网络连接设备概述

1、网络系统集成技术 Networks System Integrating 莆田学院现代教育技术中心莆田学院现代教育技术中心20062006年年3 3月月第二章第二章 网络连接设备概述网络连接设备概述莆田学院现代教育技术中心 2006年3月第二章 网络连接设备概述莆田学院现代教育技术中心 2006年3月实例:莆田学院中区网络拓扑图莆田学院现代教育技术中心 2006年3月实例:莆田学院北区子网拓扑图莆田学院现代教育技术中心 2006年3月本章主要内容n2.1 网络互联设备概述n2.2 物理层网络连接设备（集线器/中继器 ）n2.3 数据链路层网络连接设备（网桥）n2.4 网络层网络连接设备（路由器）n2.5 交换机（二层和三层交换机）n2.6 应用层网络连接设备（网关）莆田学院现代教育技术中心 2006年3月2.1 网络连接设备概述n计算机与计算机或工作站与服务器进行 连接时，除了使用连接介质外，还需要 一些中介设备。这些中介设备主要有哪 些？起什么作用？这是在网络设计和实 施中人们所关心的一些问题。n网络互联设备通常可分为两类：网络传输介质互联设备（与用户节点连 接）网络连接设备（网络内

2、部或网络之间连 接）莆田学院现代教育技术中心 2006年3月常用网络传输介质互联设备有哪些？n网络线路与用户节点间的衔接设备n常见有：T型连接器；屏蔽或非屏蔽双绞线连接器RJ-45；RS232接口（DB-25）；DB-15接口；VB35同步接口；调制解调器；收发器及光纤收发器终端匹配器莆田学院现代教育技术中心 2006年3月T型连接器nT型连接器与BNC接插件是细同轴电缆的连接器BNC接插件T型连接器(T型头)莆田学院现代教育技术中心 2006年3月RJ-45连接器n用于非屏蔽双绞线连接RJ-45接头 (水晶头)莆田学院现代教育技术中心 2006年3月连接接口nDB-25（RS-232）接口 是目前微机与线路接口 的常用方式。nDB-15接口用于连接网络 接口卡的AUI接口，可将 信息通过收发器电缆送 到收发器，然后进入主 干介质。nVB35同步接口用于连接 远程的高速同步接口。莆田学院现代教育技术中心 2006年3月还有更多n收发器用于粗同轴电缆与站点网卡间的连接。n光纤收发器用于光纤与无光纤接口的站点/网络设备之间 的连接。n调制解调器（Modem）其功能是将计算机的数字信号转 换

3、成模拟信号或反之，以便在电话线路或微波线路上传 输。调制是把数字信号转换成模拟信号；解调是把模拟 信号转换成数字信号，它一般通过RS-232接口与计算机 相连。n终端匹配器（也称终端适配器）安装在同轴电缆（粗缆 或细缆）的两个端点上，它的作用是防止电缆无匹配电 阻或阻抗不正确。无匹配电阻或阻抗不正确，则会引起 信号波形反射，造成信号传输错误。莆田学院现代教育技术中心 2006年3月常用网络连接设备有哪些?n网络内部或网络之间的连接设备。n网络连接设备用于将一个网络的几个网 段(segments）连接起来，或将几个网 络(LAN-LAN，WAN-WAN，LAN-WAN ）连接起来形成一个互联网络（ interwork or internet）。n习惯上，将它们分成五类：中继器（集 线器）、网桥、交换机、路由器和网关 。 莆田学院现代教育技术中心 2006年3月网络连接设备 网络连接设备 connecting devices联网设备 Networking devices网际互连设备 Internetworking devices中继器 repeater网 桥 bridge交换机 switc

4、h路由器 router网 关 gateway莆田学院现代教育技术中心 2006年3月2.2 物理层网络连接设备莆田学院现代教育技术中心 2006年3月物理层网络连接设备（中继器） nA device that extends the distance a signal can travel by regenerating the signal.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.n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。莆田学院现代教育技术中心 2006年3月1、中继器（repeater） n局域网中最简单、成本最低的网络连接设备 n功能：对弱信号进行再生和转发。中继器检测由某个端口 接收的输入信号，将其恢复为原始的波形和振幅，然后以 最小的延迟将这些经过重整（重定时和恢复）的信号重新 发送到接收端口之外的其他各个端口。n无检错、纠错功能 错误的数据经中继器后仍

5、被复制到另 一电缆段。n用中继器连接的各网段属于同一个网络，对数据链路层以 上的协议来讲，用中继器互联起来的若干段电缆与单根电 缆之间并没有差别（除了有一定时延）。n用中继器连接的网络段都必须使用同样的媒体访问方法。 一般情况下，中继器的两端连接的是相同的媒体，但有的 中继器也可以完成不同媒体的转接(如粗、细电缆混接)。中继器一般用于传统以太网之类的总线型电缆系统 ： l 增加信号传送距离（增加网段） l 相同物理层协议的LAN内（同一网络不同网段）的互连莆田学院现代教育技术中心 2006年3月2、集线器（hub） nA central device in a star topology that provides a common connection among the nodes.星型拓扑中的中心设备，提供站点间的公共连接。n其实就是一种多端口中继器，用于星型电缆系统。中继器 集线器莆田学院现代教育技术中心 2006年3月集线器的分类n无源(Passive)集线器只负责把多段介质连接在一起，不 对信号作任何处理，每一种介质段 只允许扩展到最大有效距离的一半 。n有源(Active

6、)集线器类似于无源集线器，但它具有对 传输信号进行再生和放大从而扩展 介质长度的功能。n智能(Intelligen)集线器 除具有有源集线器的功能外，还可 将网络的部分功能集成到集线器中 ，如网络管理、选择网络传输线路 等。莆田学院现代教育技术中心 2006年3月集线器的缺点nHub是一种共享介质的网络设备，本身不能识别 目标地址，所以采用广播方式无目的地向所有节 点发送信息，由网络站点通过验证数据包头的地 址信息来确定是否接收，故其：一站发送，全局广播，用户争抢信道，容易引 起网络阻塞实际接收只有一站，却向所有站点传送，绝大 部分流量无效，传输效率低同一时刻只能进行两个端口之间的数据传输， 要么发送，要么接收半双工，进一步降低传输效 率每个节点都能侦听到所发送的数据包，安全性 较差莆田学院现代教育技术中心 2006年3月2.3 数据链路层网络连接设备莆田学院现代教育技术中心 2006年3月网桥（桥接器,bridge）nA network device that interconnects two LANs that use the same logical link control

7、protocol but may use different medium access control protocols.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。n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网桥莆田学院现代教育技术中心 2006年3月网桥的作用n网桥是一个局域网与另一个局域网之间建立连接 的桥梁。它的作用是扩展网络和通信手段，在各 种传输介质中转发数据信号，扩展网络的距离， 同时又有选择地将有地址的信号从一个传输介质 发送到另一个传输介质，并能有效地限制两个介 质系统中无关紧要的通信。n网桥可分为本地网桥本地网桥和远程网桥远程网桥。本地网桥是指 在传输介质允许长度范围内互联网络的网桥；远 程网桥是指连接的距离超过网络的常规范围时使 用的远程桥，通过远程桥互联的局域网将成为城 域网或广域网。如果使用远程网桥，则远程桥必 须成对出现。莆田学院现代教育技术中心 2006年3月网桥的主要功能n识别MAC地址 n帧的接收、存储与转发n网桥可以把一个物理网络的不同网段

8、分成N个逻 辑隔离的网络，使这个逻辑网络的行为看起来就 像一个单独的物理网络一样，从而减少冲突，提 高网络性能。n纠错（隔离错误帧）n维护硬件地址表，并根据这个表将帧传送给特定 的子网莆田学院现代教育技术中心 2006年3月网桥的应用和分类n应用：同协议组相同或不同MAC协议的LAN的 互连（如以太网与令牌环网连接）。划分网络，减少整个网络数据链路层的 广播流量（只有不同网段的信息才能通过网 桥）并提高可靠性（网桥两端形成不同LAN ，任一个出现故障（断线等）不会影响另一 个）。n分类：内桥（由服务器兼任）外桥（专门计算机）莆田学院现代教育技术中心 2006年3月常用桥接技术（算法） nIEEE802委员会为网桥规定了两种桥接技 术(算法)：n透明网桥(transparent bridge） 主要用于以太网环境 （标准：IEEE 802.1）n源路由选择网桥(SRB,source routing bridge） 主要用于令牌环环境 （标准：IEEE 802.5）莆田学院现代教育技术中心 2006年3月Transparent Bridge 透明网桥n透明网桥具有通过分析来自所有连接网络的

9、输入 封包的源地址来“学习”网络的拓扑结构并建立起 一张自己的路径选择表（站表）的功能。它的表 现和操作对网络主机而言是透明的。透明网桥处 理帧的技术原理可以归纳为：p广播未知帧（不知就广播）p学习源地址（建立MAC-端口映射表）p丢弃本网帧（过滤功能）p转发异网帧（按MAC-端口映射表转发）n特点：使用MAC-端口映射表n缺点：不能选择最佳路由。莆田学院现代教育技术中心 2006年3月网桥的数据过滤功能莆田学院现代教育技术中心 2006年3月为什么叫“透明网桥”？n“透明网桥”又称“生成树网桥”(spanning tree bridge)。 “透明”的含义：装有多个LAN的单位在 买回IEEE标准网桥之后，只需把连接插头插入 网桥，就万事大吉。不需要改动硬件和软件，无 需设置地址开关，无需装入路由表或参数。总之 什么也不干，只须插入电缆就完事，现有LAN的 运行完全不受网桥的任何影响。n透明网桥的优点是易于安装，只需插进电缆即大 功告成。但是从另一方面来说，这种网桥并没有 最佳地利用带宽。莆田学院现代教育技术中心 2006年3月透明网桥是如何“自动学习”的？n透明网桥采用的算 法是“逆向学习法”， 基本思想是利用每 个MAC帧中的源地 址字段。桥显然能 看见所连接的任一 LAN上传送的帧。 当一个帧到达一个 特定的端口时，查 看源地址即可知道 在哪个LAN上可访 问哪台机器。莆田学院现代教育技术中心 2006年3月桥接循环透明网桥之大忌 n使用透明网桥必须注意不可出现“桥接循环”，即 连接的任何两个LAN间不可存在多条网桥路径。 否则要么出现网络通信失败，要么导致网络阻塞 （congesting）。n解决桥接循环问题采用的方法是“生成树算法 ”(STA,Spanning Tree Algorithm)。它将冗余的 路径设置成阻塞状态，提高了网络循环连接的可 用性，同时消除了桥接循环带来的问题。莆田学院现代教育技术中心 2006年3月生成树算法n生成树算法（STA）和生成树协议（STP）是一 种确保任何两台交换机（多口网桥）之间只有一 条数据路径的自动配置算法。此协议也可进一步 增强为每个VLAN建立一个生成树。它在提供路 径冗余和网络可扩展性的同时，保证网络的无环 路拓扑。nS

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