第3章-计算机网络基础

1、 第三章 网络设备 3.1 网络传输介质网络传输介质 3.1.1 双绞线双绞线 双绞线是由相互绝缘并缠绕在一起的细芯铜导线对组成，通常由两对或更双绞线是由相互绝缘并缠绕在一起的细芯铜导线对组成，通常由两对或更 多对这样缠绕在一起的导线组成，依靠相互缠绕（双绞）作用，来消除或减少多对这样缠绕在一起的导线组成，依靠相互缠绕（双绞）作用，来消除或减少 电磁干扰（电磁干扰（EMI）和射频干扰（）和射频干扰（RFI）。根据是否有屏蔽层，双绞线可分为屏）。根据是否有屏蔽层，双绞线可分为屏 蔽型双绞线蔽型双绞线(STP)和非屏蔽型双绞线和非屏蔽型双绞线(UTP)。 1、屏蔽双绞线、屏蔽双绞线 屏蔽双绞线是由

2、成对的绝缘实心电缆组成，在实心电缆上包围着一层用金属屏蔽双绞线是由成对的绝缘实心电缆组成，在实心电缆上包围着一层用金属 丝编织的屏蔽层。屏蔽层减少了由丝编织的屏蔽层。屏蔽层减少了由RFI和和EMI引起的对通信信号的干扰。引起的对通信信号的干扰。 第三章 网络设备 2、非屏蔽双绞线、非屏蔽双绞线 非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线(UTP)，就是平时所用的网线，由于其价格相对便宜且易于安装，就是平时所用的网线，由于其价格相对便宜且易于安装， 是局域网组网布线中使用最多的网络电缆。是局域网组网布线中使用最多的网络电缆。UTP由位于绝缘保护层内的成对的电由位于绝缘保护层内的成对的电 缆线组成，在缠绕在一起的绝

3、缘电线和电缆外部的套之间并没有屏蔽。缆线组成，在缠绕在一起的绝缘电线和电缆外部的套之间并没有屏蔽。 第三章 网络设备 3、双绞线的主要特性、双绞线的主要特性 第三章 网络设备 物理特性物理特性 传输特性传输特性 连通性连通性 地理范围地理范围 抗干扰性抗干扰性 价格价格 3.1.2 光缆光缆 1.光缆的结构光缆的结构 光纤，全称为光导纤维，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原光纤，全称为光导纤维，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原 理而达成的光传导工具。大多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆，包覆后理而达成的光传导工具。大多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆，包覆后

4、的缆线也被称为的缆线也被称为“光缆光缆”。 第三章 网络设备 按光在光纤中的传输模式可将光纤分为：单模光纤和多模光纤。按光在光纤中的传输模式可将光纤分为：单模光纤和多模光纤。 多模光纤：纤芯较粗（直径约为多模光纤：纤芯较粗（直径约为50或或62.5m）可传多种模式的光源。但其模间）可传多种模式的光源。但其模间 色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重，因色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重，因 此，多模光纤传输的距离比较近，一般只有几公里。此，多模光纤传输的距离比较近，一般只有几公里。 单模光纤：中心纤芯很细（纤芯直径一般为单模光纤：中心

5、纤芯很细（纤芯直径一般为810m），采用激光器做光源，），采用激光器做光源， 只能允许一束光传播，所以单模光纤没有模分散特性，传输距离可以达到几十公只能允许一束光传播，所以单模光纤没有模分散特性，传输距离可以达到几十公 里至上百公里，因而适用于远程通讯。里至上百公里，因而适用于远程通讯。 2.光纤的种类光纤的种类 第三章 网络设备 3、光纤的主要特性、光纤的主要特性 第三章 网络设备 物理特性物理特性 传输特性传输特性 连通性连通性 地理范围地理范围 抗干扰性抗干扰性 价格价格 3.2.2 无线传输介质无线传输介质 常见的无线传输介质有红外线、无线电波、微波与光波常见的无线传输介质有红外线、无

6、线电波、微波与光波 1.红外线传输技术红外线传输技术 2.无线电波传输技术无线电波传输技术 3.微波传输技术微波传输技术 BS 第三章 网络设备 3.2 网络互联设备网络互联设备 第三章 网络设备 3.2.1 中继器中继器 中继器是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号中继器是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号 的双向转发工作。中继器是最简单的网络互联设备，主要完成物理层的功能，的双向转发工作。中继器是最简单的网络互联设备，主要完成物理层的功能， 负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号

7、的复制、调整和放大功 能，以此来延长网络的长度。能，以此来延长网络的长度。 1.中继器的作用中继器的作用 第三章 网络设备 中继器又称为中继器又称为“转发器转发器”，主要作用是对信号进行放大、整形，使衰减的，主要作用是对信号进行放大、整形，使衰减的 信号得以再生，并沿着原来的方向继续传播，在实际使用中主要用于延伸网信号得以再生，并沿着原来的方向继续传播，在实际使用中主要用于延伸网 络长度和连接不同网络络长度和连接不同网络 中继器扩展网段中继器扩展网段 中继器连接网络中继器连接网络 2.中继器的特点与不足中继器的特点与不足 第三章 网络设备 中继器工作在物理层，它不解释也不改变接收的信号，只是增

8、强信号起着中继器工作在物理层，它不解释也不改变接收的信号，只是增强信号起着 延长传输距离的作用，对高层协议是透明的，用中继器连接的网络在物理上延长传输距离的作用，对高层协议是透明的，用中继器连接的网络在物理上 和逻辑上是同一个网络，相当于用同一条电缆组成的一个更大的网络。和逻辑上是同一个网络，相当于用同一条电缆组成的一个更大的网络。 中继器可以将局域网的一个网段与另一个网段连接起来，并且可以连接不中继器可以将局域网的一个网段与另一个网段连接起来，并且可以连接不 同类型的介质，但是，中继器不能无限制地延长网络距离，任何两个数据终同类型的介质，但是，中继器不能无限制地延长网络距离，任何两个数据终

9、端设备间允许的传输通路最多由端设备间允许的传输通路最多由5个中继网段、个中继网段、4个中继器组成，其中只能在个中继器组成，其中只能在3 个网段上允许存在数据终端设备。个网段上允许存在数据终端设备。 中继器只是物理层设备，它既不关心帧的起点，也不关心帧的格式，不中继器只是物理层设备，它既不关心帧的起点，也不关心帧的格式，不 具有过滤作用，因而使用它后有可能增加所连接两个物理网络段的数据负荷具有过滤作用，因而使用它后有可能增加所连接两个物理网络段的数据负荷 量，随着网络的通信负载加重，采用这种扩大网络的方法会遇到一些困难，量，随着网络的通信负载加重，采用这种扩大网络的方法会遇到一些困难， 一旦大量

10、用户使用同一带宽会发生冲突，加上考虑到延时和衰减等原因，网一旦大量用户使用同一带宽会发生冲突，加上考虑到延时和衰减等原因，网 络中中继器的数量不宜过多，它只适用于较小地理范围内的相对小的局域网，络中中继器的数量不宜过多，它只适用于较小地理范围内的相对小的局域网， 一般少于一般少于100个节点。个节点。 第三章 网络设备 3.2.2 集线器集线器 集线器又称集中器，平时人们都习惯地称之为集线器又称集中器，平时人们都习惯地称之为“Hub”,是双绞线网络中是双绞线网络中 将双绞线集中到一起以实现连网的物理层网络设备，对信号有整形放大的作将双绞线集中到一起以实现连网的物理层网络设备，对信号有整形放大的

11、作 用，其实质是一个多端口的中继器。用，其实质是一个多端口的中继器。 第三章 网络设备 1.集线器的作用与工作原理集线器的作用与工作原理 集线器主要用于星型以太网中，它是解决从服务器直接到桌面的经济的集线器主要用于星型以太网中，它是解决从服务器直接到桌面的经济的 方案。方案。 集线器是一个共享设备，利用集线器构建的网络称为共享式网络，网络集线器是一个共享设备，利用集线器构建的网络称为共享式网络，网络 中所有用户共享一个带宽。中所有用户共享一个带宽。 集线器又是一个多端口的信号放大设备。当某个端口接收到数据信号时，集线器又是一个多端口的信号放大设备。当某个端口接收到数据信号时， 由于信号从源端口

12、到集线器的传输过程中已经有了一些衰减，集线器便会将由于信号从源端口到集线器的传输过程中已经有了一些衰减，集线器便会将 该信号进行整形放大，使已经衰减的信号恢复到发送时的状态，然后将信号该信号进行整形放大，使已经衰减的信号恢复到发送时的状态，然后将信号 复制到所有处于工作状态的端口，利用集线器可以扩展网络的传输范围。复制到所有处于工作状态的端口，利用集线器可以扩展网络的传输范围。 对于集线器网络，存在着一个对于集线器网络，存在着一个“5-4-3”的限制规则：通常在一个网络中，的限制规则：通常在一个网络中， 最多可以分为最多可以分为5个区段，个区段，5个区段使用最多个区段使用最多4个中继设备连接，

13、只允许在其中个中继设备连接，只允许在其中3 个网段包含计算机或设备，其他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。个网段只能用于延长传输距离。 第三章 网络设备 1.集线器的连接集线器的连接 集线器与计算机网卡的连接集线器与计算机网卡的连接 集线器之间的连接集线器之间的连接 3.2.3 交换机交换机 交换机英文名称交换机英文名称Switch，是构建局域网使用最多的网络设备之一，又称，是构建局域网使用最多的网络设备之一，又称 为网络开关，是专门设计的、使计算机能够相互高速通信的独享带宽的网为网络开关，是专门设计的、使计算机能够相互高速通信的独享带宽的网 络设备。它属于集线器的一种

14、，交换机可以智能的分析数据包，有选择地络设备。它属于集线器的一种，交换机可以智能的分析数据包，有选择地 将数据发送出去。交换机工作于将数据发送出去。交换机工作于ISO/OSI 模型的数据链路层。模型的数据链路层。 第三章 网络设备 1.交换与交换机交换与交换机 第三章 网络设备 2.交换机的工作原理交换机的工作原理 (1)交换机根据收到数据帧中的源交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映地址建立该地址同交换机端口的映 射，并将其写入射，并将其写入MAC地址表中。地址表中。 (2)交换机将数据帧中的目的交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的地址同已建立的MAC地址表进行

15、比较，地址表进行比较， 以决定由哪个端口进行转发。以决定由哪个端口进行转发。 (3)如数据帧中的目的如数据帧中的目的MAC地址不在地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。地址表中，则向所有端口转发。 这一过程称为泛洪（这一过程称为泛洪（flood）。）。 (4)广播帧和组播帧向所有的端口转发。广播帧和组播帧向所有的端口转发。 3.2.4 路由器路由器 第三章 网络设备 路由器英文名称为路由器英文名称为Router，是连接不同子网的网络设备。路由器在相邻路，是连接不同子网的网络设备。路由器在相邻路 由器节点之间进行路径选择，通过最佳的路径来传送数据包。路由器能隔离由器节点之间进行路径选择，通过

16、最佳的路径来传送数据包。路由器能隔离 广播，阻止广播风暴。路由器工作在广播，阻止广播风暴。路由器工作在ISO/OSI模型的网络层，因此可以连接物模型的网络层，因此可以连接物 理层和数据链路层结构不同的网络。理层和数据链路层结构不同的网络。 1.路由器的功能路由器的功能 连接功能连接功能 网络地址判断、最佳路由选择和数据处理功能网络地址判断、最佳路由选择和数据处理功能 设备管理功能设备管理功能 2.路由器的工作过程路由器的工作过程 第三章 网络设备 3.2.5 网桥网桥 第三章 网络设备 1.网桥的基本功能网桥的基本功能 能匹配不同端口的速率能匹配不同端口的速率 对帧具有检测和过滤的作用对帧具有

17、检测和过滤的作用 网桥能扩大网络地理范围网桥能扩大网络地理范围 提升带宽提升带宽 连接不同传输介质的网络连接不同传输介质的网络 学习功能学习功能 网桥又称为桥接器，是连接两个局域网的一种存储网桥又称为桥接器，是连接两个局域网的一种存储转发设备，它可以转发设备，它可以 将一个较大的局域网分割成为多个网段，或者将两个以上的局域网互联为将一个较大的局域网分割成为多个网段，或者将两个以上的局域网互联为 一个逻辑上的局域网，使网络上的所有用户均可以访问服务器。一个逻辑上的局域网，使网络上的所有用户均可以访问服务器。 2.网桥的基本原理网桥的基本原理 3.网桥的分类网桥的分类 第三章 网络设备 3.2.5

18、 网关网关 第三章 网络设备 常见的网关有：常见的网关有： 电子邮件网关：通过这种网关可以从一种类型的邮件系统向另一种类型电子邮件网关：通过这种网关可以从一种类型的邮件系统向另一种类型 的邮件系统传输数据。电子邮件网关允许使用不同电子邮件系统的人相互的邮件系统传输数据。电子邮件网关允许使用不同电子邮件系统的人相互 收发邮件。收发邮件。 因特网网关：这种网关用于管理局域网和因特网间的通信。因特网网关因特网网关：这种网关用于管理局域网和因特网间的通信。因特网网关 可以限制某些局域网用户访问因特网，或者限制某些因特网用户访问局域可以限制某些局域网用户访问因特网，或者限制某些因特网用户访问局域 网，防火墙可以看作是一种因特网网关。网，防火墙可以看作是一种因特网网关。 局域网网关：通过这种网关，运行不同协议或运行于不同层上的局域网局域网网关：通过这种网关，运行不同协议或运行于不同层上的局域网 网段间可以相互通信。允许远程用户通过拨号方式接入局域网的远程访问网段间可以相互通信。允许远程用户通过拨号方式接入局域网的远程访问 服务器可以看作局域网网关。服务器可以看作局域网网关。