[精选]网络传输介质和网络互联设备概论32726.pptx

章：Slide：4-1传输介质与连接设备第4章 网络传输介质和网络互联设备 本章学习要点：1.认识各种网络传输介质并了解它们的各种特性。2.掌握双绞线连接方法3.掌握几种无线传输介质4.认识各种网络互联设备5.掌握常用的路由器、交换机等设备的工作原理、参数设置及连接方法。节：章：Slide：4-2传输介质与连接设备4.1 网络传输介质 双绞线 同轴电缆 光纤 无线 其他网络传输介质的特点 常用组网工具章：Slide：4-3传输介质与连接设备 双 绞 线 双绞线（TwistedPairwire,TP）是由相互绞合在一起的线对组成。由于基于双绞线的星型拓扑比总线拓扑更容易维护，所以双绞线成为目前组建局域网时最常用的一种传输介质。双绞线的结构 双绞线的分类 双绞线的连接方法章：Slide：4-4传输介质与连接设备双绞线的结构 双绞线（TP）的结构类似于电话线，由绝缘的彩色铜线对组成，两根铜线互相缠绕在一起。每对铜线中的一根传输信号，另一根接地并吸收干扰。每一对铜线中，每英寸的缠绕数量越多，对所有形式噪声的抗噪性就越好。质量越好，价格越高的双绞线电缆在每英寸中的缠绕数量也越多。章：Slide：4-5传输介质与连接设备双绞线分类 屏蔽双绞线（ShieldedTwistedPairedSTP）非屏蔽双绞线（UnshieldedTwistedPaired,UTP）章：Slide：4-6传输介质与连接设备屏蔽双绞线 屏蔽双绞线（STP）的缠绕电线对被一种金属箔制成的屏蔽层所包围，而且每个线对中的电线也是相互绝缘的。屏蔽层上的噪声与双绞线上的噪声反相，从而使得两者相抵消来达到屏蔽噪声的功能。章：Slide：4-7传输介质与连接设备 非屏蔽双绞线（UTP）包括一对或多对由塑料封套包裹的绝缘电线对。UTP没有屏蔽双绞线的屏蔽层。因此，UTP比STP 更便宜，抗噪性也相对较低。非屏蔽双绞线章：Slide：4-8传输介质与连接设备STP 和UTP比较：吞吐量：两者传输速率都达到10Mbps，但CAT5UTP在特殊环境下的数据传输速度可达100Mbps，甚至更高。成本：STP 和UTP的成本区别在于所使用的铜芯级别、缠绕率以及增强技术。一般来说，STP 比UTP更昂贵。抗噪性：STP 具有屏蔽层，因而它比UTP具有更好的抗噪性。章：Slide：4-9传输介质与连接设备 连接器：STP 和UTP使用的连接器和数据插孔看上去类似于电话连接器和插孔。尺寸和可扩展性：因为双绞线更易受环境噪声的影响，STP 和UTP的最大网段长度都是100m。另外，双绞线的每个逻辑段最多容纳1024个结点，整个网络的最大长度与所使用的网络传输方式有关。RJ-45 连接器章：Slide：4-10传输介质与连接设备双绞线的标准 TIA/EIA568 标准中对双绞线进行了规范的说明，这个标准是早在1991年，由TIA（电信工业协会）和EIA（电子工业协会）两个标准化组织完成的。TIA/EIA568 标准将双绞线电线分成1、2、3、4、5和6类，不久又提出了7类，所有这些电缆都必须符合TIA/EIA568 标准。章：Slide：4-11传输介质与连接设备Cat1：主要用于语音传输（电话线缆），不同于数据传输。Cat 2：传输频率为1MHZ，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输，常见于使用4MBPS规范令牌传递协议的旧的令牌网。Cat 3：指目前在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆，该电缆的传输频率16MHz，用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输主要用于10BASE-T。Cat 4：该类电缆的传输频率为20MHz，用于语音传输和最高传输速率16Mbps的数据传输主要用于基于令牌的局域网和 10BASE-T/100BASE-T。Cat 5：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，传输率为100MHz，用于语音传输和最高传输速率为10Mbps的数据传输，主要用于100BASE-T和10BASE-T网络。这是最常用的以太网电缆。Cat 5e：超5类具有衰减小，串扰少，并且具有更高的衰减与串扰的比值（ACR）和信噪比（Structural Return Loss）、更小的时延误差，性能得到很大提高。主要用于千兆位以太网（1000Mbps）。Cat 6：该类电缆提供2倍于超五类的带宽，传输性能远远高于超五类标准，最适用于传输速率高于1Gbps的应用。章：Slide：4-12传输介质与连接设备双绞线的连接方法 568A：绿白-1，绿-2，橙白-3，蓝-4，蓝白-5，橙-6，褐白-7，褐-8；568B：橙白-1，橙-2，绿白-3，蓝-4，蓝白-5，绿-6，褐白-7，褐-8。双绞线的制作方法大致有两种，即直通连接法和交叉连接法。章：Slide：4-13传输介质与连接设备直通连接法示意图 直接连接法指两端均用同一标准，线序一致。主要用于不同设备间的互联。章：Slide：4-14传输介质与连接设备交叉连接法示意图 交叉连接法指线的一端采用568A排序，另一端使用568B排序。交叉线一般用来连接两个性质相同的端口。如：电脑连电脑，路由器连路由器等。章：Slide：4-15传输介质与连接设备交叉连接法各线作用表 章：Slide：4-16传输介质与连接设备 同 轴 电 缆（coaxial cable）同轴电缆是计算机网络中常见的传输介质之一，它是一种传输距离长、误码率低、性价比较高的传输介质，主要用于总线型网络中。在早期的局域网中应用广泛。同轴电缆的结构 同轴电缆的分类 同轴电缆的连接章：Slide：4-17传输介质与连接设备同轴电缆的结构 同轴电缆是由一组共轴心的电缆构成。其具体的结构由内到外通常包括中心铜线、绝缘层、网状屏蔽层以及塑料封套4个部分。章：Slide：4-18传输介质与连接设备同轴电缆的分类 同轴电缆从用途上分可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆（即网络同轴电缆和视频同轴电缆）,基带电缆仅仅用于数字传输，速率可达10Mbps。宽带电缆是CATV系统中使用的标准，它既可使用频分多路复用的模拟信号发送，也可传输数字信号。“基带同轴电缆”应用于计算机网络,又分两种，即“粗缆”和“细缆”。章：Slide：4-19传输介质与连接设备粗同轴电缆 粗缆的全称为“粗同轴电缆”，简称为“AUI”，其直径为1.27cm，最大传输距离达到500米，速率为10Mb/s。由于直径相当粗，因此它的弹性较差，不适合在室内狭窄的环境内架设。粗缆适用于比较大型的局域网的网络干线。尽管粗缆布线距离较长，可靠性较好，但是网络安装、维护等方面比较困难，造价较高，所以很少使用了。章：Slide：4-20传输介质与连接设备细同轴电缆 细缆是指“细同轴电缆”，即“BNC”，细缆的直径为0.26cm，最大传输距离185m，线材价格和连接头成本都比较低，且不需要购置集线器等设备，十分适合架设终端设备较为集中的小型以太网络。细缆在使用时需要与50（欧姆）的终端电阻、T型接头、BNC 接头与网卡相连，下面详细介绍终端电阻、T 型接头、BNC 接头。章：Slide：4-21传输介质与连接设备细缆连接所需硬件 章：Slide：4-22传输介质与连接设备细同轴电缆用于总线型拓扑结构章：Slide：4-23传输介质与连接设备 无论是粗缆还是细缆均为总线拓扑结构，即一根缆上接多部机器，这种拓扑适用于机器密集的环境，但是当一触点发生故障时，故障会串联影响到整根缆上的所有机器。故障的诊断和修复都很麻烦，因此，将逐步被非屏蔽双绞线或光缆取代。章：Slide：4-24传输介质与连接设备 光 纤（optical fiber）光纤是光导纤维的简称，是一种性能非常优秀的网络传输介质。相对于其他传输介质而言，光纤具有众多的优点。目前，光纤是网络传输介质中发展最为迅速和最有前途的一种。光纤的特点 光纤的结构和物理特性 光纤分类 光纤的连接方式章：Slide：4-25传输介质与连接设备光纤的特点 光纤是一种新型的传输介质，其与双绞线、同轴电缆相比，具有以下几个突出的特点：体积小、质量轻：光纤与同轴电缆相比，其直径只有同轴电缆的1/10 甚至更小。频带宽：光纤的频带较宽，因此其传输距离能达几十甚至上百公里，数据传输速率也能够高达2Gbps。信号衰减小：由于光纤的物理特性，导致数据在光纤内部进行传播，信号衰减比其他在传输介质要小，而且能在长距离中保持常量进行传输。电磁隔离：光纤中的数据都是以光信号的形式传播，因此不会受到外部电磁场、脉冲噪音或串音等影响。中继器数量少：采用光纤作为传输介质，在传输过程中只需要使用少量的中继器，从而可以让误码率达到最低。章：Slide：4-26传输介质与连接设备光纤章：Slide：4-27传输介质与连接设备中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（2013 2013）光缆的结构 光纤的结构 光纤 包层 树脂涂层 章：Slide：4-28传输介质与连接设备光纤的面图 章：Slide：4-29传输介质与连接设备光纤分类（按传输模式）根据光纤所用材料、折射率分布形状、零色散波长等因素，可以把光纤分为多模光纤和单模光纤两大类。单模光纤的中心玻璃芯很细，一般为9-10m，只能传一种模式的光。这是与多模光纤最大的区别。正因为如此，单模光纤的模间色散很小，对光源的谱宽和稳定性的要求较高，适用于远程通信。多模光纤的中心玻璃芯较粗，一般为50-62.5m，可传输多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。因此，多模光纤传输的距离比较近，一般只有几公里。章：Slide：4-30传输介质与连接设备单模光纤和多模光纤 章：Slide：4-31传输介质与连接设备光缆的连接章：Slide：4-32传输介质与连接设备 无线传输介质 无线传输技术产生的背景：英国著名物理学家麦克斯韦指出：变化的电场激发变化的磁场，变化的电场与变化的磁场不是彼此孤立的，而是相互联系、相互激发的，这样就形成的电磁场。他于1862年推导出麦克斯韦方程，预言了电磁场的存在。1887年，德国物理学家赫兹用实验的方法产生的电磁波，为通信技术奠定的基础。电磁波谱(波长从长到短)是无线电波,微波,红外线（可用作通信）,可见光,紫外线,X 射线,伽玛射线.概念：可以在自由空间利用电磁波发送和接收信号进行通信就是无线传输。地球上的大气层为大部分无线传输提供了物理通道，就是常说的无线传输介质。由无线传输介质组成的局域网称为无线局域网（简称WLAN）。利用无线通信技术，可以有效扩展通信空间，摆脱有线介质的束缚。章：Slide：4-33传输介质与连接设备通信领域使用的电磁波的频谱章：Slide：4-34传输介质与连接设备无线通信 国 际 通 信 组 织 对 各 频 段 都 规 定 了 特 定 的 服 务：无线 通 信 用 中 频，无 线 广 播 有 高 频，电 视 用 甚 高 频到特高频等。高频无线电波的传播路径章：Slide：4-35传输介质与连接设备地面微波通信与卫星通信 传统意义上的微波通信，可以分为地面微波通信与卫星通信两个方面。地面微波通信是以直线方式传播，各个相邻站点之间必须形成无障碍的直线连接，这就是经常看到采用高架天线塔进行微波发送的主要原因。地面微波通信需要在通信结点间建立多个微波中继站，以降低信号的衰减，使信号进行接力传输。卫星通信，利用卫星进行通信是微波的另外一种常用的形式。由于卫星通信使用的频段相当宽，因此其信道容量很大，具有很强的数据传输能力。卫星通信适合广播数据发送，通过卫星中继站，可以将信号向多个接收结点进行发送。信息传输的时延和安全性差是卫星通信的两个最大的弊端。章：Slide：4-36传输介质与连接设备章：Slide：4-37传输介质与连接设备红外线传输 红外线传输速率可达100Mbps，最大有效传输距离达到了1000m，这些指标几乎与多模光纤并驾齐驱。红外线具有较强的方向性，它采用低于可见光的部分频谱作为传输介质。红外线信号要求视距传输，并且窃听困难，对外界几乎没有干扰。红外线作为传输介质时，可以分为直接红外线传输和间接红外线传输两种，其各自有其特点：章：Slide：4-38传输介质与连接设备红外线传输 直接红外线传输：此种方式要求发射方和接收方彼此处在“看得见”的范围内，这种“看得见”范围内的要求，使得红外线传输比其他多种传输方法更加安全。间接红外线传输：信号通过路径中的墙壁、天花板或任何其他物体的反射传输数据。从传输的环境来看，这种传输方式安全性较低。章：Slide：4-39传输介质与连接设备其他网络传输方式 在网络传输介质中，除了上面介绍的几种经常使用的网络传输介质外，还存在一些其他的网络传输方式。如两台计算机之间可以直接通过串行电缆连接，也可以通过电话线进行连接。串行电缆直接连接 并行电缆直接连接 电话线连接USB 口连接章：Slide：4-40传输介质与连接设备串行电缆直接连接 几乎所有的计算机都拥有串口，所以，计算机之间也可以通过它来进行相互连接，实现串行方式通信，串行通信是指将数据一个接一个地发送出去。串行电缆是9芯的两个接头。章：Slide：4-41传输介质与连接设备并行电缆直接连接 在计算机的接口中，还提供了通用的并行接口，通过并行电缆将两台计算机的并行口连接起来实现通信。并行电缆与串行电缆的外观大同小异，只是并行电缆接头为25芯。章：Slide：4-42传输介质与连接设备电话线连接 计算机之间使用电话线连接，这是比较简单的一种连接方式。采用这种方式，需要通信双方计算机都安装好Modem，然后通过拨号、数/模和模/数转换来达到通信的目的。章：Slide：4-43传输介质与连接设备USB 口连接 USB 接口传输线 章：Slide：4-44传输介质与连接设备网络传输介质的选择 选择适合的网络传输介质，需要从下面几个方面进行综合考虑。l 吞吐量和带宽l 网络的成本l 网络传输介质的尺寸和可扩展性l 连接器的通用性l 抗干扰性能l 安装的灵活性和方便性章：Slide：4-45传输介质与连接设备常用网络组建工具 在组建网络时，不但需要相关的硬件设备和数据传输介质，还需要准备适当的网络组建工具，这样才能够顺利地将网络组建成功，下面将对这些工具进行简单介绍。剥线钳 压线钳 测线仪 万用表 其他组网工具章：Slide：4-46传输介质与连接设备一般剥线钳和同轴电缆专用剥线钳 章：Slide：4-47传输介质与连接设备中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（2013 2013）双绞线压线钳 章：Slide：4-48传输介质与连接设备中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（2013 2013）同轴电缆压线钳 专门压制同轴电缆的工具被人们称为同轴电缆压线钳，它可以方便地剥开同轴电缆的外层绝缘皮，并且将同轴电缆内的铜芯压制在BNC 接头内。章：Slide：4-49传输介质与连接设备中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（2013 2013）测线仪 测线仪 章：Slide：4-50传输介质与连接设备中国政法大学计算机教研室（中国政法大学计算机教研室（2013 2013）万用表 万用表是组网工具中的一种辅助测试工具，通过万用表可快速判断网线是否畅通及确定网线线脚等。通常，万用表有数字式万用表和指针式万用表两种。章：Slide：4-51传输介质与连接设备上 机 练 习 本次上机练习通过制作双绞线巩固本课有关双绞线的知识。在制作双绞线之前需要准备好双绞线压线钳和RJ-45 水晶头。章：Slide：4-52传输介质与连接设备习 题（1）同轴电缆的结构特点是什么？（2）同轴电缆分为哪两种类型？其各自的特点是什么？（3）双绞线的结构特点是什么？（4）双绞线有哪些类型，每种类型有什么特点？（5）非屏蔽双绞线与屏蔽双绞线有什么区别？章：Slide：4-53传输介质与连接设备习 题（6）双绞线有哪两种连接方法，有什么区别？（7）简述光纤的定义和种类。（8）光纤有什么特点？（9）常见的无线传输介质有哪几种，每种的传输性能怎样？（10）选择网络传输介质时应该考虑哪些方面？（11）常见的网络组建工具有哪些？章：Slide：4-54传输介质与连接设备4.2网络互联设备 网卡 调制解调器 集线器 交换机 路由器 网桥和网关等其他网络设备章：Slide：4-55传输介质与连接设备 网络适配器 网络适配器（NewortkInterfaceCard，NIC），又称为网卡或者网络接口卡，是连接局域网中的计算机和传输介质的基本部件。网卡的种类 网卡的外观与用途 网卡的选择章：Slide：4-56传输介质与连接设备网卡的种类 网卡的种类有很多，根据不同的标准，有不同的分法。l 根据网络种类划分-FDDI 网卡、令牌环网网卡和以太网网卡l 根据传输速率划分-10Mbps 网卡、100Mbps 网卡、10/100Mbps 自适应网卡以及千兆网卡等l 根据工作对象来划分-服务器专用网卡、PC 网卡、PCMCIA、无线局域网网卡l 根据主板总线类型划分-ELSA、ISA、PCI 和USB4l 根据网卡接口划分-RJ-45、BNC章：Slide：4-57传输介质与连接设备网卡的外观与用途 网卡的功能有两：固定网络地址、数据转换并发送到网线上和接收数据并转换数据格式。所以网卡兼具物理层和数据链路层功能。网络有许多种不同的类型，不同的网络必须采用与之相适应的网卡。下面是以太网网卡。章：Slide：4-58传输介质与连接设备ISA 网，PCI 网卡，USB 网卡 章：Slide：4-59传输介质与连接设备 RJ-45 接口网卡和BNC 接口网卡章：Slide：4-60传输介质与连接设备网卡的选择 在选择网卡时，需要注意以下几个方面。l 留意网卡的应用领域一般客户端用10Mb/s,100Mb/s,10/100Mb/s,服务器端用1000Mb/s。l 注意网卡的总线、接口方式ISA 少见，PCI 流行；RJ-45，BNC，AUI。l 兼容性和运用的技术网卡的驱动程序的多样性；是否支持自动网络唤醒功能、是否支持远程启动l 注重品牌国外知名的网络设备生产商如3Com、Intel等的产品性能稳定、品质优秀。章：Slide：4-61传输介质与连接设备网卡的编号 由于每块网卡都有一个属于自己的物理地址卡号，负责与用户名直接连接，并进行网卡用户识别，网卡物理地址对应实际信号传输过程。网卡的编号是全球唯一的，未经认证或授权的厂家无权生产网卡。在购买网卡时，一定要注意网卡的编号。正规厂家生产的网卡上都直接标明了该网卡所拥有的卡号，一般为一组12位的十六进制数，其中前6位代表网卡的生产厂商，后6位是由生产厂商自行分配给网卡的唯一号码。章：Slide：4-62传输介质与连接设备 调制解调器 调制解调器（Modem）是“调制器-解调制器”的简称，大家常称呼它为“猫”，调制解调器通常安装在计算机和电话系统之间，使一台计算机能够通过电话线与另一台计算机进行信息交换。调制解调器的功能与用途 调制解调器的种类 调制解调器的选择章：Slide：4-63传输介质与连接设备调制解调器的功能与用途 调制解调器的功能：它是一个将数字信号与模拟信号进行互相转换的网络设备。调制解调器（Modem）的一端连接计算机，另一端连接电话线接入电话网（PSTN）通过Internet 服务提供商（ISP）接入Internet。调制-数字信号转换成在模拟信号的过程 解调-模拟信号转换为数字信号的过程章：Slide：4-64传输介质与连接设备调制解调器的种类 调制解调器按照结构进行分类，通常两种。l内置式Modeml外置式Modem章：Slide：4-65传输介质与连接设备调制解调器的选择 由于使用调制解调器上网操作方便，至今仍然有相当多的用户使用Modem 拨号上网。要想在使用Modem 上网时保持稳定，选择一款性能优秀的Modem 显得尤其重要。选择Modem 需要考虑以下几个因素：lModem 接口的选择l 带宽及标准的选择l 选择是否支持语音l 区别软硬“猫”l 品牌的选择章：Slide：4-66传输介质与连接设备 集 线 器 集线器（Hub）。“Hub”是“中心”的意思，集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有结点集中在以它为中心的结点上。它工作于OSI/RM参考模型的“物理层”，因此又被称为物理层连接设备。章：Slide：4-67传输介质与连接设备集线器的相关概念 集线器属于网络底层纯硬件设备，它不具有交换机的强大功能，而是采用广播方式发送数据。即当集线器要向某结点发送数据时，是把数据包发送到与集线器相连的所有结点。章：Slide：4-68传输介质与连接设备集线器的相关概念 集线器采用广播发送数据的方式，导致了它存在很多的不足，其主要表现在以下几方面：用户的数据包向所有结点发送，很容易遭到网络中其他计算机非法截获，导致数据通信不安全。集线器采用共享带宽方式，在发送数据包时容易造成网络“塞车”，更加降低网络执行效率和吞吐量。集线器属于非双工传输，其网络通信效率低。集线器的同一时刻每一个端口只能进行一个方向的数据通信，不能满足较大型网络通信需求。集线器技术也在不断改进，其实质上就是加入了一些交换机（Switch）技术，目前已经出现了具有堆叠技术的堆叠式集线器，有的集线器还具有智能交换机功能。章：Slide：4-69传输介质与连接设备集线器类型 集线器也像网卡一样是伴随着网络的产生而产生的，它的使用早于交换机，更早于路由器，所以它属于一种传统的基础网络设备。按端口数量来分 按带宽划分 按照配置的形式分 按照是否可进行网络管理来分章：Slide：4-70传输介质与连接设备集线器的选择 集线器（Hub）是对网络进行集中管理的重要工具，要选择一款好的集线器，一般考虑以下几个方面的因素：l 以带宽为选择标准l 是否满足拓展需求l 是否支持网管功能l 注意接口类型和数量l 考虑品牌和价格章：Slide：4-71传输介质与连接设备 交 换 机 交换机（Switch），它是集线器的升级换代产品，是一种用于电信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。工作在数据链路层。章：Slide：4-72传输介质与连接设备交换机的功能与特点 交换机的雏形是出现在电话交换系统，经过发展和不断创新，才形成了如今的交换机技术。交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流量控制、支持VLAN、防火墙等。交换机的所有端口都共享同一指定的带宽，交换机数据传输效率高，不会浪费网络资源，只是对目的地址发送数据，一般来说不易产生网络堵塞；另一方面交换机为每台（潜在的）设备都提供了独立的信道，数据传输安全。章：Slide：4-73传输介质与连接设备交换机的工作原理 交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的网卡挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口。目的MAC 若不存在，广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部MAC 地址表中。章：Slide：4-74传输介质与连接设备交换机的工作原理 章：Slide：4-75传输介质与连接设备交换方式 直通式 延迟非常小、交换非常快，不同速率的输入/输出端口直接接通，容易丢包。不能提供错误检测能力。存储转发 进行错误检测，支持不同速度的端口间的转换，但延时大。碎片隔离 介于前两者之间的一种解决方案。章：Slide：4-76传输介质与连接设备交换机的种类 交换机的分类标准多种多样，常见的有以下几种。l 根据网络覆盖范围分l 根据传输介质和传输速度划分l 根据交换机应用网络层次划分l 根据交换机端口结构划分l 根据工作协议层划分l 根据是否支持网管功能划分章：Slide：4-77传输介质与连接设备交换机与集线器的区别 交换机与集线器的区别主要体现在如下几个方面。在OSI/RM 参考模型中工作层次不同 交换机的数据传输方式不同 带宽占用方式不同 传输模式不同章：Slide：4-78传输介质与连接设备 路 由 器 路由器(Router)，是进行网间互连的关键设备，用于不同类型的网络互连。路由器构成了Internet 的骨架。路由器的功能 路由器的工作原理 路由器分类 路由器的选择章：Slide：4-79传输介质与连接设备路由器的功能 路由器工作在OSI 参考模型的第三层（网络层），其主要任务是为经过路由器的每个数据包寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。由此可见，选择最佳路径的策略即路由算法是路由器核心技术。章：Slide：4-80传输介质与连接设备路由器的功能 路由器的功能非常强大，还有如：l 路由器能够同时支持本地和远程连接，方便用户的使用。l 路由器能够过滤网络中的广播信息，从而避免发生网络拥塞，优化网络环境。l 通过在路由器中设定隔离和安全参数，禁止某种数据传输到网络，增加网络的安全性。l 在使用路由器时，用户利用网络接口卡等冗余设备，提供较高检错能力。l 路由器能够监视数据传输，并向管理信息库报告统计数据；此外，路由器能够诊断内部或其他连接问题并触发报警信号。章：Slide：4-81传输介质与连接设备路由器的工作原理路 由 器 的 主 要 工 作 就 是 为 经 过 路 由 器 的 每 个 数 据帧 寻 找 一 条 最 佳 传 输 路 径，并 将 该 数 据 有 效 地 传 送 到目的站点。在 路 由 器 中 保 存 着 各 种 传 输 路 径 的 相 关 数 据路径表（RoutingTable），供路由选择时使用。路 径 表 中 保 存 着 子 网 的 标 志 信 息、网 上 路 由 器 的个数和下一个路由器的名字等内容。路 径 表 可 以 是 由 系 统 管 理 员 固 定 设 置 好 的 即 静 态路 径 表，也 可 以 由 系 统 动 态 修 改，可 以 由 路 由 器 自动调整，也可以由主机控制的即动态路径表。章：Slide：4-82传输介质与连接设备章：Slide：4-83传输介质与连接设备其工作原理如下：（1）工作站A 将工作站B 的地址12.0.0.5连同数据信息以数据包的形式发送给路由器1。（2）路由器1收到工作站A 的数据包后，先从报头中取出地址12.0.0.5，并根据路径表计算出发往工作站B 的最佳路径：R1-R2-R3-B（或者是R1-R3-B）；并将数据包发往路由器2。（3）路由器2重复路由器1的工作，并将数据包转发给路由器3。（4）路由器3同样取出目的地址，发现12.0.0.5就在该路由器所连接的网段上，于是将该数据包直接交给工作站B。（5）工作站B 收到工作站A 的数据包，一次通信过程宣告结束。章：Slide：4-84传输介质与连接设备 由上图可以看出，路由器可以连接不同类型的网络。由路由器互连的局域网中，每个局域网只要求网络层以上高层协议相同，数据链路层与物理层协议可以不同的。对于路由器来说，它可以分别连接总线型局域网（符合IEEE802.3 标准的Ethernet）与环型局域网（符合IEEE802.5 标准的TokenRing）。路由器与Ethernet 连接使用Ethernet 网卡，与TokenRing 连接就需要使用TokenRing 网卡。尽管Ethernet 与TokenRing 的帧格式与MAC 方法不相同，路由器可以通过两种网卡分别处理两种类型局域网的帧，如果路由器连接更多的局域网时，其处理方法也是相同的。章：Slide：4-85传输介质与连接设备RIP、OSPF 和BGP 协议 RIP（RoutingInformationProtocol-路由信息协议），是推出时间最长的路由协议，也是最简单的路由协议，属内部网关协议。它主要传递路由信息（路由表）来广播路由。每隔30秒，广播一次路由表，维护相邻路由器的关系，同时根据收到的路由表计算自己的路由表。RIP 运行简单，适用于小型网络，互联网上还在部分使用着RIP。章：Slide：4-86传输介质与连接设备 OSPF（OpenShortestPathFirst-开放式最短路径优先）属内部网关协议。“开放”是针对当时某些厂家的“私有”路由协议而言，而正是因为协议开放性，才使得OSPF 具有强大的生命力和广泛的用途。它通过传递链路状态（连接信息）来得到网络信息，维护一张网络有向拓扑图，利用最小生成树算法得到路由表。OSPF 是一种相对复杂的路由协议，目前在各种网络中广泛部署。BGP（BorderGatewayProtocol 边界网关协议）。是一种外部网关协议BGP 处理各ISP 之间的路由传递。其特点是有丰富的路由策略，这是RIP、OSPF 等协议无法做到的，因为它们需要全局的信息计算路由表。章：Slide：4-87传输介质与连接设备路由器分类 路由器的产品众多，按照不同的划分标准有多种类型。常见的分类方法有以下几种：l 从路由器性能档次划分l 从路由器结构上划分l 从路由器功能上划分l 按路由器所处网络位置划分l 从路由器性能上可划分章：Slide：4-88传输介质与连接设备路由器的优缺点（1）优点 适用于大规模的网络；复杂的网络拓扑结构，负载共享和最优路径；能更好地处理多媒体；安全性高；隔离不需要的通信量；节省局域网的频宽；减少主机负担。（2）缺点 它不支持非路由协议；安装复杂；价格高。章：Slide：4-89传输介质与连接设备路由器的选择 路由器是整个网络与外界的通信出口，也是联系内部子网的桥梁。在网络组建的过程中，路由器的选择是极为重要的。在选择路由器时需要考虑的因素。l 路由器的处理器-路由器的核心部分，处理器的好坏决定了路由器的吞吐量l 路由器内存-存储配置、路由器操作系统和路由协议软件等内容l 吞吐量-指路由器对数据包的转发能力l 路由表容量-指路由器运行中可以容纳的路由数量。l 支持的网络协议-路由器连接不同类型的网络，其各自所支持的网络通信、路由协议也不一样，这时对于在网络之间起到连接桥梁作用的路由器来说，需要对多种网络协议进行支持，特别是在广域网中的路由器。l 线速转发能力-进、出流量平衡。l 带机数量l 宽带路由器的高级功能-提供诸如VPN、防火墙、支持虚拟服务器、支持动态DNS、即插即用（uPnP）、自动线序识别等功能。章：Slide：4-90传输介质与连接设备 中继器 中继器（Repeater）是最简单、最常用的连接设备，它作用于OSI模型中的物理层，其作用是放大模拟或数字信号，以克服信号经过较长距离传输后引起的衰减。中继器不解释也不改变接收到的数字信号，它只是从接收信号中分离出数字资料，存储起来，然后转发出去。再生的信号与接收的信号完全相同并可以沿着另外的网络段传送到远程。章：Slide：4-91传输介质与连接设备中继器中继器的特性主要有：中继器仅作用于物理层，只具有简单的放大、再生物理信号的功能。由于中继器工作在物理层，所以中继器只能连接相同的局域网。中继器连接同类局域网，而不受到传输介质的限制，即可以是相同或者不同传输介质的同类局域网。用中继器连接的局域网在物理上是一个网络，只是比原有网络的规模更大了。中继器在物理层实现互连，支持数据链路层及其以上各层的任何协议。章：Slide：4-92传输介质与连接设备 网桥 网桥（Bridge）也被称为桥接器，是实现两个局域网（或者称为网段）建立连接的桥梁。网桥工作在数据链路层，将两个LAN连接起来，根据网卡的MAC地址(物理地址)来转发帧。网桥具有以下作用：网桥主要用来连接数量不多、同一类型的小型局域网络（网段）。通过在局域网中的某个关键部位设置网桥可以防止因某个结点出现故障而导致整个系统瘫痪。网桥可以增加联网的工作站之间总的物理距离，并且降低网络连接费用。可过滤通信量。使用网桥可加强网络系统的安全性。章：Slide：4-93传输介质与连接设备网桥工作在数据链路层，如图示。OSI模型中的网桥章：Slide：4-94传输介质与连接设备网桥的组成及原理 网桥一般分为硬件网桥和软件网桥两种，硬件网桥是一台独立的设备，软件网桥是由相应的软件在计算机中运行起到网桥作用。应用中网桥又分2种：透明网桥和源路由网桥。透明网桥的原理：当一个网桥刚刚连接到局域网上时，其转发表显然是空的，透明网桥通过分析来自所有相连网络的输入数据帧的源MAC 地址来建立自己的转发表。源路由网桥的原理：假定：每个发送节点在发送时就知道所发送的数据帧是送给本地局域网还是其它局域网。若送往其它局域网，则将数据帧的目的地址的高位设置为1，且在要发送帧的帧头内包括了该帧传递的确切路径，即发送数据帧的主机事先要把帧的路由信息放在要发送帧的帧头内。章：Slide：4-95传输介质与连接设备章：Slide：4-96传输介质与连接设备 LANA 中的结点11 与同一局域网中的结点14进行通信时，网桥可以接收到发送端中发送的帧信息，网桥经过地址过滤后，发现不需要转发，于是将该帧信息丢弃，该帧信息不再经过网桥而直接传送到结点14了。如果当LANA 中的线结点11 与LANB 中的结点21进行通信时，结点11 发送的帧信息被网桥接收后，网桥将进行地址过滤后，识别出该帧应该发送到LANB 局域网中，于是网桥将通过与LANB 的网络接口，向LANB 转发该帧的信息，处于LANB中的结点21将能接收到LANA 中的结点11 发送的帧信息章：Slide：4-97传输介质与连接设备网桥的优点 过滤通信量。网桥工作在链路层的MAC 子层，可以使局域网各网段成为隔离开的碰撞域，从而减轻了扩展的局域网上的负荷，同时也减小了在扩展的局域网上的帧平均时延。扩大了物理范围，因而也增加了整个局域网上工作站的最大数目。提高了可靠性。当网络出现故障时，一般只影响个别网段。可互连不同物理层、不同MAC 子层和不同速率的局域网。章：Slide：4-98传输介质与连接设备网桥的缺点 由于网桥对接收的帧要先存储，然后查找转发表，所以增加了时延。没有流量控制的功能，所以当网络上的负荷很重时，网桥中的缓存空间可能不够而导致溢出，以致产生帧丢失现象。网桥只适合于用户数不多和通信量不太大的局域网，因为传播过多的广播信息是会产生网络拥塞，即广播风暴。所以网桥一般适于较简单的小型网络。章：Slide：4-99传输介质与连接设备 网关 网关（Gateway）也叫协议转换器，是能够连接不同通信协议、数据格式甚至体系结构完全不同的两种网络。在OSI/RM中，网关属于最高层（应用层）的设备。章：Slide：4-100传输介质与连接设备网关主要用于连接不同结构体系的网络或用于局域网与主机之间的连接 网关设备比路由器复杂，当异型局域网连接时，网关除具有路由器的全部功能外，而且还要进行由于操作系统差异而引起的不同协议之间的转换，这些功能均由网关软件来实现，由于网关连接的是不同体系的网络结构，因此，它只能针对某一特定的应用而言，不可能有万能的网关，所以有用于电子邮件的网关，有用于远程终端仿真网关等。章：Slide：4-101传输介质与连接设备网关的类型 网关可以接收一种格式的数据包，然后在转发之前将它转换为另一种的协议格式。同时，网关也可以提供过滤和安全功能。网关的协议总是针对某种特定应用，不可能有通用网关的存在，常见的网关有如下几种：电子邮件网关：一种类型的系统向另一种类型的系统传输数据时，需要使用这类网关。例如，电子邮件网关可以允许使用不同电子邮件的人进行相互通信。因特网网关：用来管理局域网和因特网间的接入的网关类型。此类网关可以限制和允许局域网内的用户访问Internet。局域网网关：使用不同协议或运行于OSI模型不同层上的局域网网段间，可以使用该网关进行相互通信。章：Slide：4-102传输介质与连接设备网关与网桥网关在概念上与网桥相似，它与网桥的不同之处在于以下几点：网关用来实现不同局域网的连接。网关建在应用层，网桥建在数据链路层。网关比起网桥有一个主要的优