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1、第3章 基本网络设备的管理,3.1 常用传输介质 3.2 集线器 3.3 交换机 3.4 路由器 3.5 防火墙 3.6 UPS的管理,3.1.1 双绞线双绞线（Twisted-Pair Cable）由一对以上的相互绝缘的铜导线组成，这些铜导线被封装在一个绝缘外套中，并且为了提高信号的抗干扰程度，电缆中的每一对双绞线一般都由两根绝缘铜导线相互绞扭而成，因此把它称为双绞线。,3.1 常用传输介质,图3-1 双绞线,按照是否拥有金属屏蔽，将双绞线分为屏蔽双绞线（STP，Shielded Twisted-Pair）和非屏蔽双绞线（UTP，Unshielded Twisted-Pair）。（1）屏蔽双
2、绞线 （2）超五类和六类非屏蔽双绞线 （3）制作双绞线跳线,目前，最常用的布线标准有两个，即EIA/TIA T568A标准和EIA/TIA T568B标准。T568A标准描述的线序从左到右依次为：1-白绿、2-绿、3-白橙、4-蓝、5-白蓝、6-橙、7-白棕、8-棕（如图3-所示）,图3-2 T568A针脚和线对连接示意图,T568B标准描述的线序从左到右依次为：1-白橙、2-橙、3-白绿、4-蓝、5-白蓝、6-绿、7-白棕、8-棕（如图3-3所示）。,图3-3 T568B针脚和线对连接示意图,双绞线的8条线对应水晶头的8 根针脚，那么，8根针脚的排列顺序如何确定呢？将水晶头有塑料弹簧片的一面
3、朝下，使有针脚的一端指向远离自己的方向，此时，最左边的是第一脚，最右边的是第8脚，其余依次顺序排列，如图3-4所示。,图3-4 水晶头,3.1.2 同轴电缆 同轴电缆（Coaxial Cable）也是局域网中最常见的传输介质之一，它主要应用于环状小型局域网中。虽然这种电缆比双绞线星状网络存在许多不足之处，但它的优点也非常明显，那就是它无须任何集中接入设备，就可以同时接入多达20台工作站，网络构建成本非常低，是许多小型企业的首选。,图3-5 同轴电缆,局域网中常用的同轴电缆有两种，一种是特性阻抗为50的同轴电缆，用于传送数字信号。 另一种是特性阻抗为75的CATV（Community Anten
4、na Television）电缆，用于传送模拟信号，这种电缆也叫做宽带（Broadband）同轴电缆。目前，虽然基带同轴电缆用于构建局域网已经很少使用，但是由于宽带同轴电缆比双绞线具有更高的带宽、更远的传输距离和更好的噪声抑制特性，在住宅小区宽带入户工程中仍然被广泛使用。,3.1.3 光纤 光纤（Optical Fiber）随着网络的发展得到了广泛的应用，目前它主要应用于FDDI网、吉比特以太网中。 光纤由能传送光波的超细玻璃纤维制成，外包一层比玻璃折射率低的材料。进入光纤的光波在两种材料的界面上形成全反射，从而不断地向前传播。光纤通常被扎成束，外面有保护外壳，中间有抗拉线，光缆的组成如图3-
5、6所示。,图3-6 光缆,3.1.4 无线网络传输 目前常用的计算机无线通信手段有无线电波（短波或超短波、微波）和光波（红外线、激光）。这些无线通信媒介各有其特点和适用性。 （1）红外线通信 （2）短波和超短波 （3）微波传输,3.2.1 集线器基础知识 （1）集线器的结构 集线器（HUB）是对网络进行集中管理的最小单元，集线器最初的功能就是把所有的节点都集中在以它为中心的节点上，集线器是一个共享设备，其实质上就是中继器的一种 。,3.2 集线器,集线器是一个电子设备，需要电源，其背面面板上有交流电源插座和电源开关。为了能够利用以前铺设的介质（如粗缆、细缆），有些集线器还设有BNC接口和AUI
6、接口（如图3-7所示）。,图3-7 集线器,（2）集线器的分类 因为HUB也与网卡一样是伴随着网络的产生而产生的，它是一种传统的网络设备。网络发展到今天，经历了许多不同主流应用的历史发展时期，集线器产品也有许多不同类型，其分类标准也是多样的。,按功能上分，HUB可分为以下5种类型 1）基本型HUB 2）智能型HUB（Intelligent HUB） 3）模块化HUB 4）堆叠式HUB 5）交换式集线器（Switch HUB）,3.2.2 集线器的工作原理 集线器位于OSI/RM参考模型的物理层和数据链路层的MAC（介质访问控制）子层。物理层定义了电气信号、符号、线的状态和时钟要求以及数据编码和
7、数据传输用的连接器。因为集线器只对信号进行整形、放大后再重发，不进行编码，所以是物理层设备。 集线器采用了CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）协议，CSMA/CD为MAC层协议，所以集线器也含有数据链路层的内容。,10Mbit/s集线器作为一种特殊的多端口中继器，它在连网中继扩展中要遵循5-4-3规则，即一个网段最多只能分为5个子网段；一个网段最多只能有4个中继器；一个网段最多只能有3个子网段含有PC，其余2个子网段是用来延长网络作用距离的，如图3-8所示。,图3-8 以太网的最大作用距离,集线器的工作过程非常简单，节点（DTE）发信号到线路，集线器接受该信号。因信号在电缆传输过程中有
8、衰减，集线器将衰减的信号整形放大，最后将信号转发给其他端口，具体过程如下。 （1）恢复信号振幅和时序 （2）接收并传输数据发送 （3）监测并传播冲突监测,3.2.3 集线器在组网中的应用在HUB正面的面板上有多个端口即RJ-45插孔，用于连接来自计算机等网络设备的网线，只需要把网线上做好的RJ-45插头插进去就可以了，在这些RJ-45插孔中一般有一个特殊的端口称作级联口，用于连接其他的HUB，级联口通过旁边的转换开关在级联功能和普通连接功能之间转换，有一些则是单独设计了一个级联口。面板上还有各个端口的状态指示灯，通过这些指示灯我们可以知道哪些端口连接了网络设备，哪些端口在传输数据等信息，面板上
9、还有集线器本身的通电和工作状况的指示灯。 在集线器背面有用于连接电源的电源插座，可堆叠式集线器还有上下两个堆叠端口用于堆叠。堆叠的方法就是使用专用的连接线把两台集线器的上堆叠端口和下堆叠端口连接起来。,3.3.1 交换机概述 1. 交换机基础知识 交换机（Switch）是集线器的升级换代产品，是按照通信两端传输信息的需要，用人工和设备自动完成的方法，把要传送的信息送到符合要求的相应路由上的技术设备的统称。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备，如图3-9所示。,3.3 交换机,图3-9 交换机,交换机拥有一条带宽很宽的背部总线和内部交换矩阵，交换机的所有端口都挂接在这条背部总线
10、上。控制电路接收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上。 通过内部交换矩阵直接将数据包迅速传送到目的节点，而不是所有节点，目的MAC若不存在才广播到所有的端口。由于只是对目的地址发送数据，使用这种方式不易产生网络堵塞，同时还可以保证数据传输的安全性。,使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效的隔离广播风暴，减少误包和错包的出现，避免共享冲突。 交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把
11、其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。,2. 交换机和集线器的区别交换机与集线器的区别主要体现在如下几个方面： 1）在OSIRM中的工作层次不同 2）交换机的数据传输方式不同 3）带宽占用方式不同 4）传输模式不同,3.3.2 交换机的分类 按照不同的标准，可以将交换机分为许多不同的种类。 1. 广义划分 从广义上看，交换机分为两种：广域网交换机和局域网交换机。 广域网交换机主要应用于电信领域及互联网接入等领域的广域网中，提供通信用的基础平台。如163等大型网站的网络中就存在许多大型的交换机，它为用户提供访问163等网站
12、的能力。这些交换机非常庞大，且功能复杂。 局域网交换机则应用于局域网络，用于连接网络资源设备，如服务器、PC机及网络打印机等。局域网交换机的主要作用是进行局域网的内部数据交换。,2. 根据传输介质和传输速度划分 从支持的网络技术上可分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。 3 .根据结构划分从外观形态和功能实质上可分为模块式交换机和固定端口交换机。 4 .根据应用规模划分 从应用规模上又可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组级交换机等。 5 .根据交换机工作的协议层划分 根据工作的协议层交换机可分第二层交换机、第三层交换机和第四层交
13、换机。,3.3.3 交换机技术1. 交换机的三种交换方式 （1）直通式(Cut Through) （2）存储转发(Store&Forward) （3）碎片隔离(Fragment Free)2. 交换机功能 交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。 交换机除了能够连接同种类型的网络之外，还可以在不同类型的网络(如以太网和快速以太网)之间起到互连作用。,3.交换机的应用 作为局域网的主要连接设备，以太网交换机成为应用普及最快的网络设备之一 。 不仅不同网络环境下交换机的作用各不相同，在同一网络环境下添加新的交换机和增加现有交换机的交换端口对网络的影响也不尽相同。 除安
14、装位置之外，如果在那些负载较小，信息量较低的网络中也盲目添加交换机的话，同样也可能起到负面影响。,3.3.4 交换机的工作原理由交换机构建的网络称之为交换式网络，每个端口都能独享带宽，所有端口都能够同时进行通讯，并且能够在全双工模式下提供双倍的传输速率。 通常网管型交换机可以通过两种方法进行配置： 一种就是本地配置； 另一种就是远程网络配置两种方式,交换机的数据传递工作原理可以简单地这样来说明： 当交换机从某一节点收到一个以太网帧后，将立即在其内存中的地址表（端口号MAC地址）进行查找，以确认该目的MAC的网卡连接在哪一个节点上，然后将该帧转发至该节点。如果在地址表中没有找到该MAC地址，也就
15、是说，该目的MAC地址是首次出现，交换机就将数据包广播到所有节点。拥有该MAC地址的网卡在接收到该广播帧后，将立即做出应答，从而使交换机将其节点的“MAC地址”添加到MAC地址表中。 交换机中的内存毕竟有限，因此，能够记忆的MAC地址数量也是有限的。既然不能无休止地记忆所有的MAC地址，那么就必须赋予其相应的忘却机制，从而吐故纳新。事实上，工程师为交换机设定了一个自动老化时间（Autoaging），若某MAC地址在一定时间内（默认为300秒）不再出现，那么，交换机将自动把该MAC地址从地址表中清除。当下一次该MAC地址重新出现时，将会被当作新地址处理。,3.3.5 交换机的配置交换机的详细配置
16、过程比较复杂，而且具体的配置方法会因不同品牌、不同系列的交换机而有所不同 1. 本地配置方式 2. 远程配置方式,3.4.1 路由器概述 1. 路由器的功能 路由器的使命是为不同的网络类型、不同地理位置或不同网段的源节点和目的节点之间提供最优化的互通手段。 路由就是指通过相互联接的网络把信息从源节点移动到目标节点的活动。,3.4 路由器,2. 路由器的网络应用机理 路由器的一个作用是连通不同的网络，另一个作用是选择信息传送的线路。 从过滤网络流量的角度来看，路由器的作用与交换机和网桥非常相似。但是与工作在网络物理层，从物理上划分网段的交换机不同，路由器使用专门的软件协议从逻辑上对整个网络进行划分。 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。,3. 静态路由表 由系统管理员事先设置好固定的路径表称之为静态（static）路径表，一般是在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。 4. 动态路径表 动态（Dynamic）路径表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路径表。路由器根据路由选择协议（Routing Protocol）提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。,
