第5章常用网络设备 精选文档

1、第,5,章,常用网络设备,张书源,5.1,常见物理层设备,中继器,集线器,一、中继器,中继器用于对物理信号的再生放大,信号在传输中会发生衰减，所以每个网段有长度限制。利,用中继器可延长网络距离,但中继器不能无限制地延长网络距离，在以太网中最多只,能使用,4,个中继器，意味着只能连接,5,个网段,中继器的种类,粗缆中继器,连接两个粗缆网段,细缆中继器,连接两个细缆网段,双绞线中继器,即共享式集线器，具有多个端口,光纤中继器,连接两个光纤网段,混合型中继器,用于连接不同类型的媒体,中继器是扩充网络距离最简单、最廉价的方法，但当负载,增加时，网络性能急剧下降，所以只有当网络负载很轻和,网络延时要求不

2、高时才使用,二、集线器,HUB,集线器,HUB,是一种多口中继器,主要功能是对接收到的信号进行再生整,形放大,集线器用广播方式转发信号,当集线器收到数据时，它将数据,信号进行整形放大，然后从所有,处于工作状态的接口转发出去,由各接口所连接的主机自行决定,是否接收,我们把通过广播技术进行转发的网络称为共享式网络,集线器的种类,按接口数不同，有,8,口,12,口,16,口,24,口,48,口等,按网管功能不同，分为无管理式和可管理式,无管理式,HUB,不能进行配置，可直接使用。可管理式,HUB,可进行简单配置，使它能与网络环境配合得更好,按工作带宽不同，分为,10Mbps,100Mbps,10/1

3、00Mbps,等,10/100M,自适应型有两种速率，在工作时它会用协商的方式,探测网络环境，然后确定使用哪一种速率进行工作,按扩展方式不同，分为可堆叠集线器和不可堆叠集线器,集线器的特点,集线器只是对信号进行再生放大，转发延迟时间短,集线器属共享型设备，各客户机共享它的传输带宽，所,以随着客户机数量增多，其性能下降很快,集线器价格低廉，使用简单。多用于机器数量较少的场,合,5.2,数据链路层设备,网卡,网桥,交换机,一、网卡,NIC,网卡全称是网络接口卡，又称网,络适配器。是计算机与通信介质,进行数据交互的中间处理部件,网卡通常插在主板的,I/O,插槽上,有的计算机网卡是集成在主板上,网卡的

4、主要功能：数据的发送和接,收、帧的封装与拆封、编码与解码,介质访问控制、数据缓存等,MAC,地址,每块网卡都有一个唯一的编号，它是生产厂家在生产时,写入的，保证绝不重复，称为,MAC,地址。数据帧就是通,过,MAC,地址寻访到目的主机的,MAC,地址由,48,位二进制数组成，书写时一般用,12,个十六,进制数书写，如,00-90-27-99-11-CC,MAC,地址是网络节点的物理地址，信号是,通过,MAC,地址寻访目的站点的。站点每收,到一个帧，就检查其目的地址，如果与本机,不匹配，就不予理会,网卡的分类,按传输速率分类,10M,网卡,速率为,10Mbps,用于以太网,100M,网卡,用于快

5、速以太网,10M/100M,自适应网卡,具有两种速率，它采用协商方式自,动检测网络，以确定当前的网络速率，把速度调整到相应位,置上，这是目前应用最多的网卡,1000M,网卡,用于千兆以太网,100M/1000M,自适应网卡,可自动调整为,100Mbps,或,1000Mbps,按总线类型分类,可分为,ISA,总线网卡,EISA,总线网卡,PCI,总线网卡,PCMCIA,总线网卡等，其中台式机多采用,PCI,网卡，笔,记本电脑多为,PCMCIA,网卡,32,位,PCI,网卡,16,位和,32,位的笔记本电脑网卡,按提供的接口种类划分,AUI,粗同轴电缆接口）,BNC,细同轴电缆接口）,RJ,45,

6、双绞线接口）,ST,或,SC,光纤接口）、无线网卡,有的网卡提供两种或两种以上接口，但使用时只能使用一种,接口,带,RJ-45,接口的网卡,带,BNC,接口的网卡,USB,网卡,按照使用领域分,可分为工作站网卡和服务器网卡,服务器网卡性能好，可靠性高，价格高。工作站网卡的要,求低一些，价格也低得多，现在很多普通计算机都把网卡,集成到主板上了,二、网桥,网桥也叫桥接器，是一种存储,转发设备，工作于数,据链路层,网桥多见于较早建立的网络，现在多数已经被交换机,替代,网桥,LAN,LAN,多数网桥都只有两个接口,网桥的主要功能,1,连接多个网段，扩展网络的距离,这项功能类似于中继器，但功能比中继器强

7、大，扩展的网段,数目不受限制,2,隔离冲突域，提高了网络的总带宽,3,数据过滤功能。它可根据帧中的,MAC,地址决定是否转发,杜绝了共享式网络中的那些无效转发,4,可连接速率不同的网段。利用存储转发功能，它可以把速,率不同的网段连接起来,三、交换机,Switch,交换机工作在数据链路层，它可,为用户提供点对点的传输服务,有效地提高了网络的传输性能,工作方法,当交换机收到数据时，它会检查,它的目的地址，然后把数据从目,的主机所在的接口转发出去,我们把通过交换技术进行转发的网络称为交换式网络,交换机的工作原理,MAC,地址表,记录各接口所接的工作站的,MAC,地址,MAC,地址,接口号,A,1,B

8、,1,C,2,D,2,E,2,F,3,G,3,交换地址表的构建过程,自学习过程,交换机收到一个数据帧时，先在地址表中检查源地址,如果没有，则把它记录在地址表中。再检查目的地址,如果有，则转发或丢弃，如果没有，则广播到所有接,口,所以地址表是交换机通过自学习方法逐渐建立起来的,只要一个工作站发送过数据，它所对应的接口就会被,记录下来，供今后转发时使用,交换机的转发规则,如果数据帧的目的地址是广播地址或多播地址，则向除,数据帧的来源接口外的所有接口转发该帧,如果数据帧的目的地址是单播地址，但不在交换机的地,址对照表中，也向除数据帧的来源接口外的所有接口转发,该帧,如果数据帧的目的地址存在交换机的地

9、址对照表中，则,向相应接口转发该帧,如果数据帧的目的地址与源地址在同一个接口上，则丢,弃该帧,例：当依次出现如下各种传输时，交换机如何处理,MAC,地址,接口号,D,2,B,1,1,A,向,D,发送帧,2,C,向,D,发送帧,3,D,向,F,发送帧,4,A,向,B,发送帧,此时的地址表内容是怎样的,地址表的维护,地址表的维护由交换机自动进行，交换机会定期扫描地,址表，发现在一定时间内（默认为,300,秒）没有出现的,MAC,地址，就把它从地址表中删除。这样即便发生了工,作站的移动、拆除等问题，交换机始终能把握网络最新,的拓扑结构,地址表的容量,用可存储的,MAC,地址数表示,地址表存储在交换机

10、的缓存之中，通常可存储,1024,个以,上的,MAC,地址，如果网络规模很大，选购交换机时应注,意一下它可存储的,MAC,地址数,3,种交换技术,1,端口交换技术,这是通过在插槽中插入交换模块的方法进行交换配置的,可见于早期的交换设备，现在已不使用,2,帧交换技术,这是当前最主要的交换技术，它以帧为单位进行自动交换,3,信元交换,这是,ATM,网使用的交换技术，它以固定长度的信元进行自,动交换。由于信元很小，只有,53,个字节，交换效率很高,常用交换方式,在帧交换技术中，有,3,种常用交换方式,直通式：,Cut Through,当输入接口检测到一个数据帧时，就检查帧头，根据帧内,的目的地址把数

11、据帧发送到相应接口,优点：交换速度快，延迟非常小,缺点：不提供错误检测服务，有可能将出错的数据帧转发,出去。不提供缓存，不能将速率不同的接口直接接通，容,易丢帧,存储转发式：,Store and Forward,这种方式先将数据帧完整的接收下来，检查帧是否正确，再,根据目的地址转发到指定接口,优点：提供错误检测，改善了网络性能。支持速度不同的接,口的转发服务，使交换机可以连接速度不同的网段,缺点：传输延时较大，需要较大的缓存容量,无碎片直通式：,Fragment Free,它检查数据帧的长度是否够,64,个字节，若小于,64,字节,说明是碎片，进行丢弃，若大于,64,字节，则转发该帧,利用这种

12、方式可避免碎片的转发，提高了网络效率,目前，低端交换机一般采用无碎片直通式；高端交换机,通常支持几种交换方式，用户通过配置选择合适的交换,方式,交换机的种类,根据采用的技术分类,分为以太网交换机,ATM,交换机,FDDI,交换机等,其中以太网交换机又可按速度分为,10,兆以太网交换机,百兆以太网交换机、千兆以太网交换机、万兆以太网,交换机等,10M,以太网交换机,100M,以太网交换机,千兆以太网交换机,万兆以太网交换机,ATM,交换机,FDDI,交换机,根据交换机的结构分类,分为固定接口交换机和模块化交换机,固定接口交换机提供数量和类型固定的接口，多用于网络的,中低层,模块化交换机可通过安装

13、不同的模块改变交换机的接口数量,接口类型。多用于网络的核心层，这样当网络发生变化时,无需重新购置交换机,固定接口交换机,模块化交换机,07.10.15 05,本,21,3,按网管功能划分,分为可管理式和不可管理式,不可管理式交换机不需要进行配置，可直接使用。可管,理式交换机可进行配置，能实现较复杂的功能,Si,核心层,汇聚层,接入层,接入层多采用不可,管理式,汇聚层可根据需要,选择,核心层一般使用较,高端的三层交换机,交换机之间的连接,1,交换机的堆叠,适用于可堆叠的交换机,可堆叠的交换机在背板上有堆叠接口。连接时，需要,用专用的堆叠电缆进行连接,2,交换机的级联,1,带,UpLink,口的交

14、换机,Uplink,Uplink,直通线,Uplink,直通线,级联口的带宽比普通口的带,宽高。级联时通常用直通线,把下级交换机的,UpLink,口连,接在上级交换机的普通口上,2,没有,UpLink,口的交换机,交叉线,交叉线,级联时用交叉线把交换机的,普通口连接在一起,这种连接性能较差,堆叠与级联的区别,堆叠主要用于扩展接口的数量，堆叠后的交换机可当作,一台交换机使用和管理，等同于一台设备,级联主要用于远距离的连接，级联的交换机应看作为多,台设备，可分别使用和管理,5.3,网络层设备,路由器,三层交换机,5.3.1,路由器,路由器是一种连接多个网络的设备，它工作在,OSI,模型的,第三层（

15、网络层,路由器主要用于网络和网络的连接,网络,1,网络,2,路由器的主要应用,一、构建点对点网络中的网络通道,广播网络,广播网络,点对点网络,从这个角度来看，广域网主要是由路由器构成的,二、把局域网连接到广域网,服务器,核心交换机,防火墙,路由器,汇聚层,交换机,接入层,交换机,Internet,光纤,网络中心,三、其它用途,1,连接异种网络,路由器可以把数据包拆开，重新打包后再传输。这样可以,让使用不同协议的网络之间互相通信,2,过滤广播信息,路由器不转发广播信息，这样可以使广播限定在一个网络,内部,3,通过设定隔离和安全参数，禁止某些数据的传输,4,网络地址翻译,NAT,把一个,IP,地址

16、翻译为另一个,IP,地,址,路由器与交换机的主要区别,1,交换机属于第二层设备（数据链路层），路由器属于第,三层设备（网络层,2,交换机的功能主要由硬件实现，帧的处理简单，转发速,度快；路由器的大部分功能由软件实现，处理复杂，速度较,慢,3,交换机可以转发广播信号；路由器不转发广播信号，广,播信号不会扩散到其它网络中,4,交换机不能连接异种网络，路由器可以连接结构与协议,完全不同的异种网络,5,路由器具有一定的防火墙和安全检查功能；交换机没有,路由器工作原理,n1,n2,n3,n4,n5,R1,R2,R3,R4,R1,的路由表,目的网络,下一跳,n1,R1,n2,R2,n3,R3,n4,R3,

17、n5,R3,R3,的路由表,目的网络,下一跳,n1,R1,n2,R2,n3,R3,n4,R4,n5,R4,路由器的分类,接入级路由器,主要用于家庭或小型企业用户。用于,将家庭或企业的小型局域网接入到,ISP,的网络中,企业级路由器,用于将规模较大的局域网接入,Internet,它支持多种协议，有多种接口，还有防火墙,的功能,骨干级路由器,用于大型网络的互联。具有高速率和,高可靠性，具有热备份、双电源、双数据通道等安全性,保障,5.3.2,三层交换机,三层交换机是具有第三层,网络层,功能的交换机,网络层,数据链路层,物理层,数据报,数据报,数据报,对于一组来源相同，目的地也相同的数据流，起始的数

18、据报,通过第三层功能选择转发路径，其后的数据报都通过二层交,换转发，这样可加快数据流的转发速度,三层交换机与路由器的区别,三层交换机不是路由器与交换机的简单叠加。它的第三层功,能只限于简单的路径选择功能，没有其它第三层功能,三层交换机转发速度比路由器快，价格比路由器低，但功能,没有路由器强大,三层交换机不能连接结构不同的异种网，也没有防火墙等安,全控制功能,三层交换机的用途,三层交换机主要用于局域网内部的各个子网间的连接,子网,1,子网,2,子网,3,Internet,小结,中继器,用于延长网络的距离,集线器,HUB,可构建共享式局域网,HUB,HUB,信息以广播的方式在网络中传播,网卡,NIC,用于把计算机与通信介质连接起来,网卡连接的是数字信道，具有包装,解封数据帧、编,码,解码、发送,接收等功能,帧,每块网卡中有一个,MAC,地址，帧是,通过,MAC