Sunlight第二章网络连接设备概述

1、网络系统集成技术Networks System Integrating 第二章 网络衔接设备概述第二章 网络衔接设备概述第二章 网络衔接设备概述实例:莆田学院中区网络拓扑图第二章 网络衔接设备概述实例:莆田学院北区子网拓扑图第二章 网络衔接设备概述本章主要内容2.1 网络互联设备概述2.2 物理层网络衔接设备集线器/中继器2.3 数据链路层网络衔接设备网桥2.4 网络层网络衔接设备路由器2.5 交换机二层和三层交换机2.6 运用层网络衔接设备网关第二章 网络衔接设备概述2.1 网络衔接设备概述计算机与计算机或任务站与效力器进展衔接时，除了运用衔接介质外，还需求一些中介设备。这些中介设备主要有哪

2、些？起什么作用？这是在网络设计和实施中人们所关怀的一些问题。网络互联设备通常可分为两类：网络传输介质互联设备与用户节点衔接网络衔接设备网络内部或网络之间衔接第二章 网络衔接设备概述常用网络传输介质互联设备有哪些？网络线路与用户节点间的衔接设备常见有：T型衔接器；屏蔽或非屏蔽双绞线衔接器RJ-45；RS232接口DB-25；DB-15接口；VB35同步接口；调制解调器；收发器及光纤收发器终端匹配器第二章 网络衔接设备概述T型衔接器T型衔接器与BNC接插件是细同轴电缆的衔接器BNC接插件T型衔接器(T型头)第二章 网络衔接设备概述RJ-45衔接器用于非屏蔽双绞线衔接RJ-45接头(水晶头)第二章

3、网络衔接设备概述衔接接口DB-25RS-232接口是目前微机与线路接口的常用方式。DB-15接口用于衔接网络接口卡的AUI接口，可将信息经过收发器电缆送到收发器，然后进入主干介质。VB35同步接口用于衔接远程的高速同步接口。第二章 网络衔接设备概述还有更多收发器用于粗同轴电缆与站点网卡间的衔接。光纤收发器用于光纤与无光纤接口的站点/网络设备之间的衔接。调制解调器Modem其功能是将计算机的数字信号转换成模拟信号或反之，以便在线路或微波线路上传输。调制是把数字信号转换成模拟信号；解调是把模拟信号转换成数字信号，它普统统过RS-232接口与计算机相连。终端匹配器也称终端适配器安装在同轴电缆粗缆或细

4、缆的两个端点上，它的作用是防止电缆无匹配电阻或阻抗不正确。无匹配电阻或阻抗不正确，那么会引起信号波形反射，呵斥信号传输错误。第二章 网络衔接设备概述常用网络衔接设备有哪些?网络内部或网络之间的衔接设备。网络衔接设备用于将一个网络的几个网段(segments衔接起来，或将几个网络(LAN-LAN，WAN-WAN，LAN-WAN衔接起来构成一个互联网络interwork or internet。习惯上，将它们分成五类：中继器集线器、网桥、交换机、路由器和网关。 第二章 网络衔接设备概述网络衔接设备 网络衔接设备connecting devices联网设备Networking devices网际互连

5、设备Internetworking devices中继器repeater网 桥bridge交换机switch路由器router网 关gateway第二章 网络衔接设备概述2.2 物理层网络衔接设备第二章 网络衔接设备概述物理层网络衔接设备中继器 A device that extends the distance a signal can travel by regenerating the signal. 一种经过对信号进展再生处置以延伸信号传输间隔的设备.由于存在损耗，信号在网络传输介质中有衰减和噪音，使有用的数据信号变得越来越弱，衰减到一定程度时将呵斥信号失真，因此会导致接纳错误。因此为

6、了保证有用数据的完好性，并在一定范围内传送，可用中继器把所接纳到的弱信号分别，并再生放大以坚持与原数据一样。第二章 网络衔接设备概述1、中继器repeater 局域网中最简单、本钱最低的网络衔接设备 功能：对弱信号进展再生和转发。中继器检测由某个端口接纳的输入信号，将其恢复为原始的波形和振幅，然后以最小的延迟将这些经过重整重定时和恢复的信号重新发送到接纳端口之外的其他各个端口。无检错、纠错功能 错误的数据经中继器后仍被复制到另一电缆段。用中继器衔接的各网段属于同一个网络，对数据链路层以上的协议来讲，用中继器互联起来的假设干段电缆与单根电缆之间并没有差别除了有一定时延。用中继器衔接的网络段都必需

7、运用同样的媒体访问方法。普通情况下，中继器的两端衔接的是一样的媒体，但有的中继器也可以完成不同媒体的转接(如粗、细电缆混接)。 中继器普通用于传统以太网之类的总线型电缆系统 ： 添加信号传送间隔添加网段 一样物理层协议的LAN内同一网络不同网段的互连第二章 网络衔接设备概述2、集线器hub A central device in a star topology that provides a common connection among the nodes. 星型拓扑中的中心设备，提供站点间的公共衔接。其实就是一种多端口中继器，用于星型电缆系统。中继器集线器第二章 网络衔接设备概述 集线器的

8、分类无源(Passive)集线器 只担任把多段介质衔接在一同，不对信号作任何处置，每一种介质段只允许扩展到最大有效间隔的一半。有源(Active)集线器 类似于无源集线器，但它具有对传输信号进展再生和放大从而扩展介质长度的功能。智能(Intelligent)集线器除具有有源集线器的功能外，还可将网络的部分功能集成到集线器中，如网络管理、选择网络传输线路等。第二章 网络衔接设备概述集线器的缺陷Hub是一种共享介质的网络设备，本身不能识别目的地址，所以采用广播方式无目的地向一切节点发送信息，由网络站点经过验证数据包头的地址信息来确定能否接纳，故其：一站发送，全局广播，用户争抢信道，容易引起网络阻塞

9、实践接纳只需一站，却向一切站点传送，绝大部分流量无效，传输效率低同一时辰只能进展两个端口之间的数据传输，要么发送，要么接纳半双工，进一步降低传输效率每个节点都能侦听到所发送的数据包，平安性较差第二章 网络衔接设备概述2.3 数据链路层网络衔接设备第二章 网络衔接设备概述网桥桥接器,bridgeA network device that interconnects two LANs that use the same logical link control protocol but may use different medium access control protocols. 一种网络设

10、备, 用于两个运用LLC(逻辑链路控制)协议一样但MAC(媒体访问控制)协议能够不同的网络的互联。常用于外网租用电路接入和无线局域网内联。广域网接入以太网桥NOKIA无线网桥 E1网桥第二章 网络衔接设备概述网桥的作用网桥是一个局域网与另一个局域网之间建立衔接的桥梁。它的作用是扩展网络和通讯手段，在各种传输介质中转发数据信号，扩展网络的间隔，同时又有选择地将有地址的信号从一个传输介质发送到另一个传输介质，并能有效地限制两个介质系统中无关紧要的通讯。网桥可分为本地网桥和远程网桥。本地网桥是指在传输介质允许长度范围内互联网络的网桥；远程网桥是指衔接的间隔超越网络的常规范围时运用的远程桥，经过远程桥

11、互联的局域网将成为城域网或广域网。假设运用远程网桥，那么远程桥必需成对出现。第二章 网络衔接设备概述网桥的主要功能识别MAC地址 帧的接纳、存储与转发网桥可以把一个物理网络的不同网段分成N个逻辑隔离的网络，使这个逻辑网络的行为看起来就像一个单独的物理网络一样，从而减少冲突，提高网络性能。纠错隔离错误帧维护硬件地址表，并根据这个表将帧传送给特定的子网第二章 网络衔接设备概述网桥的运用和分类运用：同协议组一样或不同MAC协议的LAN的互连如以太网与令牌环网衔接。划分网络，减少整个网络数据链路层的广播流量只需不同网段的信息才干经过网桥并提高可靠性网桥两端构成不同LAN，任一个出现缺点断线等不会影响另

12、一个。分类：内桥由效力器兼任外桥专门计算机第二章 网络衔接设备概述常用桥接技术算法 IEEE802委员会为网桥规定了两种桥接技术(算法)：透明网桥(transparent bridge 主要用于以太网环境 规范：IEEE 802.1源路由选择网桥(SRB,source routing bridge 主要用于令牌环环境 规范：IEEE 802.5第二章 网络衔接设备概述Transparent Bridge 透明网桥透明网桥具有经过分析来自一切衔接网络的输入封包的源地址来“学习网络的拓扑构造并建立起一张本人的途径选择表站表的功能。它的表现和操作对网络主机而言是透明的。透明网桥处置帧的技术原理可以归

13、纳为：广播未知帧不知就广播学习源地址建立MAC-端口映射表丢弃本网帧过滤功能转发异网帧按MAC-端口映射表转发特点：运用MAC-端口映射表缺陷：不能选择最正确路由。第二章 网络衔接设备概述网桥的数据过滤功能第二章 网络衔接设备概述为什么叫“透明网桥？“透明网桥又称“生成树网桥(spanning tree bridge)。 “透明的含义：装有多个LAN的单位在买回IEEE规范网桥之后，只需把衔接插头插入网桥，就万事大吉。不需求改动硬件和软件，无需设置地址开关，无需装入路由表或参数。总之什么也不干，只须插入电缆就完事，现有LAN的运转完全不受网桥的任何影响。透明网桥的优点是易于安装，只需插进电缆即

14、大功告成。但是从另一方面来说，这种网桥并没有最正确地利用带宽。第二章 网络衔接设备概述透明网桥是如何“自动学习的？透明网桥采用的算法是“逆向学习法，根本思想是利用每个MAC帧中的源地址字段。桥显然能看见所衔接的任一LAN上传送的帧。当一个帧到达一个特定的端口时，查看源地址即可知道在哪个LAN上可访问哪台机器。第二章 网络衔接设备概述桥接循环透明网桥之大忌 运用透明网桥必需留意不可出现“桥接循环，即衔接的任何两个LAN间不可存在多条网桥途径。否那么要么出现网络通讯失败，要么导致网络阻塞congesting。处理桥接循环问题采用的方法是“生成树算法(STA,Spanning Tree Algori

15、thm)。它将冗余的途径设置成阻塞形状，提高了网络循环衔接的可用性，同时消除了桥接循环带来的问题。第二章 网络衔接设备概述生成树算法生成树算法STA和生成树协议STP是一种确保任何两台交换机多口网桥之间只需一条数据途径的自动配置算法。此协议也可进一步加强为每个VLAN建立一个生成树。它在提供途径冗余和网络可扩展性的同时，保证网络的无环路拓扑。STP允许在两个或多个交换机中可以存在多条途径，但同一时间只需一条途径可以激活。其他的途径将被置于阻塞方式。假设主途径失败，一条备选途径将会从阻塞形状转换到转发形状从而重新建立交换机之间的衔接。第二章 网络衔接设备概述生成树算法的原理生成树算法利用了一个来

16、自图论的根本结论；对于那些由许多节点以及衔接节点的边组成的连通图，存在一棵“生成树，它保证了图的连通性，同时又没有一个闭合环。(a) 带环图(b) 对应的生成树第二章 网络衔接设备概述源路由网桥其特点是由发送帧的源任务站担任路由选择，每个源任务站都配置一张“路由选择表。源路由网桥处置帧的技术原理可以归纳为：广播路由选择帧源站以广播方式向目的站发送一个路由选择帧，沿一切能够的途径传送，在传送中，每个路由选择帧都记下所经过的途径。接纳路由选择帧当路由选择帧到达目的站后，就沿原途径前往源站，带回路由信息生成路由选择表源站从一切能够的途径中按一定规那么如最先发回路由选择帧的路由或最小的网络节点数等选择

17、一条最正确路由，记入本站的路由选择表中封装源路由信息凡从这个源站向这个目的站发送的帧，其首部都封装有源站所确定的路由信息第二章 网络衔接设备概述网桥的优缺陷网桥属于纯硬件设备，在刚刚启动整个网络时，网桥对网络的拓扑一无所知，但它却具有根本的MAC地址学习功能。网络上的每一台计算机都发送过数据之后，网桥就成为智能的了它了解每一台计算机在哪一个网段上，从而减少了网络冲突发生的概率减少冲突域。网桥不能阻止广播。广播信息的隔绝要靠3层的衔接设备路由器。第二章 网络衔接设备概述2.4 网络层网络衔接设备路由器第二章 网络衔接设备概述骨干路由器和接入路由器第二章 网络衔接设备概述运用例如第二章 网络衔接设

18、备概述路由器 (Router)An internetworking device that connects two computer networks. It makes use of an internet protocol and assumes that all of the attached devices on the networks use the same communications architecture and protocols. A router operates at OSI layer 3. It forwards packets from one netwo

19、rk to another. 用于衔接两个计算机网络的网络互联设备。它运用IP协议，且假定网络上一切相连的设备都运用一样的通讯体系构造和协议。路由器任务在OSI模型的第三层，其作用是将分组数据报从一个网络转发到另一个网络。第二章 网络衔接设备概述路由器路由器Router用于衔接多个逻辑上分开的网络。逻辑网络是指一个单独的网络或一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可经过路由器来完成。因此，路由器具有判别网络地址和选择途径的功能，它能在多网络互联环境中建立灵敏的衔接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法衔接各种子网。路由器是属于网络层的一种互联设备，只接纳源站或其他路由器的信息，它不关怀

20、各子网运用的硬件设备，但要求运转与网络层协议相一致的软件。路由器分本地路由器和远程路由器，本地路由器是用来衔接网络传输介质的，如光纤、同轴电缆和双绞线；远程路由器是用来与远程传输介质衔接并要求相应的设备，如线要配调制解调器，无线要经过无线接纳机和发射机。第二章 网络衔接设备概述路由器常识识别IP地址 特点： 互连网络之间IP数据报的接纳、存储和转发 路由器=CPU+内存+路由协议+平安防火墙 运用 不同网络间信息的传送只送往知网络，不知就丢弃 内外网隔离 分类 公用路由器 普通计算机作路由器配备Windows 2000等 Cisco公司是世界上最著名的路由器制造商。第二章 网络衔接设备概述Ro

21、uter: Gateway in Internet路由器在因特网界也被称为“网关gateway。其义务是管理子网之间或子网到因特网之间所进展的网络通讯。客户机上普通须设置一个默许网关的IP地址，这样当一台主机预备向另一台主机发送音讯时，源主机在IP数据包中参与了其本身的地址以及目的主机的地址。当主机预备向不在本地网上的另一台主机根据目的网络和子网地址确定发送数据报时主机将检查目的主机的网络ID，并把它与本地路由表相比较主机就把数据报转发给它的默许路由器默许网关，然后由该路由器担任将数据报发送到不同的网络或另一台路由器，直到该数据报到达最终目的地。假设没指明默许网关，通讯将被限制在该台主机所在的

22、本地网络上。 具有路由功能的三层交换机也可以承当“网关职能。第二章 网络衔接设备概述路由器和网桥的区别 假设网桥不知道下一个适宜的目的地址，它们就将帧送到除接纳端口之外的一切活动端口这个过程叫做所谓“flooding泛滥，而假设路由器不知道通往某个目的地址的路由，它们就丢弃数据包并向源站点发回一个出错信息。由于功能扩展，路由器要求更复杂的软件决议和控制数据包路由的协议以及比讨论网桥时所思索的更广泛的过滤数据库。第二章 网络衔接设备概述硬件路由器和软件路由器路由器是网络中的中心设备。硬件路由器最典型的就是Cisco公司的系列路由器。软件路由器是新兴的产品，比如Tiny Software推出的Wi

23、nRoute Pro软件路由器，Vicomsoft公司推出的Internet Gateway软件路由器等等。硬件路由器包括电源、内部总线、主存、闪存、处置器和操作系统等。同时，它的内部组件还包括公用网卡，用来处置各种各样能够的衔接。它的网络操作系统IOS中包含路由软件，而软路由器产品那么是运转在Windows系列的操作系统上。在平安性方面，假设将软路由器安装在非常“干净的系统上，即系统安装有最新的维护程序和平安补丁，没有安装其他软件，而且执行NAT(地址转换)，那么，软路由器就能像一切其它Cisco提供的硬路由器一样平安可靠。第二章 网络衔接设备概述2.5 交换机switch CISCO 65

24、00交换机第二章 网络衔接设备概述交换机switch A device connecting multiple communication lines together. 将多条通讯线路衔接在一同的设备。数据链路层二层或网络层三层设备特点 现代网络中大量运用交换机作为网络互连设备。 交换机提供： 高速的数据交换才干 添加网络带宽 低的延迟时间和快速帧的传送 在LAN中支持以太网、快速以太网、ATM、令 牌环网等多种网型运用 Intranet内部网络传送控制第二章 网络衔接设备概述交换机常识交换机更可以在现有的网络上提供固定的带宽给用户以确保用户传送数据的质量；其端口可以提供不同的传输速度；在传

25、送方式上可提供全双工传输，提高了数据的传送才干。交换机还提供了VLAN功能，用于控制广播风暴和网络管理。跟网桥相比，网桥所拥有的功能交换机都具备了，但交换机添加了VLAN和三层交换功能，拥有更多的端口网桥通常只需2至4个和更高带宽，而且可任务在网络层第三层。交换机最重要的性能目的是“背板带宽Switching Fabric，即一台交换机在背板处的最大带宽。背板backplane那么指交换机或集线器底板chassis内的总线或交换矩阵，一切经过该设备的流量至少要经过背板一次。第二章 网络衔接设备概述交换机类型第二层交换机多端口网桥 处理方法：运用VLAN技术基于物理端口或MAC地址，管理不便第三层交换机 基于硬件实现路由功能路由转发速度和带宽于比路由器可高出数十倍甚至更多；支持IPVLAN管理方便。第二章 网络衔接设备概述L2 and L3 Switches所谓“二层交换机，简言之，就是它能识别MAC层的信息可以剥离并处置包含MAC地址的帧信息；所谓“三层交换机，简言之，就是它不仅能识别MAC层的信息可以剥离并处置包含MAC地址的帧信息，而且能识别IP层的信息能将剥离并处置包含IP地址的数据报信息。还有所谓“四层交换机，其含义由此类推。第二章 网络衔接设备概述Switch vs. Router很多公司的中心交换机是具有交换机和路由器双重功能的三层千兆位以太网交换机。它们象