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文檔簡介
網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備本章學(xué)習(xí)目標(biāo)
本章主要從組建局域網(wǎng)的角度出發(fā),對網(wǎng)卡、線纜、集線器和交換機(jī)等進(jìn)行比較詳細(xì)的講解。通過本章學(xué)習(xí),讀者應(yīng)該掌握以下內(nèi)容:
1、常用網(wǎng)卡的種類和特點
2、局域網(wǎng)中常用傳輸介質(zhì)的種類和特點
3、以太網(wǎng)集線器的種類和特點
4、以太網(wǎng)交換機(jī)的種類和特點網(wǎng)卡一、概述
1、網(wǎng)卡(NetworkInterfaceCard、NIC)也稱網(wǎng)絡(luò)接口卡,是組建計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時必不可少的連接設(shè)備
2、功能:
發(fā)送數(shù)據(jù):數(shù)據(jù)-------幀接收數(shù)據(jù):幀-------數(shù)據(jù)注:電腦之間相互通信時,以幀的方式進(jìn)行傳輸。
(幀:可以看作是一種數(shù)據(jù)包,在數(shù)據(jù)包中不僅包含有數(shù)據(jù)信息,而且還包含有數(shù)據(jù)的發(fā)送地、接收地的信息和數(shù)據(jù)的校驗信息)網(wǎng)絡(luò)適配器
3、網(wǎng)卡的ID號(MAC地址)全世界范圍內(nèi)網(wǎng)卡唯一的標(biāo)識,固化到網(wǎng)卡上一塊ROM芯片中,用于標(biāo)明網(wǎng)絡(luò)中電腦的身份,就像網(wǎng)卡的身份證一樣;
MAC地址是由12位16進(jìn)制數(shù)表示;由48bit分成6段來標(biāo)記,如:00-02-B3-36-D1-30;其中前24位代表廠家編號,后面24位由生產(chǎn)廠家自己編制,由命令:ipconfig/all查看;所有可用網(wǎng)卡的MAC地址總數(shù)約為70億個;
網(wǎng)卡的物理地址網(wǎng)卡的地址占6個字節(jié),全球唯一
標(biāo)識生產(chǎn)廠商
標(biāo)識每塊網(wǎng)卡
XXXXXXXXXXXX
國家、地區(qū)、廠家代碼
網(wǎng)卡類型、日期、編號MAC地址交換機(jī)交換機(jī)防火墻防火墻交換機(jī)主機(jī)主機(jī)WEB服務(wù)器WEB服務(wù)器路由器應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器交換機(jī)因特網(wǎng)集線器數(shù)據(jù)庫企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)外部訪問子網(wǎng)外界因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在OSI體系中的位置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能層次OSI層次地址類型設(shè)備傳輸層及以上應(yīng)用程序進(jìn)程地址(端口)網(wǎng)關(guān)(協(xié)議轉(zhuǎn)換器)網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)地址(IP地址)路由器(三層交換機(jī))數(shù)據(jù)鏈路層物理地址(MAC地址)網(wǎng)橋、交換機(jī)(網(wǎng)卡)物理層無中繼器、集線器、(網(wǎng)卡)網(wǎng)絡(luò)接口卡(網(wǎng)卡)是連接主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的基本設(shè)備每臺主機(jī)都應(yīng)配置一個或多個網(wǎng)卡每個網(wǎng)卡都有一個或多個網(wǎng)絡(luò)接口不能獨立工作,必須依賴于宿主主機(jī)連接不同的局域網(wǎng)需要使用不同的網(wǎng)卡以太網(wǎng)卡令牌環(huán)網(wǎng)卡FDDI網(wǎng)卡ATM網(wǎng)卡網(wǎng)卡的功能數(shù)據(jù)緩存匹配主機(jī)數(shù)據(jù)處理速率與網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率封裝/解封裝加上控制字段→以幀為單位進(jìn)行傳輸→卸下控制字段介質(zhì)訪問控制CSMA/CD、TokenPassing串/并轉(zhuǎn)換將主機(jī)的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行位流數(shù)據(jù)編碼/解碼轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)傳輸?shù)男盘栃问綌?shù)據(jù)發(fā)送/接收二、網(wǎng)卡的分類
1)根據(jù)連接速度分
10Mbit/s100Mbit/s和10M/100Mbit/s自適應(yīng)網(wǎng)卡;1000Mbit/s和100M/1000Mbit/s自適應(yīng)網(wǎng);注:自適應(yīng)技術(shù)指的是,在工作時可以與被連接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(網(wǎng)卡、集線器、交換機(jī)等)自動協(xié)商,來確定當(dāng)前可以使用的速度;2)按總線接口分
ISAPCIPCMCIA(主要用于筆記本計算機(jī)中)3)按端口類型分RJ-45用于雙絞線連接AUI用于粗纜連接BNC用于細(xì)纜連接SC/ST用于光纖連接無線用于筆記本等可移動設(shè)備的連接4)按應(yīng)用領(lǐng)域/用途分服務(wù)器網(wǎng)卡多個端口工作站網(wǎng)卡一個端口以太網(wǎng)卡的類型三、網(wǎng)卡性能的評價與選擇標(biāo)準(zhǔn)端口類型工作速度是否支持全雙工工作模式總線類型是否支持多OS品牌對服務(wù)器網(wǎng)卡的特殊的要求;三個基本概念廣播向網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)廣播域網(wǎng)絡(luò)上所有能夠接收到同樣廣播分組的設(shè)備的集合沖突域網(wǎng)絡(luò)中的一部分,以網(wǎng)橋、交換機(jī)或者路由器為邊界,在沖突域中任意兩臺主機(jī)同時發(fā)送數(shù)據(jù)都會產(chǎn)生沖突一個廣播域包含一個或多個沖突域中繼器傳輸數(shù)據(jù)到所有連接的計算機(jī)中繼器功能:中繼器又叫轉(zhuǎn)發(fā)器,是兩個網(wǎng)絡(luò)在物理層上的連接,用于連接具有相同物理層協(xié)議的局域網(wǎng),是局域網(wǎng)互連的最簡單的設(shè)備。。Repeater中繼器(Repeater)
由于存在損耗,在線路上傳輸?shù)男盘柟β蕰饾u衰減,衰減到一定程度時將造成信號失真,因此會導(dǎo)致接收錯誤。中繼器就是為解決這一問題而設(shè)計的。它完成物理線路的連接,對衰減的信號進(jìn)行放大,保持與原數(shù)據(jù)相同。一般情況下,中繼器的兩端連接的是相同的媒體,但有的中繼器也可以完成不同媒體的轉(zhuǎn)接工作。從理論上講中繼器的使用是無限的,網(wǎng)絡(luò)也因此可以無限延長。事實上這是不可能的,因為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中都對信號的延遲范圍作了具體的規(guī)定,中繼器只能在此規(guī)定范圍內(nèi)進(jìn)行有效的工作,否則會引起網(wǎng)絡(luò)故障。中繼器工作在物理層,是最簡單的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備。中繼器不關(guān)心數(shù)據(jù)的格式和含義,它只負(fù)責(zé)復(fù)制和增強(qiáng)通過物理介質(zhì)傳輸?shù)谋硎尽?”和“0”的信號。中繼器的主要功能是擴(kuò)展一個工作站或一組工作站與網(wǎng)絡(luò)中其它部分的距離。中繼器的特點中繼器可以將局域網(wǎng)的一個網(wǎng)段和另一個網(wǎng)段相連,而且可以連接不同類型的介質(zhì),如10Base2與10Base5。由于中繼器只是一種信號放大設(shè)備,它不能連接兩種不同的介質(zhì)訪問類型,如令牌環(huán)網(wǎng)和以太網(wǎng)。中繼器只是一種物理層設(shè)備,它不能識別數(shù)據(jù)幀的格式和內(nèi)容,也不能將一種數(shù)據(jù)鏈路報頭類型轉(zhuǎn)換成另外一種形式。中繼器的適用場合中繼器適用于較小地理范圍內(nèi)的相對較小的局域網(wǎng)(少于100個節(jié)點),如一棟辦公樓。由于中繼器不能隔斷局域網(wǎng)網(wǎng)段間的通信,所有的數(shù)據(jù)都能雙向通過中繼器(不能過濾任何數(shù)據(jù)),所以不能用它連接負(fù)載沉重的局域網(wǎng)。以太網(wǎng)中繼器在以太網(wǎng)中,中繼器用來擴(kuò)展物理介質(zhì)的作用距離。5/4/3規(guī)則
5/4/3的規(guī)則最初提出來,是為了簡化10M以太網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計難度,因為沒有人會計算不同介質(zhì)的不同時延。而這個規(guī)則最大的好處是通用性強(qiáng),無論什么樣的設(shè)備,什么樣的傳輸介質(zhì),都完全遵循這個規(guī)則。延伸距離中繼器1延伸距離中繼器2中繼器3中繼器4最多五個網(wǎng)段最多串接四個中繼器其中三個網(wǎng)段可用來連接節(jié)點有二個網(wǎng)段不能用來連接節(jié)點,只能用于延伸距離如上,構(gòu)成了一個以太網(wǎng)沒有什么東西是絕對的,包括這54321和傳輸距離。但唯一可靠的參考是是時延,RTT時間一定不能超過512us。數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中一來一去的時間如果超過了這個時延,就會被認(rèn)為是斷開的。隨著技術(shù)的發(fā)展,和中繼器的淘汰,這個規(guī)則基本上已經(jīng)淘汰,但仍有一個不變的,那就是RTT值512us。在以太網(wǎng)絡(luò)中,為512us。100M以太網(wǎng)中,為51.2us。1000M中,5.12us。10000M中,0.512us。集線器傳輸數(shù)據(jù)到所有星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)中集線器(HUB)Hub集線器是一種特殊的中繼器。集線器(HUB)一、概念集線器是對網(wǎng)絡(luò)管理的最小單元(集中管理最小單元),它只是一個信號放大和中轉(zhuǎn)設(shè)備(信號放大是放大在傳輸過程中衰減的信號),不具備自動尋址能力和交換作用,由于所有傳輸?shù)郊€器的信號均被廣播到與之相連的各個端口,因而容易造成數(shù)據(jù)的堵塞多端口的中繼器,工作在物理層功能:在網(wǎng)段之間復(fù)制比特流,信號整形和放大可認(rèn)為它是將總線折疊到鐵盒子中的集中連接設(shè)備特點:具有與中繼器同樣的特點可改變網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)湫问剑嚎偩€連接→星形連接邏輯上仍是一個總線型共享介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)端口數(shù):8,12,16,24注:集線器的工作方式為單工方式;即,同一時刻只能有一個方向的傳輸;且屬于共享型設(shè)備,即,同一網(wǎng)段的機(jī)器共享固有的帶寬,也就是帶寬由它的端口平均分配;注釋:1)共享型:指的是一個端口向另一個端口發(fā)送數(shù)據(jù)時,其它的端口處于“等待”狀態(tài);即:集線器的內(nèi)部只有一條通道(即公共通道),然后在公共通道的下方就連接著所有的端口;以太網(wǎng)Ethernet10同一時間只能有一個設(shè)備發(fā)送信息Hub所有節(jié)點共享10M帶寬共享信道LAN的缺點沖突域中的多個站點同時發(fā)送會造成沖突;因此實際帶寬為3~4Mb/s(或30~40Mb/s)網(wǎng)絡(luò)中站點越多,沖突現(xiàn)象越嚴(yán)重;網(wǎng)絡(luò)總帶寬BW,由于共享信道使得每個站點的平均擁有帶寬為BW/n。解決的方法提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速度——沒有從根本上解決問題網(wǎng)絡(luò)分段(微網(wǎng)段化)減少每個網(wǎng)段中站點的數(shù)量,使沖突的概率減小;增加了網(wǎng)絡(luò)的總體帶寬。實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分段的設(shè)備:網(wǎng)橋、交換機(jī)、路由器網(wǎng)橋和交換機(jī)可以隔離沖突域路由器不僅可以隔離沖突域,還能隔離廣播域網(wǎng)絡(luò)分段示意HUBHUB廣播域獨立的沖突域獨立的沖突域網(wǎng)橋或網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)交換機(jī)只能分隔沖突域,但不能分隔廣播域HUB沖突域/廣播域網(wǎng)段2網(wǎng)段1總帶寬:BW*2結(jié)點帶寬:BW/4總帶寬:BW結(jié)點帶寬:BW/82)IP廣播也稱為“群發(fā)”,是指集線器在發(fā)送數(shù)據(jù)給下層設(shè)備時,不分原數(shù)據(jù)來自何處,將所得數(shù)據(jù)發(fā)給每一個端口,如果其中有端口需要來的數(shù)據(jù)時,就處于接收狀態(tài),而不需要的端口處于拒絕狀態(tài);3)單位時間可以理解為HUB的工作頻率
基本規(guī)范多數(shù)集線器主要的連接是RJ-45插座,這是基于雙絞線的多種以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)接頭類型,從10Base-T到100Base-T,局域網(wǎng)中的工作站、打印機(jī)等設(shè)備通常是以某種雙絞線連接到集線器的,其兩端為RJ-45連接頭。每種線纜到集線器的長度由使用的介質(zhì)決定。集線器是電子設(shè)備,因此需要電源,多數(shù)集線器還有指示多種狀態(tài)的LED指示燈,常見的兩種指示燈是電源和端口狀態(tài)指示燈,有的集線器還有監(jiān)視端口通信狀態(tài)和沖突的指示燈。
二、集線器的分類
1)按端口數(shù)量分標(biāo)準(zhǔn):8、16、24;非標(biāo)準(zhǔn):4、5、9、12、18等;
2)按端口類型分RJ-45BNCAUI
3)按帶寬分傳統(tǒng)集線器傳輸速度為10Mb/s(10Base-T網(wǎng)絡(luò))快速以太網(wǎng)集線器傳輸速度為100Mb/s(100Base-T網(wǎng)絡(luò))10/100M自適應(yīng)集線器傳輸速度自適應(yīng)內(nèi)部有兩個網(wǎng)段:10M和100M,集線器根據(jù)連接速度將主機(jī)連接到不同網(wǎng)段上。網(wǎng)段之間用交換方式連接。保護(hù)投資,便于升級4)按配置的形式分獨立式(Standalone
固定端口配置,擴(kuò)充時用級連的方法。堆疊式(Stackable)
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)于一臺單獨的HUB,可統(tǒng)一管理。模塊化(Module)
又稱機(jī)箱式,由一臺帶有底板、電源的機(jī)箱和若干塊多端口的接口卡(線卡)組成??伸`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)。注:級聯(lián)是通過集線器的某個端口(例如:uplink)與其它集線器相連的,而堆疊是通過集線器的背板連接起來的。
堆疊只有在自己廠家的設(shè)備之間,且此設(shè)備必須具有堆疊功能才可實現(xiàn)。級聯(lián)只需單做一根雙絞線(或其他媒介),堆疊需要專用的堆疊模塊和堆疊線纜,而這些設(shè)備可能需要單獨購買.
雖然級聯(lián)和堆疊都可以實現(xiàn)端口數(shù)量的擴(kuò)充,但是級聯(lián)后每臺集線器或交換機(jī)在邏輯上仍是多個被網(wǎng)管的設(shè)備,而堆疊后的數(shù)臺集線器或交換機(jī)在邏輯上是一個被網(wǎng)管的設(shè)備。
5)按是否可管理劃分智能HUB允許用網(wǎng)管軟件對其進(jìn)行管理的集線器,它內(nèi)部包含有CPU等智能控制部件。在需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理的中大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,一般都要求使用智能集線器(后面將要介紹的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)也需要是智能化的)。非智能(普通)HUB不能用網(wǎng)管軟件進(jìn)行管理的集線器。小型網(wǎng)絡(luò)為降低成本,一般使用普通集線器。例:用集線器搭建簡單的網(wǎng)絡(luò)以1臺服務(wù)器,3臺PC機(jī)為例:一臺HUB4塊UTP接口的網(wǎng)卡4臺PC機(jī)8個RJ45接頭(水晶頭)若干米UTP雙絞線NICHUBUTPPC機(jī)服務(wù)器集線器的配置星型配置的以太網(wǎng)是如今最流行的以太網(wǎng)組網(wǎng)方式。線纜使用RJ-45連接頭,一端直接連接設(shè)備的網(wǎng)卡,另一端連接集線器的端口。這類網(wǎng)絡(luò)通常使用5類雙絞線來連接。10BaseT星狀連接的網(wǎng)絡(luò)和使用10Base2(細(xì)纜以太網(wǎng)同軸電纜)以及10Base5(粗纜以太網(wǎng)同軸電纜)總線拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)比較起來有如下優(yōu)點:結(jié)點容易從網(wǎng)絡(luò)中增加和移除;由于有問題的結(jié)點可以很容易地從網(wǎng)絡(luò)中移除,所以網(wǎng)絡(luò)問題更容易解決。選擇集線器在選定特定產(chǎn)品廠商之前最好先考慮好怎樣使用集線器。最好選擇一款可以適應(yīng)所在機(jī)構(gòu)發(fā)展的產(chǎn)品,但也不要比計劃的用途強(qiáng)太多或貴太多。在考慮不同的集線器廠商提供的特性之前,可以通過以下的問題來明確自己的需求。吞吐量的需求是什么樣的?網(wǎng)絡(luò)是否會顯著增長?每個局域網(wǎng)網(wǎng)段需要連接多少臺設(shè)備?哪些介質(zhì)類型(非屏蔽雙絞線、同軸電纜和光纖)是必須包括的?集線器是否支持所需的介質(zhì)訪問控制方法?在集線器中是否需要有網(wǎng)絡(luò)管理功能?集線器的特性確保集線器有足夠的端口容量,這將有效降低未來添加端口時的花銷。可堆疊式集線器和小型的中型網(wǎng)絡(luò)集線器可能沒有足夠多的端口進(jìn)行大規(guī)模的安裝。如果網(wǎng)絡(luò)在未來將有顯著增長或改變,可以考慮帶有內(nèi)置模塊擴(kuò)展插槽的集線器。一定要確保提供的模塊中包括自己最有可能需要的性能。例如,如果要購買一個帶有以太網(wǎng)模塊的集線器并計劃將其用在ATM主干上,那么就應(yīng)該確認(rèn)該集線器有可用的ATM模塊。記住,模塊是專用的。不能將一個廠商的模塊插入另外一個廠商的集線器中??蓴U(kuò)展性集線器故障會帶來災(zāi)難性的后果。冗余性比可靠性更重要。集線器內(nèi)的冗余電源可以在電源出現(xiàn)故障時保護(hù)集線器不受影響。負(fù)載平衡是后備電源的可選替代方案。在一個負(fù)載平衡的方案里,集線器里的兩個電源總是同時進(jìn)行電源供給。當(dāng)其中一個出現(xiàn)故障時,另一個立即接管全部的負(fù)載,這樣就不會有電源的影響,也不會有傳輸幀的丟失。集線器中的中繼器邏輯也是可能出現(xiàn)故障的地方。一些廠商在每個模塊中放置一個中繼器,因此如果一個模塊中的中繼器出現(xiàn)故障,只有該模塊上的端口受影響。如果整個集線器中只有一個中繼器,當(dāng)它出現(xiàn)故障的時候,網(wǎng)絡(luò)的其他部分將不能訪問連接到該集線器的網(wǎng)段??煽啃孕枰⒁獾钠渌哂嘈赃€有網(wǎng)橋模塊、管理模塊以及提供良好散熱功能的風(fēng)扇等。盡量避免在結(jié)構(gòu)上過于依賴背板和模塊集線器??梢允褂霉袒诎雽?dǎo)體硬件中執(zhí)行的交換技術(shù)和替代功能,這種功能由于沒有可移動的部分所以更可靠。另外,可以使用有熱插拔模塊的集線器,這種集線器可以在交換機(jī)運行的時候插入和移走模塊而不會破壞模塊中的電路。沒有這種功能,交換模塊時必須關(guān)掉集線器。集線器上所有的設(shè)備都將失去其連接直到集線器重新打開。
集線器的特性包括靈活性、高速連接、集中式網(wǎng)絡(luò)管理、可擴(kuò)展性、帶寬優(yōu)化及可靠性等。集線器可以以不同的形式、規(guī)模和價格提供執(zhí)行特性來滿足幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)集成的需要。在物理層,集線器是簡單的多端口中繼器。但是,也可以將其他的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)模塊集成進(jìn)集線器中,包括網(wǎng)橋和廣域網(wǎng)端口等。集線器通常通過一個上行連接端口相互連接,使用該端口的時候通常要禁止一個常規(guī)端口。注:集線器不適于用來傳輸時間敏感性信號,如語音信號。此外10—100M自適應(yīng)的比100M貴。集線器特性總結(jié)HUB端口引腳功能引腳功能1接收+2接收-3發(fā)送+4保留5保留6發(fā)送-7保留8保留一般端口UPLINK口引腳功能引腳功能1發(fā)送+2發(fā)送-3接收+4保留5保留6接收-7保留8保留網(wǎng)橋Bridge功能:實現(xiàn)LAN互聯(lián)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備,工作在數(shù)據(jù)鏈路層。網(wǎng)橋(Bridge)又稱為橋接器;可以理解為單端口的交換機(jī);過程:數(shù)據(jù)—網(wǎng)橋(存儲)--轉(zhuǎn)發(fā)(對應(yīng)MAC地址)--目的地址;網(wǎng)橋的種類
1.內(nèi)橋內(nèi)橋是通過文件服務(wù)器中的不同網(wǎng)卡連接起來的局域網(wǎng)。網(wǎng)橋的種類2.外橋外橋不同于內(nèi)橋,外橋安裝在工作站上,它實現(xiàn)連接兩個相似的局域網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)橋的種類3.遠(yuǎn)程橋遠(yuǎn)程橋是實現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)之間連接的設(shè)備,通常遠(yuǎn)程橋使用調(diào)制解調(diào)器與傳輸介質(zhì),如用電話線實現(xiàn)兩個局域網(wǎng)的連接。存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備,工作在數(shù)據(jù)鏈路層用網(wǎng)橋連接的多個網(wǎng)絡(luò)對外呈現(xiàn)為一個單獨的物理網(wǎng)絡(luò)具有惟一的網(wǎng)絡(luò)地址根據(jù)路徑選擇方法,有兩種網(wǎng)橋:透明網(wǎng)橋(TransparencyBridge)由網(wǎng)橋負(fù)責(zé)路由選擇,網(wǎng)橋和路由對站點透明以太網(wǎng)中最常用源選徑網(wǎng)橋(SourceRoutingBridge)由源站點負(fù)責(zé)路由選擇,網(wǎng)橋和路由對站點不透明網(wǎng)橋有尋址和路由選擇能力,路由選擇采用查表法:網(wǎng)橋內(nèi)的轉(zhuǎn)發(fā)表描述了到達(dá)每個站點的路由;轉(zhuǎn)發(fā)表主要由端口號和站點MAC地址組成。工作原理對于從端口收到的每個報文,查看其目的MAC地址,并與轉(zhuǎn)發(fā)表對照:若目的MAC地址在接收端口的表項中,則丟棄報文——過濾;若目的MAC地址在某一端口的表項中,則把報文轉(zhuǎn)發(fā)到與該端口連接的網(wǎng)段——交換(轉(zhuǎn)發(fā));若目的MAC地址不在表中,則向接收端口外的其他所有端口廣播該報文——廣播。透明網(wǎng)橋工作原理歸納為:基于轉(zhuǎn)發(fā)表的過濾、轉(zhuǎn)發(fā)和廣播。透明網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)表C網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)的例子:A→B,A→CBA轉(zhuǎn)發(fā)表的建立剛加電時轉(zhuǎn)發(fā)表為空;在轉(zhuǎn)發(fā)過程中逆向自學(xué)習(xí)路由;逆向?qū)W習(xí)——檢查收到的報文的源MAC地址:若收到的報文的源MAC地址不在轉(zhuǎn)發(fā)表中,則插入到表中。每個表項的生存期都是有限的:在一段時間內(nèi)未收到以同一MAC地址為源地址的報文時,該表項被刪除,以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?。源選徑網(wǎng)橋源路由選擇原理由源站點負(fù)責(zé)路由選擇;源站點通過發(fā)送探測幀來發(fā)現(xiàn)路由;探測幀將沿每一條可能的路徑擴(kuò)散傳播;每一個源選徑網(wǎng)橋都會將路由信息插入探測幀的頭部。探測幀到達(dá)目的站點時,目的站點把探測幀中的路由信息作為響應(yīng)返回;源站點把收到的第一個響應(yīng)幀中的路由信息作為到達(dá)目的站點的最佳路由。路由信息形式:LAN,網(wǎng)橋,LAN,網(wǎng)橋,……
形式的編號序列。
透明網(wǎng)橋和源選徑網(wǎng)橋的比較透明網(wǎng)橋源選徑網(wǎng)橋服務(wù)類型無連接面向連接透明性完全透明不透明配置、管理自動配置,容易管理人工配置最佳路由不一定最優(yōu)優(yōu)化路由的確定逆向?qū)W習(xí)探測幀故障處理及拓?fù)渥兓W(wǎng)橋負(fù)責(zé)主機(jī)負(fù)責(zé)復(fù)雜性及開銷網(wǎng)橋負(fù)擔(dān)主機(jī)負(fù)擔(dān)網(wǎng)橋的種類
1.內(nèi)橋內(nèi)橋是通過文件服務(wù)器中的不同網(wǎng)卡連接起來的局域網(wǎng)。網(wǎng)橋的種類2.外橋外橋不同于內(nèi)橋,外橋安裝在工作站上,它實現(xiàn)連接兩個相似的局域網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)橋的種類3.遠(yuǎn)程橋遠(yuǎn)程橋是實現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)之間連接的設(shè)備,通常遠(yuǎn)程橋使用調(diào)制解調(diào)器與傳輸介質(zhì),如用電話線實現(xiàn)兩個局域網(wǎng)的連接。網(wǎng)橋的優(yōu)缺點優(yōu)點:可實現(xiàn)不同類型的LAN互連;能夠隔離錯誤幀,不會使錯誤擴(kuò)散;限制了沖突域的范圍;隔離故障。缺點:無法控制廣播;只能用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式,速度比較慢;無流量控制,負(fù)載重時會出現(xiàn)丟幀現(xiàn)象。使用網(wǎng)橋的場合1、許多大學(xué)的系或公司的部門都有各自的局域網(wǎng),主要用于連接他們自己的個人計算機(jī)、工作站以及服務(wù)器。由于各系(或部門)的工作性質(zhì)不同,因此選用了不同的局域網(wǎng),這些系(或部門)之間早晚需相互交往,因而需要網(wǎng)橋。
2、一個單位在地理位置上較分散,并且相距較遠(yuǎn),與其安裝一個遍布所有地點的網(wǎng)絡(luò),不如在各個地點建立一個局域網(wǎng),并用網(wǎng)橋和紅外鏈路連接起來,這樣費用可能會低一些。
3、可能有必要將一個邏輯上單一的LAN分成多個局域網(wǎng),以調(diào)節(jié)載荷。例如采用由網(wǎng)橋連接的多個局域網(wǎng),每個局域網(wǎng)有一組工作站,并且有自己的文件服務(wù)器,因此大部分通信限于單個局域網(wǎng)內(nèi),減輕了主干網(wǎng)的負(fù)擔(dān)。4、在有些情況下,從載荷上看單個局域網(wǎng)是毫無問題的,但是相距最遠(yuǎn)的機(jī)器之間的物理距離太遠(yuǎn)(比如超過802.3所規(guī)定的2.5km)。即使電纜鋪設(shè)不成問題,但由于來回時延過長,網(wǎng)絡(luò)仍將不能正常工作。唯一的辦法是將局域網(wǎng)分段,在各段之間放置網(wǎng)橋。通過使用網(wǎng)橋,可以增加工作的總物理距離。
5、可靠性問題。在一個單獨的局域網(wǎng)中,一個有缺陷的節(jié)點不斷地輸出無用的信息流會嚴(yán)重地破壞局域網(wǎng)的運行。網(wǎng)橋可以設(shè)置在局域網(wǎng)中的關(guān)鍵部位,就像建筑物內(nèi)的防火門一樣,防止因單個節(jié)點失常而破壞整個系統(tǒng)。6、網(wǎng)橋有助于安全保密。大多數(shù)LAN接口都有一種混雜工作方式(promiscuousmode),在這種方式下,計算機(jī)接收所有的幀,包括那些并不是編址發(fā)送給它的幀。如果網(wǎng)中多處設(shè)置網(wǎng)橋并謹(jǐn)慎地攔截?zé)o須轉(zhuǎn)發(fā)的重要信息,那么就可以把網(wǎng)絡(luò)分隔以防止信息被竊。交換機(jī)Switch網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)(Switch)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)鏈路層上。但網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的端口數(shù)多,并且交換速度快。在這個意義上,網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)可看作是多端口的高速網(wǎng)橋。交換機(jī)比網(wǎng)橋優(yōu)越的地方:交換速度快,可實現(xiàn)線速轉(zhuǎn)發(fā);能解決網(wǎng)絡(luò)主干上的通信擁擠問題;端口密度高,一臺交換機(jī)可連接多個網(wǎng)段,降低了組網(wǎng)成本。工作原理與網(wǎng)橋類似:學(xué)習(xí)源地址(構(gòu)造轉(zhuǎn)發(fā)表)過濾本網(wǎng)段幀(隔離沖突域)轉(zhuǎn)發(fā)異網(wǎng)段幀(交換)廣播未知幀(尋找目的站點)工作過程:交換機(jī)動態(tài)維護(hù)有一個表(MAC地址列表),表中存放著各端口對應(yīng)的物理地址,當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)包時,自動查找表中對應(yīng)的目標(biāo)地址所在的端口號,直接發(fā)往目標(biāo)端口;交換機(jī)的特點交換機(jī)通過內(nèi)部的交換矩陣把網(wǎng)絡(luò)劃分為多個網(wǎng)段——每個端口為一個沖突域;交換機(jī)能夠同時在多對端口間無沖突地交換幀。局域網(wǎng)交換機(jī)的工作方式
用集線器組成的網(wǎng)絡(luò)稱為共享式網(wǎng)絡(luò),而與集線器的區(qū)別用交換機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)稱為交換式網(wǎng)絡(luò)。
共享式以太網(wǎng)存在的主要問題是所有用戶共享帶寬,每個用戶實際可用帶隨著網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)的增加而遞減,因為當(dāng)信息繁忙時,多個用戶都可能同時“爭用”一個信道,而一個信道在某一時刻只允許一個用戶占用,所以大量的用戶處于監(jiān)測狀態(tài),致使信號傳輸時產(chǎn)生抖動、停滯、失真。
在交換式以太網(wǎng)中,交換機(jī)提供給每個用戶專用的信道,除非兩個源端口同時將信息發(fā)送同一個目的通道,否則每個通道不會發(fā)生沖突。
以太網(wǎng)交換機(jī)
每個節(jié)點獨享10M帶寬骨干交換式以太網(wǎng)10多個設(shè)備可同時發(fā)送信息例:交換網(wǎng)絡(luò)的帶寬若交換機(jī)每個端口帶寬為BW,則交換機(jī)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)總帶寬=(BW*n)/2~BW*nn=8,BW=10Mb/s時,網(wǎng)絡(luò)總帶寬最高可達(dá)80Mb/s;連接到交換機(jī)端口上的每臺計算機(jī)的帶寬為10Mb/s。比較:10Mb/s的8口集線器構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)(連接了8臺計算機(jī))網(wǎng)絡(luò)總帶寬仍為10Mb/s;網(wǎng)絡(luò)中每臺計算機(jī)的帶寬為1.25Mb/s。
交換機(jī)的分類
1.根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模分類桌面交換機(jī)、骨干交換機(jī)和中心交換機(jī)三類。2.根據(jù)結(jié)構(gòu)分類固定端口交換機(jī)和模塊化交換機(jī)。3.根據(jù)工作的協(xié)議層分類第2層交換機(jī)、第3層交換機(jī)和第4層交換機(jī)。4.根據(jù)交換方式分類直通式交換機(jī)、存儲轉(zhuǎn)發(fā)式交換機(jī)和無碎片直通式交換機(jī)。5、從網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍劃分
廣域網(wǎng)交換機(jī)、局域網(wǎng)交換機(jī)
6、根據(jù)傳輸介質(zhì)和傳輸速度劃分以太網(wǎng)交換機(jī)(100Mbps以下;RJ-45、
BNC、AUI;雙絞線、細(xì)纜、粗纜)快速以太網(wǎng)交換機(jī)(100Mbps;RJ-45、
SC;雙絞線、光纖;)千兆以太網(wǎng)交換機(jī)(1000Mbps;同上)10千兆以太網(wǎng)交換機(jī)(SC)ATM交換機(jī)(RJ-45、SC)FDDIFDDI交換機(jī)(以太網(wǎng)沒有開發(fā)之間而開發(fā),沒有盛行,以光纖為傳輸介質(zhì))注:FDDI(FiberDistributedDataInterface)即光纖分布式數(shù)據(jù)接口。
7、根據(jù)結(jié)構(gòu)劃分
固定端口交換機(jī)(8、16、24)模塊化交換機(jī)(可擴(kuò)充)8、根據(jù)是否支持網(wǎng)管分
網(wǎng)管型交換機(jī)非網(wǎng)管型交換機(jī)交換機(jī)的三種交換技術(shù)1、存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式:接收數(shù)據(jù)幀時,先存儲一個在共享緩沖區(qū)中,然后進(jìn)行過濾(過濾掉不健全的幀和有沖突的幀)和差錯校驗處理,然后發(fā)送。2、直通方式:只對數(shù)據(jù)幀的目的地址信息進(jìn)行檢查,然后進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。3、無碎片直通方式:先對收到的數(shù)據(jù)幀的部分字節(jié)(前64個字節(jié))進(jìn)行差錯校驗。
注:存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式具有最高的交換質(zhì)量,但速度最慢,適用于網(wǎng)絡(luò)主干的連接;直通方式速度最快,但因?qū)θ魏螏蛔鲞^濾處理,所以誤碼率較高,適用于交換式網(wǎng)絡(luò)的外圍連接;無碎片直通方式處于中間。交換機(jī)的三種交換轉(zhuǎn)發(fā)方式存儲轉(zhuǎn)發(fā)(Storeandforward)整個幀完整接收后,對幀進(jìn)行差錯檢驗,然后再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)操作。優(yōu)點:進(jìn)行差錯校驗,錯誤不會擴(kuò)散到目的網(wǎng)段。缺點:延遲比較大。直通轉(zhuǎn)發(fā)(Cut-through)只要收到幀的前6個字節(jié)(目的MAC地址),就開始進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)操作。優(yōu)點:交換延遲小。缺點:無法進(jìn)行差錯校驗,幀錯誤會擴(kuò)散到目的網(wǎng)段。無碎片直通轉(zhuǎn)發(fā)(Fragmentfreecut-through)接收到一幀的前64字節(jié)后,再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)操作。小于64字節(jié)的幀不轉(zhuǎn)發(fā)?!邘鲥e的主要原因是沖突,而以太網(wǎng)的幀至少為64B,∴<64字節(jié)的幀必然是沖突造成的幀碎片(錯誤幀)。優(yōu)點:交換速度較快,并且降低了錯誤幀轉(zhuǎn)發(fā)的概率缺點:長度大于64字節(jié)的錯誤幀仍會轉(zhuǎn)發(fā),轉(zhuǎn)發(fā)延時大于直通轉(zhuǎn)發(fā)。注:存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式具有最高的交換質(zhì)量,但速度最慢,適用于網(wǎng)絡(luò)主干的連接;直通方式速度最快,但因?qū)θ魏螏蛔鲞^濾處理,所以誤碼率較高,適用于交換式網(wǎng)絡(luò)的外圍連接;無碎片直通方式處于中間。使用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的好處分割沖突(碰撞)域——減少了沖突;允許建立多個連接——提高了網(wǎng)絡(luò)總體帶寬;減少每個網(wǎng)段中的站點數(shù)——提高了站點平均擁有帶寬;允許全雙工連接——提高帶寬;能夠連接不同速度的網(wǎng)段。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的應(yīng)用場合作為LAN核心主干連接設(shè)備,如網(wǎng)絡(luò)中心、數(shù)據(jù)中心等;網(wǎng)絡(luò)通信流量很大的應(yīng)用場合,如圖像處理、視頻流等;對網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度要求比較高的場合。以網(wǎng)橋/交換機(jī)為核心的網(wǎng)絡(luò)的特點每個網(wǎng)段獨享帶寬最佳可達(dá)到每臺主機(jī)獨享帶寬可以限制沖突,但不能限制廣播有可能產(chǎn)生廣播風(fēng)暴適用于小型網(wǎng)絡(luò)到大型園區(qū)網(wǎng)絡(luò)大型網(wǎng)絡(luò)中需解決廣播問題10Mb/sUTP100Mb/sUTP(連接校園網(wǎng))1000Mb/sFiber100Mb/sUTP校園網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖二級交換機(jī)千兆主干交換機(jī)服務(wù)器HUB機(jī)房計算機(jī)交換機(jī)的選擇完全支持存儲轉(zhuǎn)發(fā)、直通、無碎片直通三種方式。同時支持全雙工/半雙工傳輸模式。提供網(wǎng)管功能。提供虛擬局域網(wǎng)(VLAN)管理功能。提供多模塊和多類型端口的支持。提供LED指示燈顯示,便于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和故障排除。看品牌:3COM、CISCO、D-LINK、TP-LINK、聯(lián)想、實達(dá)等。補(bǔ)充資料:第2層和第3層交換有兩種方法交換數(shù)據(jù)幀——第2層和第3層交換第2層交換:數(shù)據(jù)幀是基于MAC地址信息交換;建立和維護(hù)MAC地址交換表;數(shù)據(jù)通信設(shè)備制造商決定第2層地址,是唯一的。第3層交換:數(shù)據(jù)包是基于網(wǎng)絡(luò)層信息交換;它檢查數(shù)據(jù)包信息并基于網(wǎng)絡(luò)層目的地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包;它也支持路由功能;一般由網(wǎng)絡(luò)管理員決定第3層地址二層交換機(jī)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)源MAC地址:000493000001目的MAC地址:0004930000021發(fā)送數(shù)據(jù)查詢MAC地址表,找到MAC地址對應(yīng)的端口號,進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)2端口號MAC地址1500049300000214000493000001轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)3MAC地址:000493000002三層交換機(jī)功能性能注意:并非是二層交換機(jī)加路由模塊!二層交換機(jī)(以太網(wǎng)/快速以太網(wǎng))傳統(tǒng)路由器路由交換機(jī)(千兆以太網(wǎng))路由器的功能+交換機(jī)的性能三層交換機(jī)的原理IP地址:1發(fā)送數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)3源IP地址:MAC地址:000493000001目的IP地址:MAC地址:000493000002MAC地址:000493000002根據(jù)路由協(xié)議RIP&RIP2&RIPOSPF進(jìn)行路由尋址,找到相應(yīng)主機(jī)的IP地址和MAC地址,將MAC地址返回給發(fā)送端,發(fā)送端按得到的MAC地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)2三層交換的優(yōu)點提供基于線速無阻塞交換帶寬提供第三層的IP路由功能,實現(xiàn)子網(wǎng)間通訊提供流量控制(FlowControl)、服務(wù)質(zhì)量(QoS)、分級傳送、IP組播(Multicast)、生成樹(SpanningTree)等功能,可有效地增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)傳輸能力,提高網(wǎng)絡(luò)性能提供靈活的流量流,使用網(wǎng)絡(luò)分層來決定最佳路徑和包含廣播域交換機(jī)端口引腳功能引腳功能1接收+2接收-3發(fā)送+4保留5保留6發(fā)送-7保留8保留一般端口路由器(選徑器)RouterRouterRouterRouter路由:指尋找一條將IP數(shù)據(jù)報從源主機(jī)傳往目的主機(jī)的傳輸路徑的過程。路由器Router工作在OSI第三層(網(wǎng)絡(luò)層)。功能:在網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)分組;為網(wǎng)絡(luò)分組尋找最佳傳輸路徑;實現(xiàn)子網(wǎng)隔離,限制廣播風(fēng)暴。(目的地址無法識別時,路由器將其丟棄,而不是廣播——比較網(wǎng)絡(luò)交換機(jī))提供邏輯地址,以識別互聯(lián)網(wǎng)上的主機(jī);提供廣域網(wǎng)服務(wù)。應(yīng)用:把LAN連入廣域網(wǎng)或作為廣域網(wǎng)的核心連接設(shè)備。路由器與交換機(jī)的主要區(qū)別:用路由器連接起來的若干個網(wǎng)絡(luò),它們?nèi)允歉髯元毩⒌?。要想從一個網(wǎng)絡(luò)訪問用路由器連接起來的另一個網(wǎng)絡(luò)中的站點,必須指定該站點的邏輯地址(IP地址),通過廣播是無法與之進(jìn)行通信的。支持多個鏈接的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),具有動態(tài)選擇路由以平衡通過各個路由器的負(fù)載,工作于OSI的第三層及網(wǎng)絡(luò)層。路由器主要以思科產(chǎn)品為主,其中有工作組級路由器和部門級路由器。用路由器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)HUB路由器沖突域2沖突域1路由器可以隔離沖突域和廣播域HUBHUB沖突域3廣播域2廣播域1工作過程:路由器是一種負(fù)責(zé)尋徑的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,它在互聯(lián)網(wǎng)中從多條路徑中尋找一通訊量最少的一條網(wǎng)絡(luò)路徑提供給用戶通信;路由器利用“路由表”為數(shù)據(jù)傳輸選擇路徑;路由表----包含網(wǎng)絡(luò)地址及各地址之間距離的清單;路由動作:尋徑、轉(zhuǎn)發(fā);路由表路由器如何確定最佳路由?——路由表(RoutingTable)路由表是保存到達(dá)其他網(wǎng)絡(luò)的路由信息的數(shù)據(jù)庫包含目的網(wǎng)絡(luò)地址(號)、傳輸路徑、傳輸開銷等根據(jù)目的網(wǎng)絡(luò)地址查找路由表并確定分組轉(zhuǎn)發(fā)路徑的過程稱為路由選擇(Routing)。路由表的信息隨網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓兓ⅰ⒏侣酚杀淼乃惴ǚQ為路由算法(RoutingAlgorithm):網(wǎng)絡(luò)中的每個路由器都會根據(jù)路由算法定時地或在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時更新其路由表;靜態(tài)路由:由網(wǎng)絡(luò)管理員預(yù)先手工設(shè)置路由信息;動態(tài)路由:由路由器在運行時動態(tài)地建立與更新。自動學(xué)習(xí)、記憶網(wǎng)絡(luò)的變化并根據(jù)路由算法重新計算路由的協(xié)議稱為路由選擇協(xié)議(RoutingProtocol)。注:
靜態(tài)路由:靜態(tài)路由是指由網(wǎng)絡(luò)管理員手工配置的路由信息。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或鏈路的狀態(tài)發(fā)生變化時,網(wǎng)絡(luò)管理員需要手工去修改路由表中相關(guān)的靜態(tài)路由信息。靜態(tài)路由信息在缺省情況下是私有的,不會傳遞給其他的路由器。當(dāng)然,網(wǎng)管員也可以通過對路由器進(jìn)行設(shè)置使之成為共享的。靜態(tài)路由一般適用于比較簡單的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,在這樣的環(huán)境中,網(wǎng)絡(luò)管理員易于清楚地了解網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),便于設(shè)置正確的路由信息。
動態(tài)路由:動態(tài)路由器上的路由表項是通過相互連接的路由器之間交換彼此信息,然后按照一定的算法優(yōu)化出來的,而這些路由信息是在一定時間間隙里不斷更新,以適應(yīng)不斷變化的網(wǎng)絡(luò),以隨時獲得最優(yōu)的尋路效果。為了實現(xiàn)IP分組的高效尋路,IETF制定了多種尋路協(xié)議。其中用于自治系統(tǒng)(AS:AutonomousSystem)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議有開放式最短路徑優(yōu)先(OSPF:OpenShortestPathFirst)協(xié)議和尋路信息協(xié)議(RIP:RoutingInformationProtocol)。
自治系統(tǒng)是指在同一實體(如學(xué)校、企業(yè)或ISP)管理下的主機(jī)、路由器及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的集合。動態(tài)性如何實現(xiàn)“123”——“abc”每種路由協(xié)議都有自己的語言(相應(yīng)的路由協(xié)議報文)。如果兩臺路由器都實現(xiàn)了某種路由協(xié)議并已經(jīng)啟動該協(xié)議,則具備了相互通信的基礎(chǔ)?!俺醮我娒?,請多關(guān)照”一臺新加入的路由器應(yīng)該主動把自己介紹給網(wǎng)段內(nèi)的其他路由器。通過發(fā)送廣播報文或發(fā)送給指定的路由器鄰居來做到這一點?!昂镁貌灰姡鼪r如何”為了能夠察覺到某臺路由器突然失效(路由器本身故障或連接線路中斷)這種異常情況,規(guī)定兩臺路由器之間的協(xié)議報文應(yīng)該周期性的發(fā)送。兩者關(guān)系
靜態(tài)路由和動態(tài)路由有各自的特點和適用范圍,因此在網(wǎng)絡(luò)中動態(tài)路由通常作為靜態(tài)路由的補(bǔ)充。當(dāng)一個分組在路由器中進(jìn)行尋徑時,路由器首先查找靜態(tài)路由,如果查到則根據(jù)相應(yīng)的靜態(tài)路由轉(zhuǎn)發(fā)分組;否則再查找動態(tài)路由。
路由表的例子2.0AB路由表的基本內(nèi)容AB路由器A的路由表.3.1.2.3目的網(wǎng)絡(luò)地址路徑(下一結(jié)點)路徑成本/開銷直接0直接01路徑:用下一路由器對應(yīng)端口的IP地址來表示。路徑成本/開銷:用線路速度、距離或跨越的路由器的個數(shù)(步跳數(shù))、成本、線路可靠性等表示。(大多數(shù)情況下用步跳數(shù)來表示)路由表的基本內(nèi)容(續(xù))注意:路由器是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)號來轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)包的,所以路由表中存放的是目的網(wǎng)絡(luò)號,而不是目的主機(jī)號。類比:郵政局在城市間轉(zhuǎn)發(fā)信件依據(jù)的是城市名。這樣做的優(yōu)點是路由表?。ňW(wǎng)絡(luò)的數(shù)目要比主機(jī)少的多),節(jié)省路由器的存儲空間,路由表的路由更新速度快。路由器的路由選擇過程也采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的方法:接收并緩存IP數(shù)據(jù)分組;提取分組中的目的主機(jī)的IP地址;計算目的主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)地址;用目的網(wǎng)絡(luò)地址查找路由表決定轉(zhuǎn)發(fā)路徑:如果目的網(wǎng)絡(luò)地址就是與輸入接口連接的網(wǎng)絡(luò),則丟棄;如果目的網(wǎng)絡(luò)地址就是與輸出接口連接的網(wǎng)絡(luò),則直接遞交;如果找到匹配項,則通過對應(yīng)接口轉(zhuǎn)發(fā)出去;如果有默認(rèn)路徑,則通過與默認(rèn)路徑對應(yīng)的接口轉(zhuǎn)發(fā)出去;未查到,丟棄該分組。比較:交換機(jī)也用查表的方法決定轉(zhuǎn)發(fā)路徑,但該表是“端口-MAC地址”表,存放的是端口與目的MAC地址之間的關(guān)系,要用幀中的MAC地址查表;而路由器中的路由表是“端口-網(wǎng)絡(luò)地址”表,存放的是端口與目的網(wǎng)絡(luò)地址之間的關(guān)系,故要從分組中提取IP地址,并解析出其中的網(wǎng)絡(luò)地址部分來查表。二、路由器的特征工作在網(wǎng)絡(luò)層能連接不同類型的網(wǎng)絡(luò)路由器具有路徑選擇能力在轉(zhuǎn)發(fā)的過程中,可以進(jìn)行拆分與組合;以便在某一個網(wǎng)絡(luò)中傳輸;防火墻的功能路由器的優(yōu)缺點優(yōu)點限制了沖突域;可以用于LAN或WAN的環(huán)境;可以連接不同介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)和不同體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò);可以為分組確定傳輸?shù)淖罴崖窂?;可以過濾廣播信息。缺點昂貴;必須用于可路由協(xié)議網(wǎng)絡(luò);配置復(fù)雜;處理速度比橋接器慢。三、路由器與交換機(jī)的區(qū)別工作的協(xié)議層不同(數(shù)據(jù)鏈路、網(wǎng)絡(luò)層)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)所依據(jù)的對像不同(MAC地址表、路由表)五、路由器的選購管理方式支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是否支持NAT(網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換)功能與防火墻功能支持的總帶寬能力吞吐量轉(zhuǎn)發(fā)延遲路由表容量最后通過一個例子來說明路由器工作原理。工作站A需要向工作站B傳送信息(并假定工作站B的IP地址為120.0.5),它們之間需要通過多個路由器的接力傳遞,路由器的分布如圖所示。
工作站A路由器2路由器3路由器5路由器4路由器1工作站BR1R5R3R4R2其工作原理如下:(1)工作站A將工作站B的地址120.0.5連同數(shù)據(jù)信息以數(shù)據(jù)幀的形式發(fā)送給路由器1。(2)路由器1收到工作站A的數(shù)據(jù)幀后,先從報頭中取出地址120.0.5,并根據(jù)路徑表計算出發(fā)往工作站B的最佳路徑:R1->R2->R5->B;并將數(shù)據(jù)幀發(fā)往路由器2。(3)路由器2重復(fù)路由器1的工作,并將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給路由器5。(4)路由器5同樣取出目的地址,發(fā)現(xiàn)120.0.5就在該路由器所連接的網(wǎng)段上,于是將該數(shù)據(jù)幀直接交給工作站B。(5)工作站B收到工作站A的數(shù)據(jù)幀,一次通信過程宣告結(jié)束。網(wǎng)關(guān)(協(xié)議轉(zhuǎn)換器)以太網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)Gateway
術(shù)語“網(wǎng)關(guān)”在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中有兩種用法。當(dāng)討論通用網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時,網(wǎng)關(guān)也叫協(xié)議轉(zhuǎn)換器。這類網(wǎng)關(guān)在兩種不同類型的協(xié)議結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù),通常用于OSI第3層和更高層。但是,網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人員也用“網(wǎng)關(guān)”指用來連接專用網(wǎng)絡(luò)和公用網(wǎng)絡(luò)(通常是Internet)的路由器。本節(jié)集中在網(wǎng)關(guān)的第一種含義上:一個在信息流過使用不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)時翻譯數(shù)據(jù)的設(shè)備。
網(wǎng)關(guān)(Gateway):又稱網(wǎng)間連接器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器。網(wǎng)關(guān)在傳輸層上以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連,是最復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備,僅用于兩個高層協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)互連。網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)和路由器類似。網(wǎng)關(guān)既可以用于廣域網(wǎng)互連,也可以用于局域網(wǎng)互連。網(wǎng)關(guān)是一種充當(dāng)轉(zhuǎn)換重任的計算機(jī)系統(tǒng)或設(shè)備。在使用不同的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式或語言,甚至體系結(jié)構(gòu)完全不同的兩種系統(tǒng)之間,網(wǎng)關(guān)是一個翻譯器。與網(wǎng)橋只是簡單地傳達(dá)信息不同,網(wǎng)關(guān)對收到的信息要重新打包,以適應(yīng)目的系統(tǒng)的需求。同時,網(wǎng)關(guān)也可以提供過濾和安全功能。大多數(shù)網(wǎng)關(guān)運行在OSI7層協(xié)議的頂層--應(yīng)用層。
網(wǎng)關(guān)用作協(xié)議轉(zhuǎn)換器
網(wǎng)關(guān)(或叫協(xié)議轉(zhuǎn)換器)將網(wǎng)絡(luò)傳輸格式從一種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)成另一種體系結(jié)構(gòu)。協(xié)議轉(zhuǎn)換器必須在數(shù)據(jù)鏈路層之上的所有協(xié)議層都運行,并且要對連接終端這些協(xié)議層上的進(jìn)程透明。
協(xié)議轉(zhuǎn)換器還必須完成路由器的功能,維持整個網(wǎng)絡(luò)地址的一致性。如果不同網(wǎng)絡(luò)的地址格式不同,網(wǎng)關(guān)也必須轉(zhuǎn)換它們。協(xié)議轉(zhuǎn)換是一個軟件密集型過程,必須考慮兩個協(xié)議棧之間特定的相似性和不同之處。因此,有多少種通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用層協(xié)議的組合,就可能有多少種網(wǎng)關(guān)。
協(xié)議轉(zhuǎn)換器還必須完成路由器的功能,維持整個網(wǎng)絡(luò)地址的一致性。如果不同網(wǎng)絡(luò)的地址格式不同,網(wǎng)關(guān)也必須轉(zhuǎn)換它們。協(xié)議轉(zhuǎn)換是一個軟件密集型過程,必須考慮兩個協(xié)議棧之間特定的相似性和不同之處。因此,有多少種通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用層協(xié)議的組合,就可能有多少種網(wǎng)關(guān)。調(diào)制解調(diào)器用途:英文名為MODEM,它將計算機(jī)輸出原始數(shù)字信號變換成適應(yīng)模擬信號,我們稱為調(diào)制器。從已調(diào)制信號恢復(fù)為數(shù)字信號的過程為解調(diào),相應(yīng)的設(shè)備叫做解調(diào)器,調(diào)制器與解調(diào)器統(tǒng)稱為調(diào)制解調(diào)器。功能:數(shù)據(jù)傳輸功能建立連接功能。防火墻(Firewall)
防火墻成為近年來新興的
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