计算机网络互联设备讲解

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1、3.1 计算机网络体系结构 网络体系结构提出的背景计算机网络的复杂 性、异质性 不同的通信介质有线、无线、 不同种类的设备主机、路由器、交换机、 复用设备、 不同的操作系统Unix、Windows、 不同的软/硬件、接口和通信约定（协议） 不同的应用环境固定、移动、 不同种类业务分时、交互、实时、 宝贵的投资和积累有形、无形、 用户业务的延续性不允许出现大的跌宕起 伏 1. 计算机网络体系结构的定义 计算机网络中也采用了分层方法。把 复杂的问题划分为若干个较小的、单一的局部 问题，在不同层上予以解决。 网络的层次结构方法要解决的问题： 网络应该具有哪些层次？每一层的功能 是什么？（分层与功能）

2、 各层之间的关系是怎样的？它们如何进 行交互？（服务与接口） 通信双方的数据传输要遵循哪些规则？ （协议） 1.3计算机网络标准化组织和通信标准 OSI七层参考模型 应用层Application 表示层Presentation 会话层session 传输层transport 物理层Physical 数据链路层Data Link 网络层Network 7 6 5 4 3 2 1 处理网络应用 数据表示 主机间通信 端到端的连接 寻址和最短路径 介质访问 接入 二进制传输 网络互连设备网络互连设备 OSI七层协议模式结构? 物理层 中继器、集线器、调制解调器、网卡 数据链路层 网桥、交换机 网络层

3、 路由器 应用层 网关、防火墙 3.1 调制解调器 一.定义: 调制解调器（Modem）是一种使计算机的数 字数据能够利用现有的电话线路进行传输的设备。由 于电话线路是目前用户覆盖率最高的通信网络，所以 利用它来连接计算机可以方便快捷地形成广域 Internet计算机网络。 调制解调器是计算机实现拨号连接因特网的 基本设备。 二.工作原理: Modem的基本功能就是将来自计算机的数字数 据作为调制信号来调制特定的音频载波，成为一定波特 率（Baud）的模拟信号，再送到模拟电话线上通过电话 网络进行远程传输。而对于来自电话网的模拟数据信号 ，Modem先将其解调还原为数字数据信号后，再送到计算

4、机主机进行处理。 调制解调器 三.分类: 1.以连接方式区分:内置调制解调器 和外内置调制解调器。 2.以带宽区分：宽带和窄带。 调制解调器 内置调制解调器和外置调制解调器。 宽带和窄带 按数据传输率的高低Modem分为14.4、28.8、 33.6和56Kb/s等多种。 窄带：指的是带宽在56Kb/s以下的调制解调器 。 宽带：指的是带宽高于在56Kb/s的调制解调器 。名词补充解释：问题:什么是带宽? 带宽：每秒传输的数据量线路带宽的单位为b/s(Bit per second 每秒传输位数) 内置调制解调器和外置调制解调器 Modem可分为外置式和内置式两大类。外置式Modem是一个 独立

5、的设备，它有独立的电源，在计算机外面通过串行接口（ COM）与计算机相连。内置式Modem是一个扩展卡，将它插入计 算机内部的系统总线插槽，便与主机连接. 名词补充解释: 1.并行数据传输:传输中有多个数据位同时传输. 2.串行数据传输:数据传输中数据的每一位按顺序 依次传输. 问题：内置调制解调器和外置调制解调器 谁性能更好？ 内置调制解调器和外置调制解调器比较 外置调制解调器在运行时对CPU的资 源占用率比内置调制解调器要低，而且其兼容 性要比内置调制解调器好，安装使用方便，因 而得到了广泛的使用。 一.定义: 网络适配器也叫网络接口卡（Network Interface Card， 缩写

6、为NIC），简称网卡，它是计算机与局域网的线路连接的 关键部件。将它插入主板的扩展插槽并安装相应的驱动程序， 利用它提供的网络线路接口，就可以实现计算机与局域网的连 接和通讯。 3. 网卡 3. 网卡 二工作原理： 整理计算机上要发往网线上的数据，并将数 据分解为适当大小的数据包之后向网络上发送出去。 每块网卡都有一个惟一的网络节点地址，它是网卡生 产厂家在生产时烧入ROM中的，且保证惟一。 3. 网卡 三分类： 以接头种类区分： 以总线接口区分： 以带宽区分： 以接头种类区分（图例） 网卡按照总线扩展接口划分 1.ISA接口网卡 2.PCI接口网卡 3.USB接口网卡 4.PCMCIA接口网

7、卡 ISA接口网卡 ISA是早期网卡使用 的一种总线接口，ISA网 卡种方式的网络传输速率 低，CPU资源占用大，其 多为10M网卡. PCI接口网卡 PCI(peripheral component interconnect) 总线插槽仍是目前主板上 最基本的接口。其基于32 位数据总线，可扩展为64 位，它的工作频率为 33MHz/66MHz。数据传 输率为每秒 132MB(32*33MHz/8)。 USB接口网卡 在目前的电脑上很难找 到没有USB接口(Universal Serial Bus，通用串行总线)的 ，USB总线分为USB2.0和 USB1.1标准。USB1.1标准的 传输速

8、率的理论值是12Mbps ，而USB2.0标准的传输速率 可以高达480Mbps，目前的 USB有线网卡多为USB2.0标 准的。 PCMCIA接口网卡 PCMCIA接口是笔记 本电脑专用接口， PCMCIA总线分为两类， 一类为16位的PCMCIA， 另一类为32位的CardBus ，CardBus网卡的最大吞 吐量接近90Mbps，其是 目前市售笔记本网卡的主 流。 以带宽区分 网卡按照传输速率（带宽）划分 10Mbps、10/100Mbps自适应、千兆bps 中继器又叫转发器，是两个网络在物理层 上的连接，用于连接具有相同物理层协议的局域 网，是局域网互连的最简单的设备。 中继器 一定义

9、 中继器 二工作原理： 中继器（Repeater）主要的功能就是将收到的信号 重新整理，使其恢复原来的波形和强度，然后继续传送下去， 如此信号就可以传得更远。也由于中继器的功能极为简单，因 此对应到OSI模型里，中继器是位于最底层物理层（ Physical Layer）。 中继器是为了解决电缆长度问题而用的它可以将 传送信号放大，从而使它在网络上传输的更远先进的中继器 通过放大和再生信号可以扩展介质的传输距离。 。 中继器图例 集线器又称集中器，也就是俗称的HUB。集线器是一种 特殊的中继器，而中继的主要作用是对接收到的信号进行再 生放大，以扩大网络的传输距离。是对网络进行集中管理的 主要设备

10、。在传统的总线型网络中如果使用了HUB，那么这 个网络就变成了混合型网络。集线器有利于故障的检测和提 高网络的可靠性。另外，集线器能自动指示有故障的工作站 ，并切除其与网络的通信。 集线器 一定义 集线器 二功能 集线器是把来自不同的计算机网络设 备的电缆集中配置于一体，它是多个网络电缆 的中间转接设备 集线器图例 有些集线器除了RJ-45插孔外，还会有BNC接头、 AUI接头或光纤接头。 三分类 独立式HUB 这类集线器主要是为了克服总线结构的网络布线困难和易出故障的 问题而引入，它是最早使用于局域网络的集线器。它具有低价格、容易 查找故障等特点，这类集线器适于小型网络，一般支持824个工作

11、站， 可以利用串接方式连接多个可扩充端口。 叠加式HUB 它比独立式集线器进了一步，多个集线器通过一条高速链路可以叠 加起来。由48个集线器一个一个叠加起来，它仅支持一种局域网标准 ，即要么支持以太网络，要么支持令牌环，不能同时支持多种局域网， 它适合于工作组网络。这类集线器一般都有少量的容错能力和网络管理 功能，而且可以非常方便地实现网络的扩充。 智能模块化集线器 智能模块化集线器采用模块化结构，由机柜、电源、主干面板、插卡和 管理模块等组成。它利用高速主干线连起来，可插入Ethernet 、Token ring 、FDDI或ATM模块，另外还有网管模块、路由模块等。 集线器 3-3-5 网

12、桥 3-3-7 第2 层交换机 第2层交换机（Layer 2 Switch）属于链路层(Data Link Layer)的设备，又称为交换式集线器(Switch Hub)或多口网桥 (Multi-port Bridge)，因为它同时具备了集线器和网桥的功能。 3-3-8 第3 层交换机 第3层交换机(Layer 3 Switch)和路由器同在网络层 (Network Layer)工作，而且彼此关系密切。事实上，第3层交 换机除了具有原本第2层交换机的功能外，还能进行路由工作 。 3-3-6 路由器 路由器(Router)是工作于OSI模型中的网络层(Ntework Layer)。它最主要的功能

13、，就是在不同的网络间选择一条最佳 的传输路径。 路由器还有一项重要的功能：阻隔广播信息包。 网桥路由器提供了网桥和路由器的综合功能。 3-3-9 VLAN VLAN（Virtual LAN,虚拟局域网）其实可以说是交换式技术 的高级应用。原本交换式技术只能提供两个Port互传数据(如前面所 提到的例子)，但是VLAN将应用范围大幅地延展开来，不但增进整体 效益，更方便管理。简单地说，VLAN有两个主要的功能： 将交换机上的连接端口划 分成不同的组，因此当广播信 息包在传送时，便只会在该连 接端口所属的组内传送，不同 组的连接端口不会收这个信息 包，因此可以减少不必要的干 扰。 将多个交换机分割成不同 的组，并且限制不同组间的数 据访问权限，提高管理的安全 性。 3-3-10 小结 科技在进步，网络设备的功能越来 越强，彼此之间的区分也越来越模糊 。先是网桥路由器，后是交换机，它 们的功能、名称，都把原本在网络设 备之间，壁垒分明的界线，彻底地破 坏、毁灭。