集线器交换机路由器区别1PPT学习课件.ppt

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1、NETWORK DESIGN 4-0 集线器集线器路由器路由器交换机交换机NETWORK DESIGN 4-1 1集线器与交换机的区别集线器与交换机的区别l集线器，集线器，HUB，传统的集线器可以看作是多端口中继器，处于，传统的集线器可以看作是多端口中继器，处于OSI模型模型的第一层的第一层-物理层。物理层。NETWORK DESIGN 4-2 2l在认识集线器之前，必须先了解一下中继器。网络中，最简单的就是两在认识集线器之前，必须先了解一下中继器。网络中，最简单的就是两台电脑通过两块网卡构成台电脑通过两块网卡构成“双机互连双机互连”，两块网卡之间一般是由非屏蔽，两块网卡之间一般是由非屏蔽双绞

2、线来充当信号线的。双绞线来充当信号线的。l由于双绞线在传输信号时信号功率会逐渐衰减，当信号衰减到一定程度由于双绞线在传输信号时信号功率会逐渐衰减，当信号衰减到一定程度时将造成信号失真，因此在保证信号质量的前提下，双绞线的最大传输时将造成信号失真，因此在保证信号质量的前提下，双绞线的最大传输距离为距离为100米。当两台电脑之间的距离超过米。当两台电脑之间的距离超过100米时，为了实现双机互连，米时，为了实现双机互连，人们便在这两台电脑之间安装一个人们便在这两台电脑之间安装一个“中继器中继器”，它的作用就是将已经衰，它的作用就是将已经衰减得不完整的信号经过整理，重新产生出完整的信号再继续传送减得不

3、完整的信号经过整理，重新产生出完整的信号再继续传送NETWORK DESIGN 4-3 3NETWORK DESIGN 4-4 4l中继器就是普通集线器的前身，集线器实际就是一种多端口的中继器。中继器就是普通集线器的前身，集线器实际就是一种多端口的中继器。集线器一般有集线器一般有4、8、16、24、32等数量的等数量的RJ45接口，通过这些接口，接口，通过这些接口，集线器便能为相应数量的电脑完成集线器便能为相应数量的电脑完成“中继中继”功能。由于它在网络中处于一功能。由于它在网络中处于一种种“中心中心”位置，因此集线器也叫做位置，因此集线器也叫做“Hub”。NETWORK DESIGN 4-5

4、 5集线器的工作原理集线器的工作原理l集线器的工作原理很简单，以下图为例，图中是一个具备集线器的工作原理很简单，以下图为例，图中是一个具备8个端口的集线个端口的集线器，共连接了器，共连接了8台电脑。集线器处于网络的台电脑。集线器处于网络的“中心中心”，通过集线器对信号进，通过集线器对信号进行转发，行转发，8台电脑之间可以互连互通。台电脑之间可以互连互通。NETWORK DESIGN 4-6 6NETWORK DESIGN 4-7 7l具体通信过程是这样的：假如计算机具体通信过程是这样的：假如计算机1要将一条信息发送给计算机要将一条信息发送给计算机8，当，当计算机计算机1的网卡将信息通过双绞线送

5、到集线器上时，集线器并不会直接将的网卡将信息通过双绞线送到集线器上时，集线器并不会直接将信息送给计算机信息送给计算机8，它会将信息进行，它会将信息进行“广播广播”将信息同时发送给将信息同时发送给8个个端口，当端口，当8个端口上的计算机接收到这条广播信息时，会对信息进行检查，个端口上的计算机接收到这条广播信息时，会对信息进行检查，如果发现该信息是发给自己的，则接收，否则不予理睬。由于该信息是如果发现该信息是发给自己的，则接收，否则不予理睬。由于该信息是计算机计算机1发给计算机发给计算机8的，因此最终计算机的，因此最终计算机8会接收该信息，而其它会接收该信息，而其它7台电台电脑看完信息后，会因为信

6、息不是自己的而不接收该信息。脑看完信息后，会因为信息不是自己的而不接收该信息。NETWORK DESIGN 4-8 8l集线器的特点集线器的特点1）共享带宽）共享带宽集线器的带宽是指它通信时能够达到的最大速度。目前市面上用于集线器的带宽是指它通信时能够达到的最大速度。目前市面上用于中小型局域网的集线器主要有中小型局域网的集线器主要有10Mbps、100Mbps和和10/100Mbps自适应自适应三种。三种。10Mb带宽的集线器的传输速度最大为带宽的集线器的传输速度最大为10Mbps，即使与它连接的计，即使与它连接的计算机使用的是算机使用的是100Mbps网卡，在有网卡，在有10传输数据时速度仍

7、然只传输数据时速度仍然只10Mbps。10/100Mbps自适应集线器能够根据与端口相连的网卡速度自动调整带宽，自适应集线器能够根据与端口相连的网卡速度自动调整带宽，当与当与10Mbps的网卡相连时，其带宽为的网卡相连时，其带宽为10Mb；与；与100Mbps的网卡相连时，的网卡相连时，其带宽为其带宽为100Mb，因此这种集线器也叫做，因此这种集线器也叫做“双速集线器双速集线器”。NETWORK DESIGN 4-9 9l集线器是一种集线器是一种“共享共享”设备，集线器本身不能识别目的地址，当同一局设备，集线器本身不能识别目的地址，当同一局域网内的域网内的A主机给主机给B主机传输数据时，数据包

8、在以集线器为架构的网络上主机传输数据时，数据包在以集线器为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确是以广播方式传输的，由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。定是否接收。由于集线器在一个时钟周期中只能传输一组信息，如果一台集线器由于集线器在一个时钟周期中只能传输一组信息，如果一台集线器连接的机器数目较多，并且多台机器经常需要同时通信时，将导致集线连接的机器数目较多，并且多台机器经常需要同时通信时，将导致集线器的工作效率很差，如发生信息堵塞、碰撞等。器的工作效率很差，如发生信息堵塞、碰撞等。NETWORK DESIGN 4-10 10l为什么会产生

9、信息堵塞、碰撞等为什么会产生信息堵塞、碰撞等?l当计算机当计算机1正在通过集线器发信息给计算机正在通过集线器发信息给计算机8时，如果此时计算机时，如果此时计算机2也想通也想通过集线器将信息发给计算机过集线器将信息发给计算机7，当它试图与集线器联系时，却发现集线器，当它试图与集线器联系时，却发现集线器正在忙计算机正在忙计算机1的事情，于是计算机的事情，于是计算机2等待，并时时等待机会，要求集线等待，并时时等待机会，要求集线器帮自己传输数据。如果计算机器帮自己传输数据。如果计算机2成功地将集线器成功地将集线器“抢抢”过来了（由于集过来了（由于集线器是线器是“共享共享”的，因此很容易抢到手），此时正

10、处于传输状态的计算的，因此很容易抢到手），此时正处于传输状态的计算机机1的数据便会停止，于是计算机的数据便会停止，于是计算机1也会去也会去“抢抢”集线器集线器NETWORK DESIGN 4-11 11l可见，集线器上每个端口的真实速度除了与集线器的带宽有关外，与同可见，集线器上每个端口的真实速度除了与集线器的带宽有关外，与同时工作的设备数量也有关。比如说一个带宽为时工作的设备数量也有关。比如说一个带宽为10Mb的集线器上连接了的集线器上连接了8台计算机，当这台计算机，当这8台计算机同时工作时，则每台计算机真正所拥有的带宽台计算机同时工作时，则每台计算机真正所拥有的带宽是是10/8=1.25M

11、b!NETWORK DESIGN 4-12 12l2）半双工半双工由于集线器采取的是由于集线器采取的是“广播广播”传输信息的方式，因此集线器传送数传输信息的方式，因此集线器传送数据时只能工作在半双工状态下，比如说计算机据时只能工作在半双工状态下，比如说计算机1与计算机与计算机8需要相互传送需要相互传送一些数据，当计算机一些数据，当计算机1在发送数据时，计算机在发送数据时，计算机8只能接收计算机只能接收计算机1发过来的发过来的数据，只有等计算机数据，只有等计算机1停止发送并做好了接收准备，它才能将自己的信息停止发送并做好了接收准备，它才能将自己的信息发送给计算机发送给计算机1或其它计算机。或其它

12、计算机。NETWORK DESIGN 4-13 2.交换机的工作原理交换机的工作原理在计算机网络系统中，交换机是针对共享工作模式的弱点而推出的。集线器是在计算机网络系统中，交换机是针对共享工作模式的弱点而推出的。集线器是采用共享工作模式的代表，如果把集线器比作一个邮递员，那么这个邮递员是个不认采用共享工作模式的代表，如果把集线器比作一个邮递员，那么这个邮递员是个不认识字的识字的“傻瓜傻瓜”-要他去送信，他不知道直接根据信件上的地址将信件送给收信人，要他去送信，他不知道直接根据信件上的地址将信件送给收信人，只会拿着信分发给所有的人，然后让接收的人根据地址信息来判断是不是自己的只会拿着信分发给所有

13、的人，然后让接收的人根据地址信息来判断是不是自己的!而交换机则是一个而交换机则是一个“聪明聪明”的邮递员的邮递员-交换机拥有一条高带宽的背部总线和内部交换机拥有一条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，当控制电路收到数据包以交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，当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（网卡的硬件地址）的NIC（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。（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据

14、包传送到目的端口。目的目的MAC若不存在，交换机才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会若不存在，交换机才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习学习”新的地址，并把它添加入内部地址表中。新的地址，并把它添加入内部地址表中。可见，交换机在收到某个网卡发过来的可见，交换机在收到某个网卡发过来的“信件信件”时，会根据上面的地址信息，以时，会根据上面的地址信息，以及自己掌握的及自己掌握的“常住居民户口簿常住居民户口簿”快速将信件送到收信人的手中。万一收信人的地址快速将信件送到收信人的手中。万一收信人的地址不在不在“户口簿户口簿”上，交换机才会像集线器一样将信分发给所有的人，然后从中找到收上，

15、交换机才会像集线器一样将信分发给所有的人，然后从中找到收信人。而找到收信人之后，交换机会立刻将这个人的信息登记到信人。而找到收信人之后，交换机会立刻将这个人的信息登记到“户口簿户口簿”上，这样上，这样以后再为该客户服务时，就可以迅速将信件送达了。以后再为该客户服务时，就可以迅速将信件送达了。NETWORK DESIGN 4-14 3.交换机的性能特点交换机的性能特点1）独享带宽）独享带宽由于交换机能够智能化地根据地址信息将数据快速送到目由于交换机能够智能化地根据地址信息将数据快速送到目的地，因此它不会像集线器那样在传输数据时的地，因此它不会像集线器那样在传输数据时“打扰打扰”那些非那些非收信人

16、。这样一来，交换机在同一时刻可进行多个端口组之间收信人。这样一来，交换机在同一时刻可进行多个端口组之间的数据传输。并且每个端口都可视为是独立的网段，相互通信的数据传输。并且每个端口都可视为是独立的网段，相互通信的双方独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。比如的双方独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。比如说，当说，当A主机向主机向D主机发送数据时，主机发送数据时，B主机可同时向主机可同时向C主机发送主机发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽-假设此时它们使假设此时它们使用的是用的是10Mb的交换机，那么该交换机此时的总流通量就等于的交换

17、机，那么该交换机此时的总流通量就等于210Mb=20Mb。NETWORK DESIGN 4-15 三、集线器与交换机的区别三、集线器与交换机的区别从两者的工作原理来看，交换机和集线器是有很大差别的。从两者的工作原理来看，交换机和集线器是有很大差别的。首先，从首先，从OSI体系结构来看，集线器属于体系结构来看，集线器属于OSI的第一层物理层设的第一层物理层设备，而交换机属于备，而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备。的第二层数据链路层设备。其次，从工作方式来看，集线器采用一种其次，从工作方式来看，集线器采用一种“广播广播”模式，模式，因此很容易产生因此很容易产生“广播风暴广播风暴”，当网络规模

18、较大时性能会受到，当网络规模较大时性能会受到很大的影响。而当交换机工作的时候，只有发出请求的端口和很大的影响。而当交换机工作的时候，只有发出请求的端口和目的端口之间相互响应而不影响其他端口，因此交换机能够在目的端口之间相互响应而不影响其他端口，因此交换机能够在一定程度上隔离冲突域和有效抑制一定程度上隔离冲突域和有效抑制“广播风暴广播风暴”的产生。的产生。NETWORK DESIGN 4-16 另外，从带宽来看，集线器不管有多少个端口，所有端口都是共享一条另外，从带宽来看，集线器不管有多少个端口，所有端口都是共享一条带宽，在同一时刻只能有两个端口传送数据，其他端口只能等待，同时集线带宽，在同一时

19、刻只能有两个端口传送数据，其他端口只能等待，同时集线器只能工作在半双工模式下；而对于交换机而言，每个端口都有一条独占的器只能工作在半双工模式下；而对于交换机而言，每个端口都有一条独占的带宽，当两个端口工作时并不影响其他端口的工作，同时交换机不但可以工带宽，当两个端口工作时并不影响其他端口的工作，同时交换机不但可以工作在半双工模式下而且可以工作在全双工模式下。作在半双工模式下而且可以工作在全双工模式下。如果用最简单的语言叙述交换机与集线器的区别，那就应该是智能与非如果用最简单的语言叙述交换机与集线器的区别，那就应该是智能与非智能的区别。集线器说白了只是连接多个计算机的网络设备，它只能起到信智能的

20、区别。集线器说白了只是连接多个计算机的网络设备，它只能起到信号放大和传输的作用，不能对信号中的碎片进行处理，所以在传输过程中容号放大和传输的作用，不能对信号中的碎片进行处理，所以在传输过程中容易出错。而交换机则可以看作为是一种智能型的集线器，它除了拥有集线器易出错。而交换机则可以看作为是一种智能型的集线器，它除了拥有集线器的所有特性外，还具有自动寻址、交换、处理的功能。并且在数据传递过程的所有特性外，还具有自动寻址、交换、处理的功能。并且在数据传递过程中，发送端与接受端独立工作，不与其它端口发生关系，从而达到防止数据中，发送端与接受端独立工作，不与其它端口发生关系，从而达到防止数据丢失和提高吞

21、吐量的目的。丢失和提高吞吐量的目的。NETWORK DESIGN 4-17 首先集线器首先集线器，它的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一，它的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网。而个局域网。而交换机交换机（又名交换式集线器）作用与集线器大体相同。但是（又名交换式集线器）作用与集线器大体相同。但是两者在性能上有区别：集线器采用的是共享带宽的工作方式，而交换机是独两者在性能上有区别：集线器采用的是共享带宽的工作方式，而交换机是独享带宽。这样在机器很多或数据量很大时，两者将会有比较明显的。享带宽。这样在机器很多或数据量很大时，两者将会有比较明显的。而而路由器路由器与以上两

22、者有明显区别，它的作用在于连接不同的网段并且与以上两者有明显区别，它的作用在于连接不同的网段并且找到网络中数据传输最合适的路径找到网络中数据传输最合适的路径，可以说一般情况下个人用户需求不大。，可以说一般情况下个人用户需求不大。路由器是产生于交换机之后，就像交换机产生于集线器之后，所以路由器与路由器是产生于交换机之后，就像交换机产生于集线器之后，所以路由器与交换机也有一定联系，并不是完全独立的两种设备。路由器主要克服了交换交换机也有一定联系，并不是完全独立的两种设备。路由器主要克服了交换机不能路由转发数据包的不足。机不能路由转发数据包的不足。NETWORK DESIGN 4-18 1.路由器的

23、作用路由器的作用通过集线器或交换机，我们可以将很多台电脑组成一个比较大的局域网通过集线器或交换机，我们可以将很多台电脑组成一个比较大的局域网（图（图3），但是当机器的数量达到一定数目时，问题也就来了：对于用集线），但是当机器的数量达到一定数目时，问题也就来了：对于用集线器构成的局域网而言，由于采用器构成的局域网而言，由于采用“广播广播”工作模式，当网络规模较大时，信工作模式，当网络规模较大时，信息在传输过程中出现碰撞、堵塞的情况越来越严重，即使是交换机，这种情息在传输过程中出现碰撞、堵塞的情况越来越严重，即使是交换机，这种情况也同样存在。其次，这种局域网不安全，也不利于管理。况也同样存在。其次

24、，这种局域网不安全，也不利于管理。为了解决这些问题，人们便将一个较大的网络划分为一个个小的子网、为了解决这些问题，人们便将一个较大的网络划分为一个个小的子网、网段，或者直接将它们划分为多个网段，或者直接将它们划分为多个VLAN（即虚拟局域网），在一个（即虚拟局域网），在一个VLAN内，一台主机发出的信息只能发送到具有相同内，一台主机发出的信息只能发送到具有相同VLAN号的其他主机，其他号的其他主机，其他VLAN的成员收不到这些信息或广播帧。采用的成员收不到这些信息或广播帧。采用VLAN划分网络后，可有效地划分网络后，可有效地抑制网络上的广播风暴，增加网络的安全性，使管理控制集中（图抑制网络上的

25、广播风暴，增加网络的安全性，使管理控制集中（图4）。）。NETWORK DESIGN 4-19 既然是局域网，万一分别处于不同既然是局域网，万一分别处于不同VLAN的主机需要互相通信时该怎么的主机需要互相通信时该怎么办呢办呢?这时候就得通过路由器（这时候就得通过路由器（Router，转发者）来帮忙了。路由器可以将，转发者）来帮忙了。路由器可以将处于不同子网、网段、处于不同子网、网段、VLAN的电脑连接起来，让它们自由通信。另外，我的电脑连接起来，让它们自由通信。另外，我们都知道目前的网络有很多种结构类型，且不同网络所使用的协议、速度也们都知道目前的网络有很多种结构类型，且不同网络所使用的协议、

26、速度也不尽相同。当两个不同结构的网络需要互连时，也可以通过路由器来实现。不尽相同。当两个不同结构的网络需要互连时，也可以通过路由器来实现。路由器可以使两个相似或不同体系结构的局域网段连接到一起，以构成一个路由器可以使两个相似或不同体系结构的局域网段连接到一起，以构成一个更大的局域网或一个广域网。更大的局域网或一个广域网。可见，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、可见，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、网段或网段或VLAN之间的数据信息进行之间的数据信息进行“翻译翻译”，以使它们能够相互，以使它们能够相互“读读”懂对懂对方的数据，从而构成一个更大的网

27、络。方的数据，从而构成一个更大的网络。NETWORK DESIGN 4-20 2.路由器的工作原理路由器的工作原理所谓路由就是指通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标地点的所谓路由就是指通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标地点的活动。那么路由器具体是如何进行活动。那么路由器具体是如何进行“翻译翻译”工作的呢工作的呢?我们平时在学习、翻我们平时在学习、翻译英语时，肯定会准备一本英汉字典，通过它来实现英文与中文之间的互现译英语时，肯定会准备一本英汉字典，通过它来实现英文与中文之间的互现转换。而对于路由器而言，它也有这种用于翻译的字典转换。而对于路由器而言，它也有这种用于翻译的字典-路径表

28、。路径表路径表。路径表（RoutingTable）保存着各种传输路径的相关数据，如子网的标志信息、）保存着各种传输路径的相关数据，如子网的标志信息、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，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以员固定设置好的，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。由主机控制。通过路由器可以让不同子网、网段进行互连，因此路由器与集线器、交通过路由器可以让不同子网、网段进行互连，因此路由器与集线器、交换机不同，它一般安装在网络的换机不同，它

29、一般安装在网络的“骨干骨干”部位，而不像集线器、交换机那样部位，而不像集线器、交换机那样工作在基层。比如说一个较大规模的企业局域网，基于管理、安全、性能的工作在基层。比如说一个较大规模的企业局域网，基于管理、安全、性能的考虑，一般都会将整个网络划分为多个考虑，一般都会将整个网络划分为多个VLAN，如此一来，当，如此一来，当VLAN与与VLAN之间进行通讯时，就必须使用路由器。之间进行通讯时，就必须使用路由器。NETWORK DESIGN 4-21 对于该企业网而言，肯定还需要与互联网相连，对于企业而言，一般都对于该企业网而言，肯定还需要与互联网相连，对于企业而言，一般都是通过租用电信的是通过租

30、用电信的DDN专线或者利用专线或者利用ADSL、Cable、ISDN等方式将企业网等方式将企业网接入互联网，而此时由于网络体系及所用协议的不同，也需要路由器来完成接入互联网，而此时由于网络体系及所用协议的不同，也需要路由器来完成企业网与互联网的互连工作。企业网与互联网的互连工作。一般来说，在路由过程中，信息至少会经过一个或多个中间节点。通常，一般来说，在路由过程中，信息至少会经过一个或多个中间节点。通常，人们会把路由和交换进行对比，这主要是因为在普通用户看来两者所实现的人们会把路由和交换进行对比，这主要是因为在普通用户看来两者所实现的功能是完全一样的。其实，路由和交换之间的主要区别就是交换发生

31、在功能是完全一样的。其实，路由和交换之间的主要区别就是交换发生在OSI参考模型的第二层（数据链路层），而路由发生在第三层，即网络层。这一参考模型的第二层（数据链路层），而路由发生在第三层，即网络层。这一区别决定了路由和交换在移动信息的过程中需要使用不同的控制信息，所以区别决定了路由和交换在移动信息的过程中需要使用不同的控制信息，所以两者实现各自功能的方式是不同的。路由器通过路由决定数据的转发。转发两者实现各自功能的方式是不同的。路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择，这也是路由器名称的由来。策略称为路由选择，这也是路由器名称的由来。NETWORK DESIGN 4-22 交换机交换

32、机(Switch)是一种基于是一种基于MAC（网卡的硬件地址）识别，能完成封（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。交换机可以装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习学习”MAC地址，并把其存放地址，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。现在的交换机分为：二层交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。现在的交换机分为：二层交换机，三层交换机或是更高层的交换机。三层交换机同样可以有路由的功能，机，三层交换机或是更高层的交换机。三

33、层交换机同样可以有路由的功能，而且比低端路由器的转发速率更快。它的主要特点是：一次路由，多次转发。而且比低端路由器的转发速率更快。它的主要特点是：一次路由，多次转发。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进行之间的数据信息进行“翻译翻译”，以使它们能够相互，以使它们能够相互“读读”懂对方的数据，从懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。路由器有两大典型功能，即数据通道功能和控制功而构成一个更大的网络。路由器有两大典型功能，即数据通道功能和控制功能。数据通道功能包括转发决定、背板转发以及输出链路调度

34、等，一般由特能。数据通道功能包括转发决定、背板转发以及输出链路调度等，一般由特定的硬件来完成；控制功能一般用软件来实现，包括与相邻路由器之间的信定的硬件来完成；控制功能一般用软件来实现，包括与相邻路由器之间的信息交换、系统配置、系统管理等。息交换、系统配置、系统管理等。NETWORK DESIGN 4-23 网络设备大致分为集线设备和路由设备两类，而集线设备又划分为集网络设备大致分为集线设备和路由设备两类，而集线设备又划分为集线器和交换机。当然，交换机又可根据性能划分为多个类别。虽然不同网络线器和交换机。当然，交换机又可根据性能划分为多个类别。虽然不同网络所采用的设备千差万别，拓朴结构也并不相

35、同，但集线器与交换机的连接，所采用的设备千差万别，拓朴结构也并不相同，但集线器与交换机的连接，以及不同性能交换机之间的连接所遵循的策略却是相同的。以及不同性能交换机之间的连接所遵循的策略却是相同的。一、交换机连接策略一、交换机连接策略交换机的种类非常多，不同类型的交换机之间在连接时，应当有针对性地交换机的种类非常多，不同类型的交换机之间在连接时，应当有针对性地采用遵循不同的连接策略，以获得最佳的网络性能。采用遵循不同的连接策略，以获得最佳的网络性能。网络设备之间的连接策略网络设备之间的连接策略NETWORK DESIGN 4-24 1.不对称交换网络连接策略不对称交换网络连接策略所谓不对称网络

36、，是指由不对称交换机构建的网络。不对称交换机，则是所谓不对称网络，是指由不对称交换机构建的网络。不对称交换机，则是指交换机拥有不同速率的端口，或者是指交换机拥有不同速率的端口，或者是10Mbps和和100Mbps，或者是，或者是100Mbps和和1000Mbps。通常情况下，高速端口用于连接其他交换机或服务。通常情况下，高速端口用于连接其他交换机或服务器，而低速率端口则用于直接连接计算机或集线器（如图器，而低速率端口则用于直接连接计算机或集线器（如图1所示）。该连接所示）。该连接方式同时解决了设备之间以及服务器与设备之间的连接瓶颈，充分考虑了服方式同时解决了设备之间以及服务器与设备之间的连接瓶

37、颈，充分考虑了服务器的特殊地位，通过增加服务器连接带宽，可有效地防止服务器端口拥塞务器的特殊地位，通过增加服务器连接带宽，可有效地防止服务器端口拥塞的问题，同时，由于交换机之间通过高速端口通讯，可使网络内所有的计算的问题，同时，由于交换机之间通过高速端口通讯，可使网络内所有的计算机都平等地享有对服务器的访问权限。机都平等地享有对服务器的访问权限。网络设备之间的连接策略网络设备之间的连接策略NETWORK DESIGN 4-25 2.对称交换网络连接策略对称交换网络连接策略所谓对称网络，是指由对称交换机构建的网络。对称交换机，是指交换机所谓对称网络，是指由对称交换机构建的网络。对称交换机，是指交

38、换机所有端口拥有相同的传输速率。对称网络的连接策略非常简单，就是选择其所有端口拥有相同的传输速率。对称网络的连接策略非常简单，就是选择其中一台交换机作为中心交换机，然后，将其他所有被频繁访问的设备，如其中一台交换机作为中心交换机，然后，将其他所有被频繁访问的设备，如其他交换机、服务器、打印机等，都连接至该交换机，而其他设备则连接至其他交换机、服务器、打印机等，都连接至该交换机，而其他设备则连接至其他交换机（如图他交换机（如图2所示）。由于所有端口只需一次交换即可实现与频繁访问所示）。由于所有端口只需一次交换即可实现与频繁访问的设备的连接，因此，大幅度地提高了网络传输效率。需要注意的是，在该的设

39、备的连接，因此，大幅度地提高了网络传输效率。需要注意的是，在该拓朴结构中，对中心交换机性能的要求比较高。如果中心交换机的背板带宽拓朴结构中，对中心交换机性能的要求比较高。如果中心交换机的背板带宽和转发速率较差，那么，将会影响整个网络的通讯效率。和转发速率较差，那么，将会影响整个网络的通讯效率。网络设备之间的连接策略网络设备之间的连接策略NETWORK DESIGN 4-26 3.不同性能交换机连接策略不同性能交换机连接策略从交换机背板带宽和转发速率上看，交换机之间的性能区别很大。性能最从交换机背板带宽和转发速率上看，交换机之间的性能区别很大。性能最高的交换机（通常是三层交换机）作为中心交换机（

40、或企业交换机）位于网高的交换机（通常是三层交换机）作为中心交换机（或企业交换机）位于网络的中心位置，用于实现整个网络中不同子网之间数据交换；性能稍逊的交络的中心位置，用于实现整个网络中不同子网之间数据交换；性能稍逊的交换机（可以是三层交换机）作为骨干交换机，用于实现某一网络子网内数据换机（可以是三层交换机）作为骨干交换机，用于实现某一网络子网内数据之间的交换；性能最差的交换机作为工作组交换机，用于直接连接至桌面计之间的交换；性能最差的交换机作为工作组交换机，用于直接连接至桌面计算机，为用户直接提供网络接入，如图算机，为用户直接提供网络接入，如图3所示。所示。网络设备之间的连接策略网络设备之间的

41、连接策略NETWORK DESIGN 4-27 二、共享网络连接策略二、共享网络连接策略所谓共享网络，是指由全部集线器构建的网络。在共享网络中，所有端口所谓共享网络，是指由全部集线器构建的网络。在共享网络中，所有端口共享集线器的连接带宽，并且处于同一碰撞域，因此，在网络用户较多且通共享集线器的连接带宽，并且处于同一碰撞域，因此，在网络用户较多且通讯量较大的情况下，通讯效率极其低下。所以，当计算机数量较多时，建议讯量较大的情况下，通讯效率极其低下。所以，当计算机数量较多时，建议构建交换式网络，或利用交换机作中心设备构建混合网络。构建交换式网络，或利用交换机作中心设备构建混合网络。网络设备之间的连

42、接策略网络设备之间的连接策略NETWORK DESIGN 4-28 1.10Base-T共享网络连接策略共享网络连接策略（1）10Base-T共享网络的共享网络的5-4-3规则规则虽然经过集线器的放大后，信号可以传输到更远的距离，那么，是不是可虽然经过集线器的放大后，信号可以传输到更远的距离，那么，是不是可以将这个距离延伸到很远很远的距离，从而根据自己的需要随意扩大网络直以将这个距离延伸到很远很远的距离，从而根据自己的需要随意扩大网络直径呢？不是的，凡事都有个限度，集线器间的级联也不能无休止的进行下去，径呢？不是的，凡事都有个限度，集线器间的级联也不能无休止的进行下去，10Base-T网络的范

43、围也不能无限制地扩大。否则，将由于经过的集线设备网络的范围也不能无限制地扩大。否则，将由于经过的集线设备太多，到达目的地的距离太远，信号传输所使用的时间太长，使发送数据的太多，到达目的地的距离太远，信号传输所使用的时间太长，使发送数据的源计算机误认为信号无法到达，从而导致通讯失败。那么，经过多少集线器，源计算机误认为信号无法到达，从而导致通讯失败。那么，经过多少集线器，或者说经过多长的距离是被允许的呢？换句话说，什么样的拓朴结构是或者说经过多长的距离是被允许的呢？换句话说，什么样的拓朴结构是10Base-T网络认为可以忍受的呢？这就是网络认为可以忍受的呢？这就是5-4-3规则。不过，需要注意的

44、是，规则。不过，需要注意的是，该规则只适用于单纯由集线器而组建的该规则只适用于单纯由集线器而组建的10Base-T共享式网络，而由交换机共享式网络，而由交换机所构建的网络，并不遵循这一规则。所构建的网络，并不遵循这一规则。网络设备之间的连接策略网络设备之间的连接策略NETWORK DESIGN 4-29 所谓所谓5-4-3规则，是指任意两台计算机间最多不能超过规则，是指任意两台计算机间最多不能超过5段线（既包括段线（既包括集线器到集线器的连接线缆，也包括集线器到计算机间的连接线缆）和集线器到集线器的连接线缆，也包括集线器到计算机间的连接线缆）和4台台集线器，并且只能有集线器，并且只能有3台集线

45、器直接与计算机等网络设备连接。如图台集线器直接与计算机等网络设备连接。如图4所示即所示即为为10Base-T网络所允许的最大拓朴结构，以及所能级联的集线器层数。其网络所允许的最大拓朴结构，以及所能级联的集线器层数。其中，中，Hub4是网络中唯一不能与计算机直接连接的集线器。是网络中唯一不能与计算机直接连接的集线器。网络设备之间的连接策略网络设备之间的连接策略NETWORK DESIGN 4-30 事实上，许多人为了连接方便而在集线器间采用了过多的级联（在搭事实上，许多人为了连接方便而在集线器间采用了过多的级联（在搭建大型机房时经常出现），使集线器级联的层数达到建大型机房时经常出现），使集线器级

46、联的层数达到4层（如图层（如图5所示），虽所示），虽然计算机之间的连接没有超过然计算机之间的连接没有超过5段线和段线和4台集线器，但由于所有的集线器都连台集线器，但由于所有的集线器都连接了计算机，依然仍违反了接了计算机，依然仍违反了10Base-T网络网络5-4-3规则中只有规则中只有3台集线器可以直台集线器可以直接连接计算机的规定，从而造成网络通讯的失败。在这种情况下，如果不了接连接计算机的规定，从而造成网络通讯的失败。在这种情况下，如果不了解或不熟悉解或不熟悉5-4-3规则，恐怕将无从下手去判断和排除网络故障，将一直会为规则，恐怕将无从下手去判断和排除网络故障，将一直会为“一切都是好好的，

47、可为什么就是不通？一切都是好好的，可为什么就是不通？”的问题而困扰，而这也正是我们的问题而困扰，而这也正是我们为什么要在这里介绍为什么要在这里介绍“古董级古董级”的的5-4-3规则的初衷。规则的初衷。网络设备之间的连接策略网络设备之间的连接策略NETWORK DESIGN 4-31（2）10Base-T共享网络的连接策略共享网络的连接策略10Base-T共享网络通常只适用于小型网络，计算机数量通常不应当多于共享网络通常只适用于小型网络，计算机数量通常不应当多于50台。事实上，集线器的端口数量通常都比较少，市面上的台。事实上，集线器的端口数量通常都比较少，市面上的10Base-T集线集线器通常为

48、器通常为16口。因此，当网络内的计算机数量多于口。因此，当网络内的计算机数量多于16台计算机时，就必须采台计算机时，就必须采用级联的方式以成倍地扩展端口。由于两台集线器之间的连接需要占用两个用级联的方式以成倍地扩展端口。由于两台集线器之间的连接需要占用两个端口，因此，当计算所需要的集线器台数时，应当将集线器连接所需要的端端口，因此，当计算所需要的集线器台数时，应当将集线器连接所需要的端口数量考虑在内。口数量考虑在内。网络设备之间的连接策略网络设备之间的连接策略NETWORK DESIGN 4-32 集线器连接时，应当尽量选用一台端口数量较多的集线器作为中心集集线器连接时，应当尽量选用一台端口数

49、量较多的集线器作为中心集线器，然后，将其他所有集线器和服务器均连接至该中心集线器（如图线器，然后，将其他所有集线器和服务器均连接至该中心集线器（如图6所所示），从而确保不会违反示），从而确保不会违反5-4-3规则，并便于故障的判断和排除，并有利于对规则，并便于故障的判断和排除，并有利于对网络的管理。网络内的其他计算机可以就近直接连接在各集线器上。由于集网络的管理。网络内的其他计算机可以就近直接连接在各集线器上。由于集线器间、集线器与计算机之间的连接距离均可达线器间、集线器与计算机之间的连接距离均可达100米，因此，该拓朴策略米，因此，该拓朴策略的网络直径最大可达的网络直径最大可达300米，对于

50、小型网络而言已经绰绰有余了。米，对于小型网络而言已经绰绰有余了。网络设备之间的连接策略网络设备之间的连接策略NETWORK DESIGN 4-33 如果网络直径的确大于如果网络直径的确大于300米，也可以再级联一级集线器，从而使网络米，也可以再级联一级集线器，从而使网络直径扩大至直径扩大至400米（如图米（如图7所示）。但是，需要注意的是，作为中心连接设备所示）。但是，需要注意的是，作为中心连接设备的集线器不能直接连接任何计算机或服务器。更大的网络直径，建议选用光的集线器不能直接连接任何计算机或服务器。更大的网络直径，建议选用光缆及光纤设备或选用交换设备，此时由缆及光纤设备或选用交换设备，此时