第4章计算机网络设备

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1、第4章 计算机网络设备,2,本章要点,传输介质网络互联设备（网卡、中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关）网络综合设备,3,4.1 传输介质,传输介质分两类 有线 双绞线、同轴电缆、光纤 无线微波、卫星、红外线、激光,4,1双绞线,每一对双绞线由绞合在一起的相互绝缘的两根铜线组成，直径约为1mm。如：电话线，有两对（四芯）双绞线的，也有一对（两芯）的。双绞线可用于传输模拟信号和数字信号。传输速率与线的粗细、长短有关，线的直径越大，传输距离越短，则传输速率越高。分两种 ：非屏蔽双绞线（UTP）屏蔽双绞线（STP）,5,非屏蔽双绞线（UTP）,有五种质量级别（即1、2、3、4、5类），5类最好

2、，通常用3类、5类。3类：10Mbps以下的数据传输5类：100Mbps快速以太网、150Mbps的ATM 特点： 抗干扰能力差价格便宜安装方便，适用于点到点连接和多点连接，传输距离100米,6,屏蔽双绞线（STP）,是在双绞线的外面再加上一个用金属丝编织成的屏蔽层。 特点：抗干扰能力强，误码率低，传输速率较高。支持远距离传输（十几千米）和有较多网络结点的场合。,7,双绞线连接器的连接方式,非屏蔽双绞线通常使用RJ45连接器EIA 568A芯1 芯2 芯3 芯4 芯5 芯6 芯7 芯8白绿 绿 白橙 蓝 白蓝 橙 白棕 棕EIA 568B芯1 芯2 芯3 芯4 芯5 芯6 芯7 芯8白橙 橙

3、白绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕,8,两种常用的双绞线跳线类型,直通线：适用于主机到Hub或主机到交换机，双绞线的两端需同时选用A类接法或B类接法。 交叉线：适用于同类设备连接，如：主机到主机、Hub到Hub等，双绞线的一端应采用A类接法，另一端应采用B类接法。,9,2同轴电缆,由同轴的内外两个导体组成，内导体是一根金属线，外导体是一根圆柱形的套管，一般是细金属线编织的网状结构，内外导体之间有绝缘层。 用同轴电缆作为传输介质还需要：两端的终结器（50欧姆或75欧姆）中间连接需要收发器、T形头、筒形连接器等 可分为 基带同轴电缆（50欧姆同轴电缆） 宽带同轴电缆（75欧姆同轴电缆）,10,基带同轴电

4、缆,常用于局域网。可分为 细缆 一般不超过180m 粗缆 一般不超过500m 要加长需接中继器 优点：抗干扰性强，支持多点连接缺点：物理可靠性不好，极易出故障,11,宽带同轴电缆,常用于高带宽数据通信，支持多路复用。如：有线电视,12,3.光纤,按使用场合可分为 室外光纤 需防水、防晒、防压、防化学腐蚀等 室内光纤 主要考虑灵活 按光线传播的角度可分为 单模光纤 纤芯较细多模光纤 纤芯较粗,13,单模光纤和多模光纤特性比较,14,光纤和一般电线传输的最大不同之处：光纤截面积小；光纤材料为玻璃，具不导电特性；光纤使用光线来传输信号，电线用电来传送信号。,15,光纤的特点：,传输速率高；传输损耗小

5、；抗电磁干扰性强，误码率低；保密性好，不易被窃听；重量轻，体积小，铺设容易；分接线路不易；造价很高。,16,铺设光纤的成本：,室外光纤（占总成本的大部分）；室内光纤（占总成本的小部分）；连接室内和室外光纤 熔接（略高于室内光纤成本）,17,双绞线、同轴电缆、光纤特性比较,18,4.无线传输介质,有线传输介质需铺设线路，且不能随意移动。无线传输介质不需铺设传输线，允许设备在一定范围内移动，适合边远山区等难于铺设传输线的地区。 常用有三种： 微波与卫星通信 红外线通信 激光通信,19,微波与卫星通信,微波的频率范围：100MHz-10GHz 微波的特点：频率高，频段范围很宽，故微波信道的容量很大；

6、微波能穿透电离层而不反射到地面，故只能直线传播，因为地球是圆的，因此微波的传播距离受到限制。有两种通信方式地面微波接力通信 地面微波中继站 卫星通信 微波中继站放在人造卫星上 以上两种通信方式相同点：频带宽，容量大，信号所受干扰小，通信稳定。不同点：卫星传播时延大。,20,红外线通信,用红外线来传输信号发送端：有红外线发送器接收端：有红外线接收器发送端与接收端之间必须在可视范围内，中间不允许有障碍物。特点具有很强的方向性，很难窃听，但传输距离有限。 如：掌上电脑与主机连接,21,激光通信,利用激光来传输信号，即将激光束调制成光脉冲，以传输数据。配置一对激光收、发器优点难于窃听，不易被干扰缺点不

7、能传太远，易受环境影响，有少量污染。,22,4.2 网卡（NIC）,网卡的分类按支持的计算机种类：标准以太网卡、PCMCIA网卡按支持的传输速率：10Mb/s、 100Mb/s、 10/100Mb/s自适应、 1000Mb/s按支持的传输介质：双绞线网卡、粗缆网卡、细缆网卡、光纤网卡按支持的总线类型：ISA网卡、PCI网卡,23,网卡的总线类型,ISA（工业标准结构）PCI（外围部件互相连接）MCA（微通道结构）EISA （扩展的工业标准结构）PCI,24,网卡的配置参数,中断请求IRQ3I/O地址300H存储器基地址,25,网卡的接口类型,AUI接口（粗同轴电缆）BNC接口（细同轴电缆）RJ

8、-45接口,26,网卡的制造商,3Com等,27,网卡的选用,网卡的材质和制作工艺；选择适当的品牌；根据网络类型选择网卡；根据计算机插槽总线类型选购网卡；根据使用环境来选择网卡。,28,4.3 中继器,29,4.4 集线器,是将分散的、用于连接网络设备的线路集中在一起，以便管理和维护，故称为集线器或集中器。集线器提供两类端口：用于连接节电的RJ-45端口用于连接粗缆的AUI端口、用于连接细缆的BNC端口或是连接光纤的F/O端口。,30,4.4.1 集线器的工作过程,缺点：不安全因素；容易造成网络塞车，降低网络效率；采用非双工传输，网络通信效率低。,31,4.4.2 集线器的特点,用户带宽共享，

9、带宽受限采用广播方式，易造成网络风暴非双工传输，网络效率低,32,4.4.3 集线器的分类,按端口数量分：8口、16口、24口等按带宽分：10Mb/s、 100Mb/s、 10/100Mb/s自适应按配置的形式分：独立型集线器、模块化集线器、堆叠式集线器,33,4.3.4 选择集线器应注意的问题,是普通式或堆叠式是非智能式或智能式，是否支持网管端口数量的多少若选择堆叠，应注意：支持堆叠的集线器数量最多是多少集线器备板带宽是多少是否支持网管功能最多可支持端口的数量支持哪几种局域网的协议,34,4.5 网桥,网桥 属于结点级的网络互联设备，它在数据链路层对帧进行存储转发。因为局域网数据链路层分为L

10、LC子层、MAC子层，所以网桥实际上是在MAC子层上实现网络互联，故要求互联的两个网络从应用层到LLC子层，相对应的层次采用相同的协议，即为同构网络，而对MAC子层和物理层可遵循不同的协议，所以网桥可互联IEEE802标准的网，如：总线网、令牌环网、令牌总线网。,35,网桥的工作原理：,网桥对所连的局域网发来每一帧数据都要检查源地址和目的地址：如果源地址与目的地址不属同一网络 留下该帧，然后使用另一网络的MAC协议，将此帧发给另一网络。如果源地址与目的地址属于同一网络 则不转发。,36,802.3,LAN1,203,数据,102,数据,网桥1,203,数据,LAN2,802.4,网桥2,37,

11、网桥的作用：,从以上原理中，可看出网桥有过滤作用。过滤作用的用途：当一个网络由于负载很重而性能下降时，可用网桥把它分成两个小局域网，并且每个小局域网内的通信量明显高于网间的通信量，使整个互联网性能提高。网桥具有隔离作用，使一个网络上故障不会影响另一个网络，所以提高整个网络的可靠性。可扩大物理范围，增加工作站的最大数目，使不同的物理媒体共存于一个扩展的局域网中。,38,网桥的类型,根据采用的路由算法的不同，可分为两种：透明网桥 IEEE802.1网桥标准源路由选择网桥 IEEE802.5网桥标准,39,透明网桥,IEEE802.1标准中规定，路由选择功能只设在网桥中，局域网上各工作站都不设置路由

12、选择功能。所以网桥中要建立一张站表，内容包括：站地址 源站地址端口号 将帧发往目的地址应从哪个端口发出去（或连接哪个网络）LAN类型 用于标识MAC规程，以便了解是否需进行协议转换表目登记时间（或帧到达时间） 记录帧到达时间，以便保留网络拓扑中最新状态信息，网桥中有一程序，周期性扫描表中项目，清除以前（几分钟）的登记。,40,当一个网桥刚连接到局域网上时，其站表是空的。这时若网桥收到一帧，则不能根据站表来决策，而是采用“洪泛法”将收到的帧向除进入端外的所有端口转发，如果这个帧又到了另一网桥，也由同样方法转发，直至到达目的站为止。举例：,41,透明网桥的路由选择方法：,透明网桥的优点：容易安装，

13、无需人工输入路由信息。缺点：没有选择最佳路由。,查目的地址（在站表中）,若查到,若没查到，用洪泛法转发此帧，并登记站表,不在入口端所在局域网中，转发,在入口端所在局域网中，丢弃此帧,42,源路由选择网桥,802.5网桥标准规定 由发送帧的源工作站负责路由选择。所以每个工作站中都配置一张路由选择表；表中为本站所能到达的工作站都建立一个表目，列出了由本站到达目的站沿途所有工作站和网桥的站址；由本站发往该目的站所有帧，都将沿着这条路径传输。,43,源站选择路由的步骤：,源站以广播方式向目的站发送一个路由选择帧，沿所有可能的路径传送；在传送中，每个路由选择帧都记下所经过的路径；当路由选择帧到达目的站后

14、，就沿原路径返回源站，带回路由信息；源站从所有可能的路径选择一条最佳路由，记入本站的路由选择表中。以后凡从这个目的站发送的帧，其首部都携带源站所确定的路由信息。优点：可寻找最佳路由。缺点：网络工作站的实现较复杂；当网络规模很大时，广播帧的数目会剧增，引起拥塞。,44,网桥的功能,帧的接收与发送：从所连接的局域网端口接收帧，从帧中获得目标站地址，分析目的站是否属于本网桥所连接的另一个局域网，以决定对该帧是转发还是丢弃。缓存管理：存储空间要足够大（两类缓冲区）收缓冲区 暂存从端口收到的、待处理的帧。送缓冲区 暂存经协议转换等处理后待发送的帧。协议转换： 将源局域网中采用的帧格式和物理层规程转换为目

15、的局域网所采用的帧格式和物理层规程差错控制首先进行差错检测；再对经协议转换后的MAC帧生成新的CRC码，并填入到新MAC帧的CRC字段。路由选择功能：源路由选择网桥 无此功能透明网桥 有此功能,45,4.6 交换机,交换机是数据链路层设备，它可将多个物理局域网网段连接到一个大型网络上。交换机的工作方式与透明网桥几乎相同，唯一差别是交换机在硬件中执行查表功能，而网桥把它的表存放在随机访问存储器（RAM ）中。所以交换机的传输速度很快。交换机有许多类型：ATM交换机LAN交换机不同类型的WAN交换机,46,4.6.1 交换机的分类,根据使用的技术分为：以太网交换机令牌环网交换机FDDI交换机ATM交换机快速以太网交换机,47,交换机的分类,根据应用领域分为：台式交换机工作组交换机主干交换机企业交换机分段交换机端口交换机网络交换机,48,4.6.2 交换机的选择,交换端口的数量交换端口的类型系统的扩展能力主干线连接手段交换机总交换能力是否需要路由选择能力是否需要热切换能力是否需要容错能力能否与现有设备兼容，顺利连接网络管理能力,