计算机网络的物理组成.ppt

计算机网络,信息技术教研室,计算机网络的物理组成,授课内容,各种类型的计算机 共享的外部设备 网卡 传输介质 网络互连设备 网络互连软件,1、各种类型的计算机,服务器（server）：是一台高性能的计算机，用于网络管理、运行应用程序、处理各网络工作站成员的信息请示等，并连接一些外部设备，根据作用的不同分为文件服务器、应用程序服务器、数据库服务器。,客户机（client）：由服务器进行管理和提供服务的、连入网络的任何计算机都属于客户机，其性能一般低于服务器。,同位体（peer）：可同时作为客户机和服务器的计算机。,连接在服务器上的硬盘、打印机等都可以作为共享的外部设备。,2、共享的外部设备,3、网卡,网卡即网络适配器。主要是将计算机数据转换为能够通过介质传输的信号。它是插在扩展槽中，通过它与通信线路相连接。,4、传输介质,双绞线概述 制作和测试UTP(实验) 同轴电缆 光纤 无线传输,双绞线概述,双绞线的两种类型 双绞线的结构 双绞线的颜色 双绞线的接头(RJ45) 双绞线的线材等级,双绞线的两种类型,非屏蔽双绞线 (Unshielded Twisted-Pair, UTP) 屏蔽双绞线 (Shielded Twisted-Pair, STP) 比UTP多一层屏蔽层,双绞线的结构(1),双绞线的结构(2),双绞线的颜色,双绞线的接头(RJ45),正面,侧面,双绞线的线材等级,制作和测试双绞线(UTP),准备工具和材料 连接UTP和RJ45接头,准备工具和材料,UTP,压线钳,RJ45接头,护套,简易测线仪,连接UTP和RJ45接头(1),连接UTP和RJ45接头(2),连接UTP和RJ45接头(3),同轴电缆,同轴电缆的结构 同轴电缆的分类和技术标准,同轴电缆的结构,同轴电缆的类型和技术标准,光纤,光纤的结构 光纤的尺寸 光纤的类型 光纤通信系统,光纤的结构,光纤的尺寸,描述光纤尺寸的参数有两个： 内芯直径和反射层直径，其度量单位都为 微米(m, 1m=110-6m)。 最细的光纤其内芯直径通常只有510m， 粗一些的光纤其内芯直径为50100m。 局域网中最常用的光纤是62.5m/125m的 光纤，其中62.5m是内芯直径，而125m 是反射层的直径。,多模光纤(Multimode Fiber, MMF) 光信号不止一种波长，典型的多模光纤尺寸为62.5m/125m 单模光纤(Singlemode Fiber, SMF ) 光信息只有一种波长，典型的单模光纤尺寸为8m/125m,光纤的类型,光纤的类型,光纤通信系统,无线传输介质,红外线 无线电波,红外线,红外线,红外线(Infrared, IR)技术广泛的应用在电视机和立体声系统的遥控器中，也可以做为网络通信的介质。它通过使用位于红外频率波谱中的锥形或者线型光束来传输数据信号。 红外网络需要通信的双方设备都拥有一个收发器，最好还有同步软件。传输速度4Mbit/s16Mbit/s。 红外线是一种视线技术，不能通过不透明的物理(如墙壁)，并且易受外界光线干扰。,无线电波,窄带无线电波 发射器与接收器使用相同的频率传输信号，如广播收音机。容易被非法听众截获信号。 扩频无线电波 (1)跳频扩频 (Frequency hopping spread spectrum, FHSS) (2)直序扩频 (Direct sequence spread spectrum, DSSS),集线器（Hub）网桥（bridge)、路由器（router）、网关（gateway)、调制解调器（modem),5、网络互连设备,中继器的功能,中继器(Repeater)最简单的互连设备。它工作在OSI模型的物理层，用于扩展LAN网段的长度，延伸信号传输的范围，例如可加大线缆的传输距离。 中继器可以连接不同类型的线缆,中继器的功能,中继器的工作就是重发bit，将所收到的bit信号进行再生和还原并传给每个与之相连的网段。中断器是一个没有鉴别能力的设备，它会精确的再生所收到的bit信号包括错误信息，而且再生后传给每个与之相连网段而不管目的计算机是否在该网段上。但是，中继器的速度很快且时延很小。,“5-4-3”规则,通常在一个网络中，最多可以分为5个网段 其中用4个中继器连接 只允许在其中3个网段包含计算机或设备，其他2个网段只能用于延长传输距离。,集线器的功能,集线器(Hub)其实是一个具有多个端口的中继器。它可以集中网络连接，可以重发bit信号。 最常用的集线器是连接以太网中计算机的集线器，线缆从单个节点的NIC连接到中心集线器。一般824个端口。 其他类型的集线器包括用于令牌环网络的多站接入单元(MAU/MSAU)等。,中继器和集线器,集线器的应用,与计算机直接连接 与集线器形成堆叠 与集线器形成级联,网桥的功能,网桥(Bridge)工作在OSI模型的数据链路层，可以用于连接具有不同物理层的网络，如连接使用同轴电缆和UTP的网络。 网桥是一种数据帧存储转发设备，它通过缓存、过滤、学习、转发和扩散等功能来完成操作。,网 桥,网桥的工作原理(1),缓存：网桥首先会对收到的数据帧进行缓存并处理 过滤：判断入帧的目标节点是否位于发送这个帧的网段中，如果是，网桥就不把帧转发到网桥的其他端口 转发：如果帧的目标节点位于另一个网络，网桥就将帧发往正确的网段,网桥的工作原理(2),学习：每当帧经过网桥时，网桥首先在网桥表中查找帧的源MAC地址，如果该地址不在网桥表中，则将有该MAC地址及其所对应的网桥端口信息加入,网桥的工作原理(3),扩散：如果在表中找不到目标地址，则按扩散的办法将该数据发送给与该网桥连接的除发送该数据的网段外的所有网段。,网桥种类,(1)透明网桥:所有的路由判决全部由网桥自己确定 (2)转换网换:转换网桥是透明网桥的一种特殊形式。它在物理层和数据链路层使用不同协议的LAN提供网络连接服务 (3)封装网桥:与转换网桥不同，封装网桥是将接收的帧置于FDDI骨干网使用的信封内 (4)源路由选择网桥:源路由选择网桥主要用于互连令牌环网 ,源路由选择网桥要求信息源(不是网桥本身)提供传递帧到终点所需的路由信息,交换机的功能,交换机(Switch)其实是更先进的网桥，它除了具备网桥的所有功能外，还通过在节点或虚电路间创建临时逻辑连接，使得整个网络的带宽得到最大化的利用。 通过交换机连接的网段内的每个节点，都可以使用网络上的全部带宽来进行通信，而不是各个节点共享带宽。,交换机,交换机的地址学习,以太网交换机通过内部的MAC地址表做出转 发/过滤的决定 MAC地址表存放在交换机的RAM中 初始的MAC地址表为空,交换机的地址学习（续）,交换机的接口收到数据帧后，查找MAC地址表，如没有相应的表项，交换机 将该数据帧泛洪（flood）到所有其它的接口上 通过读取帧中的源MAC地址，交换机将端口及其连接的主机映射起来，放入 MAC地址表,0260.8c01.4444,E0: 0260.8c01.1111,交换机的地址学习(续）,如果交换机连接的所有主机都发送过数据帧，就可以建立起一个完 整的MAC地址表，交换机将据此做出转发/过滤的决定 MAC地址表是动态变化的，如果在一定时间内某一主机没有新的数 据帧发送，则相应的表项将被清除,0260.8c01.3333,交换机的转发与过滤,如果数据帧的目的MAC地址在MAC地址表中有相应的表项，则交换机将该数据帧 直接发往对应的接口，从而保证其它接口上的主机不会收到无关的数据帧 广播帧和组播帧仍将被泛洪（flood）到除接收接口以外的所有其它接口,0260.8c01.3333,交换机的特性,交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域 交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内，也就是说，交换机不隔绝广播（惟一的例外是在配有VLAN的环境中） 交换机依据帧头的信息进行转发，因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备,交换机与集线器的区别,交换机的并行程度更高，不同于集线器的 共享带宽。8口集线器(100Mbps)与8口交换机(400Mbps)的带宽比较。 交换机的缓存能力更强 交换机的智能化程度更高 交换机具有支持虚拟局域网(VLAN)的能力,交换机的类型,不可管理交换机 不具备可管理性，没有CPU或集中管理芯片，只是并行程度、吞吐能力等优于集线器。 可管理式交换 除了具有不可管理交换机的全部功能，还带有CPU或集中管理芯片，可以支持VLAN及SNMP管理，又称为智能型交换机。,路由器的功能,路由器(Router)工作在OSI模型的网络层，因此可以连接1层和2层结构不同的网络。 路由器通过在相邻的路由器节点之间进行路径选择(即路由)功能，通过最佳的路径来传送数据包。 隔离广播，阻止广播风暴。 所有通过路由器连接的网络必须使用相同的寻址机制(通常使用IP地址)。,路由器,路由器的工作原理(1),与网桥和交换机使用帧中的MAC地址转发帧相比较，路由器是通过数据包中的网络层地址(如IP地址)来转发数据包的，不对MAC地址进行操作。因此，在用路由器连接的网络上，源节点不需要知道目的节点的MAC也能够找到它。,路由器的工作原理(2),与网桥和交换机类似，路由器的内存中也存有一个表，叫做路由表(Routing Table)，其中记录的是数据包地址(网络层地址)和物理端口号的对应关系。路由器根据路由表来转发数据包。如果包中的目标地址与源地址在同一个网段内，路由器就数据流限制在那个网段内，不转发数据