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  • 交换机路由器的相同之处
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    2020-06-26 22:00:21

    计算机网络A
    实验指导书

    计算机科学与技术学院
    2019.2

    注意事项

    1. 实验报告纸请自行领取(无需封面)。
    2. 实验报告纸的各项内容务必填全,室温:常温,气压:常压。(成绩、教师签字不填写),包括右上角的页号、下方的实验室名称与日期。实验室名称:网络与信息安全实验室
    3. 一次实验一张报告纸(4次实验共4张)。
    4. 实验报告上的各栏目严格按本文档填写。
    5. 实验项目名称、项目编码、指导教师、实验目的、实验仪器、原理概述、实验内容步骤(仅蓝色字部分)、实验室名称按本文档照抄。
    6. “数据记录表及处理”与“实验结论及问题讨论”,按照本文档要求,自己组织编写,严禁抄袭。
    7. 实验地点 :不写。
    8. 实验时间:第一次实验:2020-4-13
      第二次实验:2020-4-20
      第三次实验:2020-5-11
      第四次实验:2020-6-3

    实验1
    项目名称:局域网组建(编码:E1219701)
    指导教师:赵金铃
    实验目的:
    熟悉以太网,掌握双绞线连接线的制作方法,掌握使用交换机组建以太网的方法,熟悉交换机的基本配置方法。
    实验仪器:以太网、交换机、PC机、卡线钳、双绞线、RJ45头。
    原理概述:
    局域网是计算机网络的重要组成部分,主要特点是地理覆盖范围较小。以太网是目前应用最广泛的一种局域网,一般采用星型或树型拓扑结构,交换机作为核心,双绞线或光纤作为传输介质。一般交换机均可使用命令行方式进行配置。
    实验内容步骤:
    一、熟悉以太网
    1.查看本实验室内的网络拓扑结构,重点是交换机。
    2.熟悉以太网的常用传输介质:双绞线及RJ-45头(俗称水晶头)。
    RJ-45头的线号:将RJ-45头有金属触脚的一面朝向自己,自上至下线号分别为1-8,如图1.1所示。

    图1.1 RJ45接头的线号
    制作RJ-45头时的接线顺序有两种标准,如表1-1所示。
    表1-1 RJ-45头的线序
    线号 1 2 3 4 5 6 7 8
    EIA-568A 绿白 绿 橙白 蓝 蓝白 橙 棕白 棕
    EIA-568B 橙白 橙 绿白 蓝 蓝白 绿 棕白 棕
    网卡的1、2两脚为信号发送端,3、6两脚为信号接收端。交换机和集线器则相反,3、6两脚为信号发送端,1、2两脚为信号接收端。所以两种接线情况如下:
    (1)计算机接至交换机,双绞线两端的线序应该一样,即都为EIA-568A或EIA-568B,通常为EIA-568B,这种线称为直连线(工程中常称为普通跳线、标准跳线、跳线)。
    (2)计算机间直接相连,双绞线两端的线序应该不一样,即一端为EIA-568A,另一端为EIA-568B。这种线称为交叉线。
    二、制作双绞线连接线
    1.剥线:用卡线钳的剪线刀口将双绞线端头剪齐,再划开双绞线的保护胶皮(注意不要划到里面的导线),从而剥下保护胶皮,如图1.2所示。

    图1.2 剥掉外层保护胶皮后
    2.理线:请按照标准EIA-568B(推荐)或EIA-568A的线序排列双绞线内的导线,如图1.3所示。

    图1.3(a) 理线前 图1.3(b) 理线后
    3.插线:一只手捏住水晶头,另一只手捏住双绞线,稍稍用力将排好的线平行插入水晶头内的线槽中,每根线顶端都应插到线槽顶端,如图1.4所示。

    图1.4 插线 图1.5 卡线钳
    4.压线:确认所有导线都到位后,将水晶头放入卡线钳(如图1.5所示)夹槽中,用力捏紧卡线钳,压紧线头即可。
    注意,为了结实牢固,制作完毕的连接线的双绞线塑料硬皮必须在水晶头内部,而且应该被牢固压住,否则为不合格。图1.6为不合格的双绞线连接线,图1.7为合格的双绞线连接线。

    图1.6 不合格的连接线 图1.7 合格的连接线
    5.检测:将双绞线两端分别插入测线仪的信号发射器和信号接受器,打开电源,如果是制作成功的直连线,则两端的指示灯会一起亮起来,依次从1号到8号,如图1.8所示。

    图1.8 测线仪
    三、熟悉交换机
    1.交换机上的接口
    以太网交换机通常具有若干以太网接口(8、16、24、48等)与一个Console口。以太网接口一般有10M/100M自适应接口、1000M接口等。Console口称为控制台口,通过该接口可以配置交换机。
    刚出厂的交换机没有IP地址,无法通过网络登录上去配置,这时只能通过Console口配置。交换机出厂自带一根专用电缆,进行配置时,电缆一端连接到Console口上,一端连接到计算机的COM口(串口)上,在计算机上通过超级终端等软件,交换机上不需要有IP地址,就可以登录到交换机上进行配置了。给交换机配置好IP地址后,以后就可以通过网络利用Telnet协议登录到交换机上,进行远程配置了。
    交换机上的接口都有名称,不同厂家的命名法可能不一样。
    2.交换机的工作模式
    交换机一般用命令行方式进行配置。交换机有4种工作模式:用户模式、特权模式、全局配置模式、接口配置模式。
    用户模式是登录交换机后的第一个模式,该模式下可以查看交换机的部分信息,并进行简单的测试。用户模式提示符为“>”。
    特权模式是由用户模式进入的下一级模式,该模式下可以查看交换机的详细信息,进行网络的测试和调试等。特权模式提示符为“#”。
    全局配置模式属于特权模式的下一级模式,该模式下可以配置交换机的全局性参数。全局模式提示符为“(config)#”。
    接口配置模式属于全局配置模式的下一级模式,该模式下可以对交换机的某个接口进行配置。接口配置模式提示符为“(config-if)#”。
    四、交换机的简单配置
    登录到交换机上,练习如下配置命令(绿色字为输入的命令,其中正体字为关键字,斜体字为参数,红色字为注释),注意命令前的提示符,这说明该命令应该在何种工作模式下使用。
    1.命令简写与自动补齐
    某个命令如果太长,或者没有记全,可以简写。或者输入前几个字母后,按TAB键,可以自动补齐这条命令。这时要求所简写的字母必须能够唯一区别该命令。例如,config可以代表configure,但co无法代表configure,因为co开头的命令有两个copy和configure,设备无法区别。
    2.四种工作模式切换
    S3760-1>enable 14
    注释:“S3760-1”是该交换机的名称,“>”是提示符。刚登录时是用户模式,输入命令“enable”进入特权模式,可简写为“en”。数字14是指14级权限。
    S3760-1>password 123456
    注释:口令为123456。
    S3760-1#configure terminal
    注释:进入全局配置模式,简写方式为“conf t”或者“config t”。
    S3760-1(config)#interface fastethernet 0/1
    注释:进入接口fastethernet 0/1的配置模式,简写为“int f 0/1”。
    S3760-1(config-if)#exit
    注释:退回到上一级模式。
    S3760-1(config)#exit
    注释:继续退回到上一级模式。
    S3760-1#
    进行工作模式切换时,注意提示符的变化。
    3.获取帮助
    S3760-1>?
    注释:直接输入“?“可显示当前模式下所有可执行的命令。
    S3760-1#co?
    注释:输入几个首字母后,输入“?”可显示所有以co开头的命令。
    S3760-1#config ?
    注释:输入一个命令后,输入空格再输入“?”可显示该命令后可选择的参数。
    4.更改交换机名称
    S3760-1(config)#hostname xxx
    注释:xxx是操作者给交换机新起的名称。
    5.启用和关闭交换机接口
    S3760-1(config-if)#no shutdown
    注释:在接口配置模式下,启用该接口。
    S3760-1(config)#shutdown
    注释:关闭该接口,不再转发数据。
    6.查看配置信息
    在用户模式和特权模式下,可以运行不同的查看命令,查看交换机的一些配置信息。
    S3760-1#show interface f 0/10
    注释:查看交换机f 0/10接口上的配置信息,可简写为“sh int f 0/10”。
    S3760-1#show running-config
    注释:查看交换机正在生效的全部配置信息,可简写为“sh run”。
    实验内容步骤(抄入实验报告部分):
    一、熟悉以太网
    查看本实验室内的网络拓扑结构。
    二、制作双绞线连接线
    熟悉双绞线连接RJ-45头的线序标准:EIA-568A、EIA-568B,并实际制作双绞线连接线。
    三、熟悉企业级交换机的外观、接口与工作模式。
    四、练习交换机的简单配置命令。
    实验室名称:网络与信息安全实验室
    数据记录表及处理:
    记录实验室的网络拓扑结构、双绞线连接RJ-45头的线序标准、交换机的工作模式、配置命令等内容的一部分即可。数量以基本填满实验报告纸的本栏目为宜。
    实验结论及问题讨论:

    1. 标准化:双绞线连接RJ-45头的线序标准,网络协议。
    2. 知识产权:思科命令。
    3. 管理:布线整齐、线上贴标签。

    实验2
    项目名称:交换机的配置(编码:E1219702)
    指导教师:赵金铃
    实验目的:
    掌握交换机的常用配置方法,包括交换机接口绑定MAC地址与IP地址的配置方法,以及交换机上VLAN的配置方法。
    实验仪器:以太网、交换机、PC机。
    原理概述:
    一般交换机均可使用命令行方式进行配置。MAC地址与IP地址绑定、划分VLAN是交换机上的常用技术。地址绑定可以提高安全性。VLAN是一种用于隔离广播域以及控制访问的技术。相同VLAN内的计算机可以互相直接访问,不同VLAN内的计算机不能互相直接访问。如果属于不同VLAN的计算机要互相访问,必须经路由器或三层交换机转发。
    实验内容步骤:
    一、地址绑定配置
    影响网络安全的因素有很多,IP地址盗用或地址欺骗就是其中常见且危害极大的一个问题,防御措施之一是在交换机接口上绑定计算机的MAC地址与IP地址,只有满足绑定条件的计算机,才能通过该接口收发数据。
    下面的操作将计算机A绑定在交换机的f 0/1接口上。
    1.使用ipconfig /all命令查看计算机A的MAC地址。假设计算机A的IP地址为10.1.1.1,MAC地址为 00-1b-b9-d9-b0-37。
    2.交换机上的配置如下(在输入命令时,请注意该命令前的提示符,提示符说明该命令应该在何种工作模式下输入):
    S3760-1# configure terminal
    注释:进入全局配置模式。
    S3760-1(config)# interface fastethernet 0/1
    注释:进入接口f 0/1的配置模式。
    S3760-1(config-if)# switchport mode access
    注释:把接口模式改为access类型,用于连接计算机的接口一般设为access类型。
    S3760-1(config-if)# switchport port-security
    注释:启用接口安全。
    S3760-1(config-if)# switchport port-security maximum 1
    注释:定义该接口最多能绑定1个MAC地址,参数范围为1~128。
    S3760-1(config-if)#switchport port-security mac-address 001b. b9d9.b037
    注释:该接口和MAC地址绑定。
    S3760-1(config-if)#switchport port-security mac-address 001b.b9d9.b037 ip-address 10.1.1.1
    注释:该接口与MAC地址和IP地址绑定。
    S3760-1(config-if)#exit
    S3760-1(config)#exit
    S3760-1#show running-config
    注释:查看交换机的所有配置信息。其中,与这条绑定有关的配置信息如图2.1所示。

    图2.1 绑定配置信息截图
    二、VLAN(虚拟局域网)的划分
    VLAN(Virtual Local Area Network)即虚拟局域网。此处的局域网应理解为子网(subnet)。它是在一个物理网段内进行逻辑地划分,划分成若干个虚拟局域网,每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机,相当于物理上形成的局域网。在同一VLAN里的计算机能相互直接通信,而在不同VLAN里的计算机不能直接相互通信。如果属于不同的VLAN的计算机需要通信的话,必须经过路由器或三层交换机转发。
    一台计算机属于哪个VLAN的依据有多种,如该计算机的IP地址、MAC地址、它所连接交换机的物理接口等等。下面的配置是依据交换机物理接口的。实验结构如图2.2所示,3台计算机和两台交换机连接成1个局域网,其中计算机A、B划为VLAN10,计算机C划为VLAN20。

    图2.2 VLAN划分
    1.验证划分VLAN前各计算机能互相ping通
    将计算机A、B、C的本地连接禁用,启用测试连接,设置IP地址分别为10.1.1.1~10.1.1.3(都在1个子网内即可),子网掩码均为255.255.255.0,并接好测试线路,验证划分VLAN前,各计算机能互相ping通。
    2.交换机switch1上的配置(在输入命令时,请注意该命令前的提示符,提示符说明该命令应该在何种工作模式下输入)
    (1) 创建VLAN10,并将f0/1接口划分到VLAN10中。
    switch1(config)#vlan 10
    注释:建立标识符为10的vlan。
    switch1(config-vlan)#exit
    switch1(config)#interface fastethernet 0/1
    switch1(config-if)#switchport access vlan 10
    注释:将接口f0/1划归到vlan 10。
    switch1(config-if)#exit
    switch1(config)#exit
    switch1#show vlan id 10
    注释:查看vlan 10的信息。
    (2) 把与交换机switch2相连的接口f 0/24定义为trunk模式。
    switch1(config)#interface fastethernet 0/24
    switch1(config-if)#switchport mode trunk
    switch1(config-if)#exit
    switch1(config)#exit
    switch1#show vlan
    注释:查看当前交换机上全部的vlan配置。
    3.交换机switch2上的配置
    (1) 创建VLAN 10,并将f 0/1接口划分到VLAN10中。
    switch2(config)#vlan 10
    注释:建立标识符为10的vlan。
    switch2(config-vlan)# exit
    switch2(config)#interface fastethernet 0/1
    switch2(config-if)#switchport access vlan 10
    注释:将接口f 0/1划归到vlan 10。
    switch2(config-if)#exit
    switch2(config)#exit
    switch2#show vlan id 10
    注释:查看vlan10的信息。
    (2) 创建VLAN 20,并将f0/2接口划分到VLAN 20中。
    switch2(config)#vlan 20
    注释:建立标识符为20的vlan。
    switch2(config-vlan)# exit
    switch2(config)#interface fastethernet 0/2
    switch2(config-if)#switchport access vlan 20
    注释:将接口f 0/2划归到vlan 20。
    switch2(config-if)#exit
    switch2(config)#exit
    switch2#show vlan id 20
    注释:查看vlan20的信息。
    (3) 把与交换机switch1相连的接口f0/24定义为trunk模式。
    switch2(config)#interface fastethernet 0/24
    switch2(config-if)#switchport mode trunk
    switch2(config-if)#exit
    switch2(config)#exit
    switch2#show vlan
    注释:查看当前交换机上全部的vlan配置。
    4.验证
    划分完VLAN后,将计算机A、B、C的本地连接禁用,启用测试连接,设置IP地址分别为10.1.1.1~10.1.1.3(都在1个子网内即可),子网掩码均为255.255.255.0,并接好测试线路,计算机A、 B能互相ping通,但都ping不通C,证明了计算机A、B在同一个VLAN内,而计算机C自己属于另一个VLAN。
    三、VLAN(虚拟局域网)间的互通
    上一步骤划分的不同VLAN内的计算机不能互通,为使不同VLAN内的计算机能够互通,必须使用路由器或三层交换机。在图2.2中,如果两台交换机都为三层交换机,经过配置后三台计算机A、B、C就能互通。假设A的IP地址为10.1.1.1/24,B的IP地址为10.1.1.2/24,C的IP地址为10.1.2.1/24,配置步骤如下:
    1.交换机switch1上的配置
    不需配置。
    2.交换机switch2上的配置
    switch1(config)#interface vlan 10
    注释:进入vlan10。
    switch1(config-if)#ip address 10.1.1.100 255.255.255.0
    注释:为vlan10设置SVI(交换机虚拟接口)的IP地址。
    switch1(config-if)#no shutdown
    switch1(config-if)#exit
    switch1(config)#interface vlan 20
    注释:进入vlan20。
    switch1(config-if)#ip address 10.1.2.100 255.255.255.0
    注释:为vlan20设置SVI(交换机虚拟接口)的IP地址。
    switch1(config-if)#no shutdown
    3.验证
    将计算机A、B、C的本地连接禁用,启用测试连接,并接好测试线路。把计算机A与B的默认网关设为10.1.1.100,即VLAN10的SVI的IP地址,计算机C的默认网关设为10.1.2.100,即VLAN20的SVI的IP地址。此时A、B、C就可以相互ping通了。
    实验内容步骤(抄入实验报告部分):
    一、地址绑定配置
    配置交换机,在某个接口上绑定计算机的MAC地址与IP地址。
    二、配置交换机,按下图划分VLAN。

    三、配置交换机,实现上图中两个VLAN间的互通。
    实验室名称:网络与信息安全实验室
    数据记录表及处理:
    记录交换机部分重要配置命令,以及某些配置命令的输出。数量以基本填满实验报告纸的本栏目为宜。
    实验结论及问题讨论:
    自己实验中遇到的问题,必须与实验相关,如交换机计算机间的连线、交换机的配置命令,对某些配置命令输出的理解。

    实验3
    实验项目:路由器的配置(编码:E1219703)
    指导教师:赵金铃
    实验目的:熟悉路由器的使用和配置方法,巩固和加深理解网络互联原理,同时增强实际操作网络设备的能力。
    实验仪器:路由器、以太网、PC机。
    原理概述:
    互联网的核心协议是TCP和IP协议。计算机和网络设备都运行IP协议,才能互联在一起。网络互联的关键设备是路由器,路由器可以通过许多命令进行配置。路由器通过查询路由表转发分组。路由表可通过路由协议生成,也可人工输入。NAT与DHCP是路由器常用的两种服务。
    实验内容步骤:
    一、路由器的基本操作
    路由器的基本操作与交换机是相同的,详情请见实验1。
    二、给路由器接口配置IP地址
    R1762-1(config)#interface fastethernet 1/0
    注释:进入接口f 1/0。
    R1762-1(config-if)#no ip address
    注释:取消掉该接口上原来的IP地址。
    R1762-1(config-if)#ip address 1.1.1.100 255.255.255.0
    注释:给该接口配置了IP地址及子网掩码。
    R1762-1(config-if)#no shutdown
    注释:启用该端口(默认是关闭的)。
    三、配置静态路由
    网络拓扑结构如图3.1所示。3台计算机通过两台路由器连接在一起。

    图3.1 网络拓扑结构图
    1.配置路由器接口的IP地址
    设置两台路由器的f1/0、f1/1与s1/2接口的IP地址,注意不要忘记no shutdown命令。设置完毕后可用如下命令查看:
    R1762-1#show ip interface brief
    2.在路由器R1762-1上配置静态路由
    R1762-1(config)#ip route 2.2.2.0 255.255.255.0 4.4.4.5
    注释:4.4.4.5可用s 1/2代替。
    R1762-1(config)#ip route 3.3.3.0 255.255.255.0 4.4.4.5
    注释:4.4.4.5可用s 1/2代替。
    R1762-1(config)#exit
    R1762-1#show ip route
    注释:查看路由表。
    3.在路由器R1762-2上配置静态路由
    R1762-2(config)#ip route 1.1.1.0 255.255.255.0 4.4.4.4
    注释:4.4.4.4可用s 1/2代替。
    R1762-2(config)#exit
    R1762-2#show ip route
    注释:查看路由表。
    在路由器R1762-2中,子网2.2.2.0/24与子网3.3.3.0/24间不需设置静态路由,自动就会连通。
    4.测试网络的互通性
    将计算机A、B、C的本地连接禁用,启用测试连接,设置好IP属性,注意默认网关要设置为与其相连的路由器接口的IP地址,并接好测试线路,然后可以测试3台计算机均可相互通信。
    四、配置网络地址转换(NAT)
    在配置网络地址转换之前,首先必须明确内部接口和外部接口,以及在哪个外部接口上启用NAT。通常情况下,连接到用户内部网络的接口是NAT内部接口,而连接到外部网络(如Internet)的接口是NAT外部接口。
    NAT分静态转换与动态转换两种。静态转换是指内部网络的私有IP地址与端口号和外部公有IP地址和端口号是一对一的,是固定不变的。借助于静态转换,可以实现外部网络对内部网络中某些特定设备(如服务器)的访问。动态转换则相反,对应关系是随机的,不是固定不变的,适用于内部计算机访问外部网络。以下是配置动态转换的过程。
    1.配置NAT
    R1762(config)#ip nat pool net200 1.1.1.1 1.1.1.1 netmask 255.255.255.0
    注释:定义了一个NAT地址池,标识符为net200,含有的地址从1.1.1.1到1.1.1.1,实际只有一个地址,掩码是255.255.255.0。
    R1762(config)#access-list 12 permit any
    注释:定义了一个访问列表,12是其标识符,permit any的含义是允许全部计算机。实际可定义仅允许部分计算机。
    R1762(config)#ip nat inside source list 12 pool net200
    注释:说明NAT使用访问列表12与net200地址池。
    2.配置使用NAT的接口
    R1762(config)#interface fastethernet 1/0
    注释:进入接口f1/0的配置模式,简写为“int f 1/0”。
    R1762(config-if)ip address 10.1.1.1 255.255.255.0
    R1762(config-if)ip nat inside
    注释:设置接口f1/0的IP地址(内部使用的私有地址),并设置为使用NAT的内部接口。
    R1762(config-if)#exit
    R1762(config)#interface fastethernet 1/1
    R1762(config-if)#ip address 1.1.1.1 255.255.255.0
    R1762(config-if)#ip nat outside
    注释:设置接口f1/1的IP地址(net200地址池中的地址),并设置为使用NAT的外部接口。
    R1762(config-if)#exit
    五、配置DHCP
    1.配置DHCP
    R1762(config)#service dhcp
    注释:启用DHCP服务。
    R1762(config)#ip dhcp pool net172
    注释:建立地址池,其标识符为net172。下面的命令将对其设置。
    R1762(dhcp-config)#network 172.21.94.0 255.255.255.0
    注释:设置DHCP地址池net172的网络号和掩码。分配地址时从中选择一个未用地址分配。
    R1762(dhcp-config)#default-router 172.21.94.1
    注释:设置客户端的默认网关。
    R1762(dhcp-config)#dns-server 210.44.176.1
    注释:设置域名服务器
    R1762(dhcp-config)#lease 3
    注释:设置已分配地址的过期时间为3天。
    R1762(dhcp-config)#exit
    注释:退出net172地址池的设置状态。
    2.测试DHCP
    注意:测试连接所连的路由器接口必须设置IP地址,否则DHCP无法运行。例如,测试连接与路由器的fastethernet 1/1接口相连,则该接口必须设置IP地址。在这个例子中,fastethernet 1/1接口的IP地址应该设为172.21.94.1/24,实际上这就是计算机的默认网关。
    禁用计算机的本地连接,把测试连接设置为自动获得IP地址、自动获得DNS服务器地址,接好测试线路,启用测试连接,测试连接即可获得IP地址等属性。
    实验内容步骤(抄入实验报告部分):
    一、练习路由器的基本操作。
    二、给路由器的某个接口配置IP地址。
    三、按下图配置静态路由表。

    四、配置网络地址转换(选做)。
    五、配置DHCP(选做)。
    实验室名称:网络与信息安全实验室
    数据记录表及处理:
    记录路由器部分重要配置命令,以及某些配置命令的输出。数量以基本填满实验报告纸的本栏目为宜。
    实验结论及问题讨论:
    自己实验中遇到的问题,必须与实验相关,如路由器计算机间的连线、路由器的配置命令,对某些配置命令输出的理解。

    实验4
    实验项目:网络编程(编码:E1219704)
    指导教师:赵金铃
    实验目的:掌握套接字(socket)的基本原理,掌握socket编程的基本方法,加深对网络协议及客户-服务器模式的理解。
    实验仪器:局域网、PC机。
    原理概述:
    一台计算机的IP地址与此计算机中运行的一个进程的端口号组成套接字,一对套接字则标明了网络通信的双方。通信双方进行通信的规则的集合则称为协议。客户-服务器模式是应用最为广泛的网络应用模式。利用运输层协议TCP与UDP进行应用层编程称为套接字编程。
    实验内容步骤(抄入实验报告部分):
    利用套接字编程实现不同计算机间传输文件的简单功能,或其他应用性较强的网络通信功能。
    1.先设计一个最简单的协议,例如先实现最基本的文件传输功能。再分析其缺点,改进协议,完善协议功能,克服这些缺点。
    2.自选一种编程工具。
    3.利用该工具编写服务器端与客户端程序,至少实现最基本的文件传输功能,或者其他任何功能,最好能实现更完善一些的功能。
    实验室名称:网络与信息安全实验室
    数据记录表及处理:
    记录协议,包括请求与响应有哪些字段,各字段的长度、格式与含义,服务器与客户的操作。运输层使用TCP还是UDP,端口号问题。
    实验结论及问题讨论:
    由简单到复杂说明协议的设计思路:例如最简单的协议只能实现最基本的文件传输功能,有什么缺点,如何改进,改进后的协议应该增加什么功能。

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    集线器、交换机、路由器

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    什么是集线器Hub?

    1、把内网中的网络设备连接起来,支持多个以太网连接的端口,可以连接多种网络设备

    2、仅仅知道端口上是否连接了设备,经过集线器传输的数据包,所有设备都能接收到,如下图,当主机A发送数据包给主机C时,主机B和D都能接收到数据

    3、不仅带来了安全风险,而且带来了不必要的流量,产生网络带宽的浪费

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    什么是交换机Switch?

    1、以太网连接的端口,可以连接多种网络设备

    2、将连接到交换机的设备的MAC地址存储到一张表

    3、当主机A和主机B想通信时,主机A会发送数据包到交换机,交换机只会发送给主机B,如下图,主机A发送数据包给主机C,交换机识别出主机C的MAC地址,将数据包转发到主机C连接的端口,只有主机C能收到数据包

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    什么是路由?

    路由器接收到的数据包,转发至目的地址;可能是目的主机也可能是另一个路由器,直到将数据包转发到目的主机

    什么是路由器Router?

    1、基于数据包的目的IP地址,指引数据传输路径的设备,从一个网络到另一个网络

    2、当一个数据包被路由器所接收时,路由器检查数据的IP,并判断这个包是发送给原网段还是其他网段,如果是原网段,就发回去,不同网段,路由器就发送给其他网段

    3、就是网络的出入口,即网关

    4、路由器有多个端口,可以连接不同网段,每个端口的IP地址的网络地址都必须与所连接的网段的网络地址相同

    5、同一个网络中,所有主机的IP地址的网络地址都必须是相同的,计算机之间的通信只能在具有相同网络地址的IP地址间进行,如果想要和其他网段的计算机通信,必须经过路由器转发出去

    6、路由器在路由选择的过程中,次序一般为:静态路由、动态路由、默认路由

    下图:有A、B、C、D四个不同网络,他们有自己唯一的网络地址,有各自的路由器,和交换机以及主机在各自网络内部交换数据,数据都没有向外发送到Internet上,所以他们没有跟其他网络交流,只是在用自己的交换机和主机进行交流。如果A网络的主机A想跟C网络的主机A通信,他们是不可以直接进行数据包传输的,因为不在同一网络内,如果想进行通信,必须经过六步:

    1、主机A发送数据包到内部交换机

    2、交换机发送数据包到内部的路由器

    3、内部路由器会检查数据包的目的IP然后转发数据到因特网上的下一条路由

    4、该路由器再转发给C网络的内部路由器

    5、内部路由器再转发到内部交换机

    6、交换机再转发给目的主机A,以此完成通信

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    静态路由跟动态路由的区别?

    静态路由:人为添加的路由

    动态路由:路由器根据网络系统的运行情况自动得到下个中转地址

    什么是网关?

    1、网络关口,常用TCP/IP网关!

    2、当我们不同网段的两个主机想要发送数据时,必须经过网关

    3、是一个网段通向其他网段的IP地址,其实就是路由器的IP,所以路由器=网关

    什么是路由选择?

    概念:路由选择发生在互联网络(如通过路由器连接的独立网络)上的数据分组转发过程

    下图:同一子网上的主机,直接是主机到主机的传送;若不同子网,主机先将数据发送到默认路由器,再由路由器转发到其他网络上的主机

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    下图:提供多路由路径的相互连接的网络组成的网状网;主机A希望将数据分组发送到主机B,这存在多个路径。主机A将数据分组发送到它的本机挂接的路由器并让路由器处理转发

    路由器会如何选择路径?

    1、当数据包到达路由器A时,路由器A并不知道通往主机B的路径,于是需要在路由器A上的路由表添加路由规则,使其知道应将数据包发往主机B的地址,需要走往哪个路由器,就是路由器B,其他同理,直至到主机B

    2、它借助路由协议创建的路由表,通过路由表可以发现两条路径,一条是首选,另一条是当首选路径出故障时使用的备用路径

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    什么是路由表?

    1、存储着路由规则,还含有网络周边的拓扑信息

    2、为经过路由器的每个数据包找到最佳的传输路径

    桥接跟路由的区别?

    桥接:发生在数据链路层

    路由:发生在网络层

    什么是桥接?

    将不同网段的网络在数据链路层连接起来

    什么是网桥?

    1、用户将局域网划分为多个网段的网络设备,将不同网段的网络在数据链路层连接起来

    2、存储网络中可用的主机的mac地址

    3、控制两个局域网之间的数据流(减少流量)

    4、连接两个局域网的存储转发设备,看作一个“低层的路由器”,根据MAC地址来转发

    网桥跟二层交换机的区别

    1、交换支持多个端口,网桥只有两个端口

    2、网桥通常连接较少的网络,而交换机将相对更多的网络连接一起

    3、交换机相当于多端口的网桥

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    网关路由那些事儿

    一场游戏引发的硬件革命

    ,故事部分来及知乎回答,原文链接,侵删。

    我相信我们都玩过一款特别火的游戏:帝国时代。小时候想要玩帝国时代,需要到软件城购买盗版光盘安装(大概 3 块钱一张左右的样子,当时已经觉得很便宜了,谁想到现在有了网络之后是免费)。下载完成后只能进行单机模式。

    小 A 是一个帝国时代大神,他打通了游戏的所有关卡,可以一个人单挑 8 个疯狂的电脑。渐渐他觉得无聊了,想要找小伙伴一起 PK。

    但是如何实现两台设备的互联呢?小 A 很聪明,他发明了一个类似于 USB 口一样的可以传输数据的端口,他将其命名为网口。小 A 通过一根网线将自己的电脑与小 B 的网口相连,实现了两台电脑间的互连。 img

    两个小伙伴很开心,联机玩了起来,这时被路过的小 C 看见了,小 C 也要加入进来。但是我们知道,每台电脑只有一个网口,无法实现三台电脑的相互连接,那要要怎么办呢? img

    这时候小 B 出了一个主意:咱们再找一台计算机,给他多设计几个网口,我们每个人都连到这台计算机的网口上,不也实现咱们哥几个之间的互连了吗。

    集线器(Hub)

    img

    说干就干,于是他们设计出了一款微型计算机,他本身具备多个网口,专门实现多台计算机的互联作用,这个微型计算机就是集线器。顾名思义,集线器起到了一个将网线集结起来的作用,实现最初级的网络互通。集线器是通过网线直接传送数据的,我们说他工作在物理层img

    有了集线器后,越来越多的小伙伴加入到游戏中,小 D、小 E 等人都慕名而来。然而集线器有一个问题,由于和每台设备相连,他不能分辨出具体信息是发送给谁的,只能广泛的广播出去。例如小 A 本来想问小 C:你吃了吗?结果小 B,小 D 和小 E 等所有连接在集线器上的用户都收到了这一信息,且由于处于同一网络,小 A 说话时其他人不能发言,否则信息间会产生碰撞,引发错误,我们叫做各设备处于同一冲突域内。imgimg

    交换机(NetWork Switch)

    img

    这样的设备用户体验极差,于是小伙伴们一起讨论改进措施。这时聪明的小 D 发话了:我们给这台设备加入一个指令,让他可以根据网口名称自动寻址传输数据。比如我把小 A 的网口命名为 macA,将小 C 的命名为 macC,这时如果小 A 想要将数据传给小 C,则设备会根据网口名称 macAmacC 自动将资料从 A 的电脑传送到 C 的电脑中,而不让小 B、小 D 和小 E 收到。也就是说,这台设备解决了冲突的问题,实现了任意两台电脑间的互联,大大地提升了网络间的传输速度,我们把它叫做交换机。由于交换机是根据网口地址传送信息,比网线直接传送多了一个步骤,我们也说交换机工作在数据链路层imgimg

    这回小伙伴们高兴了,他们愉快地玩耍起来。渐渐地,他们在当地有了名气,吸引了越来越多的小伙伴加入到他们的队伍中。直到有一天,一个外村的小伙突然找上门来,希望能和他们一起互联,实现跨村间的网络对战。 小 A 说可以呀,于是他们找了一根超长的网线将两个村落的交换机连在了一起。结果发现一件奇怪的事:两个村落间竟然不能相互通信。怎么着,原来那边的电脑和他们用的不是一套操作系统,这导致信息间的传送形式的不匹配。在这期间,还有其他村落的人也来找过小 A,可是小 A 发现,每个村子之间用的操作系统都不一样。

    路由器(Router)

    img  这可咋办呐?难道以后只能各自村子玩各自的了吗?为了解决这一问题,各村的小伙伴们坐在一起组织了一场会议,最终得出了一套解决方案:采用同样的信息传送形式(像不像秦始皇统一度量衡)。那如何实现呢?小伙伴们规定,不同的村子间先在各自的操作系统上加上一套相同的协议。不同村落通信时,信息经协议加工成统一形式,再经由一个特殊的设备传送出去。这个设备就叫做路由器。路由器通过 IP 地址寻址,我们说它工作在计算机的网络层

    这样,经由如此的一系列改装,小 A 终于带领村民们实现了整个乡镇的通信。随着越来越多的城里人也加入小 A 的协议,小 A 带领村民逐步实现了全市、全国乃至全世界的通信。这一套协议便是 TCP/IP 协议簇,互联网也便这样形成了。img

    后来,隔壁村二狗子跟小 A 打游戏输了,但是他不服气.于是;他联系了一批狐朋狗友,和他们串通好,每天固定一个时间大家一起给小 A 他们村发消息,内容什么都有,例如"打雷啦,下雨收衣服啊!"、“人是人他妈生的,妖是妖他妈生的”、“你妈贵姓"等等。搞得小 A 他们打游戏卡的要死,最后网络崩掉,。这就是"拒绝服务攻击”(DoS攻击)。

    防火墙(Firewall)

    img

    那怎么办呢?聪明的小 E 发明了一个新设备。这个设备可以监控进出他们村网络的通信量,并可以规定哪些数据可以进出,哪些数据不可以进出,从而抵制对村内构成威胁的数据。他们设置二狗子村的数据禁止访问,这样二狗子和他朋友就不能攻击到小 A 他们村的网络了。大家觉得二狗子他们就像火灾一样,而这个东西能把他们防住,于是给这个设备取名叫防火墙(硬件)。后来小 E 觉得每台电脑都有防火墙就好了,不过家家户户都买个防火墙太贵了,于是他就自学编程,编了一个杀毒软件安装在电脑上,用来过滤不需要的信息,这个就是软件防火墙

    有了防火墙,小 A 他们村(局域网)就不用担心外村(互联网)随意访问他们的数据了,也不用担心他们村的小朋友看**小电影了。

    即便如今全网络已遍布了全世界,在小 A 和村里的小伙伴对战帝国时代的时候,也仍然用着交换机。只有和外面更大的世界交流的时候才用到路由器与防火墙。 总结:交换机适合局域网内互联,路由器实现全网段互联,防火墙用来过滤交互时不需要的数据

    他们之间的链接是这样的:路由器-防火墙-交换机,然后交换机再连接其他网络设备。 img

    猫(Modem)

    img

    这里再单独解释一下猫(Modem):猫的学名叫调制解调器,它的作用是将发送端(电脑想要发送的信息)通过调制将数字信号转换为模拟信号,而在接收端(网线中的电信号或者光纤中的光信号)通过解调再将模拟信号转换为数字信号,从而使信息在网线中传输。

    由于计算机只认识1000011这种二进制数据,它的一切信号都要由电流脉冲传送出去,因而猫是必须的。目前的家用路由器一般都是路由猫,即路由器兼顾了猫和简单交换机的功能,因而在选购时,选一款性价比超高的路由猫就可以了。

    传输介质

    网络的传输是需要介质的。一个比特数据包从一个端系统开始传输,经过一系列的链路和路由器,从而到达另外一个端系统。这个比特会被转发了很多次,那么这个比特经过传输的过程所跨越的媒介就被称为物理媒介(phhysical medium),物理媒介有很多种,比如双绞铜线同轴电缆多模光纤榄陆地无线电频谱卫星无线电频谱。其实大致分为两种:引导性媒介和非引导性媒介。

    双绞铜线

    img

    最便宜且最常用的引导性传输媒介就是双绞铜线,多年以来,它一直应用于电话网。从电话机到本地电话交换机的连线超过 99% 都是使用的双绞铜线,例如下面就是双绞铜线的实物图

    双绞铜线由两根绝缘的铜线组成,每根大约 1cm 粗,以规则的螺旋形状排列,通常许多双绞线捆扎在一起形成电缆,并在双绞馅的外面套上保护层。一对电缆构成了一个通信链路。无屏蔽双绞线一般常用在局域网(LAN)中。

    同轴电缆

    img

    与双绞线类似,同轴电缆也是由两个铜导体组成,下面是实物图

    借助于这种结构以及特殊的绝缘体和保护层,同轴电缆能够达到较高的传输速率,同轴电缆普遍应用在在电缆电视系统中。同轴电缆常被用户引导型共享媒介。

    光纤

    img

    光纤是一种细而柔软的、能够引导光脉冲的媒介,每个脉冲表示一个比特。一根光纤能够支持极高的比特率,高达数十甚至数百 Gbps。它们不受电磁干扰。光纤是一种引导型物理媒介,下面是光纤的实物图

    一般长途电话网络全面使用光纤,光纤也广泛应用于因特网的主干。

    陆地无线电信道

    img

    无线电信道承载电磁频谱中的信号。它不需要安装物理线路,并具有穿透墙壁、提供与移动用户的连接以及长距离承载信号的能力。

    卫星无线电信道

    img

    一颗卫星电信道连接地球上的两个或多个微博发射器/接收器,它们称为地面站。通信中经常使用两类卫星:同步卫星和近地卫星。

    交换机和路由器的区别

    1.工作地点不同

    根据 OSI模型 的网络体系划分,自底向上,路由器 工作在第三层(网络层),而我们常说的 交换机 工作在第二层(链路层)(目前有更加高级的三层交换机,四层交换机,甚至还有七层交换机) img

    2.工作机制不同

    路由器与交换机的主要工作如下:
    路由器:寻址,转发(依靠 IP 地址)
    交换机:过滤,转发(依靠 MAC 地址)

    我们可以看出这两者的主要工作就是转发数据,但是不同之处是,依靠的地址不同,这是一个根本区别!

    路由器 内有一份路由表,里面有它的寻址信息(就像是一张地图),在收到网络层的数据报后,会根据路由表和选路算法将数据报转发到下一站(可能是路由器、交换机、目的主机)

    交换机 内有一张MAC表,里面存放着和它相连的所有设备的MAC地址,它会根据收到的数据帧的首部信息内的目的MAC地址在自己的表中查找,如果有就转发,如果没有就放弃

    我们来看一个网络拓扑图例子:
    img

    通过拓扑图我们应该知道:
    每一个 路由器 与其之下连接的设备,其实构成一个局域网
    交换机 工作在 路由器 之下,就是也就是交换机工作在局域网内
    交换机 用于局域网内网的数据转发,路由器 用于连接局域网和外网

    举个例子加深一下理解:
    我们每个人相当于主机,路由器相当于快递员,宿管相当于交换机,学校是一个局域网 快递员根据学校地址(IP)把包裹送到学校,再根据公寓号(子网IP)把快递交给这个公寓的宿管,宿管根据你的名字(MAC)交给你

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  •   之前一直听说这几个概念,但一直没有做详细的区分。通过这篇文章学习一下。   两台主机之间想要完成通信,就需要建立通路...做个简单的区分就可以啦~ 因作者水平有限,如有错误之处,请在下方评论区指正,谢谢!

      之前一直听说这几个概念,但一直没有做详细的区分。通过这篇文章学习一下。
      两台主机之间想要完成通信,就需要建立通路。首先要明确一个概念:完成通信不一定非要通过互联网

    交换机

      对于交换机可以这样理解,交换机具有多个端口。每一个端口连接一根网线插到一台主机上,这几台主机就可以相互通信。具体通信的手段是共享文件夹。

    路由器

      都说家里想要上网就要一个路由器,但实际上只有路由器还无法上网。还需要宽带才可以。也就是在运营商那里交钱,然后引一根网线到自己的家里(光纤入户)。然后把网线查到路由器的WAN端口上,路由器一般会有多个端口,其中一个是WAN,其余所有的都是LAN。通过网线把LAN和主机连起来,主机就可以访问互联网,这就是我们所说的有线上网。现在推出的无线路由器,在接上WAN的网线后,路由器会自动处理生成无线信号也就是wifi,可以供有无线网卡的设备访问互联网。路由器和交换机之间有一层包含关系,路由器可以满足交换机一切功能,但交换机没法满足路由器的功能。可以用网线将路由器的LAN端口和交换机连接,这样就会产生更多的有线端口,连接这些端口的主机都可以访问互联网。

    桥接

      桥接是一个概念,而不是具体的东西,指的是不通过路由的方式把通信范围扩大。两个主机通过交换机连接在一起就是桥接
      路由器的无线桥接:其中一个路由器A连了WAN,路由器B没有连WAN。通过无线桥接,连到路由器B的设备也能访问外网。
      ps:虚拟机有桥接模式、NAT模式、仅主机模式,有什么区别?
      桥接模式:主机有网卡,虚拟机有抽象网卡。桥接模式下把主机当交换机,虚拟机和主机都连在这个交换机上。虚拟机上网先通过抽象网卡再转发到主机网卡再上网。
    在这里插入图片描述
      注意:桥接模式下虚拟机IP都要和主机在同一网段
      缺点:虚拟机数量有限制

      NAT模式:主机作为虚拟机的路由器,主机有网卡,虚拟机也有网卡。主机网卡高一级。虚拟机网卡只是为了完成和主机通信。访问互联网是通过虚拟NAT设备连接主机网卡。主机和虚拟机可以在不同网段下
    在这里插入图片描述
      这种情况下,外网无法Ping通VMnet8
      仅主机模式在这里插入图片描述
      虚拟机可以ping通主机,也可以ping通外网。反过来也可以
      图源:https://blog.csdn.net/qq_39192827/article/details/85872025

    网桥

      和交换机功能相同,都是连接局域网。但没有交换机功能好,交换机支持多端口,网桥只有两个端口。网桥发展后变成交换机。

      网桥和交换机区别:
      1.交换机多端口工作,网桥两端口传输
      2.交换机可以划分多个物理段,网桥划分物理段有限
      3.传输速率:交换机传输速率更快
      4.数据帧转发方式不同:网桥要收到完整序列并执行帧检测序列,交换机有存储转发和直接转发两种帧转发。直接转发不需要帧检测:
      交换机和网桥区别参考:https://blog.csdn.net/gioc/article/details/84648307

    网关

      网关是一个概念,不具体特指一类产品,只要连接两个不同的网络的设备都可以叫网关,路由器属于网关中的一种。
      网关中最常见的是默认网关,它指如果一台主机找不到可用的网关,那就把数据包发给指定的网关,由这个网关来处理。默认网关一般设置在路由器中,也可以在防火墙中。默认网关和自身IP一般会处于同一网段(一般是最后一组变成1),对于默认网关的值也可以由用户自行定义。
      再从网关的角度看数据发送:如果目标主机在本地子网中,则直接发送即可。如果目标不在本地子网中则将该信息送到缺省网关/路由器,由路由器将其转发到其他网络中,进一步寻找目标主机。所以和外网进行通信时,就是利用网关来进行通信的。

      前一阵路由器有问题,捣鼓了一下,在设置界面上看到一些专有名词,查了查,在此做个记录:
      访客网络,主人网络:通过访客网络可以设置网速限制和上网时间限制
      无线设备接入控制:控制连接的热点的设备数
      无线定时开关:可以设置无线网络的开关时间
      信号调节:覆盖范围增大时,需要加强无线信号
      路由器IP与MAC绑定:防止蹭网,让特定设备使用路由器上网
      管理员身份限定:针对路由器的安全功能。比如,经过设置允许特定的电脑、手机,才能够访问tp-link路由器的管理页面。否则有账号密码也不可以
      AP隔离:将不同的无线客户端隔离起来,不能进行数据交换
      虚拟路由器:允许外网跨越路由器直接访问路由器后面的局域网机器上提供的服务
      DDNS(Dynamic Domain Name Server,动态域名服务):DDNS是将用户的动态IP地址映射到一个固定的域名解析服务上,用户每次连接网络的时候客户端程序就会通过信息传递把该主机的动态IP地址传送给位于服务商主机上的服务器程序,服务器程序负责提供DNS服务并实现内网穿透

      总的来看,桥接,交换机,路由器,网桥,网关就是站在不同的角度看通信介质,各个之间相互有交叉。做个简单的区分就可以啦~

    因作者水平有限,如有错误之处,请在下方评论区指正,谢谢!

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  • 三层交换机 ...三层交换机具备二层交换机的功能,并且在这上加入了路由器的某些功能,所以三层交换机是运行在第三层网络层,和第二层数据链路层. 二、路由器 路由器连接两个或多个网络的硬件设备,在网
  • 中继器工作在物理层,用来连接两个速率相同且数据链路层协议也相同的网段,连接起来的几个网段仍然是一个局域网。 中继器功能是消除数字信号在基带传输中由于经过一长段电缆而造成的失真和衰减,使信号的波形和强度...
  • 三层交换机路由器异同辨析

    千次阅读 2020-02-18 10:59:52
    三层交换机所能提供的路由功能和快速转发能力使得很多新人网工自然而然的产生了一个疑问,这两者究竟有什么区别?这个问题的实在是答案在网上汗牛充栋,且答案也都相对详尽。笔者在参考总结各路大神资料的基础上力争...
  • 华为交换机路由器安全加固

    千次阅读 2020-12-02 13:09:48
    system-view dhcp enable dhcp snooping enable ipv4 步骤二、使能用户侧接口的DHCP Snooping功能: #以GE0/0/1接口为例,GE0/0/2的配置相同,此处省略。 interface gigabitethernet 0/0/1 dhcp snooping enable ...
  • 7、交换机分类 2、 路由器(Windows下叫默认网关,网关就是路由,路由就是网关) 1、路由器的概述 2、路由器的作用功能 3、路由器的工作原理 3、网关 1、网关的概念 4、MAC地址 1、MAC地址的概述 2、查看MAC地址 1...
  • 方案1①主路由器的lan口接副路由器的wan口光纤入户后,接光猫,光猫连接主路由器wan口,主路由器lan口接副路由器wan口,通过这种方式做家庭的无线覆盖,多余的主、副路由器的lan口可以连接电脑等终端,主路由器的IP...
  • 这篇博客的主要目的是为了聊一下路由器交换机,以及它们各自的工作原理和对应的两张表。 交换机 1.简单介绍交换机 这里的交换机主要讲的是 二层交换机。它工作在OSI七层模型中的第二层,也就是数据链路层。因此就...
  • 路由器交换机的工作原理

    千次阅读 2020-05-20 18:18:57
    路由器的工作原理 路由器的工作过程: 路由器的作用及工作原理 1)信息传输:路由转发 一个数据包进入路由器时,路由器先对其解封装到数据链路层以查看它的目标mac地址,然后再根据该目标mac地址判断是否进行下一步...
  • 交换机工作原理 目标: 交换机工作原理 网络设备基础配置方法 路由器工作原理 目标: 路由协议原理、路由类型、基本配置方法 交换机原理与应用 冲突域: 竞争同一宽带的节点集合。传统的基于共享式集线器的局域网中...
  • 目录1. 二层交换机1.1 交换表的表项...二/三层交换机路由器的简单对比 设备名称 转发的数据单元 转发的依据 接口相连的设备 转发方式 二层交换机 帧 交换表 单台主机、另一台以太网交换机 存储转发、直通交换
  • 路由器 路由器的作用 路由器是互联网的枢纽,是连接英特网中各局域网、广域网的设备 路由器的出现有了网络层,同时也作用在OSI模型的第三层,提供了路由与转发两种重要机制,会根据信道的情况自动选择和设定路由,...

空空如也

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交换机路由器的相同之处