02第二章網絡互連設備

1、學習目的 了解不同傳輸介質的類型和特點 掌握不同的網絡設備的功能和特點 第二章 網絡互連設備 .2.1 網絡傳輸介質 數據傳輸介質是指傳送信息的載體通訊介質分為有線介質雙絞線、同軸電纜和光纖無線介質無線電波、微波和紅外線等 .2.1.1 同軸電纜 .粗纜 粗纜是以太網初期最流行的傳輸介質粗纜很重而且不容易被彎曲，安裝和維護比較困難，本錢較高IEEE把運用粗纜搭建的以太網稱為10Base 5“10代表最高傳輸速率為10Mbps“Base代表采用基帶傳輸“5代表傳輸間隔最大為500米。 .細纜 細纜是20世紀80年代以太網初期采用的最流行的傳輸介質比粗纜輕，容易運用和安裝，價錢相對廉價 IEEE把

2、運用粗纜搭建的以太網稱為10Base 5“10代表最高傳輸速率為10Mbps“Base代表采用基帶傳輸“2代表傳輸間隔最大為185米 .2.1.2 雙絞線 雙絞線(TP，Twisted Pair)是綜合布線工程中最常用的一種傳輸介質雙絞線電纜由4對絕緣銅線構成，這些銅線相互絞在一同，外面包裹著一層防護套。普通還有一根尼龍繩抗拉纖維用于添加雙絞線電纜的抗拉強度 .非屏蔽雙絞線 UTP，unshielded twisted Pair運用RJ-45水晶頭作為端頭傳輸間隔限制為100米目前最常用的是5類Cat5、超5類雙絞線(Cat5e)和6類(Cat6)類電纜 .屏蔽雙絞線 STP，Shielded

3、 Twisted Pair STP比UTP具有更好的電磁屏蔽和抗干擾性能.568-A 和568-B 銜接器規(guī)范 .雙絞線電纜類型 .2.1.3 光纖 光纖Optical Fiber即光導纖維傳輸速率大于1000Mbps，是目前傳輸速度最快的介質 衰減要遠遠小于電信號的衰減，適宜長間隔的傳輸價錢比較昂貴。 .光纖有5個部分組成 .多模光纖 單模光纖.光纖接頭 單模光纖最常用的接頭類型為用戶銜接器(SC，Subscriber Connector)多模光纖最常用的接頭類型為直插式銜接器(ST，Straight Tip) .2.1.4 無線介質 .2.2 網絡適配器網卡 網絡適配器也稱為網卡，網卡的根

4、本功能是提供網絡中計算機主機與網絡電纜系統通訊傳輸系統之間的接口，實現主機系統總線信號與網絡環(huán)境的匹配和通訊銜接，接納主機傳來的各種控制命令，并且加以解釋執(zhí)行。如今網卡都支持全雙工方式，也稱為雙向同時傳輸。 網卡插在每臺任務站和效力器主機板的擴展槽里。任務站經過網卡向效力器發(fā)出懇求，當效力器向任務站傳送文件時，任務站也經過網卡接納呼應。 網卡任務在ISO/OSI參考模型的數據鏈路層，確切的說是數據鏈路層的MAC子層。.網卡的作用與銜接.網卡的分類根據數據位寬度的不同，網卡分為8位、16位、32位和64位。 網卡主要是以順應何種主機總線類型來分類的。當前，各種計算機提供的總線類型主要有：工業(yè)總線

5、ISA，擴展工業(yè)總線EIAS，外圍控制器接口總線PCI,微通道總線MCA等。按數據傳輸速率劃分，有10Mbps、100Mbps、10/100Mbps自順應網卡，以及1Gbps網卡。如今市面常見的有100M/1000M自順應網卡。根據不同的局域網協議，網卡又分為Ethernet網卡支持IEEE802.3系列協議、Token Ring網卡、ARCNET網卡和FDDI網卡幾種。按有無物理上的通訊線纜分類，分為有線網卡和無線網卡。.網卡的選擇 銜接性主要是根據主機的總線類型選擇不同的網卡，如今普通選用PCI或者PCMCIA接口的網卡。.網卡的參數配置網卡的物理地址 網卡地址也稱為MACMedium A

6、ccess Control地址或物理地址全球獨一 ，是48位二進制數，普通永12位16進制數表示?？梢杂胕pconfig命令查看網卡的物理地址。中斷號 計算機主機與外部設備通訊的方法有4種：無條件傳送；查詢；中斷和直接內存訪問DMA。網卡采用中斷方式任務輸入/輸出地址范圍 雙向同時傳輸 目前的網卡均支持雙向同時傳輸 .網卡的參數圖示【開場】【設置】【控制面板】【系統】【設備管理】【網絡適配器】【屬性】【資源】 .2.3.1 中繼器Repeater中繼器用于同種局域網絡的互連，是在物理層次上實現互連的網絡互連設備，用于擴展網段的間隔。電信號強度在電纜中傳送時隨電纜長度添加而遞減，這種景象叫衰減，

7、對長間隔傳輸有影響。中繼器常用來將幾個網段銜接起來，經過中繼器將信號放大，然后在另一個網段上繼續(xù)傳輸。 中繼器同樣任務在 ISO/OSI參考模型的物理層。2.3 集線器HUB和中繼器Repeater.中繼器具有以下特點 中繼器可以重發(fā)信號，這樣可以擴展網段的間隔。中繼器主要用在同種LAN互連中，如IEEE 802.3 LAN和Ethernet網。中繼器任務在網絡體系構造模型的最低層物理層。由中繼器銜接起來的各網段必需采用同樣的信道訪問協議，例如CSMA/CD協議。由中繼器銜接的網段構成一個更大的網段，并且有著一樣的網絡地址，屬于一個沖突域。網段上的每一個節(jié)點都有本人的地址。 中繼器以與它相連的

8、網絡同樣的速度發(fā)送數據。 .2.3.2 集線器HUB集線器又稱為HUB，本質上為多端口的中繼器在運用時，可以把集線器銜接的網絡看成一個共享式總線，在集線器的內部，各端口之間相互連在一同的。集線器可分為獨立式、疊加式、智能模塊化，有8端口、16端口、24端口多種規(guī)格集線器支持的數據傳輸率為10Mbps或100Mbps。HUB任務在 ISO/OSI參考模型的物理層。.集線器 集線器具有多個端口每個端口經過RJ-45接頭與網卡銜接，將主機銜接到網絡集線器是物理層的設備，也稱為多端口中繼器Multiport Repeater運用集線器組成的10Based-T網絡采用的是CSMA/CD的介質訪問控制方法

9、，是一個邏輯總線型，物理星型的拓撲 .2.4.1網橋網橋是一種在數據鏈路層實現局域網絡互連的存儲轉發(fā)設備。局域網絡構造上的差別表達在介質訪問協議MAC上，因此網橋被廣泛用于異種局域網的互連。網橋任務在ISO/OSI參考模型的數據鏈路層。網橋從一個網段接納完好的數據幀，進展必要的比較和驗證，然后決議是丟棄還是發(fā)送給另外一個網段。轉發(fā)前網橋可以在數據幀之前添加或刪除某一些字段，但不進展路由選擇。因此，網橋具有隔離網段的功能，在網絡上適當地運用網橋可以起到調整網絡的負載。2.4 網橋Bridge和交換機Switch.網橋的的任務原理網橋按任務原理分為兩類：1 一類為透明網橋，也叫生成樹橋，由各個網橋

10、本人來決議途徑選擇。透明橋采用逆向學習的方法獲得途徑信息，每個網橋都有一張途徑表，表中記錄端口和網絡地址的對照信息。2 另一類稱為源選途徑橋，由源端主機決議幀傳輸要經過的途徑，在初始由源端主機發(fā)出傳向各個目的站點的查詢幀，途徑的每個網橋轉發(fā)該幀，查詢幀到達目的站點后，再前往源端，前往時，途徑的網橋將它們本人的標識記錄在應對幀中，這樣可以從不同的前往途徑中找到一條最正確的途徑。 .網橋的問題 網橋對接納的幀要先存儲和查找站表，決議能否轉發(fā)，添加了時延；網橋在MAC子層并沒有流量控制功能；網橋銜接只能適用通訊量不是很大的運用；假設同時有大量的向其他網段轉發(fā)的通訊量，容易構成廣播風暴。 .交換就是轉

11、接。交換機是一個銜接設備，是在第二層實現銜接。交換機容易與公司的程控交換機相混淆，普通稱為計算機交換機。用集線器Hub銜接的網絡，可以類比日常生活交通中的平面交通，而用交換機銜接的網絡可以類比立體交通。Switch任務在 ISO/OSI參考模型的數據鏈路層。 2.4.2 交換機.交換式網絡 .交換機的任務原理交換機是一個多端口的網橋，每個端口都有橋接功能，它可以在恣意一對端口間轉發(fā)幀，交換機的每一個端口屬于一個沖突域，以太網交換機按照CSMA/CD協議任務，交換機中的電路可以把恣意端口的網段與別的端口的網段在數據鏈路層上銜接起來.交換機的任務原理及內部構造.交換機的交換方式 以太網交換機的交換

12、方式分為靜態(tài)方式和動態(tài)方式。靜態(tài)方式的特點是端口間的通道由人工事先配置，兩個端口間的銜接類似于硬件銜接，端口按固定的銜接方式交換幀。動態(tài)交換方式又分為：存儲轉發(fā)方式；直通方式；幀碎片丟棄方式，也稱無殘幀方式。 .交換機的功能和性能端口-站地址表的大小 端口的自順應性 單位時間轉發(fā)幀的才干；流量控制才干；交換機能否具備雙向同時傳輸全雙工才干幀延時的大小 交換機端口對地址的支持 對虛擬局域網VLAN的支持 .交換機的主要技術參數轉發(fā)技術，交換機采用直通轉發(fā)、存儲轉發(fā)和幀碎片丟棄轉發(fā)技術的哪一種。 延時，交換機數據交換延時的時間值。延時與交換機采用的轉發(fā)技術有關。管理功能。單/多MAC地址類型。外接

13、監(jiān)視支持 擴展樹，交換機能否提供擴展樹算法或其他算法，檢測并限制拓撲環(huán)。全雙工，也即雙向同時傳輸。 高速端口集勝利能，即高速上連功能。.交換機的分類1 交換機可以分為不同的類型，例如：以太網交換機、ATM交換機等等。2 從運用規(guī)模上可以分為企業(yè)級交換機、部門級交換機和任務組交換機。3 從構造上可以分為模塊式交換機和固定配置交換機。 4 模塊式交換機又稱為機箱式交換機，可以根據需求配置不同的模塊，模塊可以插拔，交換機上有相應的插槽，運用時將模塊插入插槽中，所以具有很強的可擴展性。 .交換機的級聯和堆疊1 交換機之間的銜接有級聯和堆疊兩種方案。 2 交換機的級聯方法是：將一臺作為主交換機，其他的交

14、換機作為二級交換機，將交換機的某個端口與主交換機的端口銜接。 3 要對交換機進展堆疊，需求運用支持堆疊功能的堆疊式交換機 ，將假設干臺堆疊在一同的交換機可以看作為一臺具有很多端口的大型交換機。4 級聯在邏輯上是多個被網管的對象，而堆疊在邏輯上是一個被網管的對象。.路由器是實現異種網絡銜接的互連設備，任務在OSI的第三層即網絡層。路由器在轉發(fā)分組時，根據的是網絡層分組頭部的路由信息。 路由器可以根據網絡層的協議類型、網絡號、主機的網絡地址、子網掩碼、高層協議的類型等來監(jiān)控、攔截和過濾信息。路由器和網橋本身就是一臺計算機。 路由器也需求操作系統才干進展網絡系統配置，以及和其它路由器交換信息。路由器

15、是網絡中進展網間銜接的關鍵設備。 2.5 路由器Router .路由器的作用路由器可以根據網絡層的協議類型、網絡號、主機的網絡地址、子網掩碼、高層協議的類型等來監(jiān)控、攔截和過濾信息。路由器經過IP地址和子網掩碼的組合隔離各個子網，有利于子網的劃分、維護和管理。路由器還有流量控制才干，可以采用優(yōu)化的路由算法平衡網絡負載，減少網絡擁塞的發(fā)生。路由器具有很好的隔離才干，可以防止廣播風暴，也利于提高網絡的平安性和嚴密性 支持多種路由協議，如RIP、OSPF、BGP等等。.經過路由器進展互聯 .交換機與網橋、路由器的比較1 交換機和網橋都是任務在第二層的網絡銜接設備，交換機對網絡進展分段的方式和網橋一樣

16、，它實踐上是一個多端口的網橋。交換機和網橋之間的主要差別表達在3個方面。 2 交換機運轉在OSI 模型的第二層(數據鏈路層)，路由器運轉在第三層 。3 第三層和第四層交換機可以比路由器更快地轉發(fā)數據，延遲較短，比路由器更容易安裝和配置。但普通來說，這些交換機的整體性能還是比不上路由器。 .三層交換的概念1 二層交換的問題是，其任務是基于MAC地址，不涉及網絡層的功能，沒有路由才干。2 路由器存在的問題是，路由器的大部分功能均由軟件實現，呵斥延時長，吞吐率遭到限制。路由器對數據包的處置需求拆包、查看第三層信息。 3 交換機是基于硬件構造的，對幀的轉發(fā)處置過程非常簡單，可以到達很高的吞吐量。 4

17、一個想法是使交換機既堅持高性能，又具有路由才干，這種思想導致了三層路由交換機的出現。 .局域網采用三層交換技術 第一種稱為下一跳解析協議NHRPNext Hop Resolution Protocol，采用的技術稱為“路由一次，隨后交換。.Cisco公司提出的NetFlow交換.三層交換與傳統路由器的比較.三層交換機可以完成的功能經過第三層信息決議分組轉發(fā)途徑。經過校驗字段檢驗第三層協議頭部。檢查分組的生命期字段TTL，可以更新生命周期。對管理信息庫MIB中的統計信息進展更新。經過檢查分組頭部信息實現平安性控制。對分組選項字段信息呼應和處置。經過規(guī)范的路由協議，例如RIP、OSPF，可以與廣域

18、網路由器通訊。 .調制解調器Modem 調制解調器也稱為信號變換設備，也叫做數據電路端接設備DCE，按照計算機網絡兩級子網的劃分，它屬于通訊子網，但是它是用戶端的設備。 數字信號的調制實踐上是用基帶信號對載波信號的三個特征參數：幅度、頻率和相位進展調制，使這些參數隨基帶脈沖信號的變化而變化。 總之，調制解調器Modem就是用于數字信號和模擬信號的相互轉換。以順應不同信道特點來進展數據傳送的。.調制方式調制方式可分為：幅移鍵控法ASK (Amplitude-Shift Keying)頻移鍵控法FSKFrequency-Shift Keying相移鍵控法PSKPhase-Shift Keying三類分別稱為：調幅AMAmplitude Modulation調頻FMFrequency Modulation調