常見組網設備96

1、計算機網絡技術與運用常見網絡設備 網絡設備2一網絡設備概述二物理層設備三數(shù)據鏈路層設備四網絡層設備網絡設備的分類3網絡設備Network Devices網絡接口設備網絡適配器NIC調制解調器Modem網絡連接設備集線器HUB交換機Switch網絡互連設備中繼器Repeater網橋Bridge路由器Router網關Gateway網絡布線設備網絡輔助設備網絡設備的功能是什么？網絡設備的根本任務原理是什么？如何選用設計網絡設備？如何評價比較網絡設備？如何安裝和運用網絡設備？如何管理和配置網絡設備？如何維護和監(jiān)控網絡設備？怎樣學習網絡設備的知識？4物理層設備51、調制解調器Modem基于PSTN實現(xiàn)計

2、算機聯(lián)網的信號轉換與通信設備2、光纖收發(fā)器Fiber Converter基于光纖/光纜傳輸介質實現(xiàn)計算計聯(lián)網的信號轉換設備3、中繼器Repeater通信信號的放大與整形設備，用來實現(xiàn)物理網絡的互連4、集線器HUB多端口中繼器，用來實現(xiàn)物理網絡的組建與信號傳輸早期遠程網絡主要經過租用電信部門廣泛建立的公用交換網絡PSTN(Public Switched Telephone Network)通訊線路實現(xiàn)，專門鋪設遠程網絡通訊線路在很多情況下雖然可行，但費用很高。傳統(tǒng)PSTN中用戶終端線路傳輸?shù)男盘柺悄M信號，而計算機處置的是數(shù)字數(shù)據/信號，必需在這兩種信號間進展轉換才可利用PSTN線路實現(xiàn)計算機聯(lián)

3、網，這個轉換設備就是調制解調器Modem。調制解調器是兩個設備的合成體，用于雙向計算機網絡通訊。調制器Modulator：把計算機需求傳輸?shù)臄?shù)字數(shù)據信號調制為適宜PSTN線路的模擬信號。解調器Demodulator：把來自PSTN線路的模擬通訊信號轉換為數(shù)字信號并提取其中的通訊數(shù)據。除了必要的信號轉換之外，Modem還須完成計算機通訊所需的物理層和數(shù)據連路層的相關通訊控制任務，這由相應的通訊協(xié)議來實施。Modem不是純粹的物理層設備。MODEM概述6PSTN網絡系統(tǒng)構成7端局端局長途局中心局長途局本地回路準長途干線高帶寬長途干線準長途干線本地回路光纖、微波、同軸雙絞線雙絞線MODEM的任務原理

4、8Modem屬于網絡接口設備，任務在OSI/RM的物理層和數(shù)據連路層部分。物理層協(xié)議：規(guī)定通訊雙方的信號傳輸與交互的一系列規(guī)那么，主要由CCITTITU根據不同的數(shù)據傳輸速率制定，如V.22、V.32、 V.32bis、V.34、V.34+、V.90、V.92等數(shù)據鏈路層協(xié)議：規(guī)定通訊雙方的數(shù)據傳輸于交互的一系列規(guī)那么，典型的協(xié)議有三種：面向字符的仿真終端(Simulation Terminal)協(xié)議面向字符的SLIP(Serial Line Internet Protocol)面向比特流的PPP(Point to Point Protocol)MODEM的任務協(xié)議9MODEM的運用方式10利

5、用Modem和PSTN建立起來的網絡往往稱為撥號網絡Dial-up Network，這種網絡可按需建立和撤除。內置Modem卡：獨立的可安裝到總線擴展槽中的Modem。外置Modem：具有獨立供電安裝的獨立網絡設備，銜接到計算機串行口。主板集成的Modem：直接由主機板提供。PCMCIA Modem：筆記本電腦運用。機架式Modem池：ISP運用。無線Modem：手機GPRS/CDMA網絡運用。其他工業(yè)用Modem等。MODEM的分類11Modem硬件的安裝：根據不同類型的Modem進展不同方式的安裝。線路的銜接：線Line In、數(shù)據線串行電纜/USB電纜。驅動程序的安裝和有關硬件參數(shù)的配置

6、。撥號網絡Dial-Up Network的建立和設置。網絡層協(xié)議的配置和運用軟件的安裝。注不測界的強干擾信號、雷雨天氣禁用。MODEM的安裝與運用12DSLDigital Subscriber Line數(shù)字用戶線路 Modem技術：利用PSTN線路直接傳輸數(shù)字信號，獲得更高的通訊性能，同時保管傳統(tǒng)的語音通訊。最典型的運用方式是ADSL非對稱式DSL，上行和下行的數(shù)據傳輸速率不一樣。Cable電纜 Modem技術：利用已有的有線電視系統(tǒng)線路傳輸計算機通訊信號，同時保管傳統(tǒng)的電視信號傳輸。該技術對ADSL技術構成一定的沖擊。兩種新型MODEM技術13光纖收發(fā)器的主要作用是實現(xiàn)光、電信號的相互轉換，

7、因此又稱為光電轉換器。其作用也可了解為光信號和電信號的相互調制解調，因此也有地方稱為光纖Modem。早期組網時，由于光纖、光纜本錢較高，因此運用頻率較低。當需求在電信號網絡中運用光纖提高通訊質量和間隔時，可以運用光纖收發(fā)器實現(xiàn)光電信號轉換，從而實現(xiàn)光信號傳輸和電信號傳輸?shù)臒o縫對接。隨著網絡中運用的光纖、光纜越來越多，頻繁運用外置獨立的光纖收發(fā)器會帶來一些問題，因此當前有許多網絡通訊設備把光纖收發(fā)器直接集成在設備內部，由此直接提供光纖接口。有些光纖收發(fā)器運用外置獨立電源，有些本身集成電源電路。光纖收發(fā)器概述14光纖收發(fā)器的分類按光纖類型分類：單模和多模光纖收發(fā)器按光纖數(shù)量分類：單纖和雙纖收發(fā)器按

8、傳輸速度分類：10、100、1000Mbps等按物理構造分類：桌面獨立式和機架式光纖收發(fā)器提供的端口類型電信號端口：RJ-45端口光信號端口：SC【方】、ST【圓】等光纖端口光纖收發(fā)器的運用本卷須知收發(fā)雙方最好運用同一品牌同一型號同一批次的產品大多數(shù)光纖收發(fā)器僅支持全雙工任務方式，留意溫度順應性光纖收發(fā)器的分類與運用15光纖收發(fā)器設備16中繼器Repeater是簡單的網絡設備，普通提供兩個等同的網絡端口，其作用是把從一個網絡端口接納到的通訊信號經過內部電子線路的整形放大后從另一個網絡端口轉發(fā)出去。因此又稱為轉發(fā)器，可雙向轉發(fā)通訊信號。當一個網絡中的通訊信號在一段傳輸介質上不能順利傳輸?shù)侥康墓?jié)點

9、時，可利用中繼器有效擴展聯(lián)網范圍和間隔。中繼器任務在OSI/RM的最低層物理層，僅處置通訊信號，不了解信號中包含的通訊數(shù)據。因此可以為中繼器不具備任何智能，能轉發(fā)任何類型的數(shù)據包，不論數(shù)據包正確與否，也不論是單播、組播還是廣播數(shù)據包。中繼器概述17從另一個角度看，也可以把中繼器看作是網絡互連設備，把位于不同位置的兩個物理網段互連起來，但要求互連的這兩個物理網段的物理層一致，也即中繼器的每個網絡端口是一致的。利用中繼器把兩個物理網段互連后構成的一個大網段應看作是同一個物理網絡。在同一個物理網絡中可以運用的中繼器數(shù)量往往是有限制的，緣由是通訊雙方在通訊過程中需求保證數(shù)據的傳輸時間和呼應時間。既有電

10、信號的中繼器，也有光信號的中繼器，還有無線信號的中繼器，應根據不同的信號類型選擇相應的中繼器類型，不能混用。中繼器概述18中繼器的運用1910BASE-2/10BASE-5以太網中運用中繼器時存在5-4-3規(guī)那么的限制，組網時必需遵照。5：整個物理網絡一共可以包含5個互連在一同的網段Segment4：整個物理網絡中最多可以放置4個中繼器。3：整個物理網絡的5個網段中最多允許3個網段可以接入計算機節(jié)點。另外：每個中繼器對于整個網絡而言均算作2個節(jié)點。中繼器銜接的網絡/網段20從本質上講，集線器HUB是一個多端口的中繼器，它也僅任務在OSI/RM的最低層物理層，其內部也僅處置通訊信號而不涉及信號中

11、的通訊數(shù)據。集線器提供多個一樣的網絡端口，每個網絡端口可銜接一聯(lián)網設備。和中繼器不同的是集線器普通提供運用雙絞線的RJ-45端口，有些能夠提供少量AUI端口或BNC端口。發(fā)明集線器是為了改善和處理總線拓撲構造的10BASE-2以太網的種種弊端問題，使網絡組建簡單化，使網絡任務更加穩(wěn)定可靠，使網絡缺點范圍縮減在較小的范圍內。集線器概述21運用集線器作為連網設備而構成的拓撲構造是星型構造，但本質上并沒有改動網絡通訊的任務原理。從集線器的任務原理來看，集線器內部實踐上依然是一條總線，一切的網絡端口“掛在這條總線上，當一個網絡端口收到通訊信號后經過整形放大處置后送到這條內部總線上“廣播到其他一切網絡端

12、口上，銜接在這些端口上的設備都可以接納到這個一樣的通訊信號。從任務原理可以看出集線器是典型網絡共享設備，一切網絡端口共享整個網絡帶寬，因此其網絡通訊性能是比較低的，這是導致集線器被效率更高的網絡交換機替代的主要緣由。集線器概述22集線器的運用23從每個集線器網絡端口用一根雙絞線銜接到一個網絡設備，這條雙絞線的最大間隔是100米。物理拓撲構造：星型構造邏輯拓撲構造：總線構造“Hub本意是“中心的意思，集線器是一種中心節(jié)點設備，很多銜接網絡設備節(jié)點的通訊線路在集線器處集中。只需集線器本身損壞才會導致整個網絡癱瘓，某個網絡端口缺點不會影響到其他的網絡端口。每個網絡端口的位置是等同無差別的。集線器的任

13、務原理24發(fā)送數(shù)據一切端口同在一個物理網段和物理網絡一個集線器提供的網絡端口數(shù)量是有限的，而網絡的規(guī)模在不斷擴張，單個集線器不能滿足組網需求，多個集線器共同任務是組網的必然要求。集線器之間相互銜接的方式串聯(lián)(級聯(lián)Cascade)：利用已有的RJ-45端口通用端口/公用級聯(lián)端口或專門的BNC端口/AUI端口實現(xiàn)級聯(lián)，簡單易行，根本不添加本錢，但要占用可用端口。串聯(lián)的方式可添加網絡覆蓋范圍。并聯(lián)(堆疊Stack)：利用集線器背板專門的堆疊端口實施多集線器銜接，堆疊之后的多個集線器構成一個邏輯上的整體。堆疊端口添加了集線器的本錢，而且堆疊只能在近間隔內實現(xiàn)。多個集線器堆疊或級聯(lián)后構成了一個更大的物理

14、網絡，銜接在一切集線器端口上的網絡設備在更大的范圍中共享網絡帶寬，導致整個網絡的通訊性能進一步降低。集線器的互聯(lián)25集線器的級聯(lián)26級聯(lián)端口Up-Link端口集線器的堆疊27不同廠家集線器運用的堆疊技術各不一樣，因此只能運用同一廠家同一型號的多個集線器進展堆疊。集線器的堆疊方式有兩種不同的實現(xiàn)方式，由集線器提供不同的堆疊模塊和堆疊電纜來實現(xiàn)，不能混合運用。幾個集線器堆疊勝利后構成一個更大的集線器整體，它們同在一個物理網段，共享同一個沖突域和廣播域。按提供的RJ-45端口數(shù)量分類5口、8口、12口、16口、24口等按傳輸速率/帶寬分類10M、100M、10/100M雙速自順應按配置方式分類獨立式

15、、堆疊式、模塊式按能否提供智能功能分類普通型、智能型按能否提供網管功能分類非網管型、網管型按安裝方式分類桌面式、機架式集線器的分類28普通集線器選擇適宜的位置放置，適宜接線和調試察看，留意水火平安、通風良好等。機架式集線器必需運用廠商提供的配件正確地安裝到指定類型的機架上。集線器運用過程留意：供電良好、防雷措施、防塵防濕、不要重物堆壓等。各種集線器端口銜接方式正確，操作得當。集線器的上電初始化和任務過程中留意有關指示燈的形狀變化。智能集線器的管理與維護。集線器的安裝與運用29數(shù)據鏈路層設備和物理層設備的功能類似，用來實現(xiàn)物理網絡/網段的組建，構成通訊網絡的物質根底。數(shù)據鏈路層設備不僅處置物理層

16、的通訊信號，還要上升到數(shù)據鏈路層處置數(shù)據幀。在數(shù)據幀處置的根底上可以實現(xiàn)更多的網絡功能，并可有效提升網絡的性能。數(shù)據鏈路層設備任務在兩個協(xié)議層次上，其內部構成比物理層設備復雜，任務原理也更加復雜，所涉及的技術特性也多。本課程主要涉及以太網數(shù)據鏈路層設備，包括網卡、網橋和交換機，因此在學習這些設備時應努力聯(lián)絡前面學習的以太網技術。數(shù)據鏈路層設備概述30網卡是網絡接口卡的簡稱，縮寫為NIC(Network Interface Card)，又稱為網絡適配器(Network Adapter)。網卡是銜接連網設備計算機等和網絡傳輸介質的網絡接口設備，它的根本功能是實現(xiàn)通訊信號與數(shù)據的收/發(fā)，以及為數(shù)據收

17、/發(fā)而做的相關任務，如數(shù)據格式的轉換與通訊規(guī)程控制等。網卡是計算機等連網設備與物理網絡之間銜接的“咽喉通道，直接決議了連網設備所能到達的網絡通訊性能。網卡的一端與連網設備的總線銜接，一方面接受來自總線的需求發(fā)送的數(shù)據和控制指令，另一方面向總線發(fā)送收到的數(shù)據和相關形狀信息。網卡的另一端與物理網絡的傳輸介質相連，經過網絡接口雙向傳送通訊信號。根據不同的傳輸介質，網卡需求不同的網絡接口類型和信號處置電路以及相應的通訊協(xié)議。從任務原理分析，網卡任務在OSI/RM的物理層和數(shù)據鏈路層上。網卡概述31按網卡接口所適用的傳輸介質分類有線介質網卡：雙絞線、同軸電纜、光纖等無線介質網卡：無線電、微波、紅外線等按

18、網卡所適用的物理網絡形狀分類以太網網卡、令牌環(huán)網卡、FDDI網卡、ATM網卡、無線局域網網卡等按網卡支持的總線接口類型分類ISA總線網卡、PCI總線網卡、PCI-X總線網卡、PCMCIA總線網卡、USB總線網卡等按網卡提供的網絡接口分類RJ-45接口網卡、BNC接口網卡、ATM接口網卡、AUI接口網卡、各種形狀的光纖接口網卡、多類型接口網卡等按網卡的存在方式分類獨立式網卡、主板集成式網卡等按網卡運用的場所分類效力器公用網卡、筆記本電腦公用網卡、普通臺式機網卡等網卡的分類32“獨立的網卡通常由一塊網絡主控芯片加上必要的外圍電路構成。外圍電路有時鐘電路、網絡接口銜接電路、信號處置與切換電路、總線接

19、口電路、BIOS芯片、自啟動芯片等。網絡主控芯片是整個網卡的中心，它的性能直接決議了網卡最終可以實現(xiàn)的功能和到達的網絡性能，這是選擇網卡的最主要根據。該芯片普通由網卡消費廠商自行設計/消費，但也有另外一些IC設計/消費廠商參與該芯片的設計/消費。網卡BIOS芯片也是重要的網卡組成元素，芯片中包含了控制網絡主控芯片任務的根本指令序列，為網卡驅動程序直接效力。網卡自啟動芯片中存放引導程序，用來實現(xiàn)網絡途經的操作系統(tǒng)引導。普通需另外購買該芯片安裝到網卡上。通常只需稱為“無盤任務站的計算機中才需求該芯片中的引導程序。假設是計算機主機板集成的網卡，其構成情況略有不同。網卡的根本構成33網卡的根本構成34

20、網絡接口的類型指示燈的數(shù)量和功能總線接口的類型網絡主控芯片的型號網卡BIOS的類型和版本能否提供自啟動芯片插座品牌和做工看網卡看什么？網卡的物理地址用來在網絡中獨一確定和識別采用該網卡的入網節(jié)點，這是確保網絡通訊次序的根本手段。通訊設備的物理地址不同網絡技術形狀的網卡物理地址表示方式和運用方法不一樣。以太網網卡的物理地址常稱為MAC地址，它由以太網數(shù)據鏈路層中的MAC介質訪問控制Media Access Control層運用。建立數(shù)據鏈路時運用通訊雙方的MAC地址進展相互識別與網絡定位。發(fā)送方會把收/發(fā)雙方的MAC地址放置在數(shù)據幀Data Frame中，數(shù)據幀接納者利用幀中的目的MAC地址來判

21、別該幀能否是發(fā)給本人的。網卡物理地址普通采用固化的方式“燒死在網卡上，用戶無法修正。網卡的物理地址35網卡的IRQ值為網卡這個接口設備指定中斷任務方式時的中斷懇求號IRQ。網卡的I/O地址為網卡這個接口設備指定數(shù)據和控制指令輸入輸出的端口地址。普通的網卡需求一段I/O地址，通常為32個20H。網卡的內存地址為網卡指定網卡BIOS映射到內存的入口地址。網卡的DMA值為網卡這個接口設備指定DMA任務方式時的DMA通道號。以上4個任務參數(shù)的設定方式早期的網卡：手工方式設定，常采用硬件跳線方式，也有用軟件設定。如今的網卡：支持PnP技術，自動設定，普通可經過設置軟件更改。普通建議采用由PnP自動選擇的

22、任務參數(shù)。網卡的任務參數(shù)36數(shù)據傳輸速率和任務方式半雙工/全雙工自動配置技術/自順應技術自動協(xié)商機制支持的介質和接口類型、指示燈數(shù)量和功能支持的總線類型和總線頻率支持的網絡協(xié)議和操作系統(tǒng)BIOS版本及其晉級才干自啟動芯片的類型和軟件版本CPU占用率和并發(fā)銜接數(shù)支持的網絡管理協(xié)議等網卡的根本特性37網卡的安裝網卡的物理安裝：根據網卡的總線類型安裝到不同的總線擴展槽中并進展固定，把適宜的傳輸介質銜接到網卡的網絡接口上。網卡的軟件安裝：向操作系統(tǒng)安裝適宜的網卡驅動程序，使操作系統(tǒng)能控制和運用該網卡。本質上是向操作系統(tǒng)提供適宜的數(shù)據鏈路層協(xié)議。網卡的驅動程序可以不斷晉級與更新。網卡的運用網卡的任務參數(shù)

23、配置手動/自動配置網卡的任務形狀監(jiān)控任務指示燈和操作系統(tǒng)等提供的形狀監(jiān)控數(shù)據運用專門的軟件監(jiān)控和調理網卡的任務形狀多網卡的運用多宿主計算機、網卡的改換、管理和維護網卡的安裝與運用38雖然存在5-4-3規(guī)那么之類的限制，利用集線器和中繼器等物理層的網絡設備曾經可以組建規(guī)模較大的網絡并能完成通訊任務實現(xiàn)應有的網絡功能。但這樣的網絡存在明顯的“先天缺乏。一個物理網絡中的節(jié)點數(shù)量存在明顯的限制，不能滿足網絡規(guī)模進一步擴展的需求。由于一切的節(jié)點共享同一個沖突域，當網絡中的節(jié)點數(shù)量越來越多時，網絡通訊性能會急劇下降。在這樣的網絡中引入網橋分割網段可有效地處理這些問題。網橋類似于中繼器，普通提供兩個網絡端口

24、，用來橋接兩個不同的物理網段/網絡。網橋和中繼器的任務有本質的差別，網橋把從一個網絡端口收到的數(shù)據包有選擇地轉發(fā)到另一個網絡端口，因此網橋不僅和通訊信號有關，也和通訊信號中包含的數(shù)據有關，它具備一定的“智能。網橋概述39網橋任務在OSI/RM的物理層和數(shù)據鏈路層，實現(xiàn)了兩個物理網段/網絡的數(shù)據鏈路層互連。有些網橋提供的兩個網絡端口是一致的，可以把兩個一樣技術形狀的物理網段/網絡互連。當然也有多端口的網橋設備。有些網橋提供的兩個網絡端口不一致，可以實現(xiàn)兩種不同技術形狀的物理層和MAC層不一樣物理網段/網絡的互連，但要求這兩個網段/網絡的數(shù)據鏈路控制層LLC層一致。網橋概述40網橋也是一種通訊轉發(fā)

25、器，但與中繼器的轉發(fā)完全不一樣。網橋的一個端口收到通訊信號后需求上升到數(shù)據鏈路層，從信號提取有效的數(shù)據幀進展判別能否需求轉發(fā)，假設收到的信號中無法提取有效的數(shù)據幀那么不轉發(fā)，這樣就有效地隔絕了沖突信號從網橋一端的物理網段/網絡傳播到網橋另一端的另一個網段/網絡。利用網橋可以有效地分割沖突域的范圍，網橋兩邊的兩個網段/網絡各自屬于一個不同的沖突域。針對不同的有效數(shù)據包類型，網橋有不同的轉發(fā)戰(zhàn)略：對于組播和廣播數(shù)據包，網橋無條件地轉發(fā)；對于單播數(shù)據包，網橋需求根據數(shù)據幀中的目的物理地址來判別能否需求轉發(fā)。利用網橋不能分割廣播域的范圍，即利用網橋互連在一同的兩個物理網段/網絡，它們還是在同一個物理網

26、絡，它們共享同一個廣播域。網橋概述41網橋的運用42從外表看網橋和中繼器一樣用來互連兩個位于不同地理位置的物理網段/網絡，擴展網絡的覆蓋范圍/聯(lián)網間隔。網橋的通訊數(shù)據轉發(fā)基于過濾機制實現(xiàn)，從一個網絡端口收到的數(shù)據包能否從另一個網絡端口轉發(fā)出去，取決于這個數(shù)據包地接納者和發(fā)送者能否位于網橋的同一邊，即二者能否處于同一個網段/沖突域。橋接的網絡43物理網絡透明網橋 Transparent Bridge以上所述網橋就是透明網橋，所謂“透明是指它對任何數(shù)據站節(jié)點都完全透明，用戶覺得不到它的存在，也無法對網橋尋址。一切的轉發(fā)判別全部由網橋本人確定。當網橋連入網絡時，它能自動初始化并對本身進展配置。轉換網

27、橋 Conversion Bridge轉換網橋是透明網橋的一種特殊方式。它在物理層和數(shù)據鏈路層運用不同協(xié)議的LAN提供網絡銜接效力。封裝網橋 Encapsulation Bridge封裝網橋通常用于銜接FDDI骨干網。與轉換網橋不同，封裝網橋是將接納的幀置于FDDI骨干網運用的信封內，并將封裝的幀轉發(fā)到FDDI骨干網，進而傳送到其它封裝網橋，撤除信封，送到預定的任務站。源路由網橋 Source Routing Bridge源路由網橋主要用于互連令牌環(huán)網， 但在實際上可用于銜接任何類型的LAN。源路由網橋與上述3種橋的根本區(qū)別是，源路由網橋要求信息源(不是網橋本身)提供傳送數(shù)據幀到終點所需的路由

28、信息。其他類型的網橋網橋的分類44轉換網橋的任務原理45網橋的運用46網橋的內部構造47網橋具備的“智能過濾轉發(fā)功能是建立在內部的MAC地址與網絡端口映射表的根底上實現(xiàn)的，該表的數(shù)據記錄由網橋在任務過程中逐漸習得并進展管理和運用。網橋的任務原理48A 學習 Learning MAC地址B 泛洪 Flooding MAC地址C 過濾 Filtering 數(shù)據幀D 轉發(fā) Forwarding 數(shù)據幀E 老化 Aging 映射關系生存時間網橋的“智能任務機制依賴于內部的MAC地址-端口映射表。網橋剛啟動時，這個表是空白的沒有任何映射關系，這些映射關系需求網橋在任務過程中經過“學習和“泛洪來獲得。網橋

29、的任何一個端口接納到有效數(shù)據幀后都會把數(shù)據幀緩存下來，然后解讀數(shù)據幀，從中提取源MAC地址和目的MAC地址。網橋知道從哪個端口接納到數(shù)據幀，從該數(shù)據幀提取出源MAC地址，把這一組映射關系記錄到地址映射表中，這個過程就是網橋的自我學習。網橋從一個端口收到數(shù)據幀緩存后提取其中的目的MAC地址，利用該地址到映射表中查詢能否存在，假設有該地址的映射關系，那么看映射的端口。假設映射的端口與接納到該數(shù)據幀的端口一致，那么闡明收發(fā)雙方在同一網段，網橋對該數(shù)據幀不做任何處置，直接從緩存中刪除。過濾機制假設對應的端口與接納到該數(shù)據幀的端口不一致，那么闡明收發(fā)雙方不在同一個網段，網橋就把該數(shù)據幀經過指定的端口轉發(fā)

30、出去。轉發(fā)機制網橋的任務原理49當網橋從一個端口接納到數(shù)據幀中提取目的MAC地址后查詢地址映射表，發(fā)現(xiàn)沒有該目的MAC的映射關系，那么網橋發(fā)起“泛洪過程，經過“廣播的方式在整個物理網絡中尋覓這個指定MAC地址設備的位置，經過呼應獲取這個MAC地址的映射關系。網橋內部地址映射表中的每一個映射關系在記錄的同時會設定一個“老化計時器，以后每次處置映射表中有對應關系的數(shù)據幀時會重新刷新這對映射關系，假設在一定時間內不再運用到某個映射關系，那么會刪除這對映射關系。設定老化的目的有二：一是網橋內部的映射表存儲器容量有限 地址映射表容量是網橋的重要特性二是迎合網絡動態(tài)變化的需求，如節(jié)點設備的移除或改動位置等

31、網橋內部地址映射表中的數(shù)據也可以由網絡管理員經過手動的方式輸入“靜態(tài)的映射關系，靜態(tài)映射關系沒有老化時間。網橋端口只能處置有效數(shù)據幀，無效數(shù)據幀一概不處置，這也是過濾，這樣就能有效隔離沖突域。網橋端口對于組播和廣播數(shù)據幀無條件轉發(fā)，地址映射表中也沒有這兩類地址的映射關系。因此網橋只能隔離沖突域而不能分割廣播域。網橋的任務原理50網橋的任務流程51網絡交換機Switch是結合了集線器和網橋的優(yōu)點而發(fā)明的具有革命性意義的網絡設備，它不僅大幅度提高了網絡的性能，同時組網的便利性也很好。從外表看，交換機和集線器幾乎沒有差別，它們都能提供多個等同的網絡端口，每個端口可以單獨銜接一個網絡設備。最常見的端口

32、都是RJ-45端口。從任務原理看，交換機和網橋有較大的類似性，可以以為交換機是一個更多端口要求PHY一致的復雜透明網橋，每個端口都可以橋接一個不同的物理網段/網絡。但是網絡交換機和集線器、網橋之間還是存在比較明顯的差別，在保管后二者優(yōu)勢的根底上帶來了更好的網絡性能，使集線器和網橋逐漸退出網絡領域。交換機概述52交換機和集線器外部特征類似，但內部構成和任務原理完全不同。集線器內部僅相當于一條總線，對外提供多個網絡端口，一切的端口共享網絡帶寬，各端口采用競爭的方式獲得數(shù)據發(fā)送權。交換機內部是復雜的交換矩陣電路，一切的外部端口銜接在交換電路上實現(xiàn)有針對性/選擇性的端口之間的數(shù)據包交換，每個網絡端口獨

33、享網絡帶寬，因此交換機的網絡數(shù)據傳輸才干遠大于集線器。交換機和集線器53從外表看，交換機和集線器的組網方式根本一致，凡是在運用集線器的地方都可以用交換機來改換，而其他方面無需任何改動即可獲得更高的網絡性能。集線器和交換機組網時構成的物理拓撲構造一樣，都是星型構造。集線器的邏輯拓撲構造是總線構造表里不一致。交換機的邏輯拓撲構造還是星型構造表里一致。集線器一切的端口共同構成一個物理網段，構成一個沖突域和廣播域。交換機的每個端口各自構成一個獨立的物理網段，構成一個獨立的沖突域，但一切的端口構成同一個廣播域。交換機和集線器54交換機和集線器55物理網絡物理網段物理網段物理網段從任務原理和網絡功能上看，

34、交換機是一個更多端口的透明網橋，但二者還是存在宏大的差別。交換機的每個網絡端口和網橋的端口一樣任務在OSI/RM的物理層和數(shù)據鏈路層，根據數(shù)據包中的目的地址有選擇性地轉發(fā)數(shù)據包，但二者的轉發(fā)戰(zhàn)略不盡一樣。交換機的每個網絡端口和網橋的端口一樣用來分割沖突域，各自銜接一個獨立的物理網段，但交換機的每個端口一致。交換機的數(shù)據轉發(fā)方式本質上和網橋的數(shù)據轉發(fā)方式不一樣，帶來的轉發(fā)效率/網絡性能也不一樣。硬件轉發(fā)/軟件轉發(fā)交換機的內部構成比網橋復雜了很多，結合相應的軟件使交換機不僅提高了網絡性能，而且可以實現(xiàn)更多的網橋不具備的網絡功能，如虛擬局域網功能等。交換機和網橋56根據網絡范圍的大小分類廣域網交換機

35、普通指電信部門運用的交換機和互聯(lián)網的骨干交換機等局域網交換機運用于企業(yè)、辦公室、樓宇等領域組網根據網絡任務原理和技術形狀的不同分類以太網交換機令牌環(huán)網交換機FDDI交換機ATM交換機交換機的分類57以太網交換機基于端口和數(shù)據幀實現(xiàn)數(shù)據包的交換，采器具有智能控制功能的硬件交換電路實現(xiàn)數(shù)據包交換。交換機內部硬件交換電路實踐上是經過程序控制的復雜電子開關矩陣。根據控制程序的判別結果斷定接通或斷開某些開關從而為某些端口之間建立或撤除數(shù)據傳輸?shù)耐ǖ梨溌?。控制程序的中心在于如何判別從某個端口進來的數(shù)據包應該發(fā)往哪些端口，從而決議如何控制相應的電子開關做出動作?？刂瞥绦蚺袆e的根據是數(shù)據幀中的目的MAC地址。

36、在每個被傳輸?shù)臄?shù)據幀中均包含發(fā)送方的源地址和接納方的目的地址。假設目的地址是廣播地址和組播地址，那么直接把數(shù)據包發(fā)送到其他一切端口。問題的關鍵就在于交換機的控制程序如何知道擁有某個MAC地址的設備是銜接在交換機的哪個端口上？以太網交換機的任務原理58以太網交換機的任務原理59以太網交換機的每個端口具有MAC地址的自我學習功能，學習方式和過程與網橋類似。在交換機內部辟有專門的地址緩沖器，用來存放MAC地址和端口號的映射關系，俗稱MAC地址表?？刂瞥绦蛞竺總€端口從收到的數(shù)據幀中提取源和目的MAC地址進展學習，在地址緩沖根底上判別數(shù)據從哪兒來，又該送往何處。交換機的地址緩沖器是動態(tài)存儲器，其中的數(shù)

37、據會根據一定的戰(zhàn)略不斷地刷新以滿足網絡構造的變化，其存儲容量有限。最初獲得某些MAC地址和端口的映射需求經過泛洪/廣播的方式實現(xiàn)，經過一段時間學習和泛洪，交換機根天性掌握一切的MAC地址-端口映射關系而無須更多的泛洪，有效地降低了交換網絡中廣播的數(shù)量。以太網交換機的任務原理60在數(shù)據交換之前，需求經過交換矩陣電路建立有效的傳輸鏈路，此時數(shù)據能夠全部或部分存放在端口緩沖隊列中，等到鏈路建立勝利后立刻實施數(shù)據的交換與傳輸。交換機一切的端口經過交換矩陣電路銜接在共同的背板總線上，交換機內部的數(shù)據傳輸都要經過背板總線進展，背板總線的寬度影響交換的效率和才干。交換機內部是一個復雜的信息處置系統(tǒng)，隨著交換

38、機附加功能越來越多，需求有良好的控制系統(tǒng)進展協(xié)調。當前交換內部普通采用專門的芯片實現(xiàn)交換系統(tǒng)的各項功能，這個芯片相當于CPU，直接左右整個交換機的性能和功能。跟這個芯片配套的軟件同樣重要。以太網交換機的任務原理61以太網交換機的任務原理62以太網交換機的任務原理63三種交換方式64Cut Through：直接交換方式直接檢測到目的地址后即把數(shù)據幀送至交換電路進展交換，不進展錯誤檢測，交換延遲時間短，不支持速率變換等功能。Store and forward：存儲轉發(fā)交換方式接受完好幀并進展錯誤檢測，正確再啟動交換過程。支持速率變換等功能，延遲較大。Fragment Free：改良式交換方式僅接受

39、數(shù)據幀的頭部信息，檢測錯誤，得到MAC地址數(shù)據就啟動交換過程。方式1方式2方式3單個以太網交換機的運用方式和集線器幾乎一樣。根據交換機交換才干的高低，不同等級的交換機設計了不同數(shù)量的交換端口。隨著網絡規(guī)模的擴張，單個交換機不能滿足組網的需求，必需經過的一定的方式擴展網絡規(guī)模。擴展方式一：交換機與集線器共同組網交換機用于上層設備，利用其中一些端口下聯(lián)集線器，構成簡單的層次型網絡構造，是一種混合型態(tài)的網絡構造。交換機與集線器之間的級聯(lián)方式和集線器/交換機之間的級聯(lián)一樣。擴展方式二：全交換/純交換網絡交換機與交換機之間銜接，擴展可用的交換端口數(shù)量。級聯(lián)串聯(lián)：利用專門設計的級聯(lián)端口或普通端口實現(xiàn)堆疊并

40、聯(lián)：利用交換機堆疊模塊提供的堆疊端口實現(xiàn)再次提請留意：這兩種擴展方式之間的差別究竟是什么？以太網交換機的運用65交換機網絡66發(fā)送數(shù)據一切端口同在一個物理網絡每個端口構成一個物理網段沖突域廣播域沖突域沖突域沖突域交換機和集線器混合網絡67交換機交換機集線器集線器集線器純交換網絡68交換機交換機交換機交換機堆疊交換機？生成樹協(xié)議STP由IEEE 802.1b定義，用來處理網絡中冗余鏈路問題。按交換機提供的網絡交換端口的數(shù)量和任務速度、任務方式分類。按交換機能否可以進展功能擴展分類。按交換機的性能和功能等級分類。入門級、任務組級、部門級、企業(yè)級等按交換機的安裝方式分類。桌面式、壁掛式、機架式、機柜

41、式等按交換機能否提供網管功能分類等。以太網交換機的分類69端口數(shù)量、方式、速度、方式等背板最大吞吐量背板帶寬、中心目的最大MAC地址緩存數(shù)量MAC地址表容量端口緩存容量交換線速度數(shù)據包轉發(fā)速度和延時時間支持的協(xié)議種類和規(guī)范規(guī)范VLAN的支持及其種類網管才干、網管方式及其平安性其他：如擴展槽的數(shù)量，堆疊端口的數(shù)量等以太網交換機的根本特性70根據網絡設計方案選擇交換機的放置位置，普通交換機放在平穩(wěn)的臺面或地面上，堆放的層數(shù)不宜太多，機架式交換機采用配套的附件安裝到指定的機架位置。中心級/骨干層交換機能夠需求運用UPS供電。留意通風、防雷等環(huán)境要素對交換機任務的影響。安裝可選模塊或組件。可管理交換機

42、采用適宜的方式配置相關的參數(shù)。銜接設備，開機測試，察看交換機的任務情況。經過管理界面在線實施交換機的管理和性能調試。運用過程中經過某種手段監(jiān)控交換機的運轉情況，發(fā)現(xiàn)問題及時調整和優(yōu)化。交換機的安裝與運用71交換機經過硬件交換電路實現(xiàn)了高效率的數(shù)據幀交換，較之于網橋提供了更好的組網方式和網絡性能。但有一個重要的問題和網橋一樣沒有處理廣播通訊。對于網絡中的廣播數(shù)據包包括組播數(shù)據包，網橋和交換機都是無條件轉發(fā)到一切端口，而且在地址學習過程中也要經過廣播機制來實現(xiàn)，因此交換機和網橋只是細化了沖突域而沒有分割廣播域，整個物理網絡都處在同一個廣播域范圍內。當一個物理網絡中的節(jié)點數(shù)量比較多，節(jié)點之間的通訊比

43、較頻繁時，整個網絡中的廣播通訊量能夠就比較大，嚴重影響網絡的實踐通訊才干，當廣播量到達一定程度，會阻塞整個網絡的正常通訊而導致網絡癱瘓，這時?；\統(tǒng)地稱為產生了“廣播風暴Broadcast Storm。僅任務到數(shù)據鏈路層的網橋和交換機無法處理廣播風暴問題，于是要上升到網絡層來處理這個問題，但是人們也很快發(fā)明了相關的交換機技術來處理廣播風暴等問題，從而進一步提升交換網絡的性能和管理方式，這就是三層交換技術和虛擬局域網技術等。習慣上把僅任務到數(shù)據鏈路層的交換機稱為二層交換機。當前中低檔以太網交換機僅支持二層交換，而中高檔交換大多實現(xiàn)了三層交換功能。傳統(tǒng)交換機的缺陷72路由器是實現(xiàn)OSI/RM網絡層互

44、連的設備。以后如不特別闡明，互連網internet指用路由器互連而成的多個邏輯網絡的總稱，例如Intranet/Internet。從互連的角度看，利用路由器可以實現(xiàn)不同形狀網絡的互連，但其實現(xiàn)的功能和目的是一致的。LAN和LAN的互連、LAN和WAN的互連、WAN和WAN的互連路由器和集線器、交換機等設備一樣，提供多個網絡端口，但不同的是路由器的多個網絡端口能夠是不一致的，即每個網絡端口采用的物理層/數(shù)據鏈路層技術不一樣，由此可以用來互連不同技術形狀的物理網絡，但每個端口上升到網絡層時必需采用一樣的協(xié)議。路由器概述73路由器的運用74路由器是不同網絡之間數(shù)據交換和通訊的“咽喉通道，決議了網絡互

45、連的性能和平安性等?；ミB網75路由器網絡76邏輯網絡1/物理網絡1邏輯網絡2/物理網絡2路由器Router和交換機一樣是多端口網絡設備，拋開詳細任務原理來看，路由器和交換機實現(xiàn)的功能有些類似，即把來自一個端口的數(shù)據交換轉發(fā)到另一個端口，但詳細實現(xiàn)方式有艱苦的差別：交換機任務在OSI/RM的第二層數(shù)據鏈路層，依賴物理地址如MAC地址實現(xiàn)數(shù)據轉發(fā)戰(zhàn)略，每個交換端口物理網絡特性一致。路由器任務在OSI/RM的第三層網絡層，依賴邏輯地址如IP地址實現(xiàn)數(shù)據轉發(fā)戰(zhàn)略，可見路由器的轉發(fā)速率低于交換機，每個路由端口可不一致。路由器把從一個路由端口接納到的數(shù)據包經過指定的另一個路由端口轉發(fā)到其他適宜的網絡或接納

46、者，這個過程對于互連網而言實踐上是一個選擇數(shù)據包投遞途徑的過程，用“路由Route這個術語描畫這個過程。交換機數(shù)據轉發(fā)的根據是物理地址(MAC地址)-交換端口映射表，該表中的數(shù)據紀錄由交換機動態(tài)學習獲得或由網絡管理員手工靜態(tài)輸入。路由器實施路由和數(shù)據包轉發(fā)的根據是路由表，該表中的每個記錄描畫了到達一個指定網絡或接納者的路由/轉發(fā)信息，這些記錄數(shù)據由支持路由器任務的路由協(xié)議動態(tài)學習獲得或由網絡管理員手工靜態(tài)輸入。路由器的任務原理77路由器的根本義務是實現(xiàn)網絡之間數(shù)據路由轉發(fā)，但當前路由器的這種咽喉作用曾經更進一步了，即這種咽喉安裝是可以進一步人為控制的，由此為路由器添加了一系列的控制機制，用以實

47、現(xiàn)大量的路由器增值功能，諸如平安控制、網絡計費等?？刂茩C制的實現(xiàn)是路由器的第二項根本義務，它的實現(xiàn)需求付出一定的代價，這進一步降低了路由器的性能。為了確保網絡性能，各個路由器都在努力提高路由器處置數(shù)據的才干和速度。路由器實踐上就是一臺具有多個網絡端口的專門實現(xiàn)路由功能的計算機系統(tǒng)，為了確保性能，好的路由器都是采用專門的處置芯片ASIC和相應的專門軟件來實現(xiàn)各種功能的?，F(xiàn)實上也可以用普通的計算機來充任路由器，方法是在計算機中根據需求安裝多個網絡接口稱為多宿主計算機，再經過一定的路由軟件來實現(xiàn)路由器功能，這種模擬路由器沒有專業(yè)路由器設備性能好，但是本錢相對來說低很多，能滿足普通網絡需求。路由器的任

48、務原理78支持路由器任務的根本網絡協(xié)議分為兩塊：、支持每個路由端口任務的各層協(xié)議：物理層協(xié)議、數(shù)據鏈路層協(xié)議：構成每個路由端口的物理網絡特性，與該端口相連的物理網絡一致。路由器提供的多個路由端口的物理網絡特性能夠不同，普通簡單分為LAN端口和WAN端口兩種。網絡層協(xié)議：這是實現(xiàn)路由器根本的網絡間數(shù)據路由轉發(fā)功能的根本，這些協(xié)議必需是可被路由的協(xié)議。常見的路由器僅支持一種網絡層協(xié)議，即IP協(xié)議，但也有支持其他協(xié)議的路由器，而高檔的路由器能同時支持多種網絡層協(xié)議，稱為多協(xié)議路由器。銜接在每個路由端口上的網絡在網絡層必需運用和路由器一致的協(xié)議。路由器的任務協(xié)議79支持路由器任務的根本網絡協(xié)議分為兩塊

49、：、路由協(xié)議：路由協(xié)議的根本作用是生成和管理路由表，這是支持路由器任務的中心協(xié)議，是決議路由器性能和運用領域的決議性要素之一，也是選擇路由器的重要參考目的之一。不同的路由協(xié)議各自采用不同的戰(zhàn)略和算法獲取路由信息，相應的路由才干和性能也不同。常見的路由協(xié)議分為兩類：內部網關協(xié)議IGP(Internal Gateway Protocol)：RIP、OSPF等外部網關協(xié)議EGP(External Gateway Protocol)：EGP、BGP等路由協(xié)議Routing Protocol和路由端口網絡層的被路由協(xié)議Routed Protocol之間需相互協(xié)作才干完成路由器的任務。路由器的任務協(xié)議80

50、從當前來看，由于大多數(shù)網絡是基于TCP/IP架構，雖然底層的物理網絡技術有很多種，但網絡層大多采用IP協(xié)議，因此大多數(shù)路由器是實現(xiàn)IP網絡互聯(lián)的設備，稱為IP路由器(IP Router)。IP路由基于IP地址實現(xiàn)，為了降低數(shù)據處置量、提高任務效率，IP路由器運用IP地址中的網絡ID作為選擇途徑的根據而不是整個IP地址。IP路由器做出路由選擇的根據是IP路由表IP Route Table，在路由表中包含了到達某個IP子網的下一站地址，路由器就是要把轉發(fā)的數(shù)據包發(fā)送到該地址，再由該地址決議數(shù)據包的下一個轉發(fā)地址，依次類推不斷到把數(shù)據包轉發(fā)到接納者所在的目的網絡。IP路由器81為了使網絡中每個節(jié)點確

51、定路由器的位置，也為了使互連網中路由器可以相互感知并協(xié)作，須給銜接在不同物理網絡中的每個路由器端口分配確定的獨一IP地址。銜接在每個路由端口上的物理網絡構成一個IP子網。處于同一個IP子網的設備之間可以直接通訊而不需求經過路由器，這樣的數(shù)據通訊稱為直接投遞，它實踐上是建立在設備本身擁有的內部路由才干的根底上實現(xiàn)的。處于不同IP子網的設備之間不可以直接通訊而必需經過路由器這樣的中間結點轉發(fā)才干實施通訊，這樣的數(shù)據通訊稱為間接投遞，它建立在外部路由器擁有的路由選擇和數(shù)據轉發(fā)才干的根底上實現(xiàn)的。IP路由82IP互連網83IP路由表84目的網絡子網掩碼網關接口跳數(shù)127.0.0.1255.255.25

52、5.255127.0.0.1lo01201.66.37.0255.255.255.0201.66.37.74eth01201.66.39.0255.255.255.0201.66.39.21eth11default0.0.0.0201.66.39.254eth1173.0.0.0255.0.0.0201.66.37.254eth02091.32.74.21255.255.255.255201.66.37.254Eth01路由表中存儲的每個路由信息采用記錄的方式表示，每條路由信息記錄通常有以下幾個字段：目的網絡Network Destination：網絡目的地址子網掩碼Network Mask：相應的子網掩碼接口Interface：數(shù)據包轉發(fā)出去的接口網關Gateway：到達目的地址的下一個網關地址跳數(shù)Metric：躍點跳數(shù),表示運用路由的開銷，通常是到達目的位置的躍點數(shù)目。IP路由表信息85根本分類：通用路由器、公用路由器從性能、價錢檔次分類：高、中、低檔路由器從構造分類：固定式路由器、模塊化機箱式路由器從實現(xiàn)的功能上分類：骨干級路由器、企業(yè)級路由器、接入級路由器、電信級路由器從處于網絡中的位置分類：中間、邊緣路由器無線路由器、ADSL路由器寬領路由器等路由器的分類86中間路由器：主要作用