网络传输介质和设备

1、计算机网络1第2章 网络传输介质和设备2.1网络传输介质2.2网络设备2网络传输介质网络的拓扑结构总线型：指网络上的计算机挂接在同一物理链路上3环型网络：指整个网络的物理链路构成一个闭环，所有的计算机节点都挂接在这个环上4星型网络(Star topology)：所有的计算机结点都连接在一个中心结点上5树型拓扑结构：是一种分层结构62.1.1 双绞线双绞线电缆,根据绝缘层是否屏蔽分为:屏蔽双绞线电缆（STP）非屏蔽双绞线电缆（UTP）7RJ45引脚分布82.1.2 同轴电缆同轴电缆：以硬铜线为芯，外包一层网状导体环绕的绝缘材料。网状导体外又覆盖一层保护性材料。9102.1.3光纤光纤是采用石英玻

2、璃制成的的横截面积较小的双层同心圆柱体根据入射角的大小,分为单模光纤和多模光纤11光发送机:光发送机负责产生光束，将电信号转变成 光信号，再把光信号导入光纤；光接收机:光接收机负责接收从光纤上传输过来的光 信号，并将它转变成电信号，经解码后再作相应处理12光缆132.1.4无线介质无线介质采用无线信号作为传输介质无线局域网的拓扑结构,一般只有星形结构,这种架构包含一个通信用的中央计算机（Access Point，AP）。142.2.1网络接口卡NIC组成发送/接收部件负责信号的发送、接收载波检测检测介质上有否信号发送/接收控制部件及缓冲区曼彻斯特编码/译码器对发送/接收的数据编码/译码，变换成

3、适合于在LAN上传输的信号15网卡的使用：网卡地址：即网卡的物理地址或称为MAC地址，固化在网卡硬件中传输速率（仅10/100Mbps双速网卡可选）全双工 / 半双工162.2.2 网络集线器(HUB)多端口的中继器，属于物理层设备功能：在网段之间拷贝比特流，信号整形和放大可认为它是将总线折叠到铁盒子中的集中连接设备可改变网络物理拓扑形式：总线连接星形连接端口数：常见的有8，12，16，24口17三种结构：独立式：固定端口配置，扩充时用级连的方法堆叠式:固定配置，用堆叠方法进行扩充堆叠连接在一起的HUB在逻辑相当于一台单独的HUB，可统一管理18以1台服务器，3台PC机为例： 一台HUB 4块

4、UTP接口的网卡 4台PC机 8个RJ45接头（水晶头） 若干米UTP双绞线 以1台服务器，3台PC机为例： 一台HUB 4块UTP接口的网卡 4台PC机 8个RJ45接头（水晶头） 若干米UTP双绞线 用集线器搭建简单的网络NICHUBUTPPC机服务器192.2.3 网络交换机(Switch)共享信道LAN的缺点： 多个站点同时发送会造成冲突；网络中站点越多，冲突现象越严重每个站点的平均拥有带宽为W/n；解决的方法：网段分割(微网段化)减少每个网段中站点的数量网段分割后网络总体带宽增加20网络分段 HUB HUBMAC广播域独立的冲突域独立的冲突域网桥或网络交换机交换机只能分隔冲突域，但不

5、能分隔广播域21实现网段分割的设备网络交换机网络交换机和网桥属同一类设备，工作在数据链路层上。但网络交换机的端口数多，并且速度快。在这个意义上，网络交换机又称为多端口的高速网桥。工作原理构造：端口-地址表、端口缓冲器、交换矩阵 22 学习源地址（构造端口-地址表）过滤本网段帧（隔离冲突域）转发异网段帧（交换）广播未知帧（寻找目的站点）23转发方式存储转发.整个帧完整接收并存储到缓冲区，对整个帧进行差错检验，然后再查表找出目的端口并转发优点：进行差错校验，错误不会扩散到目的网段缺点：交换延迟比较大直通转发因为转发仅依赖于目的地址DA，所以只要收到帧的前6个字节(DA字段)，就可查表找出目的端口并

6、转发优点：交换延迟小缺点：无法进行差错校验，帧错误会扩散到目的网段24使用网络交换机带来的好处分割冲突（碰撞）域减少了冲突允许建立多个连接提高了网络总体带宽减少每个网段中的站点数提高了站点平均拥有带宽允许全双工连接提高带宽网络交换机在网络中的地位作为LAN核心主干连接设备，如网络中心、数据中心等高网络通信流量的应用场合，如图像处理、视频流等对网络响应速度要求比较高的场合25千兆主干交换机服务器校园网10Mbps UTP100Mbps UTP （连接校园网）1000Mbps Fiber100Mbps UTP校网络结构图二级交换机HUB262.4 路由器Router工作在第三层（网络层）上在网络之

7、间转发网络分组能够提供按最佳路由转发网络分组实现子网隔离，限制广播风暴。(目的地址无法识别时，路由器将其丢弃，而不是广播比较网络交换机)27用路由器连接起来的若干个网络，它们仍是各自独立的。要想从一个网络访问用路由器连接起来的另一个网络中的站点，必须指定该站点的逻辑地址（IP地址），通过广播是无法与之进行通信的。因为路由器不会转发广播包。 28路由器的结构控制部件（CPU、RAM、OS）路由表协议软件网络接口（LAN、WAN、CONSOLE）29用路由器进行网络互联 HUB HUB路由器冲突域2冲突域1路由器可以分隔冲突域和广播域30路由器工作原理采用存储转发的方法：接收并缓存IP数据分组，提

8、取分组中的目的IP地址，然后查路由表决定转发路径。如果未查到，则丢弃该分组。交换机也用查表的方法决定转发路径，但交换机的表是“端口-MAC地址”表，存放的是端口与目的MAC地址之间的关系，要用帧中的MAC地址查表；31而路由器中的路由表是“端口-网络地址”表，存放的是端口与目的网络地址之间的关系，故要从分组中提取IP地址，并解析出其中的网络地址部分来查表。路由表用于存放到达其他网络的路由信息。32基于路由表（Routing Table）的路由选择网络号（网络地址）路径。用下一路由器对应端口的IP地址来表示例如，路由器： 路径1：30.0.0.1 (R1) 路径2：20.0.0.1 (R2) 路

9、径3：30.0.0.3 (R3) 路径4：40.0.0.3 (R5)路径成本/开销。路径成本用步跳数来表示，指出到达某一网络所跨越的路由器的个数。 33路由表的基本内容目的网络路由(下一站点)距 离172.16.0.0202.168.0.010.0.0.0202.168.0.2202.168.0.0直接172.16.0.010.0.0.0AB路由器A的路由表直接.1.1.2.100134注意：路由器是根据网络号来转发IP数据包的，所以路由表中存放的是目的网络号，而不是目的主机号。类比：邮政局在城市间转发信件依据的是城市名。这样做的优点：路由表小，所以节省路由器的存储空间，路由表的路由更新速度快

10、。 35路由表的维护有两种基本方式： 静态路由由人工预先设置好，只适用于小型网络 动态路由路由器运行过程中根据网络情况自动地动态维护。 36LAN1PC机WANLAN2R1R2用路由器连接两个LAN一般说来，通过WAN实现LAN之间的互联，路由器是唯一可行的设备。37路由器结构路由器的两个关键功能: 运行路由算法/协议 (RIP, OSPF, BGP)把入口的数据报交换到出口链路38输入端口的功能数据链路层:如, 以太网物理层:位的接收分散化的交换: 给定数据报目的地址, 在路由表中查找输出端口目标: 以线速实现输入端口处理排队: 若数据报到达太快，来不及处理时39三种结构的交换构造40输出端口的功能当来自于交换引擎的数据报太快以至于来不及发送时，就需要进行缓冲处理（Buff