網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備及應(yīng)用技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備及應(yīng)用技術(shù)第一頁(yè)，共49頁(yè)。4.1

網(wǎng)絡(luò)互連概述

4.2

物理層的互連設(shè)備

4.3

數(shù)據(jù)鏈路層的互連設(shè)備

4.4

虛擬局域網(wǎng)4.5

網(wǎng)絡(luò)層的互連設(shè)備

4.6

高層的互連設(shè)備

4.7

網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)合

人民郵電出版社第二頁(yè)，共49頁(yè)。4.1

網(wǎng)絡(luò)互連概述

網(wǎng)絡(luò)互連（聯(lián)）就是指不同網(wǎng)段、網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的連接或互連設(shè)備（中繼器、網(wǎng)橋、路由器或網(wǎng)關(guān)等）實(shí)現(xiàn)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)段或子網(wǎng)間的互相連接，其目的在于實(shí)現(xiàn)各個(gè)網(wǎng)段或子網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸、通信、交互與資源共享。人民郵電出版社第三頁(yè)，共49頁(yè)。1.

什么是網(wǎng)絡(luò)的連接或互連？（1）

網(wǎng)絡(luò)的延伸（2）

網(wǎng)絡(luò)的分段①

提高可靠性。②

分散了負(fù)荷。③

提高了安全性。人民郵電出版社第四頁(yè)，共49頁(yè)。2.

互連網(wǎng)絡(luò)的類型（1）

網(wǎng)絡(luò)互連的應(yīng)用類型①

局域網(wǎng)之間的互連（LAN-LAN）②

局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互連（LAN-WAN）③

局域網(wǎng)通過(guò)廣域網(wǎng)與Internet之間的互連（LAN-WAN-Internet）④

多個(gè)遠(yuǎn)程局域網(wǎng)之間互連為廣域網(wǎng)（LAN-WAN-LAN）（2）

互連局域網(wǎng)的類型人民郵電出版社第五頁(yè)，共49頁(yè)。1）

同構(gòu)網(wǎng)（homogeneousnet）2）

異構(gòu)網(wǎng)（heterogeneousnet）所謂“異構(gòu)網(wǎng)”（heterogeneousnet）是指網(wǎng)絡(luò)具有完全不同的傳輸性質(zhì)和通信協(xié)議。目前，不同類型的網(wǎng)絡(luò)之間的連接大多是異構(gòu)網(wǎng)間的連接。人民郵電出版社第六頁(yè)，共49頁(yè)。1.

互連網(wǎng)絡(luò)必須要解決的問(wèn)題

在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互連時(shí)，人們必須面對(duì)如下一些問(wèn)題：l

如何在物理上把兩種不同的網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)。l

如何實(shí)現(xiàn)一種網(wǎng)絡(luò)與另一種網(wǎng)絡(luò)的互訪與通信。l

如何解決兩種不同網(wǎng)絡(luò)之間在協(xié)議方面的差異。l

如何處理兩種網(wǎng)絡(luò)之間在傳輸速率方面的差別。人民郵電出版社第七頁(yè)，共49頁(yè)。4.1.1

網(wǎng)絡(luò)互連的層次1.

網(wǎng)間互連中的三個(gè)重要概念（1）

網(wǎng)絡(luò)的互連（Interconnection）（2）

網(wǎng)絡(luò)的互通（Intercommunication）（3）

網(wǎng)絡(luò)的互操作（Interoperability）2.

網(wǎng)間互連設(shè)備的層次（1）

網(wǎng)間互連設(shè)備（2）

網(wǎng)間互連設(shè)備的層次人民郵電出版社第八頁(yè)，共49頁(yè)。4.2

物理層的互連設(shè)備

4.2.1

中繼器中繼器（Repeater）又稱轉(zhuǎn)發(fā)器或收發(fā)器，它工作在OSI模型的第一層，即物理層。1.

中繼器的功能第一，中繼器具有接收、放大、整形和轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)信息的作用，可以起到擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)規(guī)模（擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)連接距離或工作站數(shù)目）的作用；第二，使用帶有不同接口的中繼器，可以連接兩個(gè)使用不同的傳輸介質(zhì)、不同類型的以太網(wǎng)段。人民郵電出版社第九頁(yè)，共49頁(yè)。 圖4-2光纖收發(fā)器

圖4-1用中繼器再生信號(hào)人民郵電出版社第十頁(yè)，共49頁(yè)。2.

中繼器使用的規(guī)則（中繼規(guī)則）

圖4-310Mb/s以太網(wǎng)的5-4-3規(guī)則

人民郵電出版社第十一頁(yè)，共49頁(yè)。3.

中繼器的應(yīng)用特點(diǎn)（1）

中繼器的主要優(yōu)點(diǎn)中繼器安裝簡(jiǎn)單、可以輕易地?cái)U(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度、使用方便、價(jià)格相對(duì)低廉，它是最便宜的擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)距離的設(shè)備。人民郵電出版社第十二頁(yè)，共49頁(yè)。（2）

中繼器的主要缺點(diǎn)①

中繼器用于局域網(wǎng)之間有條件的連接。一般情況下，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的第1層可以不同，但是第2~7層應(yīng)當(dāng)使用相同或兼容協(xié)議。中繼器可以連接兩個(gè)使用不同傳輸介質(zhì)和物理端口，但使用相同介質(zhì)訪問(wèn)控制方法的網(wǎng)絡(luò)。②

中繼器不能進(jìn)行通信分段，多個(gè)網(wǎng)段使用中繼器互聯(lián)后，將增加網(wǎng)絡(luò)的信息量，易發(fā)生阻塞。③

中繼器不能控制廣播風(fēng)暴。④

使用中繼器擴(kuò)展網(wǎng)段和網(wǎng)絡(luò)距離時(shí)，其數(shù)目有所限制。人民郵電出版社第十三頁(yè)，共49頁(yè)。4.

使用和選擇中繼器時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)①

網(wǎng)段的接口②

網(wǎng)段擴(kuò)展的極限距離③

使用中繼器互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)注意所連接的各網(wǎng)段的高層（2～7層）協(xié)議應(yīng)當(dāng)相兼容。人民郵電出版社第十四頁(yè)，共49頁(yè)。4.2.2

以太網(wǎng)集線器

集線器（Hub）主要指共享式集線器，它工作在OSI模型的第一層，即物理層。它也被稱為多端口中繼器。由于集線器與中繼器以相同的方式進(jìn)行工作，因此具有同樣的基本功能，遵循同樣的規(guī)則。1.

使用集線器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.

集線器的分類（1）

獨(dú)立型共享式集線器（2）

堆疊式集線器（3）

模塊化集線器

人民郵電出版社第十五頁(yè)，共49頁(yè)。圖4-5堆疊式集線器

圖4-4以太網(wǎng)的獨(dú)立型集線器 人民郵電出版社第十六頁(yè)，共49頁(yè)。3.

集線器的應(yīng)用特點(diǎn)（1）

優(yōu)點(diǎn)l

集線器可擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，即延伸網(wǎng)絡(luò)的距離和增加網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目。l

集線器安裝極為簡(jiǎn)單，幾乎不需要配置。l

集線器可以連接多個(gè)物理層不同；但高層（2～7層）協(xié)議相同或兼容的網(wǎng)絡(luò)。人民郵電出版社第十七頁(yè)，共49頁(yè)。（2）

缺點(diǎn)l

集線器限制了介質(zhì)的極限距離，例如：10BASET中的100m。l

集線器沒(méi)有數(shù)據(jù)過(guò)濾的功能，它將收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到所有的端口，因此，使用中繼器連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)后，會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)的信息量，易發(fā)生阻塞。l

集線器使用數(shù)量的限制，低速以太網(wǎng)應(yīng)遵循的“5-4-3”規(guī)則。l

集線器互連網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)共享網(wǎng)絡(luò)集線器的帶寬，因此，當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目過(guò)多時(shí)，沖突增加，網(wǎng)絡(luò)性能急劇下降。l

集線器向所有端口轉(zhuǎn)發(fā)廣播信息，因此它不能控制廣播風(fēng)暴。人民郵電出版社第十八頁(yè)，共49頁(yè)。4.

集線器使用時(shí)應(yīng)注意的因素①

中繼規(guī)則②

集線器互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的條件③

網(wǎng)絡(luò)接口④

傳輸速率⑤共享帶寬人民郵電出版社第十九頁(yè)，共49頁(yè)。4.3

數(shù)據(jù)鏈路層的互連設(shè)備

網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)鏈路層的互連設(shè)備主要指，基于網(wǎng)絡(luò)物理地址進(jìn)行過(guò)濾和網(wǎng)絡(luò)分段，這層的設(shè)備具有物理層和數(shù)據(jù)鏈路層兩層的功能，它們既可以用于局域網(wǎng)的延伸、擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)；也可以用于將負(fù)荷過(guò)重的網(wǎng)絡(luò)劃分為較小的網(wǎng)段，以達(dá)到改善網(wǎng)絡(luò)性能和提高網(wǎng)絡(luò)安全性的目的。人民郵電出版社第二十頁(yè)，共49頁(yè)。4.3.1

網(wǎng)橋

1.

網(wǎng)橋的定義網(wǎng)橋（bridge）是指用來(lái)連接兩個(gè)或多個(gè)在數(shù)據(jù)鏈路層以上具有相同或兼容協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備。網(wǎng)橋一般由軟件和硬件組成，它工作在OSI模型的第二層。網(wǎng)橋是一種基于物理地址來(lái)過(guò)濾、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀的互連設(shè)備，它通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行篩選來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分段，改善網(wǎng)絡(luò)性能的。它可以實(shí)現(xiàn)基于端口MAC地址的過(guò)濾和分段。人民郵電出版社第二十一頁(yè)，共49頁(yè)。2.

網(wǎng)橋的理論功能（1）

站表①

站地址②

端口③

時(shí)間（2）

自學(xué)習(xí)功能與站表的管理（3）

過(guò)濾和轉(zhuǎn)發(fā)功能人民郵電出版社第二十二頁(yè)，共49頁(yè)。圖4-6連接兩個(gè)本地局域網(wǎng)的網(wǎng)橋人民郵電出版社第二十三頁(yè)，共49頁(yè)。3.

網(wǎng)橋的實(shí)際作用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1）

網(wǎng)絡(luò)分段（2）

延伸網(wǎng)絡(luò)的距離（3）

網(wǎng)橋互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的條件（4）

網(wǎng)橋的設(shè)計(jì)要點(diǎn)人民郵電出版社第二十四頁(yè)，共49頁(yè)。4.

網(wǎng)橋的分類（1）

按網(wǎng)橋硬件所處的位置分類（2）

按網(wǎng)橋分布的地理范圍分類5.

網(wǎng)橋的應(yīng)用特點(diǎn)人民郵電出版社第二十五頁(yè)，共49頁(yè)。（1）

優(yōu)點(diǎn)①

網(wǎng)橋通過(guò)對(duì)不需要傳遞的數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾來(lái)實(shí)現(xiàn)基于物理地址的網(wǎng)絡(luò)間的通信分段。②

網(wǎng)橋既可以互聯(lián)兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)。即網(wǎng)橋可以連接使用不同傳輸介質(zhì)、不同介質(zhì)訪問(wèn)控制方式；但高層（第3～7層）協(xié)議相同或相兼容的有條件同構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。③

由于網(wǎng)橋的過(guò)濾性能，隔離了不需要傳播和出錯(cuò)的信息幀。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，一般只會(huì)影響故障網(wǎng)段。因此，使用網(wǎng)橋還可以提高可靠性。（2）

缺點(diǎn)人民郵電出版社第二十六頁(yè)，共49頁(yè)。①

網(wǎng)橋互聯(lián)的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)要求在“數(shù)據(jù)鏈路層”以上的各層（第3~7層）采用相同或相兼容的協(xié)議。②

網(wǎng)橋需要處理接收到的數(shù)據(jù)信息，需要先存儲(chǔ)，再查找站表，因此，會(huì)耗費(fèi)時(shí)間，增加了時(shí)延及數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)間，降低了網(wǎng)絡(luò)性能。③

網(wǎng)橋不能對(duì)廣播分組進(jìn)行過(guò)濾，它傳遞所有的廣播信息，因此對(duì)于避免廣播風(fēng)暴，網(wǎng)橋無(wú)能為力。④

由于網(wǎng)橋具有比中繼器更高的智能，因此，一般來(lái)說(shuō)價(jià)格比中繼器貴。⑤

網(wǎng)橋在將兩個(gè)或多個(gè)局域網(wǎng)互聯(lián)成一個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，分解了網(wǎng)絡(luò)的流量提高了整體效率。但是，網(wǎng)橋沒(méi)有路徑選擇的能力，網(wǎng)橋不能對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，以實(shí)現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)的最佳路由。人民郵電出版社第二十七頁(yè)，共49頁(yè)。4.3.2

第二層以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)和交換式集線器均被稱為交換機(jī)（Switch）。它也是工作在OSI模型的第二層的設(shè)備。目前，交換機(jī)正在迅速代替共享式集線器，并成為組建和升級(jí)以太局域網(wǎng)的首選設(shè)備。1.

以太網(wǎng)交換機(jī)與集線器的異同以太網(wǎng)交換機(jī)除了包括集線器的所有特性外，還具有自動(dòng)尋址、交換和處理等功能。人民郵電出版社第二十八頁(yè)，共49頁(yè)。（1）

不同之處①

在OSI模型中所處的位置不同

②

工作原理不同

③

網(wǎng)絡(luò)工作方式和沖突的范圍不同

④

節(jié)點(diǎn)享有的帶寬不同

⑤

端口通信模式不同

⑥邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同集線器組成的網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)錇榭偩€型；而交換機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)錇樾切?。?）

相同之處人民郵電出版社第二十九頁(yè)，共49頁(yè)。2.

廣播域和沖突域的概念

在選擇網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備時(shí)，廣播域（范圍）和沖突域（范圍）是兩個(gè)重要的概念。（1）

廣播域（2）

“沖突域”人民郵電出版社第三十頁(yè)，共49頁(yè)。3.

有關(guān)交換機(jī)的基本概念（1）

交換機(jī)端口參數(shù)和類型①

單/多MAC地址：②

端口密度：③

高速端口：④

管理端口：⑤

其他連接端口：（2）

背板帶寬：（3）

MAC地址與支持MAC地址的數(shù)量①

MAC地址的作用②

MAC地址的組成。③

MAC地址的數(shù)量（4）

交換機(jī)的類型

人民郵電出版社第三十一頁(yè)，共49頁(yè)。

圖4-9堆疊式交換機(jī)

圖4-7獨(dú)立交換機(jī)圖4-8千兆以太網(wǎng)模塊化交換機(jī)人民郵電出版社第三十二頁(yè)，共49頁(yè)。3.

選擇交換機(jī)的要點(diǎn)在選擇交換機(jī)時(shí)，可以從“技術(shù)的角度”、“應(yīng)用規(guī)?！焙汀捌放平嵌取钡?個(gè)方面進(jìn)行選擇。（1）

按“應(yīng)用規(guī)?！边x擇（2）

從“技術(shù)角度”進(jìn)行選擇（3）

支持的MAC地址數(shù)量4.

局域網(wǎng)交換機(jī)的主要指標(biāo)人民郵電出版社第三十三頁(yè)，共49頁(yè)。4.4

虛擬局域網(wǎng)4.4.1

虛擬局域網(wǎng)概述1.

虛擬局域網(wǎng)的基本概念（1）

什么是虛擬局域網(wǎng)？（1）

VLAN使用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1996年3月發(fā)布的IEEE802.1Q標(biāo)準(zhǔn)就是VLAN的標(biāo)準(zhǔn)。（2）

VLAN的分類與技術(shù)基礎(chǔ)（3）

VLAN的適用場(chǎng)合2.

建立VLAN時(shí)的技術(shù)條件（1）

硬件條件（2）

軟件條件人民郵電出版社第三十四頁(yè)，共49頁(yè)。3.

虛擬局域網(wǎng)的功能特點(diǎn)

VLAN的一組站點(diǎn)并不局限于某一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)或范圍內(nèi)，VLAN的成員站點(diǎn)和用戶可以位于一個(gè)城市內(nèi)的不同物理區(qū)域，甚至是位于不同的國(guó)家。因此，他們之間的相互通信，完全不受物理位置的限制，就仿佛是位于同一個(gè)局域網(wǎng)之中。人民郵電出版社第三十五頁(yè)，共49頁(yè)。（1）

使用VLAN技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)①

簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理、保護(hù)原有投資②

能夠控制廣播風(fēng)暴③

能夠提高網(wǎng)絡(luò)的整體安全性人民郵電出版社第三十六頁(yè)，共49頁(yè)。（2）

使用VLAN技術(shù)的缺點(diǎn)①

在有些VLAN的技術(shù)中，初始配置過(guò)于復(fù)雜。②

當(dāng)使用局域網(wǎng)交換機(jī)的端口劃分VLAN成員的方法時(shí)，用戶從一個(gè)交換機(jī)的端口移動(dòng)到另一個(gè)端口時(shí)，網(wǎng)絡(luò)管理員必須對(duì)VLAN的成員重新配置。③

需要專職的網(wǎng)絡(luò)管理員和必要的專業(yè)技術(shù)支持。人民郵電出版社第三十七頁(yè)，共49頁(yè)。4.4.2

虛擬局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的基本原則1.

兼容性2.

盡可能的使用支持VLAN的交換機(jī)3.

盡可能的采用樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)4.

按需選擇VLAN技術(shù)人民郵電出版社第三十八頁(yè)，共49頁(yè)。4.1.3

虛擬局域網(wǎng)劃分的基本方法

1.

基于交換機(jī)端口劃分的VLAN

圖4-10按端口劃分的VLAN示意圖人民郵電出版社第三十九頁(yè)，共49頁(yè)。（1）

端口劃分虛擬網(wǎng)成員的技術(shù)分類①

第一代端口VLAN技術(shù)②

第二代端口VLAN技術(shù)人民郵電出版社第四十頁(yè)，共49頁(yè)。（2）

基于交換機(jī)端口劃分VLAN的技術(shù)特點(diǎn)①

優(yōu)點(diǎn)：②

缺點(diǎn)：人民郵電出版社第四十一頁(yè)，共49頁(yè)。圖4-11按MAC地址劃分的VLAN示意圖

2.

基于MAC地址劃分的VLAN人民郵電出版社第四十二頁(yè)，共49頁(yè)。3.

基于網(wǎng)絡(luò)層地址劃分VLAN4.

基于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議劃分VLAN人民郵電出版社第四十三頁(yè)，共49頁(yè)。4.5

網(wǎng)絡(luò)層的互連設(shè)備

工作在OSI模型網(wǎng)絡(luò)層的互連設(shè)備主要有路由器與第三層交換機(jī)。4.5.1

路由器可以將路由器定義為用來(lái)連接兩個(gè)及以上復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的、具有路由選擇的，網(wǎng)絡(luò)層使用可