第2章网络互连设备

1、Spring 20050441141第第2 2章章 网络互连设备网络互连设备TCP/IP和OSI的对应关系 局域网和广域网层次位置OSI参考模型OSI：开放系统互连参考模型OSI为连接分布式应用处理的开放系统提供了基础开放是指相互识别和支持这些标准化的信息交换协议，能使任何两个遵守参考模型和有关标准的系统进行连接开放系统互连是指为了在终端设备、计算机、网络和处理机之间交换信息所需要的标准化协议，为了彼此都能使用这些协议，在它们之间也必须是相互开放的 从控制角度看，第一、二、三层为传输控制层，解决网络通信问题；第五、六、七层为应用控制层，解决应用进程通信问题；第四层作为传输层，属于传输与应用间的

2、接口TCP/IP参考模型传输控制协议/网间（际）协议（TCP/IP，Transmission Control Protocol/Internet Protocol），是当前网络互连协议中最著名的协议族 从体系结构角度看，TCP/IP被分为四个层：主机到网络层、网络层、传输层和应用层TCP/IP协议族是应用最广的一组多用户协议，因为它是因特网发展的动力，几乎每个服务运营商都支持TCP/IP协议族中的若干种协议TCP/IP参考模型网络互连网络互连是在简单网络的基础上，将分布在不同地理位置，采用不同协议的网络相互连接起来，以构成大规模和复杂的网络网络互连的目的是实现更广泛的资源共享通过网络互连，一个

3、网络上的主机可以与另一个网络上的主机实现透明通信，通过通信，在不同网络上的用户将对信息和数据进行交换，从而实现高级的用户服务网络互连还可以提高网络的可靠性、改善网络的性能和增强网络的安全等互连：网络互连的基础，在两个物理网络之间至少有一条物理链路，为数据交换提供了物质基础和可能性，但不保证一定能进行数据交换，必须看其网络协议是否兼容互通：网络互连的手段，在两个网络之间实现端到端的连接和数据交换互操作：网络互连的目的，两个网络在高层软件的作用下，不同计算机系统之间访问对方资源的能力网络互连网络互连的基本条件在需要连接的网络之间提供物理链路，建立数据交换的连接通道，并且有全面的控制规程在不同的网络

4、之间建立适当的路由能够在有差异的网络中进行数据交换能够进行有效的网络管理网络互连的基本类型LAN与LAN互连LAN与WAN互连LAN与LAN互连在局域网范围的实际应用有同构局域网互连和异构局域网互连两种基本模式同构局域网互连是指互连的局域网属于相同的结构类型异构局域网互连是指互连的局域网属于不相同的结构类型 异构局域网互连的概念模型LAN与WAN互连在很大的地域范围或采用更多技术手段的条件下，实际应用时需要加入广域网的内容一般有局域网广域网互连和局域网广域网局域网互连两种基本模式局域网广域网互连是指某结构类型的局域网和广域网互连局域网广域网局域网互连是指互连的局域网分布的地理位置过大或必须采用

5、广域网的技术手段 局域网广域网局域网互连的概念模型网络互连层次的概念模型应用层的互连网关（Gateway）是应用层使用的互连设备，属于能够连接不同网络的硬件和软件的结合产品网关用来连接异类网络，是一个协议转换器，工作在OSI或TCP/IP参考模型的高层网关可使不同的格式、不同的通信协议、不同的结构类型的网络连接起来，使不同协议网络间的信息包传送和接收，简化了网络的管理 网关的实现较为复杂，工作效率较低，透明性不强，一般只限于几种协议的转换，用于提供某种特殊用途的连接网关的连接方式有无连接的网关和面向连接的网关路由器和计算机都可以配置成网关网络层的互连网络层互连一般连接相同协议的网络，也可以连接

6、异构网络，还可以利用协议将整个网络划分为若干逻辑子网网络层互连主要解决的技术问题是：路由选择、拥塞控制、差错处理和分段技术等网络层互连的典型设备是路由器，它具有判断网络地址和选择路径的功能，完成网络层中继的任务 数据链路层的互连在数据链路层的互连主要应用桥接和交换技术，对帧信息进行存储转发，对传输的信息有较强的管理能力可控制数据流量、处理传输错误、提供物理编址以及管理对物理媒体的访问数据链路层实现网络互连常用的设备是网络适配器、网桥和交换机等 物理层的互连中继系统作用于同种网络的物理层上，只对比特信号进行接收、波形整形、放大和发送，可以扩大一个网络的作用地域范围，一般不具备网络管理能力物理层设

7、备分为被动式和主动式两种被动式设备： 不需要供给电源。插头、插座、连接器、接头、连接缆线和物理媒体主动式设备： 需要电源。中继器、集线器、收发器和调制解调器OSI网络各层设备OSI模型网络设备第四层以上主机、服务器、网络网关第三层路由器第二层网桥、交换机第一层收发器、中继器、集线器OSI网络各层设备OSI网络下层设备符号图SiSiRouter-Color and subduedRouterw/Silicon SwitchProtocol TranslatorCiscoWorksWorkstationTerminal ServerAccessServerNetFlowRouterWorkgrou

8、pDirectorNetwork Management AppliancePC RouterCardCiscoHubServerwith PC RouterSoftware-Based Router on File ServerBridgeWorkgroup SwitchColor/SubduedSmall Hub (10BaseT Hub)100BaseTHubCDDI/FDDI ConcentratorPC Adapter Card思科的设备符号图WavelengthRouterTransPathuBR910Cable DSUWorkgroup SwitchVoice-EnabledSto

9、rage Solution Engine (SSE)IOS SLBWirelessRouterSiSiRoute/Switch Processor with and without SiVIPPC withSoftwarePC with Router-Based SoftwareSwitch ProcessorATMSwitchLAN2LAN SwitchMicroWebServerISDNSwitchMGX 8000MultiserviceSwitchMulti-SwitchDeviceBroadbandRouterContent EngineCisco CACisco5500FamilyP

10、XFManagement Engine(ME 1100)ASIC ProcessorGeneral ProcessorIP Transport ConcentratorBBSMITPITPITPV V ATASIP Proxy ServerVoice GatewayV V思科的设备符号图Token Rings, with and without Textand SubduedFDDI Rings, with and without Text, Vertical and HorizontalFDDIFDDILine: Serial (Use Thicker where There Is Spac

11、e)Line: Circuit-Switched (Use Thicker where There Is Space)Line: Ethernet (Use Thicker where There Is Space)TokenRing媒体符号图物理层设备第一层设备分为被动式和主动式两种被动式设备： 不需要供给电源。插头、插座、连接器、接头、连接缆线和物理媒体主动式设备： 需要电源。中继器、集线器和收发器第一层设备只是传输和处理比特流，将衰减信号还原，不能检查封装的数据包UTP RJ-45头18非屏蔽双绞线，UTPRJ-45头是非屏蔽双绞线两端的连接头UTP 直通线1881电缆两端的线序相同使用

12、第1, 2, 3和 6路由器 交换机路由器 集线器交换机 网卡集线器 网卡橙白橙色绿白蓝色蓝白绿色棕白棕色橙白橙色绿白蓝色蓝白绿色棕白棕色UTP 交叉线1818电缆两端的1和3、2和6交换使用第1, 2, 3和 6交换机 交换机交换机 集线器集线器 集线器网卡 网卡橙白橙色绿白蓝色蓝白绿色棕白棕色绿白绿色橙白蓝色蓝白橙色棕白棕色UTP 反序线电缆两端的次序相反使用第1, 2, 3和 6用于配置UTP连线规则当两边端口都被指定为当两边端口都被指定为X时或两边端口都未指定为时或两边端口都未指定为X时，使用一根交叉线时，使用一根交叉线只有当一个端口被标记上只有当一个端口被标记上X时使用一根直通线时使

13、用一根直通线1x 2x 3x 4x 1x 2x 3x 4x 1x 2x 3x 4x 例题说出下图使用了什么连线光缆光缆是由光纤、高分子材料、金属塑料复合带及金属加强件等共同构成的光信息传输介质下图是所用材料种类最多的GYTY53333层绞式钢带纵包双层钢丝铠装光缆的横截面图 构成光缆的材料光纤高分子材料：松套管材料、聚乙烯护套料、无卤阻燃护套料、聚乙烯绝缘料、阻水油膏、阻水带、聚酯带金属塑料复合带：钢塑复合带、铝塑复合带中心加强件：磷化钢丝、不锈钢丝、玻璃钢圆棒等 常用光缆的分类按缆芯结构分层绞式光缆中心管式光缆骨架式光缆按线路敷设方式分架空光缆管道管缆直埋光缆隧道光缆水底光缆常用光缆的分类按

14、使用环境与场合分室外光缆室内光缆特种光缆按缆中光纤状态分松套光纤光缆半松半紧光纤光缆紧套光纤光缆按网络层次分长途光缆市内光缆接入网光缆室内光缆的分类多用途室内光缆：它的结构设计是按照各种室内所用场所的需要而定的 分支光缆：为终接和维护，分支光缆便于各光纤的独立布线或分支布线互连光缆：为布线系统进行语音、数据、视频图像传输设备互连所设计的光缆。使用的是单纤和双纤结构，如下图。这种光缆连接容易，在楼内布线中它们可用作跳线中继器中继器：repeater，第一层设备，再生信号并放大信号缺点在整个网络传播信号不能过滤网络流量单一输入和单一输出端口中继器转发数据集线器集线器：Hub，又叫多端口中继器，第一

15、层设备，再生信号并放大信号，可作为网络的中心点，端口数目可以为4、8、12和24缺点在整个网络传播信号不能过滤网络流量不能确定最佳路径集线器分类按有无电源供应分主动式：有电源供应，可以再生和放大信号被动式：无电源供应，不可以再生和放大信号按是否可以执行管理任务分智慧型：有控制端口，可以管理网络流量傻瓜型：无控制端口，没有管理能力集线器网云集线器21集线器转发数据选择注意事项选择注意事项: 带宽：带宽：10 Mbps，100 Mbps对于管理控制台的需要对于管理控制台的需要 端口密度端口密度 易操作易操作Cisco 1500Micro HubCiscoFastHub300Cisco 1528Mi

16、cro Hub 10/100CiscoFastHub400CiscoFastHub200CiscoFastHub100思科公司集线器产品冲突和冲突域在一个共享介质的网络上，当两个比特同时进行传输时，就可能产生冲突（碰撞）数据分组产生和发生冲突的区域，称为冲突域冲突域的边界是交换机、网桥和路由器共享介质冲突收发器传送器（Transmitter）和接收器（Receiver）的组合第一层设备，能把信号从一种形式转换为另一种形式，也就是它可以连接不同介质收发器通常位于网卡中收发器调制解调器调制解调器（modem）的作用：是在数据的发送端将计算机中的数字信号转换成能在电话线上传输的模拟信号；在接收端将从

17、电话线路上接收到的模拟信号还原成数字信号当输入高电平1时，频率为1270Hz的振荡器有信号输出，当输入低电平0时，频率为1070Hz的振荡器有信号输出。在调制器的输出端，通过组合器按顺序把不同频率的信号组合起来，就构成了移频键控的信号在接收端通过设置对应这两种频率的带通滤波器，将这两种不同频率的信号分开，再送给组合器叠加，那么组合器输出就是数字脉冲信号调制解调器的工作原理数据链路层设备第二层设备有：网卡、网桥和交换机共同的特征是：使用及检查媒体访问地址和帧，以便如何处理数据网卡网卡：NIC（Network Interface Card)插入PC机主板的第2层设备为PC机提供网络通信功能的印刷电

18、路板plug and play（中断请求，内存范围，输入/输出范围）主要功能逻辑链路控制寻址成帧介质访问控制信令怎样选择网卡网络类型：以太网、令牌环或 光纤分布式数据接口 网络传输介质类型：双绞线、同轴电缆或光纤网络带宽：10Mbps、100Mbps和1000Mbps系统总线类型：ISA、EISA、PCI和MCA网桥连接2个或多个局域网网段根据MAC地址过滤或转发数据维护MAC地址表交换机连接多个局域网网段根据MAC地址过滤或转发数据每个端口提供全带宽维护MAC地址表The Cloud选择注意事项选择注意事项: 带宽：带宽：10 Mbps, 100 Mbps, or 1000 Mbps 对于干线和交换机间链路的需求对于干线和交换机间链路的需求 虚拟局域网虚拟局域网 生成数协议生成数协议 端口密度端口密度 用户接口用户接口 Desktop/Workgroup SolutionsWiring Closet/Backbone SolutionsCisco 1548 Micro Switch 10/100Catalyst 3000 seriesCatalyst 2900series XLCatalyst 1900/2820 seriesCatalyst 2900 seriesCatalyst 5000 seriesCatalyst 8500 ser