《路由与交换技术》课件

《路由与交换技术》课程概述深入了解网络体系结构、数据链路层和网络层等基本概念。学习路由器和交换机的基本工作原理、配置方法和应用场景。掌握网络安全的基本知识，包括访问控制、防火墙、VPN和NAT等技术。网络体系结构网络体系结构是网络的组织框架，它定义了网络的各层功能和相互关系。网络体系结构的目的是为了使网络的设计、实现和管理更加方便，并确保网络的互操作性。常用的网络体系结构有TCP/IP模型、OSI模型等。数据链路层物理层数据链路层建立在物理层之上，负责将数据帧从源节点传输到目标节点。网络层数据链路层为网络层提供可靠的数据传输服务，确保数据在链路上传输的可靠性。帧数据链路层将数据封装成帧，并添加帧头和帧尾，以便识别帧的起始和结束位置。MAC地址48比特MAC地址是48位的二进制数，用于唯一标识网络设备。6组MAC地址被分成6组，每组包含8位，并以十六进制形式表示。2部分MAC地址的前24位表示制造商代码，后24位表示设备序列号。交换机工作原理帧接收交换机接收来自网络设备的帧。MAC地址解析交换机解析帧中的目标MAC地址。交换表查找交换机在交换表中查找与目标MAC地址匹配的端口。帧转发交换机将帧转发到相应的端口。交换表定义交换表是交换机内部维护的一张表格，用于存储MAC地址和端口信息，用于快速转发数据帧。作用当交换机接收到数据帧时，会根据数据帧中的目标MAC地址，在交换表中查找对应的端口，并将其转发到该端口，提高网络传输效率。VPN加密连接通过公用网络建立安全的私有连接。远程访问安全地访问公司网络或应用程序。数据安全保护敏感信息，防止窃听和攻击。VLAN简介虚拟局域网VLAN是将一个物理网络划分为多个逻辑网络的技术，以提高网络性能、安全性并简化管理。隔离和管理VLAN通过将用户划分到不同的虚拟网络来隔离不同组的流量，提高网络安全性。灵活性和可扩展性VLAN允许在物理上分离的用户在逻辑上进行分组，无需重新布线，提高网络的灵活性和可扩展性。VLAN的工作原理1划分逻辑组将同一广播域内的主机划分到不同的逻辑组中，以限制广播流量。2VLAN标识每个VLAN都有一个唯一的标识，用于识别该VLAN中的主机。3标签帧交换机将数据帧封装到VLAN标签帧中，以区分不同的VLAN。VLAN划分标准端口VLAN将端口分配到不同的VLAN中，从而隔离不同VLAN的流量。MAC地址VLAN根据MAC地址将设备分配到不同的VLAN中，为具有相同MAC地址的设备提供隔离。路由器的工作机制1接收数据包路由器接收来自网络的数据包，并分析数据包中的目的地址。2查找路由表路由器根据目的地址，在路由表中查找与之匹配的路由条目。3选择最佳路径根据路由表中找到的路由条目，选择最优路径转发数据包。4转发数据包路由器通过选择的路径将数据包转发到下一个网络设备。静态路由手动配置管理员手动配置路由表条目，指定特定网络的下一跳地址和出接口。简单易用适用于小型网络或路由需求较少的网络，易于管理和维护。缺乏灵活性需要手动更新路由表条目，无法适应网络拓扑变化。适用于小型网络、特定网络连接、安全隔离等场景。动态路由协议RIP距离矢量路由协议，简单易用，适用于小型网络。OSPF链路状态路由协议，适用于大型网络，支持多路径路由。BGP外部网关协议，适用于互联网，提供跨域路由。OSPF路由协议1开放式最短路径优先OSPF是一种内部网关协议，用于在单一自治系统内的路由器之间交换路由信息。2链路状态协议OSPF使用链路状态算法，它收集网络拓扑信息并计算最短路径。3区域划分OSPF支持区域划分，以简化大型网络的路由管理。BGP路由协议跨自治域BGP主要用于连接不同自治域的路由器，实现跨网络的路由选择。路径选择BGP使用复杂的路径选择算法，根据路径属性（如AS路径长度、路径跳数等）选择最佳路由。安全性BGP支持身份验证机制，确保路由信息的可靠性和安全性。路由器配置实践1基本配置IP地址、子网掩码、默认网关2路由配置静态路由、动态路由协议3安全配置访问控制列表、防火墙访问控制列表定义访问控制列表（ACL）是网络设备中用来控制网络流量的规则集合。ACL可以根据源地址、目的地址、端口号等条件来过滤网络数据包。类型ACL可以分为标准ACL、扩展ACL和命名ACL。标准ACL只能根据源IP地址进行过滤；扩展ACL可以根据源IP地址、目的IP地址、端口号、协议等条件进行过滤；命名ACL可以对标准ACL和扩展ACL进行命名，方便管理。防火墙原理防火墙作为网络安全的重要组成部分，在网络边界或网络内部构建安全屏障，对进出网络的数据流进行过滤和控制，防止非法访问和恶意攻击。防火墙通常采用“包过滤”技术，对每个网络数据包进行分析，根据预设规则判断是否允许其通过。常见防火墙类型包括：硬件防火墙、软件防火墙和混合防火墙。NAT技术网络地址转换NAT是一种网络地址转换技术，它将私有IP地址转换为公用IP地址，允许局域网内的设备访问互联网。隐藏内部网络NAT可以隐藏内部网络的IP地址，提高网络安全性，防止外部攻击者直接访问内部网络。节省IP地址NAT可以将多个私有IP地址映射到一个公用IP地址，节省公用IP地址资源。DHCP协议自动分配IP地址DHCP协议用于在网络中自动分配IP地址，简化网络管理。减少管理负担无需手动配置每个设备的IP地址，提高网络配置效率。提高网络安全通过DHCP服务器控制IP地址分配，防止地址冲突和网络攻击。DNS服务域名解析将域名转换为IP地址，使用户能够通过易记的域名访问网站和服务。网络资源定位提供网络资源的地址信息，例如服务器、邮箱、数据库等。提高网络安全性通过域名解析，可以防止恶意网站和攻击者的访问。IPv4与IPv61IPv4InternetProtocolversion4，是目前互联网上使用最广泛的网络协议，它使用32位地址空间。2IPv6InternetProtocolversion6，新一代网络协议，它使用128位地址空间，能够提供更大的地址空间和更强的安全性。3互操作性IPv4和IPv6之间存在着互操作性问题，需要通过过渡技术来实现。IPv6地址分配地址空间IPv6提供了更大的地址空间，支持全球网络的快速发展。每个IPv6地址由128位组成，提供了巨大的地址数量。层次化分配IPv6地址分配采用层次化结构，将地址空间划分为不同的区域，方便管理和分配。全球分配IANA负责全球IPv6地址分配，将地址空间分配给各个区域和机构。IPv6报文结构版本标识IPv6版本号，始终为6。流量类别用于区分不同类型的流量，如实时流、非实时流等。流标签用于识别和区分同一源地址和目标地址的多个数据流。有效载荷长度表示IPv6报文有效载荷的长度。IPv6路由协议RIPngRIPng是RIPv2的IPv6版本，它是一种基于距离矢量的路由协议，使用跳数作为度量值。OSPFv3OSPFv3是OSPF的IPv6版本，它是一种基于链路状态的路由协议，使用成本作为度量值。BGP-4BGP-4是BGP的IPv6版本，它是一种外部网关协议，使用AS号和路径长度作为度量值。IPv6过渡技术双栈设备同时支持IPv4和IPv6，允许网络同时运行两种协议。这提供了一种直接过渡方法，但可能需要额外的硬件和软件支持。隧道技术将IPv6流量封装在IPv4报文中传输，允许IPv6网络通过IPv4网络进行通信。这是一种灵活的过渡方法，但可能导致性能损失。转换器将IPv4地址转换为IPv6地址，反之亦然，允许IPv4设备与IPv6网络进行通信。这是一种简单的方法，但可能存在地址冲突问题。网络安全威胁1恶意软件病毒、蠕虫、木马等恶意程序，可以窃取敏感信息、破坏系统文件、控制设备等。2网络攻击拒绝服务攻击、SQL注入、跨站脚本攻击等，旨在破坏网络服务、窃取数据或控制系统。3社会工程学利用人性的弱点，诱骗用户泄露敏感信息，例如钓鱼邮件、电话诈骗等。网络安全防御策略1安全意识教育员工是网络安全的第一道防线。定期进行安全意识培训，提高员工对网络安全威胁的认识。2访问控制限制对敏感数据的访问，并实施多因素身份验证以加强用户身份验证。3数据加密使用加密技术保护