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1、第9章 计算机通信硬件设备,主要内容： 进入本章目录 （1）终端设备 （2）调制解调器 （3）多路复用器 （4）集中器 （5）中继器 （6）集线器（Hub） （7）交换机 （8）网桥 （9）路由器 （10）网关,是指产生、发送和 接收数据的设备。,第9章 计算机通信硬件设备,主要内容： （1）终端设备 （2）调制解调器 （3）多路复用器 （4）集中器 （5）中继器 （6）集线器（Hub） （7）交换机 （8）网桥 （9）路由器 （10）网关,应用于物理层， 用来将基带信号 转换成频带信号 或者相反。,第9章 计算机通信硬件设备,主要内容： （1）终端设备 （2）调制解调器 （3）多路复用器 （

2、4）集中器 （5）中继器 （6）集线器（Hub） （7）交换机 （8）网桥 （9）路由器 （10）网关,是将多个终端的 数据加到一个线路 上进行传输的设备。,第9章 计算机通信硬件设备,主要内容： （1）终端设备 （2）调制解调器 （3）多路复用器 （4）集中器 （5）中继器 （6）集线器（Hub） （7）交换机 （8）网桥 （9）路由器 （10）网关,是一种将m条输入线 汇总成n条输出的 传输控制设备（mn）。,第9章 计算机通信硬件设备,主要内容： （1）终端设备 （2）调制解调器 （3）多路复用器 （4）集中器 （5）中继器 （6）集线器（Hub） （7）交换机 （8）网桥 （9）路由器

3、 （10）网关,在物理层上透明地 复制二进制位， 以补偿信号的衰减。 它不与更高层的 协议交互作用。,第9章 计算机通信硬件设备,主要内容： （1）终端设备 （2）调制解调器 （3）多路复用器 （4）集中器 （5）中继器 （6）集线器（Hub） （7）交换机 （8）网桥 （9）路由器 （10）网关,与中继器功能相同， 但有多个输出口， 俗称多口中继器。,第9章 计算机通信硬件设备,主要内容： （1）终端设备 （2）调制解调器 （3）多路复用器 （4）集中器 （5）中继器 （6）集线器（Hub） （7）交换机 （8）网桥 （9）路由器 （10）网关,主要进行信息包的接收 暂时存储、 发送和交换。

4、,第9章 计算机通信硬件设备,主要内容： （1）终端设备 （2）调制解调器 （3）多路复用器 （4）集中器 （5）中继器 （6）集线器（Hub） （7）交换机 （8）网桥 （9）路由器 （10）网关,在不同或相同类型的 LAN之间存储并转发帧， 可连接两个或多个网络， 在其中传送信息包。,第9章 计算机通信硬件设备,主要内容： （1）终端设备 （2）调制解调器 （3）多路复用器 （4）集中器 （5）中继器 （6）集线器（Hub） （7）交换机 （8）网桥 （9）路由器 （10）网关,工作在网络层， 在不同的网络间存储 并转发分组， 必要时进行网络层 上的协议转换。,第9章 计算机通信硬件设备,

5、主要内容： （1）终端设备 （2）调制解调器 （3）多路复用器 （4）集中器 （5）中继器 （6）集线器（Hub） （7）交换机 （8）网桥 （9）路由器 （10）网关,对高层协议进行转换 的网间连接器。 它允许使用不兼容的协议，,第9章 计算机通信硬件设备,9.1 终端设备 9.2 调制解调器 9.3 中继器 9.4 集线器 9.5 网桥 9.6 路由器 9.7 交换机 9.8 网关 9.9 集中器和复用器 本章小结,9.1 终端设备,9.1.1 终端设备的组成 9.1.2 终端设备的功能 9.1.3 终端设备的分类 9.1.4 终端设备的工作特性,9.1.1 终端设备的组成,输入设备 键盘

6、、纸带读入机等。 输出设备 打印机、绘图仪及传真机等。,9.1.1 终端设备的组成,控制与终端之间的数据传输， 并根据传输控制规程 完成信息的传输。,9.1.2 终端设备的功能,（1）将数据或信息记录在中间媒体（如纸带、卡片或磁盘等）上。 （2）人机对话。 （3）把外界的物理量转换为可送入计算机的信号，再根据计算机来控制外界的机械部件。完成这类任务的终端，主要用于自动控制等。,9.1.3 终端设备的分类,1. 按终端设备的能力 2. 按终端设备的工作方式 3. 按终端设备的通信方式 4. 按终端设备的构成,（1）输入、输出功能。 （2）信息处理功能。,9.1.3 终端设备的分类,1. 按终端设

7、备的能力 2. 按终端设备的工作方式 3. 按终端设备的通信方式 4. 按终端设备的构成,（1）批处理终端 （2）交互式终端,9.1.3 终端设备的分类,1. 按终端设备的能力 2. 按终端设备的工作方式 3. 按终端设备的通信方式 4. 按终端设备的构成,(1)报文分组终端 （2）字符终端,9.1.3 终端设备的分类,1. 按终端设备的能力 2. 按终端设备的工作方式 3. 按终端设备的通信方式 4. 按终端设备的构成,（1）简易终端。 （2）复合终端。 （3）智能终端,9.1.4 终端设备的工作特性,1. 输入/输出的方法 2. 灵活性 3. 工作速率 4. 使用和操作的方便性 5. 安全

8、可靠性 6. 差错控制能力 7. 经济性,9.2 调制解调器,调制解调器（Modulator-Demodulator，简称MODEM）是同时具有调制与解调双重功能的设备，它使计算机数据信号能够在模拟信道上传输，实现了数据信号与模拟信号之间的信号转变，是一种信号变换设备。,9.2 调制解调器,9.2.1 调制解调器的构成 9.2.2 调制解调器的作用、功能及通信过程 9.2.3 调制解调器的分类 9.2.4 调制解调器的主要性能指标(略） 9.2.5 调制解调器与电话网的连接 9.2.6 调制解调器的选择,9.2.1 调制解调器的构成,CPU控制调制解调器的其他所有单元， 是调制解调器的心脏。,

9、9.2.1 调制解调器的构成,两块ROM芯片， 64 K RAM芯片。,9.2.1 调制解调器的构成,二进制电信号音频信号,9.2.1 调制解调器的构成,它负责与电话网相连。RS-232接口 将调制解调器与终端或主机连接起来。,9.2.2 调制解调器的作用和功能以及通信过程,1. 调制解调器的作用 （1）信号转换 （2）同步传输 （3）提高数据在传输过程的抗干扰能力 （4）用以实现信道的多路复用,2. 调制解调器的功能,（1）调制解调器原有功能 自动连接 自动重拨号 电话簿 波特转换 差错检测,（2）调制解调器新增加的功能 差错控制功能 数据压缩功能 网络管理功能 由于调制解调器的集中管理尚未

10、标准化，不同厂家的MODEM和网络管理软件互不兼容，因此，为了实现集中管理，所需的网络管理软件与MODEM必须出自同一厂家。,3. 调制解调器的通信过程,（1）通信过程建立 DTE 准备发送数据 DCE DTR DSR 准备接收指令或数据 （2）发送命令 （3）软件告诉调制解调器拨号 （4）远程调制解调器发出高音调的应答音 （5）本地的调制解调器向计算机发出载波检测(CD)信号,（6）建立通信协议 （7）发送和接收数据（可双向） （8）发送/接收结束 （9）拆链,9.2.3 调制解调器的分类,1. 按调制方式分类 2. 按传输速率分类 3. 按与计算机连接的方式分类 4. 按功能的先进性分类

11、5. 按传输方式分类 6. 按线路业务类型分类,9.2.3 调制解调器的分类,1. 按调制方式分类 2. 按传输速率分类 3. 按与计算机连接的方式分类 4. 按功能的先进性分类 5. 按传输方式分类 6. 按线路业务类型分类,（1）频移键控（FSK） （2）相移键控(PSK) （3）相位幅度调制(APK),9.2.3 调制解调器的分类,1. 按调制方式分类 2. 按传输速率分类 3. 按与计算机连接的方式分类 4. 按功能的先进性分类 5. 按传输方式分类 6. 按线路业务类型分类,（1）高速调制解调器：速率在9 600 bit/s以上。 （2）中速调制解调器：速率在2 4009 600 b

12、it/s之间。 （3）低速调制解调器：速率在2 400 bit/s以下。,9.2.3 调制解调器的分类,1. 按调制方式分类 2. 按传输速率分类 3. 按与计算机连接的方式分类 4. 按功能的先进性分类 5. 按传输方式分类 6. 按线路业务类型分类,（1）内置式调制解调器 （2）外置式调制解调器,9.2.3 调制解调器的分类,1. 按调制方式分类 2. 按传输速率分类 3. 按与计算机连接的方式分类 4. 按功能的先进性分类 5. 按传输方式分类 6. 按线路业务类型分类,（1）人工拨号调制解调器 （2）自动拨号/自动应答式调制解调器 （3）智能调制解调器,9.2.3 调制解调器的分类,1

13、. 按调制方式分类 2. 按传输速率分类 3. 按与计算机连接的方式分类 4. 按功能的先进性分类 5. 按传输方式分类 6. 按线路业务类型分类,（1）全双工 （2）半双工,9.2.3 调制解调器的分类,1. 按调制方式分类 2. 按传输速率分类 3. 按与计算机连接的方式分类 4. 按功能的先进性分类 5. 按传输方式分类 6. 按线路业务类型分类,窄带调制解调器 音频调制解调器 宽带调制解调器 短程调制解调器 多端口调制解调器 多点调制解调器,9.2.5 调制解调器与电话网的连接,1. 直接连入法 2. 电耦合法 3. 声耦合法,9.2.6 调制解调器的选择,（1）基本的调制解调技术，并

14、且要知道常用的国际标准和工业标准。 （2）调制解调器的速率及接口标准。 （3）调制解调器的工作方式必须与相连接的终端设备的工作方式相一致。 （4）要考虑调制解调器的附属功能,9.3 中继器,中继器又称为重发器，对线路中的信号进行加强和检测。 链接方法 5-4-3-2-1,9.3 中继器,9.3.1 中继器的原理与作用 9.3.2 中继器的特点 9.3.3 中继器的优缺点（略）,9.3.1 中继器的原理与作用,中继器是网络连接最简单的设备，其作用是对弱信号再生，并将再生信号发送到网络的其他分支上，提供电流以实现较长距离的传输。 中继器工作在OSI模型的最低层(物理层)，因此只能用来连接具有相同物

15、理层协议的LAN，无论高层采用什么协议均与中继器无关。,中继器的作用是在物理链路层连接两个网，在网络间传递比特（bit）信息，用于延伸同型局域网，使两个网如同一个网。 遵循54321规则,9.3.2 中继器的特点,（1）中继器再生信号使得信号可以传播得更远。 （2）中继器一般用于如以太网的线性电缆系统。 （3）中继器工作在协议层次的最低层，即物理层中。 （4）中继器是一个再生器，而不是放大器，且与协议和访问方法无关，因此两段必须使用同种的介质访问法。 （5）用中继器相连的网络段成为同一网络的一部分，具有相同的网络地址。 （6）中继器安装在网络上的位置是很重要的。,9.4 集线器,集线器（HUB

16、）是带有多个端口的中继器（转发器）。 工作在OSI模型中的物理层设备，它把多个网络段连接起来。 集线器的作用就是就是把接收到的信号再生后再转发到集线器的所有端口。 用集线器连接的网络使用时类似于多路复用器，集线器的所有普通端口共享带宽。,9.4 集线器,9.4.1 集线器的结构与作用 9.4.2 集线器的分类（略） 9.4.3 集线器的级联,9.4.1 集线器的结构与作用,1.结构,2。作用 (1)避免各网络段间发生冲突； (2)对信号进行再生和放大； (3)对信号重计时(本身有计时电路)； (4)恢复信号对称性； (5)重新构成前同步信号(帧前面64位同步信号)； (6)扩展线路长度，增加站

17、点数； (7)故障隔离。,9.4.3 集线器的级联,1.集线器的级联 集线器的级联是指用集线器普通或者特殊端口，用UTP交叉线或直通线把两个以上的集线器连接起来进行集线器端口扩展。,应用举例（1）,图9.9 多个集线器通过RJ45端口实现连接,应用举例（2）,图9.10 使用同轴电缆的连接方式,2.集线器的堆叠,当需要连接的节点比较多而又不能通过时级联方式连接时，就要使用堆叠式连接方法。,堆叠的集线器必须是同一厂家的产品，不同厂家的集线器不能实现堆叠。堆叠的台数越多，成本就越大。,9.5 网桥,网桥是一种以同种协议连接两个局域网的产品。 可以把它看成是一个决定发送的包是到自己的局域网还是到另一

18、个局域网的设备。,9.5 网桥,9.5.1 网桥的概念 9.5.2 网桥的结构和工作原理 9.5.3 网桥的功能 9.5.4 网桥的分类 9.5.5 网桥的优缺点,9.5.1 网桥的概念,网桥又称为桥接器,是一种存储转发设备,常用于局域网的互联。 作为一种存储转发设备，网桥检查帧的源地址和目的地址，若它们不在同一个网络段，网桥就会把帧转发到另一个网络段上。 网桥具有筛选和过滤的功能，可以适当隔离不需要传播的信息，从而改善网络功能。 还可改善网络系统的安全保密性。,9.5.2 网桥的结构和工作原理,把一个大的网络分成几个局域网的原因 （1）提高可靠性。 （2）改善网络性能。 （3）增强安全性。

19、（4）合理分配地理位置。,1.网桥的结构,1.网桥的结构,负责整个网桥的控制任务 为局域网控制器分配缓冲区、 确定是否转发一个收到的帧、 提供网络管理服务， 维护站表。,1.网桥的结构,存放注册入网的每个站的地址， 到达这些站所经过的网桥端口地址。,1.网桥的结构,用来完成某些具体局域网操作， 例如媒体介入和帧格式化。,1.网桥的结构,存放程序,2. 网桥的工作过程,(1)网桥读取局域网A上所传输的所有帧，并且接收站点地址在局域网B上的帧。 （2）局域网B使用媒体接入控制协议，使这些帧在B上继续传输。 （3）对从B到A的通信量做类似的工作。,3. 网桥协议体系结构,IEEE 802.1D规范定

20、义了MAC网桥的协议体系结构。在此将讨论这些网桥的协议体系结构。 在802体系结构里，端点或端站的地址在MAC层指定。因此，一个网桥可以在MAC层工作。 图9.14给出了两个局域网通过一个网桥连接的情况。,图9.15 两个网桥通过点对点连接的情况,4. 通过网桥选择路由,例子,路由选择策略 （1）固定路由选择 （2）“支撑树”算法（IEEE 802.1小组发布） （3）“源站选择”规范（令牌环工作组IEEE 802.5发布）,（1）固定路由选择,基本思想 对于具有网桥的固定路由选择，互联网中的每一对源站-目的站都有一条选定的路由。如果两个局域网之间有另外一条路由，一般挑选最少跳数的路由。这些路

21、由都是固定的，或者仅在互联网络拓扑发生变化时才会变动。,选择方法 使用一个中央路由选择矩阵显示局域网上的每一对源站-目的站，以及它所对应的路由上的第一个网桥的身份。 每一个网桥只需要为它所连接的局域网保留该矩阵的一列信息。例如网桥的表中可以处理来自其他网桥的帧（表多于一个），并且对于每一个目的MAC地址，该表显示网桥应该发往的局域网的身份。,优缺点 简单，对处理的要求少。 然而在一个复杂的互联网里，网桥可能会动态地增加，同时还需要具备容错能力，此时这样的策略就太受限制了。,（2）支撑树路由选择,基本思想 可以自动构造路由表并随拓扑变化而更新。 算法机制 帧转发 地址检测 环路消除, 帧转发 网

22、桥要维护一个基于MAC地址的过滤数据库，数据库中存有包含地址和端口号，以及有效时间的列表。 网桥接收到一个MAC帧后，先进行检查转发并且判断该端口是否在列表中。 如果在表中没有发现目的地址，则将该帧从除了它所到达的端口之外的所有端口发送出去。 如果发现转发数据库中有目的地址，且它对应的端口yx，那么判断端口y是处于阻塞状态还是转发状态。 如果一个端口在某些情况下被阻塞，则不允许它被发送或接收帧。如果端口没有被阻塞，则通过端口y把帧传送给端口y所连接的网桥。, 地址检测 使用数据库来指示从网桥到每个站点的传播方向。 能够自动地发现每个站点方向。 数据库中存有包含地址和端口号，以及有效时间的列表。

23、 该表的内容可根据具体情况自动更新。, 环路消除（支撑树算法） 该算法必须是动态的。 算法基础：每个网桥分配一个惟一的标志符。 标志符包含一个网桥的MAC地址和一个优先级 当一个MAC帧发送时，所有局域网的网桥都会捕获该帧； 网桥就可以交换路由选择信息，以判断某个互联网的支撑树。 构造支撑树时因素：根网桥、路径费用、根端口、根路径费用、指定网桥和指定端口。,（3）源站选路（IEEE 802.5委员会开发） 基本操作过程,图9.17 路由发现举例（C）, 路由选择方式和寻址模式 空：不希望进行路由选择。 非广播：由局域网和网桥号序列组成。它定义了一条从源站到目的站点的惟一路由。只有在路由上的网桥

24、才可以转发该帧，并且只有帧的一个复制被传送到目的站点。 全路由广播：该帧通过所有路由到达互联网上的每一个局域网。 单路由广播：不考虑帧的目的地址，该帧将在互联网上的每一个局域网上出现，并且只出现一次。, 路由发现和选择 手工将信息装载在每个站点上。 局域网上的一个站点可以询问同一个局域网的其他站点，以获取远端站点的路由信息。 当一个站点需要知道目的站点的路由时，它运行一个动态的路由发现过程。 路由随网络的故障而更新，也随网络拥塞状况的变化而更新。,9.5.3 网桥的功能,（1）存储转发 （2）连接同构型LAN。 （3）扩展工作站的平均占有频带。 （4）扩展LAN的地址范围。 （5）提高网络性能

25、及可靠性。 （6）灵活地适应各种不同应用的需要。,OSI模型中的网桥如图9.18所示。,9.5.4 网桥的分类,1. 透明网桥（生成树网桥） 2. 源路由选择网桥 3. 转换网桥 4. 封装网桥,9.5.4 网桥的分类,1. 透明网桥（生成树网桥） 2. 源路由选择网桥 3. 转换网桥 4. 封装网桥,所有的路由判决全部由网桥自己确定。 能自动初始化并对自身进行配置。 DEC公司在20世纪80年代初提出来的, IEEE 802.1分委员会纳入IEEE 802.1标准中。 特别适合用于IEEE 802.3局域网间的互联。,9.5.4 网桥的分类,1. 透明网桥（生成树网桥） 2. 源路由选择网桥

26、 3. 转换网桥 4. 封装网桥,80年代初由IBM公司提出的， 并被IEEE 802.5分委员会接受 作为令牌环局域网。 主要用于互联令牌环网，,9.5.4 网桥的分类,1. 透明网桥（生成树网桥） 2. 源路由选择网桥 3. 转换网桥 4. 封装网桥,是透明网桥的一种特殊形式。 它在物理层和数据链路层使用不同协议的 LAN提供网络连接服务。,9.5.4 网桥的分类,1. 透明网桥（生成树网桥） 2. 源路由选择网桥 3. 转换网桥 4. 封装网桥,将接收的帧置于FDDI骨干网使用的信封内， 并将封装的帧转发到FDDI骨干网， 进而传递到其他封装网桥，拆除信封， 送到预定的工作站。 封装网桥

27、通常用于连接FDDI骨干网。,9.5.5 网桥的优缺点,1. 网桥的优点 （1）互联方便 （2）具有网络管理功能 （3）提高安全保密性 （4）可以隔离流量 （5）协议透明 （6）效率高,9.5.5 网桥的优缺点,2. 网桥的缺点 （1）有广播风暴现象 （2）不能决定最佳路径 （3）管理控制功能不强 （4）不能完全隔离不必要的流量 （5）错误信息处理功能不强,9.6 路由器,路由器用于连接多个逻辑上分开的网络。 路由器可以判断网络的地址及选择路径，可以用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网。 路由器是工作在OSI模型的物理、数据链路和网络层的一种互联设备。 一般来说，路由器用于异种网络互

28、联或多个子网的连接。,9.6 路由器,9.6.1 路由器的构成 9.6.2 路由器的工作原理 9.6.3 路由器的功能 9.6.4 路由器的分类 9.6.5 路由器的优缺点 9.6.6 路由器的选择 9.6.7 网桥与路由器的区别,9.6.1 路由器的构成,路由器由输入端口、输出端口、交换开关和路由处理器构成。,1. 输入端口,输入端口是物理链路和输入包的进口处。端口通常由线卡提供，一块线卡一般支持4、8或16个端口。 第一个功能是进行数据链路层的封装和解封装。 第二个功能是在转发表中查找输入包目的地址从而决定目的端口（称为路由查找。 第三，为了提供QoS（服务质量），端口要对收到的包分成几个

29、预定义的服务级别。 第四，端口可能需要运行诸如SLIP（串行线网际协议）和PPP（点对点协议）这样的数据链路级协议或者诸如PPTP（点对点隧道协议）这样的网络级协议。 最后一项功能是参加对公共资源（如交换开关）的仲裁协议。,2. 输出端口,输出端口在包被发送到输出链路之前对包存储，可以实现复杂的调度算法以支持优先级等要求。 与输入端口一样，输出端口同样要能支持数据链路层的封装和解封装，以及许多较高级协议。,3. 交换开关,用以完成输入/输出端口的转换。 使用多种不同的技术来实现。如：总线、交叉开关和共享存储器。,4. 路由处理器,路由处理器计算转发表实现路由协议，并运行对路由器进行配置和管理的

30、软件。 同时，它还处理那些目的地址不在线卡转发表中的包。,9.6.2 路由器的工作原理,路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。 为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据路径表（Routing Table），供路由选择时使用。 1. 静态路径表 2. 动态路径表,由系统管理员事先设置好固定的路径表 系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的， 它不会随未来网络结构的改变而改变。,9.6.2 路由器的工作原理,路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。 为了完成这项工作

31、，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据路径表（Routing Table），供路由选择时使用。 1. 静态路径表 2. 动态路径表,路由器根据网络系统的运行 情况而自动调整的路径表。 自动学习和记忆网络运行情况，,9.6.3 路由器的功能,（1）在网络间截获发送到远地网络段的报文，起转发的作用。 （2）选择最合理的路由，引导通信。 （3）把大的数据包分解成适当大小的数据包，到达目的地后再把分解的数据包包装成原有形式。 （4）多协议的路由器可以连接使用不同通信协议的网络段。 （5）把通信引导到目的地网络，然后到达特定的结点站地址。,9.6.4 路由器的分类,1. 按体系结构 （1）第一代：单总

32、线CPU结构路由器。 （2）第二代：单总线主从CPU结构路由器。 （3）第三代：单总线对称式多CPU结构路由器。 （4）第四代：多总线多CPU结构路由器。 （5）第五代：共享内存式结构路由器。 （6）第六代：交叉开关体系结构路由器和基于机群系统的路由器等。,9.6.5 路由器的优缺点,1. 优点 （1）适用于大规模复杂的网络。 （2）复杂网络中负载共享和最优路径的计算。 （3）能更好地处理多媒体，能连接不同类型的网络。 （4）安全性高。 （5）充分隔离不需要的通信量。 （6）节省局域网的频宽。 （7）网络控制管理能力强。,2. 缺点 （1）不支持非路由协议。 （2）安装复杂。 （3）价格高。,

33、9.6.6 路由器的选择,交换式路由器 它不仅解决了通信流量问题，而且具有更高的网络控制能力和管理能力。使用的则是硬件，提高了网络的控制能力，传输速度快（每秒数千万包）。 基于软件的路由器 采用运行于微处理器上的软件来转发数据包（每秒数十万包）。,9.6.7 网桥与路由器的区别,路由器（Router）是用于连接多个逻辑上分开的网络。 网桥是一个局域网与另一个局域网之间建立连接的桥梁，它的作用是扩展网络和通信手段，在各种传输介质中转发数据信号，扩展网络的距离，同时又有选择地将有地址的信号从一个传输介质发送到另一个传输介质，并能有效地限制两个介质系统中无关紧要的通信。,由于路由器操作的OSI层次比

34、网桥高，所以，路由器提供的服务更为完善。路由器可根据传输费用、转接延时、网络拥塞或信源和终点间的距离来选择最佳路径。 路由器与网桥的另一个重要差别是，路由器了解整个网络，维持互联网络的拓扑，了解网络的状态，因而可使用最有效的路径发送包。,9.7 交换机,交换机是一种能够在源端口和目的端口之间提供直接、快速、及时的点到点连接与数据传输的设备。 它的多点同时传输的特性使得它比集线器有更加广泛的用途。特别是随着交换机价格的不断下降，大有取代集线器之势。,9.7 交换机,971 以太网交换机的原理 972 以太网交换机的分类 973交换机的应用 974交换机的优点,971以太网交换机的原理,在以太网交

35、换机中，不同端口的数据传输可以并行地发生。 它使用称之为“虚拟连接”的概念来连接源节点和目的节点。信息包从源节点发到目的节点之后，虚拟连接就告结束。 以太网交换机内部维护一张双向表，该表将与之相连的实体端口与连接该端口的地址关联起来，如图9.20所示。,以太网交换机工作过程 (1)节点A和节点F分别将信息包发往终点节点E和节点B； (2)网络交换机查看连接表知道节点A与端口1相连，节点E与端口5相连，因此网络交换机就能建立从端口1到端口5的虚拟连接； (3)同理建立起端口6到端口2的虚拟连接； (4)完成节点A到节点E，节点F到节点B的数据传输； (5)虚拟连接结束。,972 以太网交换机的分

36、类,1根据使用的网络技术分类 2根据交换机的速率来分类 3根据工作的协议层分类 4.根据交换机工作方式分类,972 以太网交换机的分类,1根据使用的网络技术分类 2根据交换机的速率来分类 3根据工作的协议层分类 4.根据交换机工作方式分类,以太网交换机 令牌环交换机 FDDI交换机 ATM交换机,972 以太网交换机的分类,1根据使用的网络技术分类 2根据交换机的速率来分类 3根据工作的协议层分类 4.根据交换机工作方式分类,10Mbps交换机 10M /100Mbps自适应交换机 100Mbps交换机 1000Mbps交换机,972 以太网交换机的分类,1根据使用的网络技术分类 2根据交换机

37、的速率来分类 3根据工作的协议层分类 4.根据交换机工作方式分类,第二层交换机 第三层交换机 第四层交换机,972 以太网交换机的分类,1根据使用的网络技术分类 2根据交换机的速率来分类 3根据工作的协议层分类 4.根据交换机工作方式分类,直通式交换机 存储转发式交换机,973交换机的应用,与集线器类似，交换机也是一个分上下端口的设备。 二者不同的是集线器只是信号分配器，多路共用一个带宽。 交换机用来完成信号的交换，每个端口的带宽都相同。 交换机可以“并行”工作，而集线器只能分时工作。,交换机使用的端口 RJ-45端口，用来连接10/100Mbps端口； 光纤接口，用来连接1000Mbps端口

38、； Console管理端口，该端口通过提供的专用电缆（随机附件），可以实现交换机和PC机的连接，实现对交换机的控制与配置； GBIC模块端口，它是一个千兆端口转换器，可支持多种介质连接方式，如多模光纤和单模光纤连接。,以太网交换机的外部接口配置图，如图9.21所示。,图9.22所示为10/100 Mbps自适应交换机连接以太网示意图。,974交换机的优点,(1)减少冲突； (2)提供同时间的多点通信； (3)提供高速的级联； (4)缩短网络响应时间； (5)提高用户的效率。,9.8 网关,在网间互联的设备中，网关是最复杂的。以运输层实现协议转换为例，其转换工作包括数据格式的重新调整、长数据的分

39、段、地址格式的转换，以及对操作规程的适配等。,9.8 网关,9.8.1 网关的概念 9.8.2 常见网关 9.8.3 网关的特点 9.8.4 网关与其他设备的比较 9.8.5 网关的选择（略）,9.8.1 网关的概念,网关（Gateway）又称网间连接器、协议转换器，是一种充当转换重任的计算机系统或设备。 路由器只能在使用相同协议的网络中转发、接收和中继包。 网关可以接收一种协议（如Applie Talk）格式的包，然后在转发之前将它转换为另一种格式（如TCP/IP）的格式。,网关是一个翻译器。网桥只是简单地传达信息，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。同时，网关也可以提供过滤和

40、安全功能。大多数网关运行在OSI 七层协议的顶层应用层。 网关通常是安装在路由器内部的软件。,图9.24显示了一个连接SNA网络(IBM)到NetWare网络(Novell)的网关。,9.8.2 常见网关,（1）IBM主机网关 把LAN上工作站与IBM主机系统连接起来。最早的网关模拟IBM主机的320终端，使LAN的工作站成为主机的终端。 IBM的APPN协议提供了同层联网服务，使主机成为网络的一部分。 当前的趋势是主机也支持TCP/IP，直接与TCP/IP或通过Web服务器与用户连接起来，不再需要专门的网关。,（2）LAN网关 LAN网关提供LAN之间数据传送的通道。通常位于中间的LAN因使

41、用不同的协 议，数据需要做些转换才能通过。 不少路由器提供以太网与FDDI的连接，可以充当此任。 另外，还有提供AppleTalk与TCP/IP，IPX与TCP/IP等协议转换的网关。,（3）电子邮件网关 电子邮件网关把信息从一个供应商的信息应用转移到另一个应用。 网络里使用不同电子邮件网关把信息转换成电子邮件的X.400格式，使用户在网上能共享不同的电子邮件应用程序所发出的信件。 多数电子邮件都能把信息转换成X.400，并解释X.400信息，因此，X.400系统可以扮演电子邮件交换系统的角色。,（4）因特网网关 在因特网中，以往的网关现在称为路由器。 网关现在是指一种系统，这种系统进行网络和

42、应用协议的转换，使TCP/IP网和非TCP/IP网上的用户和应用可以相互通信。 网关也指应用程序之间的翻译设备。 代理服务器网关是一种防火墙，允许内部网的用户访问因特网，同时禁止因特网用户访问内部网。,9.8.3 网关的特点,（1）连接不同协议的网络。 （2）既可以用于广域网互联，也可以用于局域网互联。,9.8.4 网关与其他设备的比较,1. 网关与网桥的比较 网关在概念上与网桥相似，它与网桥的不同之处在于： （1）网关用来实现不同局域网的连接。 （2）网关建在应用层，网桥建在数据链路层。 （3）网关比起网桥有一个主要的优势，它可以将具有不相容的地址格式的网络相连起来。,2. 网关与路由器和主

43、机的比较 （1）网关与主机 主机和网关的区别常产生混淆，这是由于主机意义的转变。 在RFC中（1122/3和 1009）中定义为：主机是连接到一个或多个网络的设备，它可以向任何一个网络发送和从其接收数据，但它从不把数据从一个网络传向另一个。 网关是连接到多于一个网络的设备，它选择性地把数据从一个网络转发到其他网络。,现代的计算机的能力足以同时担当这两种角色，因此，现代的主机定义应该如此：主机是连接到一个或多个网络的设备，它可以向任何一个网络发送或接收数据。它也可以作为网关，但这不是其惟一的目的。,（2）网关与路由器 路由器是专用的网关，其硬件经过特殊的设计使其能以极小的延迟转发大量的数据。 然

44、而，网关也可以是有多个网卡的标准的计算机，其操作系统的网络层有能力转发数据。 由于专用的路由硬件较便宜，计算机用做网关已经很少见了，在只有一个拨号连接的小站点里，还可能使用计算机作为非专用的网关。,9.9 集中器和复用器,9.9.1 复用器 9.9.2 集中器 9.9.3 集中器与复用器的比较,9.9.1 复用器,多路复用器 将来自多个终端的数据混合到一条线路上 混合后的数据在另一端带有多种译码器的链路上进行传送。 多路复用调整了租用高速数字链路的价格。,1. 多路复用器的分类, 频分多路复用器（FDM）, 时分多路复用器（TDM）, 时分多路复用器（TDM）, 统计时分多路复用器（STDM）

45、,（2）根据复用器的智能化程度分类, 简单多路复用器。这是一种没有智能的设备，它的基本操作是降低通道通信线路的成本，并没有其他的功能。 智能多路复用器。这种多路复用器是一种兼有复用器和集中器特性的复合部件，内设智能部件，即可编程部件，一般是微处理机或小型计算机。,2. 多路复用器的比较,（1）频分多路复用器的优缺点 优点：适于传输模拟信道，因此多用于电话系统； 所有的信道并行工作，因此每一路的数据传输都没有延迟； 设备费用低。 缺点：当终端的数目较多时，由于分配给每一条信道的带宽都比较窄，因此对带通滤波器的要求比较严格；最大传输速率比较低。,（2）时分多路复用器的优缺点 优点：用于传输数字信息

46、，因此多用来与数字型终端匹配； 有较高的传输速率； 数据按串行方式传送，各终端使用相同的传输频带。 缺点：数据的串行带来一定的延迟； 设备费用比较高。,（3）同步时分多路复用器与异步时分多路复用器的比较 扫描方法同步时分多路复用器依次扫描各个终端，并且在每一个终端停留的时间相等。异步时分多路复用器也扫描每一个终端，只有当被扫描的终端有信息发送时，才在该处停留一个时间片。 附加地址信息同步时分多路复用器由于收、发两端严格同步，使收、发两端可以一一对应，因此不必附有发送者的地址。而异步时分多路复用器由于收、发双方无法一一对应，因此必须附加发送者的地址。,3. 多路复用器的使用,4. 多路复用器的选

47、择准则,（1）输入处理的容量。可能容纳的最多路数近似算法 Nmax=BW/fbaud+f0 （2）终端的输入/输出速率。加接到时分多路复用器的终端可按不同的速率工作，但是各个终端的输入/输出速率之和要小于或等于与复用器相连的调制解调器的速率。 （3）终端采用的代码。时分多路复用器允许加接的终端采用不同的代码集，例如ASCII码、CCITT NO 2代码等。 （4）滤波器的性能。频分多路复用器利用滤波器来分割频谱。 （5）兼容性。指不同制造厂商生产的多路复用器可以相互兼容，同时还应符合ITUT有关建议的要求。,9.9.2 集中器,集中器是连接终端、计算机或通信设备的中心连接点设备，能成为电缆会合

48、的中心点。 技术上，一个集中器聚合一定数量的输入线和一定数量的输出线，或者为许多设备提供一条中心通信链路。 集中器的功能要比多路复用器强得多，类似于通信控制器，具有对线路进行控制、代码转换、组合报文、进行差错控制等功能。但多路复用器响应快，成本低，易实现，因此选择时可以根据环境和要求综合分析选用。,1. 集中器的引入,（1）异步时分多路复用器仍然要因为扫描每一个终端而花费一部分开销，尤其在发送信息的终端数目比较多的时候，有大量的无用开销。 （2）每一个终端仍然只能发送少量的信息。,2. 集中器的功能,集中器是将m条输入线汇总成n条输出线的传输控制设备（mn）。 （1）集中器最主要的功能是将多路输入的大量低、中速数据进行组合后，再经过一条或几条高速线路送往另一个集中器或前置处理机； （2）多路输入在纯争用的情况下，集中器可以用做可编程的交换设备，因此它也被称为端口选择器； （3）集中器配置联机存储器和相应的软件，可以完成报文交换的功能或存储转发报文的功能。 （4）在一个集中器上可以同时完成集中和远程批处理的业务。,3. 集中器的工作原理,终端 缓冲区 中心处理机,4. 集中器的使用,（1）集中器连接一台主机与一组终端,（2）连接多台终端与多台主机,5. 集中器使用的技术,（1）争用 争用的基本思想是多