网络的硬件与互连设备课件.ppt
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- 网络 硬件 互连 设备 课件
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1、2023/1/261第六章第六章 网络的硬件与互连设备网络的硬件与互连设备 本章主要内容:本章主要内容:网络接口卡(网络接口卡(NIC)中继器与集线器中继器与集线器 网桥和交换机网桥和交换机 无线接入点(无线接入点(Access Point)路由器(路由器(Router)网关网关2023/1/2626.1 传输介质传输介质 传输介质是网络中信息传输的媒体,可分为有线和无线两种。传输介质是网络中信息传输的媒体,可分为有线和无线两种。1.双绞线双绞线 双绞线是布线工程中最常用的一种传输介质,双绞线有两种:双绞线是布线工程中最常用的一种传输介质,双绞线有两种:非屏蔽双绞线(非屏蔽双绞线(UTP)通常
2、分为通常分为7类,常用的有类,常用的有3、5、6类,技术特性如类,技术特性如P112表表5-1所示。所示。有屏蔽双绞线(有屏蔽双绞线(STP)在双绞线和外层保护套中间加了一层金属屏蔽层,可以减少电磁干在双绞线和外层保护套中间加了一层金属屏蔽层,可以减少电磁干扰,减少辐射,防止信息被窃听,一般用于电磁干扰或辐射严重的场合。扰,减少辐射,防止信息被窃听,一般用于电磁干扰或辐射严重的场合。双绞线在网络上的最大长度受到限制,因此较适合在小范围的局域双绞线在网络上的最大长度受到限制,因此较适合在小范围的局域网中配置。网中配置。2023/1/2632.同轴电缆同轴电缆 由内外导体所组成,由内外导体所组成,
3、P114图图5-5 75同轴电缆同轴电缆(宽带同轴电缆宽带同轴电缆)_传送模拟信号。传送模拟信号。50同轴电缆同轴电缆(基带同轴电缆基带同轴电缆)_传送数字信号。传送数字信号。(有两类有两类)粗缆:网络段长度粗缆:网络段长度500米(应用:米(应用:10BASE5)细缆:网络段长度细缆:网络段长度185米(应用:米(应用:10BASE2)Note:同轴电缆现在已经基本不用了。:同轴电缆现在已经基本不用了。2023/1/2643.光导纤维电缆光导纤维电缆 光纤通信传送的是光信号。光纤通信传送的是光信号。发送时:电光转换,接收时:光电转换。发送时:电光转换,接收时:光电转换。有两种光纤:有两种光纤
4、:单模式单模式_仅允许一束光通过(以激光作为光源)仅允许一束光通过(以激光作为光源)多模式多模式_允许多束光通过(以发光二级管作为光源)允许多束光通过(以发光二级管作为光源)优点:优点:频带宽、通信容量大。频带宽、通信容量大。传输损耗小传输(中继)距离长(可达传输损耗小传输(中继)距离长(可达120km)。保密性好、抗干扰能力强。保密性好、抗干扰能力强。缺点:价格较贵、安装较为困难。缺点:价格较贵、安装较为困难。一般用于大型局域网的主干网上。一般用于大型局域网的主干网上。4.无线传输介质无线传输介质 无线电波通信无线电波通信 卫星通信等卫星通信等2023/1/265网络的扩展与互连概述网络的扩
5、展与互连概述交换机交换机防火墙防火墙交换机主机主机路由器交换机因特网因特网集线器企业内部网企业内部网外部访问子网外部访问子网因特网因特网2023/1/267网络设备在网络设备在OSI体系中的位置体系中的位置 网络设备的功能层次网络设备的功能层次OSI层次层次地址类型地址类型设备设备传输层及以上传输层及以上应用程序进程地应用程序进程地址(端口)址(端口)网关网关(协议转换器)(协议转换器)网络层网络层网络地址网络地址(IP地址)地址)路由器路由器(三层交换机)(三层交换机)数据链路层数据链路层物理地址物理地址(MAC地址)地址)网桥、交换机网桥、交换机(网卡)(网卡)物理层物理层无无中继器、集线
6、器中继器、集线器2023/1/268中继器(集线器)的概念结构中继器(集线器)的概念结构2023/1/269网桥(交换机)的概念结构网桥(交换机)的概念结构网段2网段1应用层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层数据链路层物理层PHYDL网桥网桥主机2主机1PHY网络层2023/1/2610路由器的概念结构路由器的概念结构应用层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层网络层数据链路层物理层PHYDL互连网层路由器路由器主机1主机2DLPHY子网1子网22023/1/2611网关的概念结构网关的概念结构应用层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层网络层数据链路层物理层PHYDLIP应用层/传
7、输层网关网关主机2主机1PHYDLIP网络1网络22023/1/26126.2 网络接口卡网络接口卡(NIC)网络接口卡(网卡)是连接主机与网络的基本设备网络接口卡(网卡)是连接主机与网络的基本设备 工作在数据链路层工作在数据链路层 每台主机都应配置一个或多个网卡每台主机都应配置一个或多个网卡 每个网卡都有一个或多个网络接口每个网卡都有一个或多个网络接口 连接不同的局域网需要使用不同的网卡连接不同的局域网需要使用不同的网卡 以太网卡以太网卡 令牌环网卡令牌环网卡 FDDI网卡网卡 ATM网卡网卡2023/1/2613网卡的功能网卡的功能 数据缓存数据缓存 匹配主机数据处理速率与网络的传输速率匹
8、配主机数据处理速率与网络的传输速率 封装封装/解封装解封装 加上控制字段加上控制字段以帧为单位进行传输以帧为单位进行传输卸下控制字段卸下控制字段 介质访问控制介质访问控制 CSMA/CD、Token Ring 串串/并转换并转换 将主机的并行数据转换成串行位流将主机的并行数据转换成串行位流 数据编码数据编码/解码解码 转换为适合网络介质传输的信号形式转换为适合网络介质传输的信号形式 数据发送数据发送/接收接收2023/1/2614网卡的结构网卡的结构发送发送/接收部件接收部件负责信号的发送、接收负责信号的发送、接收载波检测部件载波检测部件检测介质上有否信号检测介质上有否信号发送发送/接收控制部
9、件及数据缓冲区接收控制部件及数据缓冲区编码编码/解码器解码器将数据编码转换为传输信号或反之将数据编码转换为传输信号或反之LAN管理部件管理部件主机总线接口部件主机总线接口部件计计算算机机总总线线通通信信线线路路2023/1/2615 网卡地址:即网卡的物理地址(网卡地址:即网卡的物理地址(MAC地址),地址),固化在网卡硬件中(有些网卡可由用户修改)固化在网卡硬件中(有些网卡可由用户修改)配置参数(跳线设置配置参数(跳线设置/软件设置软件设置/PnP)中断请求号中断请求号 IRQ(一般为(一般为3)I/O基地址基地址 I/O Base(一般为(一般为300H)存储器基地址存储器基地址 Memo
10、ry Base(一般为一般为0C000H)全双工全双工/半双工半双工 传输速率(仅传输速率(仅10/100Mb/s双速网卡可选)双速网卡可选)网卡的配置参数网卡的配置参数2023/1/2616网卡的选用网卡的选用考虑的因素包括:考虑的因素包括:LAN的类型:的类型:Ethernet、Token Ring、ATM、FDDI LAN的速度:的速度:10M/100M/1000M 网络接口类型:网络接口类型:AUI/BNC、RJ-45、SC/ST 主机总线类型:主机总线类型:ISA、PCI、USB、PCMCIA 应用场合:服务器、工作站、笔记本应用场合:服务器、工作站、笔记本 其他附加功能:其他附加功
11、能:PnP、防病毒、远程唤醒等、防病毒、远程唤醒等2023/1/26176.3 中继器与集线器中继器与集线器1.中继器(中继器(Repeater)工作在物理层工作在物理层 功能:信号整形和放大,在网段之间复制比特流,功能:信号整形和放大,在网段之间复制比特流,P120图图5-10 特点:特点:F不进行存储不进行存储信号延迟小信号延迟小F不检查错误不检查错误会扩散错误会扩散错误F不对信息进行任何过滤不对信息进行任何过滤F可进行介质转换可进行介质转换如如UTP转换为光纤转换为光纤F用中继器连接的多个网段是一个冲突域用中继器连接的多个网段是一个冲突域 应用注意事项:应遵守以太网的应用注意事项:应遵守
12、以太网的5-4-3规则规则(P120图图5-11)2023/1/26182.集线器(集线器(HUB)多端口的中继器,工作在物理层多端口的中继器,工作在物理层 功能:在网段之间复制比特流,信号整形和放大功能:在网段之间复制比特流,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认为它是将总线折叠到铁盒子中的集中连接设备 特点:特点:F具有与中继器同样的特点具有与中继器同样的特点 F可改变网络物理拓扑形式:总线连接可改变网络物理拓扑形式:总线连接星形连接星形连接F 逻辑上仍是一个总线型共享介质网络逻辑上仍是一个总线型共享介质网络 端口数:端口数:8,12,16,242023/1/26
13、19 独立式独立式(Stand alone)固定端口配置,扩充时用级连的方法。固定端口配置,扩充时用级连的方法。堆叠式(堆叠式(Stackable)固定配置,用堆叠方法进行扩充固定配置,用堆叠方法进行扩充堆叠连接堆叠连接在一起的在一起的HUB在逻辑相当于一台单独的在逻辑相当于一台单独的HUB,可,可统一管理。统一管理。模块化(模块化(Module)又称机箱式,由一台带有底板、电源的机箱和又称机箱式,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(如插入需配置,通过插入不同的插卡满足需求(如插入交
14、换卡、路由卡、加密卡等)。交换卡、路由卡、加密卡等)。集线器类型:按结构形式划分集线器类型:按结构形式划分2023/1/2620用集线器构建的网络的特点用集线器构建的网络的特点 所有主机共享带宽所有主机共享带宽 无法限制冲突和广播无法限制冲突和广播 适用于小型网络适用于小型网络2023/1/2621例:用集线器搭建简单的网络例:用集线器搭建简单的网络 以以1 1台服务器,台服务器,3 3台台PCPC机为例:机为例:一台一台HUBHUB 4 4块块UTPUTP接口的网卡接口的网卡 4 4台台PCPC机机 8 8个个RJ45RJ45接头(水晶头)接头(水晶头)若干米若干米UTPUTP双绞线双绞线
15、NICHUBUTPPC机机服务器服务器2023/1/26226.4 网桥与网络交换机网桥与网络交换机 共享信道共享信道LAN的缺点的缺点 冲突域中的多个站点同时发送会造成冲突;冲突域中的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;网络中站点越多,冲突现象越严重;具有具有n个站点的个站点的总带宽总带宽B的共享的共享网络,每个站点的平网络,每个站点的平均拥有带宽为均拥有带宽为B/n。解决的方法解决的方法 提高网络传输速度提高网络传输速度没有从根本上解决问题没有从根本上解决问题 网络分段(微网段化)网络分段(微网段化)减少每个网段中站点的数量减少每个网段中站点的数量,使冲突的概率减小
16、使冲突的概率减小 实现网络分段的设备:网桥、交换机、路由器实现网络分段的设备:网桥、交换机、路由器2023/1/2623网络分段示意网络分段示意HUBHUB广播域广播域独立的冲突域独立的冲突域独立的冲突域独立的冲突域网桥或网络交换机网桥或网络交换机v交换机只能分隔冲突域,但不能分隔广播域交换机只能分隔冲突域,但不能分隔广播域HUB冲突域冲突域/广播域广播域网段网段2网段网段1总带宽总带宽:BW2结点带宽结点带宽:BW/4总带宽总带宽:BW结点带宽结点带宽:BW/82023/1/2624网桥网桥 存储转发设备,工作在存储转发设备,工作在数据链路层数据链路层,用于两个或多个同类网络的连接。用于两个
17、或多个同类网络的连接。网桥的功能:网桥的功能:过滤和转发过滤和转发1210111220网桥网桥网络网络A网络网络B接受目标地址为接受目标地址为1120的的分组,并转发到网络分组,并转发到网络B接受目标地址为接受目标地址为010的分的分组,并转发到网络组,并转发到网络A信息包中源地址和目标地信息包中源地址和目标地址在同一网络,则过滤。址在同一网络,则过滤。2023/1/2625学习功能学习功能EX:网络网络B增加了增加了21号站,当网桥接收号站,当网桥接收21号站号站信息时,发现该站地址在路径表中找不到,信息时,发现该站地址在路径表中找不到,则将其添加进去,这就是网桥的学习功能。则将其添加进去,
18、这就是网桥的学习功能。2023/1/2626用网桥进行网络互联的用网桥进行网络互联的优缺点优缺点 优点:优点:可以连接两个或多个相同的网络;可以连接两个或多个相同的网络;能够隔离不需要转发的信息帧;能够隔离不需要转发的信息帧;限制了冲突域的范围;限制了冲突域的范围;隔离故障。隔离故障。缺点:缺点:无法控制广播;无法控制广播;只能用存储转发方式,速度比较慢;只能用存储转发方式,速度比较慢;无流量控制,负载重时会出现丢帧现象。无流量控制,负载重时会出现丢帧现象。2023/1/2627交换机交换机交换机与集线器的异同:交换机与集线器的异同:1.不同之处不同之处在在OSI 模型中所处的位置不同模型中所
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