常用的网络设备概论

第4章常用的网络设备本章内容提要网卡和调制解调器中继器与集线器网桥与交换机路由器网关4.1网卡和调制解调器4.1.1网卡概述网卡（NetworkInterfaceCard，NIC）也叫网络适配器，是集成在计算机主板上、插在计算机总线插槽内或某个外部接口上的扩展卡，是计算机连接网络中各设备的物理接口，是构成网络的基本部件，其主要作用是将计算机数据转换为能够通过介质传输的信号。4.1网卡和调制解调器4.1.1网卡概述图4-2网卡结构4.1.2网卡的主要作用网卡工作在物理层和数据链路层之间，网卡的硬件特性、驱动程序在这两层得以实现，如图4-3所示。图4-3网卡工作在OSI/RM中的示意图4.1.2网卡的主要作用在计算机网络中，网卡一方面自动将本地计算机上的数据转换成网络可以识别的数据格式及打包后送到网络上；另一方面负责接收网络上的数据包，通过和自己本身的物理地址相比较决定是否为本机应接收信息，解包及反向转换后，将数据通过主板上的总线传输给本地计算机。所以网卡的主要作用包括：固定网络地址、数据转换并发送到网络上和接收数据并转换数据格式。4.1.2网卡的主要作用⑴固定网络地址在计算机网络通信过程中，一台计算机中的数据传输到另一台计算机，必须确定计算机的标识，而计算机是靠网卡的物理地址来标识。数据从一台计算机传输到另外一台计算机时，实际上就是数据通过一块网卡传输到另一块网卡，即从源地址传输到目的地址。网卡的物理地址标识（EthernetAddress，物理地址）是由十六进制表示的，每块网卡在出厂时都赋予一个全世界范围内唯一的地址，即MAC地址。4.1.2网卡的主要作用⑵数据转换并发送到网络上网络上的传输数据方式必须遵守一定的数据格式（通信协议）。所以计算机将数据传输到网卡时，网卡会自动将数据转换成网络可以识别的数据格式，然后再将数据传送到网络，发送到目的计算机的网卡。4.1.2网卡的主要作用⑶接收数据并转换数据格式在网络通信时，网卡具有双重性功能：一方面宏观世界将本计算机上的数据进行格式转换送入网络；另一方面接收网络上传输过来的数据包，对数据进行解包及反向转换。4.1.3网卡的工作原理计算机发送数据时，网卡首先侦听介质上是否有载波（载波由电压指示）。如果有，则认为其他站点正在传送信息，继续侦听介质。一旦通信介质在一定时间内没有载波，即没有被其他站点占用，则开始进行数据帧发送，同时继续侦听通信，以检测冲突。4.1.3网卡的工作原理如果检测到冲突，则立即停止该次发送，并向介质发送一个“阻塞”信号，告知其他站点已经发生冲突，从而丢弃那些可能一直在接收的受到损坏的帧数据，并等待一段随机时间。在等待一段时间后，再进行新的发送。如果重传多次后仍发生冲突，就放弃发送。4.1.4网卡的分类类1、按网卡速速率分网卡速率是是指网卡每每秒钟接收收或发送数数据的能力力，单位是是Mbps（兆位/秒）。按照网卡速速率可分为为10Mbps网卡、100Mbps网卡、10/100Mbps网卡、1000Mbps网卡、10000Mbps网卡。4.1.4网卡的分类类1、按网卡速速率分目前网卡在在标准以太太网中速度度为10/100Mbps，在快速以以太网中速速度为1000Mbps等。千兆以以太网卡（（GigabitEthernet）是一种高高速局域网网技术，它它能够在铜铜线上提供供1Gbps（1000Mbps）的带宽，，如图4-4所示，主要要用在服务务器领域。。图4-4千兆网卡4.1.4网卡的分类类1、按网卡速速率分万兆网卡（（10000Mbps）是最新推推出的速度度最快的网网卡。万兆兆以太网技技术是以太太网技术发发展中的一一个重要标标准，与原原来的以太太网模型完完全相同，，仍然保留留帧结构，，只是通过过不同的编编码方式或或波分复用用提供10Gbps传输速度。。它是一种种只适用于于全双工模模式，所以以不需要带带有冲突检检测的载波波侦听多路路访问协议议（CSMA/CD）。万兆以以太网卡能能够使用多多种光纤介介质。4.1.4网卡的分类类2、按总线类类型分按网卡的总总线接口类类型来分，，可分为ISA总线线网网卡卡、、PCI总线线网网卡卡、、PCI-X总线线网网卡卡、、PCI-E总线线网网卡卡、、PCMCIA总线线网网卡卡、、USB接口口网网卡卡、、Mini-PCI接口口网网卡卡。。4.1.4网卡卡的的分分类类3、按按接接口口类类型型分分可以以按按网网卡卡的的网网络络接接口口类类型型来来划划分分，，不不同同的的网网络络接接口口适适用用于于不不同同的的网网络络类类型型。。目目前前常常见见的的接接口口主主要要有有以以太太网网的的RJ-45接口口、、细细同同轴轴电电缆缆的的BNC接口口和和粗粗同同轴轴电电缆缆的的AUI接口口、、FDDI接口口、、ATM接口口等等，，有有的的网网卡卡为为了了适适用用于于更更广广泛泛的的应应用用环环境境，，提提供供了了两两种种或或多多种种类类型型的的接接口口。。其中中RJ-45接口口网网卡卡是是最最常常见见的的一一种种网网卡卡，，也也是是应应用用最最广广的的一一种种接接口口类类型型网网卡卡，，在在双双绞绞线线以以太太网网应应用用中中普普及及。。4.1.5调制制解解调调器器的的功功能能调制制解解调调器器是是一一种种网网络络设设备备，，它它的的功功能能是是将将计计算算机机的的数数字字信信号号转转换换成成模模拟拟信信号号或或反反之之，，以以便便在在电电话话线线路路或或微微波波线线路路上上传传输输。。调调制制是是把把数数字字信信号号转转换换成成模模拟拟信信号号的的过过程程；；解解调调是是模模拟拟信信号号转转换换成成数数字字信信号号的的过过程程。。4.1.6调制制解解调调器器的的技技术术类类型型和和标标准准主要要包包括括传传统统的的调调制制解解调调器器、、CableModem、ADSLModem、电电力力Modem等。。1、传传统统的的调调制制解解调调器器传统统的的调调制制解解调调器器指指的的就就是是通通过过电电话话线线进进行行拨拨号号上上网网所所用用的的网网络络设设备备，，通通过过RS－232C串行行口口信信号号线线与与计计算算机机连连接接，，其其外外置置式式的的Modem结构构如如图图4-5所示示。。图4-5传统的调制解调器4.1.6调制制解解调调器器的的技技术术类类型型和和标标准准由发发送送、、接接收收、、控控制制、、接接口口、、操操纵纵面面板板及及电电源源等等部部分分组组成成。。通通常常，，数数据据终终端端设设备备以以二二进进制制串串行行信信号号形形式式发发送送数数据据，，经经Modem接口口转转换换为为内内部部逻逻辑辑电电平平送送入入发发送送部部分分，，再再经经调调制制电电路路变变成成线线路路要要求求的的信信号号向向线线路路发发送送。。Modem接收收部部分分接接收收来来自自线线路路的的信信号号，，经经滤滤波波、、反反调调制制、、电电平平转转换换后后还还原原成成数数字字信信号号送送入入数数字字终终端端设设备备。。4.1.6调制制解解调调器器的的技技术术类类型型和和标标准准调制制解解调调器器有有内内置置式式和和外外置置式式，，内内置置式式和和普普通通的的计计算算机机插插卡卡一一样样，，大大家家都都称称为为传传真真卡卡，，外外置置式式的的却却只只能能叫叫做做调调制制解解调调器器或或Modem了。。内置置式式调调制制解解调调器器是是一一块块即即插插即即用用的的卡卡，，如如图图4-6所示示，，卡卡上上没没有有跳跳线线。。它它有有两两个个接接口口，，一一个个标标明明““Line””的字字样样，，用用来来接接电电话话线线；；另另一一个个标标明明““Phone””的字字样样，，用用来来接接电电话话机机。。此此外外它它是是一一块块支支持持语语音音的的Modem卡，，除除正正常常的的两两个个插插口口外外，，它它还还有有一一个个麦麦克克风风接接口口和和声声音音出出口口。。图4-6内置Modem卡4.1.6调制制解解调调器器的的技技术术类类型型和和标标准准外置置式式的的调调制制解解调调器器，，如如图图4-5所示示，，一一般般是是25针的的RS232接口口，，用用来来和和计计算算机机的的RS232口(串口口)相连连。。标标有有“Line””的接接口口接接电电话话线线，，标标有有“Phone””的接接电电话话机机。。不不同同的的Modem外形形不不同同，，但但这这些些接接口口都都是是类类似似的的。。除除此此之之外外，，它它带带有有一一个个变变压压器器，，为为其其提提供供直直流流电电源源。。4.1.6调制制解解调调器器的的技技术术类类型型和和标标准准USB技术术的的出出现现，，给给电电脑脑的的外外围围设设备备提提供供更更快快的的速速度度、、更更简简单单的的连连接接方方法法。。USB接口口的的56K的Modem，的的确确给给传传统统的的串串口口Modem带来来挑挑战战，，如如图图4-7所示示，，只只需需将将其其接接在在主主机机的的USB接口口就就可可以以使使用用，，非非常常方方便便。。图4-7USBModem4.1.6调制制解解调调器器的的技技术术类类型型和和标标准准2、ADSLModemADSLModem是使用ADSL接入Internet的核心设备。。原来的Modem一样，有内置置和外置之分分，也有USB接口的。4.1.6调制解调器的的技术类型和和标准ADSLModem与传统Modem的区别?4.1.6调制解调器的的技术类型和和标准ADSLModem与传统Modem的区别是：⑴连接速率率不同目前市场上最最高速率的传传统Modem只能提供56Kbps的连接速率，，而且，由于于线路及其他他未知因素，，在实际使用用中其连接速速率还会有一一定下降。而ADSLModem则能向用户提提供1Mbps的上行速率和和8Mbps的下行速率。。在实际应用用中，ADSLModem虽然也会受到到线路传输等等问题的影响响，但它仍然然可以提供640Kbps左右的上行速速率，而下行行速率的变化化并不大。4.1.6调制解调器的的技术类型和和标准⑵数据传输输原理不同传统Modem使用纯音频信信号进行数据据传输，它与与电话一样，，使用的都是是电话线的低低频部分（4KHz以下频段），，由于与电话话使用相同频频段的传输信信号，直接造造成了用户在在使用拨号上上网的同时不不能接听或拨拨打电话。而而ADSLModem使用电话线中中26KHz～1.1MHz的频段来传输输数字信号，，保证了两种种信号既能同同步传输又不不会出现信号号干扰。4.1.6调制解调器的的技术类型和和标准3、CableModemCableModem简称CM，中文名称为为电缆调制解解调器、线缆缆调制解调器器、线缆数据据机，是一种种可以通过有有线电视网络络进行高速数数据接入的装装置。CableModem是一种适用于于HFC的调制技术，，允许用户通通过有线电视视网进行高速速数据接入Internet的设备，在50MHz以上的频段(多在550MHz以上)用电视的6MHz带宽提供一个个下行信道，，在5MHz～50MHz频段开辟一个个上行通道。。采用64QAM调制可使下行行通道的速率率达到36Mbps，上行速率达达到10Mbps。4.1.6调制解调器的的技术类型和和标准其次，CableModem只占用了有线线电视系统可可用频谱中的的一小部分，，因而在上网网时不影响收收看电视。计计算机可以每每天24小时停留在网网上，不发送送或接收数据据时不占用任任何网络和系系统资源。4.1.6调制解调器的的技术类型和和标准CableModem的原理和普通的Modem拨号上网一样样，都是通过过各自的调制制解调器在对对送来或发出出的数据信号号进行解调解解码或编码调调制之后来进进行传输的，，不同之处在在于它是通过过有线电视CATV的某个传输频频带进行调制制解调的，CableModem属于共享介质质系统，其它它空闲频段仍仍然可用于有有线电视信号号的传输。它它们很适合用用来提供宽带带功能业务。。CableModem彻底解决了由由于声音图像像的传输而引引起的阻塞，，其速率已达达10Mbps以上，下行速速率则更高。。4.1.6调制解调器的的技术类型和和标准4、电力调制解解调器电力调制解调调器俗称电力力猫，如图4-9所示，是电力力线上网中用用户端的核心心接入设备。。电力线上网网只需要一个个电力猫和一一个常用的电电线插板，不不用任何网络络线和电话线线。终端用户只需需要插上电源源插头，就可可以实现因特特网接入，电电视频道接收收节目，打电电话或者是可可视电话。当当电力线空载载时，点对点点电力线上网网信号可传输输到几公里。。但当电力线线上负荷很重重时，只能传传输一二百米米。4.1.6调制解调器的的技术类型和和标准4、电力调制解解调器目前来讲，PLC还不适合长距距离的数据传传输，但如果果只在楼宇内内应用，解决决“最后一百百米”的入户户问题，还是是完全可以胜胜任的。图4-9电力猫4.2中继器与集线线器4.2.1中继器中继器具有对对物理信号进进行放大和再再生的功能，，将其从输入入接口接收的的物理信号通通过放大和整整形，再从输输出接口输出出。中继器具具有典型的单单进单出结构构，所以当网网络规模增加加时，可能会会需要许许多多多的单进单单出结构的中中继器作为信信号放大之用用。4.2.1中继器中继器主要负负责在两个结结点的物理层层上按位传递递信息，同时时负责放大或或再生局域网网的信号；中中继器可以扩扩展网络连接接距离和扩充充工作站数目目。使用中继继器应遵守以以下两条原则：一是用中继器器连接的以太太网不能形成成环型网；另一个必须遵遵守MAC（介质访问控控制）协议的的定时特性，，即用中继器器将电缆连接接起来的段数数是有限的。。4.2.1中继器对于以太网，，最多只能使使用4个中继器，意意味着只能连连接5个网段即遵守守以太网的5-4-3-2-1规则。4.2.2集线器集线器就是通通常所说的Hub，是一种多端端口的中继器器，如图4-10所示。工作在在局域网环境境中，是局域域网内多台计计算机的交汇汇连接设备。。集线器应用用于OSI参考模型的第第一层，因此此又被称为物物理层设备，，如图4-11所示。图4-10集线器4.2.2集线器集线器是一种种共享型的设设备，其实质质是一个中继继器，同样必必须遵守MAC（介质访问控控制）协议的的定时特性，，主要功能是是对接收到的的信号进行再再生、整形、、放大，以延延长网络的传传输距离。依依据IEEE802.3协议，集线器器是随机选出出某一端口的的设备，并让让它独占全部部带宽，与集集线器的上联联设备（交换换机、路由器器或服务器等等）进行通信信。4.2.2集线器图4-11集线器工作在OSI/RM中的示意图4.3网桥与交换机机4.3.1网桥网桥（Bridge）是数据链路路层的主要互互联设备，有有被称为桥接接器。通过网网桥，可以将将一个较大的的局域网分割割为多个网段段，或者将两两个以上的局局域网互联为为一个较大的的扩展网络。。4.3.1网桥网桥工作于数数据链路层的的介质访问控控制（MAC）子层，以数数据帧为单位位存储和转发发数据。当网桥收到一一个数据帧后后，会首先将将它传送到数数据链路层进进行差错校验验，然后再将将其返回物理理层，通过物物理层的传输输机制把它传传送到另一个个子网上。4.3.1网桥在网络中，网网桥除了负责责连接通信线线路外，还具具有数据帧的的过滤和转发发、源地址跟跟踪、演绎生生成树、连接接广域网、分分帧和重组以以及简单的网网络管理功能能。由于网桥桥是在数据帧帧上进行转发发的，因此只只能连接相同同或相似的网网络（相同或或相似结构的的数据帧）。。4.3.1网桥网桥的优点:网桥具有迅速速高效、自适适应能力强的的特点，使用用和安装都相相对简单。4.3.1网桥网桥的缺点:特别是在与广广播帧相关的的应用上。当当网络中存在在大量网桥时时，广播通信信量的指数增增长形式最终终会导致占用用过多的网络络带宽。数据据帧在网络中中进行传输时时，有时会因因为不同网络络间的差异或或其他干扰因因素发生错误误。当网桥接接收到错误的的广播帧时，，又会引发另另一个广播帧帧，当第二个个广播帧又发发生错误时，，再引发新的的广播帧，依依次类推，结结果就会导致致广播风暴的的发生。这样样会严重地影影响网络的性性能。4.3.2交换机基础交换机的英文文名称是“Switch”，它是集线线器的升级换换代产品，相相当于多口网网桥。以交换换机为主要连连接设备的交交换式网络，，解决了以集集线器为主要要连接设备的的共享式网络络通信效率低低、网络带宽宽不足和网络络不易扩展等等问题，从根根本上改变了了传统网络结结构，解决了了带宽、瓶颈颈问题。4.3.2交换机基础交换机的英文文名称是“Switch”，它是集线线器的升级换换代产品，相相当于多口网网桥。以交换换机为主要连连接设备的交交换式网络，，解决了以集集线器为主要要连接设备的的共享式网络络通信效率低低、网络带宽宽不足和网络络不易扩展等等问题，从根根本上改变了了传统网络结结构，解决了了带宽、瓶颈颈问题。4.3.2交换机基础交换机是一种种基于MAC（介质硬件地地址）地址识识别，能够封封装、转发数数据包的网络络设备。交换换机通过分析析数据包的MAC信息，可以在在数据始发者者和目标接收收者间建立临临时通信路径径，使数据包包能够在不影影响其他端口口正常工作的的情况下从源源地址直接到到达目的地址址。4.3.2交换机基础交换机工作在在OSI参考模型的第第二层，主要要用于完成数数据链路层和和物理层的工工作，如图4-12所示，其功能能包括物理编编址、网络拓拓扑结构、错错误校验、数数据帧序列以以及流量控制制。图4-12交换机工作在OSI/RM中的示意图4.3.2交换机基础介绍一些交换换机中常见的的技术参数。。1、交换方式交换方式决定定了交换机在在转发数据包包时采用的转转发机制，目目前常见的交交换机主要使使用直通交换换、存储转发发和碎片隔离离3种交换方式。。4.3.2交换机基础2、背板带宽背板带宽（也也叫交换带宽宽）指交换机机的接口处理理器或接口卡卡和数据总线线间所能吞吐吐的最大数据据量。背板带带宽标志了交交换机总的数数据交换能力力，单位为Gbps，常见交换机机的背板带宽宽从几Gbps到上百Gbps不等。一台交交换机的背板板带宽越高，，所能处理数数据的能力就就越强，但同同时设计成本本也会越高。。并且，背板板带宽的利用用率还与交换换机的内部结结构有关。4.3.2交换机基础3、包转发率包转发率标志志了交换机转转发数据包能能力的大小，，单位一般为为pps（包每秒）。。一般交换机机的包转发率率在几十Kpps到几百Mpps不等。其实，，在交换机中中影响包转发发率的还是背背板带宽。背背板带宽越高高，所能处理理数据的能力力就越强，交交换机的包转转发率也就越越高。4.3.2交换机基础4、传输速率交换机的传输输速率是指交交换机端口的的数据交换速速度，常见的的有10Mbps、100Mbps、1000Mbps，少数高档的的交换机还能能提供10Gbps的传输速率。。4.3.2交换机基础5、全双工全双工模式下下的交换机可可以同时发送送和接收数据据，但要求交交换机和交换换机所连接的的设备都支持持全双工工作作方式。具有有全双工功能能的交换机具具有以下优点点：高吞吐量量、避免碰撞撞、突破长度度限制。4.3.2交换机基础6、支持网络标标准交换机是否支支持某种网络络标准，决定定了交换机能能否在该标准准的网络环境境中工作。交交换机支持的的网络标准越越多，表明该该交换机产品品的网络适应应能力越强。。目前，在IEEE802中共有11个与局域网有有关的标准。。4.3.2交换机基础7、内存容量在交换机中，，内存用于数数据缓冲或存存储交换机配配置信息。交交换机内存容容量越大，它它所能存储、、缓冲的数据据越多，其工工作状态也就就越稳定。4.3.2交换机基础8、端口数量交换机的端口口数量是不同同交换机产品品间最直观的的评定标准之之一，通常这这项参数是针针对固定端口口交换机而言言的。常见的的固定端口交交换机端口数数量有8、16、24等几种。非标标准的端口数数量主要有4端口、5端口、10端口、12端口、20端口、22端口等。9、端口类型端口类型是指指交换机上的的、令牌环、、FDDI还是ATM等网络类型。。目前，常见见端口以RJ-45端口为主，部部分高性能交交换机还提供供SC光纤接口和FDDI接口。常用的的以太网交换换机的接口如如图4-14所示。4.3.2交换机基础RJ-45接口（10/100/1000Base-T）RJ-45接口（10/100Base-TX）STP光纤接口Console接口图4-14交换机接口4.3.2交换机基础10、MAC地址数量所谓MAC地址数量是指指交换机MAC地址表的MAC地址最大存储储数量，它决决定了交换机机的计算机接接入容量。该该参数取决于于交换机端口口的Buffer（缓存）容量量大小。4.3.2交换机基础11、其他除此之外，部部分交换机产产品还有模块块插槽数量、、堆叠端口、、网管功能等等参数。模块化交换机机才有模块插插槽数量该项项参数。模块块插槽数量决决定了模块化化交换机的扩扩展能力，数数量越多，扩扩展性能越好好，反之则较较差。4.3.3二层交换机二层交换机能能够识别数据据包中的MAC地址信息，然然后根据MAC地址进行数据据包的转发，，并将这些MAC地址与对应的的端口记录在在内部的地址址列表中。二二层交换机的的工作原理如如下：⑴当交换机机从端口接收收到数据包后后，分析包头头中的源MAC地址，找出源源MAC地址对应的交交换机端口；；⑵读取包头头中的目的MAC地址，在MAC地址表中查找找相应的端口口；4.3.3二层交换机⑶如果表中中有与该MAC地址对应的端端口，则把数数据包直接发发送到其对应应端口⑷如果找不不到相应的端端口，则把数数据包广播到到所有端口。。当目的机器器对源机器回回应时，交换换机学习目的的MAC地址与端口的的对应关系，，并将其添加加到MAC地址列表。这这样，当下一一次向该MAC地址传送数据据时就不需要要向所有端口口广播数据了了。4.3.3二层交换机通过不断重复复上面的过程程，交换机就就可以学习到到网络内的MAC地址信息，建建立并维护自自己的MAC地址列表。其其工作原理如如图4-15所示。生成MAC地址-端口映射监听目的MAC回应信息分析数据包获取源/目的MAC地址查找目的MAC地址映射端口存在映射端口不存在映射端口向端口传输数据包广播数据包交换结束等待下一数据包维护MAC列表传输数据分析数据接收数据数据包添加映射记录结束图4-15二层交换机的工作原理示意图4.3.4三层交换机三层交换机是是1997年才开始出现现的一种交换换技术，使用用三层交换技技术的交换设设备被称为三三层交换机。。三层交换机机最初是为了了解决较大规规模网络中的的广播域问题题，经过多年年的发展，三三层交换机已已经成为接入入层骨干网络络中的重要设设备。4.3.4三层交换机三层交换机实实质上是将二二层交换机与与路由器结合合起来的网络络设备，它既既可以完成数数据交换功能能，又可以完完成数据路由由功能。其工工作原理如下下：⑴当当某个个信息息源的的第一一个数数据包包进入入三层层交换换机时时，三三层交交换机机需要要分析析、判判断该该数据据包中中的目目的IP地址与与源IP地址是是否在在同一一网段段内；；⑵要要是两两个IP地址属属于同同一网网段，，三层层交换换机会会通过过二层层交换换机模模块直直接对对数据据包进进行转转发，，如果果两个个IP地址分分别属属于不不同网网段，，三层层交换换机会会将该该数据据包交交给三三层路路由模模块进进行路路由；；4.3.4三层交交换机机⑶三三层路路由模模块在在接收收到数数据包包后，，首先先要在在内部部路由由表中中查看看该数数据包包的目目的MAC地址与与目的的IP地址间间是否否存在在对应应关系系，若若有，，则将将其转转回二二层交交换模模块进进行转转发；；⑷要要是两两者没没有对对应关关系，，三层层路由由模块块会在在对数数据包包进行行路由由处理理后，，将该该数据据包的的MAC地址与与IP地址映映射记记录添添加至至内部部路由由表中中，然然后将将数据据包转转回二二层交交换模模块进进行转转发。。4.3.5四层交交换机机四层交交换机机通过过分析析数据据包包包头来来获取取端口口号（（PortNumber），并并以此此为依依据来来判断断该数数据包包的应应用业业务（（如HTTP、FTP等）。。其工工作原原理如如下：：四层层交换换机在在工作作中会会为支支持不不同应应用的的服务务器设设立虚虚拟IP地址，，并且且在网网络的的域名名服务务器（（DNS）中并并不存存储应应用服服务器器的真真实地地址，，然后后通过过三层层交换换模块块将该该连接接请求求传给给该服服务器器。这这样，，数据据包即即可在在用户户和同同一服服务器器间进进行传传输。。4.4路路由器器4.4.1路由器器概述述路由器器（Router）是一一种连连接多多个网网络或或网段段的网网络设设备，，它将将不同同网络络或网网段之之间的的数据据信息息进行行交换换，从从而构构成一一个更更大的的网络络，工工作在在OSI模型的的网络络层，，如图图4-16所示。。4.4.1路由器器概述述图4-16路由器工作在OSI/RM中的示意图4.4.1路由器器概述述根据目目前路路由器器的发发展情情况，，可从从以下下五个个方面面进行行分类类。1、按处处理能能力来来划分分从处理理能力力可将将路由由器分分为高高端路路由器器和中中低端端路由由器。。通常常将背背板交交换能能力大大于40Gbps以上的路由由器称为高高端路由器器，背板交交换能力在在40Gbps以下的路由由器称为中中低端路由由器。4.4.1路由器概述述2、按结构分分从结构上，，可将路由由器分为模模块化结构构与非模块块化结构。。通常中高高端路由器器为模块化化结构，低低端路由器器为非模块块化结构。。3、按所处网网络位置分分从网络位置置划分，路路由器可分分为核心路路由器与接接入路由器器。核心路路由器位于于网络中心心，通常使使用的是高高端路由器器，要求快快速的包交交换能力与与高速的网网络接口，，通常是模模块化结构构。接入路路由器位于于网络边缘缘，通常使使用的是中中低端路由由器，要求求相对低速速的端口以以及较强的的接入控制制能力。4.4.1路由器概述述4、按功能分分从功能分，，路由器可可分为通用用路由器与与专用路由由器。一般般所说的路路由器为通通用路由器器。专用路路由器通常常为实现某某种特定功功能而对路路由器接口口、硬件等等作专门优优化。5、按性能分分从性能上分分，路由器器可分为线线速路由器器和非线速速路由器。。线速路由由器是高端端路由器，，能以介质质速率转发发数据包；；中低端路路由器是非非线速路由由器。目前前一些新的的宽带接入入路由器也也有线速转转发能力。。4.4.2路由器技术术的发展路由器技术术的发展，，大致可以以划分为五代。1、第一代路路由器：集集中转发，，总线交换换2、第二代路路由器：集集中+分布转发，，接口模块块化，总线线交换3、第三代路路由器：分分布转发，，总线交换换4、第四代路路由器：ASIC分布转发，，网络交换换5、第五代路路由器技术术：网络处处理器分布布转发，网网络交换4.4.3路由器的结结构从计算机的的观点看，，路由器由由硬件和软软件组成。。硬件主要要由中央处处理器、内内存、接口口、控制端端口等物理理硬件和电电路组成，，如图4-17所示；软件件主要由路路由器的IOS操作系统组组成。4.4.3路由器的结结构图4-17路由器主板4.4.3路由器的结结构1、中央处理理器路由器的中中央处理器器（CPU）与计算机机的中央处处理器（CPU）是相同的的概念，负负责配置管管理和数据据包的转发发工作。不不同系列和和型号的路路由器，其其中的CPU也不相同。。Cisco路由器一般般采用Motorola68030和Orion/R4600两种处理器器。路由器器对数据包包的处理速速度很大程程度上取决决于CPU的类型和性性能。4.4.3路由器的结结构2、内存路由器通常常采用以下下几种不同同类型的内内存，每种种内存以不不同方式协协助路由器器工作。⑴只读内内存（ROM）主要用于系系统初始化化等功能，，如系统加加电自检代代码（POST）、系统引引导区代码码（BootStrap）和备份的的IOS操作系统。。⑵闪存（（Flash）闪存是可读读可写的存存储器，主主要用来保保存数据，，一般存放放着当前使使用中的IOS。4.4.3路由器的结结构⑶非易失失性RAM（NVRAM）非易失性RAM是可读可写写的存储器器，在系统统重新启动动或关机之之后仍能保保存数据。。NVRAM仅用于保存存启动配置置文件，所所以其容量量较小，其其速度较快快，成本也也较高。⑷随机存存储器（RAM）RAM也是可读可可写的存储储器，但它它存储的内内容在系统统重启或关关机之后将将被清除。。RAM主要用于暂暂时存放操操作系统和和数据的存存储器，让让中央处理理器能迅速速访问这些些信息，其其存取速度度优于前面面的三种存存取速度。。4.4.3路由器的结结构3、接口路由器与网网络的连接接部分称为为接口，也也被称为端端口，每个个接口都有有自己的名名字或编号号。一个接接口的全名名称由它的的类型标志志与数字编编号构成，，编号从0开始。路由由器有多种种不同的接接口，有的的路由器只只提供固定定接口，有有的可通过过模块改变变接口的种种类和数量量。4.4.3路由器的结结构4、控制端口口和辅助端端口所有的路由由器都有控控制端口（（Console端口），使使管理员能能够利用终终端与路由由器进行通通信，完成成路由器配配置。辅助助接口（AUI接口）可通通过Modem使远程终端端与路由器器通信，实实现路由器器的远程管管理和配置置。4.4.3路由器的结结构5、IOS（路由器操操作系统））IOS是路由器专专用的操作作系统，它它提供了全全面的网络络服务，实实现了丰富富的网络功功能。路由由器的配置置命令就是是由IOS解释执行的的。4.4.4路由器的工工作原理1、路由器的的作用路由器的一一个作用是是连通不同同的网络;另一个作用用是选择信信息传送的的线路。路路由器选择择通畅快捷捷的最近线线路，能大大大提高通通信速度，，减轻网络络系统通信信负荷，节节约网络系系统资源，，提高网络络系统畅通通率，从而而让网络系系统发挥出出更大的效效益来。4.4.3路由器的结结构2、路由器的的工作原理理当IP子网中的一一台主机发发送IP分组给同一一IP子网的另一一台主机时时，它将直直接把IP分组送到网网络上，对对方就能收收到。4.4.3路由器的结结构2、路由器的的工作原理理图4-18路由器工作原理用户路由器B用户路由器A计算机A计算机B计算机C

运营商IP网络运营商1路由器运营商2路由器4.5网关4.5.1网关概述网关(Gateway)又称网间连连接器、协协议转换器器，是多个个网络间提提供数据转转换服务的的计算机系系统或设备备。在使用用不同的通通信协议、、数据格式式或语言，，甚至体系系结构完全全不同的两两种系统之之间，网关关是一个翻翻译器。与与网桥只是是简单地传传达信息不不同，网关关对收到的的信息要重重新打包，，以适应目目的系统的的需求。同同时，网关关也可以提提供过滤和和安全功能能。4.5.2网关的类型型按照不同的的标准可以以将网关分分成不同的的类别。1、按连接网网络划分按照网关连连接网络的的不同，可可以将网关关分为局域域网/主机网关、、局域网/局域网网关关和因特网网/局域网网关关3种不同的种种类。4.5.2网关的类型型⑴局域网网/主机网关局域网/主机网关主主要在大型型计算机系系统和个人人计算机之之间提供连连接服务。。它们大多多是为大型型计算机提提供终端连连接服务的的转换器，，通常是一一些单功能能的电路板板。终端设设备（例如如计算机））在安装转转换机后，，即可通过过公共网络络与大型计计算机建立立连接。如如图4-19所示的是一一块工业级级嵌入式串串口网关模模块。图4-19嵌入式串口网关模块4.5.2网关的类型型⑵局域网网/局域网网关关这种类型的的网关与局局域网/主机网关很很类似，不不同的是这这种网关主主要用于连连接多个使使用不同通通信协议或或数据传输输格式的局局域网。目目前，绝大大多数的网网关产品都都属于这种种类型。⑶因特网网/局域网网关关这种网关主主要用于局局域网和因因特网间的的连接，它它能够允许许或禁止局局域网中的的某些用户户访问因特特网，以实实现对局域域网和因特特网间的访访问和连接接控制。其其功能简单单，通常情情况下可以以由一台普普通计算机机担当。4.5.2网关的类类型2、按产品品功能划划分按照网关关产品功功能的不不同，还还可以将将网关分分为数据据网关、、应用网网关和安安全网关关3种类型。。⑴数据据网关数据网关关通常在在多个使使用不同同协议及及数据格格式的网网络间提提供数据据转换功功能。这这种转换换过程通通常发生生在OSI/RM的第二层层、第三三层或第第二层与与第三层层之间。。4.5.2网关的类类型⑵应用用网关应用网关关是在使使用不同同数据格格式的环环境中，，进行数数据翻译译功能的的专用系系统。它它能够在在接收到到一种格格式的数数据后，，将其进进行翻译译，然后后以新的的格式进进行发送送。例如如，邮件件服务器器便是一一种典型型的具有有应用网网关功能能的设备备。4.5.3网关与路路由器的的区别网关与路路由器的的区别主主要有以以下三点点：工作作层次不不同、功功能不同同、产品品形式不不同。从原理上上讲，网网关实际际上是通通过重新新封装信信息，以以使它们们能被另另一个系系统处理理，为了了完成这这项任务务，网关关主要工工作在，，而路由由器只能能工作在在OSI/RM的网络层层上。4.5.3网关与路路由器的的区别路由器的的主要作作用是在在多个网网络之间间提供通通信连接接服务，，而网关关除了具具有提供供网络连连接功能能外，还还能够有有选择地地隔离不不同网络络间的数数据，从从而实现现保护网网络功能能。现在的网网关产品品从根本本上讲，，已经不不能完全全归为一一种网络络硬件。。很多时时候，网网关实际际上已经经成为能能够连接接不同网网络的软软件和硬硬件的结结合产品品，而路路由器在在工作时时虽然也也在部分分程度上上依赖软软件，但但归根结结底它仍仍旧是一一种硬件件产品。9、静夜四四无邻，，荒居旧旧业贫。。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、雨中黄叶树树，灯下白头头人。。21:04:0721:04:0721:0412/28/20229:04:07PM11、以我我独沈沈久，，愧君君相见见频。。。12月月-2221:04:0721: