《网络硬件技术》PPT课件.ppt

第二讲第二讲 网络传输介质和网络设备网络传输介质和网络设备本章内容本章内容计算机网络的传输介质计算机网络的传输介质计算机网络的互联设备计算机网络的互联设备12.1 计算机网络的传输介质计算机网络的传输介质有线介质有线介质 同轴电缆同轴电缆 双绞线双绞线 光纤光纤无线介质无线介质 无线电无线电 微波微波 卫星卫星2同轴电缆同轴电缆同轴电缆：由一根空心的同轴电缆：由一根空心的外圆柱导体外圆柱导体及其所包围的及其所包围的单根单根内导线内导线所组成。柱体所组成。柱体同导线用同导线用绝缘材料绝缘材料隔开，隔开，能进行较高速率的传输。能进行较高速率的传输。同轴电缆的屏蔽性能好，同轴电缆的屏蔽性能好，抗干扰能力强。抗干扰能力强。同轴电缆一般采用同轴电缆一般采用总线型总线型拓朴结构。拓朴结构。铜芯铜芯绝缘层绝缘层外导体外导体屏蔽层屏蔽层保护套保护套3同轴电缆的基本结构同轴电缆的基本结构四层同心环状结构，从内到外分别是：四层同心环状结构，从内到外分别是：1、铜芯、铜芯 2、绝缘材料、绝缘材料 3、网状导体（屏蔽层）、网状导体（屏蔽层）4、塑料外层、塑料外层4同轴电缆的分类同轴电缆的分类常用的同轴电缆有两种：常用的同轴电缆有两种：5050欧同轴电缆欧同轴电缆 又称为基带同轴电缆，局域网中最常使用，主要分又称为基带同轴电缆，局域网中最常使用，主要分为两类：粗同轴电缆（为两类：粗同轴电缆（500m500m）和细同轴电缆）和细同轴电缆（185m185m）。）。7575欧同轴电缆欧同轴电缆 又称为宽带同轴电缆，目前主要用于电视信号的传又称为宽带同轴电缆，目前主要用于电视信号的传输。输。缺点：价格缺点：价格贵 局域网使用被双绞线取代；长途传输被光纤取代局域网使用被双绞线取代；长途传输被光纤取代。5双绞线（双绞线（Twist Pair：TP）双绞线是目前使用最广，双绞线是目前使用最广，价格相对便宜的一种传输价格相对便宜的一种传输介质。介质。双绞线是由两根具有绝缘双绞线是由两根具有绝缘保护层的铜导线相互缠绕保护层的铜导线相互缠绕而组成，以减少对邻近线而组成，以减少对邻近线对的干扰。对的干扰。常用是常用是8芯，传输距离为芯，传输距离为100米。米。内导体芯内导体芯绝缘层绝缘层内屏蔽内屏蔽外屏蔽外屏蔽外套外套6双绞线的分类双绞线的分类非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线和屏蔽双绞线(STP)以铝箔屏蔽以减少干以铝箔屏蔽以减少干扰和串音，应用较少扰和串音，应用较少双绞线外无任何屏蔽双绞线外无任何屏蔽层，应用广泛层，应用广泛7双绞线相关标准双绞线相关标准对于对于UTP，最常用的标准是第，最常用的标准是第3、5、6类：类：第第3类：类：用于组建用于组建10Base-T 局域网局域网(10Mbps)第第5类：类：用于组建用于组建100Base-T 局域网局域网(100Mbps)第第6类：类：用于用于100Base-T和和1000Base-T的局的局域网域网(250Mbps)8双绞线接口双绞线接口RJ插头插头 Registered jack connector，代表，代表“已注册已注册的插头的插头”常用常用RJ插头插头 RJ-45：网卡的接口：网卡的接口 RJ-11：电话机接口：电话机接口9RJ-45 RJ-45接口可用于连接接口可用于连接RJ-45接头，适用接头，适用于由双绞线构建的网络。于由双绞线构建的网络。我们平常所讲的多少口集线器，就是指的我们平常所讲的多少口集线器，就是指的具有多少个具有多少个RJ-45端口。端口。10RJ-11RJ-11接口和接口和RJ-45接口很类似，但只有接口很类似，但只有4根针脚（根针脚（RJ45为为8根）。根）。在计算机系统中，在计算机系统中，RJ-11主要用来联接主要用来联接modem调试解调器。调试解调器。RJ-45 和和RJ-11，两者的尺寸不同。，两者的尺寸不同。11双绞线接线标准双绞线接线标准在在UTP电缆的电缆的8根铜线中，只有根铜线中，只有4根在数根在数据传输的过程中起到了作用，分别是据传输的过程中起到了作用，分别是1、2、3、6。1 1、2 2：这对绞线负责发送资料；：这对绞线负责发送资料；3 3、6 6：这对绞线负责接收资料。：这对绞线负责接收资料。12色彩标记和连接方法：色彩标记和连接方法：交叉线：交换机交叉线：交换机-交换机、交换机、PC-PC、HUB-HUB直连线：直连线：PC/路由器路由器-交换机交换机/HUB；服务器服务器-HUB线对线对色彩码色彩码1白蓝，蓝白蓝，蓝2白橙，橙白橙，橙3白绿，绿白绿，绿4白棕，棕白棕，棕12345678123456781234567812345678交叉线交叉线EIA-568B直连线直连线EIA-568A双绞线接线标准双绞线接线标准13光纤光纤光纤是一种通过光信号将讯息从一端传送到另一端光纤是一种通过光信号将讯息从一端传送到另一端的媒介。成份：塑料纤维和玻璃纤维（的媒介。成份：塑料纤维和玻璃纤维（二氧化硅）。二氧化硅）。“光纤光纤”和和“光缆光缆”两个名词的区别：两个名词的区别：光纤在使用前必须由几层保护结构包覆，包覆后光纤在使用前必须由几层保护结构包覆，包覆后的线缆即被称为的线缆即被称为“光缆光缆”。光纤具有很多独特的优点：带宽高、低损耗、屏蔽光纤具有很多独特的优点：带宽高、低损耗、屏蔽电磁辐射、重量轻、安全性高、电磁辐射、重量轻、安全性高、误码率低误码率低。光纤适合长距离传输。光纤适合长距离传输。14高密度多芯光缆高密度多芯光缆剖面结构剖面结构芯芯封套封套外套外套加强芯加强芯光纤光纤外鞘外鞘加强芯加强芯光纤束光纤束15光传输系统光传输系统光传输系统由三个部分组成：光纤传输介质、光传输系统由三个部分组成：光纤传输介质、光源和检测器光源和检测器电信号电信号驱动器驱动器光源光源光信号光信号光纤光纤光检测器光检测器放大器放大器电信号电信号发光二极管发光二极管激光二极管激光二极管光电二极管光电二极管16光信号在光纤中的传输光信号在光纤中的传输光脉冲在光纤中的传输是利用了光的全反射光脉冲在光纤中的传输是利用了光的全反射原理。原理。光纤分为多模光纤和单模光纤。光纤分为多模光纤和单模光纤。多束光线以不同的反射角传播多束光线以不同的反射角传播激光器包层，折射率低纤芯，折射率高亮度调制光检波器激光器光检波器单束光线沿直线传播单束光线沿直线传播17光纤的分类光纤的分类单模光纤：光源是一个激光二极管，产生的单模光纤：光源是一个激光二极管，产生的是单色的光，这时光纤应足够的细，光在光是单色的光，这时光纤应足够的细，光在光纤内以直线传输。纤内以直线传输。多模光纤：光源是一个发光二极管，产生的多模光纤：光源是一个发光二极管，产生的是复色光，光在光纤中以全反射传输。是复色光，光在光纤中以全反射传输。18单模光纤与多模光纤的比较单模光纤与多模光纤的比较单模光纤单模光纤多模光纤多模光纤用于高速度、长距离用于高速度、长距离用于低速度、短距离用于低速度、短距离成本高成本高成本低成本低端接较难端接较难端接较易端接较易窄芯线，需要激光源窄芯线，需要激光源宽芯线，发光二极管宽芯线，发光二极管耗散极小，高效耗散极小，高效耗散大，低效耗散大，低效19无线通信无线通信无线介质是指信号通过空气传输，信号不能无线介质是指信号通过空气传输，信号不能被约束在一个物理导体内。被约束在一个物理导体内。无线介质实际上就是无线传输系统，主要包无线介质实际上就是无线传输系统，主要包括：括：无线电、微波和卫星无线电、微波和卫星20无线电无线电无线电就是利用地面发射的无线电波通过电无线电就是利用地面发射的无线电波通过电离层的反射，或电离层与地面的多次反射而离层的反射，或电离层与地面的多次反射而到达接收端的一种远距离通信方式。到达接收端的一种远距离通信方式。21无线电无线电无线电波能轻易地绕过一般的障碍物，无线电波能轻易地绕过一般的障碍物，但其能量随着传播距离的增大而急剧递但其能量随着传播距离的增大而急剧递减。减。质量不稳定，容易受到其他设备的各种质量不稳定，容易受到其他设备的各种电磁干扰。电磁干扰。22无线电无线电基站与终端之间通信采用无线链路基站与终端之间通信采用无线链路应用领域：移动通信、无线局域网应用领域：移动通信、无线局域网BS基站覆盖的无线电区域基站覆盖的无线电区域BS基站基站 用户计算机和终端用户计算机和终端23微波微波微波是能量集中于一点并沿直线传播，且频微波是能量集中于一点并沿直线传播，且频率在率在1GHz以上的无线电波。以上的无线电波。使用频率范围一般在使用频率范围一般在1GHz至至20GHz左右。左右。需要使用需要使用微波塔微波塔延长传输距离。延长传输距离。成本低，常用于长途通信，可与光纤互补。成本低，常用于长途通信，可与光纤互补。地球地球地球地球地面站之间的直视线路地面站之间的直视线路 微波传送塔微波传送塔24卫星卫星地球同步卫星：与地地球同步卫星：与地面站相对固定位置。面站相对固定位置。传输延迟时间长。传输延迟时间长。适用于大覆盖范围以适用于大覆盖范围以及地形复杂的边远地及地形复杂的边远地区通信，与地面传输区通信，与地面传输网络互补。网络互补。35,784公里公里地球地球25小结小结有线介质有线介质 同轴电缆同轴电缆 双绞线双绞线 光纤光纤无线介质无线介质 无线电无线电 微波微波 卫星卫星262.2 计算机网络的互联设备计算机网络的互联设备网卡网卡集线器集线器中继器中继器网桥网桥交换机交换机路由器路由器网关网关27交换机交换机防火墙防火墙交换机主机主机路由器交换机因特网因特网集线器企业内部网企业内部网外部访问子网外部访问子网因特网因特网28常用网络连接设备分类常用网络连接设备分类网络连接设备网络连接设备联网设备联网设备网际互联设备网际互联设备集线器集线器网桥网桥交换机交换机路由器路由器网关网关29网络设备在网络设备在OSI体系中的位置体系中的位置OSI层次层次地址类型地址类型设备设备传输层及以上传输层及以上应用程序进程地应用程序进程地址（端口）址（端口）网关网关网络层网络层网络地址网络地址（IP地址）地址）路由器路由器数据链路层数据链路层物理地址物理地址（MAC地址）地址）网桥、交换机网桥、交换机物理层物理层无无中继器、集线器中继器、集线器30中继器（集线器）的概念结构中继器（集线器）的概念结构31网桥（交换机）的概念结构网桥（交换机）的概念结构网段2网段1应用层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层数据链路层物理层PHYDL网桥网桥主机2主机1PHY网络层32路由器的概念结构路由器的概念结构应用层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层网络层数据链路层物理层PHYDL互连网层路由器路由器主机1主机2DLPHY子网1子网233网关的概念结构网关的概念结构应用层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层网络层数据链路层物理层PHYDLIP应用层/传输层网关网关主机2主机1PHYDLIP网络1网络234网网 卡卡网卡是网络接口卡网卡是网络接口卡NIC（Network Interface Card）的简称，也叫网络适配器。）的简称，也叫网络适配器。它插在电脑的主板扩展槽中，通过网线（如：双绞它插在电脑的主板扩展槽中，通过网线（如：双绞线）与网络共享资源、交换数据。线）与网络共享资源、交换数据。网卡与计算机中其他插卡一样，是一块布满了芯片网卡与计算机中其他插卡一样，是一块布满了芯片和电路的电路板。和电路的电路板。工作原理：读入由其他网络设备传输过来的数据包，工作原理：读入由其他网络设备传输过来的数据包，经过拆包，将其变成客户机或服务器可以识别的数经过拆包，将其变成客户机或服务器可以识别的数据，通过主板上的总线将数据传输到所需设备中。据，通过主板上的总线将数据传输到所需设备中。35网卡的种类网卡的种类按传输速度分类：按传输速度分类：10M 100M 10/100M自适应自适应 1000M 1G 10G36网卡的种类（续）网卡的种类（续）按网络类型分类：按网络类型分类：以太网卡（常用）以太网卡（常用）令牌环网卡令牌环网卡 FDDI FDDI网卡网卡 ATM ATM网卡网卡37网卡的种类（续）网卡的种类（续）按总线类型分类：按总线类型分类：ISA（工业标准结构）（工业标准结构）PCI（外围部件互连）（外围部件互连）按性能和功能分类：按性能和功能分类：服务器网卡服务器网卡 工作站网卡工作站网卡38网卡的种类（续）网卡的种类（续）按接口类型分类：按接口类型分类：RJ-45接口接口 BNC接口接口 AUI接口接口 笔记本电脑专用网卡（笔记本电脑专用网卡（PCMCIA卡）卡）无线局域网网卡无线局域网网卡39网卡图片网卡图片40网卡图片网卡图片41中继器中继器信号在传输过程中有衰减，因此，必须对其信号在传输过程中有衰减，因此，必须对其放大以使其传输得更远。放大以使其传输得更远。中继器是一种恢复、放大中继器是一种恢复、放大模拟或数字信号模拟或数字信号的的网络连接设备。网络连接设备。只适用于只适用于总线拓朴结构，总线拓朴结构，工作在工作在物理层物理层。成本较低，最大传输距离是成本较低，最大传输距离是1000米。米。42中继器的作用中继器的作用中继器：对传输中衰减的信号进行放大、转中继器：对传输中衰减的信号进行放大、转发。发。43中继器图片中继器图片44 集线器（集线器（HUB）一种多端口的中继器，用于星型的拓朴结构。一种多端口的中继器，用于星型的拓朴结构。星型拓朴的中心设备，提供站占间的公共连接。星型拓朴的中心设备，提供站占间的公共连接。具有与中继器同样的特点，信号的整形和放大。具有与中继器同样的特点，信号的整形和放大。45用集线器构建的网络的特点用集线器构建的网络的特点LAN的最初概念是提供一种方法，允的最初概念是提供一种方法，允许多台设备许多台设备共享一个公共通信信道共享一个公共通信信道。集线器：所有主机共享带宽集线器：所有主机共享带宽适用于小型网络适用于小型网络46例：用集线器搭建简单的网络例：用集线器搭建简单的网络以以1 1台服务器，台服务器，3 3台台PCPC机为例：机为例：一台一台HUBHUB4 4块块UTPUTP接口的网卡接口的网卡4 4台台PCPC机机8 8个个RJ-45RJ-45接头（水晶头）接头（水晶头）若干米若干米UTPUTP双绞线双绞线 NICHUBUTPPC机机服务器服务器47网桥网桥网桥最初主要用来分割网桥最初主要用来分割LAN，解决主机共享，解决主机共享带宽的问题。带宽的问题。HUBHUB网桥或网络交换机网桥或网络交换机HUB网段网段2网段网段1总带宽总带宽:BW2结点带宽结点带宽:BW/4总带宽总带宽:BW结点带宽结点带宽:BW/848网桥网桥存储转发设备，工作在存储转发设备，工作在数据链路层。数据链路层。网桥工作原理网桥工作原理 网桥有网桥有寻址和路由选择寻址和路由选择能力，路由选择采用查表能力，路由选择采用查表法：法：网桥内的网桥内的转发表转发表描述了到达每个站点的路由；描述了到达每个站点的路由；转发表主要由转发表主要由端口号端口号和和站点站点MACMAC地址地址组成；组成；对于从端口收到的每个报文，查看其对于从端口收到的每个报文，查看其目的目的MACMAC地址和转发表地址和转发表后转发。后转发。49转发表转发表C网桥转发的例子：网桥转发的例子：ABAB，ACACBA50网桥图片网桥图片常用于外网租用电路接入和无线局域网内联：常用于外网租用电路接入和无线局域网内联：51交换机交换机网络交换机和网桥属同一类设备，工作网络交换机和网桥属同一类设备，工作在在数据链路层。数据链路层。网络交换机的端口数多，并且交换速度网络交换机的端口数多，并且交换速度快。在这个意义上，网络交换机可看作快。在这个意义上，网络交换机可看作是是多端口的高速网桥多端口的高速网桥。交换机的所有端口都共享同一指定的交换机的所有端口都共享同一指定的带带宽。宽。52例：交换网络的带宽例：交换网络的带宽若交换机每个端口带宽为若交换机每个端口带宽为BW，则交换机，则交换机构成的网络构成的网络 网络总带宽网络总带宽 (BWn)/2 BWnn8，BW=10Mb/s时，网络总带宽最高可达时，网络总带宽最高可达80Mb/s；若每个交换机端口只连接一台计算机，则每若每个交换机端口只连接一台计算机，则每台计算机的可用带宽为台计算机的可用带宽为10Mb/s。比较：比较：10Mb/s 的的8口集线器构成的网络（连接了口集线器构成的网络（连接了8台台计算机）计算机）网络总带宽仍为网络总带宽仍为10Mb/s；网络中每台计算机的带宽为。网络中每台计算机的带宽为。53交换机与集线器的区别交换机与集线器的区别在在OSI中的工作层次不同；中的工作层次不同；数据传输方式不同；数据传输方式不同；带宽的占用方式不同；带宽的占用方式不同；54交换机图片交换机图片交换机和集线器：不能交换机和集线器：不能“以貌取人以貌取人”55交换机的应用场合交换机的应用场合作为作为LAN核心主干连接设备，如网络核心主干连接设备，如网络中心、数据中心等；中心、数据中心等；网络通信流量很大的应用场合，如图网络通信流量很大的应用场合，如图像处理、视频流等；像处理、视频流等；对网络响应速度要求比较高的场合。对网络响应速度要求比较高的场合。56网关网关网关主要用于连接类型不同、协议差别网关主要用于连接类型不同、协议差别较大的计算机网络。较大的计算机网络。网关从一个网络收到数据包，重新打包网关从一个网络收到数据包，重新打包成目的网络能接收并处理的格式。成目的网络能接收并处理的格式。网关工作在网关工作在OSI模型的模型的传输层及以上传输层及以上。57网关网关58路由器路由器路由器是一种多端口设备，它可以连接不同路由器是一种多端口设备，它可以连接不同传输速率并运行于各种环境的传输速率并运行于各种环境的局域网和广域局域网和广域网网，也可以采用不同的协议。，也可以采用不同的协议。路由器是一种连接多个网络或网段的网络设路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行进行“翻译翻译”，从而构成一个更大的网络。，从而构成一个更大的网络。路由器是路由器是网关的一种网关的一种，位于，位于OSI模型的模型的网络层网络层。59路由器路由器用路由器进行网络互联的特点：用路由器进行网络互联的特点：用路由器连接起来的若干个网络，它们用路由器连接起来的若干个网络，它们仍是各自独立的。要想从一个网络访问用仍是各自独立的。要想从一个网络访问用路由器连接起来的另一个网络中的站点，路由器连接起来的另一个网络中的站点，必须指定该站点的逻辑地址（必须指定该站点的逻辑地址（IPIP地址）。地址）。60形形色色的路由器形形色色的路由器61形形色色的路由器形形色色的路由器62国内著名网络设备厂家国内著名网络设备厂家目前国内生产高端交换机目前国内生产高端交换机/路由器的三个路由器的三个巨头：巨头：华为（总部在深圳）华为（总部在深圳）锐捷（总部在福州）锐捷（总部在福州）港湾（总部在北京）港湾（总部在北京）63本章小结本章小结计算机网络的传输介质计算机网络的传输介质 有线介质：同轴电缆、双绞线、光纤有线介质：同轴电缆、双绞线、光纤 无线介质：无线电、微波、卫星无线介质：无线电、微波、卫星计算机网络的互联设备计算机网络的互联设备 网卡、中继器、集线器、网桥、交换机、路网卡、中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关由器、网关64