综合布线第3章网络互连设备

1、2022年9月5日第3章 网络互连设备主讲人：高敬格河北工程大学信息与电气工程学院本章知识要点：3.1 网络互联的基本概念3.2 网络互连设备3.3 网络互联设备的区别3.4 本章小结3.1 网络互联的基本概念3.1.1 网络互联的定义3.1.2 网络互连设备的类型3.1.3 网络互联的类型3.1.1 网络互联的定义 网络互联通常是指通过互联设备将不同或相同类型的网络连接在一起而形成的范围更大的网络。解决网络物理长度的限制。 例如：用细同轴电缆组建以太网时，每个网段不能超过500m,且每个网段的最大节点数为100.有时为提高网络效率，便于管理，把一个大的网络分成不同的网段，以增加每台计算机的有

2、效带宽，利用网络设备把不同的网络连接起来，使不同的网络中的计算机能够相互通信，达到共享网络资源的目的. 3.1.2 网络互联设备的类型 实际网络通常由许多类型的网络构成，根据网络设备的工作层次及其所支持的协议，通常分为中继器(Repeater),网桥(Bridge),路由器(Router),网关(Gateway).数据链路层物理层表示层会话层传输层网络层应用层数据链路层物理层表示层会话层传输层网络层应用层中继器网桥路由器网关 中继器工作在物理层,用于互连相同类型的网络. 网桥工作在数据链路层，用于互连类似的网络,具有过滤和转发的功能，即将数据帧从一个网段转发到另一个网段，使得多个网段在逻辑上看

3、起来好象一个网络。 路由器工作在第三层，用于互连不同类型的网络，各互连的子网仍保持各自的独立，每个子网可采用不同的拓扑结构、传输介质和网络协议。 网关工作在网络层以上的高层，其基本功能是实现不同网络协议的互联，一般提供不同网络协议的转换。 3.1.3 局域网之间的互联常用的局域网互联类型：局域网局域网互联设备广域网局域网互联设备广域网广域网互联设备局域网局域网广域网互联设备互联设备3.2 网络互联的基本概念3.2.1 网络互联设备概述3.2.2 网卡3.2.3 集线器3.2.4 交换机3.2.5 中继器3.2.6 网桥3.2.7 路由器3.2.8 网关3.2.1 网络互联设备概述 网卡、集线器

4、和交换机是常用的局域网组网设备 中继器,网桥,路由器和网关是常用的网络互联设备 当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为这仅仅是把一个网络扩大了，而这仍然是一个网络。 网关由于比较复杂，目前使用得较少。 互联网都是指用路由器进行互连的网络。 由于历史的原因，许多有关 TCP/IP 的文献将网络层使用的路由器称为网关。3.2.2 网卡 也称网络适配器(Network Adapter)，承担网络与计算机之间交换数据的任务。如将计算机接入网络，需要根据计算机总线类型，传输介质及网络协议类型选择网卡类型。 网卡上一般配有一个或两个网络连线的标准插座BNC(连接专用细缆)、AUI(连接粗

5、缆)或RJ45(连接双绞线)。网卡要占用微机的中断号地址，配置时不能与其它外部设备冲突，还需安装驱动程序。网络接口卡的种类3.2.3 集线器(Hub)集线器的概念 集线器是局域网中最重要的部件之一，是网络连线的中央连接点。 集线器有多个用户端口，用于连接计算机和服务器之类的外围设备，每个端口支持网络接点的连接。当一个以太网数据包从一个节点发送到集线器上时，它就被中继(或复制)到集线器中的其它所有端口。所有的节点都能看到该数据包。因此，基于集线器的网络是共享介质的网络。 多端口的中继器，属于物理层设备功能：在网段之间拷贝比特流，信号整形和放大端口数：常见的有8，12，16，24口厂商产品型号类型

6、端口数量 3C16170 TP/123C161803C16670固定式固定式堆叠式堆叠式 12个RJ458个RJ45+BNC12个RJ45+AUI 24个RJ45+AUI Intel HUB系列SH10T5SH10T8固定式固定式固定式 5个RJ458个RJ458个RJ45+AUI D-Link DE 899DE 816 固定式固定式 12个RJ45+AUI16个RJ45+AUI 常用的10 Base-T集线器产品独立式：固定配置，扩充时用级连的方法。堆叠式：固定配置，用堆叠方法进行扩充堆叠连接在一起的HUB在逻辑相当于一台单独的HUB，可统一管理模块化：又称机箱式，由一台带有底板、电源的机箱

7、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(如插入交换卡、路由卡、加密卡等)以1台服务器，3台PC机为例：一台HUB4块UTP接口的网卡3台PC机8个RJ45接头（水晶头）若干米UTP双绞线 用集线器搭建简单的网络NICHUBUTPPC机服务器3.2.4 交换机(1)概述 通常所说的局域网交换机拥有许多端口，可以连接不同的网络设备，它的各个端口之间的通信是同时的、并行的，因此大大提高了信息的吞吐量。(2)交换机的种类 按传输速率分为：10Mbps、100Mbps、 1Gbps等以太网，快速以太网交换机 按应用场合分为：工作交换机，桌面交换机，部门交换机，骨干

8、交换机等 按交换层次分为：基本交换机和多层交换机公司产品端口数接口Intel Inbussiness SwitchExpresss 510T SwitchExpresss 550TRouting SwitchExpresss 550F Routing Switch 82488 RJ-45RJ-45RJ-45SC Super Stack Switch 3000/3300 12 RJ-45 Accton ES 3508A8 RJ-45(3)100Mbps以太网交换机产品(4)网络交换机(Switch) 多个站点同时发送会造成冲突，采用网络交换机实现网段分割。网络交换机和网桥属同一类设备，工作在数据

9、链路层上。但网络交换机的端口数多，并且速度快。在这个意义上，网络交换机又称为多端口的高速网桥。 HUB HUB网桥或网络交换机千兆主干交换机服务器校园网10Mbps UTP100Mbps UTP （连接校园网）1000Mbps Fiber100Mbps UTP某大学计教中心(东区)网络结构图二级交换机HUB3.2.5 中继器(1)概念 中继器工作在物理层,是最简单的网络互联设备.(2)作用 由于网络中传输信号强度随着在信道上传输距离增加而递减，因而传输距离有限。 中继器的作用是将收到的信号重新整理，使其恢复原来的波形和强度，然后继续传下去。通过中继器连接起来的网段仍属于一个网络系统,只是将一个

10、网络的覆盖范围扩大了。例如：同轴电缆组建的总线型局域网，单段粗缆的最大长度为500m。而MAC协议的定时特性，允许粗缆最长可达2.5Km，单根电缆达不到这个长度,必须用中继器来连接多个网段,以延长信号传输距离.中继器服务器服务器(3)类型 粗缆，细缆，双绞线，光纤，混合，共享等中继器。(4)注意 中继器所连接的电缆段是有限制的，以太网任何两个数据终端设备间允许的传输通路最多有5个中继网段，4个中继器组成。当5个段都存在时，每个光纤链路段不得超过500m，当有3个中继器， 4个段时，光纤链路最大长度是1Km。3.2.6 网桥(1)概念 网桥又称桥接器，是在数据链路层连接两个局域网的一种存储/转发

11、设备。局域网数据链路层分为LLC和MAC两个子层，网桥实际上是在MAC子层上实现不同网络的互联。网桥可以用于互联符合IEEE802标准的诸如总线网，令牌环网等局域网。(2)原理结构主机A主机 B上层网络层LLCMAC物理层PKTPKT802.3|PKT以太网帧传输介质LLCMAC物理层MAC物理层网桥上层网络层LLCMAC物理层PKTPKT802.4|PKT以太网帧传输介质(3)网桥通过分析地址字段，以决定是否把收到的帧转发到另一网段上。网桥102站102数据101站201站202站202数据LAN1LAN2同一网段发送数据不同网段发送数据 网桥互联LAN1和LAN2，LAN1中地址为101的

12、节点，如果与位于同一局域网上的地址为102的节点通信时，网桥可以接到发送帧，当网桥确信帧的目的地址与发出地址位于同一网段，就只在网段内部进行广播； 若节点101与节点202通信时，网桥接收到节点101发送的帧时，确定帧的目标地址与发送地址不在同一网段，就将它转发另一网段。(4)网桥经常用来将一个大型局域网即独立又能相互通信的多个子网互联起来。令牌环网桥网桥网桥工作站服务器服务器服务器以太网以太网(5)特点 网桥能够实现不同类型的局域网之间的互联，而中继器只能实现以太网段之间的互联。 能够扩大互联的局域网的地理范围。中继器最多只能将5段电缆连接起来。而网桥可连接的距离可以是无限远。 可提高网络的

13、安全性。例如：财务、银行等系统，可使用网桥将需要保密的部门的电缆段与其它部门隔离开来，提高网络的安全性。3.2.7 路由器(1)概述 当互联网的局域网数不多时，使用网桥是非常有效的。 但是若互联的局域网的数目很多或要将局域网与广域网互联时，则应采用互联功能更强的路由器。 路由器在网络层实现网络互联，除了具有网桥的全部功能外，并增加了路径选择功能，可以互联多个网络及多种类型的网络(2)结构计算机系统A计算机系统B应用层表示层会话层传输层网络层LLCMAC物理层应用层表示层会话层传输层网络层LLCMAC物理层网络层LLCMAC物理层LLCMAC物理层网络层LLCMAC物理层LLCMAC物理层以太网

14、广域网令牌环网路由器路由器(3)功能 协议转换：能对网络层及其以下各层的协议进行转换。 路由选择：当数据帧从互联网中到达路由器时，根据用户信息传输的要求和网络拓扑状态，在网络中寻找一条合适的信息传输路径。 并能支持多种协议的路由选择。 数据处理：包括过滤、转发、加密和压缩等。 网络管理功能：包括配置管理、故障管理和性能管理。 (4)直接交付和间接支付 当主机 A 要向另一个主机 B 发送数据报时，先要检查目的主机 B 是否与源主机 A 连接在同一个网络上。 如果是，就将数据报直接交付给目的主机 B 而不需要通过路由器。 但如果目的主机与源主机 A 不是连接在同一个网络上，则应将数据报发送给本网

15、络上的某个路由器，由该路由器按照转发表指出的路由将数据报转发给下一个路由器。这就叫作间接交付。 间接交付间接交付间接交付ABC直接交付直接交付直接交付不需要使用路由器但间接交付就必须使用路由器3.2.8 网关 在一个计算机网络中，有的应用系统是专用的网络系统，当连接不同类型而协议差别又较大的网络时，就需要选用网关设备，实现在网络层以上层次的互联。网关通常是一台配有两块网卡的计算机，并装有相关软件，两块网卡连接不同协议的网络。 网关的基本功能是完成网络层以上的某种协议的转换，完成报文的存储转发和流量控制，完成应用层的互通及互联网间的网络管理功能。 3.3 网络互联设备的区别(1)中继器 中继器可

16、以连接两局域网的电缆，中继器的作用是增加局域网的覆盖区域。 例如：以太网标准规定单段信号传输电缆的最大长度为500m，但利用中继器连接4段电缆后，传输电缆最长可达2000m。中继器只将任何电缆上的数据发送到另一根电缆上，并不管数据中是否有错误。 (2)网桥 可以在不同类型的介质电缆发送数据，但与中继器不同的是：网桥能将数据从一个电缆系统转发到另一个电缆系统上的指定位置。 网桥的工作是读网络数据包的目的地址，确定该地址是否与源站在同一网络电缆段上，如果不存在，网桥就要顺序地将数据包发送给另一段电缆。网桥不能读数据帧内的TCP/IP地址。 (3)路由器 能读数据包中更复杂的网络寻址信息，还可增添一些信息，是数据包通过网络。由于路由器只接收来自源站或另一路由器的数据，因此可以用做各网络段之间的安全隔离设备。