计算机网络设备选型基础

2020/2/15page1第三章：网络设备选型本章重点●网络接口卡及其使用●集线器及其使用●交换机及其使用●路由器及其使用●构造简单的网络2020/2/15page29.1网络接口卡NIC1.组成发送/接收部件——负责信号的发送、接收载波检测——检测介质上有否信号发送/接收控制部件及缓冲区曼彻斯特编码/译码器——对发送/接收的数据编码/译码，变换成适合于在LAN上传输的信号网络控制部件——控制网卡各部件的协调运行CPU(部分网卡有)——增强网卡智能化，减少网络传输对主机CPU的依赖，提高传输效率2020/2/15page32．网卡的使用网卡地址：即网卡的物理地址或称为MAC地址，固化在网卡硬件中配置参数（跳线设置/软件设置/PnP）•中断请求号IRQ（一般为3）•I/O基地址I/OBase（一般为300H）•存储器基地址MemoryBase(一般为C000H)•全双工/半双工•传输速率（仅10/100Mbps双速网卡可选）2020/2/15page4计算机网卡（构成计算机网络的基本设备之一）2020/2/15page5计算机网络设备计算机网卡（构成计算机网络的基本设备之一）2020/2/15page6计算机主板总线图例2020/2/15page73.提高网卡性能并行处理：发送/接收和数据处理同步进行全双工：需集线器/交换机的支持突发传输方式（每次传送更多的帧）智能网卡（让网卡承担更多的传输任务）提高与主机的传输速度：•与主机的存储器传输数据时采用DMA传送方式•总线采用传输速度较快的PCI总线2020/2/15page84.网络接口卡的种类2020/2/15page99.2网络集线器HUB多端口的中继器，属于物理层设备功能：在网段之间拷贝比特流，信号整形和放大可认为它是将总线折叠到铁盒子中的集中连接设备可改变网络物理拓扑形式：总线连接—星形连接端口数：常见的有8，12，16，24口2020/2/15page10集线器（HUB）是计算机网络中常用的设备2020/2/15page11集线器（HUB）接口2020/2/15page12集线器（HUB）是计算机网络中常用的设备2020/2/15page13三种结构：独立式（Standalone）：固定端口配置，扩充时用级连的方法堆叠式（Stackable）：固定配置，用堆叠方法进行扩充——堆叠连接在一起的HUB在逻辑相当于一台单独的HUB，可统一管理模块化（Module）：又称机箱式，由一台带有底板、电源的机箱和若干块多端口的接口卡（线卡）组成。可灵活按需配置，通过插入不同的插卡满足需求（如插入交换卡、路由卡、加密卡等）2020/2/15page14智能集线器和非智能（普通）集线器允许用网管系统对其进行管理的集线器称为智能HUB，它内部包含有CPU等智能控制部件。不能用网管系统进行管理的集线器称为非智能HUB。在需要进行网络管理的中大型网络系统中，一般都要求使用智能集线器（后面将要介绍的网络交换机也需要是智能化的）。小型网络为降低成本，一般使用普通集线器。2020/2/15page15NICHUBUTPPC机用集线器搭建简单的网络服务器以1台服务器，3台PC机为例：一台HUB4块UTP接口的网卡4台PC机8个RJ45接头（水晶头）若干米UTP双绞线2020/2/15page169.3网络交换机Switch共享信道LAN的缺点：多个站点同时发送会造成冲突；网络中站点越多，冲突现象越严重；每个站点的平均拥有带宽为W/n；解决的方法：网段分割(微网段化)——减少每个网段中站点的数量网段分割后网络总体带宽增加2020/2/15page17网络分段HUBHUBMAC广播域独立的冲突域独立的冲突域网桥或网络交换机交换机只能分隔冲突域，但不能分隔广播域2020/2/15page18实现网段分割的设备——网络交换机网络交换机和网桥属同一类设备，工作在数据链路层上。但网络交换机的端口数多，并且速度快。在这个意义上，网络交换机又称为多端口的高速网桥。工作原理（参见第4章）构造：端口-地址表、端口缓冲器、交换矩阵学习源地址（构造端口-地址表）过滤本网段帧（隔离冲突域）转发异网段帧（交换）广播未知帧（寻找目的站点）2020/2/15page19千兆主干交换机服务器校园网10MbpsUTP100MbpsUTP（连接校园网）1000MbpsFiber100MbpsUTP某学校计教中心网络结构图二级交换机HUB2020/2/15page20计算机网络设备常用交换机Catalyst局域网交换机系列•Backbone/wiringcloset•Modular•MultipleLANtechnology独立台式堆叠式Catalyst5000系列Catalyst3000系列Catalyst1700Catalyst2900Catalyst2800Catalyst2100Catalyst1600Catalyst1200•Desktop•Workgroup•Standalone2020/2/15page219.4路由器Router工作在第三层（网络层）上。在网络之间转发网络分组。能够提供按最佳路由转发网络分组。实现子网隔离，限制广播风暴。(目的地址无法识别时，路由器将其丢弃，而不是广播——比较网络交换机)用路由器连接起来的若干个网络，它们仍是各自独立的。要想从一个网络访问用路由器连接起来的另一个网络中的站点，必须指定该站点的逻辑地址（IP地址），通过广播是无法与之进行通信的。因为路由器不会转发广播包。2020/2/15page22路由器的结构控制部件（CPU、RAM、OS）路由表协议软件网络接口（LAN、WAN、CONSOLE）2020/2/15page23用路由器进行网络互联HUBHUB路由器冲突域2冲突域1路由器可以分隔冲突域和广播域2020/2/15page24计算机网络设备常见的路由器：2020/2/15page25PerformanceCisco1000SeriesCisco2000SeriesCisco4000SeriesCisco7000Series40004500470070107000750575077513Cisco路由器产品系列CoreRouters计算机网络设备2020/2/15page26计算机网络设备专用数据传送设备（中继器）2020/2/15page27专用数据传送设备（光缆收发器）2020/2/15page28计算机网络设备专用数据传送设备64K的DDN数字数据网（通常）。128K的ISDN综合业务数据网（通常）。X.25（PDN）公共分组交换数据网。帧中继（F.R）公共分组交换数据网。ADSL非平衡式的数据网。2020/2/15page29主要学习内容网络通讯电缆基本介绍2020/2/15page30计算机网络通讯介质细缆通讯技术粗缆通讯技术双绞线通讯技术光缆通讯技术2020/2/15page31计算机网络通讯介质细缆通讯技术（10base-2）细缆最大段长度为185米细缆最大干线段数量为5段细缆的传送带宽为10M细同轴电缆阻抗50欧姆通过T型接头按BNC标准直接和设备连接它的传输标准遵循以太网和IEEE802.32020/2/15page32细缆网络专用工具2020/2/15page33计算机网络通讯介质细缆通讯技术10base-22020/2/15page34计算机网络通讯介质细缆通讯技术（10base-2）2020/2/15page35计算机网络通讯介质粗缆通讯技术（10base-5）粗缆最大段长度为500米粗缆最大干线段数量为5段粗缆的传送带宽为10M粗同轴电缆阻抗50欧姆它的传输标准遵循以太网和IEEE802.3它的接口通过粗缆收发器和收发器电缆按AUI标准连接收发器电缆最大段长度为50米2020/2/15page362020/2/15page37粗缆网络专用工具2020/2/15page382020/2/15page39专用数据传送设备（粗缆收发器）AUI:（abbr.AttachmentUnitInterface）,连接单元接口2020/2/15page40专用数据传送设备（粗缆收发器）2020/2/15page41计算机网络通讯介质双绞线通讯技术（10base-T/100base-TX）双绞线最大段长度为100米双绞线的传送带宽为10/1000M双绞线电缆阻抗100欧姆它的传输标准遵循以IEEE802.3遵循TIA/EIA568A/B网络布线标准双绞线最大段长度与双绞线的传送带宽有关UTP为非屏蔽双绞线；STP为1类屏蔽双绞线。2020/2/15page42计算机网络通讯介质双绞线通讯技术（10base-T/100base-TX）双绞线分类为三类、五类、超五类双交线双绞线通过RJ45头直接和设备连接双绞线接法分为直通、交叉线的做法直通接法适应计算机到集线器或到交换机交叉接法适应计算机到计算机或接口板2020/2/15page43计算机网络通讯介质双交线RJ45接法规则：1（白绿）数据发送+2（绿）数据发送—3（白橙）数据接受+6（橙）数据接受—4（兰）电源预留+5（白兰）电源预留—7（白棕）音频预留8（棕）音频预留只适应于（10base-T/100base-TX）绞线通讯技术对于1000base-TX绞线通讯技术接法另行规定。（TIA/EIA568A标准）TIA:电信工业联合会；EIA:电子工业联合会2020/2/15page44计算机网络通讯介质双交线RJ45接法规则：1（白橙）数据发送+2（橙）数据发送—3（白绿）数据接受+6（绿）数据接受—4（兰）电源预留+5（白兰）电源预留—7（白棕）音频预留8（棕）音频预留只适应于（10base-T/100base-TX）绞线通讯技术对于1000base-TX绞线通讯技术接法另行规定。（TIA/EIA568B标准）2020/2/15page45计算机网络通讯介质双绞线直通2020/2/15page46计算机网络通讯介质双绞线交叉2020/2/15page47计算机网络通讯介质182020/2/15page48计算机网络通讯介质2020/2/15page49计算机网络通讯介质2020/2/15page50计算机网络通讯介质2020/2/15page51计算机网络通讯介质千兆以太网的补充说明：1998年IEEE正式规范了铜线传送千兆位以太网，其规范为:IEEE802.3ab；具体如下：1000BASE-T规定：UDP超五类以上的双绞线电缆传送距离为100米，1000BASE-CX规定：STP一类双绞线电缆传送距离为25米。1000M简称为：“京”，英文：giga简称“G”10000M简称为：“埃或千京”，英文：tera简称“T”2020/2/15page52计算机网络通讯介质光缆通讯技术（100base-FX）光缆可分为：多模光缆和单模光缆光缆数据网络带宽目前达到1000M目前单模光缆最大段长130千米以上它的传输标准遵循FDDI和IEEE802.7光缆通过光缆收发器和网络设备直接连接接口类型：ST圆型口、SC方型口、FC螺旋口2020/2/15page53计算机网络通讯介质光纤目前数据传输的性能：单模光纤：是指的在某一特定的角度、在同一时刻所进入光纤的光束，只能有一束，且光束不能发散；因此单模光纤的光源采用的是激光。多模光纤：是指的在某一特定的角度、在同一时刻所进入光纤的光束，可为多束；因此多模光纤的光源采用的是发光二极管（LED）2020/2/15page54多模：多角度入射；光源：LED；线径：62.5/125μm、50/125μm（微米）波长：850nm/1300nm(纳米）单模：芯线的半径和光的波长在一个数量级内,直射；光源：必须ILD（注入激光管）；线径：9微米波长：1300nm/1500nm(纳米）计算机网络通讯介质光缆通讯技术2020/2/15page55计算机网络通讯介质千兆以太网的补充说明：1998