数据通信 第7章 网络设备与传输介质

1第7章网络设备和传输介质计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-2功能数据的封装与解封发送时将上一层交下来的数据加上首部和尾部，成为以太网的帧。接收时将以太网的帧剥去首部和尾部，然后送交上一层。链路管理主要是半双工方式下CSMA/CD协议的实现编码与译码即曼彻斯特编码与译码7.1网络设备1、网络接口卡NIC计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-3分类根据传输速率分类10Mbit/s网卡10/100Mbit/s自适应网卡7.1网络设备计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-4分类根据传输速率分类1000Mbit/s网卡7.1网络设备计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-5分类根据传输速率分类万兆网卡7.1网络设备计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-6分类根据总线类型分类ISA总线型网卡PCI总线型网卡PCMCIA型网卡USB网络适配器7.1网络设备计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-7分类根据端口类型分类RJ-45网卡BNC端口网卡光纤端口网卡无线网卡7.1网络设备计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-8功能特点交换机是一种具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品。一般工作在数据链路层，按硬件地址转发数据包。交换机的每个端口都是独立的冲突域，由它构成的网络是全双工网络。但所有端口共享广播域。7.1网络设备2、交换机计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-9•根据使用的网络技术划分•以太网交换机•令牌环交换机•ATM交换机•FDDI交换机用于局域网，使用最广泛，价格较低用于电信网的主干，高端，价格贵用于早期使用光纤的校园网，目前少见用于令牌环网，目前少见ATM技术简介：ATM称为异步传输模式，以信元为单位，又称信元中继，采用面向连接技术，具有电路交换和分组交换的双重性，用于电信网的主干。适用于高速信息传送和对服务质量的支持，还具备了综合多种业务的能力，以及动态带宽分配与连接管理能力和对已有技术的兼容性。交换机的分类7.1网络设备计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-10根据应用的规模划分•工作组交换机•骨干交换机•中心交换机支持100信息点；带宽10/100M；固定配置；无网管支持300信息点；带宽可达1000M；固定配置或模块配置；有光纤模块；简单网管支持500信息点；带宽可达万兆；模块化；网络管理；硬件冗余；7.1网络设备计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-11根据交换机工作的协议层划分•二层交换机•三层交换机•四层交换机工作在第二层；能够根据MAC地址完成不同端口间的数据交换；支持VLAN划分工作在第三层；除二层功能外还具有路由功能；可实现VLAN间的互通工作在第四层；除前两层功能外还可以识别上层应用程序，实现带宽分配、故障诊断、应用程序数据流访问控制等功能7.1网络设备计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-12交换机的工作过程----学习7.1网络设备计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-13交换机的工作过程----泛洪假设交换机还和其他交换机相连7.1网络设备计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-14交换机的工作过程----转发假设主机A要向主机D发送消息。7.1网络设备计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-15交换机的工作过程----过滤假设主机B要向主机C发送消息。7.1网络设备计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-16交换机主要支持三种工作方式：存储转发、直通式和自由分段，下面分别予以介绍。存储转发模式当交换机运行存储转发模式时，在转发数据帧之前必须接收整个帧。交换机接收到完整的数据帧以后，检查其源地址和目标地址，并对整个帧进行CRC（循环冗余校验）。若无错，则转发该帧，若有错，则丢弃该帧。7.1网络设备交换式以太网的数据帧转发过程计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-17直通转发模式也称为直通式，允许交换机在检查到数据帧中的目标地址时就开始转发数据帧。目标地址在数据帧中占用6个Byte（这6Byte正是目标设备的MAC地址），所以直通式的延迟很小。7.1网络设备计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-18自由分段模式自由分段方式有效地结合了直通式和存储转发模式的优点。当交换机工作在自由分段模式时，它只检查数据帧的前64字节，如果前64字节没有出现错误，交换机就转发该帧。反之，如果检测到前64Byte出错，交换机就丢弃该帧。7.1网络设备计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-197.1网络设备3、路由器功能特点路由器是工作在异种网络之间的一个网络互联设备。工作在网络层。路由器的每个端口都是独立的冲突域，且每个端口都属于独立的广播域。计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-20•当路由器从某个接口接收到数据包，路由器将包头打开检查目的地址。通过目的地址查路由表，找到下一跳地址，然后通过相应端口将包发至下一跳。LAN0LAN1Serial0Serial1RTARTCRTDRTE数据包目的地址下一跳1.1.1.02.2.2.33.3.3.04.4.4.15.5.5.06.6.6.32.2.2.34.4.4.16.6.6.3目的地址5.5.5.0路由器的工作原理7.1网络设备计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-21转发报文在网络间截获发送到远方网段的报文，起转发作用路由选择选择最合理的路由，引导通信。数据分片和重组路由器在转发报文的过程中，为了便于在网络间传送报文，按照预定的规则把大的数据包分解成适当大小的数据包，到达目的地后再把分解的数据包包装成原有格式。路由器的作用7.1网络设备计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-22•CPU•RAM•NVRAM•闪存•ROM•接口系统核心，执行OS指令或用户指令随机存取存储器，用于存储路由表和作为缓冲区，关机数据消失非易失的存储器，用于存储路由表备份配置文件，关机数据保留可编程、可擦除ROM，保存OS的映像用来存放开机诊断程序，引导程序，操作系统物理：以太网口，console口，serial口，AUX口。逻辑：loopback口，子接口路由器的硬件组成7.1网络设备计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-237.2传输介质双绞线、同轴电缆(粗、细)金属导体光纤无线无线电、微波、卫星、红外线计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-247.2传输介质1、双绞线（TwistPair，TP）内导体芯线绝缘内屏蔽外屏蔽外套--螺旋绞合的双导线--每根4对、25对、50对、1000对--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计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-25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，应用较少无任何屏蔽层，应用广泛7.2传输介质双绞线的分类计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-26该类双绞线的最高传输频率为20MHz，最高传输速率为16Mbit/s，可用于语音传输和最高传输速率为16Mbit/s的数据传输。各类双绞线的特性3类双绞线4类双绞线3类双绞线的最高传输频率为16MHz，最高传输速率为10Mbit/s，用于语音和最高传输速率为10Mbit/s的数据传输。7.2传输介质计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-27与5类双绞线相比，超5类双绞线的衰减和串扰更小，可提供更坚实的网络基础，满足大多数应用的需求。5类双绞线超5类双绞线5类双绞线电缆使用了特殊的绝缘材料，使其最高传输频率达到100MHz。7.2传输介质计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-28标准制定机构和制造商正在考虑利用一种新型的铜缆系统，其带宽可以高达600MHz。6类双绞线7类双绞线6类双绞线的最高频率为200MHz频率，连接千兆以太网时连接距离可以达到标准的100m。7.2传输介质计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-29双绞线的连接标准ANSI/EIA/TIA568《商业大楼电信布线标准》规定了两种双绞线的线序。7.2传输介质线对色彩码1白蓝，蓝2白橙，橙3白绿，绿4白棕，棕12345678123456781234567812345678交叉线直连线计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-30EIA-568A绿白绿橙白蓝蓝白橙棕白棕EIA-568B橙白橙绿白蓝蓝白绿棕白棕两种标准7.2传输介质双绞线的制作准备工具双绞线（5类UTP）RJ-45接头（水晶头）网线钳测线仪计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-31①剪一段适当长度的网线（小于100米），用网线钳剥去外皮约2.5厘米，将4对细线扇形分开。②将细线按白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕的顺序排列。将8条线并拢，排在一个平面上，拉直。网线剪齐，留约1.5厘米长度。③水晶头金属片向前，卡口处向下，将网线插入水晶头内，注意白橙线对准第一脚。检查是否充分、整齐的排列插入，用网线钳压紧即可7.2传输介质网线制作计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-32交叉线：同种接口交换机-交换机、PC-PC、HUB-HUB(标准端口)直连线：异种接口PC/路由器-交换机/HUB、HUB-HUB(级连端口)交叉线和直连线的使用7.2传输介质计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-337.2传输介质2、同轴电缆组成铜芯绝缘层外导体屏蔽层保护套计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-34细缆7.2传输介质粗缆2、同轴电缆分类用于计算机网络中的基带同轴电缆的特征阻抗为50Ω，主要的型号有RG-8和RG-58，其中RG-8称为粗同轴电缆（简称为粗缆），RG-58称为细同轴电缆（简称为细缆）。使用BNC接头使用AUI接头计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-35有光脉冲-1，无光脉冲-07.2传输介质3、光纤传输原理——光的全反射光从折射率高的介质（纤芯）射到折射率低的介质（玻璃包层）时会产生折射。当入射角≥临界值时产生全反射，不泄漏。调制方法——亮度调制应用领域局域网主干、电信网络、服务器连接计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-36光纤的分类7.2传输介质多模光纤单模光纤以一定角度进入光纤的一束光。可以让多条光波以不同的入射角（但必须大于临界值）进入同一条纤芯进行传输，将这类光纤称为多模。当光纤的直径减小到只允许一个波长的光波传输时，这时的光纤就如同一根波导体，没有反射，而是沿直线传输，将这种光纤称为单模。计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-37·单模光纤采用激光二极管（LD）作为光源，而多模光纤采用发光二极管（LED）为光源；·多模光纤的芯线粗，传输速率低、距离短，整体的传输性能差，但成本低，一般用于建筑物内或地理位置相邻的环境中；·单模光纤的纤芯相应较细，传输频带宽、容量大、传输距离长，但需激光源，成本较高，通常在建筑物之间或地域分散的环境中使用。多模光纤与单模光纤的主要区别7.2传输介质计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-38光纤的优缺点7.2传输介质传输带宽高：仅受光电转换器件的限制（＞100Gb/s）传输损耗小，适合长距离传输抗干扰性能极好、误码率低，保密性好轻便价格较高需要光电转换计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-397.2传输介质4、无线介质主要类型应用领域无线电、地面微波通信卫星红外线无需物理连接适用于长距离或不便布线的场合易受干扰，为障碍物所阻隔计算机网络技术沈阳理工大学应用技术学院PPT7-40地面微波通过地面站之间接力传送接力站之间距离：50-100km速率：每信道45Mb/s地球地面站之间的直视线路微波传送塔7.2传输介质计算机网络技术沈阳理工大学