第4章 网络互连设备及应用技术教程课件

第4章网络互连设备及应用技术第4章网络互连设备及应用技术1本章学习要点：l

了解局域网互连的基本概念l

掌握局域网常用互连设备的类型、层次与原理l

掌握各层设备的作用、特点与应用l

熟练掌握集线器与交换机的区别与使用l

熟练掌握虚拟局域网的设计原则、实现条件和划分方法l

了解OSI模型与局域网互连设备之间的关系本章学习要点：24.1

网络互连概述

4.2

物理层的互连设备

4.3

数据链路层的互连设备

4.4

虚拟局域网4.5

网络层的互连设备

4.6

高层的互连设备

4.7

网络互连设备的应用场合

4.1

网络互连概述

4.2

物理层34.1

网络互连概述

网络互连（联）就是指不同网段、网络或子网之间通过网络的连接或互连设备（中继器、网桥、路由器或网关等）实现各个网络段或子网间的互相连接，其目的在于实现各个网段或子网之间的数据传输、通信、交互与资源共享。4.1

网络互连概述

网络互连41.

什么是网络的连接或互连？（1）

网络的延伸（2）

网络的分段①

提高可靠性。②

分散了负荷。③

提高了安全性。1.

什么是网络的连接或互连？52.

互连网络的类型（1）

网络互连的应用类型①

局域网之间的互连（LAN-LAN）②

局域网与广域网的互连（LAN-WAN）③

局域网通过广域网与Internet之间的互连（LAN-WAN-Internet）④

多个远程局域网之间互连为广域网（LAN-WAN-LAN）（2）

互连局域网的类型2.

互连网络的类型61）

同构网（homogeneousnet）2）

异构网（heterogeneousnet）所谓“异构网”（heterogeneousnet）是指网络具有完全不同的传输性质和通信协议。目前，不同类型的网络之间的连接大多是异构网间的连接。1）

同构网（homogeneousnet）71.

互连网络必须要解决的问题

在进行网络互连时，人们必须面对如下一些问题：l

如何在物理上把两种不同的网络连接起来。l

如何实现一种网络与另一种网络的互访与通信。l

如何解决两种不同网络之间在协议方面的差异。l

如何处理两种网络之间在传输速率方面的差别。1.

互连网络必须要解决的问题84.1.1

网络互连的层次1.

网间互连中的三个重要概念（1）

网络的互连（Interconnection）（2）

网络的互通（Intercommunication）（3）

网络的互操作（Interoperability）2.

网间互连设备的层次（1）

网间互连设备（2）

网间互连设备的层次4.1.1

网络互连的层次94.2

物理层的互连设备

4.2.1

中继器中继器（Repeater）又称转发器或收发器，是最简单的连接设备，它工作在OSI模型的第一层，即物理层。它的作用是对网络电缆上传输的数据信号经过放大和整形后再发送到其他电缆段上。因此，中继器实际上只能算是数字信号的再生放大器。4.2

物理层的互连设备

4.2.1

101.

中继器的功能第一，中继器具有接收、放大、整形和转发网络信息的作用，可以起到扩充网络规模（扩充网络连接距离或工作站数目）的作用；第二，使用带有不同接口的中继器，可以连接两个使用不同的传输介质、不同类型的以太网段。1.

中继器的功能11图4-2光纤收发器

图4-1用中继器再生信号图4-2光纤收发器

图4-1用中继器再生信号122.

中继器使用的规则（中继规则）使用中继器注意两点：①不能形成环路；②考虑到网络的传输延迟和负载情况，不能无限制的连接中继器。例如：以太网用粗同轴电缆连网，电缆段最大距离为500m，细同轴电缆最大距离为185m，采用中继器扩展网络，Ethernet最多可用四个中继器。

2.

中继器使用的规则（中继规则）使用中继器注意两点：13图4-310Mb/s以太网的5-4-3规则

图4-310Mb/s以太网的5-4-3规则14中继器按其接口个数可分为：双口中继器和多口中继器。前者有两个接口，一个用于输入，另一个用于输出；后者接口数大于两个，又称为集线器（Hub）。按连接的传输介质可分为：电缆中继器（用于双绞线、同轴电缆）和光缆中继器（用于连接光缆）。中继器按其接口个数可分为：双口中继器和多口中继器。前者有两个153.

中继器的应用特点（1）

中继器的主要优点中继器安装简单、可以轻易地扩展网络的长度、使用方便、价格相对低廉，它是最便宜的扩展网络距离的设备。3.

中继器的应用特点16（2）

中继器的主要缺点①

中继器用于局域网之间有条件的连接。一般情况下，互联网络的第1层可以不同，但是第2~7层应当使用相同或兼容协议。中继器可以连接两个使用不同传输介质和物理端口，但使用相同介质访问控制方法的网络。②

中继器不能进行通信分段，多个网段使用中继器互联后，将增加网络的信息量，易发生阻塞。③

中继器不能控制广播风暴。④

使用中继器扩展网段和网络距离时，其数目有所限制。（2）中继器的主要缺点174.

使用和选择中继器时应注意的事项①

网段的接口②

网段扩展的极限距离③

使用中继器互联网络时，应注意所连接的各网段的高层（2～7层）协议应当相兼容。4.

使用和选择中继器时应注意的事项184.2.2

以太网集线器

集线器（Hub）主要指共享式集线器，它工作在OSI模型的第一层，即物理层。它也被称为多端口中继器。由于集线器与中继器以相同的方式进行工作，因此具有同样的基本功能，遵循同样的规则。把它作为一个中心节点，可用它连接多条传输介质。其优点是当某条传输介质发生故障，不会影响到其他的节点。4.2.2

以太网集线器

集线191.

使用集线器网络的拓扑结构物理拓扑为星形而逻辑拓扑为总线形2.

集线器的分类（1）

独立型共享式集线器（2）

堆叠式集线器（3）

模块化集线器1.

使用集线器网络的拓扑结构20图4-5堆叠式集线器

图4-4以太网的独立型集线器 图4-5堆叠式集线器图4-4以太网的独立型集21·无源集线器：

只是把相近地区的多段传输介质集中到一起，对它们所传输的信号不作任何处理，而且对它所集中的传输介质，只允许扩展到最大有效距离的一半。

·有源集线器：

把相近地区的多段传输介质集中到一起，还对每条件输的电信号有整形、放大和转发作用，并具有扩展传输介质长度的功能。

·智能集线器：

具备有源集线器的功能，还具有网络管理、路径选择等功能。随着网络技术的发展．现在集线器发展成为交换集线器（SwitchingHub）。交换集线器不但能使网络分段，并增加了线路交换功能，提高了传输带宽。·无源集线器：

只是把相近地区的多段传输介质集中到一起，223.

集线器的应用特点（1）

优点l

集线器可扩充网络的规模，即延伸网络的距离和增加网络的节点数目。l

集线器安装极为简单，几乎不需要配置。l

集线器可以连接多个物理层不同；但高层（2～7层）协议相同或兼容的网络。3.

集线器的应用特点23（2）

缺点l

集线器限制了介质的极限距离，例如：10BASET中的100m。l

集线器没有数据过滤的功能，它将收到的数据发送到所有的端口，因此，使用中继器连接多个网络后，会增加网络的信息量，易发生阻塞。l

集线器使用数量的限制，低速以太网应遵循的“5-4-3”规则。l

集线器互连网络中的多个节点共享网络集线器的带宽，因此，当节点数目过多时，冲突增加，网络性能急剧下降。l

集线器向所有端口转发广播信息，因此它不能控制广播风暴。（2）

缺点244.

集线器使用时应注意的因素①

中继规则②

集线器互联网络的条件③

网络接口④

传输速率⑤共享带宽4.

集线器使用时应注意的因素254.3

数据链路层的互连设备

网络中数据链路层的互连设备主要指，基于网络物理地址进行过滤和网络分段，这层的设备具有物理层和数据链路层两层的功能，它们既可以用于局域网的延伸、扩展节点；也可以用于将负荷过重的网络划分为较小的网段，以达到改善网络性能和提高网络安全性的目的。4.3

数据链路层的互连设备

网络264.3.1

网桥

1.

网桥的定义网桥（bridge）是指用来连接两个或多个在数据链路层以上具有相同或兼容协议的网络互连设备。网桥一般由软件和硬件组成，它工作在OSI模型的第二层。网桥是一种基于物理地址来过滤、存储和转发数据帧的互连设备，它通过对网络上的数据帧进行筛选来实现网络分段，改善网络性能的。它可以实现基于端口MAC地址的过滤和分段。4.3.1

网桥

1.

网桥的定义27网桥有它的软件和硬件，因此，通过网桥的数据帧，不需要进行网络协议转换及原语连接的转换，只需要附加新的路径信息和全局地址。网桥需要有足够大的RAM缓冲区，用于扩展网络距离和转发数据到另一个目的网工作站。若缓冲区溢出，则会把发送的帧丢掉，不作任何处理，而等待端到端的协议处理。

网桥有它的软件和硬件，因此，通过网桥的数据帧，不需要进行网络282.

网桥的理论功能（1）

站表①

站地址②

端口③

时间（2）

自学习功能与站表的管理2.

网桥的理论功能29（3）

过滤和转发功能另一方面网桥具有寻址和路径选择功能，它能对进入网桥数据的源/目的地址进行检测。若目的地址是本地网的工作站的，则删除。若目的地址是另一个网络的，则发送到目的网工作站。这种功能称为筛选/过滤功能，它隔离掉不需要在网间传输的信息，大大减少网络的负载，改善网络的性能。（3）

过滤和转发功能30图4-6连接两个本地局域网的网桥图4-6连接两个本地局域网的网桥313.

网桥的实际作用与设计要点（1）

网络分段（2）

延伸网络的距离（3）

网桥互联网络的条件（4）

网桥的设计要点3.

网桥的实际作用与设计要点324.

网桥的分类（1）

按网桥硬件所处的位置分类（2）

按网桥分布的地理范围分类网桥分为本地网桥和远程网桥。本地网桥指所连接的两个LAN间的距离在LAN所允许的最大传输介质长度之内的网桥。远程网桥反之。远程网桥连接两个LAN时，必须使用调制解调器，所以在连接两个远距离的LAN时，需要两个网桥。而本地网桥只需用-个网桥去连接两个LAN或远程工作站。网桥按功能可以分为：透明桥、源路由桥、翻译桥和打包桥四种。4.

网桥的分类335.

网桥的应用特点（1）

优点①

网桥通过对不需要传递的数据进行过滤来实现基于物理地址的网络间的通信分段。②

网桥既可以互联两个或多个网络。即网桥可以连接使用不同传输介质、不同介质访问控制方式；但高层（第3～7层）协议相同或相兼容的有条件同构的网络。③

由于网桥的过滤性能，隔离了不需要传播和出错的信息帧。当网络出现故障时，一般只会影响故障网段。因此，使用网桥还可以提高可靠性。（2）

缺点5.

网桥的应用特点34①

网桥互联的多个网络要求在“数据链路层”以上的各层（第3~7层）采用相同或相兼容的协议。②

网桥需要处理接收到的数据信息，需要先存储，再查找站表，因此，会耗费时间，增加了时延及数据的传输时间，降低了网络性能。③

网桥不能对广播分组进行过滤，它传递所有的广播信息，因此对于避免广播风暴，网桥无能为力。④

由于网桥具有比中继器更高的智能，因此，一般来说价格比中继器贵。⑤

网桥在将两个或多个局域网互联成一个大的网络时，分解了网络的流量提高了整体效率。但是，网桥没有路径选择的能力，网桥不能对网络进行分析，以实现传输数据时的最佳路由。①

网桥互联的多个网络要求在“数据链路层”以上的各354.3.2

第二层以太网交换机交换机和交换式集线器均被称为交换机（Switch）。它也是工作在OSI模型的第二层的设备。目前，交换机正在迅速代替共享式集线器，并成为组建和升级以太局域网的首选设备。1.

以太网交换机与集线器的异同以太网交换机除了包括集线器的所有特性外，还具有自动寻址、交换和处理等功能。4.3.2

第二层以太网交换机36（1）

不同之处①

在OSI模型中所处的位置不同

②

工作原理不同

③

网络工作方式和冲突的范围不同

④

节点享有的带宽不同

⑤

端口通信模式不同

⑥逻辑拓扑结构不同集线器组成的网络逻辑拓扑为总线型；而交换机组成的网络逻辑拓扑为星型。（1）不同之处372.

广播域和冲突域的概念

在选择网络互连设备时，广播域（范围）和冲突域（范围）是两个重要的概念。（1）

广播域（2）

“冲突域”2.

广播域和冲突域的概念383.

有关交换机的基本概念（1）

交换机端口参数和类型①

单/多MAC地址：②

端口密度：③

高速端口：④

管理端口：⑤

其他连接端口：（2）

背板带宽：（3）

MAC地址与支持MAC地址的数量①

MAC地址的作用②

MAC地址的组成。③

MAC地址的数量（4）

交换机的类型

3.

有关交换机的基本概念39图4-9堆叠式交换机

图4-7独立交换机图4-8千兆以太网模块化交换机图4-9堆叠式交换机图4-7独立交换机图4-403.

选择交换机的要点在选择交换机时，可以从“技术的角度”、“应用规模”和“品牌角度”等3个方面进行选择。（1）

按“应用规模”选择（2）

从“技术角度”进行选择（3）

支持的MAC地址数量4.

局域网交换机的主要指标3.

选择交换机的要点414.4

虚拟局域网4.4.1

虚拟局域网概述1.

虚拟局域网的基本概念（1）

什么是虚拟局域网？（1）

VLAN使用的技术标准1996年3月发布的IEEE802.1Q标准就是VLAN的标准。（2）

VLAN的分类与技术基础（3）

VLAN的适用场合2.

建立VLAN时的技术条件（1）

硬件条件（2）

软件条件4.4

虚拟局域网423.

虚拟局域网的功能特点

VLAN的一组站点并不局限于某一个物理网络或范围内，VLAN的成员站点和用户可以位于一个城市内的不同物理区域，甚至是位于不同的国家。因此，他们之间的相互通信，完全不受物理位置的限制，就仿佛是位于同一个局域网之中。3.

虚拟局域网的功能特点43（1）

使用VLAN技术具有以下优点①

简化网络管理、保护原有投资②

能够控制广播风暴③

能够提高网络的整体安全性（1）

使用VLAN技术具有以下优点44（2）

使用VLAN技术的缺点①

在有些VLAN的技术中，初始配置过于复杂。②

当使用局域网交换机的端口划分VLAN成员的方法时，用户从一个交换机的端口移动到另一个端口时，网络管理员必须对VLAN的成员重新配置。③

需要专职的网络管理员和必要的专业技术支持。（2）

使用VLAN技术的缺点454.4.2

虚拟局域网实现的基本原则1.

兼容性2.

尽可能的使用支持VLAN的交换机3.

尽可能的采用树型拓扑结构4.

按需选择VLAN技术4.4.2

虚拟局域网实现的基本原则464.1.3

虚拟局域网划分的基本方法

1.

基于交换机端口划分的VLAN

图4-10按端口划分的VLAN示意图4.1.3

虚拟局域网划分的基本方法

1.

47（1）

端口划分虚拟网成员的技术分类①

第一代端口VLAN技术②

第二代端口VLAN技术（1）端口划分虚拟网成员的技术分类48（2）

基于交换机端口划分VLAN的技术特点①

优点：②

缺点：（2）

基于交换机端口划分VLAN的技术特点49图4-11按MAC地址划分的VLAN示意图

2.

基于MAC地址划分的VLAN图4-11按MAC地址划分的VLAN示意图2.

503.

基于网络层地址划分VLAN4.

基于网络层协议划分VLAN3.

基于网络层地址划分VLAN514.5

网络层的互连设备

工作在OSI模型网络层的互连设备主要有路由器与第三层交换机。4.5.1

路由器可以将路由器定义为用来连接两个及以上复杂网络的、具有路由选择的，网络层使用可路由协议的工作在OSI参考模型第三层的网络互联设备。4.5

网络层的互连设备

工作在OSI模521.

路由器的基本概念（1）

路由器的基本概念2.

路由器的工作原理和基本功能（1）

路由器的工作原理（2）

路由器的路径选择3.

路由器和网桥或第二层交换机的区别4.

路由器在局域网中的典型应用1.

路由器的基本概念535.

路由器的分类6.

路由器的应用特点路由器最主要的功能是选择合适的路由，引导网络通信。7.

路由器在实际网络连接中的作用（1）

延伸距离（2）

使用路由器将局域网连接到Internet（3）

多个局域网的远程连接8.

小型企业网络使用调制解调器和路由器的方案5.

路由器的分类54图4-14用路由器实现远程局域网的连接或接入Internet图4-14用路由器实现远程局域网的连接或接入Interne554.5.2

第三层交换机

1.

第三层交换机的概念第三层交换机工作在OSI参考模型的第三层，因此，它除了具有第二层的功能外，还具有第三层的“选路”（路由）功能，其功能主要是由硬件实现的。2.

第三层交换机与路由器的联系与区别3.

第三层交换机和路由器的应用示例路由器和第三层交换机的典型应用如图4-15所示。在连接局域网中的各个子网时，第三层交换机是推荐的选择，而在通过广域网连接远程子网或者是Internet时，路由器则是最佳的选择。4.5.2

第三层交换机

1.

第三层交换56图4-15路由器和第三层交换机的典型应用

图4-15路由器和第三层交换机的典型应用574.6

高层的互连设备

1.

网关的定义和基本概念（1）

网关的定义网关（Gateway）就是将两个或多个在高层使用不同协议的网络段连接在一起的软硬件。它的主要作用是实现不同网络传输协议的翻译和转换工作，因此又叫做网间协议转换器。网关的硬件用来提供不同网络的接口，软件则实现不同网络协议之间的转换。4.6

高层的互连设备

1.

网关的定义和基582.

网关的应用场合网关能够连接多个高层协议完全不同的局域网。因此，网关是连接局域网和广域网的首选设备。3.

网关的类型（1）

按照网关可以转换的协议数量分类（2）

按照网关的应用类型分类2.

网关的应用场合594.7

网络互连设备的应用场合

图4-17OSI模型与网间互连设备

4.7

网络互连设备的应用场合

图4-1760第4章网络互连设备及应用技术第4章网络互连设备及应用技术61本章学习要点：l

了解局域网互连的基本概念l

掌握局域网常用互连设备的类型、层次与原理l

掌握各层设备的作用、特点与应用l

熟练掌握集线器与交换机的区别与使用l

熟练掌握虚拟局域网的设计原则、实现条件和划分方法l

了解OSI模型与局域网互连设备之间的关系本章学习要点：624.1

网络互连概述

4.2

物理层的互连设备

4.3

数据链路层的互连设备

4.4

虚拟局域网4.5

网络层的互连设备

4.6

高层的互连设备

4.7

网络互连设备的应用场合

4.1

网络互连概述

4.2

物理层634.1

网络互连概述

网络互连（联）就是指不同网段、网络或子网之间通过网络的连接或互连设备（中继器、网桥、路由器或网关等）实现各个网络段或子网间的互相连接，其目的在于实现各个网段或子网之间的数据传输、通信、交互与资源共享。4.1

网络互连概述

网络互连641.

什么是网络的连接或互连？（1）

网络的延伸（2）

网络的分段①

提高可靠性。②

分散了负荷。③

提高了安全性。1.

什么是网络的连接或互连？652.

互连网络的类型（1）

网络互连的应用类型①

局域网之间的互连（LAN-LAN）②

局域网与广域网的互连（LAN-WAN）③

局域网通过广域网与Internet之间的互连（LAN-WAN-Internet）④

多个远程局域网之间互连为广域网（LAN-WAN-LAN）（2）

互连局域网的类型2.

互连网络的类型661）

同构网（homogeneousnet）2）

异构网（heterogeneousnet）所谓“异构网”（heterogeneousnet）是指网络具有完全不同的传输性质和通信协议。目前，不同类型的网络之间的连接大多是异构网间的连接。1）

同构网（homogeneousnet）671.

互连网络必须要解决的问题

在进行网络互连时，人们必须面对如下一些问题：l

如何在物理上把两种不同的网络连接起来。l

如何实现一种网络与另一种网络的互访与通信。l

如何解决两种不同网络之间在协议方面的差异。l

如何处理两种网络之间在传输速率方面的差别。1.

互连网络必须要解决的问题684.1.1

网络互连的层次1.

网间互连中的三个重要概念（1）

网络的互连（Interconnection）（2）

网络的互通（Intercommunication）（3）

网络的互操作（Interoperability）2.

网间互连设备的层次（1）

网间互连设备（2）

网间互连设备的层次4.1.1

网络互连的层次694.2

物理层的互连设备

4.2.1

中继器中继器（Repeater）又称转发器或收发器，是最简单的连接设备，它工作在OSI模型的第一层，即物理层。它的作用是对网络电缆上传输的数据信号经过放大和整形后再发送到其他电缆段上。因此，中继器实际上只能算是数字信号的再生放大器。4.2

物理层的互连设备

4.2.1

701.

中继器的功能第一，中继器具有接收、放大、整形和转发网络信息的作用，可以起到扩充网络规模（扩充网络连接距离或工作站数目）的作用；第二，使用带有不同接口的中继器，可以连接两个使用不同的传输介质、不同类型的以太网段。1.

中继器的功能71图4-2光纤收发器

图4-1用中继器再生信号图4-2光纤收发器

图4-1用中继器再生信号722.

中继器使用的规则（中继规则）使用中继器注意两点：①不能形成环路；②考虑到网络的传输延迟和负载情况，不能无限制的连接中继器。例如：以太网用粗同轴电缆连网，电缆段最大距离为500m，细同轴电缆最大距离为185m，采用中继器扩展网络，Ethernet最多可用四个中继器。

2.

中继器使用的规则（中继规则）使用中继器注意两点：73图4-310Mb/s以太网的5-4-3规则

图4-310Mb/s以太网的5-4-3规则74中继器按其接口个数可分为：双口中继器和多口中继器。前者有两个接口，一个用于输入，另一个用于输出；后者接口数大于两个，又称为集线器（Hub）。按连接的传输介质可分为：电缆中继器（用于双绞线、同轴电缆）和光缆中继器（用于连接光缆）。中继器按其接口个数可分为：双口中继器和多口中继器。前者有两个753.

中继器的应用特点（1）

中继器的主要优点中继器安装简单、可以轻易地扩展网络的长度、使用方便、价格相对低廉，它是最便宜的扩展网络距离的设备。3.

中继器的应用特点76（2）

中继器的主要缺点①

中继器用于局域网之间有条件的连接。一般情况下，互联网络的第1层可以不同，但是第2~7层应当使用相同或兼容协议。中继器可以连接两个使用不同传输介质和物理端口，但使用相同介质访问控制方法的网络。②

中继器不能进行通信分段，多个网段使用中继器互联后，将增加网络的信息量，易发生阻塞。③

中继器不能控制广播风暴。④

使用中继器扩展网段和网络距离时，其数目有所限制。（2）中继器的主要缺点774.

使用和选择中继器时应注意的事项①

网段的接口②

网段扩展的极限距离③

使用中继器互联网络时，应注意所连接的各网段的高层（2～7层）协议应当相兼容。4.

使用和选择中继器时应注意的事项784.2.2

以太网集线器

集线器（Hub）主要指共享式集线器，它工作在OSI模型的第一层，即物理层。它也被称为多端口中继器。由于集线器与中继器以相同的方式进行工作，因此具有同样的基本功能，遵循同样的规则。把它作为一个中心节点，可用它连接多条传输介质。其优点是当某条传输介质发生故障，不会影响到其他的节点。4.2.2

以太网集线器

集线791.

使用集线器网络的拓扑结构物理拓扑为星形而逻辑拓扑为总线形2.

集线器的分类（1）

独立型共享式集线器（2）

堆叠式集线器（3）

模块化集线器1.

使用集线器网络的拓扑结构80图4-5堆叠式集线器

图4-4以太网的独立型集线器 图4-5堆叠式集线器图4-4以太网的独立型集81·无源集线器：

只是把相近地区的多段传输介质集中到一起，对它们所传输的信号不作任何处理，而且对它所集中的传输介质，只允许扩展到最大有效距离的一半。

·有源集线器：

把相近地区的多段传输介质集中到一起，还对每条件输的电信号有整形、放大和转发作用，并具有扩展传输介质长度的功能。

·智能集线器：

具备有源集线器的功能，还具有网络管理、路径选择等功能。随着网络技术的发展．现在集线器发展成为交换集线器（SwitchingHub）。交换集线器不但能使网络分段，并增加了线路交换功能，提高了传输带宽。·无源集线器：

只是把相近地区的多段传输介质集中到一起，823.

集线器的应用特点（1）

优点l

集线器可扩充网络的规模，即延伸网络的距离和增加网络的节点数目。l

集线器安装极为简单，几乎不需要配置。l

集线器可以连接多个物理层不同；但高层（2～7层）协议相同或兼容的网络。3.

集线器的应用特点83（2）

缺点l

集线器限制了介质的极限距离，例如：10BASET中的100m。l

集线器没有数据过滤的功能，它将收到的数据发送到所有的端口，因此，使用中继器连接多个网络后，会增加网络的信息量，易发生阻塞。l

集线器使用数量的限制，低速以太网应遵循的“5-4-3”规则。l

集线器互连网络中的多个节点共享网络集线器的带宽，因此，当节点数目过多时，冲突增加，网络性能急剧下降。l

集线器向所有端口转发广播信息，因此它不能控制广播风暴。（2）

缺点844.

集线器使用时应注意的因素①

中继规则②

集线器互联网络的条件③

网络接口④

传输速率⑤共享带宽4.

集线器使用时应注意的因素854.3

数据链路层的互连设备

网络中数据链路层的互连设备主要指，基于网络物理地址进行过滤和网络分段，这层的设备具有物理层和数据链路层两层的功能，它们既可以用于局域网的延伸、扩展节点；也可以用于将负荷过重的网络划分为较小的网段，以达到改善网络性能和提高网络安全性的目的。4.3

数据链路层的互连设备

网络864.3.1

网桥

1.

网桥的定义网桥（bridge）是指用来连接两个或多个在数据链路层以上具有相同或兼容协议的网络互连设备。网桥一般由软件和硬件组成，它工作在OSI模型的第二层。网桥是一种基于物理地址来过滤、存储和转发数据帧的互连设备，它通过对网络上的数据帧进行筛选来实现网络分段，改善网络性能的。它可以实现基于端口MAC地址的过滤和分段。4.3.1

网桥

1.

网桥的定义87网桥有它的软件和硬件，因此，通过网桥的数据帧，不需要进行网络协议转换及原语连接的转换，只需要附加新的路径信息和全局地址。网桥需要有足够大的RAM缓冲区，用于扩展网络距离和转发数据到另一个目的网工作站。若缓冲区溢出，则会把发送的帧丢掉，不作任何处理，而等待端到端的协议处理。

网桥有它的软件和硬件，因此，通过网桥的数据帧，不需要进行网络882.

网桥的理论功能（1）

站表①

站地址②

端口③

时间（2）

自学习功能与站表的管理2.

网桥的理论功能89（3）

过滤和转发功能另一方面网桥具有寻址和路径选择功能，它能对进入网桥数据的源/目的地址进行检测。若目的地址是本地网的工作站的，则删除。若目的地址是另一个网络的，则发送到目的网工作站。这种功能称为筛选/过滤功能，它隔离掉不需要在网间传输的信息，大大减少网络的负载，改善网络的性能。（3）

过滤和转发功能90图4-6连接两个本地局域网的网桥图4-6连接两个本地局域网的网桥913.

网桥的实际作用与设计要点（1）

网络分段（2）

延伸网络的距离（3）

网桥互联网络的条件（4）

网桥的设计要点3.

网桥的实际作用与设计要点924.

网桥的分类（1）

按网桥硬件所处的位置分类（2）

按网桥分布的地理范围分类网桥分为本地网桥和远程网桥。本地网桥指所连接的两个LAN间的距离在LAN所允许的最大传输介质长度之内的网桥。远程网桥反之。远程网桥连接两个LAN时，必须使用调制解调器，所以在连接两个远距离的LAN时，需要两个网桥。而本地网桥只需用-个网桥去连接两个LAN或远程工作站。网桥按功能可以分为：透明桥、源路由桥、翻译桥和打包桥四种。4.

网桥的分类935.

网桥的应用特点（1）

优点①

网桥通过对不需要传递的数据进行过滤来实现基于物理地址的网络间的通信分段。②

网桥既可以互联两个或多个网络。即网桥可以连接使用不同传输介质、不同介质访问控制方式；但高层（第3～7层）协议相同或相兼容的有条件同构的网络。③

由于网桥的过滤性能，隔离了不需要传播和出错的信息帧。当网络出现故障时，一般只会影响故障网段。因此，使用网桥还可以提高可靠性。（2）

缺点5.

网桥的应用特点94①

网桥互联的多个网络要求在“数据链路层”以上的各层（第3~7层）采用相同或相兼容的协议。②

网桥需要处理接收到的数据信息，需要先存储，再查找站表，因此，会耗费时间，增加了时延及数据的传输时间，降低了网络性能。③

网桥不能对广播分组进行过滤，它传递所有的广播信息，因此对于避免广播风暴，网桥无能为力。④

由于网桥具有比中继器更高的智能，因此，一般来说价格比中继器贵。⑤

网桥在将两个或多个局域网互联成一个大的网络时，分解了网络的流量提高了整体效率。但是，网桥没有路径选择的能力，网桥不能对网络进行分析，以实现传输数据时的最佳路由。①

网桥互联的多个网络要求在“数据链路层”以上的各954.3.2

第二层以太网交换机交换机和交换式集线器均被称为交换机（Switch）。它也是工作在OSI模型的第二层的设备。目前，交换机正在迅速代替共享式集线器，并成为组建和升级以太局域网的首选设备。1.

以太网交换机与集线器的异同以太网交换机除了包括集线器的所有特性外，还具有自动寻址、交换和处理等功能。4.3.2

第二层以太网交换机96（1）

不同之处①

在OSI模型中所处的位置不同

②

工作原理不同

③

网络工作方式和冲突的范围不同

④

节点享有的带宽不同

⑤

端口通信模式不同

⑥逻辑拓扑结构不同集线器组成的网络逻辑拓扑为总线型；而交换机组成的网络逻辑拓扑为星型。（1）不同之处972.

广播域和冲突域的概念

在选择网络互连设备时，广播域（范围）和冲突域（范围）是两个重要的概念。（1）

广播域（2）

“冲突域”2.

广播域和冲突域的概念983.

有关交换机的基本概念（1）

交换机端口参数和类型①

单/多MAC地址：②

端口密度：③

高速端口：④

管理端口：⑤

其他连接端口：（2）

背板带宽：（3）

MAC地址与支持MAC地址的数量①

MAC地址的作用②

MAC地址的组成。③

MAC地址的数量（4）

交换机的类型

3.

有关交换机的基本概念99图4-9堆叠式交换机

图4-7独立交换机图4-8千兆以太网模块化交换机图4-9堆叠式交换机图4-7独立交换机图4-1003.

选择交换机的要点在选择交换机时，可以从“技术的角度”、“应用规模”和“品牌角度”等3个方面进行选择。（1）

按“应用规模”选择（2）

从“技术角度”进行选择（3）

支持的MAC地址数量4.

局域网交换机的主要指标3.

选择交换机的要点1014.4

虚拟局域网4.4.1

虚拟局域网概述1.

虚拟局域网的基本概念（1）

什么是虚拟局域网？（1）

VLAN使用的技术标准1996年3月发布的IEEE802.1Q标准就是VLAN的标准。（2）

VLAN的分类与技术基础（3）

VLAN的适用场合2.

建立VLAN时的技术条件（1）

硬件条件（2）

软件条件4.4

虚拟局域网1023.

虚拟局域网的功能特点

VLAN的一组站点并不局限于某一个物理网络或范围内，VLAN的成员站点和用户可以位于一个城市内的不同物理区域，甚至是位于不同的国家。因此，他们之间的相互通信，完全不受物理位置的限制，就仿佛是位于同一个局域网之中。3.

虚拟局域网的功能特点103（1）

使用VLAN技术具有以下优点①

简化网络管理、保护原有投资②

能够控制广播风暴③

能够提高网络的整体安全性（1）

使用VLAN技术具有以下优点104（2）

使用VLAN技术的缺点①

在有些VLAN的技术中，初始配置过于复杂。②

当使用局域网交换机的端口划分VLAN成员的方法时，用户从一个交换机的端口移动到另一个端口时，网络管理员必须对VLAN的成员重新配置。③

需要专职的网络管理员和必要的专业技术支持。（2）

使用VLAN技术的缺点1054.4.2

虚拟局域网实现的基本原则1.