12网络连接设备及接口

第2课网络连接设备1.了解常用网络连接设备的作用、原理、特点网卡集线器中继器交换机ModemISDNADSLCableModem网桥网关4.1计算机网络中的网卡（1）网卡的作用负责两方面的工作：A.将从计算机那里接收的数据传送给网络连接介质。B.接收网络中的数据，交给计算机处理5.2数据链路层设备每一网卡在出厂时都被分配了一个全球惟一的地址标识，该标识被称为网卡地址或MAC地址，由于该地址是固化在网卡上的，所以又被称为物理地址或硬件地址。网卡地址由48位长度的二进制数组成。5.2数据链路层设备按照网络技术的不同可分为以太网卡、令牌环网卡、FDDI网卡等。目前以太网网卡最常见。按照传输速率，单单以太网卡就提供了10Mbps、100Mbps、1000Mbps和10Gbps等多种速率。数据传输速率是网卡的一个重要指标。按照总线类型分类，网卡可分为ISA总线网卡、EISA总线网卡、PCI总线网卡及其他总线网卡等。按照所支持的传输介质，网卡可分为双绞线网卡、粗缆网卡、细缆网卡、光纤网卡和无线网卡。（2）网卡的类型按连接速度分类(P106)A.10Mbit/s网卡B.10/100Mbit/s自适应网卡C.1000Mbit/s和100/1000Mbit/s自适应网卡补充全双工等概念……单工、半双工与全双工通信发送接收单向通道双向通道双向通道(a)(b)(c)发送接收接收发送发送接收接收发送按总线分类（用接口间接表示总线）A.ISA接口网卡（图4.1，P108）B.PCI接口网卡（图4.2，P108）C.PCMCIA总线（图4.2，P109）根据应用领域分类A.服务器网卡B.工作站网卡根据端口类型分类A.RJ-45端口：用于连接双绞线B.AUI端口：连接粗同轴电缆C.BNC端口：连接细同轴电缆RJ-45接口RJ-45接口可用于连接RJ-45接头，适用于由双绞线构建的网络，这种端口是最常见的AUI端口AUI端口是用来与粗同轴电缆连接的接口，它是一种D型15针接口BNC端口BNC端口就是用于与细同轴电缆连接的接口，它一般是通过BNCT型接头进行连接的（3）网卡性能的评价和选择标准从以下几个方面来考虑：A.端口类型B.工作速度C.是否支持全双工工作模式D.总线类型E.是否支持多操作系统F.对服务器端网卡的特殊要求4.2计算机网络中的集线器（1）集线器（Hub）的作用在OSI（开放系统互连）参考模型中处于物理层，其实质是一个中继器，同样必须遵守MAC（介质访问控制）协议的定时特性，主要功能是对接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离。正因为集线器只是一个信号放大和中转的设备，所以它不具备交换功能。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。按供电方式不同，集线器可分为无源Hub和有源Hub。按网关功能不同，集线器可分为无管理Hub和管理式Hub。按端口数不同，集线器分为8口、12口、16口、24口、48口等Hub。按适用的网络类型不同，集线器可分为以太网Hub、令牌环网Hub、FDDIHub、ATMHub。按提供带宽不同，集线器可分为10Mbps、10/100Mbps、100Mbps、10/100/1000MbpsHub。按照扩展方式分类，集线器有可堆叠集线器和不可堆叠集线器两种。（2）集线器的特点具有以下两个特点：A.Hub只是一个多端口的信号放大设备,只起到信号的放大和重发作用。B.由集线器组成的网络是共享式的网络。发送数据时都是没有针对性的，而是采用广播方式发送。集线器的工作方式——广播集线器12345678（3）集线器的分类根据端口的不同分为：A.RJ-45端口(P117)B.BNC端口(P117)C.AUI端口(P118)按照可扩展能力来分A.可堆叠集线器B.不可堆叠集线器此类型可采用级联方式来扩展端口（4）计算机网络收发器指连接不同传输介质的转接器。如AUItoRJ-45使用中继器应遵守以下两条原则：一是用中继器连接的以太网不能形成环形网；另一个必须遵守MAC（介质访问控制）协议的定时特性，即用中继器将电缆连接起来的段数是有限的。对于以太网，最多只能使用4个中继器，意味着只能连接5个网段，即遵守以太网的5-4-3-2-1规则。其中：5是指局域网最多有5个网段；4是指全信道上最多可连4个中继器；3是指其中3个网段可连网站；2是指有两个网段只能用来加长而不连任何网站，其目的是减少竞发网站的个数，而减小发生冲突的几率；1是指由此组成一个共享局域网，总站数小于1024，全长小于500m（双绞线）或2.5km（粗同轴电缆）。中继器5.1常见物理层设备5.1.2集线器集线器（Hub）在OSI（开放系统互连）参考模型中处于物理层，其实质是一个中继器，同样必须遵守MAC（介质访问控制）协议的定时特性，主要功能是对接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离。正因为集线器只是一个信号放大和中转的设备，所以它不具备交换功能。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。（1）网桥（2）交换机的功能3计算机网络中的网桥和交换机5.2数据链路层设备5.2.2网桥网桥可以将局域网分成两个或更多的网段，根据MAC地址（物理地址）来转发帧，可以看作一个“低层的路由器”（路由器工作在网络层，根据网络地址如IP地址进行转发）。使本地通信限制在本网段内，并转发相应的信号至另一网段，通过隔离每个网段内部的数据流量，从而增加了每个结点所能使用的有效带宽。网桥通常用于联接数量不多的、同一类型的网段。网桥工作在OSI模型中数据链路层的MAC子层。Bridge5.2数据链路层设备网桥主要具有如下功能：（1）在物理上扩展网络（2）数据过滤功能（3）逻辑划分网络的功能（4）数据推进功能（5）帧格式转换功能9网桥网桥（Bridge）也称桥接器，是连接两个局域网的存储转发设备，用它可以完成具有相同或相似体系结构网络系统的连接——可以看作一个“低层的路由器”网桥的工作过程网桥是工作在数据链路层的设备，它将一个大型的以太网分为几个小网段，可以取得减少通信量的作用。我们可以把100台主机分为四段，从左到右，从上到下分别是网段1，网段2，网段3和网段4刚开始的时候，网桥不知道网络上的主机在什么地方，因此它只有把收到的帧向所有网段广播。这里我们要注意，当网桥接收到第一个帧时它就知道了发送此帧的主机的地址，因为这个地址就包括在帧中。只有一个地址，网桥只有向其它网段广播这个帧（当然不向包括源主机的网段广播了）。我们假设计算机1向计算机76发送一个帧，网桥在接收到这个帧之后就知道计算机1在第1段了，网桥现在还不知道计算机76在什么地方，于是向网段2-4发送此帧。如果计算机76又向计算机1发送消息时，网桥就知道计算机1在第1段，于是不再向网段2和3发送消息。而且此时因为计算机76发送的帧中也包括计算机76所在的网段，所以网桥已经知道了计算机76在网段4，最终网桥就知道了所有的计算机所处的位置。网桥和路由器的不同主要体现在三个方面。（1）网桥是第二层的设备，而路由器是第三层的设备；（2）网桥只能连接两个相同的网络，而路由器可以连接不同网络；（3）网桥不隔离广播，而路由器可以隔离广播。交换机123456785.2数据链路层设备5.2.3交换机以太网交换机（以下简称交换机）是工作在OSI参考模型数据链路层的设备，外表和集线器相似，作用与集线器大体相同。但是两者在性能上有区别：集线器采用的式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。它通过判断数据帧的目的MAC地址，从而将帧从合适的端口发送出去。交换机的冲突域仅局限于交换机的一个端口上。1．交换技术的基本原理5.2数据链路层设备(1)交换数据帧如果数据帧的目的MAC地址是广播地址或者组播地址，则向交换机所有端口转发（除数据帧来的端口）。如果数据帧的目的地址是单播地址，但是这个地址并不在交换机的地址表中，那么也会向所有的端口转发（除数据帧来的端口）。如果数据帧的目的地址在交换机的地址表中，那么就根据地址表转发到相应的端口。如果数据帧的目的地址与数据帧的源地址在一个网段上，它就会丢弃这个数据帧，交换也就不会发生。5.2数据链路层设备E0：0260.8c01.1111E1：0260.8c01.3333E2：0260.8c01.2222E3：0260.8c01.4444E3：0260.8c01.6666MACaddresstableACEBDF0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.55550260.8c01.33330260.8c01.44440260.8c01.6666E0E1E2E3E45.2数据链路层设备端口交换帧交换直通交换无碎片直通方式存储转发交换信元交换2.交换机的三种交换技术5.2数据链路层设备3．局域网交换机的种类①从广义上来看，交换机分为两种：广域网交换机和局域网交换机。②按照现在复杂的网络构成方式，网络交换机分为接入层交换机、汇聚层交换机和核心层交换机。③从传输介质和传输速度上看，局域网交换机分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆位以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等多种。④从规模应用上又有企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机等。5.2数据链路层设备⑤按照OSI的参考网络模型，交换机分为第2层交换机、第3层交换机、第4层交换机等，一直到第7层交换机。⑥按照交换机的可管理性，可把交换机分为可管理型交换机和不可管理型交换机，它们的区别在于对SNMP、RMON等网管协议的支持。⑦按照交换机是否可堆叠，交换机分为可堆叠型交换机和不可堆叠型交换机两种。⑧按照最广泛的普通分类方法，局域网交换机分为桌面型交换机、工作组型交换机和校园网交换机3类。⑨根据交换技术的不同，有人又把交换机分为端口交换机、帧交换机和信元交换机3种。⑩从应用的角度划分，交换机分为电话交换机（PBX）和数据交换机（Switch）。当然，目前在数据上的语音传输VoIP又有人称之为“软交换机”。5.2数据链路层设备5.2数据链路层设备4．交换机之间的连接(1)交换机有“UpLink（级联）”端口(2)交换机没有“UpLink（级联）”端口(3)堆叠5.2数据链路层设备4．交换机之间的连接(1)交换机有“UpLink（级联）”端口(2)交换机没有“UpLink（级联）”端口(3)堆叠（2）交换机和集线器的区别集线器组成的网络是共享式网络，在此类网络中，所有用户共享带宽。交换机为每个用户提供专用信息通道。交换式网络最大传输速率可达共享式网络的3.8倍（3）交换机的相关技术交换机的常用的3种交换技术(P123)A.存储转发B.直通方式C.无碎片直通方式目前也出现了三层交换机.5.3网络层设备5.3.2３层交换机1．什么是3层交换3层交换（也称多层交换技术或IP交换技术）是相对于传统交换概念而提出的。众所周知，传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第2层（数据链路层）进行操作的，而3层交换技术是在OSI网络模型中的第3层实现了数据报的高速转发。简单地说，3层交换技术就是：2层交换技术3层转发技术。5.3网络层设备二层交换技术三层交换技术三层转发技术2．3层交换原理5.3网络层设备3．3层交换种类纯硬件的三层交换技术纯软件的三层交换技术5.3网络层设备ASIC路由表路由表三层引擎查路由表MAC地址表端口B端口A①②③④三层交换式芯片查MAC地址5.3网络层设备CPU三层引擎查路由表MAC地址表端口B端口A①②③④路由表内存三层交换式芯片查MAC地址5.4技能训练：交换机和集线器的级联交换机和集线器的连接都可以采用级联方式，两者级联的方法基本相同，只是集线器的级联应严格遵守集线器级联配置规则（5-4-3-2-1规则）。下面以交换机为例介绍级联的方法。如果交换机具有级联端口，那么可以通过一条UTP直连线将一条交换机的级联端口连入另一台交换机的普通端口。如果交换机没有