物理层网络设备.doc

第三章 物理层网络设备第三章 物理层网络设备 3.1 中 继 器由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度时将造成信号失真，因此会导致接收错误。中继器就是为解决这一问题而设计的。它完成物理线路的连接，对衰减的信号进行放大，保持与原数据相同。一般情况下，中继器的两端连接的是相同的媒体，但有的中继器也可以完成不同媒体的转接工作。从理论上讲中继器的使用是无限的，网络也因此可以无限延长。事实上这是不可能的，因为网络标准中都对信号的延迟范围作了具体的规定，中继器只能在此规定范围内进行有效的工作，否则会引起网络故障。 中继器工作物理层，是最简单的网络互连设备。 中继器不关心数据的格式和含义，它只负责复制和增强通过物理介质传输的表示“1”和“0”的信号。 中继器的主要功能是扩展一个工作站或一组工作站与网络中其它部分的距离。中继器的特点 中继器可以将局域网的一个网段和另一个网段相连，而且可以连接不同类型的介质。 由于中继器只是一种信号放大设备，它不能连接两种不同的介质访问类型。 中继器只是一种物理层设备，它不能识别数据帧的格式和内容，也不能将一种数据链路报头类型转换成另外一种形式。中继器的适用场合 中继器适用于较小地理范围内的相对较小的局域网（少于100个节点），如一栋办公楼。 由于中继器不能隔断局域网网段间的通信，所有的数据都能双向通过中继器（不能过滤任何数据），所以不能用它连接负载沉重的局域网。以太网中继器在以太网中，中继器用来扩展物理介质的作用距离5/4/3规则 最多五个网段 最多串接四个中继器 其中三个网段可用来连接节点 有二个网段不能用来连接节点，只能用于延伸距离如上，构成了一个以太网。如图3-1 所示。图3-1 5/4/3规则中继器习题1、中继器可以将局域网扩展到任意长度，判断正误。2、中继器将弱信号复制后仍为弱信号，强信号复制后仍为强信号，判断正误。3、中继器也会复制错误，判断正误。4、中继器可以连接一个以太网网段和一个令牌环网网段，判断正误。5、使用中继器的主要目的是要在网络中添加更多的设备，判断正误。6、中继器不能在局域网网段之间起信号隔离的作用，判断正误。7、中继器可以将一个10Base2网段和一个10Base5网段连接在一起，判断正误。8、画出用中继器连接局域网网段的图来说明5/4/3规则。9、使用3个中继器的10Base2网段的最大作用距离是多少。3.2 集 线 器用网络术语来说，集线器也叫Hub或Concentrator，是基于星形拓扑的接线点。Arcnet、10Base-T、10Base-F及许多其它专用网络都依靠集线器来连接各段电缆及把数据分发到各个网段。集线器的基本功能是信息分发，它把一个端口接收的所有信号向所有端口分发出去。一些集线器在分发之前将弱信号重新生成，一些集线器整理信号的时序以提供所有端口间的同步数据通信。具有多个10Base-F接口的集线器就象是使用镜子来把光线分到各个端口。 集线器的类型 被动集线器 顾名思义，被动集线器是相对静止的。它们没有专门的动作来提高网络性能，也不能帮你检测硬件错误或性能瓶颈，它们只是简单地从一个端口接收数据并通过所有端口分发，这是集线器可以做的最简单的事情。被动集线器是星形拓扑以太网的入门级设备。主动集线器 主动集线器拥有被动集线器的所有性能，此外还能监视数据。它们是在以太网实现存贮转发技术的重要角色，它们在转发之前检查数据，它们并不区分优先次序，而是纠正损坏的分组并调整时序。 如果信号比较弱但仍然可读，主动集线器在转发前将其恢复到较强的状态。这使得一些性能不是特别理想的设备也可正常使用。如果某设备发出的信号不够强，使得被动集线器无法识别，那么主动集线器的信号放大器可以使该设备继续正常使用。此外，主动集线器还可以报知那些设备失效，从而提供了一定的诊断能力。 主动集线器提供一定的优化性能和一些诊断能力，它们比简单的被动集线器贵，可以配以多个、多种端口。 智能集线器 智能集线器比前两种提供更多的好处，可以使用户更有效地共享资源。其技术近些年才出现，很多地方还没有机会享受到它的好处。除了主动集线器的特性外，智能集线器提供了集中管理功能。如果连接到智能集线器上的设备出了问题，你可以很容易的识别、诊断和修补。这是极大的提高，在一个大型网络里，如果没有集中的管理工具，那么你常常需要一个一个线盒地跑，寻找出问题的设备。 智能集线器的另一个出色的特性是可以为不同设备提供灵活的传输速率。除了上连到高速主干的端口外，智能集线器还支持到桌面的10、16和100Mbps的速率，即以太网、令牌环和FDDI。 3.3 选 择 集 线 器本节说明如何选择集线器，并讨论购买集线器时应考虑的性能。3.3.1 集线器的配置星型配置的以太网是如今最流行的以太网组网方式。图3-2显示了一个包含以太网集线器的星型配置，使用非屏蔽双绞线连接了6个工作站。集线器又叫做线路集中器。线缆使用RJ-45连接头，一端直接连接设备的网卡，另一端连接集线器的端口。图3-2 10BaseT星状以太网络这类网络通常使用5类双绞线来连接。10BaseT星状连接的网络和使用10Base2（细缆以太网同轴电缆）以及10Base5（粗缆以太网同轴电缆）总线拓扑的网络比较起来有如下优点：结点容易从网络中增加和移除；由于有问题的结点可以很容易地从网络中移除，所以网络问题更容易解决。3.3.2 集线器的特性在选定特定产品厂商之前最好先考虑好怎样使用集线器。最好选择一款可以适应所在机构发展的产品，但也不要比计划的用途强太多或贵太多。在考虑不同的集线器厂商提供的特性之前，可以通过以下的问题来明确自己的需求。吞吐量的需求是什么样的？网络是否会显著增长？每个局域网网段需要连接多少台设备？哪些介质类型（非屏蔽双绞线、同轴电缆和光纤）是必须包括的？集线器是否支持所需的介质访问控制方法？在集线器中是否需要有网络管理功能？可扩展性确保集线器有足够的端口容量，这将有效降低未来添加端口时的花销。可堆叠式集线器和小型的中型网络集线器可能没有足够多的端口进行大规模的安装。如果网络在未来将有显著增长或改变，可以考虑带有内置模块扩展插槽的集线器。一定要确保提供的模块中包括自己最有可能需要的性能。例如，如果要购买一个带有以太网模块的集线器并计划将其用在ATM主干上，那么就应该确认该集线器有可用的ATM模块。记住，模块是专用的。不能将一个厂商的模块插入另外一个厂商的集线器中。可靠性集线器故障会带来灾难性的后果。冗余性比可靠性更重要。集线器内的冗余电源可以在电源出现故障时保护集线器不受影响。负载平衡是后备电源的可选替代方案。在一个负载平衡的方案里，集线器里的两个电源总是同时进行电源供给。当其中一个出现故障时，另一个立即接管全部的负载，这样就不会有电源的影响，也不会有传输帧的丢失。集线器中的中继器逻辑也是可能出现故障的地方。一些厂商在每个模块中放置一个中继器，因此如果一个模块中的中继器出现故障，只有该模块上的端口受影响。如果整个集线器中只有一个中继器，当它出现故障的时候，网络的其他部分将不能访问连接到该集线器的网段。需要注意的其他冗余性还有网桥模块、管理模块以及提供良好散热功能的风扇等。尽量避免在结构上过于依赖背板和模块集线器。可以使用固化在半导体硬件中执行的交换技术和替代功能，这种功能由于没有可移动的部分所以更可靠。另外，可以使用有热插拔模块的集线器，这种集线器可以在交换机运行的时候插入和移走模块而不会破坏模块中的电路。没有这种功能，交换模块时必须关掉集线器。集线器上所有的设备都将失去其连接直到集线器重新打开。对不同带宽和安全性需求的支持假设现在需要连接下列类型的用户：需要高带宽的计算机辅助设计（CAD）/计算机辅助制造（CAM）工作站用户需要严格的安全性的财务部门需要安全性，并计划使用高速技术（例如千兆位以太网）的研发部门集线器是否足够灵活以满足具有不同带宽的局域网的要求，是否具有一个高速的背板，是否具有安全性，以便满足封闭的用户组保护敏感信息。在怀疑某一分支的安全性时是否可以关闭该端口？背板性能将网桥集成进集线器的时候，若背板不能处理所有不同的功能和技术就会降低集线器的性能。一些厂商不用标准的以太网或FDDI总线做背板，而开发了高速专用背板为集线器提供额外的功能。网络管理软件图形化的用户界面（GUI）很好，但是一定要注意总共有多少实际可用的控制功能供网络管理站点（NMS）使用。是否可用软件将用户从一个网段移到另一个网段？集线器是否既支持带外管理又支持SNMP？带外管理使得通过一个直接连接到集线器的控制台程序访问集线器成为可能。如果只有带内管理功能，那么当网络出现故障的时候，就不能通过SNMP访问集线器。将局域网链路连入集线器是否应该将广域网链路连入集线器取决于具体情况，很大程度取决于将要和正在管理该局域网的人员。将连入集线器的本地路由器交由本地管理信息系统（MIS）的人员来管理，而广域网路由器作为广域网的部分交由公司MIS的人员来管理，这可能更可取。或者将所有的管理集中放在一个地点，这可能更为方便和有效。集线器特性总结集线器的特性包括灵活性、高速连接、集中式网络管理、可扩展性、带宽优化及可靠性等。集线器可以以不同的形式、规模和价格提供执行特性来满足几乎所有的网络集成的需要。在物理层，集线器是简单的多端口中继器。但是，也可以将其他的网络互联模块集成进集线器中，包括网桥和广域网端口等。集线器通常通过一个上行连接端口相互连接，使用该端口的时候通常要禁止一个常规端口。集线器习题1、下面那种网络设备和数据链路层关系最密切？ A、中继器 B、交换机 C、路由器 D、网关2、下面那种网络互连设备和物理层关系最密切？ A、中继器 B、交换机 C、路由器 D、网关3、下面那种网络互连设备和网络层关系最密切？ A、中继器 B、交换机 C、路由器 D、网关4、路由器操作下面那种信息单元？ A、比特 B、字节 C、消息 D、数据包5、指定网卡的地址在下面那种信息单元的头部可以找到？ A、帧 B、数据包 C、消息 D、以上都不是 6、在大多数层以及最高层工作的设备是： A、中继器 B、交换机 C、路由器 D、网关7、一个“可以互操作”的设备是： A、基于相同的标准 B、来自相同的厂商 C、使用相同的操作系统 D、很方便地重新配置8、中继器主要在下面那层操作？ A、物理层 B、数据链路层 C、网络层 D、传输层9、下面那种说法是错误的？ A、中继器可以连接一个以太网UTP线缆上的设备和一个在以太网同轴电缆上的设备 B、中继器可以增加网络的带宽 C、中继器可以扩展网络上两个节点之间的距离 D、中继器能够再生网络上的