網(wǎng)絡連接關鍵設備基本概述

第二章網(wǎng)絡連接設備概述實例:莆田學院中區(qū)網(wǎng)絡拓撲圖實例:莆田學院北區(qū)子網(wǎng)拓撲圖本章主要內容2.1網(wǎng)絡互聯(lián)設備概述2.2物理層網(wǎng)絡連接設備（集線器/中繼器）2.3數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡連接設備（網(wǎng)橋）2.4網(wǎng)絡層網(wǎng)絡連接設備（路由器）2.5交換機（二層和三層交換機）2.6應用層網(wǎng)絡連接設備（網(wǎng)關）2.1網(wǎng)絡連接設備概述計算機與計算機或工作站與服務器進行連接時，除了使用連接介質外，還需要一些中介設備。這些中介設備主要有哪些？起什么作用？這是在網(wǎng)絡設計和實施中人們所關心的一些問題。網(wǎng)絡互聯(lián)設備通常可分為兩類：網(wǎng)絡傳輸介質互聯(lián)設備（與用戶節(jié)點連接）網(wǎng)絡連接設備（網(wǎng)絡內部或網(wǎng)絡之間連接）常用網(wǎng)絡傳輸介質互聯(lián)設備有哪些？網(wǎng)絡線路與用戶節(jié)點間的銜接設備常見有：T型連接器；屏蔽或非屏蔽雙絞線連接器RJ-45；RS232接口（DB-25）；DB-15接口；VB35同步接口；調制解調器；收發(fā)器及光纖收發(fā)器終端匹配器T型連接器T型連接器與BNC接插件是細同軸電纜的連接器BNC接插件T型連接器(T型頭)RJ-45連接器用于非屏蔽雙絞線連接RJ-45接頭(水晶頭)連接接口DB-25（RS-232）接口是目前微機與線路接口的常用方式。DB-15接口用于連接網(wǎng)絡接口卡的AUI接口，可將信息通過收發(fā)器電纜送到收發(fā)器，然后進入主干介質。VB35同步接口用于連接遠程的高速同步接口。還有更多……收發(fā)器用于粗同軸電纜與站點網(wǎng)卡間的連接。光纖收發(fā)器用于光纖與無光纖接口的站點/網(wǎng)絡設備之間的連接。調制解調器（Modem）其功能是將計算機的數(shù)字信號轉換成模擬信號或反之，以便在線路或微波線路上傳輸。調制是把數(shù)字信號轉換成模擬信號；解調是把模擬信號轉換成數(shù)字信號，它一般通過RS-232接口與計算機相連。終端匹配器（也稱終端適配器）安裝在同軸電纜（粗纜或細纜）的兩個端點上，它的作用是防止電纜無匹配電阻或阻抗不正確。無匹配電阻或阻抗不正確，則會引起信號波形反射，造成信號傳輸錯誤。常用網(wǎng)絡連接設備有哪些?網(wǎng)絡內部或網(wǎng)絡之間的連接設備。網(wǎng)絡連接設備用于將一個網(wǎng)絡的幾個網(wǎng)段(segments）連接起來，或將幾個網(wǎng)絡(LAN-LAN，WAN-WAN，LAN-WAN）連接起來形成一個互聯(lián)網(wǎng)絡（interworkorinternet）。習慣上，將它們分成五類：中繼器（集線器）、網(wǎng)橋、交換機、路由器和網(wǎng)關。網(wǎng)絡連接設備網(wǎng)絡連接設備connectingdevices聯(lián)網(wǎng)設備Networkingdevices網(wǎng)際互連設備Internetworkingdevices中繼器repeater網(wǎng)橋bridge交換機switch路由器router網(wǎng)關gateway2.2物理層網(wǎng)絡連接設備物理層網(wǎng)絡連接設備（中繼器）

Adevicethatextendsthedistanceasignalcantravelbyregeneratingthesignal.

一種通過對信號進行再生處理以延長信號傳輸距離的設備.由于存在損耗，信號在網(wǎng)絡傳輸介質中有衰減和噪音，使有用的數(shù)據(jù)信號變得越來越弱，衰減到一定程度時將造成信號失真，因此會導致接收錯誤。因此為了保證有用數(shù)據(jù)的完整性，并在一定范圍內傳送，可用中繼器把所接收到的弱信號分離，并再生放大以保持與原數(shù)據(jù)相同。1、中繼器（repeater）局域網(wǎng)中最簡單、成本最低的網(wǎng)絡連接設備功能：對弱信號進行再生和轉發(fā)。中繼器檢測由某個端口接收的輸入信號，將其恢復為原始的波形和振幅，然后以最小的延遲將這些經(jīng)過重整（重定時和恢復）的信號重新發(fā)送到接收端口之外的其他各個端口。無檢錯、糾錯功能錯誤的數(shù)據(jù)經(jīng)中繼器后仍被復制到另一電纜段。用中繼器連接的各網(wǎng)段屬于同一個網(wǎng)絡，對數(shù)據(jù)鏈路層以上的協(xié)議來講，用中繼器互聯(lián)起來的若干段電纜與單根電纜之間并沒有差別（除了有一定時延）。用中繼器連接的網(wǎng)絡段都必須使用同樣的媒體訪問方法。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接(如粗、細電纜混接)。

中繼器一般用于傳統(tǒng)以太網(wǎng)之類的總線型電纜系統(tǒng)：增加信號傳送距離（增加網(wǎng)段）相同物理層協(xié)議的LAN內（同一網(wǎng)絡不同網(wǎng)段）的互連2、集線器（hub）Acentraldeviceinastartopologythatprovidesacommonconnectionamongthenodes.

星型拓撲中的中心設備，提供站點間的公共連接。其實就是一種多端口中繼器，用于星型電纜系統(tǒng)。中繼器集線器

集線器的分類無源(Passive)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(Active)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(Intelligen)集線器除具有有源集線器的功能外，還可將網(wǎng)絡的部分功能集成到集線器中，如網(wǎng)絡管理、選擇網(wǎng)絡傳輸線路等。集線器的缺點Hub是一種共享介質的網(wǎng)絡設備，本身不能識別目標地址，所以采用廣播方式無目的地向所有節(jié)點發(fā)送信息，由網(wǎng)絡站點通過驗證數(shù)據(jù)包頭的地址信息來確定是否接收，故其：一站發(fā)送，全局廣播，用戶爭搶信道，容易引起網(wǎng)絡阻塞實際接收只有一站，卻向所有站點傳送，絕大部分流量無效，傳輸效率低同一時刻只能進行兩個端口之間的數(shù)據(jù)傳輸，要么發(fā)送，要么接收——半雙工，進一步降低傳輸效率每個節(jié)點都能偵聽到所發(fā)送的數(shù)據(jù)包，安全性較差2.3數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡連接設備網(wǎng)橋（橋接器,bridge）AnetworkdevicethatinterconnectstwoLANsthatusethesamelogicallinkcontrolprotocolbutmayusedifferentmediumaccesscontrolprotocols.

一種網(wǎng)絡設備,用于兩個使用LLC(邏輯鏈路控制)協(xié)議相同但MAC(媒體訪問控制)協(xié)議可能不同的網(wǎng)絡的互聯(lián)。常用于外網(wǎng)租用電路接入和無線局域網(wǎng)內聯(lián)。廣域網(wǎng)接入以太網(wǎng)橋NOKIA無線網(wǎng)橋

E1網(wǎng)橋網(wǎng)橋的作用網(wǎng)橋是一個局域網(wǎng)與另一個局域網(wǎng)之間建立連接的橋梁。它的作用是擴展網(wǎng)絡和通信手段，在各種傳輸介質中轉發(fā)數(shù)據(jù)信號，擴展網(wǎng)絡的距離，同時又有選擇地將有地址的信號從一個傳輸介質發(fā)送到另一個傳輸介質，并能有效地限制兩個介質系統(tǒng)中無關緊要的通信。網(wǎng)橋可分為本地網(wǎng)橋和遠程網(wǎng)橋。本地網(wǎng)橋是指在傳輸介質允許長度范圍內互聯(lián)網(wǎng)絡的網(wǎng)橋；遠程網(wǎng)橋是指連接的距離超過網(wǎng)絡的常規(guī)范圍時使用的遠程橋，通過遠程橋互聯(lián)的局域網(wǎng)將成為城域網(wǎng)或廣域網(wǎng)。如果使用遠程網(wǎng)橋，則遠程橋必須成對出現(xiàn)。網(wǎng)橋的主要功能識別MAC地址幀的接收、存儲與轉發(fā)網(wǎng)橋可以把一個物理網(wǎng)絡的不同網(wǎng)段分成N個邏輯隔離的網(wǎng)絡，使這個邏輯網(wǎng)絡的行為看起來就像一個單獨的物理網(wǎng)絡一樣，從而減少沖突，提高網(wǎng)絡性能。糾錯（隔離錯誤幀）維護硬件地址表，并根據(jù)這個表將幀傳送給特定的子網(wǎng)網(wǎng)橋的應用和分類應用：同協(xié)議組相同或不同MAC協(xié)議的LAN的互連（如以太網(wǎng)與令牌環(huán)網(wǎng)連接）。劃分網(wǎng)絡，減少整個網(wǎng)絡數(shù)據(jù)鏈路層的廣播流量（只有不同網(wǎng)段的信息才能通過網(wǎng)橋）并提高可靠性（網(wǎng)橋兩端形成不同LAN，任一個出現(xiàn)故障（斷線等）不會影響另一個）。分類：內橋（由服務器兼任）外橋（專門計算機）常用橋接技術（算法）

IEEE802委員會為網(wǎng)橋規(guī)定了兩種橋接技術(算法)：透明網(wǎng)橋(transparentbridge）主要用于以太網(wǎng)環(huán)境（標準：IEEE802.1）源路由選擇網(wǎng)橋(SRB,sourceroutingbridge）主要用于令牌環(huán)環(huán)境（標準：IEEE802.5）TransparentBridge

透明網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋具有通過分析來自所有連接網(wǎng)絡的輸入封包的源地址來“學習”網(wǎng)絡的拓撲結構并建立起一張自己的路徑選擇表（站表）的功能。它的表現(xiàn)和操作對網(wǎng)絡主機而言是透明的。透明網(wǎng)橋處理幀的技術原理可以歸納為：廣播未知幀（不知就廣播）學習源地址（建立MAC-端口映射表）丟棄本網(wǎng)幀（過濾功能）轉發(fā)異網(wǎng)幀（按MAC-端口映射表轉發(fā)）特點：使用MAC-端口映射表缺點：不能選擇最佳路由。網(wǎng)橋的數(shù)據(jù)過濾功能為什么叫“透明網(wǎng)橋”？“透明網(wǎng)橋”又稱“生成樹網(wǎng)橋”(spanningtreebridge)。“透明”的含義：裝有多個LAN的單位在買回IEEE標準網(wǎng)橋之后，只需把連接插頭插入網(wǎng)橋，就萬事大吉。不需要改動硬件和軟件，無需設置地址開關，無需裝入路由表或參數(shù)?？傊裁匆膊桓桑豁毑迦腚娎|就完事，現(xiàn)有LAN的運行完全不受網(wǎng)橋的任何影響。透明網(wǎng)橋的優(yōu)點是易于安裝，只需插進電纜即大功告成。但是從另一方面來說，這種網(wǎng)橋并沒有最佳地利用帶寬。透明網(wǎng)橋是如何“自動學習”的？透明網(wǎng)橋采用的算法是“逆向學習法”，基本思想是利用每個MAC幀中的源地址字段。橋顯然能看見所連接的任一LAN上傳送的幀。當一個幀到達一個特定的端口時，查看源地址即可知道在哪個LAN上可訪問哪臺機器。橋接循環(huán)——透明網(wǎng)橋之大忌

使用透明網(wǎng)橋必須注意不可出現(xiàn)“橋接循環(huán)”，即連接的任何兩個LAN間不可存在多條網(wǎng)橋路徑。否則要么出現(xiàn)網(wǎng)絡通信失敗，要么導致網(wǎng)絡阻塞（congesting）。解決橋接循環(huán)問題采用的方法是“生成樹算法”(STA,SpanningTreeAlgorithm)。它將冗余的路徑設置成阻塞狀態(tài)，提高了網(wǎng)絡循環(huán)連接的可用性，同時消除了橋接循環(huán)帶來的問題。生成樹算法生成樹算法（STA）和生成樹協(xié)議（STP）是一種確保任何兩臺交換機（多口網(wǎng)橋）之間只有一條數(shù)據(jù)路徑的自動配置算法。此協(xié)議也可進一步增強為每個VLAN建立一個生成樹。它在提供路徑冗余和網(wǎng)絡可擴展性的同時，保證網(wǎng)絡的無環(huán)路拓撲。STP允許在兩個或多個交換機中可以存在多條路徑，但同一時間只有一條路徑可以激活。其余的路徑將被置于阻塞模式。如果主路徑失敗，一條備選路徑將會從阻塞狀態(tài)轉換到轉發(fā)狀態(tài)從而重新建立交換機之間的連接。生成樹算法的原理生成樹算法利用了一個來自圖論的基本結論；對于那些由許多節(jié)點以及連接節(jié)點的邊組成的連通圖，存在一棵“生成樹”，它保證了圖的連通性，同時又沒有一個閉合環(huán)。(a)帶環(huán)圖(b)對應的生成樹源路由網(wǎng)橋其特點是由發(fā)送幀的源工作站負責路由選擇，每個源工作站都配置一張“路由選擇表”。源路由網(wǎng)橋處理幀的技術原理可以歸納為：廣播路由選擇幀（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。）接收路由選擇幀（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）生成路由選擇表（源站從所有可能的路徑中按一定規(guī)則——如最先發(fā)回路由選擇幀的路由或最小的網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)等——選擇一條最佳路由，記入本站的路由選擇表中）封裝源路由信息（凡從這個源站向這個目的站發(fā)送的幀，其首部都封裝有源站所確定的路由信息）網(wǎng)橋的優(yōu)缺點網(wǎng)橋屬于純硬件設備，在剛剛啟動整個網(wǎng)絡時，網(wǎng)橋對網(wǎng)絡的拓撲一無所知，但它卻具有基本的MAC地址學習功能。網(wǎng)絡上的每一臺計算機都發(fā)送過數(shù)據(jù)之后，網(wǎng)橋就成為智能的了——它了解每一臺計算機在哪一個網(wǎng)段上，從而減少了網(wǎng)絡沖突發(fā)生的概率——減少沖突域。網(wǎng)橋不能阻止廣播。廣播信息的隔絕要靠3層的連接設備——路由器。2.4網(wǎng)絡層網(wǎng)絡連接設備（路由器）骨干路由器和接入路由器應用示例路由器(Router)Aninternetworkingdevicethatconnectstwocomputernetworks.Itmakesuseofaninternetprotocolandassumesthatalloftheattacheddevicesonthenetworksusethesamecommunicationsarchitectureandprotocols.ArouteroperatesatOSIlayer3.Itforwardspacketsfromonenetworktoanother.

用于連接兩個計算機網(wǎng)絡的網(wǎng)絡互聯(lián)設備。它使用IP協(xié)議，且假定網(wǎng)絡上所有相連的設備都使用相同的通信體系結構和協(xié)議。路由器工作在OSI模型的第三層，其作用是將分組（數(shù)據(jù)報）從一個網(wǎng)絡轉發(fā)到另一個網(wǎng)絡。路由器路由器（Router）用于連接多個邏輯上分開的網(wǎng)絡。邏輯網(wǎng)絡是指一個單獨的網(wǎng)絡或一個子網(wǎng)。當數(shù)據(jù)從一個子網(wǎng)傳輸?shù)搅硪粋€子網(wǎng)時，可通過路由器來完成。因此，路由器具有判斷網(wǎng)絡地址和選擇路徑的功能，它能在多網(wǎng)絡互聯(lián)環(huán)境中建立靈活的連接，可用完全不同的數(shù)據(jù)分組和介質訪問方法連接各種子網(wǎng)。路由器是屬于網(wǎng)絡層的一種互聯(lián)設備，只接收源站或其他路由器的信息，它不關心各子網(wǎng)使用的硬件設備，但要求運行與網(wǎng)絡層協(xié)議相一致的軟件。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(wǎng)絡傳輸介質的，如光纖、同軸電纜和雙絞線；遠程路由器是用來與遠程傳輸介質連接并要求相應的設備，如線要配調制解調器，無線要通過無線接收機和發(fā)射機。路由器常識①識別IP地址②特點：

·互連網(wǎng)絡之間IP數(shù)據(jù)報的接收、存儲和轉發(fā)

·路由器=CPU+內存+路由協(xié)議+（安全防火墻）③應用

·不同網(wǎng)絡間信息的傳送（只送往已知網(wǎng)絡，不知就丟棄）

·內外網(wǎng)隔離④分類

·專用路由器

·普通計算機作路由器（配備Windows2000等）Cisco公司是世界上最著名的路由器制造商。Router:GatewayinInternet路由器在因特網(wǎng)界也被稱為“網(wǎng)關”（gateway）。其任務是管理子網(wǎng)之間或子網(wǎng)到因特網(wǎng)之間所進行的網(wǎng)絡通信?？蛻魴C上一般須設置一個默認網(wǎng)關的IP地址，這樣當一臺主機準備向另一臺主機發(fā)送消息時，源主機在IP數(shù)據(jù)包中加入了其自身的地址以及目標主機的地址。當主機準備向不在本地網(wǎng)上的另一臺主機（根據(jù)目標網(wǎng)絡和子網(wǎng)地址確定）發(fā)送數(shù)據(jù)報時——主機將檢查目標主機的網(wǎng)絡ID，并把它與本地路由表相比較——主機就把數(shù)據(jù)報轉發(fā)給它的默認路由器（默認網(wǎng)關），然后由該路由器負責將數(shù)據(jù)報發(fā)送到不同的網(wǎng)絡或另一臺路由器，直到該數(shù)據(jù)報到達最終目的地。如果沒指明默認網(wǎng)關，通信將被限制在該臺主機所在的本地網(wǎng)絡上。具有路由功能的三層交換機也可以承擔“網(wǎng)關”職能。路由器和網(wǎng)橋的區(qū)別如果網(wǎng)橋不知道下一個合適的目標地址，它們就將幀送到除接收端口之外的所有活動端口（這個過程叫做所謂“flooding”——泛濫），而如果路由器不知道通往某個目標地址的路由，它們就丟棄數(shù)據(jù)包并向源站點發(fā)回一個出錯信息。由于功能擴展，路由器要求更復雜的軟件（決定和控制數(shù)據(jù)包路由的協(xié)議）以及比討論網(wǎng)橋時所考慮的更廣泛的過濾數(shù)據(jù)庫。硬件路由器和軟件路由器路由器是網(wǎng)絡中的核心設備。硬件路由器最典型的就是Cisco公司的系列路由器。軟件路由器是新興的產(chǎn)品，比如TinySoftware推出的WinRoutePro軟件路由器，Vicomsoft公司推出的InternetGateway軟件路由器等等。硬件路由器包括電源、內部總線、主存、閃存、處理器和操作系統(tǒng)等。同時，它的內部組件還包括專用網(wǎng)卡，用來處理各種各樣可能的連接。它的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)（IOS）中包含路由軟件，而軟路由器產(chǎn)品則是運行在Windows系列的操作系統(tǒng)上。在安全性方面，如果將軟路由器安裝在非?！案蓛簟钡南到y(tǒng)上，即系統(tǒng)安裝有最新的維護程序和安全補丁，沒有安裝其他軟件，而且執(zhí)行NAT(地址轉換)，那么，軟路由器就能像所有其它Cisco提供的硬路由器一樣安全可靠。2.5交換機（switch）CISCO6500交換機交換機（switch）Adeviceconnectingmultiplecommunicationlinestogether.將多條通信線路連接在一起的設備。數(shù)據(jù)鏈路層（二層）或網(wǎng)絡層（三層）設備特點現(xiàn)代網(wǎng)絡中大量使用交換機作為網(wǎng)絡互連設備。交換機提供：

·高速的數(shù)據(jù)交換能力

·增加網(wǎng)絡帶寬

·低的延遲時間和快速幀的傳送

·在LAN中支持以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、ATM、令牌環(huán)網(wǎng)等多種網(wǎng)型應用Intranet內部網(wǎng)絡傳送控制交換機常識交換機更可以在現(xiàn)有的網(wǎng)絡上提供固定的帶寬給用戶以確保用戶傳送數(shù)據(jù)的質量；其端口可以提供不同的傳輸速度；在傳送方式上可提供全雙工傳輸，提高了數(shù)據(jù)的傳送能力。交換機還提供了VLAN功能，用于控制廣播風暴和網(wǎng)絡管理。跟網(wǎng)橋相比，網(wǎng)橋所擁有的功能交換機都具備了，但交換機增加了VLAN和三層交換功能，擁有更多的端口（網(wǎng)橋通常只有2至4個）和更高帶寬，而且可工作在網(wǎng)絡層（第三層）。交換機最重要的性能指標是“背板帶寬”（SwitchingFabric），即一臺交換機在背板處的最大帶寬。背板（backplane）則指交換機或集線器底板（chassis）內的總線或交換矩陣，所有通過該設備的流量至少要經(jīng)過背板一次。交換機類型第二層