多层交换第一讲

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2.1 网络分层
OSI (Open Systems Interconnection) 模型 应用层(7) 表示层(6) 会话层(5) 传输层(4) 网络层(3) 链路层(2) 物理层(1) 低层,又称介质层,控制网络中 信息的物理传输 中间层 高层 主机层,保证主机之间 数据的无差错传输
20/80规则:20%的流量在本地工作组局域网,80%的流量需要流出本地网 络.
– 基于Web的计算及其Internet交互应用 – 服务器整合,集中服务与数据中心
带来的变化:80%的流量必须通过第3层设备.流量模式的变化要求网络的 第3层运行能力要与第2层运行能力相匹配.
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1.4 园区网络结构
园区网络结构
– 本地服务 – 远程服务 – 企业级服务
园区网络结构发展需求
– 快速收敛 – 确定的路径 – 规模和吞吐量具有可扩展性 – 集中存储 – 20/80原则 – 多协议支持 – 组播支持
P语 硬件交换与软件交换 第2层交换 第3层交换 第4层交换 第7层交换
学习过程
– 学习本课程是一个累积过程 – 每节课都会有新的技术需要掌握 – 注重课堂效率 – 注重课下实践
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提纲
园区网概述 多层交换技术 层次化网络设计
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1 园区网概述
传统园区网络 当前园区网络 网络流量规则 园区网络结构及发展需求
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1.1 传统园区网络
"园区"是指一栋建筑物或一组建筑物,它(们)连接到一个由多个局域 网(LAN)组成的企业网上,也可以被进一步定义为在一个固定地理区域 的一个公司或一个公司的一部分. 明显特征:拥有该园区网的公司通常也拥有该园区网内所有的物理线路. 园区网一般采用局域网技术. 传统的园区网存在两个问题:可用性和性能. 解决办法:分段,VLAN,路由.
学时分配
– 32 32学时,授课16学时,上机16学时 16 16
参考教材
– 多层交换网络设计标准教程, 全国信息化计算机应用技术资格认证管理中心 组编,北京理 工大学出版社 – CCNP学习指南:组建Cisco多层交换网络(BCMSN)(第4版)(CCNP642-812),人 民邮电出版社 – 多层交换技术实训教程,郑华 主编,电子工业出版社 – 其它网上公开资料,随时公布
多层交换技术与应用—— 多层交换技术与应用 第一讲: 第一讲:多层交换概述
孙润元 ise_sunry@
前言
如何建设高可靠性,易于扩展,能满足语音,视频和数据等新兴需求的网 络
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多层交换技术课程简介
课程性质:
– 专业方向选修课
教学目的
– 了解现代多层交换网络的基本理论和方法,掌握进行现代园区网络设计所需要的多层交换 技术知识,培养设计并实现具有高可靠性,高性能,易于扩展,能满足语音,视频和数据 等新兴需求的网络的实际操作能力.
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2.2 硬件交换与软件交换
硬件交换:通过专门的硬件组件(ASIC)在任何层(2-7层)处理数据包的 行为.ASIC(Application-Specific Integrated Circuit,应用专用集成电路 )通常达到线速的吞吐量,而不会因为某些高级特性如QoS标记,ACL处 理或IP重写等,降低性能等级. 硬件交换的相关术语:硬件方式,使用ASIC,基于硬件,MLS(Multilayer Switching Switching,多层交换)等. 软件交换:通过CPU实现.
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2.6 第7层交换 层交换
第七层交换功能暗指内容智能.
– Web浏览:URL检测,cookie,主机报头 – VOIP:区分呼叫目的地 – P2P:检验数据内容,决定转发策略
交换时使用内容智能的主要目的是QoS和安全,而不是执行基本的数据转 发.
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2.7 多层交换
集合了2,3,4层交换 高速可扩展性 低延迟
课程考核方案
– 考试成绩(50~60%)+平时成绩(35~45%)+ 出勤(5%)
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多层交换技术课程简介
课程内容
– 多层交换概述 – VLAN,STP等基本知识 – VLAN间路由技术 – 多层交换技术(传统MLS,CEF) – 多层交换的QoS – 多层交换的多播技术 – 多层交换的高可用性 – 多层交换的安全性
思考:在一个小型,中型,或大型园区网中为每一层挑选与对应的功能相适应的 Cisco产品.
课后题:上网查找Cisco产品线,熟悉各类产品的特性与应用范围.
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3.4 层次化网络设计案例
小型园区网络
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3.4 层次化网络设计案例
小型园区网络
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3.4 层次化网络设计案例
中型园区网络
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3.4 层次化网络设计案例
中型园区网络
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3.4 层次化网络设计案例
大型园区网络
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3.4 层次化网络设计案例
大型园区网络
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3.4 层次化网络设计案例
案例:
某企业园区需要增加新的建筑物,并且它具有下列性能,可扩展性和可用性等方 面的需求: –单座建筑物中存在2000名终端用户,每个楼层大约100名用户. –对于达到园区主干子模块的可用带宽,每名用户的最低要求是500kbit/s. –应用软件典型的突发吞吐量最大可达20MB/s(160Mbit/s). –终端用户支持新的IP/TV多播应用. –IP电话的高可用性和数据可达性. –IP电话的线上供电. –园区主干子模块已经出现在适当的位置,并且存在4个可用的吉比特以太网接口 .
实验内容
– 多层交换机的基本配置和排错 – VLAN,STP实验 – 三层交换机路由实验 – 基于CEF的MLS实验 – 多层交换的QoS实验 – 多层交换组播实验 – 多层交换的高可用性实验
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课程特点
主题明确,但部分内容较深 应用性强,学练结合
– 掌握原理,培养技能 – 多加练习,感性认识与理性认识相结合
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3.2 构建功能区块
服务提供商网边 缘
– 提供到服务提供 商所实施服务的 连接 – 通过使用不同的 WAN技术和ISP ,服务提供商边 缘功能区域能够 促成与其他网络 的通信
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3.2 构建功能区块
园区网络模块对比
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3.3 层次化设计中 层次化设计中Cisco产品线 产品线
问题:规划上述网络,画出拓扑.
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小结
园区网络的流量规则 园区网络的结构 硬件交换与软件交换 多层交换技术 层次化网络设计的思想
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上机
题目:多层交换机的基本配置和排错 上机时间:3月10日 5-6节 网络0701 9-10节 网络0702 要求:
– 分组实验,4人/组,分组名单3月5日上交. – 分时实验,1学时模拟器,1学时设备
3.2 构建功能区块
园区网内部职能
– 提供性能,可扩 展性和高可用性 – 包括单个园区中 独立运转所需要 的网络设备 – 不能提供远程连 接或Internet接入
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3.2 构建功能区块
园区网内部结构
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3.2 构建功能区块
园区网边缘
– 过滤来自边缘 模块的通信流 量,并且将其 路由到企业园 区功能区域 – 包含企业园区 和远程位置, 远程用户,家 庭用户, Internet之间进 行有效而安全 通信所需要的 全部网络设备
老式的第2层交换机中的全部网络设备都必须属于相同的子网.
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2.4 第3层交换 层交换
与路由器的区别
– – 在通过的路由器上,一般由基于微处理器的引擎执行数据包交换的操作 3层交换机通过硬件执行数据包交换的操作
第3层交换包括第3层路由选择功能. 第3层交换机对数据包的处理过程:
– – – – – – – – 根据第3层信息确定转发路径 通过第3层校验和验证第3层数据包的完整性 验证数据包的TTL是否到期并递减 在IP重写的过程中,重写源和目标MAC地址 IP MAC 在第3层重写的过程中,更新第2层CRC 处理并响应数据包中的任何选项信息 更新MIB中的转发统计数据 如果需要的话,实施安全控制和QoS
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2.1 网络分层
OSI低三层设备, OSI低三层设备,逻辑与数据结构 低三层设备
路由器/ 3层 路由器/三层交换机
网络层 数据链路层 物理层
包(PACKET) PACKET) 帧(FRAME) FRAME) 比特(BIT) 比特(BIT)
2层 1层
交换机/ 交换机/网桥 集线器/ 集线器/中继器
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3 层次化网络设计
层次化 功能区 层次化网络设计产品线 层次化网络设计案例
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3.1 层次化
接入层:存在于终端用户和网络连接的地方.
– – – – – – – – – – – – – 每台交换机端口的成本较低 高的端口密度 对高层的可扩展向上链接 用户访问功能,如VLAN成员,流量,协议过滤以及QoS 多个上行链接之间的跳跃 对分组处理来说,有较高的第3层吞吐量 通过访问列表和分组过滤器的安全性和基于策略的连接功能 QoS特性 对核心层和访问层的可扩展与可跳跃的高速链接 在第2层和第3层的高吞吐量 对无用和不必要分组的控制(访问列表,分组过滤) 为高可用性的冗余和跳跃 高级QoS功能
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1.2 当前园区网络
组成部分:局域网交换机和路由器 承载传统的应用:信息传播,文件传输,电子邮件等,不需要占有太多带 宽,流量模式比较直观 新兴应用:桌面出版,电视会议,WebTV,占用带宽,流量特征不容易预 测