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1、2011-4-7,1,网络互联与常用网络设备,网络互联与常用网络设备,本章内容 网络互联的基本概念 网络互联的层次和类型 常用网络设备网卡中继器、集线器网桥、交换机路由器网关,2011-4-7,2,网络互联与常用网络设备,一、 网络互联的基本概念,所谓网络的互联，一般是指将不同的网络（如局域网、广域网）通过某种手段连接起来，使之能够相互通信的一种技术和方法。网络互联的动力：更大范围的资源共享。从互联的层度讲，网络互联有层度不同的3个概念: 1. 互连在两个物理网络之间至少有一条物理链路，它为两个网络的数据交换提供了物质基础和可能性，但并不能保证两个网络一定能够进行数据交换，因为这还要取决于两个
2、网络的通信协议是否兼容。2. 互通两个网络之间可以进行数据交换，它仅仅涉及通信的两个网络之间的端对端连接和数据交换，为互操作提供前提条件。3. 互操作两个网络中不同计算机系统之间具有透明地访问对方资源的能力，不依赖于具体连接形式，为支持应用间的相互作用而创建的协议环境，一般由高层软件来实现。,2011-4-7,3,网络互联与常用网络设备,？,网络互联的任务、目的： 1、扩大网络通信范围与限定信息通信范围 2、提高网络系统的性能与可靠性 3、实现异种网络之间服务和资源的共享,2011-4-7,4,网络互联与常用网络设备,三个基本概念,广播 向网络上的所有设备发送数据 广播域 网络上所有能够接收到
3、同样广播分组的设备的集合 冲突域 网络中的一部分，以网桥、交换机或者路由器为边界，在冲突域中任意两台主机同时发送数据都会产生冲突 一个冲突域一定是一个广播域，反之不然；一个广播域包含一个或多个冲突域,2011-4-7,5,网络互联与常用网络设备,二、 网络互联层次和类型,从网络体系结构的层次观点来考察，网络互联可在四个层次上实现：物理层互联数据链路层互联网络层互联网络层以上互联,2.1 网络互联层次,2011-4-7,6,网络互联与常用网络设备,物理层互联： 中继器（总线网）/ 集线器（星型或环形网）在电缆段之间复制比特流。没有地址概念，因此从本质上不能算是网络互联。,网络层,数据链路层,物理
4、层,传输层,应用层,网络层,数据链路层,物理层,传输层,应用层,物理层 物理层,中继器 集线器,电缆段2,电缆段1,2011-4-7,7,网络互联与常用网络设备,设备： 总线网：中继器 星形/环形网：集线器 特点： 一个网段上的信号不加选择地被复制到另一个网段； 扩展后的网络仍是一个冲突域。 优缺点： 简单、成本低 网络规模不能太大 站点数量：冲突随站点数量的增多而变得越来越严重 地域范围：时间槽的限制 只能互联相同类型的网络,2011-4-7,8,网络互联与常用网络设备,例：从分离的部门网络到统一的企业网络,2011-4-7,9,网络互联与常用网络设备,物理层,数据链路层互联：网桥/交换机
5、在网段之间存储转发数据帧。 根据数据帧中的信息（MAC地址）进行转发。,网络层,数据链路层,物理层,传输层,应用层,网络层,数据链路层,物理层,传输层,应用层,物理层,网桥 交换机,数据链路层,网段1,网段2,2011-4-7,10,网络互联与常用网络设备,设备： 网桥/交换机 特点： 一个网段上的帧有条件地被转发到另一个网段； 扩展后的网络被网桥/交换机隔离成多个冲突域； 扩展后的网络仍是一个广播域。 优缺点： 冲突被限制在小范围内，甚至可被消除； 地域范围不再受时间槽的限制； 远程网桥可将局域网的范围扩展到几十公里以上 转发速度有所降低； 不能隔离广播帧。,2011-4-7,11,网络互联
6、与常用网络设备,在链路层上扩展局域网,2011-4-7,12,网络互联与常用网络设备,链路层,物理层,网络层：路由器 在网络之间存储转发报文分组。 根据分组中的逻辑地址（IP地址）进行转发。,网络层,数据链路层,物理层,传输层,应用层,网络层,数据链路层,物理层,传输层,应用层,物理层,路由器,链路层,网络层,网络2,网络1,2011-4-7,13,网络互联与常用网络设备,设备： 路由器 特点： 一个网络上的分组有条件地被转发到另一个网络； 扩展后的网络被路由器分隔成多个子网。 优缺点： 隔离广播域，限制了广播帧的泛滥； 地域范围可以任意扩展； 能根据最佳路由转发分组； 可以互联不同类型的网络
7、； 转发速度低，成本较高，维护复杂。,2011-4-7,14,网络互联与常用网络设备,在网络层上扩展局域网,2011-4-7,15,网络互联与常用网络设备,更高层互联：网关（协议转换器） 连接不同体系结构的网络,网络层,数据链路层,物理层,应用层/传输层,网络层,数据链路层,物理层,应用层/传输层,物理层,网关,链路层,网络层,网络1,应用层/传输层,物理层,链路层,网络层,网络2,2011-4-7,16,网络互联与常用网络设备,2.2 网络互联类型（4种）,1. 局域网与局域网互连（LAN-LAN）（1）链路层协议相同的互连（同构网互联），常用设备有：中继器、集线器、交换机、网桥等。（2）链
8、路层协议不同的互连（异构网互联）：如现在非常流行的无线局域网。常用设备有：网桥、路由器等。,2. 局域网与广域网互连（LAN-WAN），常用设备有：网关和路由器。,3. 局域网-广域网-局域网的类型（LAN-WAN-LAN）,4. 广域网与广域网互连（WAN-WAN）,2011-4-7,17,网络互联与常用网络设备,LAN的互联,本地互联特点：范围有限、主干（Backbone）采用局域网技术，如FDDI、Ethernet、Token Ring互联层次：链路层（网络层）互联设备：网桥、交换机（有时可采用路由器） 远程互联特点：范围大、主干采用广域网技术，如ISDN、X.25、DDN、ATM、FR
9、、ADSL等互联层次：网络层或更高层（链路层）互联设备：路由器、网关（有时可采用远程网桥）,2011-4-7,18,网络互联与常用网络设备,LAN1,LAN2,中继器或HUB,LAN1,LAN2,网桥或交换机,LAN1,LAN2,路由器,LAN1,路由器,LAN2,路由器,WAN,本地,远程,2011-4-7,19,网络互联与常用网络设备,2.3 网络设备,本节重点：网络接口卡及其使用集线器及其使用交换机及其使用路由器及其使用,2011-4-7,20,网络互联与常用网络设备,交换机,交换机,防火墙,防火墙,交换机,主机,主机,WEB服务器,WEB服务器,路由器,应用服务器,应用服务器,交换机,
10、因特网,集线器,数据库,企业内部网,外部访问子网,外界因特网,2011-4-7,21,网络互联与常用网络设备,网络设备在OSI体系中的位置,网络设备的功能层次,2011-4-7,22,网络互联与常用网络设备,3.1 网络接口卡NIC,网络接口卡（网卡）是连接主机与网络的基本设备 每台主机都应配置一个或多个网卡 每个网卡都有一个或多个网络接口 不能独立工作，必须依赖于宿主主机 连接不同的局域网需要使用不同的网卡 以太网卡 令牌环网卡 FDDI网卡 ATM网卡,三、网络设备,2011-4-7,23,网络互联与常用网络设备,网卡的功能,数据缓存 匹配主机数据处理速率与网络的传输速率（大多数情况下，主
11、机数据处理速率网络的传输速率） 封装/解封装 加上控制字段以帧为单位进行传输卸下控制字段 介质访问控制 CSMA/CD、Token Passing 串/并转换 将主机的并行数据转换成串行位流 数据编码/解码 转换为适合网络介质传输的信号形式 数据发送/接收,2011-4-7,24,网络互联与常用网络设备,网卡的结构,发送/接收部件负责信号的发送、接收 载波检测部件检测介质上有否信号 发送/接收控制部件及数据缓冲区 曼彻斯特编码/解码器对发送的数据编码，变换成适合于在LAN上传输的信号或把接收的信号解码为二进制数据 LAN管理部件 主机总线接口部件 CPU(部分网卡有)增强网卡智能化，减少网络传
12、输对主机CPU的依赖，提高传输效率,网卡的配置参数,网卡地址：即网卡的物理地址，或称为MAC地址，固化在网卡硬件中 （有些网卡可由用户修改）配置参数（跳线设置 / 软件设置 / PnP）中断请求号 IRQ（一般为3）I/O基地址 I/O Base（一般为300H）存储器基地址 Memory Base (一般为C000H)全双工 / 半双工传输速率（仅10/100Mbps双速网卡可选）,2011-4-7,25,网络互联与常用网络设备,并行处理：发送/接收和数据处理同步进行全双工：需集线器/交换机的支持，采用UTP和光纤突发传输方式（每次传送更多的帧）：LAN误码率很低智能网卡（让网卡承担更多的传
13、输任务）IEEE802.1p ：赋予数据包以优先级（需要OS的支持）提高与主机的传输速度：采用DMA传送方式，采用PCI总线,提高网卡性能的技术,网卡的选择,考虑的因素包括： LAN的类型：Ethernet、Token Ring、ATM、FDDILAN的速度：10M/100M/1000M、4M/16M、25M/155M网络接口类型：AUI/BNC、RJ-45、SC/ST/MT-RJ主机总线类型：ISA、EISA、PCI、USB、PCMCIA应用场合：服务器、工作站、笔记本其他附加功能：PnP、防病毒、远程唤醒、链路聚合等,2011-4-7,26,网络互联与常用网络设备,以太网卡的类型,2011
14、-4-7,27,网络互联与常用网络设备,3.2 中继器与集线器,3.2.1 中继器（Repeater）工作在物理层功能：信号整形和放大，在网段之间复制比特流特点： 不进行存储信号延迟小 不检查错误会扩散错误 不对信息进行任何过滤 可进行介质转换如UTP转换为光纤 用中继器连接的多个网段是一个冲突域应用注意事项：不能构成环、应遵守以太网的3-4-5规则IEEE802.3规定：最多用4个转发器连接5个网段，其中只有3个网段可以连接结点，其余的网段仅用作加长距离。,2011-4-7,28,网络互联与常用网络设备,3.2.2. 集线器,多端口的中继器，工作在物理层，可认为它是将总线折叠到铁盒子中的集中
15、连接设备 功能：在网段之间复制比特流，信号整形和放大 特点： 具有与中继器同样的特点 可改变网络物理拓扑形式：总线连接星形连接 逻辑上仍是一个总线型共享介质网络 端口数：8，12，16，24,2011-4-7,29,网络互联与常用网络设备,1、按结构形式划分 独立式（Stand alone）固定端口配置，扩充时用级连的方法。 堆叠式（Stackable）固定配置，用堆叠方法进行扩充堆叠连接在一起的HUB在逻辑上相当于一台单独的HUB，可统一管理。 模块化（Module）又称机箱式，由一台带有底板、电源的机箱和若干块多端口的接口卡（线卡）组成。可灵活按需配置，通过插入不同的插卡满足需求（如插入交
16、换卡、路由卡、加密卡等）。,类型：,2011-4-7,30,网络互联与常用网络设备,2、按是否可管理划分,智能HUB 允许用网管软件对其进行管理的集线器，它内部包含有CPU等智能控制部件。 在需要进行网络管理的中大型网络系统中，一般都要求使用智能集线器（后面将要介绍的网络交换机也需要是智能化的）。 非智能（普通） HUB 不能用网管软件进行管理的集线器。 小型网络为降低成本，一般使用普通集线器。,2011-4-7,31,网络互联与常用网络设备,3、按速度划分,传统集线器 传输速度为10Mb/s（10Base-T网络） 快速以太网集线器 传输速度为100Mb/s （100Base-T网络） 10/100M自适应集线器 传输速度自适应 内部有两个网段：10M和100M，集线器根据连接速度将主机连接到不同网段上。 网段之间用交换方式连接。 保护投资，便于升级,
