网络设备

计算机网络的发展过程•是20世纪60年代美苏冷战时期的产物。•60年代初，美国国防部领导的远景研究规划局ARPA(AdvancedResearchProjectAgency)提出要研制一种生存性(survivability)很强的网络。•传统的电路交换(circuitswitching)的电信网有一个缺点：正在通信的电路中有一个交换机或有一条链路被炸毁，则整个通信电路就要中断。•如要改用其他迂回电路，必须重新拨号建立连接。这将要延误一些时间。常见的几种计算机连网方法点对点连接（这是最简单的网络）总线网星形网集线器环形网不管哪一种计算机网络都可以用一朵云来表示计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络的分类•计算机网络的不同定义–最简单的定义：计算机网络是一些互相连接的、自治的计算机的集合。–因特网(Internet)是“网络的网络”。•几种不同的分类方法–从网络的交换功能进行分类–从网络的作用范围进行分类–从网络的使用者进行分类几种不同的分类方法（一）•从网络的交换功能分类–电路交换–报文交换–分组交换几种不同的分类方法（二）•从网络的作用范围进行分类–广域网WAN(WideAreaNetwork)–局域网LAN(LocalAreaNetwork)–城域网MAN(MetropolitanAreaNetwork)–接入网AN(AccessNetwork)–骨干网Backbone(Corenetwork）广域网、城域网、接入网以及局域网的关系城域网城域网接入网接入网接入网接入网接入网接入网广域网局域网局域网校园网企业网……不同的网络传输技术（1）：广播式Broadcastnetwork(广播式网络)多路同时共享通信信道信息被发送至所有站点（广播）仅被地址相符的站点收取老师上课——“广播式传输”思考：优点和限制□传输系统简单□传输时延很小(直接传送)□传输距离有限□传输媒体低效(“一言堂”)不同的网络传输技术（2）：交换式Switchingnetwork(交换式网络)点对点传输借助中间设备（交换）多条路径可用(路由选择)布什和普京通电话——“交换式传输”思考：优点和限制□传输距离不限□传输媒体高效(多组对讲)□传输系统复杂□传输时延较大(间接传送)•双绞线–屏蔽双绞线STP(ShieldedTwistedPair)–无屏蔽双绞线UTP(UnshieldedTwistedPair)•同轴电缆–50同轴电缆–75同轴电缆•光缆计算机网络传输媒体各种电缆铜线铜线聚氯乙烯套层聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层绝缘层外导体屏蔽层绝缘层绝缘保护套层内导体无屏蔽双绞线UTP屏蔽双绞线STP同轴电缆双绞线100欧姆无屏蔽双绞线（四对线芯）UTP和STP双绞线的连接HUBRJ-45接头(水晶头)双绞线的网线制作RJ-45接头(水晶头)压线钳双绞线接头的接线规则现行双绞线电缆中一般包含4个双绞线对，具体为橙/白橙、蓝/白蓝、绿/白绿、棕/白棕。计算机网络使用1－2、3－6两组线对分别来发送和接收数据。双绞线接线标准铰齐线头，插入插头用压线钳夹紧，使用测试仪测试接线的标准有EIA／TIAT568A和EIA／TIAT568B※无屏蔽双绞线的种类1类线用于≤5Mbps传输(适用于语音/低速传输)2类线用于≤5Mbps传输(适用于语音/低速传输)3类线用于≤16Mbps传输(10M以太网电缆,4芯)4类线用于≤20Mbps传输5类线用于≤100Mbps传输（8芯）超5类线用于≤155Mbps传输（8芯,最常用的网络电缆）6类线用于≤250Mbps传输7类线用于≤600Mbps传输电缆上通常印有类别标志,如cat5或category5(5类线)标准规定计算机网络常用双绞线(UTP)每根长度不宜超过100米。同轴电缆广泛使用的同轴电缆有两种：一种为50Ω同轴电缆，用于数字信号的传输，即基带同轴电缆；另一种为75Ω同轴电缆，用于宽带模拟信号的传输，即宽带同轴电缆。■基带传输型(主要用于LAN)50Ω——RG-8（粗缆，φ10mm）RG-58（细缆，φ5mm）93Ω——RG62型■频带传输型(主要模拟传输)75Ω——公用天线电视系统(CATV)用（CATV还有一种300Ω扁平电缆）常用同轴电缆种类同轴电缆的应用•用途最多的传输媒体•电视广播–有线电视•长途电话传输–可同时传送10,000路语音电话–正面临光纤的激烈竞争•短距计算机链路•局域网（带宽10M）同轴电缆以单根铜导线为内芯，外裹一层绝缘材料，外覆密集网状导体，最外面是一层保护性塑料。金属屏蔽层能将磁场反射回中心导体，同时也使中心导体免受外界干扰，故同轴电缆比双绞线具有更高的带宽和更好的噪声抑制特性。同轴电缆连接器BNC接头T型连接器带BNC接头的同轴电缆光线在光纤中的折射折射角入射角包层（低折射率的媒体）包层（低折射率的媒体）纤芯（高折射率的媒体）包层纤芯回到中学：折射与反射光从高密度介质射到低密度介质时的情况光纤的工作原理高折射率(纤芯)低折射率(包层)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射输入脉冲输出脉冲单模光纤多模光纤与单模光纤输入脉冲输出脉冲多模光纤按波长分类按工作波长光纤还可划分为：短波光纤(SW）820～900nm（第一窗口）多模长波光纤(LW)1280～1350nm（第二窗口）单模1528～1561nm（第三窗口）单模1561～1620nm（第四窗口）单模标准光纤类型最大距离100Base-FX百兆位基带62.5/125微米多模(美国标准)2千米8,9,10/125微米单模15或40千米1000Base-SX千兆位基带(短波)50/125微米多模(欧洲标准)500米62.5/125微米多模220米1000Base-LX千兆位基带(长波)50/125微米多模550米62.5/125微米多模550米8,9,10/125微米单模5千米一般来说，多芯光纤并不直接连接到计算机的网卡上，而是连接到一种叫做光端器的设备上。这时就需要使用一种俗称“光纤跳线”的专用连接线，连接光端器和计算机上的网卡。光纤跳线也是光纤，一根光纤跳线中只含有一根光纤，只能进行单向的数据传输。一般连接一台计算机需要两根光纤软跳线，一根发送数据，一根接收数据。光纤跳线非导向传输媒体•无线传输所使用的频段很广。•短波通信主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差。•微波在空间主要是直线传播。–地面微波接力通信–卫星通信物理层下面的传输媒体无线电微波红外线可见光紫外线X射线射线双绞线同轴电缆卫星地面微波调幅无线电调频无线电海事无线电光纤电视(Hz)f(Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段104105106107108109101010111012101310141015101610010210410610810101012101410161018102010221024移动无线电电信领域使用的电磁波的频谱无线传输频率范围•1GHzto40GHz–微波–高方向性波束–点对点传输–卫星•30MHzto1GHz–全方向性–广播无线电波•3x1011to2x1014–红外–特定区域（如房内）地面微波•天线：抛物面碟状（直径约3米）•电磁波被聚焦成波束•视距传输•用于长途通信•高频率带来高数据率地面微波的传输•为了实现长途传输，需要使用一组微波中继站。而点对点的微波链路连成一线，就可满足所需的传输距离。卫星通信同步轨道上的卫星常用网络连接设备分类物理层网络连接设备（中继器）•一种通过对信号进行再生处理以延长信号传输距离的设备.•由于存在损耗，信号在网络传输介质中有衰减和噪音，使有用的数据信号变得越来越弱，衰减到一定程度时将造成信号失真，因此会导致接收错误。因此为了保证有用数据的完整性，并在一定范围内传送，可用中继器把所接收到的弱信号分离，并再生放大以保持与原数据相同。中继器•1.中继器（Repeater）:对传输中衰减的信号进行放大、转发。星型拓扑中的中心设备，提供站点间的公共连接。•其实就是一种多端口中继器，用于星型电缆系统。中继器集线器集线器（hub）集线器（hub）网桥（桥接器,bridge）•一种网络设备,用于两个使用LLC(逻辑链路控制)协议相同但MAC(媒体访问控制)协议可能不同的网络的互联。•常用于外网租用电路接入和无线局域网内联。广域网接入以太网桥NOKIA无线网桥E1网桥网桥的内部结构站表端口管理软件网桥协议实体端口1端口2缓存①②③网段B网段A1112①③⑤2②④⑥2站地址端口网桥网桥④⑤⑥•1990年问世的交换式集线器(switchinghub)，可明显地提高局域网的性能。•交换式集线器常称为以太网交换机(switch)或第二层交换机（表明此交换机工作在数据链路层）。•以太网交换机通常都有十几个端口。因此，以太网交换机实质上就是一个多端口的网桥，可见交换机工作在数据链路层。多端口网桥——以太网交换机交换机•交换机和集线器不能“以貌取人”•桌面型交换机和模块化交换机异在“按需定制”TP-linkTL-HP8MUHUBD-LinkDFE-916DXHUB3ComSuperStack34400switch3ComSwitchsCatalyst1900•12个或24个交换10BaseT端口+1个交换AUI端口•1024个MAC地址•所有型号均有2个百兆固定端口2个100BaseTX端口或2个100BaseFX端口;–或1个100BaseTX端口和1个100BaseFX端口;•SPAN端口•冗余电源•集成化管理•CDP(Cisco发现协议)Catalyst8500•路由器(Router):是工作在网络层的设备，它把网关、网桥、交换技术集于一体，具有网络互连、路径选择、数据过滤、打包/拆包、网段隔离和流量控制等功能。路由器路由器工作图在此通信过程中，数据包的协议地址始终不变，而物理地址在不同子网中有不同的值。路由器的分类•形形色色的路由器Cisco12000SeriesRoutersCisco837ADSLBroadbandRouterCISCO3800SERIESINTEGRATEDSERVICESROUTERSCisco7400ASROver40SupportedPortAdaptors•ATM•POS•64K-OC3210/100/1000MbEthernetInterfaces64or128MBFlashMemoryAuxiliaryandConsoleportsPowerSupplyOptions:•100-240VAC•-48VDC•-24VDC•Dual–48VDC1standard7x00PAslot•目前国内生产高端交换机/路由器的三个巨头：华为（总部在深圳）、港湾（总部在北京）、锐捷（总部在福州）。港湾网络有限公司锐捷网络有限公司华为技术有限公司※点击对应图标可访问该公司网站•3.网关(Gateway):也称协议转换器，主要用于连接类型不同、协议差别又较大的计算机网络。