《綜合布線技術與實訓》-第1章

綜合布線技術與實訓張文炳主編速云中張永副主編毛錦庚張江編著第1章計算機網絡基礎

出于對信息共享和信息傳輸應用的迫切要求，計算機及其網絡的應用日益滲透到各個行業(yè)當中。在各種軟件的支持下，人們可以通過網絡進行快速的信息交換，并獲得各種服務。隨著計算機網絡的日益普及，在綜合布線系統(tǒng)中，對計算機網絡進行布線的要求也越來越重要。計算機網絡是多臺計算機組成的系統(tǒng)，它的結構、功能、組成以及實現(xiàn)技術遠比單機系統(tǒng)要復雜。本章將介紹計算機網絡的體系結構，網絡協(xié)議的基本內容，使大家對計算機網絡有初步了解，為進行網絡布線打下基礎。1.1計算機網絡概述

1.1.1計算機網絡的組成和分類

常用的計算機網絡分類是按照計算機網絡的覆蓋范圍來進行劃分。根據覆蓋范圍，從小到大可以分為局域網（LAN），城域網（MAN），廣域網（WAN）和互聯(lián)網（Internet）。具體參數如表1-1所示。

表1-1計算機網絡的分類計算機網絡分類分布范圍分布距離局域網房間10米建筑物100米校園1公里城域網城市10公里廣域網國家100公里互聯(lián)網洲際1000公里2.城域網（MAN：MetropolitanAreaNetwork）城域網的組成主要包括：（1）城域網間的骨干網：連接不同的城域網的網絡。（2）核心網：組成城域網所用的實現(xiàn)技術，目前主要有ATM技術和IP技術。（3）寬帶接入網：即用戶接入網絡的方式，通常也用最后一公里的連接來說明接入網的重要。（4）網絡匯聚層：它負責連接接入層交換機和核心層，以及匯聚分散的接入點，進行數據交換，提供流量控制和用戶管理功能，起到控制中心的作用。（5）數據中心：對數據進行存儲和操作。3.廣域網（WAN：WideAreaNetwork）1.1.2網絡的拓撲結構1.總線結構

總線拓撲結構（如圖1-1所示）它是一種共享數據傳輸通路的物理結構?？偩€一般采用同軸電纜或雙絞線。2.星型結構 星型結構（如圖1-2所示）是以中央節(jié)點為中心，向外圍的節(jié)點以放射狀的形式進行連接。3.環(huán)型結構 環(huán)型結構（如圖1-3所示）是將網絡節(jié)點連接成閉合結構。4.樹型結構 樹型結構（如圖1-4所示）是總線結構的擴充形式。5.分布式結構 分布式結構又可以稱為網狀結構（如圖1-5所示），節(jié)點間可以有多條線路相連。圖1-1總線拓撲結構

圖1-2星型結構圖1-3環(huán)型結構

圖1-4樹型結構圖1-5分布式結構1.1.3ISO/OSI網絡參考模型1.ISO/OSI參考模型ISO/OSI的參考模型又可以表示為OSI/RM共有7層，如圖1-6所示。它的劃分層次的原則如下：（1）網絡中不同的節(jié)點都有相同的層次。（2）不同節(jié)點的同等層具有相同的功能。（3）同一節(jié)點內相鄰之間通過接口通信。（4）每一層通過接口使用下層提供的服務，并向其上層提供服務。（5）每層完成各自的功能，修改本層的功能不會影響其他層。（6）不同結點的同等層按照協(xié)議實現(xiàn)對等層之間的通信。圖1-6ISO/OSI參考模型2.參考模型的數據傳輸方式 例如，計算機A上的應用程序要將信息發(fā)送到計算機B的應用程序，如圖1-7所示說明了這一過程。圖1-7參考模型的數據傳輸方式1.2網絡協(xié)議

在上面一節(jié)中，ISO/OSI的參考模型為網絡通信的結構提供了一個大概的框架。而計算機要進行通信還需要實際而且相同的通信語言規(guī)范，這些語言規(guī)范在計算機網絡中稱為協(xié)議。協(xié)議的作用是保證數據的正常發(fā)送和接收。為此在協(xié)議中詳細規(guī)定了通信時的數據格式、傳送的時序以及控制信息和應答信號的格式等內容。下面會對其中常見個的協(xié)議進行介紹。1.2.1以太網（IEEE802.3系列標準）

1.標準以太網（IEEE802.3標準）如表1-2所示列出的是IEEE802.3的關于標準以太網絡的標準。2.快速以太網（IEEE802.3u標準）100Base-T快速以太網標準又可以分為：100Base-TX、100Base-FX、100Base-T4三個子類。表1-2IEEE802.3的標準以太網絡的標準特性IEEE802.0速率（Mb/s）信號傳輸方式最大網絡長度（m）傳輸介質10Base510基帶500同軸粗纜10Base210基帶185同軸細纜10BaseT10基帶100雙絞線10Broad3610寬帶3600同軸電纜10BaseFL10基帶2000光纖1Base51基帶500雙絞線（1）100Base-TX：是一種使用5類非屏蔽雙絞線（UTP），或1類，2類屏蔽雙絞線（STP）的快速以太網技術。（2）100Base-FX：是一種使用光纜的快速以太網技術，可使用單模和多模光纖，多模光纖連接的最大距離為550米。（3）100Base-T4：使用四對3、4或5類線纜的100Mb/s。3.千兆以太網（IEEE802.3z標準）

IEEE802.3z委員會的目的是建立千兆位以太網標準，包括在1000Mb/s通信速率的情況下的全雙工和半雙工操作、802.3以太網幀格式、載波偵聽多路訪問和沖突檢測（CSMA/CD）技術、10Base-T和100Base-T向下兼容技術使1000Mb/s以太網具有以太網的易移植、易管理特性。千兆以太網在處理新應用和新數據類型方面具有靈活性，它是在10Mb/s和100Mb/sIEEE802.3以太網標準的基礎上進行了延伸，提供了1000Mb/s的數據帶寬。

1000Mb/s千兆以太網目前主要有以下標準：1000Base-SX，1000Base-LX和1000Base-T標準。1.2.2ADSL技術

xDSL技術按上行和下行的速率是否相同可分為速率對稱型和速率非對稱型兩種。速率對稱型的xDSL有HDSL（HighbitrateDSL）高速數字用戶環(huán)路、SDSL（SinglepairDSL）單對線數字用戶環(huán)路等多種形式；非對稱型的xDSL有ADSL（AsymmetricDSL）不對稱數字用戶環(huán)路和VDSL（VeryhighbitrateDSL）超高速數字用戶環(huán)路等。

ADSL作為xDSL的一種，它的主要特點是：它的速率可以達到上行1M/下行8M，并且它把線路分成語音，上行和下行3個信道，語音和數據可以共用一對線。這樣為經常使用Internet下載VOD以及多媒體音頻資料的用戶提供了高速的服務。而且它充分利用了現(xiàn)有的銅線資源，用戶只要在現(xiàn)有的電話線安裝ADSL，而運營商不需要進行線纜鋪設，節(jié)省了大量的支出。因此，ADSL目前已經為電信運營商所采用，成為寬帶用戶接入的主流技術。1.2.3TCP/IP協(xié)議TCP/IP有很多重要的特點，主要包括以下4個方面：（1）使用邏輯編址。（2）提供DNS（DomainNameServer）服務。（3）TCP/IP有確保信息傳輸可靠性的特點，這就包括了信息傳輸的錯誤檢測和監(jiān)控網絡中的信息流量的功能。（4）TCP/IP有專門的路由選擇協(xié)議，優(yōu)化了網絡路徑的選擇。 如表1-3所示表示的是ISO/OSI參考模型與TCP/IP模型及其里面協(xié)議的對比。 由表1-3可知，TCP/IP協(xié)議共分4層，從高到低分別是應用層，傳輸層，IP層以及鏈路層，各層的主要特點如下：（1）鏈路層。 鏈路層，又稱網絡接口層，處理傳輸介質的物理接口細節(jié)，接收數據。這層包含了設備的驅動程序以及網卡的信息。表1-3ISO/OSI參考模型與TCP/IP模型中協(xié)議的對比

OSI/RMTCP/IP模型TCP/IP協(xié)議應用層應用層文件傳輸協(xié)議FTP，遠程登錄協(xié)議Telnet，簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP，網絡文件服務協(xié)議NFS，簡單網絡管理協(xié)議SNMP等表示層會話層傳輸層傳輸層傳輸控制協(xié)議TCP，用戶數據報協(xié)議UDP網絡層網際層（IP層）網際協(xié)議（IP），網絡控制報文協(xié)議ICMP地址/逆地址解析協(xié)議（ARP/RARP）數據鏈路層鏈路層各種網絡接口物理層網際層主要處理分組在網絡中的活動，這其中主要包括：①將分組封裝到IP數據報中，而在TCP/IP協(xié)議中，封裝1.1.3ISO/OSI參考模型類似，對每一層收到的數據都要加上相應的頭部信息，甚至尾部信息。但TCP傳給IP的數據稱為TCP段（TCPSegment），IP傳給網絡接口層的則稱為IP數據報（IPDatagram），而在網絡上傳播的比特流稱為幀（Frame），具體如圖1-8所示，然后經過一定的路由選擇，最后發(fā)送到相應的目的系統(tǒng)。②根據數據中的IP首部信息，進行地 址解析并確定是否轉發(fā)IP數據報。③發(fā)送ICMP的差錯和控制報文，處理 收到的ICMP報文。（3）傳輸層。 傳輸層的基本任務是提供應用 程序之間的通信服務，即端對端的通信。（4）應用層。應用層提供特定的網絡應用 服務或程序，比如電子郵件、文件傳輸訪問、遠程登錄等。 在TCP/IP中有幾個協(xié)議是非常重要的，其中包括IP協(xié)議，ARP和RARP協(xié)議，ICMP協(xié)議，TCP協(xié)議以及UDP協(xié)議。（1）IP協(xié)議。IP提供的無連接服務的主要特點是：①每個分組都攜帶完整的目的結點地址。②數據傳輸過程不需要經過連接建立、連接維護與釋放連接的三個過程。③數據分組傳輸過程中，每個數據分組都是獨立處理的。圖1-8網際層主要處理分組在網絡中的活動

IP協(xié)議是如何實現(xiàn)將數據發(fā)送到目的地的呢？這其中起到關鍵作用的是它本身提供的IP路由選擇機制。 搜索機制如下： ①搜索路由表，尋找與目的地址完全匹配（IP地址中的網絡號和主機號一致）的表項，如果找到，則將數據報轉發(fā)過去，反之，則執(zhí)行②。 ②搜索路由表，尋找與目的網絡號匹配的表項。如果找到，則將報文發(fā)送到該表項所指定的路由器，否則執(zhí)行③。 ③搜索路由表，尋找“默認（default）”表項。如果找到，則將報文發(fā)送到該表項所指定的路由器，否則執(zhí)行④。 ④以上步驟說明，該數據報不能被傳送。如果不能傳送的報文來自本機，則返回一個ICMP差錯報文。（2）ARP和RARP協(xié)議。 地址解析協(xié)議（ARP）和逆地址解析協(xié)議（RARP）是IP層協(xié)議的重要組成部分之一，從圖1-9可以看出，ARP協(xié)議和RARP協(xié)議位于IP和網絡接口層之間，它們是為了使用IP協(xié)議做準備工作的。ARP進行IP地址到物理地址轉換的過程主要分為以下3步：①查詢ARP高速緩存，在Windows系統(tǒng)的命令行模型下，可以使用arp–a來進行查詢，如圖1-10所示。②查詢ARP高速緩存，目的IP地址不存在，那么ARP就會在主機所在的網絡上以廣播的方式發(fā)送一個ARP請求，即向每個網絡上的主機都發(fā)送請求，它的意思是“如果你擁有一個IP地址，請回答你的物理地址?！雹墼贏RP高速緩存中，不存在該映射，而且ARP請求在經過一定次數的重發(fā)后，仍然沒收到ARP應答，那么數據將不會被發(fā)送。RARP協(xié)議負責從物理地址到IP地址的轉換。（3）ICMP協(xié)議。ICMP提供了兩種類型的報文，差錯報文和查詢報文。圖1-9ARP和RARP協(xié)議圖1-10查詢ARP高速緩存

ICMP協(xié)議通常被IP層或者更高層的調用，而應用程序也能夠調用它，比如常用的ping和Traceroute這兩個程序，它們都使用了ICMP。如圖1-11和圖1-12所示。（4）TCP協(xié)議。

TCP面向連接的服務提供必須首先使發(fā)送端的主機與接收信息的目的計算機建立連接。而這種連接是通過三次握手（ThreeHandShaking）的方式建立起來的。 三次握手連接的建立方式如圖1-13所示。圖1-11用ping程序測試網絡連接量圖1-12用Traceroute程序測試網絡連接量圖1-13三次握手連接的建立方式①發(fā)送端主機向接收端主機發(fā)送連接請求，并發(fā)送一個同步序列號（SYNSEQ=300）進行同步；②接收端主機同意連接，響應一個確認，確認號ACK=之前的同步序列號+1（ACK=300+1=301），并以返回一個同步序列號（SYNSEQ=500）；③發(fā)送端主機響應接收端主機的同步序列號，返回一個確認（ACK=500+1=501），此時連接建立，開始數據傳輸。而關閉過程同樣也進行3次握手的操作。同時，TCP協(xié)議還采用了重發(fā)的機制，來確保數據傳輸的可靠性。（5）UDP協(xié)議。 用戶數據報協(xié)議UDP主要的作用是產生UDP數據報并組裝成待發(fā)送的IP數據報，但是它不像TCP那樣需要負責建立，維持或者終止連接，不會對收到的IP數據報進行正確性檢查，不會對收到的IP數據報進行排序以及消除重復的IP數據報，而且沒用重發(fā)的機制。以上的這些問題全部需要調用它的應用程序自己提供。1.3網絡傳輸介質

1.3.1有線介質有線介質中常見的有雙絞線、同軸電纜以及光纖。（1）雙絞線。雙絞線是將兩根相互絕緣的銅導線絞合而成，它主要分為以下兩大類：①非屏蔽雙絞線（UTP）：將一對或多對雙絞線放入一個絕緣套管。按電器特性分類，雙絞線分為A級到F級的不同類別。計算機網絡中常用的是C、D、E、F級。

C級：3類雙絞線（Cat.3），指目前在ANSI和EIA/TIA568標準中指定的電纜

D級：5類雙絞線（Cat.5），該類電纜增加了繞線密度，外套為高質量的絕緣材料。

D級還包括超5類雙絞線（Cat.5e），即增強型的5類雙絞線，與5類相比，抗干擾能力更強，信號衰減更小，目前廣泛應用。

E級：6類雙絞線（Cat.6），性能超過超5類雙絞線，線纜傳輸頻率帶寬在250MHz以上，主要應用于1000Mb/s的快速以太網，應用越來越廣泛，逐步成為市場主流產品。F級：7類雙絞線（Cat.7），線纜傳輸頻率帶寬在600MHz以上，主要應用于10Gbit/s的快速以太網。3類、5/5e類、6類、7類雙絞線支持向下兼容的應用。②屏蔽雙絞線（STP）：在一對或多對雙絞線線對的外面加上一個用金屬絲編織成的屏蔽層，然后再放入一個絕緣層。（2）同軸電纜。同軸電纜是由一根空心的外圓柱導體及其所包圍的單根內導線所組成，內導線和圓柱導體及外界之間用絕緣材料隔開，按直徑不同可分為同軸粗纜和同軸細纜。（3）光纖。光纖是光導纖維的簡稱，它是一種傳輸光束的細而柔韌的媒質。光纖一般可分為單模光纖和多模光纖兩種。光纖有以下優(yōu)點：①通頻帶很寬，理論可達30億兆赫茲。②傳輸距離長。由于光纖具有極低的衰耗系數（目前商用化石英光纖已達0.19dB/km以下），若配以適當的光發(fā)送與光接收設備，可使其中繼距離達數百公里以上。③電磁絕緣性能好，不受電磁場和電磁輻射的影響。④重量輕，體積小，施工方便。光纜的敷設方式方便靈活，既可以直埋、管道敷設，又可以水底和架空。⑤光纖通訊不帶電，使用安全可用于易燃，易爆場所。⑥保密性能好。光波在光纖中傳輸時只在其芯區(qū)進行，基本上沒有光“泄露”出去，因此其保密性能極好。⑦抗化學腐蝕，使用壽命長。⑧原材料來源豐富，潛在價格低廉。制造石英光纖的最基本原材料是二氧化硅即砂子，而砂子在大自然界中幾乎是取之不盡、用之不竭的。因此其潛在價格是十分低廉的。因此“光進銅退”將會是未來大發(fā)展趨勢。1.3.2無線介質目前無線傳輸介質主要有紅外線和微波兩種。（1）紅外線。紅外線傳輸信號的方式是全數字式的，它具有很強的方向性，總是沿直線傳播，因此在紅外線發(fā)送器和接收器之前不可以有障礙物，這樣紅外線只能在很小的區(qū)域內使用，而且容易受到天氣的影響，比如雨霧天氣，造成數據傳輸的阻礙。（2）微波。微波通信采用頻率在300Mhz-300Ghz之間的電波作為載波信號，它具有方向集中，信道容量大的特點。而微波通信也是沿直線傳播的，由于地球表面是曲面，所以傳播一定距離后，需要采用地面中繼站或者人造衛(wèi)星的方式來轉發(fā)。1.4網絡互聯(lián)設備

網絡互聯(lián)的目的是使處于不同網絡的用戶能夠相互通信和訪問對方的資源，實現(xiàn)資源共享。而要實現(xiàn)互聯(lián)，則必須解決如下問題：如何在物理上把兩種網絡連接起來；一種網絡如何與另一種網絡實現(xiàn)互訪與通信；如何解決它們之間協(xié)議方面的差別，比如不同的尋址方式，不同的錯誤恢復方法，不同的路由選擇以及不同的用戶訪問控制等等；如何處理速率與帶寬的差別。解決這些問題，一般上來講的是通過使用中間設備來實現(xiàn)。按照ISO/OSI的分層原則，這個設備負責處理不同網絡之間的協(xié)議轉換。按照它們處理的協(xié)議層次進行分類，網絡互聯(lián)設備可分為物理層的互聯(lián)設備，數據鏈路層的互聯(lián)設備，網絡層的互聯(lián)設備以及應用層的互聯(lián)設備這五種。1.4.1物理層的互聯(lián)設備物理層的互聯(lián)設備有中繼器（Repeater）和集線器（Hub）。（1）中繼器。 中繼器（RePeater）是工作于OSI/RM物理層的網絡連接設備，可以互連數據鏈路層及其以上層協(xié)議相同的網絡，一般用于拓展局域網的覆蓋范圍，常用于兩個透明網絡節(jié)點之間物理信號的雙向轉發(fā)工作。 中繼器是最簡單的網絡互聯(lián)設備，主要完成物理層的功能，負責在兩個節(jié)點的物理層上按位傳遞信息，完成信號的復制、調整和放大功能，以此來延長網絡的長度，但是這種距離的延伸也是有限制的。 中繼器不僅起到擴展計算機網絡的作用，還可以將不同傳輸介質的網絡連在一起， 中繼器有雙端口和多端口之分，通信介質有電中繼器和光纖中繼器。目前100Mb/s快速以太網定義了兩種類型的中繼器：I類和II類。中繼器在OSI模型中的位置如圖1-14所示。（2）集線器。 集線器，可以說是一種特殊的中繼器，作為網絡傳輸介質間的中央節(jié)點，它克服了介質單一通道的缺陷，可使用多路傳輸。集線器的優(yōu)點是：當網絡系統(tǒng)中某條線路或某節(jié)點出現(xiàn)故障時，不會影響網上其他節(jié)點的正常工作。集線器可分為無源（Passive）集線器、有源（Active）集線器和智能（Intelligent）集線器。 無源集線器只負責把多段介質連接在一起，不對信號作任何處理，每一種介質段只允許擴展到最大有效距離的一半。有源集線器類似于無源集線器，但它具有對傳輸信號進行再生和放大從而擴展介質長度的功能。智能集線器除具有有源集線器的功能外，還可將網絡的部分功能集成到集線器中，如網絡管理、選擇網絡傳輸線路等。圖1-14中繼器在OSI模型中的位置1.4.2數據鏈路層的互聯(lián)設備數據鏈路層的互聯(lián)設備有網橋（Bridge）和交換機（Switch）。1.網橋（1）網橋的概念。 網橋（Bridge）也稱橋接器，是連接兩個局域網的一種設備。網橋還可以用于擴展網絡的距離、在不同介質之間轉發(fā)數據信號以及隔離不同網段之間的通信。（2）使用網橋的原因。 網橋在相互連接的兩個局域網之間起到幀轉發(fā)的作用，它允許每個LAN上的站點與其他站點進行通信，看起來就像在一個擴展的局域網上一樣。 網橋除了具有存儲轉發(fā)功能外，還具有幀過濾的功能。幀過濾功能是阻止某些幀通過網橋。幀過濾有3種類型：目的地址過濾、源地址過濾和協(xié)議過濾。（3）兼容性問題。

網橋可分為封裝式網橋（encapsulationbridge）和轉換式網橋（translationbridge）、本地網橋（localbridge）和遠程網橋（remotebridge）等。 封裝式網橋是將某局域網的數據幀封裝在另一種局域網的幀格式中，是一種“管道”技術。如圖1-15所示為封裝式網橋示意圖。（4）透明網橋和源路由選擇網橋。 ①透明網橋。 透明網橋是由DEC公司針對以太網提出的橋接技術。透明網橋的基本思想是：網橋自動了解每個端口所接網段的機器地址（MAC地址），形成一個地址映像表，網橋每次轉發(fā)幀時，先查地址映像表，如查到，則向相應端口轉發(fā)，如查不到，則向除接收端口之外的所有端口轉發(fā)或擴散（flood）。圖1-15封裝式網橋為了說明透明橋的工作原理，先看看如圖1-16所示的例子。透明網橋是通過逆向學習算法（backwardlearning）來填寫地址映像表的。為了提高擴展局域網的可靠性，可以在LAN之間設置并行的兩個或多個網橋。但是，這樣配置引起了另外一些問題，因為在拓撲結構中產生了回路。通過觀察圖1-17如何處理目的地址不明確的幀F(xiàn)，就可以簡單地了解這些問題。圖1-17所示是一種并行式透明網橋。下面通過如圖1-18所示的例子來說明如何構造擴展局域網的生成樹。此算法的結果是建立起從每一個LAN到根的惟一路徑，從而它也是到每個其他LAN的惟一路徑。圖1-16透明網橋

圖1-18經過生成樹算法后的結果如圖1-19所示。在執(zhí)行生成樹算法過程中各網橋之間需要不斷交換各自的信息，交換的信息有一定的格式。 ②源路由選擇網橋。 源路由選擇網橋（SourceRoute Bridge，SRB）是由IBM公司針對其

IEEE802.5令牌環(huán)網提出的一種網橋 技術，屬于IEEE802.5的一部分。 其核心思想是發(fā)送方知道目的機的位置，并將路徑中間所經過的網橋地址包含在幀頭中一并發(fā)出，路徑中的網橋依照幀頭中的下一站網橋地址將幀一一轉發(fā)，直到將幀傳送到目的地。為了說明源路徑網橋的工作原理，先來看看如圖1-20所示的例子。圖1-19經過生成樹算法后的結果圖1-204個源路徑網橋和4個局域網的配置兩種網橋的對照表如表1-4所示。特點透明網橋源路由選擇網橋注解連接方式無連接面向連接透明性完全透明不透明透明網橋對主機來說是完全不可見的，而且它與所有現(xiàn)在的802產品完全兼容。源路由選擇網橋既不透明又不兼容。如果要用源路由選擇網橋，主機必須知道橋接模式，必須主動地參與工作配置方式自動手工路由次優(yōu)化優(yōu)化源路由選擇網橋的幾個不多的優(yōu)點之一是：從理論上講，它可使用最佳路由，而透明網橋則只限于生成樹，另外，源路由選擇網橋還可以很好地利用網間的并行網橋來分散載荷。不過在實際中網橋能否利用這些理論上的優(yōu)點是令人懷疑的定位逆向學習發(fā)現(xiàn)幀逆向學習的缺點是：網橋必須一直等到碰巧有一特別的幀到來，才能知道目的地在何處查找?guī)娜秉c是：在有并行網橋的大型互聯(lián)網中，會發(fā)生指數級的幀爆炸失效處理由網橋處理由主機處理復雜性在網橋中在主機中由于主機數量通常比網橋大一兩個數量級，因此，最好把額外的開銷和復雜性放到少量的網橋中而不是全部的主機中兩種網橋的對照表如表1-4所示。表1-4兩種網橋的比較 （5）遠程網橋。 遠程網橋（RemoteBridge）通常使用遠程通信路連接不同區(qū)域內的 多個LAN網段。 遠程網橋無法提高WAN傳輸速度，但可以通過足夠的緩沖來彌補差異。

2.交換機 交換機也稱為交換器。 局域網交換機執(zhí)行兩個基本操作：一是交換數據幀以把進入媒體的數據塊送到輸出媒體上；二是構造交換并完成維護交換的操作。 交換技術允許共享型和專用型的局域網段進行帶寬調整。 （1）交換機技術。 ①端口交換。 根據支持的程度，端口交換還可細分為： 模塊交換：將整個模塊進行網段遷移。 端口組交換：通常模塊上的端口被劃分為若干組，每組端口允許進行網段遷移。 端口級交換：支持每個端口在不同網段之間進行遷移。這種交換技術是基于OSI第一層上完成的，具有靈活性和負載平衡能力等優(yōu)點。如果配置得當，那么還可以在一定程度上進行容錯，但沒有改變共享傳輸介質的特點，因而不能稱之為真正的交換。 ②幀交換。 幀交換是目前應用最廣的局域網交換技術 對網絡幀的處理方式一般有以下幾種 直通交換：提供線速處理能力，交換機只讀出網絡幀的前14個字節(jié)，便將網絡幀傳送到相應的端口上。 存儲轉發(fā)：通過對網絡幀的讀取進行驗錯和控制。 ③信元交換。

ATM技術代表了網絡和通信技術發(fā)展的未來方向，也是解決目前網絡通信中眾多難題的一劑“良藥”。

ATM采用固定長度53個字節(jié)的信元交換。

ATM的帶寬可以達到25M、155M、622M甚至數GB的傳輸能力。 （2）局域網交換機類型。 局域網交換機根據使用的網絡技術可以分為：以太網交換機、令牌環(huán)交換機、FDDI交換機、ATM交換機、快速以太網交換機等。 如果按交換機應用領域來劃分，可分為：臺式交換機、工作組交換機、主干交換機、企業(yè)交換機、分段交換機、端口交換機、網絡交換機等。 局域網交換機是組成網絡系統(tǒng)的核心設備。因此，在選交換機時要注意以下事項： ①交換端口的數量。 ②交換端口的類型。 ③系統(tǒng)的擴充能力。 ④主干線連接手段。 ⑤交換機總交換能力。 ⑥是否需要路由選擇能力。 ⑦是否需要熱切換能力。 ⑧是否需要容錯能力。 ⑨能否與現(xiàn)有設備兼容，順利銜接。 ⑩網絡管理能力。 （3）支持VLAN的以太網交換機。

VLAN（VirtualLAN，虛擬局域網）是指在消除了各個終端(主機或者交換機、路由器等網絡設備)的物理位置和物理距離的限制之后，而組成的一個單獨的邏輯廣播域，它可以由一個大的廣播域分隔出來。VLAN的一個優(yōu)點是可以把原來處在同一個邏輯廣播域里的主機群，分隔成幾個處于不同邏輯子網的工作組。這樣能更有利的分配網絡資源。 支持VLAN的以太網交換機可以把它的端口分組到一個個VLAN的邏輯交換工作組上。每個邏輯工作組將處于同一個小的廣播域而不是原先大的廣播域里，邏輯工作組的成員依然在同一個局域網。但工作組之間將屬于不同的網段，它們的通信要靠路由器來完成。

1.4.3網絡層的互聯(lián)設備

1.路由器工作原理 路由器（Router）是用于連接多個邏輯上分開的網絡，所謂邏輯網絡是代表一個單獨的網絡或者一個子網。 路由器分本地路由器和遠程路由器，本地路由器是用來連接網絡傳輸介質的，如光纖、同軸電纜、雙絞線；遠程路由器是用來連接遠程傳輸介質，并要求相應的設備，如電話線要配調制解調器，無線要通過無線接收機、發(fā)射機。 為了完成這項工作，在路由器中保存著各種傳輸路徑的相關數據——路由表（RoutingTable），供路由選擇時使用。 路由表可以是由系統(tǒng)管理員固定設置好的，也可以由系統(tǒng)動態(tài)修改，可以由路由器自動調整，也可以由主機控制。 （1）靜態(tài)路由表。 （2）動態(tài)路由表。2.路由器的特點路由器的特點如下：（1）適用于大規(guī)模的網絡。（2）復雜的網絡拓撲結構，負載共享和最優(yōu)路徑。（3）能更好地處理多媒體。（4）安全性高。（5）隔離不需要的通信量。（6）節(jié)省局域網的頻寬。（7）減少主機負載。（8）它不支持非路由協(xié)議。（9）安裝復雜。（10）價格高。3.路由器的作用路由器的作用如下：（1）在網絡間截獲發(fā)送到遠地網段的報文，起轉發(fā)的作用。（2）選擇最合理的路由，引導通信。（3）路由器在轉發(fā)報文的過程中，便于在網絡間傳送報文，按照預定的規(guī)則把大的數據包分解成適當大小的數據包，到達目的地后再把分解的數據包包裝成原有格式。（4）路由器的主要任務是把通信引導到目的地網絡，然后到達特定的節(jié)點站地址。 路由器在OSI模型中的位置如圖1-21所示。4.路由協(xié)議所有的路由協(xié)議都可以被分成內部網關協(xié)議（IGP）和外部網關協(xié)議（EGP）兩種。（1）內部網關協(xié)議（IGP）。內部網關協(xié)議（IGP，InteriorGatewayProtocol）被設計用于由一個組織控制或者管理的網絡中，這樣的網絡也叫自治域系統(tǒng)。圖1-21路由器在OSI模型中的位置

IGP用來發(fā)現(xiàn)穿越自治域系統(tǒng)的最佳路徑。度量標準和如何使用度量標準在IGP中是非常重要的。IGP包括有RIP、IGRP、EIGRP、OSPF、IS-IS等協(xié)議。

RIP、IGRP都是典型的距離矢量（DistanceVector）路由協(xié)議。

OSPF是個鏈路狀態(tài)（LinkState）路由協(xié)議。

EIGRP是一個混合（BalancedHybrid）路由協(xié)議，它結合了鏈路狀態(tài)和距離矢量兩種協(xié)議的優(yōu)點。 （2）外部網關協(xié)議（EGP）。 外部網關協(xié)議（EGP，ExteriorGatewayProtocol）被設計用于兩個不同組織所控制的網絡之間，也即是不同的自治域系統(tǒng)之間。

1.4.4應用層的互聯(lián)設備 網關（GateWay）是用來互聯(lián)完全不同的網絡。 網關主要功能就是將一種協(xié)議變成另一種協(xié)議，將一種數據格式變成另一種數據格式，將一種速率變成另一種速率，以求兩者的統(tǒng)一。 網關的分類有多樣。在OSI中網關有兩種：一種是面向連接的網關；一種是無連接的網關。 當兩個子網之間有一定距離時，往往將網關分成兩半，中間用一條鏈路連接起來，我們稱之為半網關。但關于網關，因特網界主要劃分為內部網關和外部網關。因為網關的協(xié)議主要有兩種：一種是EGP（外部網關協(xié)議），另一種是（IGP內部網關協(xié)議）。

IGP和EGP這兩種協(xié)議跟路由器的主要路由協(xié)議是一樣的。所以說路由器完全可以實現(xiàn)網關的功能。

1.4.5網卡

1.網卡概述 網卡是單機與網絡間架設的橋梁，是LAN的接入設備。它主要完成如下功能： （1）讀入由其他網絡設備（Router、Switch、Hub或其他NIC）傳輸過來的數據包，經過拆包，將其變成客戶機或服務器可以識別的數據，通過主板上的總線將數據傳輸到所需設備中（CPU、RAM或HardDriver）。 （2）將PC設備（CPU、RAM或HardDriver）發(fā)送的數據，打包后輸送至其 他網絡設備中。

2.網卡的類型 如果從工作方式上來看，網卡大致有5類： （1）主CPU用IN和OUT指令對網卡的I/O端口尋址并交換數據 （2）網卡采用共享內存方式，即CPU使用MOV指令直接對內存和網卡緩沖區(qū)尋址。 （3）網卡采用DMA方式，ISR通過CPU對DMA控制器編程，DMA控制器一般在系統(tǒng)板上，有的網卡也內置DMA控制器。 （4）主總線網卡能夠裁決系統(tǒng)總線控制權，并對網卡和系統(tǒng)內存尋址，LAN控制權裁決總線控制權后以成組方式將數據傳向系統(tǒng)內存，IRQ調用LAN驅動程序ISR，由ISR完成數據幀處理，并同高層協(xié)議一起協(xié)調接收和發(fā)送操作，這種網卡由于有較高的數據傳輸能力，常常省去了自身的緩沖區(qū)。 （5）智能網卡中有CPU、RAM、ROM以及較大的緩沖區(qū)。

3.網卡的總線類型

1）ISA適配卡 工業(yè)標準體系結構ISA卡總線作為傳送10Mb/s（在10Mb/s交換制時）或100Mb/s的媒介時，應注意如下幾點： （1）ISA總線只有16位寬。 （2）ISA總線的工作時鐘頻率只有8MHz。 （3）ISA總線不允許猝發(fā)式數據傳輸。 （4）大多數ISA總線為I/O映射型，從而降低數據傳輸速度。ISA適配卡具有以下性能特點：（1）支持8或者6位ISA插槽。（2）可利用軟件進行配置。（3）與NE2000兼容。（4）可編程I/O口或者共享內存操作方式。（5）支持RPL標準。（6）支持POST。（7）加電檢測。（8）全雙工（FDX）操作。（9）安裝支持“即插即用”。（10）利用IBM的LANAID應用程序，安裝過程輕松自如。（11）支持對稱多處理器（SMPs）以及所有在EISA、微通道或PCI插槽之外，同時帶有ISA插槽的個人計算機。（12）帶有RPL可選件。2）PCI適配卡

PCI總線外部設備互聯(lián)適配卡，它不僅具有32位總線主控器，性能卓越，而且可以在UTP或AUI介質上，以高達10Mb/s的速度進行操作。該種適配卡具有以下性能特點：（1）性能優(yōu)良，具有32位總線主控器。（2）全雙工（FDX）操作。（3）安裝支持“即插即用”。（4）配有外部狀態(tài)LED，用來顯示鏈路（Link）及活動（Activity）狀態(tài)。（5）帶有RPL可選件。（6）支持POST。100/10MPCI以太網適配卡具有以下性能特點：（1）目前支持10Mb/s速率，將來可以支持100Mb/s，以適應網絡不斷發(fā)展的需求。（2）對現(xiàn)有網絡無須作大幅度改動，即可通過數種途徑來改善網絡性能。（3）利用單個RJ-45接頭即可連接到速率為10Mb/s或100Mb/s的網絡。（4）支持SMP（對稱多處理系統(tǒng)）。3）專為便攜機設計的PCMCIA適配卡4）專為微通道（MCA）系統(tǒng)設計的以太網適配卡它還具有另外一些性能特點：（1）共享內存操作方式。（2）支持RPL標準。（3）支持POST。5）為EISA系統(tǒng)設計的以太網適配卡

EISA以太網適配卡是為服務器和高性能工作站提供的一種32位總線主控器適配卡。它能夠減少發(fā)送和接收數據所需的主機CPU時鐘數，以及增加以太網的數據吞吐量，從而極大地提高網絡性能。可以使用10BASE-T、10BASE2或AUI3種介質來接入網絡。1.5防火墻

1.5.1防火墻設計思想圖1-22顯示了防火墻的基本功能。大多數防火墻就是一些路由器組成，如圖1-23所示。它們根據數據包的源地址、目的地址、更高級的協(xié)議，或根據由專用網絡安全管理員制定的標準，或安全策略，過濾進入網絡的數據包。許多復雜的防火墻使用了代理