网络设备互联技术第1章交换机与路由器基础-课件

第1章交换机与路由器基础理解数据通信过程掌握计算机网络技术基础理解网络设备的组成和工作原理掌握网络设备的访问方式掌握网络设备的基本配置理解思科发现协议熟练网络设备调试命令应用目标目录1.1交换机与路由器基础知识1.2IOS的基本操作1.3用对话模式配置路由器1.4路由器基本配置1.5交换机基本配置1.6使用Telnet管理设备1.7思科发现协议CDP1.8口令恢复NameAddressPostOfficePostOfficeNameAddress一般的通信过程1.1基础知识计算机网络计算机网络分类：根据网络交换功能分类电路交换网报文交换网分组交换网根据网络覆盖地理范围大小分类局域网城域网广域网计算机网络拓扑结构衡量计算机网络的性能指标(1)发送时延(2)传播时延(3)处理时延(4)排队时延总时延=传播时延+发送时延+处理时延+排队延时标准化组织计算机网络的发展过程中有许多国际标准化组织做出了重大的贡献,他们统一了网络的标准,使各个网络产品厂家生产的产品的可以相互通信:ISO:制定了大型的标准,包括与INTERNET相关的标准,ISO提出了OSI参考模型,OSI参考模型描述了网络的工作原理,为计算机网络构建了一个易于理解的,清晰的层次模型IEEE:提供了网络硬件上的标准使各种不同网络硬件厂商生产的硬件设备相互通信,IEEELAN标准是当今居于主导地位的LAN标准,它主要定了802.X协议族,期中802.3为以太网标准协议簇,802.4为令牌总线网(TOKENBUS)标准,802.5为令牌环网(TOKENRING)标准,802.11为无线局域网(WLAN)标准.INTERNET架构委员会下设工程任务委员去(IETF)研究任务委员会(IRTF),号码分配委员会(IANA)负责各种INTERNET,的标准的定义,是目前最具影响力和国际标准化组织网络分层的优点层layer：描述了所有需求的有效的通讯过程，并把这些过程逻辑上的组叫做层。分层的优点：1.促进标准化工作,允许各个供应商进行开发.2.各层间相互独立,把网络操作分成低复杂性单元.3.灵活性好,某一层变化不会影响到别层，设计者可专心设计和开发模块功能.4.各层间通过一个接口在相邻层上下通信.5.加速发展便于教学.应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层1234567数据流层:负责网络数据传输应用层:负责主机间的数据传输OSI模型应用层作用TelnetHTTPASCIIEBCDICJPEG保证不同应用间的数据区分用户接口数据表示加密等特殊处理过程OperatingSystem/ApplicationAccessScheduling例子会话层表示层应用层数据流层的作用TCPUDPSPX802.3/802.2HDLCEIA/TIA-232

V.35IPIPX例子可靠或不可靠的数据传输数据重传前的错误纠正将比特组合成字节进而组合成帧用MAC地址访问介质错误发现但不能纠正设备间接收或发送比特流说明电压、线速和线缆等传输层数据链路层物理层网络层提供路由器用来决定路径的逻辑寻址PDU（protocoldataunit)每一层使用自己层的协议和别的系统的对应层相互通信，协议层的协议在对等层之间交换的信息叫协议数据单元。APDUPPDUSPDUSegmentPacketFrameBit应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层封装过程上层数据LLC头+IP+TCP+上层数据MAC头IP+TCP+上层数据LLC头TCP+上层数据IP头上层数据TCP头0101110101001000010传输层数据链路层物理层网络层表示层应用层会话层LLC头IP头FCSFCS解封装过程上层数据LLC头+IP+TCP+上层数据MAC头IP+TCP+上层数据LLC头TCP+上层数据IP头上层数据TCP头0101110101001000010传输层数据链路层物理层网络层表示层应用层会话层物理层物理层：定义电压、接口、线缆标准、传输距离等局域网与物理层介质标准：10Base-T、100Base-T、1000Base-T、WiFi(802.11a,802.11b,802.11g,802.11n)网络设备：集线器、无线接入点等。广域网与物理层DTE设备：路由器、终端主机等；DCE设备：广域网交换机、Modem、CSU/DSU等；常见接口：RS-232、V.24、V.35等。物理层设备HUBAP集线器运行在物理层ABCD物理层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冲突域广播域冲突（collision）：在以太网中，当两个节点同时传输数据时，从两个设备发出的帧将会碰撞，在物理介质上相遇，彼此数据都会被破坏冲突域（collisiondomain）一个支持共享介质的网段广播域(broadcastdomain)：广播帧传输的网络范围，一般是路由器来设定边界（因为router不转发广播）冲突域图示接入设备越多冲突机率越大用CSMA/CD技术CSMA/CD载波侦听多路访问/冲突检测CSMA/CD（carriersensemultipleaccess/collisiondetect)：一种介质访问的控制方法，当在同一个共享网络中的不同节点同时传送数据包时，不可避免的会产生冲突，而CSMA/CD机制就是用来解决这种冲突问题CSMA/CD原理当一个节点想在网络中发送数据时，它首先检查线路上是否有其他主机的信号在传送：如果有，说明其他主机在发送数据，自己则利用退避算法等一会再试图发送；如果线路上没有其他主机的信号，自己就将数据发送出去，同时，不停的监听线路，以确信其他主机没有发送数据，如果检测到有其他信号，自己就发送一个JAM阻塞信号，通知网段上的其他节点停止发送数据，这时，其他节点也必须采用退避算法等一会再试图发送。CSMA/CD的特性

使用CSMA/CD协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率数据链路层局域网数据链路层分为2个子层：LLC子层和MAC子层。数据链路层的功能：物理地址定义网络拓扑结构链路参数差错验证物理介质访问流控制（可选）数据链路层的设备：网桥、交换机数据链路层物理层EIA/TIA-232v.35EthernetFrameRelayHDLC802.2802.3MAC子层MAC子层（mediaaccesscontrol):负责MAC寻址和定义介质访问控制方法MAC子层一般的访问控制方式：1。争用式：冲突不可避免；CSMA/CD；FCFS（firstcomefirstservice)2。轮流式：访问时间可预见，不发生冲突；但是要有Token令牌MAC子层协议有：802.3802.5FDDI（fiberdistributeddatainterface)这三个LAN技术的不同在于帧结构和访问机制的不同数据源地址FCS长度目标地址可变长26640000.0Cxx.xxxx厂商自己分配IEEE分配前导符EthernetII在这里用“Type”指明上层协议，所以不用802.2.8#字节MAC地址00e0.fc01.2345厂商编号序列号24bits24bits00e0.fc01.2345RomRamMAC地址有48bit，用16进制数表示LLC子层LLC子层（logicallinkcontrol):为上层协议提供SAP服务访问点，并为数据加上控制信息LLC子层协议：802.2802.2协议只在LLC子层，为以太网和令牌环网提供了通用功能LLC子层为了网络层的各种协议提供服务，而上层可能运行不同协议，为区分不同上层协议的数据，要采用服务访问点（SAP）运行在数据链路层的设备---交换机数据链路层或123124每段有自己的冲突域所有的段都在同一广播域网络层网络层IP,IPX定义与指定协议相关联的源和目标逻辑地址定义通过网络的路径多链路连接编址和路由网络层的设备路由器数据源地址目标地址IP头主机号网络号逻辑地址三层包路由路由表目标网络端口距离124S0S0E01001.04.01.3E04.3S02.2E02.1S04.14.21.11.2路由表目标网络端口距离124E0S0S0001逻辑地址提供分层结构的网络需要的配置利用配置信息来识别到达目标网络的路径网络层设备--路由器广播信息控制多点发送信息控制路径优化流量管制逻辑寻址提供WAN连接集线器网桥交换机路由器冲突域1444广播域1114网络设备的域传输层区分不同的上层应用建立应用间的端到端连接定义流量控制为数据传输提供可靠或不可靠的连接服务网络层IP传输层TCPUDPTransmissionControlProtocol(TCP)UserDatagramProtocol(UDP)面向连接

非面向连接TCP和UDP的报文0816243116位源端口16位目的端口32位序列号32位确认号URGACKPSHRSTSYNFIN首部长度保留(6位)16位窗口大小16位TCP校验和16位紧急指针选项数据0816243116位源端口16位目的端口16位UDP校验和数据UDP报文格式TCP报文格式16位UDP长度TCP/UDP的比较TCP---传输控制协议,提供的是面向连接、可靠的字节流服务。当客户和服务器彼此交换数据前，必须先在双方之间建立一个TCP连接，之后才能传输数据。TCP提供超时重发，丢弃重复数据，检验数据，流量控制等功能，保证数据能从一端传到另一端。UDP---用户数据报协议，是一个简单的面向数据报的运输层协议。UDP不提供可靠性，它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去，但是并不能保证它们能到达目的地。由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接，且没有超时重发等机制，故而传输速度很快。TCP端口号TCP端口号F

T

PT

E

L

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E

TD

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SS

N

M

PT

F

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PS

M

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PUDP2123255369161R

I

P520传输层应用层TCP端口号源端口目标端口…HostA102823…SPDPHostZTelnetZ目标端口=23.

TCP顺序号和确认号源端口目标端口…顺序号#确认号#SourceDest.Seq.Ack.102823101我发送#10.TCP顺序号和确认号我已收到#10,现在我需要#11.源端口目标端口…顺序号#确认号#102823SourceDest.10Seq.1Ack.102823SourceDest.11Seq.1Ack.我发送#10.TCP顺序号和确认号源端口目标端口…顺序号#确认号#102823SourceDest.11Seq.2Ack.102823SourceDest.10Seq.1Ack.102823SourceDest.11Seq.1Ack.我已收到#10,现在我需要#11.我发送#10.TCP顺序号和确认号源端口目标端口…顺序号#确认号#SourceDest.10Seq.1Ack.我已收到#11,现在我需要#12.我发送#11SourceDest.Seq.Ack.102823112102823SourceDest.1Seq.11Ack.231028SourceDest.Seq.Ack.231028212TCP三次握手发送SYN(seq=100ctl=SYN)接收SYN发送SYN,ACK(seq=300ack=101ctl=syn,ack)建立会话(seq=101ack=301ctl=ack)HostAHostB123接收SYNTCP连接建立应用层协议会话层协议：SQL、NFS、RPC等；表示层协议：ASCII、MPEG、JPEG等；应用层协议：文字处理、邮件、电子表格等。OSI模型的意义

提供了网络间互连的参考模型成为实际网络建模、设计的重要参考工具和理论依据OSI/RM的思想为我们提供了进行网络设计与分析的方法OSI模型的缺陷许多功能在多个层次重复，有冗余感（如流控，差错控制等）各层功能分配不均匀（链路、网络层任务重，会话层任务轻）功能和服务定义复杂，很难产品化（实际应用中几乎没有完全按OSI七层模型设计的产品）765432432应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层1应用层主机到主机层Internet层1网络接入层OSI和TCP/IP模型的比较TCP/IP协议栈TCP/IP协议栈具有简单的分层设计，与OSI参考模型有清晰的对应关系。HTTP、Telnet、FTP、TFTP、Ping、etcTCP/UDPARP/RARPIPICMPEthernet、802.3、PPP、HDLC、FR、etc接口和线缆应用层主机到主机层internet层提供应用程序网络接口建立端到端连接寻址和路由选择物理介质访问二进制数据流传输网络接入层应用层文件传输FTP、TFTP邮件服务SMTP、POP3网络管理SNMP、Telnet、Ping、Tracert网络服务HTTP、DNS、WINSIP报文格式版本报文长度服务类型总长度标识符标志片偏移生存时间协议报头校验和源IP地址目的IP地址IP选项ARP协议IP:=???我需要知道的物理地址.ARP协议IP:=???我知道你的请求，这是我的物理地址我需要知道的物理地址.ARP协议IP:Ethernet:0800.0020.1111IP:=???我知道你的请求，这是我的物理地址我需要知道的物理地址.ARP协议映射IP EthernetLocalARPIP:Ethernet:0800.0020.1111IP:=???我知道你的请求，这是我的物理地址我需要知道的物理地址.ARP－地址解析协议需要的MAC地址？IP:/24MAC:00-E0-FC-00-00-11IP:/24MAC:00-E0-FC-00-00-12ARPRequest?ARPReply

对应的MAC：00-E0-FC-00-00-12ICMP协议B可达吗？ICMPEchoRequestICMPEchoReply我在。AB1.2IOS的基本操作RouterInternalComponentsROMFunctionsContainsmicrocodeforbasicfunctionsCiscoIOS软件查找IOSFlashshowversionshowstartup-configIOS搜索顺序:1.检查配置寄存器2.检查NVRAM中的配置文件3.缺省是使用Flash中的第一个文件4.尝试从网络启动5.RXBOOT6.ROMMON控制台配置寄存器NVRAM启动流程图0Cisco设备配置方式配置文件CiscoIOS模式CiscoIOS模式切换及CLI帮助查看配置信息

1.3用对话模式配置路由器

实验操作：

1.4路由器基本配置

1.5交换机基本配置

1.6用Telnet连接到远端设备远端设备S0S1RouterA#telnetTrying...Open-------------------------------------------------Catalyst1900ManagementConsoleCopyright(c)CiscoSystems,Inc.1993-1998Allrightsreserved.EnterpriseEditionSoftwareEthernetAddress:00-90-86-73-33-40PCANumber:73-2239-06PCASerialNumber:FAA02359H8KModelNumber:WS-C1924-ENSystemSerialNumber:FAA0237X0FQ.SwitchB>SwitchBRouterARouterBSwitchA查看Telnet连接S0S1RouterA#shsessionConnHostAddressByteIdleConnName101*200RouterA#shuserLineUserHost(s)IdleLocation*0con03211vty0idle1SwitchBRouterARouterBSwitchA挂起一个Telnet会话S0S1RouterB#<Ctrl-Shift-6>xRouterA#shsessionConnHostAddressByteIdleConnName101RouterA#resume1RouterB#SwitchBRouterARouterBSwitchARouterA#disconnectClosingconnectionto[confirm]RouterA#clearline11[confirm][OK]断开一个Telnet会话清除由远端设备建立的会话断开由自己建立的当前会话S0S1SwitchBRouterARouterBSwitchA使用ping

和trace

命令测试对远端设备的连接性和路径Router#ping0

Typeescapesequencetoabort.Sending5,100-byteICMPEchosto0,timeoutis2seconds:!!!!!Successrateis100percent(5/5),round-tripmin/avg/max=4/4/4msRouter#trace0

Typeescapesequencetoabort.Tracingtherouteto0104msec4msec4msecRouter#重要提示：Showsession和showuser的区别Disconnect和Clearline的区别Ctrl+shift+6x和resume1.7CDP协议是一个提供关于直接相连的交换机、路由器和其它Cisco设备的综合信息的专有PROTOCOLCDP能够发现直接相邻的设备而不管这些设备所运行的是什么协议栈

物理介质必须能够支持SubnetworkAccessProtocol(SNAP)上层地址Cisco专有的链路层协议介质必须能够支持SNAPTCP/IPNovellIPXCDP能发现并显示关于直接相连的Cisco设备的信息ATMOthersLANs帧中继AppleTalkOthersCDP运行在使用10.3或更新版CiscoIOS的路由器以及Cisco交换机和集线器上能获取的信息包括:设备名对应各协议的地址端口名角色特征平台CDPshowcdpCDPCDP用CDP发现直接相邻的设备使用CDPSwitchBRouterARouterBSwitchAS0S1RouterA#shcdp?entryInformationforspecificneighborentryinterfaceCDPinterfacestatusandconfigurationneighborsCDPneighborentriestrafficCDPstatistics<cr>RouterA(config)#nocdprunRouterA(config)#interfaceserial0RouterA(config-if)#nocdpenable使用showcdpneighbor

命令RouterA#shcdpneighborsCapabilityCodes:R-Router,T-TransBridge,B-SourceRouteBridgeS-Switch,H-Host,I-IGMP,r-RepeaterDeviceIDLocalIntrfceHoldtmeCapabilityPlatformPortIDRouterBSer0148R2522Ser1SwitchAEth0167TS19002S0S1SwitchBRouterARouterBSwitchA使用showcdpentry

命令RouterA#shcdpentry*-------------------------DeviceID:RouterB

Entryaddress(es):IPaddress:

Platform:cisco2522,Capabilities:RouterInterface:Serial0,PortID(outgoingport):Serial1Holdtime:168secVersion:CiscoInternetworkOperatingSystemSoftwareIOS(tm)2500Software(C2500-JS-L),Version12.0(3),RELEASESOFTWARE(fci)Copyright(c)1986-1999byciscoSystems,Inc.CompiledMon08-Feb-9918:18byphanguyeS0S1SwitchBRouterARouterBSwitchA其它CDP命令RouterA#shcdptrafficCDPcounters: Packetsoutput:56,Input:38 Hdrsyntax:0,Chksumerror:0,Encapsfailed:3 Nomemory:0,Invalidpacket:0,Fragmented:0RouterA#shcdpinterfaceBRI0isadministrativelydown,lineprotocolisdownEncapsulationHDLCSendingCDPpacketsevery60