計算機網(wǎng)絡設備

計算機網(wǎng)絡設備第1頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四本章要點傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡互聯(lián)設備（網(wǎng)卡、中繼器、集線器、網(wǎng)橋、交換機、路由器、網(wǎng)關）網(wǎng)絡綜合設備2第2頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四4.1傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)分兩類

有線雙絞線、同軸電纜、光纖

無線微波、衛(wèi)星、紅外線、激光

3第3頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四1．雙絞線

每一對雙絞線由絞合在一起的相互絕緣的兩根銅線組成，直徑約為1mm。如：電話線，有兩對（四芯）雙絞線的，也有一對（兩芯）的。雙絞線可用于傳輸模擬信號和數(shù)字信號。傳輸速率與線的粗細、長短有關，線的直徑越大，傳輸距離越短，則傳輸速率越高。分兩種：非屏蔽雙絞線（UTP）屏蔽雙絞線（STP）4第4頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四非屏蔽雙絞線（UTP）

有五種質(zhì)量級別（即1、2、3、4、5類），5類最好，通常用3類、5類。3類：10Mbps以下的數(shù)據(jù)傳輸5類：100Mbps快速以太網(wǎng)、150Mbps的ATM

特點：

抗干擾能力差價格便宜安裝方便，適用于點到點連接和多點連接，傳輸距離100米

5第5頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四屏蔽雙絞線（STP）

是在雙絞線的外面再加上一個用金屬絲編織成的屏蔽層。

特點：抗干擾能力強，誤碼率低，傳輸速率較高。支持遠距離傳輸（十幾千米）和有較多網(wǎng)絡結點的場合。6第6頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四雙絞線連接器的連接方式非屏蔽雙絞線通常使用RJ45連接器EIA568A芯1芯2芯3芯4芯5芯6芯7芯8白綠

綠白橙

藍白藍

橙白棕

棕EIA568B芯1芯2芯3芯4芯5芯6芯7芯8白橙橙白綠藍白藍綠白棕

棕7第7頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四兩種常用的雙絞線跳線類型直通線：適用于主機到Hub或主機到交換機，雙絞線的兩端需同時選用A類接法或B類接法。

交叉線：適用于同類設備連接，如：主機到主機、Hub到Hub等，雙絞線的一端應采用A類接法，另一端應采用B類接法。

8第8頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四2．同軸電纜

由同軸的內(nèi)外兩個導體組成，內(nèi)導體是一根金屬線，外導體是一根圓柱形的套管，一般是細金屬線編織的網(wǎng)狀結構，內(nèi)外導體之間有絕緣層。

用同軸電纜作為傳輸介質(zhì)還需要：兩端的終結器（50歐姆或75歐姆）中間連接需要收發(fā)器、T形頭、筒形連接器等

可分為

基帶同軸電纜（50歐姆同軸電纜）

寬帶同軸電纜（75歐姆同軸電纜）

9第9頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四基帶同軸電纜常用于局域網(wǎng)?？煞譃?/p>

細纜——一般不超過180m

粗纜——一般不超過500m

要加長需接中繼器

優(yōu)點：抗干擾性強，支持多點連接缺點：物理可靠性不好，極易出故障

10第10頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四寬帶同軸電纜常用于高帶寬數(shù)據(jù)通信，支持多路復用。如：有線電視

11第11頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四3.光纖

按使用場合可分為

室外光纖——需防水、防曬、防壓、防化學腐蝕等

室內(nèi)光纖——主要考慮靈活

按光線傳播的角度可分為

單模光纖——纖芯較細多模光纖——纖芯較粗12第12頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四單模光纖和多模光纖特性比較多模單模適合近距離低速度傳輸適合遠距離高速度傳輸芯粗芯細價格較低價格昂貴散射大，效率較低散射小，效率較高13第13頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四光纖和一般電線傳輸?shù)淖畲蟛煌帲汗饫w截面積小；光纖材料為玻璃，具不導電特性；光纖使用光線來傳輸信號，電線用電來傳送信號。14第14頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四光纖的特點：傳輸速率高；傳輸損耗??；抗電磁干擾性強，誤碼率低；保密性好，不易被竊聽；重量輕，體積小，鋪設容易；分接線路不易；造價很高。15第15頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四鋪設光纖的成本：室外光纖（占總成本的大部分）；室內(nèi)光纖（占總成本的小部分）；連接室內(nèi)和室外光纖——熔接（略高于室內(nèi)光纖成本）

16第16頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四雙絞線、同軸電纜、光纖特性比較類型特性雙絞線同軸電纜光纖電纜基帶寬帶頻寬1~10M3~50M150~400M2G以上噪聲免疫力差高頻時高，低頻時低較基頻差良好，較雙絞線同軸電纜佳安裝維修價格最低便宜中等昂貴安全保密性最低中等優(yōu)于基頻最佳17第17頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四4.無線傳輸介質(zhì)

有線傳輸介質(zhì)需鋪設線路，且不能隨意移動。無線傳輸介質(zhì)不需鋪設傳輸線，允許設備在一定范圍內(nèi)移動，適合邊遠山區(qū)等難于鋪設傳輸線的地區(qū)。常用有三種：微波與衛(wèi)星通信紅外線通信激光通信18第18頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四微波與衛(wèi)星通信微波的頻率范圍：100MHz-10GHz微波的特點：頻率高，頻段范圍很寬，故微波信道的容量很大；微波能穿透電離層而不反射到地面，故只能直線傳播，因為地球是圓的，因此微波的傳播距離受到限制。有兩種通信方式地面微波接力通信——地面微波中繼站衛(wèi)星通信——微波中繼站放在人造衛(wèi)星上以上兩種通信方式相同點：頻帶寬，容量大，信號所受干擾小，通信穩(wěn)定。不同點：衛(wèi)星傳播時延大。19第19頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四紅外線通信用紅外線來傳輸信號發(fā)送端：有紅外線發(fā)送器接收端：有紅外線接收器發(fā)送端與接收端之間必須在可視范圍內(nèi)，中間不允許有障礙物。特點具有很強的方向性，很難竊聽，但傳輸距離有限。如：掌上電腦與主機連接20第20頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四激光通信利用激光來傳輸信號，即將激光束調(diào)制成光脈沖，以傳輸數(shù)據(jù)。配置一對激光收、發(fā)器優(yōu)點難于竊聽，不易被干擾缺點不能傳太遠，易受環(huán)境影響，有少量污染。21第21頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四4.2網(wǎng)卡（NIC）網(wǎng)卡的分類按支持的計算機種類：標準以太網(wǎng)卡、PCMCIA網(wǎng)卡按支持的傳輸速率：10Mb/s、100Mb/s、10/100Mb/s自適應、1000Mb/s按支持的傳輸介質(zhì)：雙絞線網(wǎng)卡、粗纜網(wǎng)卡、細纜網(wǎng)卡、光纖網(wǎng)卡按支持的總線類型：ISA網(wǎng)卡、PCI網(wǎng)卡22第22頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四網(wǎng)卡的總線類型ISA（工業(yè)標準結構）PCI（外圍部件互相連接）MCA（微通道結構）EISA（擴展的工業(yè)標準結構）PCI23第23頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四網(wǎng)卡的配置參數(shù)中斷請求IRQ3I/O地址300H存儲器基地址24第24頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四網(wǎng)卡的接口類型AUI接口（粗同軸電纜）BNC接口（細同軸電纜）RJ-45接口25第25頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四網(wǎng)卡的制造商3Com等26第26頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四網(wǎng)卡的選用網(wǎng)卡的材質(zhì)和制作工藝；選擇適當?shù)钠放疲桓鶕?jù)網(wǎng)絡類型選擇網(wǎng)卡；根據(jù)計算機插槽總線類型選購網(wǎng)卡；根據(jù)使用環(huán)境來選擇網(wǎng)卡。27第27頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四4.3中繼器28第28頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四4.4集線器是將分散的、用于連接網(wǎng)絡設備的線路集中在一起，以便管理和維護，故稱為集線器或集中器。集線器提供兩類端口：用于連接節(jié)電的RJ-45端口用于連接粗纜的AUI端口、用于連接細纜的BNC端口或是連接光纖的F/O端口。29第29頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四4.4.1集線器的工作過程缺點：不安全因素；容易造成網(wǎng)絡塞車，降低網(wǎng)絡效率；采用非雙工傳輸，網(wǎng)絡通信效率低。30第30頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四4.4.2集線器的特點用戶帶寬共享，帶寬受限采用廣播方式，易造成網(wǎng)絡風暴非雙工傳輸，網(wǎng)絡效率低31第31頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四4.4.3集線器的分類按端口數(shù)量分：8口、16口、24口等按帶寬分：10Mb/s、100Mb/s、10/100Mb/s自適應按配置的形式分：獨立型集線器、模塊化集線器、堆疊式集線器32第32頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四4.3.4選擇集線器應注意的問題是普通式或堆疊式是非智能式或智能式，是否支持網(wǎng)管端口數(shù)量的多少若選擇堆疊，應注意：支持堆疊的集線器數(shù)量最多是多少集線器備板帶寬是多少是否支持網(wǎng)管功能最多可支持端口的數(shù)量支持哪幾種局域網(wǎng)的協(xié)議33第33頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四4.5網(wǎng)橋

網(wǎng)橋——屬于結點級的網(wǎng)絡互聯(lián)設備，它在數(shù)據(jù)鏈路層對幀進行存儲轉發(fā)。因為局域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層分為LLC子層、MAC子層，所以網(wǎng)橋?qū)嶋H上是在MAC子層上實現(xiàn)網(wǎng)絡互聯(lián)，故要求互聯(lián)的兩個網(wǎng)絡從應用層到LLC子層，相對應的層次采用相同的協(xié)議，即為同構網(wǎng)絡，而對MAC子層和物理層可遵循不同的協(xié)議，所以網(wǎng)橋可互聯(lián)IEEE802標準的網(wǎng)，如：總線網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)、令牌總線網(wǎng)。

34第34頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四網(wǎng)橋的工作原理：

網(wǎng)橋?qū)λB的局域網(wǎng)發(fā)來每一幀數(shù)據(jù)都要檢查源地址和目的地址：如果源地址與目的地址不屬同一網(wǎng)絡

——留下該幀，然后使用另一網(wǎng)絡的MAC協(xié)議，將此幀發(fā)給另一網(wǎng)絡。如果源地址與目的地址屬于同一網(wǎng)絡

——則不轉發(fā)。

35第35頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四802.3LAN1203數(shù)據(jù)102數(shù)據(jù)站站101102網(wǎng)橋1203數(shù)據(jù)LAN2802.4202站站站201203網(wǎng)橋2802.5LAN3站站站30130230336第36頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四網(wǎng)橋的作用：從以上原理中，可看出網(wǎng)橋有過濾作用。過濾作用的用途：當一個網(wǎng)絡由于負載很重而性能下降時，可用網(wǎng)橋把它分成兩個小局域網(wǎng)，并且每個小局域網(wǎng)內(nèi)的通信量明顯高于網(wǎng)間的通信量，使整個互聯(lián)網(wǎng)性能提高。網(wǎng)橋具有隔離作用，使一個網(wǎng)絡上故障不會影響另一個網(wǎng)絡，所以提高整個網(wǎng)絡的可靠性?？蓴U大物理范圍，增加工作站的最大數(shù)目，使不同的物理媒體共存于一個擴展的局域網(wǎng)中。

37第37頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四網(wǎng)橋的類型根據(jù)采用的路由算法的不同，可分為兩種：透明網(wǎng)橋——IEEE802.1網(wǎng)橋標準源路由選擇網(wǎng)橋——IEEE802.5網(wǎng)橋標準38第38頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四透明網(wǎng)橋IEEE802.1標準中規(guī)定，路由選擇功能只設在網(wǎng)橋中，局域網(wǎng)上各工作站都不設置路由選擇功能。所以網(wǎng)橋中要建立一張站表，內(nèi)容包括：站地址——源站地址端口號——將幀發(fā)往目的地址應從哪個端口發(fā)出去（或連接哪個網(wǎng)絡）LAN類型——用于標識MAC規(guī)程，以便了解是否需進行協(xié)議轉換表目登記時間（或幀到達時間）——記錄幀到達時間，以便保留網(wǎng)絡拓撲中最新狀態(tài)信息，網(wǎng)橋中有一程序，周期性掃描表中項目，清除以前（幾分鐘）的登記。39第39頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四當一個網(wǎng)橋剛連接到局域網(wǎng)上時，其站表是空的。這時若網(wǎng)橋收到一幀，則不能根據(jù)站表來決策，而是采用“洪泛法”將收到的幀向除進入端外的所有端口轉發(fā)，如果這個幀又到了另一網(wǎng)橋，也由同樣方法轉發(fā)，直至到達目的站為止。舉例：40第40頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四透明網(wǎng)橋的路由選擇方法：透明網(wǎng)橋的優(yōu)點：容易安裝，無需人工輸入路由信息。缺點：沒有選擇最佳路由。查目的地址（在站表中）若查到若沒查到，用洪泛法轉發(fā)此幀，并登記站表不在入口端所在局域網(wǎng)中，轉發(fā)在入口端所在局域網(wǎng)中，丟棄此幀41第41頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四源路由選擇網(wǎng)橋802.5網(wǎng)橋標準規(guī)定——由發(fā)送幀的源工作站負責路由選擇。所以每個工作站中都配置一張路由選擇表；表中為本站所能到達的工作站都建立一個表目，列出了由本站到達目的站沿途所有工作站和網(wǎng)橋的站址；由本站發(fā)往該目的站所有幀，都將沿著這條路徑傳輸。42第42頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四源站選擇路由的步驟：源站以廣播方式向目的站發(fā)送一個路由選擇幀，沿所有可能的路徑傳送；在傳送中，每個路由選擇幀都記下所經(jīng)過的路徑；當路由選擇幀到達目的站后，就沿原路徑返回源站，帶回路由信息；源站從所有可能的路徑選擇一條最佳路由，記入本站的路由選擇表中。以后凡從這個目的站發(fā)送的幀，其首部都攜帶源站所確定的路由信息。優(yōu)點：可尋找最佳路由。缺點：網(wǎng)絡工作站的實現(xiàn)較復雜；當網(wǎng)絡規(guī)模很大時，廣播幀的數(shù)目會劇增，引起擁塞。43第43頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四網(wǎng)橋的功能幀的接收與發(fā)送：從所連接的局域網(wǎng)端口接收幀，從幀中獲得目標站地址，分析目的站是否屬于本網(wǎng)橋所連接的另一個局域網(wǎng)，以決定對該幀是轉發(fā)還是丟棄。緩存管理：存儲空間要足夠大（兩類緩沖區(qū)）收緩沖區(qū)——暫存從端口收到的、待處理的幀。送緩沖區(qū)——暫存經(jīng)協(xié)議轉換等處理后待發(fā)送的幀。協(xié)議轉換：將源局域網(wǎng)中采用的幀格式和物理層規(guī)程轉換為目的局域網(wǎng)所采用的幀格式和物理層規(guī)程差錯控制①首先進行差錯檢測；②再對經(jīng)協(xié)議轉換后的MAC幀生成新的CRC碼，并填入到新MAC幀的CRC字段。路由選擇功能：源路由選擇網(wǎng)橋——無此功能透明網(wǎng)橋——有此功能44第44頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四4.6交換機交換機是數(shù)據(jù)鏈路層設備，它可將多個物理局域網(wǎng)網(wǎng)段連接到一個大型網(wǎng)絡上。交換機的工作方式與透明網(wǎng)橋幾乎相同，唯一差別是交換機在硬件中執(zhí)行查表功能，而網(wǎng)橋把它的表存放在隨機訪問存儲器（RAM）中。所以交換機的傳輸速度很快。交換機有許多類型：ATM交換機LAN交換機不同類型的WAN交換機45第45頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四4.6.1交換機的分類根據(jù)使用的技術分為：以太網(wǎng)交換機令牌環(huán)網(wǎng)交換機FDDI交換機ATM交換機快速以太網(wǎng)交換機46第46頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四交換機的分類根據(jù)應用領域分為：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(wǎng)絡交換機47第47頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四4.6.2交換機的選擇交換端口的數(shù)量交換端口的類型系統(tǒng)的擴展能力主干線連接手段交換機總交換能力是否需要路由選擇能力是否需要熱切換能力是否需要容錯能力能否與現(xiàn)有設備兼容，順利連接網(wǎng)絡管理能力48第48頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四4.6.3什么是虛擬網(wǎng)(VLAN)?一個VLAN就是一個廣播域。為了避免在大型交換機上進行的廣播所引起的廣播風暴，可將其進一步劃分為多個VLAN。在一個VLAN內(nèi)，由一個工作站發(fā)出的信息只能發(fā)送到具有相同VLAN號的其他站點，其他VLAN的成員收不到這些信息或廣播幀。49第49頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四使用VLAN的優(yōu)勢控制網(wǎng)絡上的廣播風暴增加網(wǎng)絡的安全性集中化的管理控制50第50頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四VLAN的劃分基于端口的VLAN基于MAC地址的VLAN基于路由的VLAN基于策略的VLAN51第51頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四4.7路由器當互聯(lián)的局域網(wǎng)數(shù)目不多時，使用網(wǎng)橋非常有效，但若互聯(lián)的局域網(wǎng)數(shù)目很多或要將局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互聯(lián)時，則采用路由器為好，因為路由器的互聯(lián)功能更強。52第52頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四4.7.1路由器的基本構成兩個或兩個以上的接口協(xié)議至少到網(wǎng)絡層至少支持兩種以上的子網(wǎng)協(xié)議一組路由協(xié)議53第53頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四4.7.2路由器的原理靜態(tài)路由表動態(tài)路由表54第54頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四4.7.3路由器的基本功能路由器是在網(wǎng)絡層對分組信息進行存儲轉發(fā)，實現(xiàn)多個網(wǎng)絡互聯(lián)。基本功能：協(xié)議轉換路由選擇能支持多種協(xié)議的路由選擇流量控制分段和重組功能網(wǎng)絡管理功能55第55頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四協(xié)議轉換：能對網(wǎng)絡層及其以下各層的協(xié)議進行轉換。56第56頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四路由選擇：可選擇最佳路由；可隨網(wǎng)絡拓撲變化自動調(diào)整路由表。57第57頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四能支持多種協(xié)議的路由選擇：因為路由器與協(xié)議有關，不同的路由器有不同的路由器協(xié)議，支持不同的網(wǎng)絡層協(xié)議；互聯(lián)網(wǎng)主機之間的通信受到路由器協(xié)議的限制；多協(xié)議路由器，能支持多種協(xié)議，如IP、IPX、X.25等，能為不同類型的協(xié)議建立和維護不同的路由表；多協(xié)議路由器不僅能連接同構型局域網(wǎng)，還能連接局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。58第58頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四流量控制:路由器不僅具有緩沖區(qū)，而且還能控制收發(fā)雙方數(shù)據(jù)流量，使兩者更加匹配。59第59頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四分段和重組功能:當多個網(wǎng)絡通過路由器互聯(lián)時，各網(wǎng)絡傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組的大小可能不相同，所以需要路由器對分組進行分段或組裝。將接收的大分組分段并封裝成小分組，再轉發(fā)；將接收的小分組組裝大分組，再轉發(fā)如果路由器沒有分段功能，那么整個互聯(lián)網(wǎng)就只能按照所允許的某個最短分組進行傳輸，大大降低了其他網(wǎng)絡的功能。60第60頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四網(wǎng)絡管理功能：因為路由器是連接多種網(wǎng)絡的匯集點，網(wǎng)間信息都要通過它；所以在這里對網(wǎng)絡中的信息流、設備進行監(jiān)視和管理是比較方便的。高檔路由器都配置了網(wǎng)絡管理功能，以便提高網(wǎng)絡的運行效率、可靠性和可維護性。61第61頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四IP路由器的操作過程TCPIPLLC1MAC1PH1①②LAN1TCPIPLLC2MAC2PH2LLC1MAC1PH1LLC2MAC2PH2X.25-3X.25-2X.25-1X.25-3X.25-2X.25-1IPIPX.25網(wǎng)LAN2③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩站A站BIP路由器1IP路由器262第62頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四4.7.4路由器的優(yōu)缺點適用于大規(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不支持非路由協(xié)議，安裝復雜，價格較高63第63頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四4.7.5路由器的分類從性能檔次上分高、中、低從結構上分模塊、非模塊從功能上分骨干級、企業(yè)級、接入級從性能上分線速、非線速64第64頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四4.7.6路由器的選購接口的速度交換能力多業(yè)務支持功能安全問題提供多服務質(zhì)量保障65第65頁，共74頁，2023年，2月20日，星期四4.8網(wǎng)關作用：網(wǎng)關用于互聯(lián)異構型網(wǎng)絡。異構型網(wǎng)絡：指不同類型網(wǎng)絡，至少從網(wǎng)絡層到物理層的協(xié)議不同，甚至從應用層到物理層的協(xié)議都不同。網(wǎng)關可用于以下幾種場合的異構網(wǎng)互聯(lián)：異構型局域網(wǎng)局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互聯(lián)廣域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互聯(lián)局域網(wǎng)與主機的互聯(lián)指主機的操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡操作系統(tǒng)不兼容時