：l MDI接口：1-2脚发送信号，3-6脚接收信号，与网卡的相同。l MDI-X接口：1-2脚接收信号，

23、3-6脚发送信号，与网卡的相反。1.4.3 网络设备连接计算机与计算机连接用交叉网线计算机与交换机的连接用直通网线 (一般指连接到MDI-X接口)1.4.3 网络设备的连接交换机与交换机连接 同类型接口的设备间用交叉网线连接，不同类型接口的设备间用直通网线连接。值得注意的是，目前许多交换机都能支持MDI-X/MDI端口的自适应，能根据双绞线的接线方式自动切换接口类型，因此无论是使用直通网线还是使用交叉网线，都可连通对端设备。 1.4.4 级联与堆叠交换机与交换机连接级联：直通网线把下一级交换机的级联口UP-LINK与上一级交换机的交叉介质有关接口相连交叉网线把下一级交换机的交叉介质有关接口与上

24、一级交换机的交叉介质有关接口相连堆叠：堆叠模块堆叠口专用线缆 菊花链形RED-GIANT 2126G星形连接主从式RED-GIANT 2024M/2024堆叠的分类菊花链2126G2024M/2024堆叠的分类主从式1.5 局域网通信协议及选择1 NETBEUI IPX/SPX TCP/IP 1.6 IP地址规划与管理1.6.1 IP地址根底 1 IP地址分类型:A 、B、 C、D、E 2 子网掩码 A类子网掩码为/8 B类子网掩码为/16 C类子网掩码为/241.6 IP地址规划与管理3 子网划分采用的是借位的方式 从IP地址的主机局部最高位开始借位变为新的子网地址位，所剩余的局部那么仍为主

25、机地址位 IP地址的结构变为三局部：网络地址、子网地址和主机地址 判断TCPIP网络中两台计算机是否属于同一个网络，只需要使用子网掩码与它们的IP地址进行与(AND)运算即可。如果运算结果得到的网络地址局部相同，这两个IP地址就属于同一个网络。 1.6 IP地址规划与管理3 子网划分借位与(子网数,子网中有效主机数)的关系 主类网络子网划分情况 A类地址子网划分情况表 B类地址子网划分情况表 C类地址子网划分情况表 1.6 子网计算举例 例1-1：一个主机的IP地址是10，掩码是24，要求计算这个主机所在子网的网络地址和播送地址。解： 首先根据IP地址，确定这是C主类地址的子网划分，它在最后8

26、位的原主机位借了3位为网络号，共27位掩码位，这个子网的另一种表示方式为：10/27。共划分为23=8个子网，去掉全0和全1子网，有效子网6个，每个子网的IP地址数为25622432个包括网络地址和播送地址，那么具有这种掩码的网络地址一定是32的倍数。而网络地址是该子网IP地址的开始，播送地址是子网IP地址的结束，因此网络地址是比主机地址小的最大的32的倍数的数。比210小的32的倍数的最大数是192，所以网络地址是92。而播送地址就是下一个网络的网络地址减1。而下一个32的倍数是224，因此可以得到播送地址为23。 1.6 子网计算举例1.6 子网计算举例解:根据情况借4位符合条件(14个有

27、效子网,每个子网主机数14) 子网掩码为: 40,14个子网分别为:6-1 32-47 48-63 64-79 80-9596-111 112-127 128-143 144-159 160-175 176-191 192-207 208-223 224-239 不在同一子网例1-2：某单位被分配到一个C类网络地址：，根据使用情况，最少需要划分13个子网，每个子网最多有13台主机，试问如何进行子网划分？ 6与9是否在同一子网?1.6 课堂练习P40 91.6 IP地址规划与管理4. 一些特殊的IP地址是本地回环(loopback)测试地址 是播送地址3). :代表任何网络 4). 网络号全为0

28、:代表本网络或本网段 5). 网络号全为1:代表所有的网络 6). 主机位全为0:代表某个网段的任何主机地址 7). 主机位全为1:代表该网段的所有主机1.6 IP地址规划与管理5. 私有IP地址 A类地址中：到55.255 B类地址中：到55 C类地址中：到55 1.6 IP地址规划与管理6 变长子网掩码VLSM，Variable-Length Subnet Mask 划分不同大小的子网7 无类域间路由( CIDR ) 将小网(C类)合并成一个大网 1.6.2 IP地址规划原那么1. 唯一性：一个IP网络中不能有两个主机采用相同的IP地址。2. 简单性：地址分配应简单易于管理，降低网络扩展的复杂性，简化路由表的款项。3. 连续性：连续地址在层次结构网络中易于进行路由总结Route Summarization，大大缩减路由表，提高路由算法的效率。4. 可扩展性：地址分配在每一层次上都要留有余量，在网络规模扩