数据通信网络与设备调试

第 5 章 网络设备和传输介质 1v功能n 数据的封装与解封 发送时将上一层交下来的数据加上首部和尾部，成为以太网的帧。接收时将以太网的帧剥去首部和尾部，然后送交上一层 。n 链路管理 主要是半双工方式下 CSMA/CD协议的实现 n 编码与译码 即曼彻斯特编码与译码 5.1 网络设备 1、 网络接口卡 NIC2 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院v分类n 根据传输速率分类10Mbit/s网卡10/100Mbit/s自适应网卡 5.1 网络设备 3 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院v分类n 根据传输速率分类1000Mbit/s网卡5.1 网络设备 4 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院v分类n 根据传输速率分类万兆网卡5.1 网络设备5 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院v分类n 根据总线类型分类 ISA总线型网卡PCI总线型网卡PCMCIA型网卡USB网络适配器5.1 网络设备6 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院v分类n 根据端口类型分类 RJ-45网卡 BNC端口网卡光纤端口网卡无线网卡5.1 网络设备7 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院v功能特点n 交换机是一种具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品。n 一般工作在数据链路层，按硬件地址转发数据包。n 交换机的每个端口都是独立的冲突域，由它构成的网络是全双工网络。但所有端口共享广播域。5.1 网络设备2、 交换机8 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院 根据使用的网络技术划分 以太网交换机 令牌环交换机 ATM交换机 FDDI交换机用于局域网，使用最广泛，价格较低用于电信网的主干，高端，价格贵用于早期使用光纤的校园网，目前少见用于令牌环网，目前少见ATM技术简介：ATM称为异步传输模式，以信元为单位，又称信元中继，采用面向连接技术，具有电路交换和分组交换的双重性，用于电信网的主干。适用于高速信息传送和对服务质量的支持，还具备了综合多种业务的能力，以及动态带宽分配与连接管理能力和对已有技术的兼容性。v 交换机的分类5.1 网络设备9 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院根据应用的规模划分 工作组交换机 骨干交换机 中心交换机支持 100信息点；带宽10/100M；固定配置；无网管支持 300信息点；带宽可达 1000M；固定配置或模块配置；有光纤模块；简单网管支持 500信息点；带宽可达万兆；模块化；网络管理；硬件冗余；5.1 网络设备10 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院根据交换机的结构划分 固定端口交换机 模块化交换机低端交换机；端口数目和类型固定；价格较便宜中高端交换机；端口数目可扩展；端口类型可根据需要改变；支持冗余备份；价格较高5.1 网络设备11 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院根据交换机工作的协议层划分 二层交换机 三层交换机 四层交换机工作在第二层；能够根据MAC地址完成不同端口间的数据交换；支持 VLAN划分工作在第三层；除二层功能外还具有路由功能；可实现VLAN间的互通工作在第四层；除前两层功能外还可以识别上层应用程序，实现带宽分配、故障诊断、应用程序数据流访问控制等功能5.1 网络设备12 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院v 堆叠和级联n 相同点： 都可以实现扩展端口数目n 不同点n堆叠的设备间的关系是平等的，而级联是上下级的关系。n堆叠是利用专用的接口相连，级联是用普通的网口通过双绞线相连。n堆叠是独享带宽的，而级联的各设备共享带宽。n堆叠在逻辑上可以看成一个整体，可统一网管。但级联不行。5.1 网络设备13 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院v交换机的工作过程 -学习5.1 网络设备14 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院v交换机的工作过程 -泛洪假设交换机还和其他交换机相连5.1 网络设备15 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院v交换机的工作过程 -转发假设主机 A要向主机 D发送消息。5.1 网络设备16 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院v交换机的工作过程 -过滤假设主机 B要向主机 C发送消息。5.1 网络设备17 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院交换机主要支持三种工作方式：存储转发、直通式和自由分段，下面分别予以介绍。n 存储转发模式当交换机运行存储转发模式时，在转发数据帧之前必须接收整个帧。交换机接收到完整的数据帧以后，检查其源地址和目标地址，并对整个帧进行 CRC（循环冗余校验）。若无错，则转发该帧，若有错，则丢弃该帧。5.1 网络设备v 交换式以太网的数据帧转发过程18 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院n 直通转发模式也称为直通式，允许交换机在检查到数据帧中的目标地址时就开始转发数据帧。目标地址在数据帧中占用 6个 Byte（这 6Byte正是目标设备的 MAC地址），所以直通式的延迟很小。 5.1 网络设备19 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院n 自由分段模式自由分段方式有效地结合了直通式和存储转发模式的优点。当交换机工作在自由分段模式时，它只检查数据帧的前 64字节，如果前 64字节没有出现错误，交换机就转发该帧。反之 ，如果检测到前 64Byte出错，交换机就丢弃该帧。 5.1 网络设备20 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院5.1 网络设备3、 路由器 功能特点 路由器是工作在异种网 络 之 间 的一个网 络 互联设备 。 工作在网 络层 。 路由器的每个端口都是独立的冲突域，且每个端口都属于独立的广播域。21 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院 当路由器从某个接口接收到数据包，路由器将包头打开检查目的地址。 通过目的地址查路由表，找到下一跳地址，然后通过相应端口将包发至下一跳。LAN0 LAN1 Serial 0 Serial 1RTARTC RTD RTE数据包目的地址 下一跳1.1.1.0 2.2.2.33.3.3.0 4.4.4.15.5.5.0 6.6.6.32.2.2.3 4.4.4.1 6.6.6.3目的地址 5.5.5.0v 路由器的工作原理5.1 网络设备22 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院n 转发报文在网络间截获发送到远方网段的报文，起转发作用n 路由选择选择最合理的路由，引导通信。n 数据分片和重组路由器在转发报文的过程中，为了便于在网络间传送报文，按照预定的规则把大的数据包分解成适当大小的数据包，到达目的地后再把分解的数据包包装成原有格式。v 路由器的作用5.1 网络设备23 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院 CPU RAM NRAM 闪存 ROM 接口系统核心，执行 OS指令或用户指令随机存取存储器，用于存储路由表和作为缓冲区，关机数据消失非易失的存储器，用于存储路由表备份配置文件，关机数据保留可编程、可擦除 ROM，保存 OS的映像用来存放开机诊断程序，引导程序，操作系统物理：以太网口， console口， serial口， AUX口。逻辑： loopback口，子接口v 路由器的硬件组成5.1 网络设备24 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院5.2 传输介质双绞线、 同轴电缆 (粗、细 )金属导体光纤无线无线电、微波、卫星、红外线25 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院5.2 传输介质1、 双绞线 （ Twist Pair， TP）内导体芯线绝缘内屏蔽外屏蔽外套-螺旋绞合的双导线-每根 4对、 25对、 50对、 1000对-典型连接距离 100m（ LAN）-RJ45插座、插头-优缺点：成本低组装密度高、节省空间安装容易（综合布线系统）平衡传输（高速率）抗干扰性一般连接距离短26 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院屏蔽双绞线 (STP) 非屏蔽双绞线 (UTP)以铝箔屏蔽以减少干扰和串音，应用较少无任何屏蔽层，应用广泛5.2 传输介质v 双绞线的分类27 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院屏蔽双绞线电缆的外面由一层金属材料包裹，以减小辐射，防止信息被窃听，同时具有较高数据传输速率 。 但屏蔽双绞线电缆的价格相对较高，安装时要比非屏蔽双绞线困难，必须使用特殊的连接器，技术要求也比非屏蔽双绞线电缆高。与屏蔽双绞线相比，非屏蔽双绞线电缆外面只需一层绝缘胶皮，因而重量轻、易弯曲、易安装，组网灵活，非常适用于结构化布线，所以在无特殊要求的计算机网络布线中，常使用非屏蔽双绞线电缆。v 屏蔽双绞线与非屏蔽双绞线的对比5.2 传输介质28 沈沈 阳阳 理工大理工大 学学 应应 用技用技 术术 学学 院院该类双绞线的最高传输频率为 20MHz， 最高传输速率为 16Mbit/s， 可用于语音传输和最高传输速率为 16Mbit/s的数据传输。 v 各类双绞线的特性3类双绞线4类双绞线3类双绞线的最高传输频率为 16MHz，最高传输速率为 10Mbit/s，用