组网与网络管理技术第三讲

1、组网与网络管理技术第三讲第 2 章 组网实践下23 常用网络设备介绍231 集线器集线器，也称为 Hub。用网络术语来说，Hub或 Concentrator，是基于星形拓扑的接线点。Arcnet、10Base-T、10Base-F及许多其他专用网络都依靠集线器来连接各段电缆及把数据分发到各个网段。集线器的根本功能是信息分发，它把一个端口接收的所有信号向所有端口分发出去。一些集线器在分发之前将弱信号重新生成，一些集线器整理信号的时序以提供所有端口间的同步数据通信。图 26 是根本的 10Base-2网络，注意机器间连接的方式和数据在源设备和目的设备间的各个设备的处理及传递。图 27 是与图 2-

2、6相同的网络，不过是 lOBase-T，可以看到拓扑的不同和集线器是如何嵌到此网中。图 26 10Base-2 网络图 27 10Base-T网络图 28 是个较复杂的 10Base-T网络示意图，注意主干是怎样连接多个集线器和效劳器的。主干应该是高速连接，如快速以太网或 FDDI等。令牌环网中也有可以称作集线器的设备，MSAU(Multi-Station Access Unit)就可以看做一种集线器，因为它的功能与以太网的集线器很类似，但是 MSAU把包串行地路由到各个设备，不像以太网集线器是并行的。为了不发生混淆，令牌环网 MSAU不作为集线器讨论。一、谁需要集线器?判断你的局域网是否需要

3、集线器的方法很简单：如果你想建立星形网络且有不少于两台主机，那么就需要集线器。这个规那么只有一个例外，那就是只有两台主机的 10Base-T网络，可以直接将之相连，但是需要一条特殊发送端与接收端交叉连接的线缆。图 28 较复杂的 10BaseT 网络表 23 电缆引脚RJ45接头 1RJ45接头 2针号功能针号功能接收接收发送发送1236发送+3612发送接收+接收二、集线器的类型1根本标准必须遵从 IEEE电器和电子工程师协会对介质的规定。多数集线器主要的连接是 RJ45插座，这是基于双绞线的多种以太网的标准接头类型。RJ-45头主要用于以太网，但也可用于令牌环网。集线器是电子设备，因此需要

4、电源，多数集线器还有指示多种状态的 LED指示灯，常见的两种指示灯是电源和端口状态指示灯，有的集线器还有监视端口通信状态和冲突的指示灯。2被动集线器简单地从一个端口接收数据并通过所有端口分发，不提高网络性能，也不检测硬件错误或性能瓶颈。被动集线器通常有一个 lOBase2 端口和一些 RJ-45接口。lOBase2 接头可以用于连接主干。有些集线器还有可连到收发器的 AUI端口以建立主干。3主动集线器主动集线器拥有被动集线器的所有性能，此外还能监视数据。它们是在以太网实现存贮转发技术的重要角色，它们在转发之前检查数据，它们并不区分优先次序，而是纠正损坏的分组并调整时序。如果信号比较弱但仍然可读

5、，主动集线器在转发前将其恢复到较强的状态。此外，主动集线器还可以报知哪些设备失效，从而提供了一定的诊断功能。主动集线器可以将转发的分组重新同步。主动集线器通过在单个端口重发分组来弥补数据的丧失。主动集线器可以调整时序以适应较慢的、错误率较高的连接。主动集线器提供一定的优化性能和一些诊断能力，它们比简单的被动集线器贵，可以配以多个、多种端口。4智能集线器智能集线器比前两种提供更多的好处，可以使用户更有效地共享资源。除了主动集线器的特性外，智能集线器提供了集中管理功能。如果连接到智能集线器上的设备出了问题，你可以很容易地识别、诊断和修补。智能集线器的另一个出色的特性是可以为不同设备提供灵活的传输速

6、率。5高级特性高端集线器还提供其他一些特性，如冗余交流电源、内置直流电源、冗余风扇，还有线缆连接的自动中断、模块的热插拔、自动调整 10BaseT 接头的极性，再如冗余配置存贮、冗余时钟，有些集线器还集成了路由和桥接功能。232 交换式集线器交换式集线器(SwitchingHub)是一个能在共享网络拓扑结构中减少竞争访问的设备，其采用的技术是用微分段的方法来减少一个段上的节点数。交换技术不同于端口交换，端口交换实质上是一个管理功能。有了交换技术，LAN可被分段，类似于一个桥接器，交换式集线器处理段之间的数据传送，但交换式集线器的吞吐率不会低于桥接器的吞吐率。交换式 Hub的特性是使用内部网桥或

7、交换机，对流经该设备的通信进行下述三种交换：端口交换；网段交换；企业交换。争用背板上的可用带宽是交换式 Hub出现的第一个原因。此外，从使用一般 Hub升级到交换式 Hub，原来使用的网卡、缆线、工作站和效劳器都不必进行任何变动，惟一改变的是用交换式 Hub代替一般 Hub，因而付出的代价很小。这是交换式 Hub出现的第二个原因。一、端口交换式 Hub能动态地同时实现点对点会话，能对与之相连的每一工作站的通信量进行检查，并对包的源端口和终点端口地址进行标识，随后将接通从源端口到终点端口的专用电路。专用电路的建立和断开是按照需要进行的。图 29 示出了端口交换的概念。图 2-9 端口交换式 Hu

8、b端口交换式 Hub对所连接的工作站可同时建立多条专用电路。二、网段交换 Hub网段交换 Hub对其每个端口分配一个以上的 MAC地址，借此将端口按需连接到某一网段上。网段交换类似于网桥和路由器，但网段交换 Hub比网桥和路由器具有更多的优势，主要表现在下述四个方面：1网段交换 Hub每个端口的费用大约为网桥或路由器每个端口的 2/5；2交换式 Hub比路由器易于调谐和管理，其原因是交换式 Hub插入即工作，而路由器由于操作在 OSI网络层，需要复杂的网络管理；3由于交换式 Hub只检查包的标头局部的 MAC地址，所以速度快，时延很小。例如，网桥的时延大约为 400s，路由器的时延可能高达 1

9、500ps，而交换式 Hub通常在 lOOps数量级上；4基于交换式的 Hub易于升级到 ATM模式。三、企业交换式 Hub企业交换式 Hub 是构成的规模最大、档次最高的模块化设备。机箱内可插入Ethernet10Base-T模块、100Base-T模块、令牌环模块和 FDDI模块。通过机箱内的互连背板将其模块互连在一起。交换式 Hub，switch与一般的 Hub的不同和特点：Hub的特点如下：1它是以集中器为根本功能在星型结构中，它是连接的中间结点，它起放大信号的作用；210M，连结了 10个设备，每个设备就是 1M；3Hub所有端口共享一个 MAC地址。Switch的特点如下：1用于星

10、型结构时，它作为中心结点起放大信号的作用；2端口不共享带宽，如果是一个 10M的 switch，那么每个端口的带宽就是 10M；3，每个端口拥有自己的 MAC地址；4它是一个网络设备，拥有路由器的一局部功能，它可以决定接收到的数据向什么地方发送，它的速度比路由器要快。例单项选择：以下说法不是集线器的功能。A把一个端口接收的所有信号向所有的端口发送B根据 IP地址发送信号C将弱信号重新生成，再发送D整理信号的时序以便提供端口间的同步数据通信(P61)B例单项选择：下述描述正确的选项是 。B. 在传输介质中双绞线的抗电磁干扰最差A. 激光不属于无线传输介质(P63)D例单项选择：端口交换集线器的工

11、作特点是(A对每个端口分配一个以上的 MAC地址C在机箱内插入不同的模块)。B动态的实现点对点的会话D转发较弱信号之前对信号进行恢复(P65)B例单项选择：网段交换集线器的工作特点是 。A对每个端口分配一个以上的 MAC地址。B动态的实现点对点的会话。C在机箱内插入不同的模块。D转发较弱信号之前对信号进行恢复。(P66)A例 多项选择：以下哪些集线器是交换式集线器 。A被动集线器B企业交换式集线器C端口交换式集线器D网段交换式集线器(P65)BCD例 多项选择：对于普通的 10M Hub，连接 10 个设备，每个设备的速率是，对于 10M Switch，连接 10 个设备，每个设备的速率是 。

12、A1MB2MC10MD100M(P67)AC例 多项选择：以下关于 HUB 的描述正确的选项是()。A一个 10M的 HUB连接了 10个设备，每个设备的平均带宽为 10MB一个 10M的 HUB连接了 10个设备，每个设备的平均带宽为 1MCHUB所有端口共享一个 MAC地址DHUB每个端口有独立的 MAC地址(P67)例 判断：被动式集线器能够检测网络中的硬件错误。(P64)例 判断：将一般集线器升级到交换式集线器需要改变原来的网卡。(P65)例判断：对于普通的 Hub 来讲，HUB 的所有端口共享一个 MAC 地址。(P67)BC()()例 1 简答：简述 HUB 与 switch 的特

13、点。(P67)参考答案：Hub的特点如下：(1)它是以集中器为根本功能的。在星型结构中，它是连接的中间结点，它起放大信号的作用；(2)端口共享带宽。一个 10M的 Hub，连结了 10个设备，每个设备的带宽就是 1M；(3)Hub所有端口共享一个 MAC地址。Switch的特点如下：(1)用于星型结构时，它作为中心结点起放大信号的作用；(2)端口不共享带宽，如果是一个 10M的 Switch，那么每个端口的带宽就是 10M；(3)每个端口拥有自己的 MAC地址；(4)它是一个网络设备，拥有路由器的一局部功能，它可以决定接收到的数据向什么地方发送，它的速度比路由器要快。24 以太网根本配置和分析

14、以太网(Ethernet)由于设备简单，低价格，所以是目前应用最多、最普通的 LAN。现在存在两种几乎完全一致的以太网标准。一个是由 IEEE建立，称为 标准，另一个是由 DEC、Intel和 Xerox共同开发的，称为以太网的 DIX版本。两个版本之间的差异很小。以太网的相关知识。241 载波帧听多路访问协议(Carrier Sense Multiple Access Protocol)计算机网络分为两类：采用点到点连接的网络和采用播送信道的网络。用来决定播送信道中信道分配的协议属于数据链路层的子层，称作介质访问控制 MAC(medium accesscontrol)子层。网络站点侦听载波是

15、否存在(即有无传输)并相应动作的协议，被称为载波侦听 协 议 (cartier senseprotocol)。 下 面 介 绍 几 种 带 冲 突 检 测 的 载 波 侦 听 多 路 访 问CSMA/CD(carrier sellSe multiple ac-cess with collision detection)协议。一、持续 CSMA发送之前侦听信道，信道忙，持续侦听到信道空闲将数据送出。假设发生冲突，等待一个随机长的时间，然后重新开始。被称为 1-持续 CSMA，其发送数据的概率为 1。二、非持续 CSMA发送之前侦听信道，信道闲开始发送。信道忙，不再继续侦听等待一个随机的时间后重新

16、开始。三、P-持续 CSMA发送之前侦听信道，信道闲以概率 p 传送，而以概率 q1-p把该次发送推迟到下一时隙。信道忙，等到下一时隙重新开始。242 IEEE802.3 标准IEEE 802标准分成几个局部。 标准对这组标准做了介绍并且定义了接口原语；标准描述了数据链路层的上部，它使用了逻辑链路控制 LLC(logicallinkcontrol)协议。到 分别描述了 3 个局域网标准，分别是 CSMA/CD、令牌总线和令牌环标准，每一标准均包括物理层和 MAC子层协议。标准适用于 1-持续 CSMA/CD局域网。标准与以太网有细微差异。第一种是 10Base5电缆，它通常被称为“粗以太网(t

17、hick ethernet)电缆。10Base5表示的意思是：工作速率为 10Mbps，采用基带信号，最大支持段长为 500m。第二种电缆是 10Base2，或称为“细以太网(thin ethernet)电缆。采用工业标准的 BNC连接器组成 T 型插座。“细以太网电缆价格低廉，安装方便，但是使用范围只有200m，并且每个电缆段内只能使用 30台机器。第三种电缆是 10Base-T。所有站点均连接到一个中心集线器(Hub)上。增添或移去站点变得十分简单，并且很容易检测到电缆故障。10Base-T的缺点是，其电缆的最大有效长度为距集线器 100m，即使是高质量的双绞线(5类线)，最大长度可能也只

18、有 150m。另外，大集线器的价格也较高。第四种电缆是 10Base-F，它采用了光纤。这种方式由于其连接器和终止器的费用而十分昂贵，但是它却有极好的抗干扰性，常用于办公大楼或相距较远的集线器间的连接。表 24 各种电缆的比较名称电缆最大区间长度500m节点数/段优点10Bmse-510Base-2粗同轴电缆细同轴电缆10030用于主干很好最廉价的系统200mlOBase-T10Base-F双绞线光纤100m10241024易于维护2000m最适于在楼间使用四、中继器中继器是一个物理层设备，它双向接收、放大并重发信号。五、帧格式的帧结构以 7 字节的先导字段开头，每字节的内容为 1010101

19、0。随后是内容为 10101011的一字节，标志着帧本身的开始。接下来是目的地址和源地址。然后是 2 字节长度字段，最后一个字段是校验和。交换式局域网的心脏是一个交换机，在其高速背板上插有 432个插板，每个板上有 18 个连接器。当一个站点想发送一 帧时，它就向交换机输出一标准帧。插板检查该帧的目的地是否为连接在同一块插板上的另一站点。如果是，就复制该帧；如果不是，该帧就通过高速背板被送向连有目的站点的插板。如果一块插板上连接的两个站点同时发送一帧，会如何解决?这取决于插板的构造方式。一种方式都是插板上的所有端口连在一起形成一个插板上局域网。采用这种插板，任一时刻每块板上只可能有一个帧发送，

20、但所有插板的发送可以并行进行。每个插板与其他插板独立，属于自己的冲突域(collision domain)。另一种插板采用了缓冲方式，缓冲在插板上的 RAM中。这种方案允许所有端口并行地接受和发送帧。一旦一帧被完全接受，插板就检查接收帧的目的地是同一插板上的另一端口，还是其他插板上的端口。在前一种情况下，帧会被直接发送到目的端口，在后一种情况下，帧必须通过背板发送到正确的插板上。采用这种方案，每一个端口是一个独立的冲突域。244 快速以太网快速以太网 并不是一种新的标准，只是对现存 标准的追加。快速以太网各种类型的连线：1100Base-T4即 3 类 UTP，它采用的信号速度为 25MHz，

21、需要四对双绞线。采用三元信号，每个周期发送 4 比特。2 100Base-TX即 5 类 UTP，它采用的信号速度高达 125MHz以上，每个站点只需使用两对双绞线。100Base-TX是全双工的系统。3100Base-FX使用两束多模光纤，是全双工的，站点与集线器之间的最大距离高达 2km。245 干兆以太网光纤和屏蔽跨接电缆集合(“短距离铜线)的千兆以太网解决方案。“长距铜线解决方案，最大长度 100m的千兆以太网连接，定义了四种物理层信令系统：1000Base-SX(短波长光纤)、1000Base-LX(长波长光纤)、1000Base-CX(短距离铜线)和 1000Base-T(100m

22、4对 5 类 UTP)。千兆以太网升级方式的例子：1升级交换机到交换机的连接2升级交换机到效劳器的连接3升级交换式快速以太网主干4升级共享 FDDI主干5升级到高性能桌面例填空：载波侦听多路访问协议可分为_、_、P持续 CSMA三种。(P68)持续 CSMA非持续 CSMA例 填空：10 Base 5 表示的意思是：工作速率为；采用信号；最大支持长度为。(P69)工作速率为 10M采用基带信号最大支持长度为 500米例 填空：10Base T 最大传输区间长度为(P70) 100米例 填空：10BaseF 使用的传输介质为(P70) 光纤。例单项选择：我国目前应用广泛的 LAN 标准是基于()

23、的以太网标准。AIEEE8021BIEEE8022CIEEE8023DIEEE8025(P69)C例单项选择：电缆使用同轴电缆，最大传输距离 500m 所对应的电缆连接方式是A10Base-5 。B10Base-2C10Base-TD10Base-F(P69)A例单项选择：10Base2 电缆是A粗以太网电缆 。B工作速率为 10bpsC采用基带信号D最长支持 2 公里网段(P69)例 单项选择：IEEE8023 常常用于(A以太网 B令牌网 CATM(P69)例 单项选择：以下关于以太网的说法哪一个是不正确的C)。DFDDIA 。A在采用细同轴电缆的 10M网络中，每个网段的长度不能超过 2

24、00米B在采用双绞线的 10M网络中，工作站到 Hub的线缆长度最长为 100米C在采用粗同轴电缆的 10M网络中，每个网段的长度最长为 1 公里D在采用光纤的 10M网络中，每个网段的长度不能超过 2 公里(P70)例 单项选择：电缆使用双绞线，最大传输距离 100m 所对应的电缆连接方式是 。A10Base-5C10Base-T(P70)例 单项选择：100BASE-FX 使用(CB10Base-2D10Base-FC)。A单模光纤C3 类 UDPB多模光纤D5 类 UDP(P72)B例 单项选择：100BaseFX 中多模光纤最长传输距离为()。A500mC2km(P72)B1kmD40

25、kmC例 3 单项选择：以下不属于快速以太网传输媒体的是()。A5 类线C光缆B6 类线D同轴电缆(P72)D例 4 单项选择：哪一个名称代表以光纤为传输介质的快速以太网 。A10Base-TB10Base-FC100Base-TXD100Base-FX(P72)D例 5 多项选择：使用以下 最适合维护，使用以下 最适合楼间使用。A10Base-5B10Base-2C10Base-TD10Base-F(P69)CD例 6 多项选择：以下(A10Base-5)一般不使用集线器。B10Base-2D10Base-FC10Base-T(P70，74)AB例 7 多项选择：100Base-T4 使用

26、， 100Base-TX 使用 ， 100Base-FX 使用 。A3 类 UTPB5 类 UTPC两束多模光纤D两束单模光纤(P72)ABC例 8 多项选择：以下使用双绞线传输介质。A10Base-5 粗缆B100Base-T4C100Base-TXD100Base-FX光纤(P72)例 判断：10BASE-T 表示使用光纤作为传输介质。(P69)BC()例 简答：简述持续 CSMA 与非持续 CSMA 的区别。(P68)参考答案：持续 CSMA与非持续 CSMA的区别在于持续 CSMA侦听信道发现信道正忙，它就持续等待直到当它侦听到信道空闲时，便将数据送出。而非持续 CSMA那么不再继续侦

27、听信道，而是等待一个随机的时间后再侦听信道。25 以太网组网实践计算机的网络连接251 根本的以太网图 2-12显示了一个简单网络。图 212 简单 Ethernet 网络连接效劳器和工作站的电缆是细同轴电缆，即 10Base-2、 50电缆(RG， 58A/U)。 BNCT 型连接器将每个结点链接到电缆上。在这个网络中有两个终止器。一个是在最左边工作站的 BNC连接器上，而另一个在效劳器的 BNC连接器上。该网段可附接最多 30个结点，包括工作站和文件效劳器在内。252 添加一台打印效劳器打印机带一块有同轴电缆接口的内部打印效劳器卡。电缆长度不能超过 185m。终止器必须从最左边工作站上取下，然后放置到连接在打印机中打印效劳器卡的 BNC连接器上。253 添加网段把电缆扩展到最远结点电缆长度将超过 185m解决方案有两种。一种是在效劳器上增加一块 NIC。另一种是安装一台多端口中继器。254 连接多个实验室可通过一台位置较好的多端口中继器连接几个实验室。每个网段必须在两端终止。不