《以太网组网技术》课件

以太网组网技术以太网作为当前最广泛应用的局域网技术其组网方式和技术特点对整个网络建,设具有重要影响本课程将全面介绍以太网的网络拓扑、传输介质、网络协议等关键组网技术帮助学习者深入理解以太网在现代网络中的应用,以太网简介以太网是一种基于广播信道技术的局域网标准由美国的公司于,Xerox年提出它采用载波侦听多路访问碰撞检测介质访1973CSMA/CD/问控制方式能够连接普通的个人计算机、服务器等设备,以太网具有高速传输、低成本、简单安装等优势已成为当今最为广泛,使用的局域网技术之一以太网的工作原理数据传输1以太网采用广播的工作方式通过地址识别目标设备实现,MAC,数据的基于帧的传输冲突检测2采用载波监听多路访问冲突检测机制当检测到信CSMA/CD,号冲突时立即停止传输并重试地址解析3通过协议将地址动态转换为对应的地址实现网络ARP IP MAC,层和链路层间的数据交换以太网的特点和优势广泛应用高传输速度低成本部署强大的扩展性以太网广泛应用于计算机网络以太网技术的持续发展传输以太网设备和线缆的价格相对以太网通过交换机等设备可方,、工业自动化、智能家居等各速率从最初的提升到较低使得网络系统的部署和便地进行网络扩展实现从小10Mbps,,个领域成为事实上的行业标如今的及以上更好地维护成本大幅降低型局域网到大型广域网的灵活,1Gbps,准满足高带宽应用需求部署以太网的组成工作站交换机12通过网卡将计算机连接到以太用于连接多台计算机并实现数网上进行数据通信据交换和转发路由器以太网线缆34负责实现不同网段之间的数据用于连接工作站、交换机和路转发和路由由器等设备以太网的连接方式总线型以太网星型以太网混合型以太网所有设备都连接到同一条总线电缆上数据所有设备都通过连接到集中式交换机或集线结合了总线型和星型的优点采用多个总线,,通过广播方式在总线上传输这种拓扑结构器的星形方式组网这种拓扑更可靠可以段通过交换机互联具有可扩展性强、可靠,简单、成本低但有单点故障风险隔离故障但需要更多的电缆和端口性高等特点是目前应用最广泛的以太网拓,,扑总线型以太网总线型以太网是最简单的以太网拓扑结构所有网络设备通过同一根主干电缆连接构成一个共享的总线网络设备可以直接向其他设备发送数据但也需要监听,,总线上是否有其他设备正在传输以避免冲突,这种结构简单易实现但总线容易出现单点故障并且随着设备数量增加网络性,,,能会下降因此现在已很少使用这种以太网拓扑,星型以太网星型以太网是以太网拓扑结构的一种其特点是所有设备均通过集线器或交换机,进行互连集线器或交换机位于网络中心起到汇集和转发数据包的作用这种,拓扑结构具有可靠性高、易管理等优点并且易于扩展被广泛应用于企业局域网,,中混合型以太网混合型以太网是以太网的一种组网形式结合了总线型和星型的优,点它包括一个主干总线和若干个分支总线每个分支总线上连接,多台设备构成一个星型网主干总线负责连接不同分支总线实现,,网络互联这种组网方式提高了网络的灵活性和稳定性以太网线缆标准以太网线缆规范线缆结构以太网线缆有多种规格标准如以太网线缆采用双绞线结构可以减少,Cat5e,、、等这些标准规定了线电磁干扰并提高传输质量Cat6Cat6a,缆的物理特性和传输性能连接器标准线缆长度限制以太网线缆使用连接器这是一根据不同标准以太网线缆的最大长度RJ45,,种广泛使用的标准化连接器从米到米不等以确保信号质100550,量以太网电缆类型双绞线光纤线缆这是最常见的以太网线缆类型由采用光纤传输信号可以实现远距,,两根绞合的铜线组成具有抗干扰离高速传输但成本较高常用于,,能力强的特点骨干网络同轴电缆多模光纤由中心导线和同轴外导层组成能可以传输多种光波长适用于中短,,够提供良好的屏蔽性能适用于较距离传输较单模光纤成本更低,短距离传输以太网交换机工作原理功能特点安全性以太网交换机通过学习和存储连接的设备的支持多个端口能同时在不同端口之间进行以太网交换机能隔离不同网段的广播域增,,地址能够自动建立和管理数据传输通数据交换提供全双工通信并且具有自动协强网络安全性并提供等高级功能MAC,,,,VLAN路提高网络传输效率商速率的能力,以太网交换机的工作原理地址学习以太网交换机通过观察数据包中的源MAC地址来学习网络中各主机的位置信息地址转发当数据包到达时,交换机会查找目的MAC地址对应的端口,并将数据包转发到该端口虚拟局域网交换机支持VLAN技术,可以将物理网络划分为多个逻辑网段,提高网络效率链路聚合交换机还支持多端口聚合,可以增加网络带宽,提供冗余备份以太网交换机的功能数据转发端口隔离连接管理节能降耗以太网交换机能快速转发收到交换机能将不同端口之间的通交换机能动态管理连接根据现代交换机设有智能电源管理,的数据包将数据送往目标地信隔离确保数据只在需要的使用情况调整端口带宽提高功能能根据端口使用情况调,,,,址它能智能地识别和学习端口间传输提高网络效率网络利用率它还能检测端口节功耗降低能耗,,地址根据地址进行故障发现并隔离网络故障MAC,MAC,高速转发以太网交换机的分类基于端口速率基于交换机层级基于管理功能根据交换机端口的传输速率不同可分为百可分为核心层交换机、汇聚层交换机和接入可分为托管交换机和非托管交换机托管交,兆以太网交换机和千兆以太网交换机适用层交换机不同层级交换机负责不同的网络换机提供更丰富的管理功能和配置选项于不同的网络环境和设备需求功能和性能需求以太网路由器数据转发网络隔离以太网路由器可以在不同网段之以太网路由器可以将不同的网段间转发数据包实现网络互联互通隔离开来提高网络安全性,,地址管理IP以太网路由器可以为连接的设备分配地址管理网段内的地址资源IP,IP以太网路由器的功能路由转发网络地址转换12以太网路由器可以实现不同网络之间数据包的转发和路由选路由器可以将私有网络地址转换为公网地址实现网络地址,择的隔离和共享防火墙与安全服务器34DHCP路由器内置防火墙功能可以有效隔离网络中的安全风险路由器可以为局域网客户端分配动态地址简化网络管理,IP,以太网网卡结构设计连接接口以太网网卡由网路访问层芯片、媒体以太网网卡通常采用网线接口RJ-45访问控制层芯片和物理层连接器等组，可以直接连接到以太网交换机或路成，能够将计算机连接到以太网网络由器等设备数据处理驱动软件以太网网卡能够收发网络数据包并根以太网网卡需要安装相应的驱动程序,,据地址和地址进行寻址和交换以便操作系统能够识别并管理该网卡MAC IP,确保数据正确传输以太网网卡的结构物理层1负责数据的物理传输链路层2提供数据链路控制和访问控制驱动程序3与操作系统交互并管理网卡以太网网卡的核心结构包括物理层、链路层和驱动程序三部分物理层负责数据在网线上的物理传输链路层提供数据链路控制和访问控制,而驱动程序则与操作系统交互并管理整个网卡设备这三个部分协同工作确保以太网网络通信的可靠性和高效性,,以太网地址MAC地址概念地址组成1MAC2MAC地址也称为物理地址或硬地址由位二进制数组MAC MAC48件地址，是网卡的唯一标识符成，通常以十六进制表示为12位字符地址用途地址分配3MAC4MAC地址用于二层网络中的设地址由网卡制造商分配，MAC MAC备寻址和数据帧交换每张网卡都有一个唯一的MAC地址协议ARP协议作用工作原理优势与应用安全隐患协议用于解决地址和主机发送请求广播消息协议简单高效能够自动协议没有认证机制容易ARP IPARP,ARP,ARP,地址之间的转换问题目标主机收到后会返回响适配地址与地址的对受到欺骗等攻击网络管MAC ARPIPMACARP它可以根据目标的地址查找应其中包含自己的地址应关系无需手动设置广泛理员需要采取措施来增强IP,MAC,ARP对应的地址并将其添加请求方主机收到后会将此信应用于以太网和其他局域网络协议的安全性MAC,到数据帧的目标地址字息缓存下来供后续使用环境中MAC段中地址和子网划分IP地址子网划分IP地址是计算机在网络中的唯一子网划分是将大的地址网段划IP IP标识用于标识和定位计算机每分成多个小的子网提高地址利用,,台设备都需要一个唯一的地址率和网络性能IP子网掩码网关地址子网掩码用于区分一个地址中网关地址是用于连接不同子网的IP的网络部分和主机部分确定一个路由器地址是数据包进入其他网,,设备位于哪个子网中络的出口技术VLAN概念配置标签VLAN VLAN VLAN是一种虚拟局域网技术可将一个物通过配置可以将同一物理网络的设通过在以太网帧中添加标签来VLAN,VLAN,VLAN VLAN理局域网划分为多个逻辑上独立的子网络备分到不同的虚拟子网络中实现逻辑隔离标识不同的子网络实现数据的隔离传输,,,提高网络的安全性和灵活性的优点VLAN提高网络效率增强安全性灵活配置可以将同一网段内的设备逻辑上划分可以隔离不同部门或用户组的网络流配置灵活可根据业务需求随时调整VLAN VLANVLAN,,为不同的广播域减少不必要的广播流量提量提高网络安全性降低病毒或攻击的传播无需进行物理配线变更,,,,高网络整体效率风险的配置VLAN划分VLAN1根据业务需求和网络结构划分VLAN配置交换机2为每个分配端口并设置相关参数VLAN设置trunk端口3在交换机之间配置允许多个通过的中继链路VLAN分配IP地址4为每个分配独立的地址段VLAN IP的配置包括划分、配置交换机端口、设置端口以及为每个分配地址等步骤通过这些步骤可以建立逻辑上隔离的广播域VLANVLANtrunk VLANIP,提高网络的安全性和效率以太网安全防护防火墙入侵检测和防御12防火墙可以控制网络流量阻挡技术可以实时检测和,IPS/IDS非法访问保护以太网免受外部阻止网络攻击增强以太网安全,,威胁性访问控制加密和认证34通过地址过滤、隔加密算法和身份验证机制可以MAC VLAN离等技术可以限制未授权设备保护传输数据的机密性和完整,的网络访问性防火墙技术隔离防护入侵检测防火墙可以建立网络边界对内外网流防火墙可以分析流量识别异常行为并,,,量进行有效控制和隔离保护内部网络采取阻挡或报警等措施有效防范各类,,资产安全网络攻击策略执行记录审计防火墙可根据预定策略对通过的数据防火墙可记录网络访问信息为事后分,,包进行权限管控确保网络策略得到有析和审计提供依据增强网络安全管理,,效执行技术IPS/IDS入侵预防系统入侵检测系统IPS IDS即入侵预防系统能实时监测网络流量并立即检测和阻止已知即入侵检测系统能被动地分析网络流量识别网络行为异常和IPS,,IDS,,的网络攻击它能主动采取相应的防御措施及时切断攻击者的入可疑活动并发出警报通知管理员采取相应措施注重事后分,,IDS侵途径析和报告有助于发现隐藏的攻击,无线以太网无线以太网是指利用无线电波代替有线电缆连接网络设备的技术它克服了有线网络受地理位置限制的问题，提高了网络的灵活性和移动性无线以太网广泛应用于家庭、企业和公共场所为用户提供无处不在的网络连接,无线以太网的核心技术包括无线路由器、无线网卡和无线接入点等它采用标准通过无线电波在或频段传输数据为用户提供高IEEE

802.11,

2.4GHz5GHz,速稳定的网络服务未来无线以太网将向更高速、更广覆盖的方向发展以太网发展趋势网络速度提升和云计算应用IoT随着和光纤技术的发展以太网以太网将在物联网和云计算等新5G,将向更高速率发展可支持千兆位兴领域广泛应用实现更智能和高,,每秒甚至万兆位每秒的数据传输效的网络管理安全性提高标准化发展以太网将采用更先进的安全技术以太网标准将进一步完善为兼容,,如增强型防火墙、入侵检测和防性和互操作性奠定基础促进以太,御系统提高网络安全性网在各领域的广泛应用,结语以太网作为当今最流行的局域网技术其组网方法、连接方式和安全防护措施不,断创新优化随着物联网、等新技术的发展以太网必将继续发挥关键作用5G,,支撑各行各业的信息化建设和数字化转型相信以太网组网技术必将开创更加美好的未来。