数据通信__第7章_网络设备与传输介质

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1、第 7 章 网络设备和传输介质 1 1 v功能 n数据的封装与解封 发送时将上一层交下来的数据加上首部和尾 部，成为以太网的帧。接收时将以太网的帧 剥去首部和尾部，然后送交上一层 。 n链路管理 主要是半双工方式下CSMA/CD协议的实现 n编码与译码 即曼彻斯特编码与译码 7.1 网络设备 1、网络接口卡NIC 2 2 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 v分类 n根据传输速率分类 10Mbit/s网卡 10/100Mbit/s自适应网卡 7.1 网络设备 3 3 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 v分类 n根据传输速率分类 1000Mbit/s网卡 7.1 网

2、络设备 4 4 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 v分类 n根据传输速率分类 万兆网卡 7.1 网络设备 5 5 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 v分类 n根据总线类型分类 ISA总线型网卡 PCI总线型网卡 PCMCIA型网卡 USB网络适配器 7.1 网络设备 6 6 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 v分类 n根据端口类型分类 RJ-45网卡 BNC端口网卡 光纤端口网卡 无线网卡 7.1 网络设备 7 7 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 v功能特点 n交换机是一种具有简化、低价、高性能和高端 口密集特点的交换产品。 n

3、一般工作在数据链路层，按硬件地址转发数据 包。 n交换机的每个端口都是独立的冲突域，由它构 成的网络是全双工网络。但所有端口共享广播域 。 7.1 网络设备 2、交换机 8 8 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 根据使用的网络技术划分 以太网交换机 令牌环交换机 ATM交换机 FDDI交换机 用于局域网，使用最广 泛，价格较低 用于电信网的主干，高 端，价格贵 用于早期使用光纤的校 园网，目前少见 用于令牌环网，目前少 见 ATM技术简介： ATM称为异步传输模式，以信元为单位，又称 信元中继，采用面向连接技术，具有电路交换 和分组交换的双重性，用于电信网的主干。适 用于高速信

4、息传送和对服务质量的支持，还具 备了综合多种业务的能力，以及动态带宽分配 与连接管理能力和对已有技术的兼容性。 v 交换机的分类 7.1 网络设备 9 9 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 根据应用的规模划分 工作组交换机 骨干交换机 中心交换机 支持100信息点；带宽 10/100M；固定配置； 无网管 支持300信息点；带宽 可达1000M；固定配置 或模块配置；有光纤模 块；简单网管 支持500信息点；带宽 可达万兆；模块化；网 络管理；硬件冗余； 7.1 网络设备 1010 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 根据交换机工作的协议层划分 二层交换机 三层交

5、换机 四层交换机 工作在第二层；能够根据 MAC地址完成不同端口间的 数据交换；支持VLAN划分 工作在第三层；除二层功能 外还具有路由功能；可实现 VLAN间的互通 工作在第四层；除前两层功 能外还可以识别上层应用程 序，实现带宽分配、故障诊 断、应用程序数据流访问控 制等功能 7.1 网络设备 1111 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 v交换机的工作过程-学习 7.1 网络设备 1212 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 v交换机的工作过程-泛洪 假设交换机还和其他交换机相连 7.1 网络设备 1313 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 v

6、交换机的工作过程-转发 假设主机A要向主机D发送消息。 7.1 网络设备 1414 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 v交换机的工作过程-过滤 假设主机B要向主机C发送消息。 7.1 网络设备 1515 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 交换机主要支持三种工作方式：存储转发、直 通式和自由分段，下面分别予以介绍。 n存储转发模式 当交换机运行存储转发模式时，在转发数据帧 之前必须接收整个帧。交换机接收到完整的数据 帧以后，检查其源地址和目标地址，并对整个帧 进行CRC（循环冗余校验）。若无错，则转发该 帧，若有错，则丢弃该帧。 7.1 网络设备 v 交换式以太网

7、的数据帧转发过程 1616 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 n直通转发模式 也称为直通式，允许交换机在检查到数据帧 中的目标地址时就开始转发数据帧。目标地址 在数据帧中占用6个Byte（这6Byte正是目标设 备的MAC地址），所以直通式的延迟很小。 7.1 网络设备 1717 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 n自由分段模式 自由分段方式有效地结合了直通式和存储转 发模式的优点。当交换机工作在自由分段模式 时，它只检查数据帧的前64字节，如果前 64字 节没有出现错误，交换机就转发该帧。反之 ， 如果检测到前64Byte出错，交换机就丢弃该帧。 7.1 网络

8、设备 1818 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 7.1 网络设备 3、路由器 功能特点 路由器是工作在异种网络之间的一个网络互 联设备 。 工作在网络层。 路由器的每个端口都是独立的冲突域，且每 个端口都属于独立的广播域。 1919 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 当路由器从某个接口接收到数据包，路由器将包 头打开检查目的地址。通过目的地址查路由表，找 到下一跳地址，然后通过相应端口将包发至下一跳 。 LAN0LAN1Serial 0Serial 1 RTA RTCRTDRTE 数据包 目的地址下一跳 1.1.1.02.2.2.3 3.3.3.04.4.4.

9、1 5.5.5.06.6.6.3 2.2.2.34.4.4.16.6.6.3 目的地址 5.5.5.0 v 路由器的工作原理 7.1 网络设备 2020 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 n转发报文 在网络间截获发送到远方网段的报文，起转发作用 n路由选择 选择最合理的路由，引导通信。 n数据分片和重组 路由器在转发报文的过程中，为了便于在网络间传 送报文，按照预定的规则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 装成原有格式。 v 路由器的作用 7.1 网络设备 2121 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 CPU RAM NVRAM

10、闪存 ROM 接口 系统核心，执行OS指令或用户指令 随机存取存储器，用于存储路由表和作 为缓冲区，关机数据消失 非易失的存储器，用于存储路由表备份 配置文件，关机数据保留 可编程、可擦除ROM，保存OS的映像 用来存放开机诊断程序，引导程序，操 作系统 物理：以太网口，console口，serial口 ，AUX口。 逻辑：loopback口，子接口 v 路由器的硬件组成 7.1 网络设备 2222 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 7.2 传输介质 双绞线、 同轴电缆(粗、细) 金属导体 光纤 无线 无线电、微波、卫星、红外线 2323 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术

11、术学学院院 7.2 传输介质 1、双绞线（Twist Pair，TP） 内导体芯线 绝缘 内屏蔽 外屏蔽 外套 -螺旋绞合的双导线 -每根4对、25对、50对、1000对 -典型连接距离100m（LAN） -RJ45插座、插头 -优缺点： 成本低 组装密度高、节省空间 安装容易（综合布线系统） 平衡传输（高速率） 抗干扰性一般 连接距离短 2424 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 屏蔽双绞线(STP) 非屏蔽双绞线(UTP) 以铝箔屏蔽以减少干 扰和串音，应用较少 无任何屏蔽层， 应用广泛 7.2 传输介质 v 双绞线的分类 2525 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术

12、学学院院 该类双绞线的最高传输频率为20MHz，最高传 输速率为16Mbit/s，可用于语音传输和最高传 输速率为16Mbit/s的数据传输。 v 各类双绞线的特性 3类双绞线 4类双绞线 3类双绞线的最高传输频率为16MHz，最高传 输速率为10Mbit/s，用于语音和最高传输速率 为10Mbit/s的数据传输。 7.2 传输介质 2626 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 与5类双绞线相比，超5类双绞线的衰减和串扰 更小，可提供更坚实的网络基础，满足大多数 应用的需求。 5类双绞线 超5类双绞线 5类双绞线电缆使用了特殊的绝缘材料，使其 最高传输频率达到100MHz。 7.

13、2 传输介质 2727 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 标准制定机构和制造商正在考虑利用一种新型 的铜缆系统，其带宽可以高达600MHz。 6类双绞线 7类双绞线 6类双绞线的最高频率为200MHz频率， 连接 千兆以太网时连接距离可以达到标准的100m。 7.2 传输介质 2828 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 v 双绞线的连接标准 ANSI/EIA/TIA568商业大楼电信布线标准 规定了两种双绞线的线序。 7.2 传输介质 线对色彩码 1 白蓝，蓝 2 白橙，橙 3 白绿，绿 4 白棕，棕 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7

14、8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 交叉线直连线 2929 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 EIA-568A 绿白 绿 橙白 蓝 蓝白 橙 棕白 棕 EIA-568B 橙白 橙 绿白 蓝 蓝白 绿 棕白 棕 两种标准 7.2 传输介质 双绞线的制作 n准备工具 双绞线（5类UTP） RJ-45接头（水晶头） 网线钳 测线仪 3030 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 剪一段适当长度的网线（小于100米），用网 线钳剥去外皮约2.5厘米，将4对细线扇形分开。 将细线按白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、 白棕、棕的顺序排列。将8条线并拢

15、，排在一个 平面上，拉直。网线剪齐，留约1.5厘米长度。 水晶头金属片向前，卡口处向下，将网线插 入水晶头内，注意白橙线对准第一脚。检查是 否充分、整齐的排列插入，用网线钳压紧即可 7.2 传输介质 n网线制作 3131 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 交叉线：同种接口 交换机-交换机、PC-PC、HUB-HUB(标准端口) 直连线：异种接口 PC/路由器-交换机/HUB、HUB-HUB(级连端口) 交叉线和直连线的使用 7.2 传输介质 3232 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 7.2 传输介质 2、同轴电缆 v 组成 铜芯 绝缘层 外导体 屏蔽层 保护套

16、 3333 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 细缆 7.2 传输介质 粗缆 2、同轴电缆 v 分类 用于计算机网络中的基带同轴电缆的特征阻用于计算机网络中的基带同轴电缆的特征阻 抗为抗为5050，主要的型号有，主要的型号有RG-8RG-8和和RG-58RG-58，其中，其中 RG-8RG-8称为粗同轴电缆（简称为粗缆），称为粗同轴电缆（简称为粗缆），RG-58RG-58 称为细同轴电缆（简称为细缆）。称为细同轴电缆（简称为细缆）。 使用使用BNCBNC接头接头 使用使用AUIAUI接头接头 3434 沈沈阳阳理工大理工大学学应应用技用技术术学学院院 有光脉冲-1，无光脉冲-0 7.2 传输介质 3、光纤 v 传输原理光的全反射 光从折射率高的介质（纤芯）射到折射率低光从折射率高的介质（纤芯）射到折射率低 的介质（玻璃包层）时会产生折射。当入射的介质（玻璃包层）时会产