网络传输介质和网络互联设备.ppt

第二章网络传输介质和网络互联设备,网络传输介质电缆双绞线屏蔽双绞线非屏蔽双绞线同轴电缆粗缆细缆光缆多模光缆单模光缆,无线微波卫星无线局域网（802.11)选择传输介质的因素信号传输速率抗干扰能力适用的网络拓扑结构允许的最大长度成本、灵活性和方便性,第二章网络传输介质和网络互联设备,双绞线非屏蔽双绞线IEEE于1990年批准最大布线长度为100m3、4、5、6类10M、20M、100M、1000M,双绞线,10Base-T非屏蔽双绞线的以太网规范,100Base-T屏蔽双绞线的以太网规范,同轴电缆,同轴电缆有粗、细两种形式。在早期的网络中经常使用粗同轴电缆作为连接不同网络的主干。20世纪80年代早期以太网标准建立时，第1个定义的介质类型就是粗同轴电缆。1.粗同轴电缆粗同轴电缆又称为粗线或粗电缆网，其中心为铜导体或敷铜箔膜的铝导体。,直径0.4英寸，导体被一层绝缘材料包围，在外面还包着一个铝套。聚氯乙烯(PVC)或特氟纶(Teflon)壳覆盖着铝套。这种类型的电缆也称为RG-8电缆(RG即RadioGrade的缩写)。,同轴电缆（粗同轴电缆）,在许多地方，如在房屋中，流动的空气会到达其他地方。由于PVC在燃烧时会释放有毒气体，在这种环境下使用包着特氟纶材料的电缆，在燃烧时不释放有毒气体。电缆套每2.5m进行标注，指示可以在何处连接网络连接设备。如果连接的设备间的距离低于2.5m，那么信号就会受损，从而产生网络错误。连接设备是介质存取单元(MediaAccessUnit，MAU)收发机，由电缆中的较低的电流(0.5A)驱动，其中装有15针的连接单元接口(AttachmentUnitInterface，AUI)插座。网络结点有其自身的与网络接口连接的AUI连接，连接设备中的AUI就通过电缆与该网络结点连接。AUI是插座和接口电路的标准接口，对于使用同轴、双绞和光纤主干电缆连接的物理网络，各有其电子特性。粗同轴电缆可长达50m，细或办公室级的AUI电缆可以有12.5m长。电缆的阻抗为50W，电缆段由连有50W电阻器的N插座来划分。,同轴电缆（粗同轴电缆）,粗同轴电缆难以弯曲，必须要注意并遵循其最小弯曲直径。在直径加大的一侧，因为导体直径较大并有铝的保护，因此与细同轴电缆相比，电缆线能够很好地免除EMI和RFI(物理层干扰)。粗同轴电缆用在通常传输速度为10Mbps的总线网络上。根据IEEE标准，最大长度或延伸为500m。这一标准可以写为10Base5。10表示电缆传输速率为10Mbps，Base意为使用的是基带而非宽带。在基带传输中，介质的整个通道容量由一个数据信号使用，因此一次只能传输一个结点。粗同轴电缆可以用在基带或宽带传输中，但在数据网络中，通常用于基带传输。,宽带传输在单一的通信介质中使用多个传输通道，允许同时传输多个结点。带宽是通道传输数据的容量，以给定速度来表示的，如10Mbps或100Mbps。粗同轴电缆非常耐用可靠，具有很强的抵抗信号干扰的能力。但价格和安装成本都比较昂贵，直径大而且控制、终止起来比较困难，所以粗同轴电缆的应用并不很广泛。以太网应用中粗同轴电缆(10Base5)的属性,同轴电缆（细同轴电缆）,2.细同轴电缆细同轴电缆与电视的电缆很相似，然而又有所不同，网络电缆的电子特性非常精确且必须符合IEEE标准。与粗同轴电缆一样，以太网规范上要求细同轴电缆的阻抗为50W。细同轴电缆贴有注着“RG-58A/U”的标签，说明这是50W的电缆。一般称之为10Base2，因为其最大的理论上的网络速度为10Mbps，布线可达185m，使用基带类型的数据传输。但是，由于转发器等网络设备的实施，可以为长距离的传输将信号放大并重新调整其时间，所以这二者间的差别越来越模糊了。,同轴电缆（细同轴电缆）,细缆的中心，有一个铜的或敷铜箔膜的铝导线，并在中轴上包围着一层绝缘泡沫材料。有一种高质量的电缆是编的铜网，由铝箔的套管包围，缠绕着绝缘泡沫材料，而且电缆由外部的PVC或特氟纶套覆盖以绝缘。这与粗缆很相似，但是直径要小。细缆连在电缆的接插件(BayonetNutConnector，简写为BNC)上，然后再由BNC与T型接头连接。T型接头的中部与计算机或网络设备的NIC连接在一起。如果计算机或设备是电缆中的最后一个结点，那么终结器就要连接在T型接头的一端，如图所示。同轴电缆接插件(BNC)是一种用于同轴电缆的连接器，有一个像接合销钉一样的外壳。,同轴电缆（细同轴电缆）,细缆安装起来要比粗缆容易而且便宜，但是双绞线柔性很好，所以更加利于安装和使用。这也是为什么同轴电缆仅使用在比较有限的范围的原因。而细同轴电缆优于双绞线之处在于它可以抵抗EMI和RFI。,光纤电缆,光纤电缆由包在玻璃管子中的一根或者多根玻璃或者塑料光纤芯线构成，外面的玻璃管子叫做包层。光纤芯线和包层被装在一个PVC外套中(见下图)。沿里面光纤的信号传输通常都是由红外线来完成的。常用的光纤电缆有三种尺寸。描述光纤尺寸的参数有两个，即芯线直径和包层直径，其度量单位都为微米。例如，50/125(um)光纤电缆是指该光纤电缆的芯线直径为50(um)而包层直径为125(um)。另外两种常用的光纤电缆尺寸为62.5/125(um)和100/140(um)。三种光纤具有多模传输的能力。所谓多模传输是指多种波长的光波可以同时在电缆中进行传输。对于多模传输应用来说，最为常用的光纤电缆尺寸为62.5/125(um)。,光纤电缆(工作原理等）,当光波脉冲由激光或者普通发光二极管(LED)设备发出后，便可以在光纤芯线中向前传输。玻璃包层的作用是将光线反射回芯线中。光纤电缆具有进行高速网络传输的能力，它所支持的传输速度可以从100Mbps到1Gbps，甚至超过1Gbps。光纤电缆一般用作电缆传输主干，例如楼层之间或者建筑物之间，或者其他方面。在同一栋建筑内的楼层之间使用的光纤主干有时也称为“粗管道”(fatpipe)，因为与基带或者宽带高速传输相比，其带宽更为突出。在校园网环境中，光纤电缆最为常见的用途是用于不同建筑物之间的互连，这样做也是为了符合IEEE的布线标准。光纤电缆也可以用于在WAN和电信系统中连接地理范围跨度很大的LAN。光纤电缆的优点在于它的带宽大、损耗小，可以持续传输很长的距离。,光纤电缆(优点等）,由于数据是通过光脉冲(有和无)进行传输的，所以不存在EMI和RFI方面的问题，并且数据传输是纯数字的，不含有任何的模拟成分。另外他人很难在电缆中放入未经授权的接头，因为这种电缆十分脆弱，并且造价较高，其安装往往需要经过特殊训练的人才能完成。,光纤,昂贵的传输媒介不受电信号的干扰使用于长距离、高速率的信号传输,光纤电缆(传输原理等）,光波在进行信号传输时，其行为和光的波长有关。有些波长的光在光纤中进行传输时比其他波长的光更有效率。光的波长所使用的计量单位为纳米(nm)。光的波长范围在400700nm，这种波长的光在光纤中传输时，其数据传输的效率不高。使用波长范围为7001600nm的红外光进行数据传输的效率比较高。光波通信的理想波长范围或者说窗口有三个，它们分别是850nm、1300nm、1550nm。高速的数据传输使用的波长窗口为1300nm。使用光进行数据传输，当光信号到达接收方时必须具有足够的强度，这样接收方才能够准确地检测到它。衰减或者能量损失是指当信号从源结点(传送结点)向目标结点进行传输时，信号在通信介质中的损失。在光纤中的衰减是用分贝(dB)进行度量的。光信号的能量损失直接和光纤的长度以及光纤弯曲的程度、弯曲的数量有关。在光波经过接合点或者结合部时也会有能量损失。,光纤电缆(传输原理等）,为了能够准确地传输到接收方，当光波离开传输设备时，必须具有一定的能量级别。这个最小的能量级别称之为功率分配。对于光纤电缆通信而言，功率分配就是按分贝度量传送能量和接收方最终得到的信号强度或者敏感度之差所得到的值。它是发送信号能够完好无损地到达接收方所必须具有的最小发送能量和接收方敏感度。对于高速通信，该功率分配必须为11分贝。光纤电缆有两种类型：即单模光纤和多模光纤。单模光纤：主要用于长距离通信，其芯直径为810um，而包层直径为125um。芯的直径比多模光纤小。在给定的时间中，只能有一束光在光纤中传输。单模光纤使用的通信信号是激光。激光光源包含在发送方发送接口中，由于带宽相当大，所以能够以很高的速度进行长距离传输。,光纤电缆(光纤电缆分类等）,多模光纤：同时支持多种光波进行数据传输，可进行宽带通信。在传输距离上没有单模光纤那么长，因为其可用的带宽较小，光源也较弱。对于多模光纤，在传输时使用的光源为LED，该设备位于发送结点的网络接口中。单模光纤电缆的规范,光纤电缆（光纤电缆的规范）,多模光纤电缆的规范,上述两表对单模光纤和多模光纤的性能进行了总结。,164光纤/同轴混合电缆,在现有的电信和宽带服务中已经接受了光纤/同轴混合电缆。在使用混合电缆时，必须要考虑几项因素，如网络不同位置上信号级别的要求、噪音容错要求、变形容错要求和电源设计。由电缆网络和混合网络提供的网络解决方案已经开始对计算机产业产生影响。基于混合电缆主干的电缆结构为用户在下游方向提供了高的带宽，并在上游方向提供了相对较高的带宽。(通常上游带宽低于下游带宽)。为适应网络和其他新的服务，如今大型的电缆网络都安装光纤/同轴混合电缆。光纤可增加上游带宽并降低噪音，从而可提高数据通信的质量。安装这种新电缆的成本是昂贵的。,光纤/同轴混合电缆,光纤/同轴混合电缆(HybridFiber/Coax，HFC)采用的是现在已广泛存在的有线电视结构，所以未来一片光明。使用HFC，电缆经营者可以为PC提供电话服务、交互电视的多信道和高速的数据服务。一个完整的HFC系统可以提供：简易老式电话服务。多达37个模拟电视信道。多达188个数字电视信道。多达464个数字点信道(客户请求服务)。针对PC的高速双向数字数据链接。,光纤/同轴混合电缆（特征概括）,混合电缆由电缆外壳和铜电缆组成，其中电缆外壳中包含着光纤。电缆外壳和铜电缆根据不同的实施情况可有不同的组合，范围可涉及从主干电缆到单方电缆安装。下表总结了本章中介绍的不同电缆介质的一般特征。,无线通信,当传输网络包时，有许多无线介质可以替换电缆：无线电波、红外线信号以及微波等。通过空气或大气来传输信号的。因此，在使用电缆非常困难或者说根本不可能时，无线通信可以出色地代替电缆。但是使用无线通信时有一个非常重要的限制：同一介质的其他信号、太阳黑子的运动、电离层变化和其他大气干扰都会对通信信号形成干扰，从而会产生许多问题。1.无线电技术网络信号可通过无线进行传输，与电台广播的手段非常相似，但是网络应用时信号频率要远高于电台发射频率。例如，AM电台发送频率为1290kHz，因为AM播送范围就在535-1605kHz之间；FM的范围为88-108MHz。在美国，网络信号的传输频率可高达902-928MHz、2.4GHz或5.72-5.85GHz。,无线通信,在无线电网络传输中，根据信号采用的天线的类型，可以沿一个方向或多个方向传输。在这里，波长比较短，而且强度也较低，这就意味着无线电传输最适用于短程的视线(line-of-sight)传输。在视线传输中，信号是从一点向另一点传输的，而不是在国家间或各洲间弹跳的。视线传输的限制在于信号会被高的物体如山峰中断。低功率的单频信号传输数据的能力在110Mbps之间。大多数网络设备采用扩展频谱(spreadspectrum)技术进行包的传输。这种技术中使用了一个或多个邻接的频率跨越更大的带宽来传输信号。扩展频谱的频率范围非常高，为902928MHz或更高。扩展频谱传输通常以26Mbps的速度传输数据。,无线通信(优缺点等）,当铺设电缆成本很高且很困难时，使用无线电通信可以大大节省费用。与其他无线通信的手段相比，无线电通信比较便宜而且易于安装。但是无线电通信也有其显而易见的缺陷。其中之一：许多网络安装要实施高速(100Mbps)的通信来处理拥挤的数据流量。基于无线电的网络的速度不能满足这类需求。另一个缺点是，使用的频率难以控制。许多无线电爱好者、美国军方和蜂窝电话公司使用的频率与无线电通信的频率在相似范围之内，从而就会干扰信号。自然的障碍物，如山峰，也会减弱或干扰信号的传输。,无线通信（红外线技术）,2.红外线技术红外光也可以用作网络通信的介质。红外线可以沿单方向也可以沿所有的方向传播，用LED来传输，用光电二极管来接收。传输频率为光的频率100GHz-1000THz。与无线电波相同，红外线技术是一个成本不高的解决方案，优点在于信号难以在别人不知道时介入。当然这种通信介质也有其显著的缺点，其一是在有方向的通信中数据传输速率仅达16Mbps，在各个方向上传输时速度也不过1Mbps。另一个缺点是红外线不能穿越墙壁，如果把立体声系统拿到另一个房间再试图进行通信时就会发现这一点。而且，强光源也会对红外线通信造成干扰。,无线通信（微波技术）,3.微波技术微波系统的工作方式有两种。其一为地面微波，是在两个盘状的定向天线间传输信号。这种传输的频率为46GHz和2123GHz。卫星微波是在三个定向天线间传输信号，3个天线之一是空间的一颗卫星(图所示)。对采用这种技术来说，发射卫星或者租用提供这种技术的服务是非常重要的。这类传输的频率范围为1114GHz。微波介质传输速度可达110Mbps，当需要更高的网络速度时，就体现出了局限性。当然微波技术还有其他的限制，比如，安装和维护的成本很高。微波传输还极易受到大气环境、恶劣天气的妨碍。,无线通信（微波技术）,与其他无线介质相同，当布线耗费巨大或者根本不可能布线时就会采用微波通信解决方案。采用地面微波在城市中两个大建筑物之间进行通信是很优秀的解决办法。卫星通信用于跨国或在两个洲之间连接网络。无线通信的优缺点建下表：,传输介质的选择,LAN和WAN的物理传输选项可以分为3类：介质类型、接口类型和载波类型。介质类型包括了大量的布线选项以及与布线相结合的无限选项。目前，双绞线布线是LAN中最流行的布线方式，已将网络带到了桌面上。光纤电缆用于连接LAN上的网络，以及将LAN连接到WAN上。光纤电缆已经得到了巨大的发展，在要求高速连接时，可以代替LAN水平配线。在从物理和经济角度来看采用通信电缆连接网络都不合适时，无线技术为用户提供了选择。无线电波和红外线用于短距离通信，而微波和卫星方法则用于长距离的WAN网络互连。,22网卡和调制解调器,网卡网络接口适配器（NIC，NetworkInterfaceCard）实现网络数据格式与计算机数据格式的转换与传输介质和计算机相连与传输设备连接有：AUI口、BNC、RJ-45、光纤口与计算机相连：ISA、PCI、PCMCIA、USB等属于物理层和链路层设备IEEE802.3、FDDI、ATMMAC48位二进制、3个字节厂商标志，三个字节顺序号,22网卡和调制解调器,NIC（网络接口卡）,NIC可以根据计算机总线类型进行定制。总线是计算机内部的一个接口，用来向计算机中的CPU和外设传输信息。工作站和服务器的常见总线类型有：工业标准结构（ISA)：支持8位和16位的数据传输，速度为8MB/s。扩展工业标准结构(EISA)：可进行32位的通信。EISA可利用总线控制的过程来减少输入/输出活动对CPU的依赖。外围计算机接口(PCI)：支持32位和64位的通信。PCI使用本地总线设计，允许网络接口和磁盘存储使用分离的总线。NuBus：从AppleMacintoshII到MacintoshPerforma计算机都使用这种专用的总线，这种总线的插槽有96个引脚。SPARC总线(SBUS)：这是基于SunMicrosystemsSPARC工作站的专用总线。,购买NIC时要考虑的问题：,这个NIC是用于主计算机、服务器还是工作站？主机和服务器的NIC经常选用100Mbps以上的速度连接网络，以提高输入输出的总和，这时必须使用PCI等快速的总线类型。对于工作站的NIC，取决于运行于其上的应用程序，也许会、也许不会要求快速的输入输出。使用的网络介质或者网络传输方法是什么？不同的介质和传输方法要求使用不同的NIC，如令牌环电缆类型使用的是令牌环NIC，而以太网、快速以太网或者各种以太网的组合网络使用的则是以太网NIC。,购买NIC时要考虑的问题：,NIC的厂家。一定要购买有品牌的高质量的NIC，并充分利用NIC可用的最快速的扩展槽，如3COM。计算机或网络设备的总线类型是什么？确定NIC可以插在现存的计算机或网络设备的扩展槽。计算机使用的是何种操作系统？所有的NIC都需要与操作系统(如Windows95、Windows98或WindowsNT)相兼容的驱动程序。网络是使用半双工通信还是全双工通信？NIC应同时具备半双工和全双工通信的能力，以便可以适应网络的变化或者网络的升级。专用于某些特定的应用，如FDDI卡，那么它是如何附加到网络上的？有些特别应用的NIC没有内置的收发器，也就需要单独购买。,调制解调器,调制解调器将计算机输出的数字信号转换为电话线路可以传输的模拟信号，然后再在接收端将输入的模拟信号转换为计算机可以理解的数字信号。调制解调器的连接方式有两种：内部连接和外部连接。内置的调制解调器安装在计算机内主板的一个空的扩展槽中。外置的调制解调器是一个单独的设备，连接在计算机的串行端口上。外置调制解调器是通过专门为调制解调器设计的电缆来与计算机连接的，以与计算机的串行端口连接器匹配。,调制解调器(连接器),与计算机连接常用的连接器有三种：第一种：老式的DB-25连接器，有25个引脚，与打印机的并行端口很像，但不是用并行通信；第二种:DB-9连接器，有9个引脚；第三种:通用串行总线(UniversalSerialBuses，USB)。内置和外置调制解调器都是通过两端带RJ-11头的电话线来连接在电话的电源插座上的。,调制解调器(技术),调制解调器的数据传输速度波特率波特率是指传输数据的信号的波长每秒钟改变的次数。3009600波特之间比特/秒。比特/秒是指每秒传输的数据位数。目前调制解调器的速度可以达到56Kbps。,调制解调器(技术),网络协议(MNP)，Class26，Class10)通信、错误校验技术和数据压缩技术ITU标准，V.42的标准中将许多MNP的服务级别包含了进去。调制解调器的通信格式有两种：同步和异步。同步是一些连续的受时钟信号控制并引发的脉冲串。异步发生在离散的单元，其中每个单元都由起始位和终止位来划界。,ITU-T调制解调器标准,调制解调器(数字调制解调器),ISDN线路要求使用一种有些像数字调制解调器的设备，称为终端适配器(TerminalAdapter，TA)，来连接PC。ISDNTA的通信与高质量的同步和异步通信调制解调器大约相同，但是具有更高的数据传送能力(如128Kbps512Kbps)。TA可将数字信号转换为可以通过数字电话线路发送的协议。根据调制解调器的不同，上游信号和下游信号的速率可能相同也可能不同，如最大的上游速度为30Mbps，最大的下游速率为15Mbps。,2.3物理层网络互联设备,物理层网络互联设备简介功能：允许更多的节点连接到网络上尽可能地扩大网络范围集中网络的业务量合并现存的网络更容易管理和维护,2.3物理层网络互联设备,连接器连接模块T型头、RJ-45头、RJ-45插座及各种连接器配线架双绞线配线架、光缆配线架转换器：将一种信号转换成另一种信号光电转换一种物理接口转换成另一种物理接口AUIBNC、AUIRJ-45、SCST,2.3物理层网络互联设备,转发器(中继器）,转发器用途：扩展网络段，例如10Base2段要超过185米的限制，10Base5要超过500米的限制。增加结点数目，不受一条电缆段的限制，例如，以太网上的结点可以超过30个。感知网络上的问题，必要时关闭电缆段。连接另一网络设备上的部件，如集线器，以放大信号，并对信号调整时间。当转发器沿着一个以上的电缆段重新传输信号时，就称为多端口转发器。,集线器,集线器多口中继器第一层设备共享带宽只能四个设备级联,集线器(优缺点等）,转发器的优点：扩展网络时成本较低缺点：信号重新传送到所有输出段，增加了过度的信息流量效率低（广播和碰撞）许多交换机和集线器都有放大、定时和重新传输功能。使用时，应确定是否具有转发器的功能。,MAU连接令牌环网工作站,集线器（智能与扩展）,许多集线器都具备不同程度的智能，也就是说软件。这就意味着集线器可以用来执行网络管理功能。这种软件常包含在集线器中，当需求改变时通常可以添加特征、进行更新；在集线器中工作的过程中，这类软件还可以允许集线器收集有关网络性能的信息，或者允许网络管理员从远程管理工作站上关闭某个端口或整个集线器。采用智能的、可以叠起堆放的底盘集线器将分散位置的网络设备集成为一个整体。同时，当呼吁扩展网络时，网络更容易进行规模的扩大。如在一网络上需要一个新的以太网段时，可以在底盘集线器上添加一个卡、或者添加一个或多个可以叠起堆放的集线器就可实现这种扩展。,2.4数据链路层网络互联设备,网桥的用途有：当到达连接限制的最大值(如以太网段上最多可以有30个结点)时，对LAN进行扩展。扩展LAN使其超过长度限制，如细电缆网的以太网可以超过185米。将LAN分段以减少数据信息流量的瓶颈。防止未授权的访问LAN。网桥在发送帧时，会先查看每一帧的物理目标地址。这就将网桥与转发器区分开来，一般转发器不具备查看帧地址的功能。,网桥(工作原理）,网桥在OSI数据链路层的MAC子层上工作网桥截取每一帧上的目标地址，以确定帧是否可以转发给下一个网络。检查流经它的帧的MAC地址来建立一个地址表。网桥不转发同一个段上的帧。网桥转发不在同一段上的数据帧网桥可以阻止不同网段的网络碰撞(缩小碰撞域)网桥在EthernetII/IEEE802.3上非常盛行，但是很快被那些可同时执行桥接和路由功能的设备代替了。,网桥(优缺点）,优点:识别地址,取舍转发分割网段,缩小碰撞域记录并维持地址映射表对于未知地址对每一个端口转发.缺点:存储转发造成延时网段之间可能成为瓶颈不能阻止广播,网桥构成的网络,网桥(重要功能）,网桥执行三种重要功能：学习、过滤和转发。启动网桥后，网桥可以学习网络的拓扑结构、记住所有连接网络的设备地址。这样通过检查其接收的帧的源地址和目标地址，网桥就可以知道在网络上有什么，并将利用这些信息创建桥接表以包含各个网络结点的地址。绝大多数网桥可以在桥接表中存储大量的地址，这个表将成为转发信息流的基础。网桥中还可以包含网络管理员输入的指令，以防来自某些特定源地址的帧泛滥，或者不将其转发而是将它丢弃。这种过滤能力意味着网桥具有安全功能，例如网桥可以控制对主管公司财务处服务器的访问。,网桥(重要功能）,有些网桥只能链接两个网络段，这些网桥可以用来层叠网络段。例如，网桥A连接着LAN1和LAN2(见图示)。网桥B连接着LAN2和LAN3。LAN1上的帧必须经过网桥A和网桥B才能到达LAN3。当然也有多端口的网桥可以将多个段连接在一个网络中。假设网桥A是一个多端口网桥，那么它就可以有3个端口连接LAN1、LAN2和LAN3。其中从一个LAN上发出的帧只要经过一个网桥就可以到达目的地，网桥的桥接表上包含着每个LAN上所有结点的地址。,层叠桥接,网桥(比较及类型）,由于网桥提供了对网络流量分段的能力，从而限制了流向网络的信息流，所以极大地提高了网络的性能。这与转发器形成了鲜明的对比，转发器是要将所有的帧重新传送到所有连接着的段上。网桥的另一个优点是可以用作防火墙，防止网络黑客入侵。防火墙是用来保护数据从网络之外的某处受到访问的硬件或软件，也可以防止数据从网络内流失。网桥有两种类型：本地桥和远程桥。本地桥(localbridge)直接连接两个临近的LAN，比如两个以太网LAN。远程网桥(remotebridge)用来连接距离较远的网络。,交换机,交换机以太交换机是通过过滤通信和提高带宽来减少以太网阻塞的一种技术是一种改进的多端口桥,交换机,交换机与网桥、集线器的区别与网桥比延迟小。（硬件实现）接近线速端口多。848功能强大。具有管理功能、虚拟局域网。与集线器比具有转发过滤功能：信号放大工作在数据链路层：物理层独立的逻辑通信链路：共享介质端口能够设置：不能设置每个端口一个冲突域：所有端口一个冲突域。,交换机,交换模式：交换机把数据帧从一个端口转发到另一个端口的处理方式就是交换模式存储转发复制、校验、寻址、转发。无残缺转发、速度慢直通交换寻址、转发速度快、对物理链路要求高折衷的交换方式校验前64字节、寻址、转发,交换机,以太网交换机的参数剖析背板带宽、包转发率与端口速率背板带宽是指通过交换机所有通信的最大值包转发率是指每秒转发数据包的数量每一个端口的传输速率（b/s)模块化与固定配置专用芯片与通用芯片通用CPU专用CPU（ASIC）单多MAC地址类型每个端口单MAC每个端口多MAC,交换机,交换机之间的连接方式级联交换机向上一级链路连接（主干）冗余生成树（SpanningTree)FEC(FastEthernetChannel)ALB(AdvancedLoadBalancing)PortTrunking,交换机,交换机之间的连接方式堆叠通过专用的堆叠线路连接起来（线路带宽是端口带宽的几十倍）与级联是截然不同的的概念堆叠可以大大的增加背板带宽提高网络传输能力,交换机（VLAN）,交换机能够实施虚拟局域网(VirtualLAN，VLAN)技术。根据IEEE802.1q标准的定义，VLAN是一种基于软件的将网络逻辑地划分为子网络的方法，这些逻辑的子网络组成独立于真实的物理网络拓扑结构。VLAN中组的成员可以在物理上相距甚远的段中，但可以通过VLAN软件和交换机、路由器以及其他网络设备而配置为在同一个逻辑段中。当实施VLAN时，路由交换机是最佳选择。,交换机（VLAN）,交换机（VLAN）,相对传统局域网的优点：VLAN工作在OSI参考模型的第二层和第三层VLAN之间的通信需通过第三层的路由VLAN是一种控制网络广播的的方法网络管理员确定用户的VLAN归属VLAN能够提高网络的安全性VLAN技术主要是提高了网络的可管理性。,交换机（VLAN）,VLAN的管理：交换机必须支持IEEE802.1q标准VLAN的定义必须在三层进行（路由器或三层交换机）交换机的一个端口可被设定为从属于某个VLAN静态端口分配动态虚拟网根据MAC、逻辑地址、协议类型动态分配VLAN交换机主干端口可传输多各VLAN，但接入交换机只能从属于一个VLAN。,多层交换机（MLS）,多层交换机：是指增加了三层路由功能的交换机。还可以增加更高层的协议功能（四层、应用层）,路由器,路由器的有些功能与网桥类似，如学习、过滤和转发等。但与网桥不同，路由器具有内置的智能来指导包流向特定的网络，可以研究网络流量并快速适应在网络中检测到的变化。路由器在OSI模型的网络层连接LAN，从而与网桥相比，可以从包流量中解释更多的信息。如图所示为指导包流向特定网络的路由器，不必再将包广播给所有连接的结点。,路由器（路由器的用途）,路由器的用途：有效地指导包从一个网络传输到另一个网络，减少过度的流量。连接相临或远距离的网络。连接截然不同的网络。通过隔离网络的一部分来防止网络的瓶颈。保护网络免受入侵。与网桥不同，路由器可以连接具有不同数据链接的网络。有些路由器只支持一种协议，如TCP/IP或IPX。多协议路由器可在不同的网络(如以太网上的TCP/IP和令牌环网上的AppleTalk)间提供协议间对话。,路由器（路由器的特点）,如果具有相应的硬件和软件，路由器就可以支持多种网络，包括：以太网、快速以太网、令牌环网、帧中继、ATM、ISDN、X.25等。网桥对其他网络结点是透明的，路由器在这一点上与网桥不同。路由器从结点中接收规则的通信，确认其地址和表识。路由器在设计时，从网络资源的角度来看，是沿着流量最小成本最低的路径传输信息。按最低成本路由是由距离和路径长度、可用的带宽和路由可靠性等因素决定的。在路由器中，可将这些因素之一或其中几个因素综合到一个整体中，这个整体就称为度量(metric)。路由器还可以将网络隔离，以防止繁忙的流量到达更主要的网络系统中。这种特性可以避免网络运行停止和网络广播风暴。,路由器（路由器的特性）,随着网络日渐复杂，人们对包文沿最短最有效的路径发送的需求也成比例增长。路由器经常会在网络中替代网桥，以确保增长的网络流量可以有效地得到处理并避免网络阻塞。注意，当有时必须要连接到大型网络上时，路由器会比网桥更有效。当计划对网络升级时，需要考虑现在使用的是何种协议。如NetBEUI和LAT等协议是不能被路由的，若要将该网络升级，这些协议就要从一个网络中传递到下一个网络，所以将网络中的网桥升级为路由器就比较困难了。,静态与动态路由,路由可以是静态的，也可以是动态的。静态路由需要有网络管理员创建的路由表，其中指定了任意两个路由器之间的固定的路径。当某一网络设备失效时，网络管理员还要介入更新路由表的工作。静态路由器可以确定一个网络链接是否崩溃，但是在没有网络管理员介入的情况下，它无法对信息流量重新路由。所以通常不使用静态路由。动态路由独立于网络管理员而工作的。动态路由监视着网络的变化、更新其自身的路由表并在需要时，随网络路径进行重新配置。当一个网络链接失效时，动态路由器可以自动地检测失效并建立最有效的新路径。新的路径是根据由网络负载、线路类型和带宽决定的最低成本来进行配置的。,路由表与协议,路由器在数据库中维持着有关结点地址和网络状态等信息。路由表数据库中包含着其他路由器和每个端结点的地址。动态路由器通过规则地与其他路由器和网络结点交换地址信息来自动地更新表。路由器还可以有规律地交换有关网络流量、网络拓扑结构和网络链接状态等信息，此信息位于每个路由器的网络状态数据库中。使用单独一种协议的路由器只维护一个地址数据库。多协议的路由器中对识别的每个协议都有一个地址数据库(例如，TCP/IP结点有数据库，IPX/SPX结点也有数据库)。路由器通过使用一种或几种路由协议来交换信息。路由器可使用不同的技术来进行通信。例如，路由器可以检验所有与其直接相连的链接状态，并通过链接状态路由通信来将该信息发送给其他路由器。或者，路由器可以给网络上的其他路由器发送一个路由更新，包括发送一个或部分路由表。,两种常用的通信协议：RIP和OSPF。,路由器通过路由信息协议(RoutingInformationProtocol，RIP)来确定路由器之间的最少跳数，该信息将添加到每个路由器的表中。然后，转发的数据将用来协助确定发送包的最优通道。RIP并不非常流行，因为每个RIP路由器都要每分钟发送两次包含着整个路由表的路由更新消息。对于包含几个路由器的网络而言，这就会引起过度的信息流。而且当指定的服务器需配置为保持路由信息并有规律地通过RIP来发送路由信息时，问题就更加严重。由于在多种不同的选项如以太网和快速以太网、或高流量路由和低流量路由等都可用时，这种协议并不能确定可采取的最优路径，所以其应用受到了限制。,两种常用的通信协议：RIP和OSPF。,开放最短路径优先(OpenShortestPathFirst，OSPF)应用更广，在几个方面的优越性要高于RIP。优越性之一在于，路由器只发送路由表的一部分，也就是与其最直接相连的路由链接那部分，称为“链接状态路由消息”。而且，与RIP相比，它可用更紧密的包格式将路由信息打包。OSPF提供了8个级别的服务，允许网络管理员来控制数据沿特定路径的传输。数据传输要基于线路速度、带宽和网络信息流量环境。当使用OSPF的路由器启动时，首先会确定它到与其直接相连结点的距离，即距离向量。然后，路由器根据距离向量的值来确定到每个结点的链接成本。结点距离路由器越远，链接成本就越高。当结点被删除时，路由器将重新计算链接成本。而且，路由器会时时监视着是否有新的结点添加进来，如果有，则要计算这些新的链接成本。,本地路由器,链接相临网络的基于LAN的路由器称为本地路由器(localrouter)。例如，一个本地路由器可以连接同一楼层中的两个以太网或不同大楼中的两个网络。一个本地路由器可以处理15个不同的网络协议，包括TCP/IP、IPX/SPX和AppleTalk。这些路由器不停地监视着其组成的网络，以便路由表可以得到更新以反映网络的变化。它们可以监视线路的速度、网络负载、网络编址和网络拓扑结构等信息。本地路由器用来将网络流量分段，并可用来增强网络的安全性。并被用来防止某些类型的包离开某特定的网络段，还可用来控制哪些网络结点能够到达含有敏感商业信息的段。当为安全性问题配置路由器时，路由器在网络上就像一个防火墙一样，保护网络免受黑客和不需要的流量的攻击。,桥式路由器,桥式路由器(brouter)在某些环境下的功能像网桥，而在另一些环境下，又作为路由器使用。桥式路由器用途：在多协议网络中有效地处理包，其中有些可以被路由，而有些不能被路由。隔离网络流量并引导网络信息流的走向，以减少阻塞。连接网络。通过控制访问的人员来保护网络的特定部分。桥式路由器用于运行着几个不同协议的网络中，又称为多协议路由器。,桥式路由器,究竟是桥接还是路由协议将取决于网络管理员为处理协议而编写的指令；进来的帧是否包含路由信息(如果不包含，通常协议将转发给所有的网络)。当桥式路由器配置为转发而不是路由一个协议时，它将用数据链路层中的MAC子层中的编址信息来转发每一个帧。这在网络中有NetBEUI协议时，是一个非常重要的能力(因为NetBEUI不能被路由)。对于可以被路由的协议，如TCP/IP，桥式路由器将根据网络层中的地址和路由信息转发包。,网关,“网关”通常它是指一种使得两个不同类型的网络系统或软件可以进行通信的软件或硬件接口。如：将常用的协议(如TCP/IP)转换为专用的协议(如SNA)。将一种消息格式转换为另一种格式。转化不同的编址方案。将主机链接到LAN上。为到主机的连接提供终端仿真。指导电子邮件发送到正确的网络目标上。用不同的结构连接网络。网关的应用程序范围极广，它可以在OSI模型的任一层上运行。最传统的网关是一种用来将一类协议转化为另一类具有截然不同的结构组