网络基础架构课件.ppt
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- 网络 基础 架构 课件
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1、公安部交通管理科学研究所2013年6月 计算机网络内容概述 计算机网络基础 局域网技术及解决方案 广域网技术及解决方案 网络安全相关技术及解决方案计算机网络基础什么是计算机网络ARPAnet线缆网卡交换机路由器OSI 七层参考模型ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysicalData LinkNetworkTransportSessionPresentationApplicationPhysical比特流帧(帧(Frame)包(包(Packet)分段分段(Segment)会话流会话流代码流代码流数据数据TCP/IP
2、协议簇传输层数据连路层 网络层物理层应用层应用层会话层表示层应用层传输层传输层网络层网络层物理层物理层HTTP、FTP、SMTP、SNMP、POP、TELNET、RIP、NNTP等等TCP和和UDPIP、ICMP、IGMP、ARP、RARP等等Ethernet、ATM、FDDI、X.25、ISDN等等内容分发负载均衡路由器交换机TCP会话连接SYN received主机A:客户端主机 B:服务端发送TCP SYN分段 (seq=100 ctl=SYN)1发送发送TCP SYN&ACK分段分段(seq=300 ack=101 ctl=syn,ack)SYN received2Establishe
3、d(seq=101 ack=301 ctl=ack)3TCP连接的终止主机B:服务端主机 A:客户端1发送发送TCP FIN分段分段2发送发送TCP ACK分段分段3发送发送TCP FIN分段分段4发送发送TCP ACK分段分段关闭A到B的连接关闭A到B的连接局域网技术及解决方案局域网技术 LAN是一个覆盖地理位置相对较小的高速数据网络,通过电缆将服务器、工作站、打印机和其它设备连接到一起。这种网络通常位于一个比较集中的建筑群内。 电脑连接的方式叫“网络拓扑”,常见的LAN有三种:总线型、环型和星型。而只有总线型和环型两种。逻辑总线型和环型拓扑结构通常可以在星型物理拓扑结构中实现。图一图一总线
4、型总线型(以太网)(以太网)图二图二环型环型(令牌环、(令牌环、FDDI)图三图三星型星型图四图四星型星型局域网技术:速率为10Mbps,传输介质为同轴电缆或双绞线; 速率为100Mbps,传输介质为双绞线或光纤;速率为1000Mbps,传输介质为双绞线或光纤; 4)万兆以太网:速率为10000Mbps,传输介质为双绞线或光纤.:同轴电缆、双绞线、光纤。一种电脑辅助板卡,一面插入电脑母板的扩展槽,另一面与网络线缆相连。网卡完成网络通信所需的各种功能。只有通过网卡,电脑才能通过网络进行通信。 目前常用的以太网卡:10M、10/100M自适应、1000M。 是一种连接多个用户节点的设备,每个经集线
5、器连接的节点都需要一条专用电缆,用集线器可以建立一个物理的星型网络结构。 常用的集线器按速率分有10M、100M、10/100M自适应三种,支持的端口数从8口到24口不等。集线器令所有端口10M(或100M)带宽。 是设备,它将较大的局域网分解成较小的子网,另每个端口下连接的单个设备或子网独享10M(或100M)分段,然后再实现分段间通信。 交换机对大网进行细分,减少了从一个分段到另一个分段时不必要的网络信息流,从而解决了网络拥塞问题,提高网络整体性能。 常见交换机类型:10M、10/100M、1000M,端口从8口到48口不等。 交换机还有可堆叠、不可堆叠,可网管、不可网管以及是否带三层路由
6、功能之分。交换机交换机集线器集线器子网子网A集线器集线器子网子网B所谓,是指一个由多个段组成的物理网络中的结点的,利用VLAN,工作组应用可以象所有工作组成员都连接到同一个物理网段上一样进行工作,而不必关心用户实际连接到哪个网段上。VLAN是交换式LAN的最大特点。交换机交换机交换机交换机交换机交换机部门部门A部门部门B部门部门A部门部门BVLAN的产生原因广播风暴广 播 域广播域广播域通过路由器将网络分段广播 广播域广播域通过VLAN划分广播域Port 1 : VLAN-1Port 2 : VLAN-2VLAN的优点 相对与传统的LAN技术,VLAN具有如下优势: 隔离广播域,抑制广播报文.
7、 减少移动和改变的代价 创建虚拟工作组,超越传统网络的工作方式 增强通讯的安全性 增强网络的健壮性VLAN的划分方法基于端口的VLAN主机A主机B主机C主机DVLAN表Port 1Port 2Port 7Port 10端口端口所属所属VLANPort1VLAN5Port2VLAN10Port7VLAN5Port10VLAN10VLAN的划分方法 基于MAC地址的VLANVLAN表MAC地址地址所属所属VLANMAC AVLAN5MAC BVLAN10MAC CVLAN5MAC DVLAN10主机A主机B主机C主机DVLAN的划分方法基于协议的VLANVLAN表协议类型协议类型所属所属VLANI
8、PX协议协议 VLAN5IP协议协议VLAN10主机B主机C主机DVLAN的划分方法基于子网的VLANVLAN表IP网络网络所属所属VLANIP 1.1.1.0/24VLAN5IP 1.1.2.0/24VLAN10主机A主机B主机C主机DVLAN的可跨越性VLAN3VLAN5VLAN3VLAN5 VLAN数据可以跨越多台交换机被转递SWASWBVLAN的链路类型接入链路Access-Link干道链路Trunk-LinkSWASWB以太网交换机的端口分类 Access端口:一般用于接用户计算机的端口,access端口只能属于1个VLAN。 Trunk端口:一般用于交换机之间连接的端口,trunk
9、端口可以属于多个VLAN,可以接收和发送多个VLAN的报文。 Hybrid端口:可以用于交换机之间连接,也可以用于接用户的计算机,hybrid端口可以属于多个VLAN,可以接收和发送多个VLAN的报文。端口的缺省ID(PVID) Access端口只属于一个VLAN,所以它的缺省ID就是它所在的VLAN,不用设置。 Hybrid端口和Trunk端口属于多个VLAN, 所以需要设置缺省VLAN ID,缺省情况下为VLAN 1。Trunk-Link配置负责传输多个VLAN的数据Trunk-Link端口PVID默认为1配置端口类型Switch-Ethernet0/3port link-type tru
10、nk配置Trunk-Link所允许传递的VLANSwitch-Ethernet0/3port trunk permit vlan all配置Trunk-Link端口PVIDSwitch-Ethernet0/3port trunk pvid vlan 1Port-0/3Port-0/3SWASWBAccess-Link配置默认情况下,交换机所有端口都是Access-Link端口,并属于VLAN-1,即PVID (Port VLAN ID)为1Port-0/1 : VLAN-3Port-0/2 : VLAN-5配置端口类型Switch-Ethernet0/1port link-type acces
11、sSwitch-Ethernet0/2port link-type access创建VLAN,并向VLAN中添加端口Switchvlan 3Switch-vlan1port ethernet 0/1Switchvlan 5Switch-vlan2port ethernet 0/2另外的一种向VLAN中添加端口的方法Switch-Ethernet0/1port access vlan 3Switch-Ethernet0/2port access vlan 5SWAVLAN的缺点VLAN隔离了二层广播域,也就严格地隔离了各个VLAN之间的任何流量,分属于不同VLAN的用户不能互相通信。VLAN 1
12、00VLAN 200Port 1Port 2VLAN互通的实现每个VLAN一个物理连接在二层交换机上配置VLAN,每一个VLAN使用一条独占的物理连接连接到路由器的一个接口上。VLAN 100VLAN 300Ethernet2Ethernet0VLAN 200Ethernet1VLAN互通的实现使用VLAN Trunking二层交换机上和路由器上配置他们之间相连的端口使用VLAN Trunking,使多个VLAN共享同一条物理连接到路由VLAN 100VLAN 300VLAN 200TrunkEthernet0.300Ethernet0.200Ethernet0.100VLAN互通的实现交换和
13、路由的集成二层交换机和路由器在功能上的集成构成了三层交换机,三层交换机在功能上实现了VLAN的划分、VLAN内部的二层交换和VLAN间路由的功能。二层交换机三层交换机三层交换机功能模型局域网络的设计需求 更高的可靠性冗余的网络结构:STP,PVST高速故障链路切换:Uplink fast, Backbone fast, Port fast 更高的安全性完整的网络安全策略:VLAN, 基于交换机端口的安全性, 更高的性能基于光纤和UTP的千兆以太网及以太网通道高效的第三层交换 更好的可管理性强大的网络管理工具:CiscoWorks2000 支持未来业务的发展大型局域网网络解决方案CiscoWor
14、ks for Windows或或 CiscoWorks 2000 网管网管邮件服务器邮件服务器4GB GEC中心两台中心两台Catalyst4506/4507,配置,配置千兆模块,支持千兆模块,支持VLAN和高速三层和高速三层交换交换1000M10/100M10/100M业务服务器业务服务器10/100M10/100MCatalyst 2950T1000M1000MOA服务器服务器Catalyst 3550工作站工作站 10/100M 接入接入1000M1000MCatalyst 3550大型局域网网络解决方案特点1.系统稳定可靠;采用双中心,且链路冗余;2.高性能全交换、千兆主干,满足大负荷
15、网络运行需求;中心交换机备板64Gbps,二层和三层交换性能为48MPPS;3.三层交换,虚拟网络划分,有效隔离办公与业务网络,避免广播风暴,提高网络性能;4.边缘交换机采用10/100M端口连接终端用户,千兆上联,可堆叠扩展用户数目,节省上联链路;5.系统安全, 保密性高; ACL,VLAN等网络安全策略6.管理简单,浏览器方式无需专门培训7.良好的扩充性广域网技术及解决方案广域网综述 是地理位置较为分散的局域网之间链接通道的集合。 广域网的出现是为了解决局域网与一台远程工作站或另一个局域网链接的问题,在这种情况下,需要链接的距离已超过了线缆媒体的规格,或者不可能进行物理性的线缆连接,为了实
16、现广域网,需要用到下面这些传输媒体:普通电话网(PSTN)X.25专线一线通ISDNDDN专线帧中继业务国际互联网(Internet)高速光缆卫星链路微波传输链路无线广播媒体一线通ISDN ISDN是一种建立在全数字化网络基础上的综合业务网络,中国电信称之为“一线通”。它有以下特点: 1)通过一根普通电话线您可以进行多种业务通信,如用于电话、上网、传真、会议电视、局域网互连等; 2)因为ISDN提供2B+D服务(B信道传输速率为64K,D信道为“服务信道”传输速率16K),通过一根普通电话线您可以同时进行两路通信,比如边上国际互联网边打电话,或两部电话同时通话等; 3)可以同时使用两个B信道来
17、进行数据传输,从而获得128K的总体传输速率,当一个B信道用于语音传送时,另一个B信道上的传输速率就会降回原始的64K,当语音停止传送时,数据传送速率就会立即恢复成128K。数据专线 DDN是数字数据网的简称,主要是为用户提供永久的出租数字电路。 DDN为用户开放多种形式的业务:点对点的专线、一点对多点的连接、同点对多点的图像通信等。速率从9.6K、19.2K、64K一直2M。 帧中继提供了高速度、高效率、大吞吐量、低时延的数据服务。帧中继利用永久性虚电路(PVC)建立可靠的端到端回路。 对于低速帧中继业务可通过DDN网内以帧中继OVER DDN的方式或经由DDN网接入宽带ATM网;对于高速用
18、户可使用光纤或HDSL直接接入ATM网。 相对于DDN电路,帧中继更适合于点到多点的业务。DDN的点到多点业务只能提供轮询方式(在一段时间内,主点只能与一个从点进行通信)。帧中继业务采用PVC方式,可提供与所有从站并发双工通信。另外,由于帧中继支持突发数据,也比较适合于局域网互连或业务突发量较大的应用。 VPN技术使用户可以通过国际互联网为企业构筑安全可靠、方便快捷的企业私有网络。 根据业务类型,VPN业务大致可分为两类,拨号VPN与专线VPN。所谓拨号VPN,指企业员工或企业的小分支机构通过当地ISP拨号入公网的方式而构筑的虚拟网。专线VPN是指企业的分支机构通过租用当地专线入公网来构筑的虚
19、拟网。 VPN系统使分布在不同地方的专用网络在不可信任的公共网络上安全地通信。它采用复杂的算法来加密传输的信息,使得敏感的数据不会被窃听。工作过程: 局域网中被保护的主机发明文信息到VPN设备,VPN对数据加密后通过路由器送到互联网上,加密的数据从互联网到达另一个局域网的路由器,然后由路由器后面的VPN设备将数据解密后送到VPN后面被保护的主机上。 VPN技术当地专线隧道从一个VPN设备开始到另一个VPN设备结束。当地专线拨当地ISP拨长途号租长途专线国际互联网国际互联网分支分支机构机构总部总部局域网局域网路由器路由器VPNVPN设备设备VPNVPN设备设备路由器路由器带带VPNVPN软件软件
20、的远程站点的远程站点VPN技术防火墙Checkpoint &FortiGate 400出口路由器CISCO 3620INTERNETSDH 128KDDN专线XXX单位网络系统拓扑图2M数字电路中心交换机Catalyst4006股份公司防火墙PIX515-R出口路由器CISCO 3640内部路由器CISCO 37454M数字电路PSTN 财务信息系统DMZ防火墙拨号路由器财务客户端财务客户端财务客户端DB*2Switch*2RAIDAPP*2TAPEDB=数据库服务器APP=应用服务器RAID=磁盘阵列TAPE=磁盘阵列2Gb/s光纤通道WEBWEB=WWW服务器应用实例一:总部网络总部网络拥
21、有静态拥有静态IP地址的地址的分公司网络分公司网络 拥有动态拥有动态IP地址的地址的分公司网络分公司网络 备用备用VPN通道通道DDN专用线路专用线路公司外地出差公司外地出差人员人员 公司外地出差人公司外地出差人员员 拥有静态拥有静态IP地址的分地址的分公司所属各经营部公司所属各经营部 拥有动态拥有动态IP地址的分地址的分公司所属各经营公司所属各经营 FortiGate-100 FortiGate-50两网关设备间两网关设备间IPSecVPN通道通道 FortiNet SSH软件软件IPSecVPN通道通道L2TP/PPTP VPN通通道道XXX集团销售公司VPN专网应用实例二:VPN网络安全
22、技术及相关解决方案防火墙技术 防火墙:是加载于可信网络与不可信网络之间的安全设备,是网络安全政策的有机组成部分,它通过控制和监测网络之间的信息交换和访问行为来实现对网络安全的有效管理。 防火墙可以是软件、硬件和软硬件结合的 发展历经简单包过滤、应用代理、状态检测(状态包过滤)防火墙 最新技术是具有数据流过滤功能的防火墙 对于一个网络来说,所有通过“内部”和“外部”的网络流量都要经过防火墙 防火墙本身必须建立在安全操作系统的基础上防火墙的控制能力 服务控制,确定哪些服务可以被访问 方向控制,对于特定的服务,可以确定允许哪个方向能够通过防火墙 用户控制,根据用户来控制对服务的访问 行为控制,控制一
23、个特定的服务的行为防火墙主要功能 过滤进、出网络的数据 管理进、出网络的访问行为 封堵某些禁止的业务 记录通过防火墙的信息内容和活动 对网络攻击进行检测和报警内部工作子网与外网的访问控制进 行 访问 规 则检查发 起 访 问请求合法请求则允许对外访问将访问记录写进日志文件合法请求则允许对外访问发起访问请求WWW Mail DNS管理子网管理子网一般子网一般子网内部内部WWW重点子网重点子网DMZ区域与外网的访问控制进 行 访问 规 则检查发 起 访 问请求合法请求则允许对外访问将访问记录写进日志文件禁止对外发起连结请求发起访问请求WWW Mail DNS管理子网一般子网内部WWW重点子网内部子
24、网与DMZ区的访问控制进 行 访问 规 则检查发 起 访 问请求合法请求则允许对外访问将访问记录写进日志文件禁 止 对 工作 子 网 发起 连 结 请求发 起 访 问请求WWW Mail DNS管理子网一般子网内部WWW重点子网拨号用户对内部网的访问控制拨号服务器Cisco 2620移动用户PSTNModemModem进行一次性口令认证认证通过后允许访问 内网将访问记录写进日志文件管理子网一般子网内部WWW重点子网下属机构对总部的访问控制管理子网一般子网内部WWW重点子网WWW Mail DNSFW+VPNFW+VPN进行规则检查将访问记录写进日志文件基于时间的访问控制Host C Host
25、D 在防火墙上制定基于时间的访问控制策略上班时间不允许访问Internet上班时间可以访问公司的网络Internet用户级权限控制Host C Host D Host B Host A 受保护网络Internet PermitPasswordUsername预先可在防火墙上设定用户root123root123Yesadmin883No不管那台电脑都可以用相同的用户名来登陆防火墙只需在防火墙设置该用户的规则即可高层协议控制v 应用控制可以对常用的高层应用做更细的控制v 如HTTP的GET、POST、HEADv 如FTP的GET、PUT等物理层物理层链路层链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层
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