第七章_常用的网络设备

网络设备常用的一些,简介

第七章 网络设备学习要点： 学习要点：网络接口卡及其使用 集线器及其使用 交换机及其使用 路由器及其使用 构造简单的网络

2010/9/27

网络设备常用的一些,简介

数据库 机 机

企业内部网

NIC NIC NIC

集线器 交 换NIC

交 换 机 机NIC

防火墙

NIC NIC

外部访问子网

Router

WEB

WEB

交换机

交换机

防火墙

外界因特网路由器 因特网

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网络设备在OSI体系中的位置 体系中的位置 网络设备在网络设备的功能层次OSI层次 层次传输层及以上 网络层 数据链路层 物理层

地址类型应用程序进程地址 端口) (端口) 网络地址 地址) (IP地址) 地址 物理地址 地址) (MAC地址) 地址 无

设备网关 协议转换器) (协议转换器) 路由器 三层交换机) (三层交换机) 网桥、 网桥、交换机 网卡) (网卡) 中继器、 中继器、集线器

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中继器(集线器) 中继器(集线器)的概念结构中继器(集线器) 中继器(集线器)主机1 应用层 传输层 互连网层 数据链路层 物理层 网段12010/9/27

主机2 应用层 传输层 互连网层 中继器 PHY 网段24

数据链路层 物理层

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网桥(交换机) 网桥(交换机)的概念结构网桥(交换机) 网桥(交换机)主机1 应用层 传输层 互连网层 数据链路层 物理层 网段12010/9/27

主机2 应用层 传输层 网桥 DL PHY PHY 网段25

互连网层 数据链路层 物理层

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路由器的概念结构路由器主机1 应用层 传输层 互连网层 数据链路层 物理层 子网12010/9/27

主机2 应用层 路由器 互连网层 DL PHY DL PHY 子网26

传输层 互连网层 数据链路层 物理层

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网关的概念结构网关主机1 应用层 传输层 互连网层 数据链路层 物理层 网络12010/9/27

网关 应用层/ 传输层 IP DL PHY IP DL PHY 网络2

主机2 应用层 传输层 互连网层 数据链路层 物理层

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7.1 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 网络接口卡(网卡) 本设备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 不能独立工作， 不能独立工作，必须依赖于宿主主机

连接不同的局域网需要使用不同的网卡以太网卡 令牌环网卡 FDDI网卡 网卡 ATM网卡 网卡2010/9/27 8

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网卡的分类

网络媒体：细缆接口、粗缆接口、双绞线接口、 光纤接口 总线类型：ISA、EISA、PCI、MCA等 总线类型：ISA、EISA、PCI、MCA等 数据传输速率：10M、100M、 数据传输速率：10M、100M、1000M

华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》 华东师范大学计算机科学技术系《计算机网络工程》第2章 局域网技术(2009-2010学年第二学期) 局域网技术(2009-2010学年第二学期) 2010/9/27

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7.1.1 网卡的功能数据缓存匹配

主机数据处理速率与网络的传输速率

封装/解封装 封装 解封装加上控制字段→以帧为单位进行传输 卸下控 加上控制字段 以帧为单位进行传输→卸下控 以帧为单位进行传输 制字段

介质访问控制CSMA/CD、Token Passing 、

串/并转换 并转换将主机的并行数据转换成串行位流

数据编码/解码 数据编码 解码转换为适合网络介质传输的信号形式

数据发送/接收 数据发送 接收2010/9/27 10

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7.1.2 网卡的结构发送/接收部件 负责信号的发送、 发送 接收部件——负责信号的发送、接收 接收部件 负责信号的发送 载波检测部件——检测介质上有否信号 检测介质上有否信号 载波检测部件 数据缓冲区 曼彻斯特编码/解码器 曼彻斯特编码 解码器——对发送的数据编码 解码器 对发送的数据编码 变换成适合于在LAN上传输的信号或把接 ， 变换成适合于在 上传输的信号或把接 收的信号解码为二进制数据 LAN管理部件 管理部件 主机总线接口部件 CPU(部分网卡有 部分网卡有)——增强网卡智能化，减少 增强网卡智能化， 部分网卡有 增强网卡智能化 网络传输对主机CPU的依赖，提高传输效率 的依赖， 网络传输对主机 的依赖2010/9/27 11

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7.1.3 网卡的配置参数网卡地址：即网卡的物理地址，或称为 网卡地址：即网卡的物理地址，或称为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 中断请求号 IRQ(一般为 ) (一般为3)I/O基地址 I/O Base(一般为 基地址 (一般为300H) ) 存储器基地址 Memory Base (一般为 存储器基地址 一般为0C8000H) 一般为 全双工 / 半双工 全双工 传输速率(仅10/100Mbps双速网卡可选) 传输速率( 双速网卡可选) 传输速率 双速网卡可选2010/9/27 12

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7.1.4 提高网卡性能的技术并行处理：发送 接收和数据处理同步进行 并行处理：发送/接收和数据处理同步进行 全双工：需集线器 交换机的支持 采用UTP和光纤 交换机的支持， 全双工：需集线器/交换机的支持，采用 和光纤 突发传输方式(每次传送更多的帧):LAN误码率 突发传输方式(每次传送更多的帧): ): 误码率 很低 智能网卡(让网卡承担更多的传输任务) 智能网卡(让网卡承担更多的传输任务) 远程唤醒

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三个基本概念广播 向网络上的所有设备发送数据 广播域 网络上所有能够接收到同样广播分组的设 备的集合 冲突域 网络中的一部分，以网桥、 网络中的一部分，以网桥、交换机或者路 由器为边界， 由器为边界，在冲突域中任意两台主机同 时发送数据都会产生冲突

一个广播域包含一个或多个冲突域2010/9/27 14

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.2 中继器与集线器7.2.1. 中继器(Repeater)简述 中继器( )工作在物理层 功能：信号整形和放大， 功能：信号整形和放大，在网段之间复制比特流 特点： 特点： 不进行存储——信号延迟小 信号延迟小 不进行存储 不检查错误——会扩散错误 会扩散错误 不检查错误 不对信息进行任何过滤 可进行介质转换——如UTP转换为光纤 如 可进行介质转换 转换为光纤 用中继器连接的多个网段是一个冲突域2010/9/27 15Repeater

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7.2 中继器与集线器7.2.1 集线器简述多端口的中继器， 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， 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 特点： 特点： 具有与中继器同样的特点 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 逻辑上仍是一个总线型共享介质网络 端口数： , , , 端口数：8,12,16,242010/9/27 16

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7.2.2 集线器的类型：按结构形式划分 集线器的类型：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——堆叠 固定配置 ， 用堆叠方法进行扩充 堆叠 连接在一起的HUB在逻辑相当于一台单独的 连接在一起的 在逻辑相当于一台单独的 HUB,可统一管理。 ,可统一管理。 模块化( 模块化(Module) ) 又称机箱式， 由一台带有底板、 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。 箱和若干块多端口的接口卡 ( 线卡 ) 组成 。 可灵活按需配置， 可灵活按需配置 ， 通过插入不同的插卡满足 需求(如插入交换卡、路由卡、加密卡等) 需求(如插入交换卡、路由卡、加密卡等)2010/9/27 17

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7.2.2 集线器的类型：按速度划分 集线器的类型：传统集线器传输速度为10Mb/s(10Base-T网络) ( 网络) 传输速度为 网络

快速以太网集线器传输速度为100Mb/s (100Base-T网络) 网络) 传输速度为 网络

10/100M自适应集线器 自适应集线器传输速度自适应 内部有两个网段： 内部有两个网段：10M和100M,集线器根据连接 和 ， 速度将主机连接到不同网段上。 速度将主机连接到不同网段上。 网段之间用交换方式连接。 网段之间用交换方式连接。 保护投资， 保护投资，便于升级2010/9/27 18

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7.2.3 以集线器为核心的网络的特点所有主机共享带宽 无法限制冲突和广播 适用于小型网络

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例：用集线器搭建简单的网络以1台服务器，3台PC机为例： 台服

务器， 台 机为例： 台服务器 机为例 一台HUB 一台 4块UTP接口的网卡 块 接口的网卡 4台PC机 台 机 8个RJ45接头(水晶头) 接头( 个 接头 水晶头) 若干米UTP双绞线 若干米 双绞线

HUBUTP NIC

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服务器

PC机

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7.3 网桥与网络交换机共享信道LAN的缺点 的缺点: 共享信道 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； 因此实际带宽为3~4Mb/s(或30~40Mb/s) ~ ( ~ ) 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； 网络总带宽BW ,由于共享信道使得每个站点的平均 网络总带宽 拥有带宽为BW/n。 拥有带宽为 。

解决的方法: 解决的方法提高网络传输速度——没有从根本上解决问题 没有从根本上解决问题 提高网络传输速度 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, 使冲突的概率减小； 减少每个网段中站点的数量 使冲突的概率减小；

实现网络分段的设备：网桥、交换机、 实现网络分段的设备：网桥、交换机、路由器网桥和交换机可以隔离冲突域 路由器不仅可以隔离冲突域， 路由器不仅可以隔离冲突域，还能隔离广播域2010/9/27 21

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