《TCPIP路由交换技术》课件-第4章 网络互联设备

第4章网络互联设备课程议题通过本次内容的学习，希望您能够：了解一般的网络结构掌握常见广域网接口类型和基本特性掌握常见局域网接口类型和基本特性掌握常见的光接口类型和基本特性学习目标4.1中继器中继器中继器：是将两个网段连接起来的设备或节点。转发器又称最简单的中继器设备（中继器又称转发器）。工作在OSI的物理层。中继器中继器的作用若局域网的跨越距离过长，使得信号会衰减，从而导致接收设备无法正确识别信号。此时，应加接中继器，以加强信号，实现波形修整、放大、中继转发数据信息功能。作用：扩展网络连接距离和扩充工作站数量的作用。像个加油站。中继器分为直接放大式和信号再生式两种：直接放大式只是一个简单的放大器，噪音也将一同传递到下一网段。信号再生式同时具有信号再生功能，其可对信号进行整形后传到下一网段。

中继器只负责将任何电缆段上的数据发送到另一段电缆上，并不管信号中是否有错误或不适于传输的信号。中继器注意事项中继器不对信号进行滤波和解释。注意：1、不要形成环路；2、不要无限制地连接中继器。

以太网最多可用4个中继器。如以太网常常利用中继器扩展总线的电缆长度，标准细缆以太网的每段长度最大185米，最多可有5段，因此增加中继器后，最大网络电缆长度则可提高到925米。4.2集线器集线器集线器（HUB）可以称为多端口的中继器。集线器实质上是中继器,主要功能就是将其接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离。集线器工作在物理层.集线器(HUB)集线器扩展局域网使用多个集线器可连成更大的局域网一组二组三组集线器集线器集线器集线器主干集线器集线器分类结合技术和应用两个方面，可对Hub进行如下的分类。(1）HUB按照对输入信号的处理方式上，可以分为无源HUB有源HUB智能HUB集线器优缺点优点扩大了局域网覆盖的地理范围。缺点任一时刻，只能有一个站点在发送数据。所以，集线器扩展局域网碰撞域增大了，但总的吞吐量并未提高。如果使用不同的数据率，那么就不能用集线器将它们互连起来。

集线器分类（2）按连接速率分。如10M、100M、10/100M自适应HUB等等（3）按端口数目分。（4）按结构和功能分类，HUB集线器可分为未管理的集线器、堆叠式集线器和底盘集线器三类。但Hub也可以集中其中的多个特点，如“8口10/100Mbps自适应智能型Hub”、“24口100Mbps可堆叠式Hub”等。

局域网集线器的选择（1）以速度为标准。上联设备的带宽、提供的连接端口数、应用需求。（2）以能否满足拓展为标准。堆叠、级联。（3）以是否提供网管功能为标准。（4）以外型尺寸为参考。（5）适当考虑品牌和价格。4.3

网桥网桥(Bridge)网桥将两个相似的网络连接起来，并对网络数据的流通进行管理。它工作于数据链路层，不但能扩展网络的距离或范围，而且可提高网络的性能、可靠性和安全性。网桥可以是专门硬件设备，也可以由计算机加装的网桥软件来实现，网桥(Bridge)网桥（Bridge）像一个聪明的中继器。中继器从一个网络电缆里接收信号，放大它们，将其送入下一个电缆。相比较而言，网桥对从关卡上传下来的信息更敏锐一些。网桥是一种对帧进行转发的技术，根据MAC分区块，可隔离碰撞。网桥将网络的多个网段在数据链路层连接起来。端口1网桥的内部结构站表端口管理软件网桥协议实体端口1端口2缓存①②③网段B网段A1112①③⑤2②④⑥2站地址端口网桥网桥④⑤⑥端口2(1)接收帧(2)缓存(3)查表(4)丢弃发往同LAN的帧；否则转发到相应端口网桥工作原理网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时，并不是向所有端口转发此帧，而是先检查此帧的目的MAC地址，然后再确定将该帧转发到哪一个端口网桥的作用局域网上的信息往往是局部的，通常网内的通信远远多于网间的通信。如果把一个局域网分成两个局域网，则每个网段的利用率将会提高一倍。因此，可以用网桥来连接这两个网段。网桥网桥的特性：

工作在数据链路层是一种存储转发设备支持任何网络层和高层协议根据MAC地址过滤数据不能隔离广播信息使用网桥带来的缺点1、存储转发增加了时延。2、对广播信息不能识别，也不能过滤。容易产生A网络广播给B网络工作站数据，又被重新广播回A网络的情况，这种往返广播，使网上出现大量冗余信息，最终形成广播风暴。网桥只适合于用户数不太多(不超过几百个)和通信量不太大的局域网。网桥和集线器、中继器不同集线器、中继器工作在物理层，只是进行信号的放大，转发。网桥工作在数据链路层，能识别数据帧，转发数据帧。集线器或中继器会把不正确的帧传送到另一个网段，而网桥将会丢弃不正确的帧。网桥可以把故障控制到一个网段内。集线器在转发帧时，不对传输媒体进行检测。

4.4交换机交换机(Switch)交换机概念的提出：

1、集线器共享介质传输，造成整个网络传输效率低下。一个结点发出的数据，所有其它结点都可以接收到，数据不安全。2、交换机可以解决上述问题，与集线器不同，交换机只将收到的数据包根据目的地址发到相应的端口，而集线器则是将数据转发到所有端口。而且，交换机可以同时连通许多对端口，使多个端口之间在同一时刻能够相互通信。

网络交换机交换机及工作原理

1）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射，并将其写入MAC地址表中。

2）交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。

3）如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。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。交换机在网络中独享带宽

交换式以太网总容量为N*10Mbps，N为交换机拥有的端口对数。同一时刻可以有N对站点在传输数据。用以太网交换机扩展局域网集线器集线器集线器一系三系二系10BASE-T至因特网100Mb/s100Mb/s100Mb/s万维网服务器电子邮件服务器以太网交换机路由器交换机分类

从广义上来看，交换机分为：广域网交换机和局域网交换机。从传输介质和传输速度分为：以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机。1、局域网交换机背板带宽大大低于广域网交换机

2、广域网交换机支持路由功能

3、广域网交换机内置安全机制，大大提高安全性

4、广域网交换机带有计费功能

5、广域网交换机可以管理多个局域网，而局域网交换机则不行

交换机与集线器的区别1）用集线器组成的网络称为共享式网络，用交换机组成的网络称为交换式网络。共享式网络存在的主要问题是所有用户共享带宽，每个用户的可用带宽随用户数量的增加而减少。在交换式网络中，交换机能够提供给每个用户专用的信息通道，理想情况下，每个用户都独享带宽。2）集线器只能在半双工方式下工作，而交换机同时支持半双工和全双工操作。因为集线器是共享传输介质的，这样在上行通道上集线器一次只能传输一个任务，要么是接收数据，要么是发送数据。而交换机则不一样，它是采用全双工方式来传输数据的，因此在同一时刻可以同时进行数据的接收和发送，这不但令数据的传输速度大大加快，而且在整个系统的吞吐量方面交换机比集线器至少要快一倍以上。交换机与网桥的区别

（1）交换机工作时，实际上允许许多组端口间的通道同时工作。

（2）分段能力的区别（3）传输速率的区别

（4）数据帧转发方式的区别

4.5路由器(Router)路由器（Router）路由器也称作路径选择器，其功能是在多个网络和介质之间实现网络互联。工作在网络层，具有异种网络互联的能力。路由器路由器及工作原理（1）路由器接收来自它连接的某个网络的数据。（2）路由器检查IP报头中的目的地址。如果目的地址位于发出数据的那个网络，那么路由器就放下被认为已经达到目的地的数据。（3）如果数据要送往另一个网络，那么路由器就查询路由表，以确定数据要转发到的目的地。路由器的主要功能（1）把网络分隔成多个子网。（2）隔离广播风暴。（3）路径选择。（4）连接不同协议的网络。（5）提供安全访问机制。（6）提供第三层网络服务。路由器的分类（1）按处理能力来划分。可将路由器分为高端路由器和中低端路由器。通常将背板交换能力大于40Gbps以上的路由器称为高端路由器，背板交换能在40Gbps以下的路由器称为中低端路由器。（2）按结构分。可将路由器分为模块化结构与非模块化结构。通常中高端路由器为模块化结构，低端路由器为非模块化结构。（3）按所处网络位置分。可分为核心路由器与接入路由器。核心路由器位于网络中心，通常使用的是高端路由器，要求快速的包交换能力与高速的网络接口，通常是模块化结构。接入路由器位于网络边缘，通常使用的是中低端路由器，要求相对低速的端口以及较强的接入控制能力。路由器的分类（4）按功能分。可分为通用路由器与专用路由器。一般所说的路由器为通用路由器。专用路由器通常为实现某种特定功能对路由器接口、硬件等作专门优化。（5）按性能分。可分为线速路由器以及非线速路由器。线速路由器是高端路由器，能以媒体速率转发数据包；中低端路由器是非线速路由器。目前一些新的宽带接入路由器也有线速转发能力。线速转发是路由器性能的一个重要指标。简单的说就是进来多大的流量，就出去多大的流量，不会因为设备处理能力的问题而造成吞吐量下降。路由器与交换机的区别（1）交换机工作在OSI七层模型的第二层，即数据链路层；路由器工作在OSI七层模型的第三层，即网络层。（2）交换机利用物理地址来确定是否转发数据；路由器利用位于第三层的寻址方法来确定是否转发数据，使用IP地址而不是物理地址。（3）传统的交换机只能分割冲突域，而无法分割广播域；而路由器可以分割广播域。（4）交换机主要是用来连接网络中的各个网段；路由器则可以通过端到端的路由选择来连接不同的网络，并可实现与Internet的连接。4.6

CISCO路由器和交换机产品简介CISCOCatalyst2960Catalyst2960:10/100M线速交换机。千M光纤上联业界邻先性能集成IP语音。视频，防病，防黑客功能等WS-2960的特性•为网络边缘提供了智能特性，如先进的访问控制列表(ACL)和增强安全特性•双介质上行链路端口提供了千兆以太网上行链路灵活性，可以使用铜缆或光纤上行链路端口—每个介质上行链路端口都有一个10/100/1000以太网端口和一个小型可插拔(SFP)千兆以太网端口，在使用时其中一个端口激活，但不能同时使用这两个端口•通过高级QoS、精确速率限制、ACL和组播服务，实现了网络控制和带宽优化•通过多种验证方法、数据加密技术和基于用户、端口和MAC地址的网络准入控制，实现了网络安全性•通过思科网络助理，简化了网络配置、升级和故障诊断•使用Smartports自动配置特定应用思科WS-C3560-24TS-S

设备类型：企业级网络交换机VLAN支持：支持是否支持全双工：全、半双工传输速率(Mbps)：10/100端口类型：10BASE-T,100BASE-TXSFP千M位以太网端口24---端口的个数TS---支持SFPS-----标准多层软件镜像思科ISR集成多业务路由器-产品家族CISCO3825CISCO3845CISCO1841CISCO2801CISCO2811CISCO2851CISCO2821CISCO2800系列产品CISCO2800是一个全新的集成多业务路由器系列，它们进行专门的优化，可安全，线速地同时提供数据，话音和视频服务，重新定义最佳大型企业路由。CISCO2800系列由四个新平台组成：CISCO2801CISCO2811CISCO2821CISCO28512800系列路由的特点：支持多种服务。如网络分析、语音留言、入侵检测和内容引擎模块，都有内嵌处理器和硬盘，使它们主要独立于路由器运行。

用于数据、话音和视频的安全网络连接如网络准入控制（NAC）、动态多点VPN（DMVPN）解决方案、IPv6CiscoIOSFirewall、动态入侵保护系统和透明CiscoIOSFirewall。

融合IP通信—客户可安全地在单一平台上为其小型办公机构部署数据、话音和IP电话，可帮助他们简化运行并降低网络成本。Cisco2800系列提供了全面的特性集，适用于有以下要求的应用和解决方案：实训项目：校园网络设计

现有某学校，有学生宿舍4幢，每幢6层，每层有学生寝室20间，每间寝室提供一个信息结点；教师宿舍2幢（108户），共18层，每户提供1个信息结点；教学楼2幢，有7层，每层有10间教室，每间教室提供1个信息结点；4个教师办公室，每间办公室提供2个信息结点；图书馆和电子阅览室在同一幢楼，共有4间电子阅览室，每间电子阅览室需要40个结点；图书馆各办公室需要10个信息结点；综合楼共10层，每层需要20个结点。要求校园网主干用1000M光纤，100M交换到桌面。项目背景学校平面图项目背景方案设计方案规划建筑物楼层数结点数24口接入层交换机数目24口汇聚层交换机数目1号学生宿舍66*20=1206台1台2号学生宿舍66*20=1206台1台3号学生宿舍66*20=1206台1台