網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡互聯(lián)設備

網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡互聯(lián)設備第一頁，共113頁。4.1網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)雙絞線同軸電纜光纖無線其他網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)的特點常用組網(wǎng)工具第二頁，共113頁。雙絞線雙絞線（TwistedPairwire,TP） 是由相互絞合在一起的線對組成。由于基于雙絞線的星型拓撲比總線拓撲更容易維護，所以雙絞線成為目前組建局域網(wǎng)時最常用的一種傳輸介質(zhì)。雙絞線的結構雙絞線的分類雙絞線的連接方法第三頁，共113頁。雙絞線的結構雙絞線（TP）的結構類似于電話線，由絕緣的彩色銅線對組成，兩根銅線互相纏繞在一起。每對銅線中的一根傳輸信號，另一根接地并吸收干擾。每一對銅線中，每英寸的纏繞數(shù)量越多，對所有形式噪聲的抗噪性就越好。質(zhì)量越好，價格越高的雙絞線電纜在每英寸中的纏繞數(shù)量也越多。第四頁，共113頁。雙絞線分類屏蔽雙絞線（ShieldedTwistedPairedSTP）非屏蔽雙絞線（UnshieldedTwistedPaired,UTP）第五頁，共113頁。屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線（STP）的纏繞電線對被一種金屬箔制成的屏蔽層所包圍，而且每個線對中的電線也是相互絕緣的。屏蔽層上的噪聲與雙絞線上的噪聲反相，從而使得兩者相抵消來達到屏蔽噪聲的功能。第六頁，共113頁。非屏蔽雙絞線（UTP）包括一對或多對由塑料封套包裹的絕緣電線對。UTP沒有屏蔽雙絞線的屏蔽層。因此，UTP比STP更便宜，抗噪性也相對較低。非屏蔽雙絞線第七頁，共113頁。STP和UTP比較：吞吐量：兩者傳輸速率都達到10Mbps，但CAT5UTP在特殊環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸速度可達100Mbps，甚至更高。成本：STP和UTP的成本區(qū)別在于所使用的銅芯級別、纏繞率以及增強技術。一般來說，STP比UTP更昂貴?？乖胄裕篠TP具有屏蔽層，因而它比UTP具有更好的抗噪性。第八頁，共113頁。連接器：STP和UTP使用的連接器和數(shù)據(jù)插孔看上去類似于電話連接器和插孔。尺寸和可擴展性：因為雙絞線更易受環(huán)境噪聲的影響，STP和UTP的最大網(wǎng)段長度都是100m。另外，雙絞線的每個邏輯段最多容納1024個結點，整個網(wǎng)絡的最大長度與所使用的網(wǎng)絡傳輸方式有關。RJ-45連接器第九頁，共113頁。雙絞線的標準TIA/EIA568標準中對雙絞線進行了規(guī)范的說明，這個標準是早在1991年，由TIA（電信工業(yè)協(xié)會）和EIA（電子工業(yè)協(xié)會）兩個標準化組織完成的。TIA/EIA568標準將雙絞線電線分成1、2、3、4、5和6類，不久又提出了7類，所有這些電纜都必須符合TIA/EIA568標準。第十頁，共113頁。

Cat1：主要用于語音傳輸（電話線纜），不同于數(shù)據(jù)傳輸。

Cat2：傳輸頻率為1MHZ，用于語音傳輸和最高傳輸速率4Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，常見于使用4MBPS規(guī)范令牌傳遞協(xié)議的舊的令牌網(wǎng)。

Cat3：指目前在ANSI和EIA/TIA568標準中指定的電纜，該電纜的傳輸頻率16MHz，用于語音傳輸及最高傳輸速率為10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸主要用于10BASE-T。

Cat4：該類電纜的傳輸頻率為20MHz，用于語音傳輸和最高傳輸速率16Mbps的數(shù)據(jù)傳輸主要用于基于令牌的局域網(wǎng)和10BASE-T/100BASE-T。

Cat5：該類電纜增加了繞線密度，外套一種高質(zhì)量的絕緣材料，傳輸率為100MHz，用于語音傳輸和最高傳輸速率為10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于100BASE-T和10BASE-T網(wǎng)絡。這是最常用的以太網(wǎng)電纜。

Cat5e：超5類具有衰減小，串擾少，并且具有更高的衰減與串擾的比值（ACR）和信噪比（StructuralReturnLoss）、更小的時延誤差，性能得到很大提高。主要用于千兆位以太網(wǎng)（1000Mbps）。

Cat6：該類電纜提供2倍于超五類的帶寬，傳輸性能遠遠高于超五類標準，最適用于傳輸速率高于1Gbps的應用。第十一頁，共113頁。雙絞線的連接方法568A：綠白-1，綠-2，橙白-3，藍-4，藍白-5，橙-6，褐白-7，褐-8；

568B：橙白-1，橙-2，綠白-3，藍-4，藍白-5，綠-6，褐白-7，褐-8。

雙絞線的制作方法大致有兩種，即直通連接法和交叉連接法。第十二頁，共113頁。直通連接法示意圖直接連接法指兩端均用同一標準，線序一致。主要用于不同設備間的互聯(lián)。第十三頁，共113頁。交叉連接法示意圖交叉連接法指線的一端采用568A排序，另一端使用568B排序。交叉線一般用來連接兩個性質(zhì)相同的端口。如：電腦連電腦，路由器連路由器等。第十四頁，共113頁。交叉連接法各線作用表

第十五頁，共113頁。同軸電纜（coaxialcable）同軸電纜是計算機網(wǎng)絡中常見的傳輸介質(zhì)之一，它是一種傳輸距離長、誤碼率低、性價比較高的傳輸介質(zhì)，主要用于總線型網(wǎng)絡中。在早期的局域網(wǎng)中應用廣泛。同軸電纜的結構同軸電纜的分類同軸電纜的連接第十六頁，共113頁。同軸電纜的結構同軸電纜是由一組共軸心的電纜構成。其具體的結構由內(nèi)到外通常包括中心銅線、絕緣層、網(wǎng)狀屏蔽層以及塑料封套4個部分。第十七頁，共113頁。同軸電纜的分類同軸電纜從用途上分可分為基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜（即網(wǎng)絡同軸電纜和視頻同軸電纜）,基帶電纜僅僅用于數(shù)字傳輸，速率可達10Mbps。寬帶電纜是CATV系統(tǒng)中使用的標準，它既可使用頻分多路復用的模擬信號發(fā)送，也可傳輸數(shù)字信號。“基帶同軸電纜”應用于計算機網(wǎng)絡,又分兩種，即“粗纜”和“細纜”。第十八頁，共113頁。粗同軸電纜粗纜的全稱為“粗同軸電纜”，簡稱為“AUI”，其直徑為1.27cm，最大傳輸距離達到500米，速率為10Mb/s。由于直徑相當粗，因此它的彈性較差，不適合在室內(nèi)狹窄的環(huán)境內(nèi)架設。粗纜適用于比較大型的局域網(wǎng)的網(wǎng)絡干線。盡管粗纜布線距離較長，可靠性較好，但是網(wǎng)絡安裝、維護等方面比較困難，造價較高，所以很少使用了。第十九頁，共113頁。細同軸電纜細纜是指“細同軸電纜”，即“BNC”，細纜的直徑為0.26cm，最大傳輸距離185m，線材價格和連接頭成本都比較低，且不需要購置集線器等設備，十分適合架設終端設備較為集中的小型以太網(wǎng)絡。細纜在使用時需要與50Ω（歐姆）的終端電阻、T型接頭、BNC接頭與網(wǎng)卡相連，下面詳細介紹終端電阻、T型接頭、BNC接頭。第二十頁，共113頁。細纜連接所需硬件第二十一頁，共113頁。細同軸電纜用于總線型拓撲結構第二十二頁，共113頁。無論是粗纜還是細纜均為總線拓撲結構，即一根纜上接多部機器，這種拓撲適用于機器密集的環(huán)境，但是當一觸點發(fā)生故障時，故障會串聯(lián)影響到整根纜上的所有機器。故障的診斷和修復都很麻煩，因此，將逐步被非屏蔽雙絞線或光纜取代。第二十三頁，共113頁。光纖（opticalfiber）光纖是光導纖維的簡稱，是一種性能非常優(yōu)秀的網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)。相對于其他傳輸介質(zhì)而言，光纖具有眾多的優(yōu)點。目前，光纖是網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)中發(fā)展最為迅速和最有前途的一種。光纖的特點光纖的結構和物理特性光纖分類光纖的連接方式第二十四頁，共113頁。光纖的特點光纖是一種新型的傳輸介質(zhì)，其與雙絞線、同軸電纜相比，具有以下幾個突出的特點：體積小、質(zhì)量輕：光纖與同軸電纜相比，其直徑只有同軸電纜的1/10甚至更小。頻帶寬：光纖的頻帶較寬，因此其傳輸距離能達幾十甚至上百公里，數(shù)據(jù)傳輸速率也能夠高達2Gbps。信號衰減?。河捎诠饫w的物理特性，導致數(shù)據(jù)在光纖內(nèi)部進行傳播，信號衰減比其他在傳輸介質(zhì)要小，而且能在長距離中保持常量進行傳輸。電磁隔離：光纖中的數(shù)據(jù)都是以光信號的形式傳播，因此不會受到外部電磁場、脈沖噪音或串音等影響。中繼器數(shù)量少：采用光纖作為傳輸介質(zhì)，在傳輸過程中只需要使用少量的中繼器，從而可以讓誤碼率達到最低。第二十五頁，共113頁。光纖第二十六頁，共113頁。光纜的結構

光纖的結構

光纖

包層

樹脂涂層

第二十七頁，共113頁。光纖的面圖第二十八頁，共113頁。光纖分類（按傳輸模式） 根據(jù)光纖所用材料、折射率分布形狀、零色散波長等因素，可以把光纖分為多模光纖和單模光纖兩大類。單模光纖的中心玻璃芯很細，一般為9--10μm，只能傳一種模式的光。這是與多模光纖最大的區(qū)別。正因為如此，單模光纖的模間色散很小，對光源的譜寬和穩(wěn)定性的要求較高，適用于遠程通信。多模光纖的中心玻璃芯較粗，一般為50--62.5μm，可傳輸多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴重。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x比較近，一般只有幾公里。第二十九頁，共113頁。單模光纖和多模光纖第三十頁，共113頁。光纜的連接第三十一頁，共113頁。無線傳輸介質(zhì)無線傳輸技術產(chǎn)生的背景： 英國著名物理學家麥克斯韋指出：變化的電場激發(fā)變化的磁場，變化的電場與變化的磁場不是彼此孤立的，而是相互聯(lián)系、相互激發(fā)的，這樣就形成的電磁場。他于1862年推導出麥克斯韋方程，預言了電磁場的存在。

1887年，德國物理學家赫茲用實驗的方法產(chǎn)生的電磁波，為通信技術奠定的基礎。電磁波譜(波長從長到短)是無線電波,微波,紅外線（可用作通信）,可見光,紫外線,X射線,伽瑪射線.概念：可以在自由空間利用電磁波發(fā)送和接收信號進行通信就是無線傳輸。地球上的大氣層為大部分無線傳輸提供了物理通道，就是常說的無線傳輸介質(zhì)。由無線傳輸介質(zhì)組成的局域網(wǎng)稱為無線局域網(wǎng)（簡稱WLAN）。利用無線通信技術，可以有效擴展通信空間，擺脫有線介質(zhì)的束縛。第三十二頁，共113頁。通信領域使用的電磁波的頻譜第三十三頁，共113頁。無線通信

國際通信組織對各頻段都規(guī)定了特定的服務：無線通信用中頻，無線廣播有高頻，電視用甚高頻到特高頻等。高頻無線電波的傳播路徑

第三十四頁，共113頁。地面微波通信與衛(wèi)星通信 傳統(tǒng)意義上的微波通信，可以分為地面微波通信與衛(wèi)星通信兩個方面。地面微波通信是以直線方式傳播，各個相鄰站點之間必須形成無障礙的直線連接，這就是經(jīng)?？吹讲捎酶呒芴炀€塔進行微波發(fā)送的主要原因。地面微波通信需要在通信結點間建立多個微波中繼站，以降低信號的衰減，使信號進行接力傳輸。衛(wèi)星通信，利用衛(wèi)星進行通信是微波的另外一種常用的形式。由于衛(wèi)星通信使用的頻段相當寬，因此其信道容量很大，具有很強的數(shù)據(jù)傳輸能力。衛(wèi)星通信適合廣播數(shù)據(jù)發(fā)送，通過衛(wèi)星中繼站，可以將信號向多個接收結點進行發(fā)送。信息傳輸?shù)臅r延和安全性差是衛(wèi)星通信的兩個最大的弊端。第三十五頁，共113頁。第三十六頁，共113頁。紅外線傳輸紅外線傳輸速率可達100Mbps，最大有效傳輸距離達到了1000m，這些指標幾乎與多模光纖并駕齊驅(qū)。紅外線具有較強的方向性，它采用低于可見光的部分頻譜作為傳輸介質(zhì)。紅外線信號要求視距傳輸，并且竊聽困難，對外界幾乎沒有干擾。紅外線作為傳輸介質(zhì)時，可以分為直接紅外線傳輸和間接紅外線傳輸兩種，其各自有其特點：第三十七頁，共113頁。紅外線傳輸直接紅外線傳輸：此種方式要求發(fā)射方和接收方彼此處在“看得見”的范圍內(nèi)，這種“看得見”范圍內(nèi)的要求，使得紅外線傳輸比其他多種傳輸方法更加安全。間接紅外線傳輸：信號通過路徑中的墻壁、天花板或任何其他物體的反射傳輸數(shù)據(jù)。從傳輸?shù)沫h(huán)境來看，這種傳輸方式安全性較低。第三十八頁，共113頁。⑤其他網(wǎng)絡傳輸方式在網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)中，除了上面介紹的幾種經(jīng)常使用的網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)外，還存在一些其他的網(wǎng)絡傳輸方式。如兩臺計算機之間可以直接通過串行電纜連接，也可以通過電話線進行連接。串行電纜直接連接并行電纜直接連接電話線連接USB口連接第三十九頁，共113頁。串行電纜直接連接幾乎所有的計算機都擁有串口，所以，計算機之間也可以通過它來進行相互連接，實現(xiàn)串行方式通信，串行通信是指將數(shù)據(jù)一個接一個地發(fā)送出去。串行電纜是9芯的兩個接頭。第四十頁，共113頁。并行電纜直接連接在計算機的接口中，還提供了通用的并行接口，通過并行電纜將兩臺計算機的并行口連接起來實現(xiàn)通信。并行電纜與串行電纜的外觀大同小異，只是并行電纜接頭為25芯。第四十一頁，共113頁。電話線連接計算機之間使用電話線連接，這是比較簡單的一種連接方式。采用這種方式，需要通信雙方計算機都安裝好Modem，然后通過撥號、數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換來達到通信的目的。第四十二頁，共113頁。USB口連接

USB接口傳輸線

第四十三頁，共113頁。網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)的選擇選擇適合的網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)，需要從下面幾個方面進行綜合考慮。吞吐量和帶寬網(wǎng)絡的成本網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)的尺寸和可擴展性連接器的通用性抗干擾性能安裝的靈活性和方便性第四十四頁，共113頁。常用網(wǎng)絡組建工具在組建網(wǎng)絡時，不但需要相關的硬件設備和數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，還需要準備適當?shù)木W(wǎng)絡組建工具，這樣才能夠順利地將網(wǎng)絡組建成功，下面將對這些工具進行簡單介紹。剝線鉗壓線鉗測線儀萬用表其他組網(wǎng)工具第四十五頁，共113頁。一般剝線鉗和同軸電纜專用剝線鉗第四十六頁，共113頁。雙絞線壓線鉗第四十七頁，共113頁。同軸電纜壓線鉗專門壓制同軸電纜的工具被人們稱為同軸電纜壓線鉗，它可以方便地剝開同軸電纜的外層絕緣皮，并且將同軸電纜內(nèi)的銅芯壓制在BNC接頭內(nèi)。第四十八頁，共113頁。測線儀測線儀

第四十九頁，共113頁。萬用表萬用表是組網(wǎng)工具中的一種輔助測試工具，通過萬用表可快速判斷網(wǎng)線是否暢通及確定網(wǎng)線線腳等。通常，萬用表有數(shù)字式萬用表和指針式萬用表兩種。第五十頁，共113頁。上機練習本次上機練習通過制作雙絞線鞏固本課有關雙絞線的知識。在制作雙絞線之前需要準備好雙絞線壓線鉗和RJ-45水晶頭。第五十一頁，共113頁。習題（1）同軸電纜的結構特點是什么？（2）同軸電纜分為哪兩種類型？其各自的特點是什么？（3）雙絞線的結構特點是什么？（4）雙絞線有哪些類型，每種類型有什么特點？（5）非屏蔽雙絞線與屏蔽雙絞線有什么區(qū)別？第五十二頁，共113頁。習題（6）雙絞線有哪兩種連接方法，有什么區(qū)別？（7）簡述光纖的定義和種類。（8）光纖有什么特點？（9）常見的無線傳輸介質(zhì)有哪幾種，每種的傳輸性能怎樣？（10）選擇網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)時應該考慮哪些方面？（11）常見的網(wǎng)絡組建工具有哪些？第五十三頁，共113頁。4.2網(wǎng)絡互聯(lián)設備網(wǎng)卡調(diào)制解調(diào)器集線器交換機路由器網(wǎng)橋和網(wǎng)關等其他網(wǎng)絡設備第五十四頁，共113頁。網(wǎng)絡適配器網(wǎng)絡適配器（NewortkInterfaceCard，NIC），又稱為網(wǎng)卡或者網(wǎng)絡接口卡，是連接局域網(wǎng)中的計算機和傳輸介質(zhì)的基本部件。網(wǎng)卡的種類網(wǎng)卡的外觀與用途網(wǎng)卡的選擇第五十五頁，共113頁。網(wǎng)卡的種類網(wǎng)卡的種類有很多，根據(jù)不同的標準，有不同的分法。根據(jù)網(wǎng)絡種類劃分--FDDI網(wǎng)卡、令牌環(huán)網(wǎng)網(wǎng)卡和以太網(wǎng)網(wǎng)卡根據(jù)傳輸速率劃分--10Mbps網(wǎng)卡、100Mbps網(wǎng)卡、10/100Mbps自適應網(wǎng)卡以及千兆網(wǎng)卡等根據(jù)工作對象來劃分--服務器專用網(wǎng)卡、PC網(wǎng)卡、PCMCIA、無線局域網(wǎng)網(wǎng)卡根據(jù)主板總線類型劃分--ELSA、ISA、PCI和USB4根據(jù)網(wǎng)卡接口劃分--RJ-45、BNC第五十六頁，共113頁。網(wǎng)卡的外觀與用途網(wǎng)卡的功能有兩：固定網(wǎng)絡地址、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并發(fā)送到網(wǎng)線上和接收數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式。所以網(wǎng)卡兼具物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能。網(wǎng)絡有許多種不同的類型，不同的網(wǎng)絡必須采用與之相適應的網(wǎng)卡。下面是以太網(wǎng)網(wǎng)卡。第五十七頁，共113頁。ISA網(wǎng)，PCI網(wǎng)卡，USB網(wǎng)卡第五十八頁，共113頁。

RJ-45接口網(wǎng)卡和BNC接口網(wǎng)卡第五十九頁，共113頁。網(wǎng)卡的選擇在選擇網(wǎng)卡時，需要注意以下幾個方面。留意網(wǎng)卡的應用領域一般客戶端用10Mb/s,100Mb/s,10/100Mb/s,服務器端用1000Mb/s。注意網(wǎng)卡的總線、接口方式

ISA少見，PCI流行；RJ-45，BNC，AUI。兼容性和運用的技術網(wǎng)卡的驅(qū)動程序的多樣性；是否支持自動網(wǎng)絡喚醒功能、是否支持遠程啟動注重品牌 國外知名的網(wǎng)絡設備生產(chǎn)商如3Com、Intel等的產(chǎn)品性能穩(wěn)定、品質(zhì)優(yōu)秀。第六十頁，共113頁。網(wǎng)卡的編號由于每塊網(wǎng)卡都有一個屬于自己的物理地址卡號，負責與用戶名直接連接，并進行網(wǎng)卡用戶識別，網(wǎng)卡物理地址對應實際信號傳輸過程。網(wǎng)卡的編號是全球唯一的，未經(jīng)認證或授權的廠家無權生產(chǎn)網(wǎng)卡。在購買網(wǎng)卡時，一定要注意網(wǎng)卡的編號。正規(guī)廠家生產(chǎn)的網(wǎng)卡上都直接標明了該網(wǎng)卡所擁有的卡號，一般為一組12位的十六進制數(shù)，其中前6位代表網(wǎng)卡的生產(chǎn)廠商，后6位是由生產(chǎn)廠商自行分配給網(wǎng)卡的唯一號碼。第六十一頁，共113頁。調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器（Modem）是“調(diào)制器-解調(diào)制器”的簡稱，大家常稱呼它為“貓”，調(diào)制解調(diào)器通常安裝在計算機和電話系統(tǒng)之間，使一臺計算機能夠通過電話線與另一臺計算機進行信息交換。調(diào)制解調(diào)器的功能與用途調(diào)制解調(diào)器的種類調(diào)制解調(diào)器的選擇第六十二頁，共113頁。調(diào)制解調(diào)器的功能與用途調(diào)制解調(diào)器的功能： 它是一個將數(shù)字信號與模擬信號進行互相轉(zhuǎn)換的網(wǎng)絡設備。調(diào)制解調(diào)器（Modem）的一端連接計算機，另一端連接電話線接入電話網(wǎng)（PSTN）通過Internet服務提供商（ISP）接入Internet。調(diào)制---數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成在模擬信號的過程解調(diào)---模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程第六十三頁，共113頁。調(diào)制解調(diào)器的種類調(diào)制解調(diào)器按照結構進行分類，通常兩種。內(nèi)置式Modem外置式Modem第六十四頁，共113頁。調(diào)制解調(diào)器的選擇由于使用調(diào)制解調(diào)器上網(wǎng)操作方便，至今仍然有相當多的用戶使用Modem撥號上網(wǎng)。要想在使用Modem上網(wǎng)時保持穩(wěn)定，選擇一款性能優(yōu)秀的Modem顯得尤其重要。選擇Modem需要考慮以下幾個因素：Modem接口的選擇帶寬及標準的選擇選擇是否支持語音區(qū)別軟硬“貓”品牌的選擇第六十五頁，共113頁。集線器集線器（Hub）。“Hub”是“中心”的意思，集線器的主要功能是對接收到的信號進行再生整形放大，以擴大網(wǎng)絡的傳輸距離，同時把所有結點集中在以它為中心的結點上。它工作于OSI/RM參考模型的“物理層”，因此又被稱為物理層連接設備。

第六十六頁，共113頁。集線器的相關概念集線器屬于網(wǎng)絡底層純硬件設備，它不具有交換機的強大功能，而是采用廣播方式發(fā)送數(shù)據(jù)。即當集線器要向某結點發(fā)送數(shù)據(jù)時，是把數(shù)據(jù)包發(fā)送到與集線器相連的所有結點。第六十七頁，共113頁。集線器的相關概念集線器采用廣播發(fā)送數(shù)據(jù)的方式，導致了它存在很多的不足，其主要表現(xiàn)在以下幾方面：用戶的數(shù)據(jù)包向所有結點發(fā)送，很容易遭到網(wǎng)絡中其他計算機非法截獲，導致數(shù)據(jù)通信不安全。集線器采用共享帶寬方式，在發(fā)送數(shù)據(jù)包時容易造成網(wǎng)絡“塞車”，更加降低網(wǎng)絡執(zhí)行效率和吞吐量。集線器屬于非雙工傳輸，其網(wǎng)絡通信效率低。集線器的同一時刻每一個端口只能進行一個方向的數(shù)據(jù)通信，不能滿足較大型網(wǎng)絡通信需求。集線器技術也在不斷改進，其實質(zhì)上就是加入了一些交換機（Switch）技術，目前已經(jīng)出現(xiàn)了具有堆疊技術的堆疊式集線器，有的集線器還具有智能交換機功能。第六十八頁，共113頁。集線器類型集線器也像網(wǎng)卡一樣是伴隨著網(wǎng)絡的產(chǎn)生而產(chǎn)生的，它的使用早于交換機，更早于路由器，所以它屬于一種傳統(tǒng)的基礎網(wǎng)絡設備。按端口數(shù)量來分按帶寬劃分按照配置的形式分按照是否可進行網(wǎng)絡管理來分第六十九頁，共113頁。集線器的選擇集線器（Hub）是對網(wǎng)絡進行集中管理的重要工具，要選擇一款好的集線器，一般考慮以下幾個方面的因素：以帶寬為選擇標準是否滿足拓展需求是否支持網(wǎng)管功能注意接口類型和數(shù)量考慮品牌和價格第七十頁，共113頁。交換機交換機（Switch），它是集線器的升級換代產(chǎn)品，是一種用于電信號轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡設備。它可以為接入交換機的任意兩個網(wǎng)絡節(jié)點提供獨享的電信號通路。最常見的交換機是以太網(wǎng)交換機。其他常見的還有電話語音交換機、光纖交換機等。工作在數(shù)據(jù)鏈路層。第七十一頁，共113頁。交換機的功能與特點交換機的雛形是出現(xiàn)在電話交換系統(tǒng)，經(jīng)過發(fā)展和不斷創(chuàng)新，才形成了如今的交換機技術。交換機的主要功能包括物理編址、網(wǎng)絡拓撲結構、錯誤校驗、幀序列以及流量控制、支持VLAN、防火墻等。交換機的所有端口都共享同一指定的帶寬，交換機數(shù)據(jù)傳輸效率高，不會浪費網(wǎng)絡資源，只是對目的地址發(fā)送數(shù)據(jù)，一般來說不易產(chǎn)生網(wǎng)絡堵塞；另一方面交換機為每臺（潛在的）設備都提供了獨立的信道，數(shù)據(jù)傳輸安全。第七十二頁，共113頁。交換機的工作原理交換機擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機的所有的端口都掛接在這條背部總線上，控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理端口會查找內(nèi)存中的地址對照表以確定目的MAC（網(wǎng)卡的硬件地址）的網(wǎng)卡掛接在哪個端口上，通過內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口。目的MAC若不存在，廣播到所有的端口，接收端口回應后交換機會“學習”新的地址，并把它添加入內(nèi)部MAC地址表中。第七十三頁，共113頁。交換機的工作原理第七十四頁，共113頁。交換方式

直通式 延遲非常小、交換非?？欤煌俾实妮斎?輸出端口直接接通，容易丟包。不能提供錯誤檢測能力。存儲轉(zhuǎn)發(fā) 進行錯誤檢測，支持不同速度的端口間的轉(zhuǎn)換，但延時大。碎片隔離 介于前兩者之間的一種解決方案。第七十五頁，共113頁。交換機的種類交換機的分類標準多種多樣，常見的有以下幾種。根據(jù)網(wǎng)絡覆蓋范圍分根據(jù)傳輸介質(zhì)和傳輸速度劃分根據(jù)交換機應用網(wǎng)絡層次劃分根據(jù)交換機端口結構劃分根據(jù)工作協(xié)議層劃分根據(jù)是否支持網(wǎng)管功能劃分第七十六頁，共113頁。交換機與集線器的區(qū)別交換機與集線器的區(qū)別主要體現(xiàn)在如下幾個方面。在OSI/RM參考模型中工作層次不同交換機的數(shù)據(jù)傳輸方式不同帶寬占用方式不同傳輸模式不同第七十七頁，共113頁。路由器路由器(Router)，是進行網(wǎng)間互連的關鍵設備，用于不同類型的網(wǎng)絡互連。路由器構成了Internet的骨架。路由器的功能路由器的工作原理路由器分類路由器的選擇第七十八頁，共113頁。路由器的功能路由器工作在OSI參考模型的第三層（網(wǎng)絡層），其主要任務是為經(jīng)過路由器的每個數(shù)據(jù)包尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數(shù)據(jù)有效地傳送到目的站點。由此可見，選擇最佳路徑的策略即路由算法是路由器核心技術。第七十九頁，共113頁。路由器的功能路由器的功能非常強大，還有如：路由器能夠同時支持本地和遠程連接，方便用戶的使用。路由器能夠過濾網(wǎng)絡中的廣播信息，從而避免發(fā)生網(wǎng)絡擁塞，優(yōu)化網(wǎng)絡環(huán)境。通過在路由器中設定隔離和安全參數(shù)，禁止某種數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡，增加網(wǎng)絡的安全性。在使用路由器時，用戶利用網(wǎng)絡接口卡等冗余設備，提供較高檢錯能力。路由器能夠監(jiān)視數(shù)據(jù)傳輸，并向管理信息庫報告統(tǒng)計數(shù)據(jù)；此外，路由器能夠診斷內(nèi)部或其他連接問題并觸發(fā)報警信號。第八十頁，共113頁。路由器的工作原理

路由器的主要工作就是為經(jīng)過路由器的每個數(shù)據(jù)幀尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數(shù)據(jù)有效地傳送到目的站點。在路由器中保存著各種傳輸路徑的相關數(shù)據(jù)——路徑表（RoutingTable），供路由選擇時使用。路徑表中保存著子網(wǎng)的標志信息、網(wǎng)上路由器的個數(shù)和下一個路由器的名字等內(nèi)容。路徑表可以是由系統(tǒng)管理員固定設置好的即靜態(tài)路徑表，也可以由系統(tǒng)動態(tài)修改，可以由路由器自動調(diào)整，也可以由主機控制的即動態(tài)路徑表。第八十一頁，共113頁。第八十二頁，共113頁。其工作原理如下：（1）工作站A將工作站B的地址12.0.0.5連同數(shù)據(jù)信息以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送給路由器1。（2）路由器1收到工作站A的數(shù)據(jù)包后，先從報頭中取出地址12.0.0.5，并根據(jù)路徑表計算出發(fā)往工作站B的最佳路徑：R1->R2->R3->B（或者是R1-R3-B）；并將數(shù)據(jù)包發(fā)往路由器2。（3）路由器2重復路由器1的工作，并將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給路由器3。（4）路由器3同樣取出目的地址，發(fā)現(xiàn)12.0.0.5就在該路由器所連接的網(wǎng)段上，于是將該數(shù)據(jù)包直接交給工作站B。（5）工作站B收到工作站A的數(shù)據(jù)包，一次通信過程宣告結束。第八十三頁，共113頁。由上圖可以看出，路由器可以連接不同類型的網(wǎng)絡。 由路由器互連的局域網(wǎng)中，每個局域網(wǎng)只要求網(wǎng)絡層以上高層協(xié)議相同，數(shù)據(jù)鏈路層與物理層協(xié)議可以不同的。對于路由器來說，它可以分別連接總線型局域網(wǎng)（符合IEEE802.3標準的Ethernet）與環(huán)型局域網(wǎng)（符合IEEE802.5標準的TokenRing）。路由器與Ethernet連接使用Ethernet網(wǎng)卡，與TokenRing連接就需要使用TokenRing網(wǎng)卡。盡管Ethernet與TokenRing的幀格式與MAC方法不相同，路由器可以通過兩種網(wǎng)卡分別處理兩種類型局域網(wǎng)的幀，如果路由器連接更多的局域網(wǎng)時，其處理方法也是相同的。第八十四頁，共113頁。RIP、OSPF和BGP協(xié)議RIP（RoutingInformationProtocol-路由信息協(xié)議），是推出時間最長的路由協(xié)議，也是最簡單的路由協(xié)議，屬內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議。它主要傳遞路由信息（路由表）來廣播路由。每隔30秒，廣播一次路由表，維護相鄰路由器的關系，同時根據(jù)收到的路由表計算自己的路由表。RIP運行簡單，適用于小型網(wǎng)絡，互聯(lián)網(wǎng)上還在部分使用著RIP。

第八十五頁，共113頁。OSPF（OpenShortestPathFirst--開放式最短路徑優(yōu)先）屬內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議?！伴_放”是針對當時某些廠家的“私有”路由協(xié)議而言，而正是因為協(xié)議開放性，才使得OSPF具有強大的生命力和廣泛的用途。它通過傳遞鏈路狀態(tài)（連接信息）來得到網(wǎng)絡信息，維護一張網(wǎng)絡有向拓撲圖，利用最小生成樹算法得到路由表。OSPF是一種相對復雜的路由協(xié)議，目前在各種網(wǎng)絡中廣泛部署。BGP（BorderGatewayProtocol—邊界網(wǎng)關協(xié)議）。是一種外部網(wǎng)關協(xié)議BGP處理各ISP之間的路由傳遞。其特點是有豐富的路由策略，這是RIP、OSPF等協(xié)議無法做到的，因為它們需要全局的信息計算路由表。第八十六頁，共113頁。路由器分類路由器的產(chǎn)品眾多，按照不同的劃分標準有多種類型。常見的分類方法有以下幾種：從路由器性能檔次劃分從路由器結構上劃分從路由器功能上劃分按路由器所處網(wǎng)絡位置劃分從路由器性能上可劃分第八十七頁，共113頁。路由器的優(yōu)缺點（1）優(yōu)點適用于大規(guī)模的網(wǎng)絡；復雜的網(wǎng)絡拓撲結構，負載共享和最優(yōu)路徑；能更好地處理多媒體；安全性高；隔離不需要的通信量；節(jié)省局域網(wǎng)的頻寬；減少主機負擔。（2）缺點

它不支持非路由協(xié)議；

安裝復雜；

價格高。

第八十八頁，共113頁。路由器的選擇

路由器是整個網(wǎng)絡與外界的通信出口，也是聯(lián)系內(nèi)部子網(wǎng)的橋梁。在網(wǎng)絡組建的過程中，路由器的選擇是極為重要的。在選擇路由器時需要考慮的因素。路由器的處理器---路由器的核心部分，處理器的好壞決定了路由器的吞吐量路由器內(nèi)存---存儲配置、路由器操作系統(tǒng)和路由協(xié)議軟件等內(nèi)容吞吐量---指路由器對數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)能力路由表容量---指路由器運行中可以容納的路由數(shù)量。支持的網(wǎng)絡協(xié)議---路由器連接不同類型的網(wǎng)絡，其各自所支持的網(wǎng)絡通信、路由協(xié)議也不一樣，這時對于在網(wǎng)絡之間起到連接橋梁作用的路由器來說，需要對多種網(wǎng)絡協(xié)議進行支持，特別是在廣域網(wǎng)中的路由器。線速轉(zhuǎn)發(fā)能力---進、出流量平衡。帶機數(shù)量寬帶路由器的高級功能---提供諸如VPN、防火墻、支持虛擬服務器、支持動態(tài)DNS、即插即用（uPnP）、自動線序識別等功能。第八十九頁，共113頁。中繼器中繼器（Repeater）是最簡單、最常用的連接設備，它作用于OSI模型中的物理層，其作用是放大模擬或數(shù)字信號，以克服信號經(jīng)過較長距離傳輸后引起的衰減。中繼器不解釋也不改變接收到的數(shù)字信號，它只是從接收信號中分離出數(shù)字資料，存儲起來，然后轉(zhuǎn)發(fā)出去。再生的信號與接收的信號完全相同并可以沿著另外的網(wǎng)絡段傳送到遠程。第九十頁，共113頁。中繼器中繼器的特性主要有：中繼器僅作用于物理層，只具有簡單的放大、再生物理信號的功能。由于中繼器工作在物理層，所以中繼器只能連接相同的局域網(wǎng)。中繼器連接同類局域網(wǎng)，而不受到傳輸介質(zhì)的限制，即可以是相同或者不同傳輸介質(zhì)的同類局域網(wǎng)。用中繼器連接的局域網(wǎng)在物理上是一個網(wǎng)絡，只是比原有網(wǎng)絡的規(guī)模更大了。中繼器在物理層實現(xiàn)互連，支持數(shù)據(jù)鏈路層及其以上各層的任何協(xié)議。第九十一頁，共113頁。網(wǎng)橋 網(wǎng)橋（Bridge）也被稱為橋接器，是實現(xiàn)兩個局域網(wǎng)（或者稱為網(wǎng)段）建立連接的橋梁。網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，將兩個LAN連接起來，根據(jù)網(wǎng)卡的MAC地址(物理地址)來轉(zhuǎn)發(fā)幀。網(wǎng)橋具有以下作用：網(wǎng)橋主要用來連接數(shù)量不多、同一類型的小型局域網(wǎng)絡（網(wǎng)段）。通過在局域網(wǎng)中的某個關鍵部位設置網(wǎng)橋可以防止因某個結點出現(xiàn)故障而導致整個系統(tǒng)癱瘓。網(wǎng)橋可以增加聯(lián)網(wǎng)的工作站之間總的物理距離，并且降低網(wǎng)絡連接費用?？蛇^濾通信量。使用網(wǎng)橋可加強網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全性。第九十二頁，共113頁。網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，如圖示。OSI模型中的網(wǎng)橋第九十三頁，共113頁。網(wǎng)橋的組成及原理網(wǎng)橋一般分為硬件網(wǎng)橋和軟件網(wǎng)橋兩種，硬件網(wǎng)橋是一臺獨立的設備，軟件網(wǎng)橋是由相應的軟件在計算機中運行起到網(wǎng)橋作用。應用中網(wǎng)橋又分2種：透明網(wǎng)橋和源路由網(wǎng)橋。

透明網(wǎng)橋的原理：當一個網(wǎng)橋剛剛連接到局域網(wǎng)上時，其轉(zhuǎn)發(fā)表顯然是空的，透明網(wǎng)橋通過分析來自所有相連網(wǎng)絡的輸入數(shù)據(jù)幀的源MAC地址來建立自己的轉(zhuǎn)發(fā)表。

源路由網(wǎng)橋的原理：假定：每個發(fā)送節(jié)點在發(fā)送時就知道所發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是送給本地局域網(wǎng)還是其它局域網(wǎng)。若送往其它局域網(wǎng)，則將數(shù)據(jù)幀的目的地址的高位設置為1，且在要發(fā)送幀的幀頭內(nèi)包括了該幀傳遞的確切路徑，即發(fā)送數(shù)據(jù)幀的主機事先要把幀的路由信息放在要發(fā)送幀的幀頭內(nèi)。第九十四頁，共113頁。第九十五頁，共113頁。LANA中的結點11與同一局域網(wǎng)中的結點14進行通信時，網(wǎng)橋可以接收到發(fā)送端中發(fā)送的幀信息，網(wǎng)橋經(jīng)過地址過濾后，發(fā)現(xiàn)不需要轉(zhuǎn)發(fā)，于是將該幀信息丟棄，該幀信息不再經(jīng)過網(wǎng)橋而直接傳送到結點14了。如果當LANA中的線結點11與LANB中的結點21進行通信時，結點11發(fā)送的幀信息被網(wǎng)橋接收后，網(wǎng)橋?qū)⑦M行地址過濾后，識別出該幀應該發(fā)送到LANB局域網(wǎng)中，于是網(wǎng)橋?qū)⑼ㄟ^與LANB的網(wǎng)絡接口，向LANB轉(zhuǎn)發(fā)該幀的信息，處于LANB中的結點21將能接收到LANA中的結點11發(fā)送的幀信息第九十六頁，共113頁。網(wǎng)橋的優(yōu)點過濾通信量。網(wǎng)橋工作在鏈路層的MAC子層，可以使局域網(wǎng)各網(wǎng)段成為隔離開的碰撞域，從而減輕了擴展的局域網(wǎng)上的負荷，同時也減小了在擴展的局域網(wǎng)上的幀平均時延。擴大了物理范圍，因而也增加了整個局域網(wǎng)上工作站的最大數(shù)目。提高了可靠性。當網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，一般只影響個別網(wǎng)段?？苫ミB不同物理層、不同MAC子層和不同速率的局域網(wǎng)。第九十七頁，共113頁。網(wǎng)橋的缺點由于網(wǎng)橋?qū)邮盏膸却鎯?，然后查找轉(zhuǎn)發(fā)表，所以增加了時延。沒有流量控制的功能，所以當網(wǎng)絡上的負荷很重時，網(wǎng)橋中的緩存空間可能不夠而導致溢出，以致產(chǎn)生幀丟失現(xiàn)象。網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不多和通信量不太大的局域網(wǎng)，因為傳播過多的廣播信息是會產(chǎn)生網(wǎng)絡擁塞，即廣播風暴。所以網(wǎng)橋一般適于較簡單的小型網(wǎng)絡。第九十八頁，共113頁。網(wǎng)關網(wǎng)關（Gateway）也叫協(xié)議轉(zhuǎn)換器，是能夠連接不同通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式甚至體系結構完全不同的兩種網(wǎng)絡。在OSI/RM中，網(wǎng)關屬于最高層（應用層）的設備。第九十九頁，共113頁。網(wǎng)關主要用于連接不同結構體系的網(wǎng)絡或用于局域網(wǎng)與主機之間的連接網(wǎng)關設備比路由器復雜，當異型局域網(wǎng)連接時，網(wǎng)關除具有路由器的全部功能外，而且還要進行由于操作系統(tǒng)差異而引起的不同協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，這些功能均由網(wǎng)關軟件來實現(xiàn)，由于網(wǎng)關連接的是不同體系的網(wǎng)絡結構，因此，它只能針對某一特定的應用而言，不可能有萬能的網(wǎng)關，所以有用于電子郵件的網(wǎng)關，有用于遠程終端仿真網(wǎng)關等。第一百頁，共113頁。網(wǎng)關的類型

網(wǎng)關可以接收一種格式的數(shù)據(jù)包，然后在轉(zhuǎn)發(fā)之前將它轉(zhuǎn)換為另一種的協(xié)議格式。同時，網(wǎng)關也可以提供過濾和安全功能。網(wǎng)關的協(xié)議總是針對某種特定應用，不可能有通用網(wǎng)關的存在，常見的網(wǎng)關有如下幾種：電子郵件網(wǎng)關：一種類型的系統(tǒng)向另一種類型的系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)時，需要使用這類網(wǎng)關。例如，電子郵件網(wǎng)關可以允許使用不同電子郵件的人進行相互通信。因特網(wǎng)網(wǎng)關：用來管理局域網(wǎng)和因特網(wǎng)間的接入的網(wǎng)關類型。此類網(wǎng)關可以限制和允許局域網(wǎng)內(nèi)的用戶訪問Internet。局域網(wǎng)網(wǎng)關：使用不同協(xié)議或運行于OSI模型不同層上的局域網(wǎng)網(wǎng)段間，可以使用該網(wǎng)關進行相互通信。第一百零一頁，共113頁。網(wǎng)關與網(wǎng)橋 網(wǎng)關在概念上與網(wǎng)橋相似，它與網(wǎng)橋的不同之處在于以下幾點：網(wǎng)關用來實現(xiàn)不同局域網(wǎng)的連接。網(wǎng)關建在應用層，網(wǎng)橋建在數(shù)據(jù)鏈路層。網(wǎng)關比起網(wǎng)橋有一個主要的優(yōu)勢，它可以將具有不相容的地址格式的網(wǎng)絡相連起來。第一百零二頁，共113頁。幾種網(wǎng)絡互連設備的比較中繼器（Repeater）：工作在物理層在電纜之間逐個復制二進制位bit。網(wǎng)橋（Bridge）：工作在鏈路層在LAN之間存儲和