2022年网络设备基础知识 .pdf

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1、网络设备基础知识集线器（ HUB ）属于数据通信系统中的基础设备，它和双绞线等传输介质一样，是一种不需任何软件支持或只需很少管理软件管理的硬件设备。它被广泛应用到各种场合。集线器工作在局域网(LAN) 环境，像网卡一样，应用于OSI 参考模型第一层，因此又被称为物理层设备。集线器内部采用了电器互联，当维护LAN 的环境是逻辑总线或环型结构时，完全可以用集线器建立一个物理上的星型或树型网络结构。在这方面，集线器所起的作用相当于多端口的中继器。其实，集线器实际上就是中继器的一种，其区别仅在于集线器能够提供更多的端口服务，所以集线器又叫多口中继器。通过集线器共享局域网的用户不仅是共享带宽，而且是竞争

2、带宽。可能由于个别用户需要更多的带宽而导致其他用户的可用带宽相对减少，甚至被迫等待，因而也就耽误了通信和信息处理。利用交换机的网络微分段技术，可以将一个大型的共享式局域网的用户分成许多独立的网段，减少竞争带宽的用户数量，增加每个用户的可用带宽，从而缓解共享网络的拥挤状况，普通交换机属于二层设备。而路由器是用来连接不同网段或网络的，一般属于三层设备即网络层设备。集线器的英文名称就是我们通常见到的“HUB ” ，英文“HUB ” 是“ 中心” 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，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。 它工作于 OSI 参考模型第二层，即

3、“ 数据链路层 ” 。集线器是中继器的一种，其区别仅在于集线器能够提供更多的端口服务，所以集线器又叫多口中继器。集线器主要以优化网络布线结构，简化网络管理为目标而设计的。集线器（ HUB）是对网络进行集中管理的最小单元，像树的主干一样，它是各分枝的汇集点。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页以集线器为节点中心的优点是：当网络系统中某条线路或某节点出现故障时，不会影响网上其他节点的正常工作，这就是集线器刚推出时与传统的总线网络的最大的区别和优点，因为它提供了多通道通信，大大提高了网络通信速度。然而随着网络技术的发展，集线

4、器的缺点越来越突出，后来发起来的一种技术更先进的数据交换设备 交换机逐渐取代了部分集线器的高端应用。集线器的主要不足体现在如下几个方面：（1）用户带宽共享，带宽受限。（2）广播方式，易造成网络风暴（3）非双工传输，网络通信效率低。交换机是一种基于MAC（网卡的硬件地址）识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以 学习MAC 地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。交换机用来将网络的物理网段链接在一起，并允许数据在这些网段之间移动。交换机工作在OSI 模型的第2 层，根据第 2 层地址（例如以太网MAC

5、地址）指导数据流。某些交换机还提供其他功能，例如VLAN 和第 3 层交换。交换机自动精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页进行自身配置。它们侦听每个以太网端口的数据流，发现每个连接设备连接到哪一个端口。然后，交换机直接向目标端口发送数据流。除非需要激活其他功能，否则，交换机不需要配置，这是安装网络时的一个主要优点。交换过程是在线路速度非常高且没有滞后时间的硬件中执行的。最初，交换机将网段与多个设备链接，但是随着交换机价格的下降， 每个端口连接一个设备已非常普遍。这称为 “ 交换” 以太网而不是“ 共享” 以太网。一个端

6、口使用一个活动设备不会产生冲突，所以提高了网络性能，且设备可以完全双向运行，以达到更高的吞吐量。交换机的类别不是很严格，由于升级选件的原因，制造商的某一特定型号可能属于多个类别，而此制造商的两个不同型号可能属于同一类别。一般可分为：（1）低端固定交换机（2）低端可变交换机 （3）中型交换机（4）高端交换机。交换机的特定功能? 生成树协议生成树协议用于计算交换机之间的最佳路径（当网络中存在多个交换机和多个路径时） 。只有使用此协议，才能避免数据同时通过多个路径发送而导致数据重复。在大型网络中，交换机必须支持此协议，而在小型交换机中，此协议通常不可用。? VLAN 支持VLAN 用于将网络划分为具

7、有类似通信需求的计算机组，因此降低了网络数据流量。VLAN 支持可以在任何大小的网络上使用，但是在安装了一些特大型交换机的情况下，特别需要。低成本交换机通常不支持VLAN 。VLAN 支持对小型网络而言并不重要，但对大型网络非常重要。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页? 上行链路连接性上行链路用于将网络中的交换机连接在一起。虽然所有交换机都可以通过普通以太网链接进行连接，但交换机的类别越高，使用用于交换机-交换机连接的中继协议所支持的链接速度越高。? 合并在交换机中合并其他功能可以降低成本和提高可管理性。例如，用于小

8、分支机构的低成本交换机还可以包括路由器和防火墙，甚至可以包括宽带调制解调器。除了降低成本，它还简化了管理，因为只有一个物理单元。高端交换机还可以集成路由器模块（称为第3 层交换）以及其他功能（如负载平衡和防火墙）。此外，这通常提高了网络的可管理性。此合并可能导致复原能力下降，因为整体失败会使所有合并的服务停止工作，应该慎重考虑。路由器 是使用一种或者更多度量因素的网络层设备，它决定网络通信能够通过的最精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页佳路径。路由器依据网络层信息将数据包从一个网络前向转发到另一个网络。路由器在 OSI

9、 模型的第3 层工作。它们在两个不同的IP 网络 （可以是LAN 或 WAN）之间传递数据流。 路由过程的基础是， 检查传入数据的目标IP 地址并通过基于路由表的外出端口发送数据。路由表可以手动配置，也可以使用路由协议发现，但是与交换机不同，路由器始终需要一些配置。网络中可能需要很多不同类别的路由器来执行不同的任务。 例如，面向 Internet 的边界路由器、 连接 VLAN 的内部路由器和小型办公室路由器。路由器的功能：? 路由协议对于校园路由器而言，可以使用一系列路由协议。选择路由器时需同时考虑网络设计和路由协议的选择。 最常见的标准路由协议是RIP 和 OSPF，但 RIP 并不适合大

10、型网络。? W AN 链接和协议的范围希望在WAN 链接中使用哪些协议，将来又要使用哪些协议？选中高端路由器，以支持各种高速链接和协议， 即使目前不需要它们。小型分支机构可能有拨号、 ISDN 或宽带连接，低端路由器可支持这些连接方式。尽管宽带是目前分支机构结构的最佳选择，但宽带并非处处可得，拨号或ISDN 可能是偏远地区的唯一解决方案。? 网络地址转换(NAT) 网络地址转换(NAT) 用在面向Internet 的路由器中，其作用是将一个Internet 唯一地址转换为多个专用网络地址。这意味着，多个设备可共享一个Internet 地址，由精选学习资料 - - - - - - - - - 名

11、师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页于其他Internet 用户无法直接访问专用地址，从而提供了一定的安全性。在通过Internet 连接的小型机构的路由器以及大型站点中的边界路由器上都应使用这种机制。? 动态主机配置协议(DHCP) DHCP 用于向 PC 自动发布IP 地址，用户无需手动配置这些PC 的地址。这便简化了 PC 设置，因为通过配置PC 使用 DHCP，这些 PC 在接通电源并连接网络时便自动获得一个地址。此外，该协议还适用于位于不同位置的便携式计算机，这些计算机将自动接收自己相应位置的IP 地址。在中心站点，DHCP 服务在运行Microsoft(R)

12、 Windows(R) 2000 操作系统或Microsoft(R) Windows Server? 2003 的服务器上运行。小型机构可能没有服务器，因此发布DHCP 地址对路由器有一定的要求。? 防火墙路由器可提供防火墙功能，这在所有面向Internet 的路由器（如分支机构路由器或在大型站点中的边界路由器）中非常有用。尽管大型站点应尽量使用全范围路由器，但边界路由器位于防火墙之外，需要自我保护。? 虚拟路由器冗余协议（VRRP 协议）在大型站点中，可能安装了重复的网络设备以供故障防范，其中一个是主设备，另一个是热备用设备（仅在主设备发生故障时激活）。VRRP 协议运行于路由器之间的链接中

13、，每个路由器都了解其他路由器是否运行正常，当链接出现故障时，活动设精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页备可作出反应。? 虚拟专用网(VPN) VPN 为 Internet 连接提供保密性和安全性。它通过公共服务提供一条专用线路，主要作用是将家庭个人用户或小型分支机构连接到中心站点。设置VPN 链接有各种不同的方法，包括在客户端PC 启动进程（在这种情况下路由器并不清楚VPN 连接的相关信息）。当然，路由器还可以使用不涉及用户的路由器到路由器的VPN 直接链接来配置，这正是小型分支机构的要求。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页