计算机网络硬件与配置课件.ppt

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1、第二章第二章第二章第二章 计算机网络互联设备计算机网络互联设备计算机网络互联设备计算机网络互联设备思考思考v你所知道的网你所知道的网络络互互连设备连设备有哪些？有哪些？内容内容v物理物理层层互互联设备联设备v数据数据链链路路层层互互联设备联设备v网网络层络层互互联设备联设备v传输层传输层以上互以上互联设备联设备网网络基本互基本互连设备和和层次次有有多种类型互连设备多种类型互连设备名称名称互连层次互连层次基本特征基本特征网关网关网络层以上网络层以上区分端口地址及应用信息区分端口地址及应用信息路由器、路由器、三层三层交换机交换机网络层网络层区分区分IP地址地址网桥、交换机网桥、交换机数据链路层数据

2、链路层区分区分MAC地址地址集线器、中继器集线器、中继器物理层物理层比特复制比特复制l在局域网中，中继器已退出历史舞台，集线器也正在局域网中，中继器已退出历史舞台，集线器也正在淡出，而取而代之的是交换机的兴起在淡出，而取而代之的是交换机的兴起物理物理层层v传输介介质v物理物理层设备中中继器器集集线器（器（hub）传输介介质v传输介介质（传输媒体）分媒体）分为两大两大类：导向向传输媒体媒体非非导向向传输媒体媒体v在在导向向传输媒体媒体中，中，电磁波被磁波被导向沿着固向沿着固体媒体（体媒体（铜线或光或光纤）传播；播；v非非导向向传输媒体媒体就是指自由空就是指自由空间，在其中，在其中电磁波的磁波的传

3、输常称常称为无无线传输。一、导向传输媒体一、导向传输媒体双绞线分为：双绞线分为：屏蔽双绞线（屏蔽双绞线（STPSTP）无屏蔽双绞线（无屏蔽双绞线（UTPUTP）无屏蔽双绞线的应用远比屏蔽双绞线广无屏蔽双绞线的应用远比屏蔽双绞线广(1)双绞线双绞线以铝箔、金属丝网屏以铝箔、金属丝网屏蔽以减少干扰和串音蔽以减少干扰和串音双绞线外没有任何附加双绞线外没有任何附加屏蔽屏蔽屏蔽双绞线屏蔽双绞线(STP)、非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线(UTP)铜线铜线铜线铜线聚氯乙烯聚氯乙烯 套层套层聚氯乙烯聚氯乙烯套层套层屏蔽层屏蔽层绝缘层绝缘层绝缘层绝缘层无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线UTP屏蔽双绞线屏蔽双绞线STP 在实际应

4、用中，非屏蔽双绞在实际应用中，非屏蔽双绞(UTP)(UTP)的使用率最的使用率最高，一般来说如果没有特殊的需要，在应用中高，一般来说如果没有特殊的需要，在应用中所指的双绞线一般是指所指的双绞线一般是指UPTUPT。根据线对之间的根据线对之间的绞合度绞合度，双绞线主要有以下几，双绞线主要有以下几种：种：1 1、3 3类双绞线类双绞线 2 2、4 4类双绞线类双绞线 3 3、5 5类双绞线类双绞线 4 4、超超5 5类双绞线类双绞线 5 5、6 6类双绞线类双绞线 6 6、7 7类双绞线类双绞线 双双绞绞线线做做法法有有两两种种国国际际标标准准，分分别别是是EIA/TIA568AEIA/TIA56

5、8A和和EIA/TIA568BEIA/TIA568B。双绞线的两种常用的连接方法：双绞线的两种常用的连接方法：直通线缆直通线缆和和交叉线缆交叉线缆。交叉交叉线注意：当网线所连接的两边端口注意：当网线所连接的两边端口的性质相同时，用交叉线的性质相同时，用交叉线直直连线交换机的交换机的UPLINKUPLINK口口交换机的普通口交换机的普通口？交交换机之机之间连接接时，网，网线的的选择：1、交、交换机的机的UpLink口口连接到交接到交换机的机的普通口；2、交、交换机的机的UpLink口口连接到交接到交换机的机的UpLink口；3、交、交换机的机的普通口连接到交接到交换机的机的普通口；UpLink端

6、口端口直连线直连线交叉线交叉线交叉线交叉线普通普通 端口端口注意：当网线所连接的两边端口的性质相同时注意：当网线所连接的两边端口的性质相同时，用，用交叉线交叉线UTP连接头连接头-RJ45网网线制作制作标准准T568A的线序为：绿白，绿，橙白，蓝，蓝白，橙，棕白，棕的线序为：绿白，绿，橙白，蓝，蓝白，橙，棕白，棕T568B的线序为：橙白，橙，绿白，蓝，蓝白，绿，棕白，棕的线序为：橙白，橙，绿白，蓝，蓝白，绿，棕白，棕（2）同轴电缆）同轴电缆 基带同轴电缆 宽带同轴电缆-通常用来传输CATV有线电视模拟信号。(3)光缆光缆高密度多芯光缆高密度多芯光缆剖面结构剖面结构纤纤芯芯包层包层外套外套加强芯

7、加强芯光纤光纤外护外护套套加强芯加强芯光纤束光纤束光缆光缆v 光导纤维(Optical Fiber简称光缆)是光纤通信的传输媒体。v光纤的传输原理是基于光的全反射原理，当光纤折射率大于包层折射率时，只要光线的入射角大于某临界值，就会产生光的全反射，通过光在光纤中的不断反射来传送调制的光信号，就可以把信息从光纤的一端传送到另一端，从而达到了传导光波的目的。折射角折射角入射角 包层包层（低折射率的媒体）（低折射率的媒体）包层包层（低折射率的媒体）（低折射率的媒体）纤芯纤芯（高折射率的媒体）（高折射率的媒体）包层包层纤芯光缆的结构大致可分为光缆的结构大致可分为缆芯缆芯（Cable CoreCable

8、 Core）和）和保护层保护层（SheathSheath）两大部分）两大部分光光纤纤的工作原理的工作原理高折射率高折射率(纤芯纤芯)低折射率低折射率(包层包层)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射光纤传输又分成光纤传输又分成多模传输多模传输和和单模传输单模传输 只要射到光纤表面的光线的入射角大于某只要射到光纤表面的光线的入射角大于某一临界角度，就可以产生全反射，并且可以存一临界角度，就可以产生全反射，并且可以存在许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传在许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输，这种光纤就称为输，这种光纤就称为多模光纤多模光纤（Multimod

9、e Multimode FiberFiber），如图），如图输入脉冲输出脉冲多模光纤单模光模光纤:光光纤的直径减小到只有一个波的直径减小到只有一个波长，光光纤就象一根波就象一根波导，使光，使光线沿直沿直线传播没有反播没有反射射输入脉冲输出脉冲单模光纤从从传传输输性性能能上上看看，多模光纤传传输输速速率率低低传传输输距距离离短短(2km(2km以以内内)，整整体体传传输输性性能能差差，用用于于建建筑筑物内或地理位置相邻的环境中。物内或地理位置相邻的环境中。单模光纤传传输输频频带带宽宽、容容量量大大、传传输输距距离离长长，但但需需要要激激光光源源，成成本本较较高高，通通常常在在建建筑筑物物之之间间

10、或地域分散的环境中使用。或地域分散的环境中使用。光光缆的的连接方式接方式双双绞线的制作工具的制作工具超五类网线RJ45水晶头双双绞线的制作工具的制作工具网线钳网线钳双双绞线绞线的制作工具的制作工具网网线线测测试试仪仪v微波通信微波通信直直线传播，播，长途通信途通信时必必须建立多个中建立多个中继站站微波通信主要有两种方式：地面微波通信和微波通信主要有两种方式：地面微波通信和卫星微波通信。星微波通信。v红外外线与激光通信与激光通信红外外线通信和激光通信就是把要通信和激光通信就是把要传输的信号的信号分分别转换成成红外光信号和激光信号直接在自外光信号和激光信号直接在自由空由空间沿直沿直线进行行传播播二

11、、非二、非导导向向传输传输媒体媒体网网络络接口卡接口卡v计算机通算机通过网卡网卡连接到网接到网络进行串行行串行/并行并行转换。对数据数据进行行缓存。存。实现以太网以太网协议.v每每块网卡都有一个网卡都有一个MAC地址地址中中继继器器数据信号在数物理数据信号在数物理层传输介介质中中传输会出会出现衰减衰减现象，因此想要象，因此想要让数据信号在介数据信号在介质中中传输得更得更远，需要采取以下方法：，需要采取以下方法：v改改变信号源信号源v改改进信号信号传输介介质v使用中使用中继器器中中继继器器中中继继器器ABAABB集集线器器集线器集线器BA集线器集线器BA三个基本概念v广播广播向网向网络上的所有上

12、的所有设备发送数据送数据v广播域广播域网网络上所有能上所有能够接收到同接收到同样广播分广播分组的的设备的集合的集合v冲突域冲突域网网络中的一部分，以网中的一部分，以网桥、交、交换机或机或者路由器者路由器为边界，在冲突域中任意两界，在冲突域中任意两台主机同台主机同时发送数据都会送数据都会产生冲突生冲突v一个广播域包含一个或多个冲突域一个广播域包含一个或多个冲突域物理物理层设备导致的冲突致的冲突BACD文件服务器文件服务器v某大学有三个系，各自有一个局域网某大学有三个系，各自有一个局域网用多个集用多个集线器可器可连成更大的局域网成更大的局域网三个独立的碰撞域一系二系三系碰撞域碰撞域碰撞域用集用集线

13、线器器组组成更大的局域网成更大的局域网都在一个碰撞域中都在一个碰撞域中一系三系二系主干集线器一个更大的碰撞域碰撞域42网网桥v可将两个或多个地址兼容的网段可将两个或多个地址兼容的网段连接起来接起来v其特点是：其特点是：具有具有过滤功能，减少网功能，减少网络拥塞塞网网桥扩展了展了LAN的有效的有效长度度防止防止错误扩散，网散，网桥隔断了某些潜在的隔断了某些潜在的网网络故障故障网网桥桥v以太网交以太网交换机工作在机工作在全双工方式全双工方式。v每一每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体相互通信的主机都能像独占通信媒体那那样，进行无碰撞地行无碰撞地传输数据。数据。v交交换机通机通过内部的交内部的交换

14、矩矩阵把网把网络划分划分为多多个网段个网段每个端口每个端口为一个冲突域；一个冲突域；v使用以太网交使用以太网交换机的网机的网络叫做叫做交交换式以太网式以太网以太网交以太网交换换机机交交换换网网络络的的带宽带宽v10Mb/s 10Mb/s 的的8 8口口交交换机机构成的网构成的网络，网，网络中每台中每台计算机的算机的带宽为10Mb/s 10Mb/s v10Mb/s 10Mb/s 的的8 8口口集集线器器构成的网构成的网络，网，网络中每台中每台计算机的算机的带宽为1.25Mb/s 1.25Mb/s 用以太网交用以太网交换换机机扩扩展局域网展局域网一系三系二系10BASE-T至因特网100 Mb/s

15、100 Mb/s100 Mb/s万维网服务器电子邮件 服务器以太网交换机路由器具有多种速率的接口交交换换机的数据机的数据传输传输机制机制存储转发存储转发直通转发直通转发无碎片直通转发无碎片直通转发存存储转发ABCD交交换换机机线线速速转发转发n无碎片直通转发无碎片直通转发(Fragment free cut-through)n接收到一帧的前接收到一帧的前64字节后，再进行转发操字节后，再进行转发操作。小于作。小于64字节的帧不转发。字节的帧不转发。帧出错的主要原因是冲突，而以太网的帧至帧出错的主要原因是冲突，而以太网的帧至少为少为64B，64字节的帧必然是冲突造成的帧碎片（错字节的帧必然是冲突

16、造成的帧碎片（错误帧）。误帧）。n优点：交换速度较快，并且降低了错误帧优点：交换速度较快，并且降低了错误帧转发的概率转发的概率n缺点：长度大于缺点：长度大于64字节的错误帧仍会转发，字节的错误帧仍会转发，转发延时大于直通转发。转发延时大于直通转发。以太网以太网MAC帧帧物理层物理层MAC层层IP层层目的地址目的地址 源地址源地址类型类型数数据据FCS6624字节字节461500IP数据报数据报MAC MAC 帧帧以太网的以太网的MAC 帧格式帧格式虚虚拟LAN(VLAN)v优点包括优点包括限制广播，提高交换机性能限制广播，提高交换机性能简化网络管理简化网络管理简化网络结构，保护网络投资简化网络

17、结构，保护网络投资提高网络的数据安全性提高网络的数据安全性5253VLAN的一个的一个设计实例例A4B1VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2路由器工作原理路由器工作原理v路由器在路由器在网络层网络层工作的两个过程工作的两个过程找到分组相应的出口，这可通过查找到分组相应的出口，这可通过查找选路表即可找选路表即可将分组从入口送到出口，这取决于将分组从入口送到出口，这取决于路由器的体系结构路由器的体系结构54路由器路由器56路由器外形路由器外形路由器体系路由器体系结构构57输入端口输入端口输出端口输出端口交换结构选路处理器三种交三种交换技技术58XYZABC内存XYZABC

18、存储器存储器总线总线ABCZYX互联网络互联网络三种交三种交换结构的比构的比较v经内存交内存交换若内存若内存带宽为每秒可写每秒可写进或或读出出B个分个分组，则总的的转发吞吐量必然小于吞吐量必然小于B/2v经一根一根总线交交换总线带宽可达千兆比特可达千兆比特/秒秒，则用于接入网或企用于接入网或企业网的路由器来网的路由器来说，通，通过总线交交换通常是足通常是足够的的v经一个互一个互联网网络交交换使用一个更复使用一个更复杂的互的互联网网络，具有最高的吞吐具有最高的吞吐量量59网关网关v网关网关(Gateway)又称网又称网间连接器、接器、协议转换器器。v网关在网关在传输层上以上以实现网网络互互连，是

19、最复，是最复杂的网的网络互互连设备，仅用于两个高用于两个高层协议不同的网不同的网络互互连。v网关既可以用于网关既可以用于广域网广域网互互连，也可以用于，也可以用于局域网局域网互互连。网关是一种充当网关是一种充当转换重任的重任的计算机系算机系统或或设备。在使用不。在使用不同的通信同的通信协议、数据格式或、数据格式或语言，甚至体系言，甚至体系结构完全不同构完全不同的两种系的两种系统之之间，网关是一个翻，网关是一个翻译器。器。v与网与网桥只是只是简单地地传达信息不同，网关达信息不同，网关对收到的信息要重收到的信息要重新打包，以适新打包，以适应目的系目的系统的需求。同的需求。同时，网关也可以提供，网关也可以提供过滤和安全功能。大多数网关运行在和安全功能。大多数网关运行在OSI7层协议的的顶层-应用用层。网关网关网关例子网关例子思考思考题题v如何如何给给寝室寝室设计设计一个小型局域网？一个小型局域网？总结总结v物理物理层层互互连设备连设备v数据数据链链路路层层互互连设备连设备v网网络层络层互互连设备连设备v传输层传输层以上互以上互连设备连设备