网络互联设备课件(共34页).ppt

1、有线传输介质有线传输介质双绞线双绞线 UTP-Unshielded Twisted-Pair、STP)、同轴电缆同轴电缆Coaxial Cable)、光纤光纤Fiber Optic Cable无线传输介质无线传输介质无线电频率传输无线电频率传输Radio Wave)、微波传输微波传输Micro Wave、红外传输红外传输Infrared Light)评价传输介质的性能评价传输介质的性能带宽带宽传输介质带宽以传输介质带宽以HzHz为单位，不同编码方式，为单位，不同编码方式，可得到不同带宽。可得到不同带宽。本钱本钱安装难易程度安装难易程度衰减性衰减性抗干扰性抗干扰性电磁干扰电磁干扰双绞线twist

2、ed wire信道双绞线双绞线 ：一对绞合在一起的相互绝缘的导一对绞合在一起的相互绝缘的导线。线。双绞线的带宽可达双绞线的带宽可达268kHz，具有，具有24条条音频通道的容量音频通道的容量 。双绞线的双绞线的衰减量衰减量与其与其长度成正比长度成正比。模拟话音传输的双绞线的长度不超过56km 。 由于双绞线存在着分布电抗，因此其由于双绞线存在着分布电抗，因此其衰减量衰减量随着随着频率的升频率的升高而增大高而增大。 UTP类型及其应用类型及其应用UTP类型类型性能性能用途用途CAT-1NoneNoneCAT-21MHZTelephone wiringCAT-316MHZ10BaseT，Token

3、 Ring 4MHZ，ISDN low speedCAT-420MHZToken Ring 16MHZCAT-5100MHZ100BaseTX，100VG-Any LAN，Token Ring 20MHZ，同轴电缆Coaxial Cable同轴电缆同轴电缆构成如图示。有很好的保密性构成如图示。有很好的保密性和抗干扰性。和抗干扰性。 细细RG-58，粗粗RG-11 and RG-8。-同轴电缆的频带宽度要比双绞线宽得多，其上限频率一同轴电缆的频带宽度要比双绞线宽得多，其上限频率一般可到达几百兆赫兹以上般可到达几百兆赫兹以上 。衰减衰减与频率的与频率的平方根成正比平方根成正比；因此在远距离传输和宽

4、带工作；因此在远距离传输和宽带工作时仍需要用到均衡器。时仍需要用到均衡器。-同轴电缆目前主要用于本地网同轴电缆目前主要用于本地网LANLAN、有线电视、有线电视CATVCATV和海底电缆通信中。和海底电缆通信中。光纤光纤Fiber Optic Cable单模光纤单模光纤石英光纤，石英光纤，当芯层直径和折射率梯度变小时，当芯层直径和折射率梯度变小时，光纤中只可能有一种模式的光可以沿光纤传送光纤中只可能有一种模式的光可以沿光纤传送。心径心径8-10微微米，包层直径米，包层直径125微米。微米。广泛用于通信主干网。广泛用于通信主干网。外层外层芯层芯层光导纤维结构与光的传播原理光导纤维结构与光的传播原

5、理 阶跃折射率型阶跃折射率型光纤结构光纤结构如图示，芯层是由较高折射率的材如图示，芯层是由较高折射率的材料制成，外包层是折射率较低的材料，只要光的人射角足够料制成，外包层是折射率较低的材料，只要光的人射角足够小，光信号就能沿着芯层传播，并且在两层之间产生全反射。小，光信号就能沿着芯层传播，并且在两层之间产生全反射。 光纤传输特点光纤传输特点传输损耗小、频带宽、信号畸变小，传输损耗小、频带宽、信号畸变小，传输距离几乎不受限传输距离几乎不受限制，且不受电磁干扰制，且不受电磁干扰在在1000Base-LX中，当使用中，当使用62.5微米多模光纤时，最大无微米多模光纤时，最大无中继传输距离为中继传输距

6、离为550m，当使用单模光纤时为，当使用单模光纤时为3000m。多模光纤多模光纤当光纤的当光纤的直径远大于光的波长直径远大于光的波长时，光在这种时，光在这种光纤中传播时可以有多个入射角和多种模式光纤中传播时可以有多个入射角和多种模式。心径心径62.5、50微米，包层直径微米，包层直径125微米。微米。主要用于接入网和短距离信主要用于接入网和短距离信号传输。号传输。电磁频谱及其用途电磁频谱及其用途名称名称频率范围频率范围波长波长主要传播方式主要传播方式用途用途超低频超低频VLFVLF330 kHz电话电话长波长波30300 kHz110km地表面波传播地表面波传播导航广播（远距离）导航广播（远距

7、离）中波中波3003000kHz0.11 km地表面波传播地表面波传播AM广播（船舶、飞行通信）广播（船舶、飞行通信）短波短波330MHz10100 m地表波、电离层反射传播地表波、电离层反射传播（Citizens Band ）调幅广播调幅广播超短波超短波VHF30300MHz110 m直射波传播直射波传播对流层散射传播对流层散射传播TV and FM广播广播Ultra High Freq.303000MHz1 m直射波传播直射波传播TVSuper HF330GHzTerrestrial and satellite微波微波Extreme HF30300GHz实验实验红外红外 infrared3

8、00GHzTV Remote ControlLasersLaser surgery无线电频率传输无线电频率传输Radio Wave)Radio Wave)单频通信单频通信信号的载波频率是单一值，可用频率遍信号的载波频率是单一值，可用频率遍及整个无线电频率范围。及整个无线电频率范围。小功率价低、易安装；带宽两种小功率价低、易安装；带宽两种1Mbit/s和和10Mbit/s，常用常用1Mbit/s ；抗干扰性差。；抗干扰性差。扩频通信扩频通信频率范围频率范围902-928Hz或更高。或更高。带宽带宽2-6Mbit/s，频率高传输率高；频率高传输率高；衰减与频率有关，传输距离是无线电通信方式衰减与频

9、率有关，传输距离是无线电通信方式中最长的；中最长的；抗干扰和抗窃听性较好。抗干扰和抗窃听性较好。微波传输微波传输Micro Wave地面微波地面微波4-6GHz或或21-23GHz卫星微波卫星微波11-14GHz，本钱较高，本钱较高 带宽带宽1-10Mbit/s；衰减与微波频率有关；衰减与微波频率有关；对外界干扰敏感。对外界干扰敏感。红外传输红外传输Infrared Light)红外光频率范围红外光频率范围100GHz-1000THz；点对点通信方式数据传输速率点对点通信方式数据传输速率16Mbit/s，难安装；，难安装；播送通行方式传输速率播送通行方式传输速率1Mbit/s，易安装；，易安装

10、；衰减性类似于可见光依赖于光线强度、纯度及大气质衰减性类似于可见光依赖于光线强度、纯度及大气质量。量。1网络连接器：网络连接器：RJ45-双绞线用双绞线用DIX即即AUI-粗同轴电缆用粗同轴电缆用BNC-细同轴电缆用、光纤头细同轴电缆用、光纤头网络连接设备网络连接设备网络连接器、网络接口卡、调制解调器、网络连接器、网络接口卡、调制解调器、中继器、集线器、交换机。中继器、集线器、交换机。2014-03(2)(2)网卡与网卡与调制解调器调制解调器网络适配器网络适配器(NIC-(NIC-网卡网卡) )提供计算机到网络的物理连接如提供计算机到网络的物理连接如RJ-45RJ-45接头连接集线器接头连接集

11、线器 它同时将它同时将PCPC机的总线系统中并行数据转换成网络介质要求的串机的总线系统中并行数据转换成网络介质要求的串行数据，及反转换。行数据，及反转换。网卡还提供根本的寻址功能，这个硬件地址网卡还提供根本的寻址功能，这个硬件地址MACMAC地址在网地址在网卡出产时被烧制在网卡的只读存储器上，并且是唯一的。卡出产时被烧制在网卡的只读存储器上，并且是唯一的。分分10Mbit/s, 10/100Mbit/s, 100Mbit/s, 1000Mbit/s10Mbit/s, 10/100Mbit/s, 100Mbit/s, 1000Mbit/s等等. . 调制解调器调制解调器(modem)(modem

12、)进行数字与模进行数字与模拟信号的转换，以便能在拟信号的转换，以便能在 线路或线路或微波收发起上使用。最高速率微波收发起上使用。最高速率56kbit/s56kbit/s2014-03网卡的作用中继器中继器Hub、网桥、网桥Switcher、路由器、网关。、路由器、网关。LANWAN网桥网桥工作在数据链路层的存贮转发设备，准确讲是工作在数据链路层的存贮转发设备，准确讲是工作在工作在MAC子层上。被连接的网络系统具有相同的逻辑子层上。被连接的网络系统具有相同的逻辑链路控制规程链路控制规程LLC，媒体访问控制，媒体访问控制MAC协议可协议可以不同。通过连接相互独立的站点扩大网络的最大传输以不同。通过

13、连接相互独立的站点扩大网络的最大传输距离。距离。l源地址跟踪源地址跟踪自动建立所能发现相连站点的自动建立所能发现相连站点的MACMAC地址数据库地址数据库l帧转发和过滤帧转发和过滤自动存贮接收来的帧，通过查询地址表寻自动存贮接收来的帧，通过查询地址表寻址，转发到目标地址。过滤与源地址同址，转发到目标地址。过滤与源地址同LANLAN的帧、拒绝的帧、拒绝 特定地特定地址帧的转发网络管理模块设定、协议过滤址帧的转发网络管理模块设定、协议过滤l生成树协议生成树协议任何两个任何两个LANLAN之间仅有一条逻辑路径；防止扩之间仅有一条逻辑路径；防止扩展展LANLAN的逻辑拓扑结构产生回路的逻辑拓扑结构产生

14、回路l协议转换协议转换将要传输的帧转换成目的网络的帧格式后再转发将要传输的帧转换成目的网络的帧格式后再转发l分帧和重组分帧和重组如如FDDIFDDI最大帧长度最大帧长度4500Byte4500Byte，IEEE802.3IEEE802.3以太网以太网最大帧长度最大帧长度1518Byte1518Byte，网桥在，网桥在FDDIFDDI和以太网之间转发帧时，要和以太网之间转发帧时，要进行帧分割和重组进行帧分割和重组l管理功能管理功能对扩展网络状态进行监视，统计转发、丧失帧对扩展网络状态进行监视，统计转发、丧失帧透明网桥透明网桥Transparent Bridge自动建立所能发现相连自动建立所能发现

15、相连站点的站点的MAC地址数据库地址数据库源路由网桥源路由网桥Source Routing Bridge令牌环网桥，根令牌环网桥，根据信息包里包含的路由信息据信息包里包含的路由信息(Routing Information)来传送信息。源站首先通过向全网播送一个探测数据来传送信息。源站首先通过向全网播送一个探测数据包获取所经过网段和网桥的路由信息，然后发送附带包获取所经过网段和网桥的路由信息，然后发送附带路由信息的数据包。路由信息的数据包。将探测包沿原路返回将探测包沿原路返回探测包探测包探测包到站探测包到站B B路径路径网桥网桥2 12 1网桥网桥3 23 2网桥网桥4 34 3网桥网桥1网桥网

16、桥2网桥网桥3网桥网桥4AB路由器路由器完成完成OSI参考模型网络层第三层的中继。参考模型网络层第三层的中继。路由器作用：路由器作用：将两个或更多个逻辑上相互独立的子网将两个或更多个逻辑上相互独立的子网Subnet连接起连接起来，每个网络都有自己唯一的网络地址来，每个网络都有自己唯一的网络地址Network Address，路由器具有判断网络地址和选择路由功能，是，路由器具有判断网络地址和选择路由功能，是LAN中的中的“默认网关默认网关，WAN接入设备。接入设备。可以在速度不同、介质不同的网络间进行数据转换，在两个可以在速度不同、介质不同的网络间进行数据转换，在两个LAN间按帧传输数据。间按帧

17、传输数据。3COM 3COM 路由器路由器COAXCONSOLEPOWER10BaseTWANRAlert PowerCollisionPORT STATUSgreen = link OKoff = link failyellow = partitionLinkWANPacketLANActivityLinkOfficeConnectNETBuilder路由器工作路由器工作依赖于依赖于协议协议，在它们使用，在它们使用某种协议进行数据某种协议进行数据的转发时，它们必的转发时，它们必须被须被设计或配置设计或配置成成为能够识别该种协为能够识别该种协议。议。3COM OfficeConnect NET

18、Builder 11x 系 列路由器Routing Table路由表路由表保存本地网络地址到保存本地网络地址到MAC地址映射表、路由器地址映射表、路由器标志符与子网地址映射表、网上路由器的个数和下一标志符与子网地址映射表、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等信息。路由表根据路由通信协议定个路由器的名字等信息。路由表根据路由通信协议定时更新或按变化情况更新。时更新或按变化情况更新。静态路由表静态路由表在系统安装时就根据网络配置情况，由在系统安装时就根据网络配置情况，由系统系统管理员预先设定管理员预先设定好的路由表。好的路由表。动态路由表动态路由表路由器根据路由协议路由器根据路由协议(Routi

19、ng Protocol)提供的功能，提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况自动学习和记忆网络运行情况，建立并，建立并能自动调整的路由表。能自动调整的路由表。距离矢量法距离矢量法DV路由器周期性地收集来自别的路由路由器周期性地收集来自别的路由器的间接资料建立自己的路由信息表，同时将自己的器的间接资料建立自己的路由信息表，同时将自己的路由表传递给下一台路由器。每台路由器收到路由变路由表传递给下一台路由器。每台路由器收到路由变化信息后要更新自身的路由表。化信息后要更新自身的路由表。存在无穷计数存在无穷计数Count-to-Infinity)和增加网络负载问题。仅支持和增加网络负载问题。仅支持16台以

20、下路由器的网络。台以下路由器的网络。连接状态法连接状态法LV路由器通过获得网上所有路由器的路由器通过获得网上所有路由器的直接路由资料在本机内结合成一张完整的路由表。每直接路由资料在本机内结合成一张完整的路由表。每台路由器向全网播送自己的直接路由资料。台路由器向全网播送自己的直接路由资料。支持支持路由器达路由器达65535台网络。台网络。连接状态法路由计算原理图连接状态法路由计算原理图网网A网网B网网C网网D路由器路由器1路由器路由器3路由器路由器2A1B1B1C1C1D1A1B1B1C1C1D1A 3B 2C 1D 1路由计算路由计算路由选择准那么：路由选择准那么：Hop数数数据必须经过的中间

21、路由器台数，愈少愈好。数据必须经过的中间路由器台数，愈少愈好。Tick数数数据传输到目的站所需时间数据传输到目的站所需时间(1Tick=1/18.2s)愈短愈好。愈短愈好。其他如收费最短标准等。其他如收费最短标准等。路由选择路由选择路由器按照路由通信协议，查找路由表包路由器按照路由通信协议，查找路由表包含整个互联网络各节点及节点间的路径情况和相联含整个互联网络各节点及节点间的路径情况和相联系的传输费用，基于预先确定的路由选择准那么选系的传输费用，基于预先确定的路由选择准那么选择最优的路径。择最优的路径。路由器主要性能参数：吞吐量、时延、支持的路由协议、网路由器主要性能参数：吞吐量、时延、支持的

22、路由协议、网络协议和管理平台、支持络协议和管理平台、支持LAN接口类型和效劳类型。接口类型和效劳类型。l标准路由协议标准路由协议IGRP、RIP小型网、小型网、OSPF。lNAT网络地址转换，将一个网络地址转换，将一个Internet唯一地址转换为多唯一地址转换为多个专用网络地址私有网络地址，连接个专用网络地址私有网络地址，连接Internet的路由的路由器和边界路由器选用。器和边界路由器选用。lVRRP虚拟路由器冗余协议。虚拟路由器冗余协议。lVPN虚拟专用网。通过加密技术，在公共效劳线路中形虚拟专用网。通过加密技术，在公共效劳线路中形成一条专用线路，为成一条专用线路，为Internet连接

23、提供平安性和保密性。连接提供平安性和保密性。lDHCP动态主机配置协议。动态主机配置协议。网关网关实现实现OSI参考模型网络层及以上各层协议的转换。参考模型网络层及以上各层协议的转换。网关作用与应用：网关作用与应用：实现异构网不同体系实现异构网不同体系LAN、WAN网互联。网互联。网关只能针对特定应用，不可能有通用网关。网关只能针对特定应用，不可能有通用网关。网关可以采网关可以采用硬件实现也可以采用软件实现。用硬件实现也可以采用软件实现。常见网关设备都是用于网络中心的大型计算机系统之间的连常见网关设备都是用于网络中心的大型计算机系统之间的连接上，为普通用户访问更多类型的大型计算机系统提供帮助。

24、接上，为普通用户访问更多类型的大型计算机系统提供帮助。l网关网关网关协议网关协议GGPGateway-to-Gateway Protocol，主要进行路由选择信息交换。，主要进行路由选择信息交换。l外部网关协议外部网关协议EGPExterior Gateway Protocol，用于两个自治系统用于两个自治系统LAN之间路由选择信息交换。自治系之间路由选择信息交换。自治系统采用统采用EGP向向GGP通报内部路径。通报内部路径。l内部网关协议，即路由信息协议内部网关协议，即路由信息协议RIPRouting Information Protocol。直接转换直接转换双边网关。假设一个网关连接双边网

25、关。假设一个网关连接N个不同网络，网个不同网络，网关中包含关中包含NN-1个协议转换子模块。个协议转换子模块。间接网关间接网关半网关，每个网络所有者管理半个网关。假半网关，每个网络所有者管理半个网关。假设网关连接设网关连接N个网络，网关中需要个网络，网关中需要2N个协议转换模块。个协议转换模块。网网A网网A A 网间协议网间协议网间协议网间协议网网B B网网A A网间协议网间协议网间协议网间协议网网B B网网B网网A A网网A A协议协议网网B B协议协议网网A A协议协议网网B B协议协议网网B B网络层实现互联网络层实现互联WAN与与WAN互联，网关处理互联网中网互联，网关处理互联网中网络层、数据链路