02第二章網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備

1、學(xué)習(xí)目的 了解不同傳輸介質(zhì)的類型和特點(diǎn) 掌握不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能和特點(diǎn) 第二章 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備 .2.1 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì) 數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)是指傳送信息的載體通訊介質(zhì)分為有線介質(zhì)雙絞線、同軸電纜和光纖無線介質(zhì)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(wǎng)初期最流行的傳輸介質(zhì)粗纜很重而且不容易被彎曲，安裝和維護(hù)比較困難，本錢較高IEEE把運(yùn)用粗纜搭建的以太網(wǎng)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(xì)纜 細(xì)纜是20世紀(jì)80年代以太網(wǎng)初期采用的最流行的傳輸介質(zhì)比粗纜輕，容易運(yùn)用和安裝，價(jià)錢相對(duì)廉價(jià) IEEE把

2、運(yùn)用粗纜搭建的以太網(wǎng)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(zhì)雙絞線電纜由4對(duì)絕緣銅線構(gòu)成，這些銅線相互絞在一同，外面包裹著一層防護(hù)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(qiáng)度 .非屏蔽雙絞線 UTP，unshielded twisted Pair運(yùn)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(dǎo)纖維傳輸速率大于1000Mbps，是目前傳輸速度最快的介質(zhì) 衰減要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電信號(hào)的衰減，適宜長間隔的傳輸價(jià)錢比較昂貴。 .光纖有5個(gè)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(zhì) .2.2 網(wǎng)絡(luò)適配器網(wǎng)卡 網(wǎng)絡(luò)適配器也稱為網(wǎng)卡，網(wǎng)卡的根

4、本功能是提供網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)電纜系統(tǒng)通訊傳輸系統(tǒng)之間的接口，實(shí)現(xiàn)主機(jī)系統(tǒng)總線信號(hào)與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的匹配和通訊銜接，接納主機(jī)傳來的各種控制命令，并且加以解釋執(zhí)行。如今網(wǎng)卡都支持全雙工方式，也稱為雙向同時(shí)傳輸。 網(wǎng)卡插在每臺(tái)任務(wù)站和效力器主機(jī)板的擴(kuò)展槽里。任務(wù)站經(jīng)過網(wǎng)卡向效力器發(fā)出懇求，當(dāng)效力器向任務(wù)站傳送文件時(shí)，任務(wù)站也經(jīng)過網(wǎng)卡接納呼應(yīng)。 網(wǎng)卡任務(wù)在ISO/OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層，確切的說是數(shù)據(jù)鏈路層的MAC子層。.網(wǎng)卡的作用與銜接.網(wǎng)卡的分類根據(jù)數(shù)據(jù)位寬度的不同，網(wǎng)卡分為8位、16位、32位和64位。 網(wǎng)卡主要是以順應(yīng)何種主機(jī)總線類型來分類的。當(dāng)前，各種計(jì)算機(jī)提供的總線類型主要有：工業(yè)總線

5、ISA，擴(kuò)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(shù)據(jù)傳輸速率劃分，有10Mbps、100Mbps、10/100Mbps自順應(yīng)網(wǎng)卡，以及1Gbps網(wǎng)卡。如今市面常見的有100M/1000M自順應(yīng)網(wǎng)卡。根據(jù)不同的局域網(wǎng)協(xié)議，網(wǎng)卡又分為Ethernet網(wǎng)卡支持IEEE802.3系列協(xié)議、Token Ring網(wǎng)卡、ARCNET網(wǎng)卡和FDDI網(wǎng)卡幾種。按有無物理上的通訊線纜分類，分為有線網(wǎng)卡和無線網(wǎng)卡。.網(wǎng)卡的選擇 銜接性主要是根據(jù)主機(jī)的總線類型選擇不同的網(wǎng)卡，如今普通選用PCI或者PCMCIA接口的網(wǎng)卡。.網(wǎng)卡的參數(shù)配置網(wǎng)卡的物理地址 網(wǎng)卡地址也稱為MACMedium A

6、ccess Control地址或物理地址全球獨(dú)一 ，是48位二進(jìn)制數(shù)，普通永12位16進(jìn)制數(shù)表示?？梢杂胕pconfig命令查看網(wǎng)卡的物理地址。中斷號(hào) 計(jì)算機(jī)主機(jī)與外部設(shè)備通訊的方法有4種：無條件傳送；查詢；中斷和直接內(nèi)存訪問DMA。網(wǎng)卡采用中斷方式任務(wù)輸入/輸出地址范圍 雙向同時(shí)傳輸 目前的網(wǎng)卡均支持雙向同時(shí)傳輸 .網(wǎng)卡的參數(shù)圖示【開場】【設(shè)置】【控制面板】【系統(tǒng)】【設(shè)備管理】【網(wǎng)絡(luò)適配器】【屬性】【資源】 .2.3.1 中繼器Repeater中繼器用于同種局域網(wǎng)絡(luò)的互連，是在物理層次上實(shí)現(xiàn)互連的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，用于擴(kuò)展網(wǎng)段的間隔。電信號(hào)強(qiáng)度在電纜中傳送時(shí)隨電纜長度添加而遞減，這種景象叫衰減，

7、對(duì)長間隔傳輸有影響。中繼器常用來將幾個(gè)網(wǎng)段銜接起來，經(jīng)過中繼器將信號(hào)放大，然后在另一個(gè)網(wǎng)段上繼續(xù)傳輸。 中繼器同樣任務(wù)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(diǎn) 中繼器可以重發(fā)信號(hào)，這樣可以擴(kuò)展網(wǎng)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(wǎng)。中繼器任務(wù)在網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造模型的最低層物理層。由中繼器銜接起來的各網(wǎng)段必需采用同樣的信道訪問協(xié)議，例如CSMA/CD協(xié)議。由中繼器銜接的網(wǎng)段構(gòu)成一個(gè)更大的網(wǎng)段，并且有著一樣的網(wǎng)絡(luò)地址，屬于一個(gè)沖突域。網(wǎng)段上的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有本人的地址。 中繼器以與它相連的

8、網(wǎng)絡(luò)同樣的速度發(fā)送數(shù)據(jù)。 .2.3.2 集線器HUB集線器又稱為HUB，本質(zhì)上為多端口的中繼器在運(yùn)用時(shí)，可以把集線器銜接的網(wǎng)絡(luò)看成一個(gè)共享式總線，在集線器的內(nèi)部，各端口之間相互連在一同的。集線器可分為獨(dú)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(shù)據(jù)傳輸率為10Mbps或100Mbps。HUB任務(wù)在 ISO/OSI參考模型的物理層。.集線器 集線器具有多個(gè)端口每個(gè)端口經(jīng)過RJ-45接頭與網(wǎng)卡銜接，將主機(jī)銜接到網(wǎng)絡(luò)集線器是物理層的設(shè)備，也稱為多端口中繼器Multiport Repeater運(yùn)用集線器組成的10Based-T網(wǎng)絡(luò)采用的是CSMA/CD的介質(zhì)訪問控制方法

9、，是一個(gè)邏輯總線型，物理星型的拓?fù)?.2.4.1網(wǎng)橋網(wǎng)橋是一種在數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)互連的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。局域網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造上的差別表達(dá)在介質(zhì)訪問協(xié)議MAC上，因此網(wǎng)橋被廣泛用于異種局域網(wǎng)的互連。網(wǎng)橋任務(wù)在ISO/OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層。網(wǎng)橋從一個(gè)網(wǎng)段接納完好的數(shù)據(jù)幀，進(jìn)展必要的比較和驗(yàn)證，然后決議是丟棄還是發(fā)送給另外一個(gè)網(wǎng)段。轉(zhuǎn)發(fā)前網(wǎng)橋可以在數(shù)據(jù)幀之前添加或刪除某一些字段，但不進(jìn)展路由選擇。因此，網(wǎng)橋具有隔離網(wǎng)段的功能，在網(wǎng)絡(luò)上適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用網(wǎng)橋可以起到調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載。2.4 網(wǎng)橋Bridge和交換機(jī)Switch.網(wǎng)橋的的任務(wù)原理網(wǎng)橋按任務(wù)原理分為兩類：1 一類為透明網(wǎng)橋，也叫生成樹橋，由各個(gè)網(wǎng)橋

10、本人來決議途徑選擇。透明橋采用逆向?qū)W習(xí)的方法獲得途徑信息，每個(gè)網(wǎng)橋都有一張途徑表，表中記錄端口和網(wǎng)絡(luò)地址的對(duì)照信息。2 另一類稱為源選途徑橋，由源端主機(jī)決議幀傳輸要經(jīng)過的途徑，在初始由源端主機(jī)發(fā)出傳向各個(gè)目的站點(diǎn)的查詢幀，途徑的每個(gè)網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)該幀，查詢幀到達(dá)目的站點(diǎn)后，再前往源端，前往時(shí)，途徑的網(wǎng)橋?qū)⑺鼈儽救说臉?biāo)識(shí)記錄在應(yīng)對(duì)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(wǎng)橋的問題 網(wǎng)橋?qū)蛹{的幀要先存儲(chǔ)和查找站表，決議能否轉(zhuǎn)發(fā)，添加了時(shí)延；網(wǎng)橋在MAC子層并沒有流量控制功能；網(wǎng)橋銜接只能適用通訊量不是很大的運(yùn)用；假設(shè)同時(shí)有大量的向其他網(wǎng)段轉(zhuǎn)發(fā)的通訊量，容易構(gòu)成廣播風(fēng)暴。 .交換就是轉(zhuǎn)

11、接。交換機(jī)是一個(gè)銜接設(shè)備，是在第二層實(shí)現(xiàn)銜接。交換機(jī)容易與公司的程控交換機(jī)相混淆，普通稱為計(jì)算機(jī)交換機(jī)。用集線器Hub銜接的網(wǎng)絡(luò)，可以類比日常生活交通中的平面交通，而用交換機(jī)銜接的網(wǎng)絡(luò)可以類比立體交通。Switch任務(wù)在 ISO/OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層。 2.4.2 交換機(jī).交換式網(wǎng)絡(luò) .交換機(jī)的任務(wù)原理交換機(jī)是一個(gè)多端口的網(wǎng)橋，每個(gè)端口都有橋接功能，它可以在恣意一對(duì)端口間轉(zhuǎn)發(fā)幀，交換機(jī)的每一個(gè)端口屬于一個(gè)沖突域，以太網(wǎng)交換機(jī)按照CSMA/CD協(xié)議任務(wù)，交換機(jī)中的電路可以把恣意端口的網(wǎng)段與別的端口的網(wǎng)段在數(shù)據(jù)鏈路層上銜接起來.交換機(jī)的任務(wù)原理及內(nèi)部構(gòu)造.交換機(jī)的交換方式 以太網(wǎng)交換機(jī)的交換

12、方式分為靜態(tài)方式和動(dòng)態(tài)方式。靜態(tài)方式的特點(diǎn)是端口間的通道由人工事先配置，兩個(gè)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(dòng)態(tài)交換方式又分為：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)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(jī)的功能和性能端口-站地址表的大小 端口的自順應(yīng)性 單位時(shí)間轉(zhuǎn)發(fā)幀的才干；流量控制才干；交換機(jī)能否具備雙向同時(shí)傳輸全雙工才干幀延時(shí)的大小 交換機(jī)端口對(duì)地址的支持 對(duì)虛擬局域網(wǎng)VLAN的支持 .交換機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，交換機(jī)采用直通轉(zhuǎn)發(fā)、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和幀碎片丟棄轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)的哪一種。 延時(shí)，交換機(jī)數(shù)據(jù)交換延時(shí)的時(shí)間值。延時(shí)與交換機(jī)采用的轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)有關(guān)。管理功能。單/多MAC地址類型。外接

13、監(jiān)視支持 擴(kuò)展樹，交換機(jī)能否提供擴(kuò)展樹算法或其他算法，檢測(cè)并限制拓?fù)洵h(huán)。全雙工，也即雙向同時(shí)傳輸。 高速端口集勝利能，即高速上連功能。.交換機(jī)的分類1 交換機(jī)可以分為不同的類型，例如：以太網(wǎng)交換機(jī)、ATM交換機(jī)等等。2 從運(yùn)用規(guī)模上可以分為企業(yè)級(jí)交換機(jī)、部門級(jí)交換機(jī)和任務(wù)組交換機(jī)。3 從構(gòu)造上可以分為模塊式交換機(jī)和固定配置交換機(jī)。 4 模塊式交換機(jī)又稱為機(jī)箱式交換機(jī)，可以根據(jù)需求配置不同的模塊，模塊可以插拔，交換機(jī)上有相應(yīng)的插槽，運(yùn)用時(shí)將模塊插入插槽中，所以具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性。 .交換機(jī)的級(jí)聯(lián)和堆疊1 交換機(jī)之間的銜接有級(jí)聯(lián)和堆疊兩種方案。 2 交換機(jī)的級(jí)聯(lián)方法是：將一臺(tái)作為主交換機(jī)，其他的交

14、換機(jī)作為二級(jí)交換機(jī)，將交換機(jī)的某個(gè)端口與主交換機(jī)的端口銜接。 3 要對(duì)交換機(jī)進(jìn)展堆疊，需求運(yùn)用支持堆疊功能的堆疊式交換機(jī) ，將假設(shè)干臺(tái)堆疊在一同的交換機(jī)可以看作為一臺(tái)具有很多端口的大型交換機(jī)。4 級(jí)聯(lián)在邏輯上是多個(gè)被網(wǎng)管的對(duì)象，而堆疊在邏輯上是一個(gè)被網(wǎng)管的對(duì)象。.路由器是實(shí)現(xiàn)異種網(wǎng)絡(luò)銜接的互連設(shè)備，任務(wù)在OSI的第三層即網(wǎng)絡(luò)層。路由器在轉(zhuǎn)發(fā)分組時(shí)，根據(jù)的是網(wǎng)絡(luò)層分組頭部的路由信息。 路由器可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議類型、網(wǎng)絡(luò)號(hào)、主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址、子網(wǎng)掩碼、高層協(xié)議的類型等來監(jiān)控、攔截和過濾信息。路由器和網(wǎng)橋本身就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。 路由器也需求操作系統(tǒng)才干進(jìn)展網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配置，以及和其它路由器交換信息。路由器

15、是網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)展網(wǎng)間銜接的關(guān)鍵設(shè)備。 2.5 路由器Router .路由器的作用路由器可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議類型、網(wǎng)絡(luò)號(hào)、主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址、子網(wǎng)掩碼、高層協(xié)議的類型等來監(jiān)控、攔截和過濾信息。路由器經(jīng)過IP地址和子網(wǎng)掩碼的組合隔離各個(gè)子網(wǎng)，有利于子網(wǎng)的劃分、維護(hù)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(wǎng)絡(luò)負(fù)載，減少網(wǎng)絡(luò)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(fēng)暴，也利于提高網(wǎng)絡(luò)的平安性和嚴(yán)密性 支持多種路由協(xié)議，如RIP、OSPF、BGP等等。.經(jīng)過路由器進(jìn)展互聯(lián) .交換機(jī)與網(wǎng)橋、路由器的比較1 交換機(jī)和網(wǎng)橋都是任務(wù)在第二層的網(wǎng)絡(luò)銜接設(shè)備，交換機(jī)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展分段的方式和網(wǎng)橋一樣

16、，它實(shí)踐上是一個(gè)多端口的網(wǎng)橋。交換機(jī)和網(wǎng)橋之間的主要差別表達(dá)在3個(gè)方面。 2 交換機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在OSI 模型的第二層(數(shù)據(jù)鏈路層)，路由器運(yùn)轉(zhuǎn)在第三層 。3 第三層和第四層交換機(jī)可以比路由器更快地轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，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(jī)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(wù)是基于MAC地址，不涉及網(wǎng)絡(luò)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(shí)現(xiàn)，呵斥延時(shí)長，吞吐率遭到限制。路由器對(duì)數(shù)據(jù)包的處置需求拆包、查看第三層信息。 3 交換機(jī)是基于硬件構(gòu)造的，對(duì)幀的轉(zhuǎn)發(fā)處置過程非常簡單，可以到達(dá)很高的吞吐量。 4

17、一個(gè)想法是使交換機(jī)既堅(jiān)持高性能，又具有路由才干，這種思想導(dǎo)致了三層路由交換機(jī)的出現(xiàn)。 .局域網(wǎng)采用三層交換技術(shù) 第一種稱為下一跳解析協(xié)議NHRPNext Hop Resolution Protocol，采用的技術(shù)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(tǒng)路由器的比較.三層交換機(jī)可以完成的功能經(jīng)過第三層信息決議分組轉(zhuǎn)發(fā)途徑。經(jīng)過校驗(yàn)字段檢驗(yàn)第三層協(xié)議頭部。檢查分組的生命期字段TTL，可以更新生命周期。對(duì)管理信息庫MIB中的統(tǒng)計(jì)信息進(jìn)展更新。經(jīng)過檢查分組頭部信息實(shí)現(xiàn)平安性控制。對(duì)分組選項(xiàng)字段信息呼應(yīng)和處置。經(jīng)過規(guī)范的路由協(xié)議，例如RIP、OSPF，可以與廣域

18、網(wǎng)路由器通訊。 .調(diào)制解調(diào)器Modem 調(diào)制解調(diào)器也稱為信號(hào)變換設(shè)備，也叫做數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備DCE，按照計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)兩級(jí)子網(wǎng)的劃分，它屬于通訊子網(wǎng)，但是它是用戶端的設(shè)備。 數(shù)字信號(hào)的調(diào)制實(shí)踐上是用基帶信號(hào)對(duì)載波信號(hào)的三個(gè)特征參數(shù)：幅度、頻率和相位進(jìn)展調(diào)制，使這些參數(shù)隨基帶脈沖信號(hào)的變化而變化。 總之，調(diào)制解調(diào)器Modem就是用于數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換。以順應(yīng)不同信道特點(diǎn)來進(jìn)展數(shù)據(jù)傳送的。.調(diào)制方式調(diào)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(diào)幅AMAmplitude Modulation調(diào)頻FMFrequency Modulation調(diào)