第3章计算机网络硬件

1、三明学院网络中心1第三章第二章第二章 计算机网络硬件计算机网络硬件 本章导读本章导读n本章详细介绍了组成计算机网络的硬件，包括网本章详细介绍了组成计算机网络的硬件，包括网络传输介质和网络互联设备。其中网络传输介质络传输介质和网络互联设备。其中网络传输介质包括：双绞线、同轴电缆、光纤、微波和通讯卫包括：双绞线、同轴电缆、光纤、微波和通讯卫星。网络互联设备包括：网卡、调制解调器、中星。网络互联设备包括：网卡、调制解调器、中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关。继器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关。它们按照它们按照OSI模型从低到高排列。模型从低到高排列。三明学院网络中心2第三章21 网络传

2、输介质网络传输介质三明学院网络中心3第三章双绞线双绞线三明学院网络中心4第三章双绞线双绞线三明学院网络中心5第三章双绞线的水晶头双绞线的水晶头三明学院网络中心6第三章3.1 网络传输介质三明学院网络中心7第三章3.1网络传输介质n不同类别作用：n1、第一类：主要用于传输语音（一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆），不用于数据传输。 n2、第二类：传输频率为1MHz，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输，常见于使用4Mbps规范令牌传递协议的旧的令牌网。 n3、第三类:指目前在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆。该电缆的传输频率为16MHz,用于语音传输及最高传输速率为

3、10Mbps的数据传输，主要用于10base-T。三明学院网络中心8第三章3.1 网络传输介质n4、第四类:该类电缆的传输频率为20MHz,用于语音传输和最高传输速率16Mbps的数据传输，主要用于基于令牌的局域网和10base-T/100base-T。 n5、第五类:该类电缆增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,传输频率为100MHz,用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输，主要用于100base-T和10base-T网络，这是最常用的以太网电缆三明学院网络中心9第三章3.1 网络传输介质*n非屏蔽双绞线电缆具有以下优点: n(1)无屏蔽外套,直径小,节省所占用的空间; n

4、(2)重量轻、易弯曲、易安装; n(3)将串扰减至最小或加以消除; n(4)具有阻燃性; n(5)具有独立性和灵活性,适用于结构化综合布线。三明学院网络中心10第三章3.1网络传输介质*n2. 双绞线的线序：n常用T568B标准。n 10M以太网使用1、2、3、6编号的芯线传递数据，100M 常使用4、5、7、8号传递数据。三明学院网络中心11第三章2.5 网络传输介质n3. 双绞线的连接方式n (1) 同种设备相连：采用交叉方式，即一端为568A，另一端为568B。三明学院网络中心12第三章3.1 网络传输介质n10BaseT局域网中主要使用3类和5类线，它们的有效传输距离一般在100m左右

5、。另外还有超5类双绞线电缆，通过对其进行“信道”性能测试，结果表明，与普通5类双绞线电缆比较，它的近端串扰、衰减和结构回波等主要性能指标都有很大提高。综合近端串扰是电缆中所有线对对被测线对产生的近端串扰之和。一个能够满足PSNT要求的综合布线5类双绞电缆能够支持多种MAC信号形式的应用三明学院网络中心13第三章2.5 网络传输介质*三明学院网络中心14第三章2.5 网络传输介质n(2)不同设备相连*：。两端的RJ-45水晶头中线对的分布排列必须是完全一致的，称为直通的排列方式。三明学院网络中心15第三章网络传输介质n根据10Base-T和100Base-TX传输规范，双绞线的4对（8根）线中，

6、1和2必须是一对，用于发送数据；3和6必须是一对，用于接收数据。其余的线在连接当中虽也被插入RJ-45水晶头，但实际上并没有使用。举例来说：如果一端的水晶头18号引脚的颜色排列是：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕，那么另一端的水晶头18号引脚的线对排列应该和它完全一样。不仅仅颜色排列一样，并且1和2必须是一对线；3和6也必须是一对线。如果仅仅保证了可以连通，但1和2或3和6不是一对线，也是所谓的直通方式，制作起来简单省事，但是由于信号串扰，可能会使传输距离达不到100米，而且这种不规范的接线方式会给日后的维护带来极大的麻烦。三明学院网络中心16第三章网络传输介质 n如果集线器级连级连，采

7、用交叉线方式，但许多集线器为了方便用户，现在专门提供一个供级联的端口，这个端口的内部已经做了对接处理，这时候采用直通方式制作的双绞线就可以了。据此我们知道，如果要使用集线器的普通端口进行级联，必须采用对接方式；如果使用专用的级联端口进行级联，采用直通的方式就可以了。一般地，如果集线器有专供级联的端口，厂商会在该端口旁标注Out to Hub字样。三明学院网络中心17第三章2.5 网络传输介质*n 使用双绞线连接集线器和集线器，可以扩大网络规模，加大网络连接距离。从网卡到集线器，允许的最大网线长度为100米；从集线器到集线器，允许的最大网线长度也是100米。所以通过集线器到集线器的级联，理论上可

8、以把传输距离增加到200米。三明学院网络中心18第三章网络传输介质n制作工具及材料：三明学院网络中心19第三章网络传输介质n二、制作步骤：n1、剪断：利用压线钳的剪线刀口剪取适当长的网线。 n2、剥皮：用压线钳的剪线刀口将线头剪齐，再将线头放入剥线刀口，让线头触及档板，稍微握紧压线钳慢慢旋转，让刀口划开双绞线的保护胶皮，拔下胶皮。三明学院网络中心20第三章网络传输介质n3、排序：剥除外包皮后即可见到双绞线网线的4对8条芯线，并且可以看到每对的颜色都不同。每对缠绕的两根芯线是由一种染有相应颜色的芯线加上一条只染有少许相应颜色白色相间芯线组成。四条全色芯线的颜色为：棕色、橙色、绿色、蓝色。每对线都

9、是相互缠绕在一起的，制作网线时必须将4个线对的8条细导线一一拆开、理顺、桴直，然后按照规定的线序排列整齐。三明学院网络中心21第三章网络传输介质n目前，最常使用的布线标准有两个，即T568A标准和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。T568B标准描述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。三明学院网络中心22第三章网络传输介质n提示：网线钳档位离剥线刀口长度通常恰好为水晶头长度，这样可以有效避免线过长或过短。剥线过长一则不美观，另一方面因网线不能被水晶

10、头卡住，容易松动；剥线过短，因有包皮存在，太厚，不能完全插到水晶头底部，造成水晶头插针不能与网线芯线完好接触，当然也不能制作成功了。 三明学院网络中心23第三章网络传输介质n排列水晶头8根针脚*：n 将水晶头有塑料弹簧片的一面向下(外)，有针脚的一方向对着自己，使有针脚的一端指向远离自己的方向，有方型孔的一端对着排序好的双绞线，此时，最左边的是第1脚，最右边的是第8脚，其余依次顺序排列 。三明学院网络中心24第三章网络传输介质n4、剪齐：把线尽量抻直（不要缠绕）、压平（不要重叠）、挤紧理顺（朝一个方向紧靠），然后用压线钳把线头剪平齐。这样，在双绞线插入水晶头后，每条线都能良好接触水晶头中的插针

11、，避免接触不良。如果以前剥的皮过长，可以在这里将过长的细线剪短，保留的去掉外层绝缘皮的部分约为14mm，这个长度正好能将各细导线插入到各自的线槽。如果该段留得过长，一来会由于线对不再互绞而增加串扰，二来会由于水晶头不能压住护套而可能导致电缆从水晶头中脱出，造成线路的接触不良甚至中断。三明学院网络中心25第三章网络传输介质n5、压制：确认所有导线都到位，并将水晶头检查一遍线序无误后，就可以用压线钳制RJ-45头了。将RJ-45头从无牙的一侧推入压线钳夹槽后，用力握紧线钳（如果您的力气不够大，可以使用双手一起压），将突出在外面的针脚全部压入水晶并头内。做好的RJ-45水晶头水晶头如下图：三明学院网

12、络中心26第三章网络传输介质n测试步骤：*n 在把水晶头的两端都做好后即可用网线测试仪进行测试，如果测试仪上8个指示灯都依次为绿色闪过，证明网线制作成功，如果出现任何个灯为红或黄灯，都证明存在断路或者接触不良现象，此时最好先对两端水晶头再用网线钳压一次，再测，如果故障依旧，再检查一下两端芯线的排列顺序是否一样，如果不一样，随剪掉一端重新按另一端芯线排列顺序制做水晶头。 果芯线顺序一样，但测试仪在重测后仍显示红色或黄色灯，则表明其中肯定存在对应芯线接触不好。此时没办法了，只好先剪掉一端按另一端芯线顺序重做一个水晶头了，再测，如果故障消失，则不必重做另一端水晶头，否则还得把原来的另一端水晶头也剪掉

13、重做。直到测试全为绿色指示灯闪过为止。对于制作方法不同测试仪上的指示灯亮的顺序不同，如果是直通线测试仪上的灯应该是依次顺序的亮，如果做的是交叉线那测试仪的一段的闪亮顺序应该是3、6、1、4、5、2、7、8。* 三明学院网络中心27第三章同轴电缆同轴电缆*三明学院网络中心28第三章同轴电缆的接头同轴电缆的接头三明学院网络中心29第三章网络传输介质n2. 铜轴电缆 三明学院网络中心30第三章网络传输介质n按粗细不同，可分为粗缆和细缆：n1、粗缆： 适用于较大型局域网建设，具有通信距离长，可靠性高等优点，实际应用应注意以下几点：n(1)需通过转接器转换为AUI接口与主机上的网卡相连，且网卡上也必须提

14、供AUI接口。n(2)须使用外部收发器与网络干线连接。n(3)连接工作站和外部收发器均使用AUI接口。n(4)粗缆每段最大长度500m,可利用中继器延伸网络距离，但最多使用4个，距离最长延伸到2500m.n因受网络安装、维护、造价等不利因素影响，目前较少使用。三明学院网络中心31第三章网络传输介质n2.细缆*n主要用于总线型建设，实际应用应注意问题：n(1)细缆接入主机的网络须提供BNC网卡。n(2)通过T形连接器完成细缆与主机BNC接口的连接n(3)在主干两端必须安装50W的终端电阻。n(4)适合总线型网络应用，无须另行购置网络设备。n(5)每段最长为185米，每段最多接入30个用户。可通过

15、中继器延伸网络距离，但不得超过4个，主干总长不得超过925米。n成本低，安装方便，与双绞线比相，传输距离远且有很强的抗恶劣环境的能力。但是日常维护量大，一个用户出现故障影响整个网络。三明学院网络中心32第三章网络传输介质，阻抗，阻抗50W W，三明学院网络中心33第三章网络传输介质75 W W同轴电缆：同轴电缆：一条电缆同时传输不同频率的几路模拟信号一条电缆同时传输不同频率的几路模拟信号，75 W W，用于模拟传输用于模拟传输，300450MHz，100km，需要放大器需要放大器 CATV标准电缆，采用频分复用宽带信号，可通过频分复用来进行调制以标准电缆，采用频分复用宽带信号，可通过频分复用来

16、进行调制以传输数字信号。传输数字信号。三明学院网络中心34第三章光缆光缆三明学院网络中心35第三章网络传输介质*n以光的出现和消失分别代表两个二进制数字以光的出现和消失分别代表两个二进制数字0,10,1n 分为分为多模光纤、单模光纤多模光纤、单模光纤n 多条入射角度不同的光线同时在一条光纤中传播，这种光纤称为多条入射角度不同的光线同时在一条光纤中传播，这种光纤称为多模光多模光纤（纤（62.562.5 m m或或5050 m m）。）。n 如果光纤导芯的直径（如如果光纤导芯的直径（如9 9 m m）小到只有一个光的波长，光纤就成了一种）小到只有一个光的波长，光纤就成了一种波导管，光线则不必经过多

17、次反射式的传播，而是一直向前传播，这种光纤波导管，光线则不必经过多次反射式的传播，而是一直向前传播，这种光纤称为称为单模光纤。单模光纤。n 优点优点：n 数据传输速率高（达数据传输速率高（达1Gbps)1Gbps)，误码率低；重量轻；抗电磁干扰性能好；，误码率低；重量轻；抗电磁干扰性能好；保密性好，无串音干扰；保密性好，无串音干扰； 抗化学腐蚀能力强。传输距离远（无中继传输可抗化学腐蚀能力强。传输距离远（无中继传输可达几千米）。达几千米）。n缺点缺点：安装需专用设备和技术，价格较高。：安装需专用设备和技术，价格较高。三明学院网络中心36第三章网络传输介质玻璃封套玻璃封套塑料外套塑料外套玻璃内芯

18、玻璃内芯玻璃内芯玻璃内芯塑料外套塑料外套玻璃封套玻璃封套外外壳壳三明学院网络中心37第三章网络传输介质三明学院网络中心38第三章微波通信微波通信三明学院网络中心39第三章通信卫星通信卫星地 面 接地 面 接收站收站地 面 接地 面 接收站收站 通信卫星通信卫星三明学院网络中心40第三章22 网卡网卡(NIC)221 网卡的功能网卡的功能n网卡也称网络适配器、网络接口卡（网卡也称网络适配器、网络接口卡（NIC，Network Interface Card），在局域网中用于将用户计算机与网络相连，大多数局域网采用以太（Ethernet）网卡。常见的网卡见图2.11。三明学院网络中心41第三章常见的

19、网卡1 RJ-45接口网卡 2 BNC接口网卡 3 笔记本常用网卡 4 无线网卡三明学院网络中心42第三章网卡主要完成如下功能：n（1）读入由其它网络设备（路由器、交换机、集线器或）读入由其它网络设备（路由器、交换机、集线器或其它其它NIC）传输过来的数据包（一般是帧的形式），经过）传输过来的数据包（一般是帧的形式），经过拆包，将其变成客户机或服务器可以识别的数据，通过主拆包，将其变成客户机或服务器可以识别的数据，通过主板上的总线将数据传输到所需板上的总线将数据传输到所需PC设备中（设备中（CPU、内存或、内存或硬盘）；硬盘）；n（2）将）将PC设备发送的数据，打包后输送至其它网络设备设备发送

20、的数据，打包后输送至其它网络设备中。中。n 三明学院网络中心43第三章222 网卡的分类网卡的分类n1.按传输的速率分类按传输的速率分类n按照网卡的传输速率不同，可分为按照网卡的传输速率不同，可分为10M网卡、网卡、100M网卡、网卡、10M/100自适应网卡和自适应网卡和1000M网卡等几种。网卡等几种。n2.按总线类型分类按总线类型分类n根据网卡的总线类型不同，可分为根据网卡的总线类型不同，可分为ISA（工业标准结构）网卡、（工业标准结构）网卡、PCI网网卡卡和和EISA网卡三大类，网卡三大类，ISA总线网卡的传输速率一般为总线网卡的传输速率一般为10Mb/s,PCI网卡从网卡从10Mb/

21、s到到100Mb/s都有，同样是都有，同样是10M网卡，因为网卡，因为ISA总线为总线为16位，而位，而PCI总线为总线为32位，所以位，所以PCI网卡自然比网卡自然比ISA网卡总线多，速网卡总线多，速度快。度快。nISA网卡需要设置中断号和端口地址，网卡需要设置中断号和端口地址，PCI网卡不网卡不需要设置。需要设置。n笔记本电脑常用网卡笔记本电脑常用网卡 PCMCIA三明学院网络中心44第三章3按接口规范分类按接口规范分类网卡的接口有三种规格：粗同轴电缆接口（网卡的接口有三种规格：粗同轴电缆接口（AUI接口）；接口）；细同轴电缆接口（细同轴电缆接口（BNC接口）；无屏蔽双绞线接口（接口）；无

22、屏蔽双绞线接口（RJ-45接口）。一般的网卡仅一接口）。一般的网卡仅一种接口，但也有两种甚至三种接口的，称为二合一或三合一卡。种接口，但也有两种甚至三种接口的，称为二合一或三合一卡。 nn4按位分类按位分类n网卡有网卡有16位与位与32位之分，位之分，16位网卡的代表产品是位网卡的代表产品是NE2000，市面上非常流行其，市面上非常流行其兼容产品；兼容产品；32位网卡的代表产品是位网卡的代表产品是NE3200，一般用于服务器。，一般用于服务器。n网卡的接口大小不一，其旁边还有红、绿两个小灯。红、绿小灯是网卡的工作指网卡的接口大小不一，其旁边还有红、绿两个小灯。红、绿小灯是网卡的工作指示灯，红灯

23、亮时表示正在发送或接收数据，绿灯亮则表示网络连接正常，否则就示灯，红灯亮时表示正在发送或接收数据，绿灯亮则表示网络连接正常，否则就不正常。值得说明的是，不正常。值得说明的是，倘若联接两台计算机线路的长度大于规定长度（双绞线倘若联接两台计算机线路的长度大于规定长度（双绞线为为100米，米，细电缆是细电缆是185米米），即使连接正常，绿灯也不会亮。），即使连接正常，绿灯也不会亮。三明学院网络中心45第三章网卡的网卡的MAC（Media Access Control)地地址址nMAC地址就是网卡物理地址。地址就是网卡物理地址。每一个制造网卡的生每一个制造网卡的生产商在制造网卡的过程中都要为每块网卡分

24、配一个独有的标识，产商在制造网卡的过程中都要为每块网卡分配一个独有的标识，也就是人们通常所说的网卡物理地址。也就是人们通常所说的网卡物理地址。MAC地址是用来区分每地址是用来区分每一块网卡的最为有效的办法一块网卡的最为有效的办法,因为每一块网卡的因为每一块网卡的MAC地址都不地址都不同。同。nMAC地址被固化在网卡的地址被固化在网卡的EEPROM中，所以中，所以全世界的网卡全世界的网卡MAC地址都不会相同地址都不会相同 .nMAC地址可以唯一标识主机。地址可以唯一标识主机。三明学院网络中心46第三章读读MAC地址的方法地址的方法*nWINDOWS 98:n 开始/运行：winipcfg/确定n

25、Win 2000/NT/XP:n开始开始/运行：运行：cmd/ipconfig/all 确定确定n网卡的网卡的MAC地址由地址由48位二进制数组成，书写时为了方便，位二进制数组成，书写时为了方便，一般用一般用16进制来表示，如进制来表示，如00-D0-09-A1-B1-D6的一串字的一串字符，符，共6段16进制数，中间用中间用“-”隔开，隔开，MAC地址的前地址的前3段（前段（前24位）是由位）是由IEEE组织分配给各网卡生产商的唯一标组织分配给各网卡生产商的唯一标识，后识，后3段是由生产网卡的厂商自己给网卡规定的唯一标识。段是由生产网卡的厂商自己给网卡规定的唯一标识。三明学院网络中心47第三

26、章调制解调器调制解调器(Modem) 常见的几种调制解调器常见的几种调制解调器1外置式外置式 2卡式卡式 3插卡式插卡式Modem 4机架式机架式三明学院网络中心48第三章调制解调的定义 将发送端计算机输出的数字信号转换成能在公共电话网上传输的音频信号（模拟信号）;经传输后，在接收端将音频信号（模拟信号）转换成相应的数字信号。数字信号转换成模拟信号的过程称为调制，模拟信号转换为数字信号的过程称为解调。调制解调器的作用：将信号在数字格式和模拟模式之间来回转换。三明学院网络中心49第三章232 调制解调器的分类调制解调器的分类n按传输速率分类按传输速率分类n调制解调器的传输速率是调制解调器的传输速

27、率是b/s(位每秒）为计算单位的，标准位每秒）为计算单位的，标准的传输速率为的传输速率为14.4kb/s、28.8kb/s、36.6kb/s和和56.6kb/s等。等。n目前使用最多的是目前使用最多的是56.6kb/s的的MODEM，但用户通过，但用户通过MODEM连接电话线拨号上网的过程中，实际的上网传输速连接电话线拨号上网的过程中，实际的上网传输速率不仅与率不仅与MODEM传输速率有关，而且还与电话线路的质量、传输速率有关，而且还与电话线路的质量、提供的提供的MODEM传输速率等有关。传输速率等有关。三明学院网络中心50第三章2、按接口类型分类、按接口类型分类n（1）外置式）外置式Mode

28、m n放置于机箱外，通过串行通迅口与主机连接，这种放置于机箱外，通过串行通迅口与主机连接，这种Modem最大的特点最大的特点就是方便灵巧、易于安装，就是方便灵巧、易于安装，Modem上有状态指示灯。上有状态指示灯。 n（2）内置式）内置式Modem n内置式内置式Modem体积较小，安装在机箱内部，直接插在扩展槽上，不需体积较小，安装在机箱内部，直接插在扩展槽上，不需要额外的电源和电缆，节省空间和金钱，不过要对中断和要额外的电源和电缆，节省空间和金钱，不过要对中断和COM口进行口进行设置，安装较为繁琐，质量不太稳定。设置，安装较为繁琐，质量不太稳定。 n（3）PCMCIA插卡式插卡式Modem

29、 nPCMCIA插卡式插卡式Modem主要用于主要用于笔记本电脑笔记本电脑，体积小、省电，插于笔，体积小、省电，插于笔记本电脑的记本电脑的PCMCIA插槽，与移动电话相互配合就可以实现移动办公。插槽，与移动电话相互配合就可以实现移动办公。 n（4）机架式）机架式Modem n多台多台Modem与电话线路与电话线路(通常是通常是8条条)集中在一起，被称作集中在一起，被称作Modem池池(modem pool)，用于服务提供者，可同时为多个用户提供上网服务，用于服务提供者，可同时为多个用户提供上网服务，广泛应用于广泛应用于Internet/Intranrt、电信局、校园网、金融机构等网络的、电信局

30、、校园网、金融机构等网络的中心机房。中心机房。三明学院网络中心51第三章3、按通信方式分类、按通信方式分类n调制解调器的通信方式有同步通信和异步通信两种。调制解调器的通信方式有同步通信和异步通信两种。在同在同步通信中，传输是根据定时间隔建立的，这个时间间隔是信号发送计步通信中，传输是根据定时间隔建立的，这个时间间隔是信号发送计算机和接受计算机事先确定的。同步位是用于开始和停止发送序列，算机和接受计算机事先确定的。同步位是用于开始和停止发送序列，并定期检验数据的准确性。在异步通信中，数据的发送是间歇的，不并定期检验数据的准确性。在异步通信中，数据的发送是间歇的，不是连续发送的。当一个计算机向另一

31、个计算机发送信息时，发送计算是连续发送的。当一个计算机向另一个计算机发送信息时，发送计算机将数据分解成以字节为单位的小数据包。机将数据分解成以字节为单位的小数据包。三明学院网络中心52第三章调制解调器的工作原理调制解调器的工作原理调制与解调调制与解调计算机计算机0 1 0 1 0 1 0 1 00 1 0 1 0 1 0 1 0数字信号数字信号数字信号数字信号ModemModem模拟信号模拟信号0 1 0三明学院网络中心53第三章集线器集线器(Hub)集线器的功能与原理集线器的功能与原理*n集线器集线器(Hub)可以说是一种特殊的中继器，也称为多口中继可以说是一种特殊的中继器，也称为多口中继器

32、。集线器工作于器。集线器工作于OSI参考模型第一层，因此又被称为物理参考模型第一层，因此又被称为物理层设备。作为网络传输介质间的中央节点，它克服了介质单层设备。作为网络传输介质间的中央节点，它克服了介质单一通道的缺陷。以集线器为中心的优点是：当网络系统中的一通道的缺陷。以集线器为中心的优点是：当网络系统中的某条线路或节点出现问题时，不会影响网上其他节点的正常某条线路或节点出现问题时，不会影响网上其他节点的正常工作。工作。三明学院网络中心54第三章集线器集线器(Hub)n集线器内部采用了电器互联，集线器只简单地接收数据信集线器内部采用了电器互联，集线器只简单地接收数据信号并将其发送到所有其他端口

33、，在形成的冲突域中的每台号并将其发送到所有其他端口，在形成的冲突域中的每台主机都能收到数据，见图。当维护主机都能收到数据，见图。当维护LAN的环境是逻辑总线的环境是逻辑总线或环型结构时，完全可以用集线器建立一个物理上的星型或环型结构时，完全可以用集线器建立一个物理上的星型或树型网络结构。因此，或树型网络结构。因此，从物理角度看，集线器基于星型从物理角度看，集线器基于星型拓扑建网，从逻辑角度看，集线器仍是基于总线拓扑。拓扑建网，从逻辑角度看，集线器仍是基于总线拓扑。三明学院网络中心55第三章*集线器工作于OSI参考模型第一层，因此又被称为物理层设备。 三明学院网络中心56第三章n(1) 多端口的

34、中继器n(2) 端口数：常见的有8,12,16,24口n(3) 端口功能：连接主机或服务器n(4) 可级联使用集线器，又称集线器，又称HubHub，用于组建星型，用于组建星型n网络，是一种价格低廉、使用简便的集线设备。网络，是一种价格低廉、使用简便的集线设备。n集线器从一个端口接收到数据信号后，便将该信号放集线器从一个端口接收到数据信号后，便将该信号放大，转发到其他所有处于工作状态的端口，所有与这大，转发到其他所有处于工作状态的端口，所有与这些端口相连的设备都会收到数据，但只有与数据目的些端口相连的设备都会收到数据，但只有与数据目的地址相符的设备才接收该数据。地址相符的设备才接收该数据。n 发

35、送数据的过程中，信源机独占集线器。发送数据的过程中，信源机独占集线器。HUBHUBUTPUTPPCPC机机服务服务器器三明学院网络中心57第三章HUB根据对信号的处理分类根据对信号的处理分类n（1）被动式）被动式n不对信号作任何处理，只是简单地向其他端口转发信号，用不对信号作任何处理，只是简单地向其他端口转发信号，用户需要遵守标准规定的电缆长度，这种主要是无电源户需要遵守标准规定的电缆长度，这种主要是无电源Hub。n（2）主动式）主动式n能放大或清除接收到的信号，即所谓能放大或清除接收到的信号，即所谓“信号再生信号再生”。某些主。某些主动式动式Hub还具有还具有“存储转发存储转发”能力，这就为

36、检测数据分组并能力，这就为检测数据分组并修复损坏的分组提供了可能。修复损坏的分组提供了可能。 n（3）智能集线器）智能集线器n包括了主动集线器中的信号再生功能，还包括网络管理功能。包括了主动集线器中的信号再生功能，还包括网络管理功能。网管功能使得管理员能收集网管功能使得管理员能收集Hub和和Hub每个端口的信息。每个端口的信息。三明学院网络中心58第三章。nHub主要用于共享网络的组建，是解决从服务器直接到桌主要用于共享网络的组建，是解决从服务器直接到桌面最经济的方案面最经济的方案n在交换式网络中，在交换式网络中，Hub直接与交换机相连，将交换机端口直接与交换机相连，将交换机端口的数据送到桌面

37、。使用的数据送到桌面。使用Hub组网灵活，它处于网络的一个组网灵活，它处于网络的一个星型结点，对结点相连的工作站进行集中管理，不让出问星型结点，对结点相连的工作站进行集中管理，不让出问题的工作站影响整个网络的正常运行，并且用户的加入和题的工作站影响整个网络的正常运行，并且用户的加入和退出也很自由。退出也很自由。三明学院网络中心59第三章集线器的作用集线器的作用 1. 用集线器扩展局域网1.通过集线器将多个局域网合起来组成一个大的、共同的冲突域。2.集线器基本上是一个转发器（只转发数据而不会改变数据）。n集线器：是10Base-T和10Base-TX网络中常用的设备，在本n质上也是一种中继器，所

38、以也是位于物理层的设备。n2.允许在一个或多个LAN上连接大量计算机，并减少网络阻塞。n3. 提供多协议服务，如Ethernet与FDDI连通。n4.巩固网络主干，实现高速通信。nI类：模拟信号数字信号，延时0.7us，有TX、T4两个端口nII类：直接转发，延时,0.35us，TX或T4一种端口。三明学院网络中心60第三章qHUB组网组网nHUB通过级联构成树状结构通过级联构成树状结构n逻辑上仍然是一个总线型网络逻辑上仍然是一个总线型网络n过多级联影响过多级联影响CSMA/CD性能性能n最远两站点间最多通过最远两站点间最多通过5个个HUBn集线器和交换机的区别：（若有集线器和交换机的区别：（

39、若有n个站点，信道总带宽个站点，信道总带宽M Hz）n 集线器：共享信道带宽，则每个站点平均得到的带宽集线器：共享信道带宽，则每个站点平均得到的带宽为为M/nHz；n 交换机：独享信道带宽，则每个站点得到的带宽为交换机：独享信道带宽，则每个站点得到的带宽为M Hz，总带宽为，总带宽为nM Hz。三明学院网络中心61第三章n1.1.集线器的端口集线器的端口n包括包括RJ-45RJ-45、BNCBNC、AUIAUI三种端口。三种端口。n2.2.集线器的分类集线器的分类n（1 1）根据集线器外形尺寸分类）根据集线器外形尺寸分类n 机架式集线器（机架式集线器（16 、24口）口）n 桌面式集线器（桌面

40、式集线器（8-16口）。口）。n（2 2）根据集线器端口所提供的数据传输速率分类）根据集线器端口所提供的数据传输速率分类n 10M、100M、10/100M双速集线器双速集线器三明学院网络中心62第三章交换机（交换机（Switch）n*交换机工作在交换机工作在OSI的数据链路层，它在同一时刻可进行多个端的数据链路层，它在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网段，连接在其口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网段，连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。n交换式以太网的特点交换式以太网的

41、特点n使网络吞吐量大幅度提高使网络吞吐量大幅度提高n低成本、高性能网络低成本、高性能网络n组网简单、灵活、扩充方便组网简单、灵活、扩充方便n网络的性质没有改变网络的性质没有改变以太网的通信方式以太网的通信方式n 广播到达全网广播到达全网n 发送方认为能直接到达目的地发送方认为能直接到达目的地三明学院网络中心63第三章n交换机工作原理交换机工作原理n交交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，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，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到

42、目的端口，目的MAC若不存在才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部地址表中。n交换机工作特点交换机工作特点*n主要特点：所有端口平时不连通，当通信时能连通许多对端口，每一对通信的工作站独占带宽，无冲突地传输数据，通信完成后断开连接。三明学院网络中心64第三章交换机交换机(Switch) 三明学院网络中心65第三章n3.3.交换机的主要参数交换机的主要参数n（1）转发方式（2）转发速率（3）管理功能n（4）MAC地址数量（5）端口n交换机的分类：交换机的分类：n 1、二层交换机 （相当于网桥，工作在数据链路层）n 2、 三层交换机 （相当于路由器，工作在OS

43、I的网络层）n 3、四层交换机 （相当于网关，工作在网络层之上）n集线器与交换机区别：（表3.3）n集线器的所有用户共享带宽n交换机则为每个用户提供专用(独享)的信息通道三明学院网络中心66第三章n交换机与交换机之间以及交换机与集线器之间的连接交换机与交换机之间以及交换机与集线器之间的连接n(1)(1)交换机的堆叠交换机的堆叠n需要使用专门的堆叠电缆，专门的堆叠模块。此外，同一需要使用专门的堆叠电缆，专门的堆叠模块。此外，同一堆叠中的交换机必须是同一品牌。堆叠中的交换机必须是同一品牌。n 堆叠具有以下优点：堆叠具有以下优点：n 提供高密度端口提供高密度端口n 提供高速传输性能提供高速传输性能n

44、 便于管理便于管理n(2)(2)交换机之间以及交换机与集线器之间的级联（距离、交换机之间以及交换机与集线器之间的级联（距离、级数）级数）n MDI-X端口与端口与MDI端口相连使用直通双绞线端口相连使用直通双绞线n MDI-X端口之间、端口之间、 MDI端口之间相连使用交叉双绞线端口之间相连使用交叉双绞线n 某些交换机支持自动某些交换机支持自动MDI/MDI-X切换切换 三明学院网络中心67第三章n交换机的配置交换机的配置n 如果需要设定交换机的某些状态，如打开或关闭某个如果需要设定交换机的某些状态，如打开或关闭某个n端口、划分端口、划分VLANVLAN等，就需要进行设置。通常交换机能够支持等

45、，就需要进行设置。通常交换机能够支持n命令行、菜单和图形化界面等三种方式。交换机的配置必须命令行、菜单和图形化界面等三种方式。交换机的配置必须n借助于计算机才能实现借助于计算机才能实现 （串口、网卡）。（串口、网卡）。 n（1 1）ConsoleConsole端口端口n 通过通过ConsoleConsole端口连接并配置交换机，是配置和管理交换机必端口连接并配置交换机，是配置和管理交换机必须经过的步骤。除此之外还有须经过的步骤。除此之外还有WebWeb方式、方式、TelnetTelnet方式等，但是，必须方式等，但是，必须在通过在通过ConsoleConsole端口对交换机进行基本配置后方能使

46、用。原因在于，端口对交换机进行基本配置后方能使用。原因在于，其他方式往往需要借助于其他方式往往需要借助于IPIP地址、设备名称才可以实现。地址、设备名称才可以实现。n（2 2）RJ-45RJ-45端口端口n 通过通过ConsoleConsole端口配置后，计算机可通过端口配置后，计算机可通过TelnetTelnet或或WebWeb浏览器的浏览器的方式访问、管理交换机。方式访问、管理交换机。三明学院网络中心68第三章虚拟子网与三层交换虚拟子网与三层交换三明学院网络中心69第三章VLAN技术介绍 nVLAN（虚拟局域网）是对连接到的第二层交换机端口的网络用户的逻辑分段，不受网络用户的物理位置限制而

47、根据用户需求进行网络分段。一个VLAN可以在一个交换机或者跨交换机实现。VLAN可以根据网络用户的位置、作用、部门或者根据网络用户所使用的应用程序和协议来进行分组。基于交换机的虚拟局域网能够为局域网解决冲突域、广播域、带宽问题。 n传统的共享介质的以太网和交换式的以太网中，所有的用户在同一个广播域中，会引起网络性能的下降，浪费可贵的带宽；而且对广播风暴的控制和网络安全只能在第三层的路由器上实现。 nVLAN相当于OSI参考模型的第二层的广播域，能够将广播风暴控制在一个VLAN内部，划分VLAN后，由于广播域的缩小，网络中广播包消耗带宽所占的比例大大降低，网络的性能得到显著的提高。不同的VLAN

48、之间的数据传输是通过第三层（网络层）的路由来实现的，因此使用VLAN技术，结合数据链路层和网络层的交换设备可搭建安全可靠的网络。三明学院网络中心70第三章一、VLAN的划分方式 n1、按端口划分VLANn将交换机中的某些端口定义为一个单独的区域，从而形成一个VLAN。同一VLAN中的计算机属于同一个网段，不同VLAN之间进行通信需要通过路由器。基于端口的VLAN的优点是配置起来非常方便，只要在交换机上进行相关的设置就可以了，适用于网络环境比较固定的情况。不足之处是不够灵活，当一台计算机需要从一个端口移动到另一个新的端口，而新端口与旧端口不属于同一个VLAN时，要修改端口的VLAN设置，或在用户

49、计算机上重新配置网络地址，这样才能加入到新的VLAN中。否则，这台计算机将无法进行网络通信。三明学院网络中心71第三章n基于端口的划分方式是最简单也是最常用的。采用这种方式，将属于不同交换机端口的物理网段分在一个VLAN中，通过网络管理软件，根据VLAN标识符将不同的端口分到相应的分组（VLAN）中。例如，一个交换机的1、2、6、7端口被定义为VLAN A，同一交换机的3、4、5端口组成VLAN 8，如图1所示。这样划分，允许各端口之间的通信，并允许共享型网络的升级。遗憾的是，这种划分模式将虚拟网限制在了一台交换机上。三明学院网络中心72第三章n第二代端口VLAN技术允许跨越多个交换机的多个不

50、同端口划分VLAN，不同交换机上的若干个端口可以组成同一个VLAN。分配到同一个VLAN的各网段上的所有站点都在同一个广播域中，可以直接通信；不同VLAN地点间的通信则通过路由器或三层交换机。n交换机端口来划分VLAN，其配置过程简单明了。迄今为止，这仍然是最常用的一种方式，但是这种方式不允许多个VLAN共享一个物理网段或交换机端口。如果某一个用户从一个端口所在的VLAN移动到另一个端口所在的VLAN，网络管理员需要重新进行配置，这对于拥有众多移动用户的网络来说是不可想象的。三明学院网络中心73第三章2. 按MAC地址划分VLAN n每块网卡都有一个独一无二的硬件物理地址，这个地址就是MAC地

51、址，俗称为“网卡号”。在Windows中可用“ipconfig/all”命令来查看这一地址。nMAC地址是连接在网络中的每个设备网卡的物理地址，由IEEE控制，全球找不到两块具有相同MAC地址的网卡。MAC地址属于数据链路层，以此作为划分VLAN的依据，能很好地独立于网络层上的各种应用。用此种方式构成的VLAN就是一些MAC地址的集合，它解决了网络处理站点的移动问题。对于连接于交换机端口的工作站来说，在它们初始化时，相应的交换机要在VLAN的管理信息库中检查MAC地址，从而动态地匹配该端口到相应的VLAN中三明学院网络中心74第三章n按MAC地址划分的VLAN允许网络用户从一个物理位置移动到另

52、一个物理位置，并且自动保留其所属VLAN网段的成员身份。同时，这种方式独立于网络的高层协议（如TCP/IP、IP和IPX等）。从某种意义上讲，利用MAC地址定义VLAN可以看成是一种基于用户的网络划分手段。n这种方法的一个缺点是所有的用户必须被明确地分配给一个VLAN。在这种初始化工作完成之后，对用户的自动跟踪才成为可能。在一个拥有大量节点的大型网络中，如果要求管理员将每个用户都一一划分到某一个VLAN，实在是太困难了。三明学院网络中心75第三章可以基于网络层来划分VLAN，有两种方案，一种按协议（如果网络中存在多协议）来划分，另一种是按网络层地址（最常见的是TCP/IP中的子网段地址）来划分

53、。4. 基于IP广播组划分 可将任何属于同一IP广播组的计算机划分到同一VLAN 5、基于规则的VLAN也称为基于策略的VLAN 。具有自动配置的能力，能够把相关的用户连成一体，在逻辑划分上称为“关系网络”。 3.基于网络层划分VLAN三明学院网络中心76第三章二、VLAN的优点VLAN的优点主要体现在以下3个方面：1、控制广播风暴网络管理必须解决因大量广播信息带来带宽消耗的问题。VLAN作为一种网络分段技术，可将广播风暴限制在一个VLAN内部，避免影响其他网段。与传统局域网相比，VLAN能够更加有效地利用带宽。在VLAN中，网络被逻辑地分割成广播域，由VLAN成员所发送的信息帧或数据包仅在V

54、LAN内的成员之间传送，而不是向网上的所有工作站发送。这样可减少主干网的流量，提高网络速度。三明学院网络中心77第三章2、增强网络的安全性 n共享式LAN上的广播必然会产生安全性问题，因为网络上的所有用户都能监测到流经的业务，用户只要插入任一活动端口就可访问网段上的广播包。采用VLAN提供的安全机制，可以限制特定用户的访问，控制广播组的大小和位置，甚至锁定网络成员的MAC地址，这样，就限制了未经安全许可的用户和网络成员对网络的使用。 三明学院网络中心78第三章3、增强网络管理采用VLAN技术，使用VLAN管理程序可对整个网络进行集中管理，能够更容易地实现网络的管理性。用户可以根据业务需要快速组

55、建和调整VLAN。当链路拥挤时，利用管理程序能够重新分配业务。管理程序还能够提供有关工作组的业务量、广播行为以及统计特性等的详尽报告。对于网络管理员来说，所有这些网络配置和管理工作都是透明的。VLAN变动时，用户无需了解网络的接线情况和协议是如何重新设置的。VLAN还能减少因网络成员变化所带来的开销。在添加、删除和移动网络成员时，不用重新布线，也不用直接对成员进行配置。若采用传统局域网技术，那么当网络达到一定规模时，此类开销往往会成为管理员的沉重负担。三明学院网络中心79第三章3.6.4 路由器路由器n路由器路由器（Router）是网络层的互连设备，能实现LAN之间、LAN与WAN之间的互连，

56、在不同的网络之间存储转发分组。n*路由器工作在OSI七层模型的网络层,因而它与网络高层协议有关。n路由器在网络层实现网络互联，它的各个端口需要分配IP地址，主要用于内网与外网的连接。n与网桥相比，路由器在异构网互联能力、拥塞控制能力和网段的隔离能力等方面都要强于网桥。n路由器的各个端口处于不同的广播域中，能够隔离广播风暴。三明学院网络中心80第三章路由器路由器(Router)三明学院网络中心81第三章路由表：路由表：n路由器工作时需要有路径表来识别其他网络及通路由器工作时需要有路径表来识别其他网络及通往其他网络的路径和选择方法往其他网络的路径和选择方法n（1 1）静态路由表）静态路由表n 由系

57、统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态（Static）路由表，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。n（2 2）动态路由表）动态路由表n 动态（Dynamic）路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。n分类：近程路由和远程路由;内部路由和外部路由;静态路由和外部路由;单协议路由和多协议路由器等。三明学院网络中心82第三章路由表路由表n1.静态路由表静态路由表n由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态（由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态（Static）路由表，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定路由表，一般是

58、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。的，它不会随未来网络结构的改变而改变。n2.动态路由表动态路由表 n动态（动态（Dynamic）路由表是路由器根据网络系统的运行情况而）路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。路由器根据路由选择协议（自动调整的路由表。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）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。要时自动计算数据传输的最佳路径。三明学院网络中心83第三章路由器的工作原理路由器的工作原理n路由器接收来自它

59、连接的某个网站的数据。路由器接收来自它连接的某个网站的数据。n路由器将数据向上传递到协议栈的路由器将数据向上传递到协议栈的Internet层。也就是说，层。也就是说，路由器舍弃网络访问层的信息，并且（必要时）重新组合路由器舍弃网络访问层的信息，并且（必要时）重新组合IP数据报。数据报。n路由器检查路由器检查IP包中的目的地址。包中的目的地址。如果目的地址位和源地址如果目的地址位和源地址位于同一个网络，那么路由器就不转发该数据包。位于同一个网络，那么路由器就不转发该数据包。n如果数据要送往另一个网络，那么路由器就查询路路由表，如果数据要送往另一个网络，那么路由器就查询路路由表，以确定数据要转发到

60、的目的地。以确定数据要转发到的目的地。n当路由器知道如何到达目标网络后，确定由哪个接口负责当路由器知道如何到达目标网络后，确定由哪个接口负责继续发送数据，之后把接收到的数据交换到该接口，由该继续发送数据，之后把接收到的数据交换到该接口，由该接口继续传送数据。接口继续传送数据。三明学院网络中心84第三章路由器的工作原理路由器的工作原理n例如，某公司有一个例如，某公司有一个B类网络。它的网络地址是类网络。它的网络地址是131.108.0.0。在这个网络内部划分了一些子网。但是在网。在这个网络内部划分了一些子网。但是在网络外部，你只是知道络外部，你只是知道131.108.0.0是一个单一的网络。是一