网络设备互联技术第1章交换机与路由器基础-课件.ppt

1、第1章交换机与路由器基础l理解数据通信过程l掌握计算机网络技术基础l理解网络设备的组成和工作原理l掌握网络设备的访问方式l掌握网络设备的基本配置l理解思科发现协议l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 1.2 IOS的的基本操作 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管理设备管理设备 1.7 思科发现协议CDP 1.8 口令恢复NameAddressNameAddress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

2、 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=数据块长度发送时延发送速率=信道长度传播时延电磁波在信息上的传播速率总时延=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

3、的硬件设备相互通信,IEEE LAN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(TOKEN BUS)标准,802.5为令牌环网(TOKEN RING)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

4、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.应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层1234567数据流层数据流层:负责网络数据传输负责网络数据传输应用层应用层:负责主机间的数据传输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保证不同应用间的数据区分区分用户接口用户接口数据表示数据表示加密等特殊处理过程加密等特殊处理过程Opera

5、ting System/Application Access Scheduling例子例子会话层会话层表示层表示层应用层应用层数据流层的作用TCPUDPSPX802.3/802.2HDLCEIA/TIA-232V.35IPIPX例子例子 可靠或不可靠的数据传输可靠或不可靠的数据传输 数据重传前的错误纠正数据重传前的错误纠正 将比特组合成字节进而组合成帧将比特组合成字节进而组合成帧 用用MAC地址访问介质地址访问介质 错误发现但不能纠正错误发现但不能纠正 设备间接收或发送比特流设备间接收或发送比特流 说明电压、线速和线缆等说明电压、线速和线缆等传输层传输层 数据链路层数据链路层物理层物理层网络层

6、网络层提供路由器用来决定路径的逻辑寻址提供路由器用来决定路径的逻辑寻址PDU（protocol data unit)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应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理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

7、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

8、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物理层物理层 所有设备在同一冲突域所有设备在同一冲突域 所有设备在同一广播域所有设备在同一广播域 所有设备共享相同的带宽所有设备共享相同的带宽 冲突域 广播域 冲突冲突（collision）：）：在以太网中，当两个节点同时传输数据在以太网中，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此数据都会被破坏冲突域（冲突域（

9、collision domain）一个支持共享介质的网段一个支持共享介质的网段广播域广播域(broadcast domain)：广播帧传输的网络范围，一广播帧传输的网络范围，一般是路由器来设定边界（因为般是路由器来设定边界（因为router不转发广播）不转发广播）冲突域图示 接入设备越多冲突机率越大接入设备越多冲突机率越大 用用CSMA/CD技术技术CSMA/CD载波侦听多路访问载波侦听多路访问/冲突检测冲突检测 CSMA/CD（carrier sense multiple access/collision detect)：一种介质访问的控制方：一种介质访问的控制方法，当在同一个共享网络中的不

10、同节点同时传送数据包时，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，而不可避免的会产生冲突，而CSMA/CD机制就是用来解决这机制就是用来解决这种冲突问题种冲突问题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，不停的有其他主机的信号，自己就

11、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，自己就发送一个他信号，自己就发送一个JAM阻塞信号，通知网段上的其他阻塞信号，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。一会再试图发送。CSMA/CD的特性 使用使用 CSMA/CD CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信而只能进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）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

12、，存在着遭遇碰撞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的可能性 这种这种发送的不确定发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以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、交换机数据链路层数据链路层物理层物理层EIA/TIA-232v.35EthernetFrame RelayHDLC802.2802.3MAC子层MAC子层（media access control):负

13、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（first come first service)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：802.3 802.5 FDDI（fiber distributed data interface)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26640000.0C xx.xxxx厂商自己分配IEEE 分配前导符Ethernet II 在这里用“Type”指明上层协议，所以不用 802.2.8#字节MAC地址0

14、0e0.fc01.2345厂商编号厂商编号序列号序列号24 bits24 bits00e0.fc01.2345RomRamMAC地址有48bit，用16进制数表示LLC子层LLC子层（logical link control):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：802.2 802.2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-交换机数据链路层数据链路层或或123124 每段有自己的冲突域每段有自己的冲突域 所有的

15、段都在同一广播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定义与指定协议相关联的源和目标逻辑地址目标逻辑地址 定义通过网络的路径定义通过网络的路径 多链路连接多链路连接 编址和路由编址和路由网络层的设备网络层的设备 路由器路由器数据源地址目标地址IP头172.15.1.1主机号网络号 逻辑地址三层包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

16、备-路由器广播信息控制广播信息控制多点发送信息控制多点发送信息控制路径优化路径优化流量管制流量管制逻辑寻址逻辑寻址提供提供WAN连接连接集线器集线器网桥网桥交换机交换机路由器路由器冲突域1 4 4 4 广播域1 1 1 4 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TCPUDPTransmission ControlProtocol(TCP)User Datagram Protocol(UDP)面向连接面向连接非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

17、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报文格式报文格式TCP报文格式报文格式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

18、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FTPTELNETDNSSNMPTFTPSMTPUDP2123255369161RIP520传输层传输层应用层应用层TCP 端口号源端口源端口目标端口目标端口Host A102823SPDPHost ZTelnet Z目标端口目标端口=23.TCP 顺序号和确认号源端口源端口目标端口目标端口顺序号顺序号#确认号确认号#Source Dest.Seq.Ack.102823101我发送我发送#10.TCP 顺序号和确认号我已收

19、到我已收到#10,现在我需要现在我需要#11.源端口源端口目标端口目标端口顺序号顺序号#确认号确认号#102823Source Dest.Seq.1Ack.102823Source Dest.Seq.1Ack.我发送我发送#10.TCP 顺序号和确认号源端口源端口目标端口目标端口顺序号顺序号#确认号确认号#102823Source Dest.Seq.2Ack.102823Source Dest.Seq.1Ack.102823Source Dest.Seq.1Ack.我已收到我已收到#10,现在我需要现在我需要#11.我发送我发送#10.TCP 顺序号和确认号源端口源端口目标端口目标端口顺序号顺

20、序号#确认号确认号#Source Dest.Seq.1Ack.我已收到我已收到#11,现在我需要现在我需要#12.我发送我发送#11Source Dest.Seq.Ack.1028232102823Source Dest.Seq.11Ack.231028Source Dest.Seq.Ack.23102812TCP 三次握手发送 SYN(seq=100 ctl=SYN)接收 SYN发送 SYN,ACK(seq=300 ack=101 ctl=syn,ack)建立会话(seq=101 ack=301 ctl=ack)Host AHost B123接收 SYNTCP连接建立应用层协议会话层协议：S

21、QL、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成为实际网络建模、设计的重要参考工具和理论依据 OSI/RM OSI/RM的思想为我们提供了进行网络设计与分析的方法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）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）各层功能分配不均匀（链路、网络层任

22、务重，会话层任务轻）功能和服务定义复杂，很难产品化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（实际应用中几乎没有完全按OSIOSI七层模型设计的产品）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接口和线缆接口和线缆

23、应用层应用层主机到主机层主机到主机层internet层提供应用程序网络接口提供应用程序网络接口建立端到端连接建立端到端连接寻址和路由选择寻址和路由选择物理介质访问物理介质访问二进制数据流传输二进制数据流传输网络接入层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172.16.3.1172.16.3.2IP:172.16.3

24、.2=?我需要知道我需要知道176.16.3.2的物理的物理地址地址.ARP协议172.16.3.1172.16.3.2IP:172.16.3.2=?我知道你的请求，这是我我知道你的请求，这是我的物理地址的物理地址我需要知道我需要知道176.16.3.2的物理的物理地址地址.ARP协议172.16.3.1IP:172.16.3.2 Ethernet:0800.0020.1111 172.16.3.2IP:172.16.3.2=?我知道你的请求，这是我我知道你的请求，这是我的物理地址的物理地址我需要知道我需要知道176.16.3.2的物理的物理地址地址.ARP协议映射 IP EthernetLo

25、cal ARP172.16.3.1IP:172.16.3.2 Ethernet:0800.0020.1111 172.16.3.2IP:172.16.3.2=?我知道你的请求，这是我我知道你的请求，这是我的物理地址的物理地址我需要知道我需要知道176.16.3.2的物理的物理地址地址.ARP地址解析协议需要10.0.0.2的MAC地址？IP:10.0.0.1/24MAC:00-E0-FC-00-00-11IP:10.0.0.2/24MAC:00-E0-FC-00-00-12ARP Request?ARP Reply10.0.0.2 对应的MAC：00-E0-FC-00-00-12ICMP协议B

26、可达吗？ICMP Echo RequestICMP Echo Reply我在。AB1.2 IOS的基本操作Router Internal ComponentsROM Functions Contains microcode for basic functionsCisco IOS软件查找IOSFlashshowversionshow startup-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 Cisco

27、IOS 模式Cisco IOS 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10.3.3.210.3.3.110.1.1.110.1.1.210.2.2.110.2.2.2S0S1RouterA#telnet 10.2.2.2 Trying 10.2.2.2.Open-Catalyst 1900 Management ConsoleCopyright(c)Cisco Systems,Inc.1993-1998All rights reserved.Enterprise Editio

28、n SoftwareEthernet Address:00-90-86-73-33-40PCA Number:73-2239-06PCA Serial Number:FAA02359H8KModel Number:WS-C1924-ENSystem Serial Number:FAA0237X0FQ.SwitchBSwitch BRouter ARouter BSwitch A查看Telnet连接10.3.3.210.3.3.110.1.1.110.1.1.210.2.2.110.2.2.2S0S1RouterA#sh sessionConn Host Address Byte Idle Co

29、nn Name 1 10.1.1.2 10.1.1.2 0 1 10.1.1.2*2 10.3.3.2 10.3.3.2 0 0 10.3.3.2RouterA#sh user Line User Host(s)Idle Location*0 con 0 10.1.1.2 3 10.3.3.2 2 11 vty 0 idle 1 10.1.1.2Switch BRouter ARouter BSwitch A挂起一个Telnet会话10.3.3.210.3.3.110.1.1.110.1.1.210.2.2.110.2.2.2S0S1RouterB#xRouterA#sh sessionCon

30、n Host Address Byte Idle Conn Name 1 10.1.1.2 10.1.1.2 0 1 10.1.1.2RouterA#resume 1RouterB#Switch BRouter ARouter BSwitch ARouterA#disconnect Closing connection to 10.3.3.2 confirmRouterA#clear line 11confirm 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10.3.3.210.3.3.110.1.1.110.1.1.210.2.2.110.2.2.2S0S1S

31、witch BRouter ARouter BSwitch A使用ping 和trace 命令测试对远端设备的连接性和路径Router#ping 10.1.1.10 Type escape sequence to abort.Sending 5,100-byte ICMP Echos to 10.1.1.10,timeout is 2 seconds:!Success rate is 100 percent(5/5),round-trip min/avg/max=4/4/4 msRouter#trace 10.1.1.10 Type escape sequence to abort.Traci

32、ng the route to 10.1.1.10 1 10.1.1.10 4 msec 4 msec 4 msecRouter#重要提示：Show session和show user的区别Disconnect 和Clear line的区别Ctrl+shift+6 x 和resume1.7 CDP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PROTOCOL CDP 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Subnetwork Access Protocol(SNAP)上层地址Cisco专有的链路层协议介质必须能够支持 S

33、NAPTCP/IPNovell IPXCDP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Cisco IOS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 CDPshow cdpCDPCDP用CDP发现直接相邻的设备使用 CDPSwitch BRouter ARouter BSwitch A10.3.3.210.3.3.110.1.1.110.1.1.210.2.2.110.2.2.2S0S1RouterA#sh cdp?entry Inf

34、ormation for specific neighbor entry interface CDP interface status and configuration neighbors CDP neighbor entries traffic CDP statistics RouterA(config)#no cdp run RouterA(config)#interface serial0 RouterA(config-if)#no cdp enable 使用show cdp neighbor 命令RouterA#sh cdp neighborsCapability Codes:R-R

35、outer,T-Trans Bridge,B-Source Route Bridge S-Switch,H-Host,I-IGMP,r-RepeaterDevice ID Local Intrfce Holdtme Capability Platform Port IDRouterB Ser 0 148 R 2522 Ser 1SwitchA Eth 0 167 T S 1900 2 10.3.3.210.3.3.110.1.1.110.1.1.210.2.2.110.2.2.2S0S1Switch BRouter ARouter BSwitch A使用show cdp entry 命令Rou

36、terA#sh cdp entry*-Device ID:RouterB Entry address(es):IP address:10.1.1.2 Platform:cisco 2522,Capabilities:Router Interface:Serial0,Port ID(outgoing port):Serial1Holdtime:168 secVersion:Cisco Internetwork Operating System Software IOS(tm)2500 Software(C2500-JS-L),Version 12.0(3),RELEASE SOFTWARE(fc

37、i)Copyright(c)1986-1999 by cisco Systems,Inc.Compiled Mon 08-Feb-99 18:18 by phanguye10.3.3.210.3.3.110.1.1.110.1.1.210.2.2.110.2.2.2S0S1Switch BRouter ARouter BSwitch A其它CDP命令RouterA#sh cdp trafficCDP counters:Packets output:56,Input:38Hdr syntax:0,Chksum error:0,Encaps failed:3No memory:0,Invalid

38、packet:0,Fragmented:0RouterA#sh cdp interface BRI0 is administratively down,line protocol is down Encapsulation HDLC Sending CDP packets every 60 seconds Holdtime is 180 seconds10.3.3.210.3.3.110.1.1.110.1.1.210.2.2.110.2.2.2S0S1Switch BRouter ARouter BSwitch A 配置寄存器的3,2,1和0位是启动选项位 用命令show version来检

39、查配置寄存器的值设定配置寄存器的值配置寄存器启动选项部分的值0 x00 x2 to 0 xF0 x1含义进入ROM monitor模式检查NVRAM之 boot system 命令(如果路由器配有Flash则缺省值为 0 x2)自动从ROM启动(提供完整IOS的一个子集)两种方式：1。启动前60秒向路由器发Breack信号，使用o/r 0 xxxxx命令,i重启 新的路由器使用confreg 0 xxxxx命令，reset重启2。在全局配置模式里使用config-register 0 xxxxx命令常用的几条命令：show version !检查配置寄存器的值 show flash！检查Fla

40、sh中的IOS show startup-config ！检查NVRAM中的启动配置文件 show running-config ！检查RAM中的文件2600、3600等新系列路由器步骤：1、启动路由器，60秒内按下ctrl+break键2、rommonconfreg 0 x21423、rommonreset4、router#copy startup-config running-config5、router(config)#no enable secrect6、router(config-line)#no enable password7、router#copy running-config

41、 startup8、router(config)#config-register 0 x21022500系列路由器步骤：1、启动路由器，60秒内按下ctrl+break键2、o/r 0 x21423、i其余步骤跟2600一样1.8 路由器密码恢复Cisco IOS File System and DevicesManaging Cisco IOS Imageswg_ro_a#show flashSystem flash directory:File Length Name/status 1 10084696 c2500-js-l_120-3.bin 10084760 bytes used,6692456 available,16777216 total16384K bytes of processor board System flash(Read ONLY)检查IOS文件备份IOS文件升级IOS文件