局域网基础知识.ppt

1、第三章,局域网基础知识,基本概念,带宽：代表网络的通信能力，是给定范围内的最高频率和最低频率之差。 共享与交换-共享式局域网与交换式局域网 信息：是人们对客观事物的描述。“有载体”“面向用户的” 数据：信息的一种表现形式。“模拟数据、数字数据” 信号：数据在传输过程中的电信号或光信号的表现形式。“模拟信号、数字信号” 单工通信、半双工通信、全双工通信,主 要 内 容,局域网概述 局域网体系结构 局域网技术 共享介质局域网 高速局域网 交换局域网 网络操作系统 网络互连技术,3.1局域网概述,局域网的概念 局域网的组成 局域网的分类,局域网的概念,美国电子电气工程师协会(IEEE)对局域网的定义

2、为：局域网中的数据通信被限制在几米至几千米的地理范围内，例如一幢办公楼、一座工厂或一所学校，能够使用具有中等或较高数据传输速率的物理信道，并且具有较低的误码率，局域网是专用的，由单一组织机构所使用。这一定义虽然没有被普遍认同，但它确定了局域网在地理范围、经营管理规模和数据传输速率等方面的主要特征。,局域网的概念,局域网的概念：局域网是指局限在一定地理范围内的若干数据通信设备通过通信介质互联的数据通信网络 . 局域网中的数据通信被限制在几米至几千米的地理范围内，能够使用具有中等或较高数据传输速率的物理信道，并且具有较低的误码率，局域网是专用的，由单一组织机构所使用。,局域网的特点,局域网的特点

3、地理覆盖范围有限，通常在10千米以内。 有若干通信设备，包括计算机、终端设备与各种互连设备组成。 具有高数据传输速率、低误码率、延时较短的特点。 可使用多种传输介质来连接。 局域网是一种数据通信网络。 侧重于共享信息的处理问题，而不是传输问题。 连接方式多样，可以是点对点连接方式、多点连接方式或广播连接方式。,局域网的组成,局 域 网,硬件系统,软件系统,网络服务器,网络工作站,网卡,传输介质,互连设备,系统软件,应用软件,网络服务器 在网络系统中，有一些计算机和设备允许别的计算共享它的资源，另外也会应其他计算机或设备的请求来提供服务或共享资源，这就是网络服务器。 设备服务器 管理服务器 应用

4、程序服务器 通信服务器 Web服务器,11,网络工作站在网络系统中，被连接在网络中的只是向服务器提出请求或共享网络资源，不为别的计算机提供服务的计算机称为工作站。 服务器必须是先进后出，工作站无顺序要求在网络中，服务器必须是先进后出，即在网络需要时进入，当所有工作站都退出时方可退出。工作站是无顺序要求的，可以按照需要随时登录或退出。,网卡,13,网卡（网络接口卡、网络适配卡）1、概念是计算机互联的重要硬件设备，通常插入到计算机总线插槽内或某个外部接口的扩展卡上，与网络工作站或个人计算机（PC）相连，实现了计算机和网络的物理硬件之间的连接。2、分类网卡按总线宽度分为16位或32位，服务器通常采用

5、32位的网卡。网卡按总线类型可分为ISA、EISA、PCI、PCMCIA和并行接口。其中，PCI接口支持“即插即用”，既可用于工作站，又可用于服务器；对于笔记本电脑，通常采用PCMCIA总线或并行接口的便携式网卡。 按照支持的带宽为10Mb/s网卡、 100Mb/s网卡等。 一般来讲，10M网卡大多为ISA总线，100M网卡全部是PCI总线；服务器端的网卡可能有EISA总线或者其它总线。其中ISA为16位总线，PCI为32位总线，PCI网卡自然比ISA好，速度快。,14,网卡按接口类型可分为：AUI接口，连接粗同轴电缆；BNC接口，连接细同轴电缆；RJ-45接口，连接无屏蔽双绞线；SC或ST型

6、接口，连接光纤。 另：每个计算机的网卡都有一个固化的网卡地址，该地址是惟一的、不可重复的一串16进制数，所有可用的网卡地址总数约为70亿个。,50欧BNC接口 ST光纤连接器 SC光纤连接器RJ45头 光纤 T型头,网卡的基本功能 （1）数据转换数据在计算机内是并行数据，计算机外是串行传输，网卡就完成对数据进行并/串和串/并转换的功能。（2）数据缓存这是网卡的一个重要功能，它运用缓存的传输技术协调局域网介质和计算机设备之间的速率，以防止数据在传输过程中丢失和实现传输控制。（3）通信服务。网卡中提供的通信协议服务软件，通常被固化在网卡的只读存储器中。,16,局域网的分类,按照网络的通信方式 专用

7、服务器局域网(Server-Based) 客户机/服务器局域网(Client/Server) 对等局域网 (Point-to-Point),按照介质访问控制方法 共享介质局域网 以太网 令牌总线 令牌环 FDDI 快速以太网、千兆以太网、 FDDI 交换式局域网 交换式以太网 ATM局域网仿真 IP over ATM MPOA 虚拟局域网,专用服务器局域网,专用服务器局域网是一种主/从式结构(“工作站/文件服务器”结构)。是由若干台工作站及其一台或多台文件服务器，通过通信线路连接起来的网络。该结构中，工作站可以存取文件服务器内的文件和数据及其共享服务器存储设备，服务器可以为每一个工作站用户设置

8、访问权限。但是，工作站相互之间不可能直接通信，不能进行软硬件资源的共享，网络工作效率降低。Netware网络操作系统是工作于专门服务器局域网的典型代表。,客户机/服务器局域网,C/S结构局域网是一种基于服务器的网络，这种结构的网络是在网络中设置一台或多台服务器，用于控制和管理网络或建立特殊的应用。所有工作站均可共享服务器的软硬件资源，客户机之间可以相互自由访问，数据的安全性较专用服务器局域网差，服务器对工作站的管理也较困难。但是局域网中服务器负担相对降低，工作站的资源得到充分利用，提高了网络的工作效率。通常，这种组网方式适用于计算机数量较多，位置相对分散，信息传输量较大的单位。工作站一般安装W

9、indows 9x操作系统，Windows NT和Windows2000 Sever是客户机/服务器局域网的代表网络操作系统。C/S结构局域网可根据用户规模建立单服务器网络、多服务器网络、多服务器的高速干线网络。,单服务器结构网络只有一台服务器，服务器对整个网络进行管理、控制和用于集中存放数据。使用单服务器结构可以组成多种拓扑结构的局域网。单服务器网络的规模适合在1050个网络用户，系统可以提供统一的文件管理、网络打印和网络数据库等应用。,（1）单服务器网络,(2)多服务器网络,如果联网的用户数量超过250个，由于用户数量很多，网络可能覆盖的区域就很大，因此不仅要使用多个服务器，而且要将所有的

10、服务器连接到高速的主干线上，构成一个多服务器的高速干线网络。,(3)多服务器的高速干线网络,对等局域网络（又称为点对点（Point-to-Point）网络）是把联网的计算机组成工作组，并且连入网内的各计算机的地位是平等的，没有服务器，也没有提供像以服务器为中心的网络那样的安全特性，用户只能简单地通过网络在独立的同级系统间共享资源，该结构中，通信双方使用相同的协议。每个通信结点既是网络的提供者服务器，又是网络服务的使用者工作站；并且各结点和其他结点均可进行通信，可以共享网络中各计算机的存储容量和具有的处理能力。对等局域网实现简单，绝大多数网络操作系统都具有组建对等网络的性能，如Windows f

11、or Workgroups、Windows95、OS/2 Wrap等。虽然对等网络简单方便，但功能非常有限，只能实现简单的资源共享，并且网络的安全性很差。,对等局域网,IEEE802与OSI参考模型的对应关系（IEEE802为局域网规定的标准只对应于OSI参考模型的最低两层）,3.2 局域网的体系结构,局域网参考模型,局域网标准IEEE 802,IEEE为美国电气电子工程师协会(Institate of Electrical and Electronic Engineer)的简称。IEEE为局域网制定出了多种标准，这些标准统称为IEEE802标准。 IEEE802已被美国国家标准协会(ANSl

12、)、美国国家标准局(NBS)和国际标准化组织(ISO)采用，成为国际标准。IEEE 802标准主要包括以下内容：,IEEE 802标准,（1）IEEE 802.1标准，定义了局域网体系结构、网络互连、网络管理以及性能测试。 （2）IEEE 802.2标准，定义了逻辑链路控制LLC子层功能与服务。 （3）IEEE 802.3标准，定义了（CSMA/CD）总线介质访问控制子层与物理层规范。 （4）IEEE 802.4标准，定义了令牌总线（Token Bus）介质访问控制子层与物理层规范。 （5）IEEE 802.5标准，定义了令牌环（Token Ring）介质访问控制子层与物理层规范。 （6） I

13、EEE 802.6标准，定义了城域网MAN介质访问控制子层与物理层规范。 （7） IEEE 802.7标准，定义了宽带网络技术。 （8） IEEE 802.8标准，定义了光纤传输技术。 （9） IEEE 802.9标准，定义了综合语音与数据局域网（IVD LAN）技术。 （10）IEEE 802.10标准，定义了可互操作的局域网安全性规范。 （11）IEEE 802.11标准，定义了无线局域网技术。 （12）IEEE 802.12标准，定义了新型高速局域网标准。,IEEE802体系结构示意图,IEEE802定义了多种物理层，以适应不同的网络介质和不同的介质访问控制方法。 局域网数据链路层按功能

14、划分为两个子层：LLC和MAC。功能分解的目的： 将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分分开，以适应不同的传输介质。 解决共享信道(如总线)的介质访问控制问题，使帧的传输独立于传输介质和介质访问控制方法。 LLC： 与介质、拓扑无关； MAC：与介质、拓扑相关。 不同的LAN标准，它们的LLC子层都是一样的，区别仅在MAC子层和物理层。,IEEE802体系结构,决定局域网的技术因素 局域网的拓扑结构 局域网的介质访问控制方法局域网的传输介质,3.3 局域网技术,总线结构局域网,总线型拓扑是将服务器和工作站都连到一条公共的电缆线上，如图所示。网络所有节点共享这条公用通信线路。,环型结构局域网

15、,环型拓扑 是一 种所有的节点通过 环路接口分别连接 到它相邻的两个节 点上，从而形成的 一种首尾相接的闭 环通信网络，如右 图所示。,星型拓扑是网络上所有节点都和中心节点进行点对点的连接，中心节点可以是服务器，也可以是连接器等设备，如图所示。,星型结构局域网,局域网的介质访问控制的方法,局域网使用广播信道（多点访问，随机访问），多个站点共享同一信道。问题： 各站点如何访问共享信道？ 如何解决同时访问造成的冲突（信道争用）？ 解决以上问题的方法称为介质访问控制方法。介质访问控制方法控制网络节点何时能够发送数据。,IEEE 802规定了局域网中最常用的介质访问控制方法：,IEEE 802.3 载

16、波帧听多路访问/碰撞检测（CSMA/CD） IEEE 802.5 令牌环（Token Ring） IEEE 802.4 令牌总线（Token Bus ）,36,1、带有碰撞检测的载波侦听访问控制（CSMA/CD）CSMA/CD （Carrier Sense Mulitiple Access/Collision Detection）技术适合于总线结构基带传输系统。它包含两方面的内容：载波侦听（CSMA）和碰撞检测（CD）。载波侦听：查看信号的有无称为载波侦听。 CSMA网络中的各个站点都有一个“侦听器”，用来测试总线上有无其他工作站正在发送信息，如果总线已被占用，则此工作站等待一段时间后再争取发

17、送权；如果侦听总线是空闲的，没有其他工作站发送信息就立即抢占总线进行信息发送。,37,总线已被占用，工作站等待时间确定的方法有： (1) 持续的载波侦听多点访问当某工作站检测到总线被占用后，继续侦听下去，一旦发现总线空闲，就立即发送信息。(2) 非持续的载波侦听多点访问当某工作站检测到总线被占用后，就延迟一个随机时间，然后再检测，不断重复，直到发现总线空闲，就开始发送信息。,碰撞检测：当总线处于空闲时，某一个瞬间，如果总线上两个或两个以上的工作站同时都想发送信息，那么该瞬间他们都可能检测到总线是空闲的，同时都认为可以发送信息，从而一齐发送，这就产生了碰撞；另一种情况是某站点侦听到总线是空闲的，

18、但这种空闲可能是较远站点已经发送了信息，但由于在传输介质上信号传送的延时，当信息还未传送到此站点时，如果此站点又发送信息，也将产生碰撞。,38,CSMA/CD协议的工作过程通常可以概括为： 先听后发 边听边发 冲突停发 随机重发,CSMA/CD的特点,优点：结构简单、网络维护方便、增删节点容易，网络在轻负载（节点数较少）的情况下效率较高。 缺点：随着网络中节点数量的增加，传递信息量增大，即在重负载时，冲突概率增加，总线LAN的性能就会明显下降。,41,2、令牌环网访问控制（Token Ring）这种技术适用于环形结构的基带局域网。环形网络只有一条环路，信息沿环单向流动。令牌（Token ）也叫

19、通行证，它使用一种专门的数据包，在环路上持续地循环传输以确定一个工作站何时可以发送信息包。令牌有“忙”和“空”两个状态。,42,Token Ring的优点： 网络中的节点只有截获令牌时才能发送数据，没有获取令牌的 节点不能发送数据，使用令牌环的LAN中不会产生冲突； 环中结点访问延迟确定； 适用于重负载环境，在重负载时，对各节点公平，且效率高； 支持优先级服务； Token Ring的缺点： 在轻负载时，由于存在等待令牌的时间，效率较低； 环维护工作复杂； 实现比较困难；,令牌环的特点,这种技术适用于总线型结构或树型结构的基带局域网。 它首先将总线型或树型局域网中的各工作站排成一个逻辑上的环，

20、即给每个工作站一个逻辑地址（比如 n），它的下一站是n+1，它接受来自n-1工作站的信息包和令牌，并转发给n+1工作站。其余则与令牌环网的原理一致。,N,N+1,N-1,3、令牌总线网访问控制（Token Bus）,令牌总线（Token Bus）,令牌总线的工作原理：任何一个结点只有在取得令牌后才能使用共享总线去发送数据. Token Bus是在总线拓扑结构中建立一个逻辑环，环中的每一个节点中都有上一节点地址与下一节点地址。令牌按照环中节点的位置依次循环传递。每一节点必须在它的最大持有时间内发完帧，即使未发完，也只能等待下次持有令牌时再发送。环中令牌传递顺序与该节点在总线上的物理位置无关。,T

21、oken Bus的主要特点： 介质访问延迟时间有确定值； 通过令牌协调各结点之间的通信关系，各结点之间不发生冲突，重负载下信道利用率高； 支持优先级服务。,传输介质,局域网的通信介质可分为有线介质和无线介质两类，也叫导向的（guided）和非导向的（unguided）。 常用的有线通信介质1同轴电缆（Coaxial Cable）2双绞线(Twisted Pairwire) 3光纤 常用的无线通信介质1广播无线电波2微波3红外线,局域网传输介质,细同轴 D=1.02cm，10Mbit/s 每段185m、4中继、5段（925m） 优缺点： 价格低 安装方便（T型连接器、BNC接头、Terminat

22、or） 抗干扰能力较强 可靠性差 粗同轴 D=2.54cm，10Mbit/s 每段500m、4中继、5段（2500m） 优缺点：价格稍高 安装方便（收发器、收发器电缆、Terminator） 抗干扰能力强 连接距离中等 可靠性好,双绞线,双绞线是综合布线工程中最常用的一种传输介质。 与其他传输介质相比，双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制，但价格较为低廉。 双绞线可分为 非屏蔽双绞线(UTP：Unshilded Twisted Pair) 屏蔽双绞线(STP：Shielded Twisted Pair),双绞线,-螺旋绞合的双导线，1mm -每根4对、25对、1800对

23、 -典型连接距离100m（LAN） -RJ45插座、插头 -优缺点：成本低组装密度高、节省空间安装容易（综合布线系统）平衡传输（高速率）抗干扰性一般连接距离短,屏蔽双绞线 (STP) 非屏蔽双绞线 (UTP),以铝箔屏蔽以减少 干扰和串音,双绞线外无任何屏蔽层,常用的双绞线为3类(16Mbit/s) 和5类(155Mbit/s)两种,光导纤维,涂覆层,塑料外套,填充层,光纤,55,光纤主要分为：单模光纤（Single Mode Fiber）单模光纤的纤芯直径很小，在给定的工作波长上只能以单一模式传输，传输频带宽，传输容量大。多模光纤（Multi Mode Fiber）多模光纤是在给定的工作波长

24、上，能以多个模式同时传输的光纤。与单模光纤相比，多模光纤的传输性能较差。,双绞线、同轴电缆、光纤之间的比较,无线传输介质1无线电短波通信无线电波由于具有容易产生、可以传播很远的距离、能够穿过建筑物的特性，被广泛用于通信。无线电波的传输是全方向的，因此发射和接收装置不需要在物理上进行精确对准。 2微波传输微波频率在100MHz以上。微波能沿着直线传播，具有很强的方向性，因此，发射天线和接收天线必须精确地对准。,3红外线无导向的红外线已经被广泛应用于短距离通信。在日常生活中使用的遥控装置都利用了红外线 装置。红外线通信的特点是相对有方向性和成本较低。 其主要的缺点是不能穿透坚实的物体。许多笔记本电

25、 脑都内置了红外线通信装置。从另一方面看，红外线不能穿透坚实的物体也是 一个优点，不会对其他系统产生串扰，因此数据保密性要 高于无线电系统。,传 统 共 享 介 质 局 域 网,3.4 共享介质局域网,以太网的主要技术规范,拓扑结构：总线型或星型。介质访问控制方式：CSMA/CD。传输速率：10Mbit/s。传输介质：同轴电缆（50基带传输）或 双绞线。网卡接口：细缆BNC接口、粗缆AUI接口和双绞线的RJ-45接口。网段最大个数：5段4个中继器或Hub级连个数4。最大工作站数：1024个。,令牌环网的主要技术规范,拓扑结构：环形。介质访问控制方式：Tonken Ring。传输速率：4Mbit

26、/s 16Mbit/s。传输介质：STP双绞线、UTP双绞线和光纤。网卡接口：9针电缆插座DB9、RJ-45接口。 最大工作站数：使用STP可连接2260台设备，使用UTP可连接272台设备。,ARCnet网的主要技术规范,拓扑结构：星型、总线型及混合型。介质访问控制方式：Tonken Bus。传输速率：100Mbit/s。传输介质：93的同轴电缆、100的UTP双绞线、光纤。网卡接口：低阻网卡，使用于星型网络；高阻网卡，适用于总线型网络。 最大工作站数：255台。,速率达到或超过100Mbit/s的局域网称为高速局域网。 常见的有： 100 BASE-T 技术 100 VG-AnyLAN F

27、DDI（光纤分布式数据接口） 帧中继 ATM局域网 千兆位以太网（吉比以太网）,3.5 高速局域网简介,交换局域网 虚拟局域网,3.6 交换局域网及虚拟局域网,共享介质局域网存在的问题,传统的局域网技术是建立在“共享介质”的基础上，网中所有结点共享一条公共通信传输介质，典型的介质访问控制方式是CSMA/CD、Token Ring、Token Bus。介质访问控制方式用来保证每个结点都能够“公平”的使用公共传输介质。如果局域网中有N个结点，则每一个结点平均能分到的带宽为“总带宽/N”。,共享介质局域网存在的问题,在以太网中，当局域网的规模不断的扩大，节点数N不断增加时，每个结点平均能分到的带宽将

28、越来越少。当网络结点数N增大、网络通信负荷加重时，冲突和重发现象将大量发生，网络效率急剧下降，网络传输延迟增长，网络服务质量下降。为了克服网络规模和网络性能之间的矛盾，人们提出了以下解决方案。,共享介质局域网存在的问题,三种解决方案 将局域网共享介质方式交换局域网。 将大型局域网划分为多个用网桥与路由器互联的子网。 提高局域网的数据传输速率高速局域网。,交换局域网 交换局域网的基本结构 :交换局域网的核心设备是局域网交换机，它可以在它的多个端口之间建立多个并发连接。每个端口可以单独与一个节点连接，也可以与一个共享介质式的以太网集线器连接。 在交换式局域网中，不管有多少工作站，可以通过交换机为所

29、有节点建立并行、独立和专用带宽的连接。 局域网交换机的工作原理（P60）,专用端口：如果一个端口只连接一个节点，那么这个节点就可以独占带宽。共享端口：如果一个端口连接一个与端口带宽相同的以太网，那么这个端口将被以太网中的所有节点共享。,交换局域网,交换局域网的核心设备是局域网交换机，它可以在它的多个端口之间建立多个并发连接。下图交换局域网的工作原理，图中交换机为站点A 和站点E，站点B 和F，站点C和站点D分别建立了并行、独立的三条链路，使之能同时实现A和E、B和F、C和D之间的通信。,交换局域网的工作原理,虚拟局域网 虚拟局域网是建立在局域网交换机或ATM交换机的基础上的，以软件方式来实现逻

30、辑工作组的划分与管理，逻辑工作组的节点组成不受物理位置的限制。 逻辑工作组将网络上的节点按工作性质与需要划分而得到，一个逻辑工作组就是一个虚拟网络。 构成虚拟局域网的条件是：所有用户终端都连接到支持虚拟局域网的交换机端口上。,3.7 网络操作系统,网络操作系统概述 NetWare Windows 2000 server UNIX Linux 网络操作系统的比较与选择,网络操作系统概述,网络操作系统是指能利用局域网低层提供的数据传输功能，为高层网络用户提供共享资源管理服务，以及其他网络服务的操作系统软件。 网络操作系统的基本任务：屏蔽本地资源与网络资源的差异性，为用户提供各种基本网络服务功能，完

31、成网络共享系统资源的管理，并提供网络系统的安全性服务。,网络操作系统主要有以下几种： 微软公司的Windows NT server Novell 公司的 NetWare UNIX Linux,NetWare的高度专用的设计方案在文件和打印共享中有很好的表现； UNIX操作系统具有较好的网络安全性，能长时间地稳定运行； Windows NT充分发挥了主从结构工作站的运算能力，并且有良好的图形用户界面便于用户使用； Linux采用微内核技术，可根据系统的硬件特性及具体的应用需求重新编译，这保证了系统的精简、高效和稳定。,网络操作系统的比较与选择,网络用户在选择操作系统时，应根据自己的实际需要来确定

32、，并注意考虑以下几方面的内容： 1性能和软硬件的兼容性 2网络的规模大小及其扩充性 3通信质量 4安全性,操作系统性能比较,网络互连基础,网络互连的定义:网络互连是指用一定的网络互连设备将多个拓扑结构相同或不同的网络连接起来，构成更大规模的网络。 网络互连的目的是使得网络上的一个用户可以访问其他网络上的资源，实现网络间的信息交换和资源共享。 根据网络的地理覆盖范围，网络互连可分为4种类型。 局域网之间的互连（LAN-LAN） 同构网互连 异构网互连 局域网与广域网之间的互连（LAN-WAN） 广域网之间的互连（WAN-WAN） 通过广域网实现的局域网之间的互连（LAN-WAN-LAN）,互连设

33、备,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来进行互连。 常用的连接设备划分为以下几种类型： 1网络传输介质互连设备2网络物理层互连设备3数据链路层互连设备 4网络层互连设备 5应用层互连设备,网络互连设备 中继器（Repeater）实现物理层的互连； 网桥（Bridge）实现数据链路层的互连； 路由器（Router）实现网络层的互连； 网关（Gateway）实现网络高层的互连； 交换机（Switch）实现链路层或网络层的互连。,网络传输介质互连设备网络线路与用户结点具体衔接时，用到的接口有以下几种： T型连接器、收发器、屏蔽或非屏蔽双绞线连接器RJ-4

34、5、RS232接口（DB-25）、DB-15接口、VB35同步接口 T型连接器与BNC接插件同是细同轴电缆的连接器 RJ- 45是非屏蔽双绞线连接器。 DB-25（RS-232）接口是目前微机与线路接口的常用方式。 DB-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。 VB35同步接口用于连接远程的高速同步接口。,终端适配器 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。 调制解调器: 调制解调器（Modem）其功能是将计算机的数字信号转换成模拟信号或反之，以便在电话线路或微波线路上

35、传输。,网络物理层互连设备:中继器（RP repeater）和集线器（HUB） 中继器 中继器又叫转发器，是两个网络在物理层上的连接，用于连接具有相同物理层协议的局域网，是局域网互连的最简单的设备。 由于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，为了保证有用数据的完整性，并在一定范围内传送，要用中继器（RP repeater）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。 以太网络标准中就约定了一个以太网上只允许出现5个网段，最多使用4个中继器，而且其中只有3个网段可以挂接计算机终端。,5-4-3原则: 使用中继器连接的网络，只能实现5个网段、4个中继、三个网段可

36、用,集线器 集线器（Hub）的英文含义是中枢或多路交汇点。集线器是局域网中工作站和服务器的连接设备。 在星型局域网中，每个工作站是用双绞线连接到集线器上，由集线器对工作站进行集中管理。 集线器可以说是一种特殊的中继器，区别在于集线器能够提供多端口服务，也称为多口中继器。 按集线器的结构，可分为交换式、共享式和可堆叠共享式3种。 交换式Hub 共享式Hub 堆叠共享式Hub,数据链路层互连设备,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，是一个局域网与另一个局域网之间建立连接的桥梁。 网桥的作用是扩展网络和通信的手段，在

37、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。 根据网桥连接的范围，网桥可分为本地网桥和远程网桥。,89,本地网桥：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。本地网桥又可以分为：内桥与外桥 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。如果使用远程网桥，则远程桥必须成对出现。通常远程桥使用调制解调器与传输介质（如电话线）实现两个局域网的连接。通过远程桥互连的局域网将成为城域网或广域网。,网桥互连,网桥与中继器相比，具有以下特点： 网桥可以实现不同类型的局域网互连，而中

38、继器只能实现以太网间的相连。 网桥可以实现大范围的局域网互连，而中继器只能将5段以太网相连，且不能超过一定距离。 网桥可以隔离错误帧，提高网络性能。而中继器互联的以太网区段，随着用户的增多，冲突加大，网络性能将会降低。 网桥的引入可以提高局域网的安全性。,作为高性能的集线设备，是在网络中同多台计算机连接并允许在他们之间发送和接收数据的电子设备。 随着价格的不断降低和性能的不断提升，在以太网中，交换机已经逐步取代了集线器而成为常用的网络设备。 用交换机构建的局域网称为交换式局域网，而用集线器构建的局域网则属于共享式局域网。,交换机,具有堆叠功能的交换机可以堆叠，下图是交换机堆叠的连接图。,94,

39、交换机与集线器区别 从OSI体系结构来看：集线器属于OSI的第一层物理层的设备，而交换机属于第二层数据链路层的设备。即：集线器只能对数据的传输起到同步、放大、和整形。 从工作方式看：集线器是一种广播模式，即它的某一个端口工作时，其它所有端口都能收到信息，容易产生广播风暴。交换机就可以避免这种现象。在工作时，只有发现请求的端口和目的端口之间相互响应而不影响其它端口，于是交换机能够隔离冲突和有效的防止广播风暴的产生。从带宽来看，集线器不管有多少端口，所有端口都共享一条带宽，在同一时刻只能有两个端口发送数据，其他的只能等待，工作在半双工模式下，而交换机 ，每个端口都有一条独占的带宽，两个端口工作的时

40、候不影响其他端口的工作，半双工与全双工模式下。,网桥和交换机的区别 第一，网桥在软件的基础上工作，因而速度较低，交换机主要基于专用集成电路工作，处理速度快得多； 第二，交换机允许在多组端口间同时交换帧，相当于多个网桥在同时工作，实现了帧转发的并行操作。假设网桥和交换机的端口速率都是10Mbit/s，网桥有两个端口，交换机有n个端口，则网桥的容量仅10Mbit/s，而交换机的容量可以达到5nMbit/s，即可以有n/2对端口同时转发帧； 第三，由于交换机支持多个端口，可以把网络划分成多个独立的冲突域，每个冲突域独立地执行CSMA/CD协议。,路由器（Router）是用于连接多个逻辑上分开的网络。

41、路由器（Router）工作在第三层网络层。它不仅具有传输能力，而且路径选择的能力。 逻辑网络是指一个单独的网络或一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器来完成。 路由器具有判断网络地址和选择路径的功能，它能在多网络互连环境中建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网。 路由器是使用它的信息为每一个信息包选择最佳路径；网桥是根据路径表来转发和过滤信息包。,网络层互连设备,路由器的工作原理,在一个计算机网络中，当连接不同类型而协议差别又较大的网络时，则要选用网关设备。 网关的功能体现在OSI模型的最高层，它将协议进行转换，将数据重新分组，以便在两个不同类型的网络系统之间进行通信。 一般来说，网关只进行一对一转换，或是少数几种特定应用协议的转换，网关很难实现通用的协议转换。 用于网关转换的应用协议有电子邮件、文件传输和远程工作站登录等。 网关已成为网络上每个用户都能访问大型主机的通用工具。,应用层互连设备,网关连接,