组建以太网、虚拟局域网

ITEducation&Training计算机网络原理与应用组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第1页!复习MAC地址的结构以太网的介质访问控制方法以太网组网类型：10Base-5、10Base-2、10Base-T和10Base-F的代表意义?组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第2页!了解组建局域网的常用设备和技术了解虚拟局域网的产生和相关概念掌握虚拟局域网的工作原理掌握虚拟局域网的组网方式常用的数据链路层设备第3章数据链路层

3.6组建以太网

3.7虚拟局域网组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第3页!3.6.1适配器（网卡）适配器主要完成数据链路层和物理层的功能：帧的封装与解封装。接收高层的数据，将其封装成帧；收到一个帧后，如果是发给自己的，去掉帧的首部和尾部，将数据交给高层协议。实现介质访问协议。主要是实现CSMA/CD协议对数据进行编码和译码。即如何表示0和1的问题。10Mbps的以太网采用曼彻斯特编码。组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第4页!铜缆或铜线连接到以太网的示意图主机箱主机箱主机箱双绞线集线器BNCT型接头收发器电缆网卡插入式分接头MAUMDI保护外层外导体屏蔽层内导体收发器DB-15连接器BNC连接器插口RJ-45插头组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第5页!3.6.3局域网设备-集线器主要的局域网设备有集线器和交换机主机将帧发给集线器后，集线器会将这个帧以广播的方式发送给其他所有的主机集线器不能识别数据帧的格式和内容，它做的就是将表示这个帧的电信号发送给其他所有的主机集线器是工作在物理层上的设备，用集线器连接起来的局域网中所有主机要共享集线器的带宽组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第6页!用集线器组成更大的局域网

都在一个冲突域中一系三系二系主干集线器一个更大的冲突域冲突域组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第7页!1990年问世的交换式集线器(switchinghub)，可明显地提高局域网的性能。交换式集线器常称为以太网交换机(switch)或第二层交换机（表明此交换机工作在数据链路层）。3.6.3局域网设备-以太网交换机组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第8页!以太网交换机的每个接口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式。交换机能同时连通许多对的接口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无碰撞地传输数据。以太网交换机由于使用了专用的交换结构芯片，其交换速率就较高。以太网交换机的特点组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第9页!用以太网交换机扩展局域网一系三系二系10BASE-T至因特网100Mb/s100Mb/s100Mb/s万维网服务器电子邮件服务器以太网交换机路由器组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第10页!举例二期学生公寓的网络设备情况：A、B、C三栋楼有一对光纤联入学院的校园网络，为千兆上联；网络设备为Cisco3550-24-EMI(支持2-layerSwitching;3-layerRouting);Cisco3550下联一般交换机（中心机房A201有一般交换机10个左右；分机房C201也有一般交换机10个左右，分机房通过5类双绞线连接到A201上的Cisco3550上的10/100Mpbs接口上；中心机房A201与分机房C201中的一般交换机下联各个寝室的5口一般交换机，此5口交换机下联到学生用户的桌面）

组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第11页!利用以太网交换机可以很方便地实现虚拟局域网虚拟局域网VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。这些网段具有某些共同的需求。每一个VLAN的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的工作站是属于哪一个VLAN。虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务，而并不是一种新型局域网。3.7虚拟局域网组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第12页!（1）传统以太网操作传统共享式以太网的典型代表是总线型以太网。在这种类型的以太网中，通信信道只有一个，采用CSMA/CD访问方法。每个站点在发送数据之前首先要侦听网络是否空闲，如果空闲就发送数据。否则，继续侦听直到网络空闲。如果两个站点同时检测到介质空闲并同时发送出一帧数据，则会导致数据帧的冲突，双方的数据帧均被破坏。这时，两个站点各自等待一段随机的时间再侦听、发送。组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第13页!（2）集线器（HUB）集线器实际上相当于多端口的中继器。集线器通常有8个、16个或24个等数量不等的接口。集线器可以延长网络的通信距离，或连接物理结构不同的网络，但主要还是作为一个主机站点的汇聚点，将连接在集线器上各个接口上的主机联系起来使之可以互相通信。

组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第14页!（3）交换机（Switch）交换机（Switch）也被称为交换式集线器。它的出现是为了解决连接在集线器上的所有主机共享可用带宽的缺陷。交换机是通过为需要通信的两台主机直接建立专用的通信信道来增加可用带宽的。从这个角度上来讲，交换机相当于多端口网桥。

组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第15页!冲突域和广播域集线器所有端口都在同一个广播域，冲突域内。交换机所有端口都在同一个广播域内，而每一个端口就是一个冲突域。思考：集线器和交换机的区别？组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第16页!3.7.1虚拟局域网概述什么是虚拟局域网？

虚拟局域网（VirtualLocalAreaNetwork，简称VLAN）是为解决以太网的广播风暴问题和安全性而提出的一种技术。它以局域网交换机为基础，通过交换机软件实现根据功能、部门、应用等因素将设备或用户组成虚拟工作组或逻辑网段的技术。最大特点是在组成逻辑网时无须考虑用户或设备在网络中的物理位置。组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第17页!VLAN组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第18页!（1）防止广播风暴在共享网络中，一个物理的网段就是一个广播域。而在交换网络中，广播域可以是由一组任意选定的第二层网络地址（MAC地址）组成的虚拟网段。这样，网络中工作组的划分可以突破共享网络中的地理位置限制，而完全根据管理功能来划分。组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第19页!（3）物理上不相连逻辑上相通网络管理员可以通过配置VLAN之间的路由来全面管理企业内部不同管理单元之间的信息互访。交换机是根据用户工作站的MAC地址来划分VLAN的。所以，用户可以自由的在企业网络中移动办公，不论他在何处接入交换网络，他都可以与VLAN内其他用户自如通讯。组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第20页!以太网交换机A4B1以太网交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网交换机以太网交换机三个虚拟局域网VLAN1,VLAN2和VLAN3的构成当B1向VLAN2工作组内成员发送数据时，工作站B2和B3将会收到广播的信息。组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第21页!以太网交换机A4B1以太网交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网交换机以太网交换机三个虚拟局域网VLAN1,VLAN2和VLAN3的构成虚拟局域网限制了接收广播信息的工作站数，使得网络不会因传播过多的广播信息(即“广播风暴”)而引起性能恶化。组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第22页!1996年3月,IEEE802委员会完成了VLAN初期标准的制定,提出了802.1q虚拟局域网的帧格式：在传统的以太网帧格式中插入一个4字节的标识符，称为VLAN标记，也称为tag域。3.7.2VLAN标准802.3MAC帧字节66246~15004MAC帧目地地址源地址长度/类型数据FCS长度/类型=802.1Q标记类型标记控制信息1000000100000000VID2字节2字节插入4字节的VLAN标记4用户优先级CFI组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第23页!3.7.3.1静态VLAN-基于端口的VLAN根据以太网交换机的端口来划分，与和端口连接的主机无关，是目前定义VLAN的最常用的方法。比如交换机的1~4端口为VLANA，5~17为VLANB，18~24为VLANC。当然，这些属于同一VLAN的端口可以不连续，如何配置，由管理员决定。如果有多个交换机的话，例如，可以指定交换机1的1~6端口和交换机2的1~4端口为同一VLAN，即同一VLAN可以跨越数个以太网交换机。组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第24页!3.7.3.1静态VLAN-基于端口的VLAN优点：定义VLAN成员时非常简单，只要将所有的端口都指定一下就可以了。缺点：如果VLANA的用户离开了原来的端口，到了一个新的交换机的某个端口，那么就必须重新定义。组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第25页!3.7.3.2动态VLAN-基于MAC地址的VLAN当用户物理位置移动时（即从一个交换机换到其他的交换机时），VLAN不用重新配置。既减少了网管出错的机率，也减少了维护成本。组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第26页!3.8.1网卡网卡又称为网络接口卡NIC（NetworkInterfaceCard）或网络适配器（adapter），它是连接计算机与传输介质的接口。网卡无线网卡组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第27页!网卡的功能网卡上有处理器和存储器（包括RAM和ROM），主要功能包括：（1）数据转换：并--串，串并转换

（2）数据缓存：设置数据缓存空间，数据的交换

（3）通信服务：以通信协议实现数据的通信组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第28页!网卡的分类按网络技术划分以太网卡、令牌环网卡、FDDI网卡等；按传输速率划分10Mbps、100Mbps、1000Mbps、10GMbps等；按所支持的传输介质划分双绞线网卡、粗缆网卡、细缆网卡、光纤网卡等；按用途划分工作站网卡、服务器网卡、笔记本电脑网卡等。组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第29页!网卡比较组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第30页!网桥工作原理端口1①②③网段B网段A网桥④⑤⑥端口2网桥连接两个网段网桥收到帧首先判断源主机和目的主机是否在同一个网段上，如果在同一网段，网桥将已经收到的帧丢弃。比如该帧是从H1H2，网桥收到这样的帧将丢弃。如果不在同一个网段，网桥会查找内部的网桥表从相应的端口转发出去。如H1H5，网桥会将该帧从端口2转发出去。组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第31页!交换机的功能交换机工作在数据链路层，它包含很多的端口，通过端口实现局域网段的连接或者端口到端口的连接。不同类型的交换机能支持不同速度及不同类型的局域网，比如以太网、令牌环网等。交换机能同时连通许多对的端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无碰撞地传输数据。注意：与集线器的区别组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第32页!举例：当主机D发送广播帧时，交换机从E3端口接收到目的地址为ffff.ffff.ffff的数据帧，则向E0、E1、E2和E4端口转发该数据帧。

组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第33页!举例：当主机D与主机F通信时，交换机从E3端口接收到目的地址为0260.8c01.6666的数据帧，查找地址表后发现0260.8c01.6666也位于E3端口，即与源地址处于同一个网段，所以交换机不会转发该数据帧，而是直接丢弃。组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第34页!举例：如果在主机D与主机A通信的同时，主机B也正在向主机C发送数据，交换机同样会把主机B发送的数据帧转发到连接主机C的E2端口吗？会。主机D和主机A之间的通信独享一条链路，主机C和主机B之间也独享一条链路。这两条链路上的数据通信互不影响，因此网络亦不会产生冲突。而这样的链路仅在通信双方有需求时才会建立，一旦数据传输完毕，相应的链路也随之拆除。这就是交换机主要的特点。组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第35页!交换机的分类从广义上划分广域网交换机局域网交换机从传输介质和传输速度上划分以太网交换机快速以太网交换机千兆以太网交换机FDDI交换机ATM交换机令牌环交换机按照OSI模型来分2层交换机3层交换机4层交换机……7层交换机组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第36页!以太网交换机的每个端口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式。交换机能同时连通许多对的端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无碰撞地传输数据。以太网交换机由于使用了专用的交换结构芯片，其交换速率较高。以太网交换机的特点组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第37页!交换机比较组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第38页!3.6组建以太网组建以太网需要网卡通信介质局域网设备组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第39页!3.6.2通信介质传统以太网可使用的传输媒体有四种：铜缆（粗缆或细缆）铜线（双绞线）光缆这样，以太网就有四种不同的物理层。10BASE-5粗缆10BASE-2细缆10BASE-T双绞线10BASE-F光缆以太网物理层标准组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第40页!四种电缆对比表名称电缆最大区间长度结点数/段优点10Base-5粗同轴电缆500m100用于主干很好10Base-2细同轴电缆185m30最便宜的系统10Base-T双绞线100m1024易于维护10Base-F光纤2000m1024最适于在楼间使用组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第41页!某大学有三个系，各自有一个局域网用多个集线器可连成更大的局域网三个独立的冲突域一系二系三系冲突域冲突域冲突域组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第42页!优点使原来属于不同冲突域的局域网上的计算机能够进行跨冲突域的通信。扩大了局域网覆盖的地理范围。缺点冲突域增大了，但总的吞吐量并未提高。如果不同的冲突域使用不同的数据率，那么就不能用集线器将它们互连起来。

用集线器扩展局域网组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第43页!3.6.3局域网设备-交换机交换机是工作在数据链路层的设备。交换机收到一个数据帧后，能够识别出这个帧的结构，根据帧的目的地址，将这个帧转发到对应的某个端口上去，而不是广播到其他所有的端口在每个交换机内部都维护有一张表，这个表记录了交换机上每个端口所连接主机的MAC地址信息，交换机根据这个表来把数据帧转发到正确的端口上组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第44页!对于普通10Mb/s的共享式以太网，若共有N个用户，则每个用户占有的平均带宽只有总带宽(10Mb/s)的N分之一。使用以太网交换机时，虽然在每个接口到主机的带宽还是10Mb/s，但由于一个用户在通信时是独占而不是和其他网络用户共享传输媒体的带宽，因此对于拥有N对接口的交换机的总容量为N10Mb/s。这正是交换机的最大优点。独占传输媒体的带宽组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第45页!举例大连东软信息技术职业学院校园网络拓扑图小网通教育网网通出口资源中心安全策略管理中心网管平台QuidView认证计费平台CAMS入侵监测系统D200S8508S8508S5648PS8508OSPFArea0D座E座四层E座三层E座二层E座一层S3952P-EIG座四层G座三层G座二层I座二层S3952P-EIF座F座F座H座四层三层二层、二层学生三期公寓行政、图书馆A座B座C座学院学生二期公寓D、E、F学院学生二期公寓D、E、FOSPFArea6OSPFArea4OSPFArea5OSPFArea1OSPFArea2OSPFArea3S3952P-EIS5648P万兆千兆单模光纤千兆铜缆百兆光纤C6509组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第46页!3.7虚拟局域网什么是虚拟局域网？为什么使用虚拟局域网？虚拟局域网的帧格式？虚拟局域网的组网方法？组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第47页!冲突域和广播域冲突域：在同一个冲突域中的每一个结点都能收到所有被发送的帧。广播域：网络中能接收任一设备发出的广播帧的所有设备的集合。网络互连设备可以将网络划分为不同的冲突域、广播域。但是，由于不同的网络互连设备可能工作在OSI模型的不同层次上。因此，它们划分冲突域、广播域的效果也就各不相同。组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第48页!（1）传统以太网操作主机A只是想要发送一个单播数据包给主机B。但由于传统共享式以太网的广播性质，接入到总线上的所有主机都将收到此单播数据包。同时，此时如果任何第二方，包括主机B也要发送数据到总线上都将冲突，导致双方数据发送失败。我们称连接在总线上的所有主机共同构成了一个冲突域。当主机A发送一个目标是所有主机的广播类型数据包时，总线上的所有主机都要接收该广播数据包，并检查广播数据包的内容，如果需要的话加以进一步的处理。我们称连接在总线上的所有主机共同构成了一个广播域。组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第49页!（2）集线器（HUB）所有主机都连接到中心结点的集线器上构成一个物理上的星型连接。但实际上，在集线器内部，各端口都是通过背板总线连接在一起的，在逻辑上仍构成一个共享的总线。因此，集线器和其所有端口所接的主机共同构成了一个冲突域和一个广播域。组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第50页!（3）交换机（Switch）交换机为主机A和主机B建立一条专用的信道，也为主机C和主机D建立一条专用的信道。只有当某个端口直接连接了一个集线器，而集线器又连接了多台主机时，交换机上的该端口和集线器上所连的所有主机才可能产生冲突，形成冲突域。换句话说，交换机上的每个端口都是自己的一个冲突域。如果收到一个广播帧，交换机会将这个帧转发给其他所有的主机，所以一个交换机是一个广播域。

组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第51页!集线器和交换机的区别集线器是工作在物理层的设备，交换机是工作在数据链路层的设备集线器是共享带宽的，交换机是独享带宽的集线器所有端口都在同一个广播域、冲突域内；交换机所有端口都在同一个广播域内，但每一个端口构成一个冲突域。组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第52页!VLAN在交换机上做特定的设置，将属于一个局域网的主机分成若干个小组，每个小组就是一个VLAN，有一个VLAN标识。一个VLAN是一个逻辑广播域，一个广播帧只在某个VLAN范围内传递，不会传递到其他的VLAN上。利用VLAN可以有效地在交换机上分割广播域。组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第53页!3.7.1虚拟局域网概述为什么使用虚拟局域网（1）防止广播风暴（2）安全性更高（3）物理上不相连逻辑上相通

组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第54页!（2）安全性更高在同一个VLAN中的工作站，不论它们实际与哪个交换机连接，它们之间的通讯就好象在独立的交换机上一样。同一个VLAN中的广播只有VLAN中的成员才能听到，而不会传输到其他的VLAN中去，这样可以很好地控制不必要的广播风暴的产生。同时，若没有路由的话，不同VLAN之间不能相互通讯，这样增加了企业网络中不同部门之间的安全性。组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第55页!以太网交换机A4B1以太网交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网交换机以太网交换机三个虚拟局域网VLAN1,VLAN2和VLAN3的构成组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第56页!以太网交换机A4B1以太网交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网交换机以太网交换机三个虚拟局域网VLAN1,VLAN2和VLAN3的构成B1发送数据时，工作站A1,A2和C1都不会收到B1发出的广播信息。组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第57页!3.7.1虚拟局域网概述

虚拟局域网的优点虚拟局域网可以在逻辑上对网络用户和资源进行管理，提供了极高的网络扩展性和移动性。提供一种控制网络广播的方法提高网络的安全性简化网络管理提供基于第二层的通信优先级服务组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第58页!3.7.3虚拟局域网的组网方法从实现方式看，所有VLAN均是通过交换机软件实现从实现的机制或策略分，VLAN可分为：静态VLAN动态VLAN组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第59页!3.7.3.1静态VLAN-基于端口的VLANVLAN表端口所属VLANPort1VLAN5Port2VLAN10…………Port7VLAN5…………Port10VLAN10主机A主机B主机C主机D以太网交换机Port1Port2Port7Port10图中端口1和端口7被指定属于VLAN5，端口2和端口10被指定属于VLAN10。主机A和主机C连接在端口1、7上，因此它们就属于VLAN5；同理，主机B和主机D属于VLAN10。交换主机B和C的位置呢？

组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第60页!3.7.3.2动态VLAN-基于MAC地址的VLANVLAN表主机A主机B主机C主机DMACAMACBMACCMACDMAC地址所属VLANMACAVLAN5MACBVLAN10MACCVLAN5MACDVLAN10以太网交换机组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第61页!3.8数据链路层设备网卡网桥交换机组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第62页!网卡的唯一性固有全球唯一地址标识——MAC地址组成：48位二进制数——12位十六进制数表示90279911cc00厂商编号产品序列号查看本机物理地址cmdIpconfig-all组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第63页!网卡工作原理CPU高速缓存存储器I/O总线计算机至局域网网络接口卡（网卡）串行通信并行通信组建以太网、虚拟局域网共74页，您现在浏览的是第64页!选购网卡注意事项网络类型传输速率网卡支持的电缆接口价格与品牌组建以太网