綜合布線第3章網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備

1、2022年9月5日第3章 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備主講人：高敬格河北工程大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院本章知識(shí)要點(diǎn)：3.1 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的基本概念3.2 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備3.3 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的區(qū)別3.4 本章小結(jié)3.1 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的基本概念3.1.1 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的定義3.1.2 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的類型3.1.3 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的類型3.1.1 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的定義 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)通常是指通過互聯(lián)設(shè)備將不同或相同類型的網(wǎng)絡(luò)連接在一起而形成的范圍更大的網(wǎng)絡(luò)。解決網(wǎng)絡(luò)物理長(zhǎng)度的限制。 例如：用細(xì)同軸電纜組建以太網(wǎng)時(shí)，每個(gè)網(wǎng)段不能超過500m,且每個(gè)網(wǎng)段的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)為100.有時(shí)為提高網(wǎng)絡(luò)效率，便于管理，把一個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)分成不同的網(wǎng)段，以增加每臺(tái)計(jì)算機(jī)的有

2、效帶寬，利用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備把不同的網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，使不同的網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)能夠相互通信，達(dá)到共享網(wǎng)絡(luò)資源的目的. 3.1.2 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的類型 實(shí)際網(wǎng)絡(luò)通常由許多類型的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的工作層次及其所支持的協(xié)議，通常分為中繼器(Repeater),網(wǎng)橋(Bridge),路由器(Router),網(wǎng)關(guān)(Gateway).數(shù)據(jù)鏈路層物理層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層數(shù)據(jù)鏈路層物理層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層中繼器網(wǎng)橋路由器網(wǎng)關(guān) 中繼器工作在物理層,用于互連相同類型的網(wǎng)絡(luò). 網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，用于互連類似的網(wǎng)絡(luò),具有過濾和轉(zhuǎn)發(fā)的功能，即將數(shù)據(jù)幀從一個(gè)網(wǎng)段轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)段，使得多個(gè)網(wǎng)段在邏輯上看

3、起來(lái)好象一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。 路由器工作在第三層，用于互連不同類型的網(wǎng)絡(luò)，各互連的子網(wǎng)仍保持各自的獨(dú)立，每個(gè)子網(wǎng)可采用不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 網(wǎng)關(guān)工作在網(wǎng)絡(luò)層以上的高層，其基本功能是實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的互聯(lián)，一般提供不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的轉(zhuǎn)換。 3.1.3 局域網(wǎng)之間的互聯(lián)常用的局域網(wǎng)互聯(lián)類型：局域網(wǎng)局域網(wǎng)互聯(lián)設(shè)備廣域網(wǎng)局域網(wǎng)互聯(lián)設(shè)備廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)互聯(lián)設(shè)備局域網(wǎng)局域網(wǎng)廣域網(wǎng)互聯(lián)設(shè)備互聯(lián)設(shè)備3.2 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的基本概念3.2.1 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備概述3.2.2 網(wǎng)卡3.2.3 集線器3.2.4 交換機(jī)3.2.5 中繼器3.2.6 網(wǎng)橋3.2.7 路由器3.2.8 網(wǎng)關(guān)3.2.1 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備概述 網(wǎng)卡、集線器

4、和交換機(jī)是常用的局域網(wǎng)組網(wǎng)設(shè)備 中繼器,網(wǎng)橋,路由器和網(wǎng)關(guān)是常用的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 當(dāng)中繼系統(tǒng)是轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋時(shí)，一般并不稱之為網(wǎng)絡(luò)互連，因?yàn)檫@僅僅是把一個(gè)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大了，而這仍然是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。 網(wǎng)關(guān)由于比較復(fù)雜，目前使用得較少。 互聯(lián)網(wǎng)都是指用路由器進(jìn)行互連的網(wǎng)絡(luò)。 由于歷史的原因，許多有關(guān) TCP/IP 的文獻(xiàn)將網(wǎng)絡(luò)層使用的路由器稱為網(wǎng)關(guān)。3.2.2 網(wǎng)卡 也稱網(wǎng)絡(luò)適配器(Network Adapter)，承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)之間交換數(shù)據(jù)的任務(wù)。如將計(jì)算機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)，需要根據(jù)計(jì)算機(jī)總線類型，傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議類型選擇網(wǎng)卡類型。 網(wǎng)卡上一般配有一個(gè)或兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)連線的標(biāo)準(zhǔn)插座BNC(連接專用細(xì)纜)、AUI(連接粗

5、纜)或RJ45(連接雙絞線)。網(wǎng)卡要占用微機(jī)的中斷號(hào)地址，配置時(shí)不能與其它外部設(shè)備沖突，還需安裝驅(qū)動(dòng)程序。網(wǎng)絡(luò)接口卡的種類3.2.3 集線器(Hub)集線器的概念 集線器是局域網(wǎng)中最重要的部件之一，是網(wǎng)絡(luò)連線的中央連接點(diǎn)。 集線器有多個(gè)用戶端口，用于連接計(jì)算機(jī)和服務(wù)器之類的外圍設(shè)備，每個(gè)端口支持網(wǎng)絡(luò)接點(diǎn)的連接。當(dāng)一個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包從一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送到集線器上時(shí)，它就被中繼(或復(fù)制)到集線器中的其它所有端口。所有的節(jié)點(diǎn)都能看到該數(shù)據(jù)包。因此，基于集線器的網(wǎng)絡(luò)是共享介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)。 多端口的中繼器，屬于物理層設(shè)備功能：在網(wǎng)段之間拷貝比特流，信號(hào)整形和放大端口數(shù)：常見的有8，12，16，24口廠商產(chǎn)品型號(hào)類型

6、端口數(shù)量 3C16170 TP/123C161803C16670固定式固定式堆疊式堆疊式 12個(gè)RJ458個(gè)RJ45+BNC12個(gè)RJ45+AUI 24個(gè)RJ45+AUI Intel HUB系列SH10T5SH10T8固定式固定式固定式 5個(gè)RJ458個(gè)RJ458個(gè)RJ45+AUI D-Link DE 899DE 816 固定式固定式 12個(gè)RJ45+AUI16個(gè)RJ45+AUI 常用的10 Base-T集線器產(chǎn)品獨(dú)立式：固定配置，擴(kuò)充時(shí)用級(jí)連的方法。堆疊式：固定配置，用堆疊方法進(jìn)行擴(kuò)充堆疊連接在一起的HUB在邏輯相當(dāng)于一臺(tái)單獨(dú)的HUB，可統(tǒng)一管理模塊化：又稱機(jī)箱式，由一臺(tái)帶有底板、電源的機(jī)箱

7、和若干塊多端口的接口卡(線卡)組成.可靈活按需配置,通過插入不同的插卡滿足需求(如插入交換卡、路由卡、加密卡等)以1臺(tái)服務(wù)器，3臺(tái)PC機(jī)為例：一臺(tái)HUB4塊UTP接口的網(wǎng)卡3臺(tái)PC機(jī)8個(gè)RJ45接頭（水晶頭）若干米UTP雙絞線 用集線器搭建簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)NICHUBUTPPC機(jī)服務(wù)器3.2.4 交換機(jī)(1)概述 通常所說的局域網(wǎng)交換機(jī)擁有許多端口，可以連接不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它的各個(gè)端口之間的通信是同時(shí)的、并行的，因此大大提高了信息的吞吐量。(2)交換機(jī)的種類 按傳輸速率分為：10Mbps、100Mbps、 1Gbps等以太網(wǎng)，快速以太網(wǎng)交換機(jī) 按應(yīng)用場(chǎng)合分為：工作交換機(jī)，桌面交換機(jī)，部門交換機(jī)，骨干

8、交換機(jī)等 按交換層次分為：基本交換機(jī)和多層交換機(jī)公司產(chǎn)品端口數(shù)接口Intel Inbussiness SwitchExpresss 510T SwitchExpresss 550TRouting SwitchExpresss 550F Routing Switch 82488 RJ-45RJ-45RJ-45SC Super Stack Switch 3000/3300 12 RJ-45 Accton ES 3508A8 RJ-45(3)100Mbps以太網(wǎng)交換機(jī)產(chǎn)品(4)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)(Switch) 多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送會(huì)造成沖突，采用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)段分割。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和網(wǎng)橋?qū)偻活愒O(shè)備，工作在數(shù)據(jù)

9、鏈路層上。但網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的端口數(shù)多，并且速度快。在這個(gè)意義上，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)又稱為多端口的高速網(wǎng)橋。 HUB HUB網(wǎng)橋或網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)千兆主干交換機(jī)服務(wù)器校園網(wǎng)10Mbps UTP100Mbps UTP （連接校園網(wǎng)）1000Mbps Fiber100Mbps UTP某大學(xué)計(jì)教中心(東區(qū))網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖二級(jí)交換機(jī)HUB3.2.5 中繼器(1)概念 中繼器工作在物理層,是最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備.(2)作用 由于網(wǎng)絡(luò)中傳輸信號(hào)強(qiáng)度隨著在信道上傳輸距離增加而遞減，因而傳輸距離有限。 中繼器的作用是將收到的信號(hào)重新整理，使其恢復(fù)原來(lái)的波形和強(qiáng)度，然后繼續(xù)傳下去。通過中繼器連接起來(lái)的網(wǎng)段仍屬于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),只是將一個(gè)

10、網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍擴(kuò)大了。例如：同軸電纜組建的總線型局域網(wǎng)，單段粗纜的最大長(zhǎng)度為500m。而MAC協(xié)議的定時(shí)特性，允許粗纜最長(zhǎng)可達(dá)2.5Km，單根電纜達(dá)不到這個(gè)長(zhǎng)度,必須用中繼器來(lái)連接多個(gè)網(wǎng)段,以延長(zhǎng)信號(hào)傳輸距離.中繼器服務(wù)器服務(wù)器(3)類型 粗纜，細(xì)纜，雙絞線，光纖，混合，共享等中繼器。(4)注意 中繼器所連接的電纜段是有限制的，以太網(wǎng)任何兩個(gè)數(shù)據(jù)終端設(shè)備間允許的傳輸通路最多有5個(gè)中繼網(wǎng)段，4個(gè)中繼器組成。當(dāng)5個(gè)段都存在時(shí)，每個(gè)光纖鏈路段不得超過500m，當(dāng)有3個(gè)中繼器， 4個(gè)段時(shí)，光纖鏈路最大長(zhǎng)度是1Km。3.2.6 網(wǎng)橋(1)概念 網(wǎng)橋又稱橋接器，是在數(shù)據(jù)鏈路層連接兩個(gè)局域網(wǎng)的一種存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)發(fā)

11、設(shè)備。局域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層分為L(zhǎng)LC和MAC兩個(gè)子層，網(wǎng)橋?qū)嶋H上是在MAC子層上實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。網(wǎng)橋可以用于互聯(lián)符合IEEE802標(biāo)準(zhǔn)的諸如總線網(wǎng)，令牌環(huán)網(wǎng)等局域網(wǎng)。(2)原理結(jié)構(gòu)主機(jī)A主機(jī) B上層網(wǎng)絡(luò)層LLCMAC物理層PKTPKT802.3|PKT以太網(wǎng)幀傳輸介質(zhì)LLCMAC物理層MAC物理層網(wǎng)橋上層網(wǎng)絡(luò)層LLCMAC物理層PKTPKT802.4|PKT以太網(wǎng)幀傳輸介質(zhì)(3)網(wǎng)橋通過分析地址字段，以決定是否把收到的幀轉(zhuǎn)發(fā)到另一網(wǎng)段上。網(wǎng)橋102站102數(shù)據(jù)101站201站202站202數(shù)據(jù)LAN1LAN2同一網(wǎng)段發(fā)送數(shù)據(jù)不同網(wǎng)段發(fā)送數(shù)據(jù) 網(wǎng)橋互聯(lián)LAN1和LAN2，LAN1中地址為101的

12、節(jié)點(diǎn)，如果與位于同一局域網(wǎng)上的地址為102的節(jié)點(diǎn)通信時(shí)，網(wǎng)橋可以接到發(fā)送幀，當(dāng)網(wǎng)橋確信幀的目的地址與發(fā)出地址位于同一網(wǎng)段，就只在網(wǎng)段內(nèi)部進(jìn)行廣播； 若節(jié)點(diǎn)101與節(jié)點(diǎn)202通信時(shí)，網(wǎng)橋接收到節(jié)點(diǎn)101發(fā)送的幀時(shí)，確定幀的目標(biāo)地址與發(fā)送地址不在同一網(wǎng)段，就將它轉(zhuǎn)發(fā)另一網(wǎng)段。(4)網(wǎng)橋經(jīng)常用來(lái)將一個(gè)大型局域網(wǎng)即獨(dú)立又能相互通信的多個(gè)子網(wǎng)互聯(lián)起來(lái)。令牌環(huán)網(wǎng)橋網(wǎng)橋網(wǎng)橋工作站服務(wù)器服務(wù)器服務(wù)器以太網(wǎng)以太網(wǎng)(5)特點(diǎn) 網(wǎng)橋能夠?qū)崿F(xiàn)不同類型的局域網(wǎng)之間的互聯(lián)，而中繼器只能實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)段之間的互聯(lián)。 能夠擴(kuò)大互聯(lián)的局域網(wǎng)的地理范圍。中繼器最多只能將5段電纜連接起來(lái)。而網(wǎng)橋可連接的距離可以是無(wú)限遠(yuǎn)。 可提高網(wǎng)絡(luò)的

13、安全性。例如：財(cái)務(wù)、銀行等系統(tǒng)，可使用網(wǎng)橋?qū)⑿枰Ｃ艿牟块T的電纜段與其它部門隔離開來(lái)，提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。3.2.7 路由器(1)概述 當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)的局域網(wǎng)數(shù)不多時(shí)，使用網(wǎng)橋是非常有效的。 但是若互聯(lián)的局域網(wǎng)的數(shù)目很多或要將局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互聯(lián)時(shí)，則應(yīng)采用互聯(lián)功能更強(qiáng)的路由器。 路由器在網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，除了具有網(wǎng)橋的全部功能外，并增加了路徑選擇功能，可以互聯(lián)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)及多種類型的網(wǎng)絡(luò)(2)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)A計(jì)算機(jī)系統(tǒng)B應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層LLCMAC物理層應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層LLCMAC物理層網(wǎng)絡(luò)層LLCMAC物理層LLCMAC物理層網(wǎng)絡(luò)層LLCMAC物理層LLCMAC物理層以太網(wǎng)

14、廣域網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)路由器路由器(3)功能 協(xié)議轉(zhuǎn)換：能對(duì)網(wǎng)絡(luò)層及其以下各層的協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 路由選擇：當(dāng)數(shù)據(jù)幀從互聯(lián)網(wǎng)中到達(dá)路由器時(shí)，根據(jù)用戶信息傳輸?shù)囊蠛途W(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)，在網(wǎng)絡(luò)中尋找一條合適的信息傳輸路徑。 并能支持多種協(xié)議的路由選擇。 數(shù)據(jù)處理：包括過濾、轉(zhuǎn)發(fā)、加密和壓縮等。 網(wǎng)絡(luò)管理功能：包括配置管理、故障管理和性能管理。 (4)直接交付和間接支付 當(dāng)主機(jī) A 要向另一個(gè)主機(jī) B 發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，先要檢查目的主機(jī) B 是否與源主機(jī) A 連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上。 如果是，就將數(shù)據(jù)報(bào)直接交付給目的主機(jī) B 而不需要通過路由器。 但如果目的主機(jī)與源主機(jī) A 不是連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，則應(yīng)將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送給本網(wǎng)

15、絡(luò)上的某個(gè)路由器，由該路由器按照轉(zhuǎn)發(fā)表指出的路由將數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)路由器。這就叫作間接交付。 間接交付間接交付間接交付ABC直接交付直接交付直接交付不需要使用路由器但間接交付就必須使用路由器3.2.8 網(wǎng)關(guān) 在一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，有的應(yīng)用系統(tǒng)是專用的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，當(dāng)連接不同類型而協(xié)議差別又較大的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，就需要選用網(wǎng)關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)層以上層次的互聯(lián)。網(wǎng)關(guān)通常是一臺(tái)配有兩塊網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī)，并裝有相關(guān)軟件，兩塊網(wǎng)卡連接不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。 網(wǎng)關(guān)的基本功能是完成網(wǎng)絡(luò)層以上的某種協(xié)議的轉(zhuǎn)換，完成報(bào)文的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和流量控制，完成應(yīng)用層的互通及互聯(lián)網(wǎng)間的網(wǎng)絡(luò)管理功能。 3.3 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的區(qū)別(1)中繼器 中繼器可

16、以連接兩局域網(wǎng)的電纜，中繼器的作用是增加局域網(wǎng)的覆蓋區(qū)域。 例如：以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定單段信號(hào)傳輸電纜的最大長(zhǎng)度為500m，但利用中繼器連接4段電纜后，傳輸電纜最長(zhǎng)可達(dá)2000m。中繼器只將任何電纜上的數(shù)據(jù)發(fā)送到另一根電纜上，并不管數(shù)據(jù)中是否有錯(cuò)誤。 (2)網(wǎng)橋 可以在不同類型的介質(zhì)電纜發(fā)送數(shù)據(jù)，但與中繼器不同的是：網(wǎng)橋能將數(shù)據(jù)從一個(gè)電纜系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)電纜系統(tǒng)上的指定位置。 網(wǎng)橋的工作是讀網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的目的地址，確定該地址是否與源站在同一網(wǎng)絡(luò)電纜段上，如果不存在，網(wǎng)橋就要順序地將數(shù)據(jù)包發(fā)送給另一段電纜。網(wǎng)橋不能讀數(shù)據(jù)幀內(nèi)的TCP/IP地址。 (3)路由器 能讀數(shù)據(jù)包中更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)尋址信息，還可增添一些信息，是數(shù)據(jù)包通過網(wǎng)絡(luò)。由于路由器只接收來(lái)自源站或另一路由器的數(shù)據(jù)，因此可以用做各網(wǎng)絡(luò)段之間的安全隔離設(shè)備。