路由与交换技术课件

路由与交换技术本课件将深入探讨路由与交换技术的核心概念和原理,帮助学习者全面掌握网络设备的工作机制从路由协议、VLAN配置、生成树协议等方面入手,系统地介绍关键技术的实现方法和应用场景课程简介全面覆盖突出重点动手实践本课程将从基础概念入手，全面介绍路由与课程设计将重点关注网络工程师实际工作中除了理论讲解，本课程还将安排大量的实验交换技术的核心知识涵盖网络基础、路由所需的关键技能，帮助学习者获得扎实的理操作环节,培养学习者解决实际问题的能力器功能、动态路由协议、交换机原理等多个论知识和实践操作能力方面学习目标掌握网络基础知识理解路由与交换技术12了解OSI参考模型和TCP/IP协议栈的概念和工作原理学习路由器和交换机的基本功能、工作原理和配置方法掌握主流的路由协议学习交换网络技术34熟悉RIP、OSPF、EIGRP和BGP等动态路由协议的原理和理解MAC地址表、VLAN、生成树协议等交换机核心技术实践应用网络基础概念回顾本节将回顾网络的基础概念,包括网络拓扑、网络协议、网络设备等了解这些基础知识对于深入学习路由与交换技术至关重要我们将从网络的基本组成、网络通信过程以及常见的网络硬件设备三个方面对网络基础知识进行系统回顾和介绍参考模型OSIOSI OpenSystems Interconnection参考模型是一个概念性的网络框架,描述了网络中通信的不同功能层次它将网络通信划分为7个层级,从下到上分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层每一层都有特定的功能和责任,共同实现网络通信协议栈TCP/IPTCP/IP协议栈是现代网络的核心骨干,由四层协议构成:应用层、传输层、网络层和数据链路层每一层都有其独特的功能和协议标准,共同实现网络通信TCP/IP协议栈具有简洁、灵活、可扩展等特点,广泛应用于各种网络环境,是互联网的基础网络硬件设备路由器交换机路由器是网络中的核心设备,负责交换机负责在局域网内转发数据包,将数据包在不同网段之间转发通过构建MAC地址表提高传输效率防火墙无线接入点防火墙通过控制进出流量提高网络无线接入点将有线网络扩展到无线安全性,保护内部网络免受外部攻网络,使用户能够在更广的范围内击访问网络介绍路由器路由器概念介绍路由器端口路由器工作原理路由器是网络设备的核心组件,负责连接不路由器通常有多个网络端口,可以连接不同路由器通过分析数据包的目的地址,查找路同网段,并根据预设的路由表进行数据转发的LAN网段或WAN链路端口分为输入端由表确定最优路径,并将数据包转发到下一它可以在网络层实现分段和转发功能口和输出端口,根据路由表确定数据转发方跳路由器或目标主机这种按需转发机制提向高了网络效率路由器基本功能数据转发路由决策路由器的主要功能是将数据包从一个路由器会根据预先配置的路由表和目网络转发到另一个网络的地信息做出路由决策安全防护协议转换路由器可以提供基本的防火墙功能,保路由器可以在不同网络协议之间进行护内部网络免受外部攻击数据转换,实现异构网络互通路由表的作用流量转发路由选择故障诊断安全防护路由表决定数据包应该被转发路由表中的条目决定了数据包检查和分析路由表可以帮助诊路由表中可以设置访问控制列到哪里它记录了网络上各种应该通过哪条路径进行转发,以断网络故障,并找到问题的根源表,阻止未经授权的访问,从而设备的位置信息和到达它们的便尽快、最有效地到达目的地这有助于提高网络的可靠性和提高网络的安全性最佳路径稳定性静态路由和动态路由静态路由手动配置路由表,路由信息不会自动更新,适合网络规模小、拓扑结构稳定的场景动态路由路由器之间自动交换路由信息,路由表会自动更新,适合网络规模大、拓扑结构变化频繁的场景比较静态路由配置简单,动态路由更灵活,适应性强,能自动调整路由,但需要占用更多资源动态路由协议介绍主动学习路由根据指标选路动态路由协议能够自动检测网络拓扑变化,学习和更新路由表信息动态路由协议根据指定的度量指标,如跳数、带宽、延迟等,自动选择可以适应网络变化,提高网络可靠性最佳路径转发数据降低管理难度支持大型网络无需手动配置每个路由器的路由表,动态路由协议可自动学习和更新,动态路由协议具有良好的扩展性,可以应用于中大型网络环境,满足企大大降低网络管理的工作量业网络的需求协议RIP基本概念工作原理12RIP RoutingInformation路由器定期广播自己的路由表,Protocol是一种基于距离向邻居路由器据此更新自己的路量的路由协议,利用跳数作为路由表,形成一个收敛的路由体系径选择的度量标准局限性优点与缺点34RIP只能处理小型网络,不适合RIP简单易用,但无法满足当今大规模网络,存在较为严格的跳大型网络的需求,需要更加灵活数限制和收敛速度慢等问题高效的路由协议协议OSPF协议概述特点与优势工作机制应用场景OSPFOpen ShortestOSPF具有快速收敛、支持多OSPF路由器会定期通过链路OSPF适用于企业内部大型网Path First是一种基于链路条等价路径、安全性高、可扩状态通告LSA交换网络拓扑络、ISP骨干网络、数据中心状态的动态路由协议,通过发现展性强等优点它可以根据链信息,并利用Dijkstra算法计网络等需要快速收敛与负载均和维护网络拓扑信息来计算最路带宽、时延等指标灵活调整算最短路径,从而在路由表中建衡的复杂网络环境它已成为短路径路由它采用Dijkstra路由开销,并支持子网划分,适立最优路由这种机制可以快IP网络中最广泛使用的动态路算法,能够自动计算和维护网络用于大型网络环境速适应网络环境变化由协议之一中的最佳路由协议EIGRP协议原理报文格式主要优势EIGRP是一种先进的距离矢量路由协议,基EIGRP报文包括更新、查询、应答和问候等,EIGRP具有快速收敛、可扩展性强、支持多于拓扑表实现快速收敛,可以有效减少路由可以动态获取网络拓扑信息并快速传播协议等优势,适用于中大型企业网络更新开销协议BGP协议概述协议特点BGP（Border GatewayProtocol）是当今最流行的路由协议•基于路径向量的算法之一,主要应用于互联网上的自治系统之间它能够帮助自治系统•可实现自治系统间的策略控制之间进行可达性信息的交互,并根据预定策略选择最优路径•支持CIDR，能够根据网络前缀长度转发数据报•具有良好的可伸缩性和稳定性路由选择策略网络拓扑路由政策路由协议指标安全性考量了解网络拓扑结构是制定路由策根据企业需求和网络环境,制定合理设置路由协议的指标,如跳在制定路由策略时,还需要考虑略的基础,可以帮助我们选择合灵活的路由策略,可以提高网络数、带宽、延迟等,可以优化数网络安全因素,防止非法访问和适的路径的效率和稳定性据包的转发路径数据泄漏交换机的基本概念交换机是一种网络硬件设备,用于连接多个计算机或其他网络设备,并实现数据包在这些设备之间的转发和交换交换机基于MAC地址进行数据包转发,能高效地处理局域网内的数据通信交换机可以智能地根据目的MAC地址将数据包转发到相应的端口,避免了广播风暴等问题,提高了网络的传输效率同时交换机也支持VLAN技术,可以将一个物理网络划分为多个逻辑网络,增强了网络的安全性和灵活性交换机的工作原理地址学习MAC1交换机会自动学习并记录连接端口上的MAC地址帧转发2交换机会根据MAC地址表进行精确转发广播风暴抑制3限制广播帧的传播范围,提高网络性能隔离VLAN4独立的广播域,提高网络安全性交换机的核心工作原理是基于MAC地址进行数据帧的转发交换机会自动学习并记录与其各端口相连的设备的MAC地址,从而可以精确地将数据帧转发到目标端口同时,交换机还具有广播风暴抑制和VLAN隔离等功能,提高了网络的性能和安全性地址表MAC集中化管理动态学习12交换机维护一张MAC地址表,用于跟踪与每个端口关联的设交换机会动态地将收到的数据包中的源MAC地址添加到地址备MAC地址表中目的查找高效转发34当交换机收到一个数据包时,会查找地址表以确定目的MAC通过MAC地址表实现高效的数据包转发,避免广播,提高网络地址所在的端口性能技术VLAN隔离广播域提高网络灵活性VLAN可以将网络划分为多个逻辑VLAN让用户可以根据实际需求灵广播域,提高网络效率,增强网络安活配置网络,无需更改物理拓扑全性减少管理开销支持不同协议VLAN可以将网络逻辑划分,使管VLAN可以隔离不同协议的网络流理员更容易管理和维护网络量,提高网络性能和可扩展性端口安全保护网络边缘地址绑定违规行为检测灵活配置MAC端口安全是一种关键的网络安端口安全可以绑定特定的端口安全还可以检测端口上违不同的网络环境可以根据需求全技术,可以保护网络边缘设备MAC地址到端口上,限制只有规行为,例如MAC地址变更、灵活配置端口安全策略,既可以免受未经授权访问和攻击它指定MAC地址的设备才能通端口被占用等异常情况,并及时全局启用,也可以对特定端口进通过对连接到交换机端口的设过该端口访问网络这有效防发出报警,提高安全性行个性化设置备进行识别和验证,提高网络整止未授权设备的接入体的安全性生成树协议网络拓扑优化生成树协议可以自动检测和移除网络中的冗余链路,优化网络拓扑结构链路冗余保护生成树协议可以在主链路故障时,迅速切换到备用链路,保证网络可靠性负载均衡生成树协议可以在备用链路上建立转发路径,实现网络流量的负载均衡交换机冗余技术提高可靠性负载均衡通过使用多台交换机并设置冗余协冗余技术可实现流量在多台交换机议,可以实现网络的高可用性,提高之间的自动负载分担,提高网络的系统的可靠性总吞吐量快速故障切换可扩展性当主交换机出现故障时,冗余协议采用冗余交换机,可根据业务需求可快速将流量切换至备用交换机,灵活添加交换设备,提高网络的可减少网络中断时间扩展性协议HSRP概要工作原理配置HSRP HSRPHSRPHSRP是Cisco开发的一种专有的冗余路由HSRP通过选举机制在一组路由器之间选择HSRP可以通过简单的配置在路由器接口上协议,用于提高网关设备的可用性它能够一个虚拟IP地址和MAC地址作为网关地址,启用,无需复杂的网络拓扑通过设置HSRP自动选择一个主路由器,并在主路由器出现同时选出主路由器和备用路由器主路由器组ID、优先级等参数,可以灵活地控制主备故障时自动切换到备用路由器,从而确保网提供网关服务,备用路由器在主路由器失效路由器的选举过程关的高可靠性时接管网关服务协议VRRP虚拟路由器冗余协议主备切换机制12VRRP VirtualRouter RedundancyProtocol是一种VRRP协议通过虚拟路由器组的主备切换机制,确保当主路由路由器冗余协议,用于实现网关的高可用性器故障时,备用路由器可以自动接管网关和概念标准规范3VIP VR4VRRP引入了虚拟IP VIP和虚拟路由器VR的概念,以VRRP是RFC5798中定义的标准协议,广泛应用于企业网实现高可用性和负载均衡络和服务提供商网络协议GLBP负载均衡高可用性GLBP（Gateway LoadGLBP提供了网关冗余机制,确Balancing Protocol）可以在保即使一个网关失效,其他网关也多个网关之间实现动态负载均衡可以顺利接管自动故障切换简化配置当某个网关出现故障时,GLBP与HSRP和VRRP相比,GLBP可以自动将流量切换到其他可用具有更加简单的配置方式的网关课程总结重要概念总结动手实践应用本课程涵盖了网络基础、路由技术、通过配置与故障排查实验，学员掌交换技术等关键知识点为学员深握了路由器和交换机的具体操作方入理解网络技术奠定了坚实基础法，为日常应用打下良好基础未来发展方向随着网络技术的不断进步,学员需要持续学习新的协议和标准,保持对网络技术的敏捷思维问答环节在课程内容讲解完毕后,我们将进入问答环节这是学生提出疑问并与老师互动交流的宝贵时间我鼓励大家积极参与,畅所欲言,充分表达自己的想法和观点这不仅有助于巩固所学知识,也有利于培养批判性思维和沟通表达能力老师将认真解答同学们提出的各种问题,并就重点和难点内容进行补充讲解同时,我们也欢迎学生分享自己在实践中遇到的问题和心得体会通过师生互动,相信我们能够进一步深化对路由与交换技术的理解让我们携手共进,充分利用这个问答时间,以期达到事半功倍的学习效果让我们一起为提高自身的网络技术水平而努力吧!。