網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)和設(shè)備

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1第2章 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)和設(shè)備2.1網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)2.2網(wǎng)絡(luò)設(shè)備2網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型：指網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)掛接在同一物理鏈路上3環(huán)型網(wǎng)絡(luò)：指整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的物理鏈路構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)，所有的計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)都掛接在這個(gè)環(huán)上4星型網(wǎng)絡(luò)(Star topology)：所有的計(jì)算機(jī)結(jié)點(diǎn)都連接在一個(gè)中心結(jié)點(diǎn)上5樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：是一種分層結(jié)構(gòu)62.1.1 雙絞線雙絞線電纜,根據(jù)絕緣層是否屏蔽分為:屏蔽雙絞線電纜（STP）非屏蔽雙絞線電纜（UTP）7RJ45引腳分布82.1.2 同軸電纜同軸電纜：以硬銅線為芯，外包一層網(wǎng)狀導(dǎo)體環(huán)繞的絕緣材料。網(wǎng)狀導(dǎo)體外又覆蓋一層保護(hù)性材料。9102.1.3光纖光纖是采用石英玻

2、璃制成的的橫截面積較小的雙層同心圓柱體根據(jù)入射角的大小,分為單模光纖和多模光纖11光發(fā)送機(jī):光發(fā)送機(jī)負(fù)責(zé)產(chǎn)生光束，將電信號(hào)轉(zhuǎn)變成 光信號(hào)，再把光信號(hào)導(dǎo)入光纖；光接收機(jī):光接收機(jī)負(fù)責(zé)接收從光纖上傳輸過(guò)來(lái)的光 信號(hào)，并將它轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，經(jīng)解碼后再作相應(yīng)處理12光纜132.1.4無(wú)線介質(zhì)無(wú)線介質(zhì)采用無(wú)線信號(hào)作為傳輸介質(zhì)無(wú)線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),一般只有星形結(jié)構(gòu),這種架構(gòu)包含一個(gè)通信用的中央計(jì)算機(jī)（Access Point，AP）。142.2.1網(wǎng)絡(luò)接口卡NIC組成發(fā)送/接收部件負(fù)責(zé)信號(hào)的發(fā)送、接收載波檢測(cè)檢測(cè)介質(zhì)上有否信號(hào)發(fā)送/接收控制部件及緩沖區(qū)曼徹斯特編碼/譯碼器對(duì)發(fā)送/接收的數(shù)據(jù)編碼/譯碼，變換成

3、適合于在LAN上傳輸?shù)男盘?hào)15網(wǎng)卡的使用：網(wǎng)卡地址：即網(wǎng)卡的物理地址或稱為MAC地址，固化在網(wǎng)卡硬件中傳輸速率（僅10/100Mbps雙速網(wǎng)卡可選）全雙工 / 半雙工162.2.2 網(wǎng)絡(luò)集線器(HUB)多端口的中繼器，屬于物理層設(shè)備功能：在網(wǎng)段之間拷貝比特流，信號(hào)整形和放大可認(rèn)為它是將總線折疊到鐵盒子中的集中連接設(shè)備可改變網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)湫问剑嚎偩€連接星形連接端口數(shù)：常見(jiàn)的有8，12，16，24口17三種結(jié)構(gòu)：獨(dú)立式：固定端口配置，擴(kuò)充時(shí)用級(jí)連的方法堆疊式:固定配置，用堆疊方法進(jìn)行擴(kuò)充堆疊連接在一起的HUB在邏輯相當(dāng)于一臺(tái)單獨(dú)的HUB，可統(tǒng)一管理18以1臺(tái)服務(wù)器，3臺(tái)PC機(jī)為例： 一臺(tái)HUB 4塊

4、UTP接口的網(wǎng)卡 4臺(tái)PC機(jī) 8個(gè)RJ45接頭（水晶頭） 若干米UTP雙絞線 以1臺(tái)服務(wù)器，3臺(tái)PC機(jī)為例： 一臺(tái)HUB 4塊UTP接口的網(wǎng)卡 4臺(tái)PC機(jī) 8個(gè)RJ45接頭（水晶頭） 若干米UTP雙絞線 用集線器搭建簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)NICHUBUTPPC機(jī)服務(wù)器192.2.3 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)(Switch)共享信道LAN的缺點(diǎn)： 多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送會(huì)造成沖突；網(wǎng)絡(luò)中站點(diǎn)越多，沖突現(xiàn)象越嚴(yán)重每個(gè)站點(diǎn)的平均擁有帶寬為W/n；解決的方法：網(wǎng)段分割(微網(wǎng)段化)減少每個(gè)網(wǎng)段中站點(diǎn)的數(shù)量網(wǎng)段分割后網(wǎng)絡(luò)總體帶寬增加20網(wǎng)絡(luò)分段 HUB HUBMAC廣播域獨(dú)立的沖突域獨(dú)立的沖突域網(wǎng)橋或網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)交換機(jī)只能分隔沖突域，但不

5、能分隔廣播域21實(shí)現(xiàn)網(wǎng)段分割的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和網(wǎng)橋?qū)偻活愒O(shè)備，工作在數(shù)據(jù)鏈路層上。但網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的端口數(shù)多，并且速度快。在這個(gè)意義上，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)又稱為多端口的高速網(wǎng)橋。工作原理構(gòu)造：端口-地址表、端口緩沖器、交換矩陣 22 學(xué)習(xí)源地址（構(gòu)造端口-地址表）過(guò)濾本網(wǎng)段幀（隔離沖突域）轉(zhuǎn)發(fā)異網(wǎng)段幀（交換）廣播未知幀（尋找目的站點(diǎn)）23轉(zhuǎn)發(fā)方式存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā).整個(gè)幀完整接收并存儲(chǔ)到緩沖區(qū)，對(duì)整個(gè)幀進(jìn)行差錯(cuò)檢驗(yàn)，然后再查表找出目的端口并轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)，錯(cuò)誤不會(huì)擴(kuò)散到目的網(wǎng)段缺點(diǎn)：交換延遲比較大直通轉(zhuǎn)發(fā)因?yàn)檗D(zhuǎn)發(fā)僅依賴于目的地址DA，所以只要收到幀的前6個(gè)字節(jié)(DA字段)，就可查表找出目的端口并

6、轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)點(diǎn)：交換延遲小缺點(diǎn)：無(wú)法進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)，幀錯(cuò)誤會(huì)擴(kuò)散到目的網(wǎng)段24使用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)帶來(lái)的好處分割沖突（碰撞）域減少了沖突允許建立多個(gè)連接提高了網(wǎng)絡(luò)總體帶寬減少每個(gè)網(wǎng)段中的站點(diǎn)數(shù)提高了站點(diǎn)平均擁有帶寬允許全雙工連接提高帶寬網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中的地位作為L(zhǎng)AN核心主干連接設(shè)備，如網(wǎng)絡(luò)中心、數(shù)據(jù)中心等高網(wǎng)絡(luò)通信流量的應(yīng)用場(chǎng)合，如圖像處理、視頻流等對(duì)網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度要求比較高的場(chǎng)合25千兆主干交換機(jī)服務(wù)器校園網(wǎng)10Mbps UTP100Mbps UTP （連接校園網(wǎng)）1000Mbps Fiber100Mbps UTP校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖二級(jí)交換機(jī)HUB262.4 路由器Router工作在第三層（網(wǎng)絡(luò)層）上在網(wǎng)絡(luò)之

7、間轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)分組能夠提供按最佳路由轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)分組實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)隔離，限制廣播風(fēng)暴。(目的地址無(wú)法識(shí)別時(shí)，路由器將其丟棄，而不是廣播比較網(wǎng)絡(luò)交換機(jī))27用路由器連接起來(lái)的若干個(gè)網(wǎng)絡(luò)，它們?nèi)允歉髯元?dú)立的。要想從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)用路由器連接起來(lái)的另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)，必須指定該站點(diǎn)的邏輯地址（IP地址），通過(guò)廣播是無(wú)法與之進(jìn)行通信的。因?yàn)槁酚善鞑粫?huì)轉(zhuǎn)發(fā)廣播包。 28路由器的結(jié)構(gòu)控制部件（CPU、RAM、OS）路由表協(xié)議軟件網(wǎng)絡(luò)接口（LAN、WAN、CONSOLE）29用路由器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) HUB HUB路由器沖突域2沖突域1路由器可以分隔沖突域和廣播域30路由器工作原理采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方法：接收并緩存IP數(shù)據(jù)分組，提

8、取分組中的目的IP地址，然后查路由表決定轉(zhuǎn)發(fā)路徑。如果未查到，則丟棄該分組。交換機(jī)也用查表的方法決定轉(zhuǎn)發(fā)路徑，但交換機(jī)的表是“端口-MAC地址”表，存放的是端口與目的MAC地址之間的關(guān)系，要用幀中的MAC地址查表；31而路由器中的路由表是“端口-網(wǎng)絡(luò)地址”表，存放的是端口與目的網(wǎng)絡(luò)地址之間的關(guān)系，故要從分組中提取IP地址，并解析出其中的網(wǎng)絡(luò)地址部分來(lái)查表。路由表用于存放到達(dá)其他網(wǎng)絡(luò)的路由信息。32基于路由表（Routing Table）的路由選擇網(wǎng)絡(luò)號(hào)（網(wǎng)絡(luò)地址）路徑。用下一路由器對(duì)應(yīng)端口的IP地址來(lái)表示例如，路由器： 路徑1：30.0.0.1 (R1) 路徑2：20.0.0.1 (R2) 路

9、徑3：30.0.0.3 (R3) 路徑4：40.0.0.3 (R5)路徑成本/開(kāi)銷。路徑成本用步跳數(shù)來(lái)表示，指出到達(dá)某一網(wǎng)絡(luò)所跨越的路由器的個(gè)數(shù)。 33路由表的基本內(nèi)容目的網(wǎng)絡(luò)路由(下一站點(diǎn))距 離172.16.0.0202.168.0.010.0.0.0202.168.0.2202.168.0.0直接172.16.0.010.0.0.0AB路由器A的路由表直接.1.1.2.100134注意：路由器是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)號(hào)來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)包的，所以路由表中存放的是目的網(wǎng)絡(luò)號(hào)，而不是目的主機(jī)號(hào)。類比：郵政局在城市間轉(zhuǎn)發(fā)信件依據(jù)的是城市名。這樣做的優(yōu)點(diǎn)：路由表小，所以節(jié)省路由器的存儲(chǔ)空間，路由表的路由更新速度快

10、。 35路由表的維護(hù)有兩種基本方式： 靜態(tài)路由由人工預(yù)先設(shè)置好，只適用于小型網(wǎng)絡(luò) 動(dòng)態(tài)路由路由器運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況自動(dòng)地動(dòng)態(tài)維護(hù)。 36LAN1PC機(jī)WANLAN2R1R2用路由器連接兩個(gè)LAN一般說(shuō)來(lái)，通過(guò)WAN實(shí)現(xiàn)LAN之間的互聯(lián)，路由器是唯一可行的設(shè)備。37路由器結(jié)構(gòu)路由器的兩個(gè)關(guān)鍵功能: 運(yùn)行路由算法/協(xié)議 (RIP, OSPF, BGP)把入口的數(shù)據(jù)報(bào)交換到出口鏈路38輸入端口的功能數(shù)據(jù)鏈路層:如, 以太網(wǎng)物理層:位的接收分散化的交換: 給定數(shù)據(jù)報(bào)目的地址, 在路由表中查找輸出端口目標(biāo): 以線速實(shí)現(xiàn)輸入端口處理排隊(duì): 若數(shù)據(jù)報(bào)到達(dá)太快，來(lái)不及處理時(shí)39三種結(jié)構(gòu)的交換構(gòu)造40輸出端口的功能當(dāng)來(lái)自于交換引擎的數(shù)據(jù)報(bào)太快以至于來(lái)不及發(fā)送時(shí)，就需要進(jìn)行緩沖處理（Buff