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计算机网络教程清华大学出版社2012年1月第5章网络互联及互联设备第5章网络互联及互联设备5.1构建简单局域网•世界上有很多的网络。在实际应用中，一个网上的用户有与另一个网上的用户通信的需要。因此，把各种网络连接起来的要求是客观存在的。所谓网络互联就是把分散分布的各个小网络连接起来。•网络连接设备是实现网络之间物理连接的中间设备，是网络中最基础的组成部分。常见的网络连接设备有网卡、调制解调器、集线器、交换机、网桥、路由器等。第5章网络互联及互联设备5.1构建简单局域网5.1.1网卡网卡(NIC)，又称网络适配器，是网络中最重要的连接设备，在整个网络传输中起着发送数据、控制数据、接收并转换数据的作用。网卡主要有两个功能：一是读取由网络设备传输过来的数据包，经过转换，将它变为计算机可以识别的数据；二是将计算机要发送的数据打包后输送到其他网络中。第5章网络互联及互联设备5.1构建简单局域网5.1.1网卡网卡有多种不同的分类方法，下面从不同的角度对网卡进行分类。在宽带接入日渐普及的今天，网卡的使用越来越普及，已不仅仅局限于局域网。1.根据接口类型分类针对不同的传输介质，网卡提供了相应的接口。按照电缆接口类型划分，可以将网卡分为RJ-45接口网卡、BNC细缆接口网卡、AUI粗缆接口网卡、光纤接口网卡，还有将上述几种类型综合的二合一或三合一网卡。第5章网络互联及互联设备5.1构建简单局域网5.1.1网卡图5.1RJ-45接口网卡图5.2BNC接口网卡图5-3光纤网卡第5章网络互联及互联设备5.1构建简单局域网5.1.1网卡•2.根据传输速率分类•根据网卡所支持的传输速率，可以将网卡分为10Mb/s，100Mb/s，10/100Mb/s自适应网卡以及1000Mb/s网卡几种类型。•3.按总线类型分类•按照总线类型可以将网卡分为以下3种：•（1）ISA网卡。（2）PCI网卡。（3）PCMCIA网卡。第5章网络互联及互联设备5.1构建简单局域网5.1.1网卡图5.4ISA网卡图5.5PCI网卡图5.6PCMCIA网卡第5章网络互联及互联设备5.1构建简单局域网5.1.1网卡•4.网卡状态指示灯(LED)•网卡的状态指示灯是为了方便用户观察网卡的运行情况而安置的。PCI网卡一般都有两个指示灯，分别标明为LINK和ACT，LINK为连接状态指示灯，一般为红灯，灯亮时表示网卡与网络已正确连接，熄灭时表示网卡与网络之间的连接不正确。ACT(Active，激活)为工作状态指示灯，一般为绿灯，当绿灯闪烁时，表示正在接收或发送数据，熄灭时表示没有数据接收和发送。第5章网络互联及互联设备5.1构建简单局域网5.1.2主机互联•所谓主机互联，即是通过传输线路将两台或两台以上主机互相连接起来，并进行相应软件和协议的安装配置从而使两台主机能够进行相互的通信和资源共享。两台主机互联严格来说就是最小的局域网，由于两台主机地位平等，无主从之分，一般对这样的网络又称为对等网。•两台计算机连接的对等网的组建方式比较多，在传输介质方面既可以采用交叉线，也可以使用USB线，还可采用串、并行电缆，当然对于有条件的主机也可以使用无线网络进行互联。第5章网络互联及互联设备5.1构建简单局域网5.1.2主机互联•我们介绍windows2000环境下的两台主机用双绞线搭建对等网的方法和步骤。在整个组网过程中，总的来说可以分为如下几个大步：网线制作；网卡的硬件安装；网卡的连接；网卡驱动程序的安装与系统配置。•1.交叉线制作（实验2）•2.网卡的硬件安装•把两网卡分别插入到计算机空余PCI插槽中，然后用螺钉固定在机箱上。•3.网卡的连接•把网线的两端的水晶头分别插入两台计算机已安装的网卡的RJ－45接口中，这样就完成了两台计算机的网络连接第5章网络互联及互联设备5.1构建简单局域网5.1.2主机互联•4.网卡的相关配置•（1）安装网卡驱动•（2）添加客户•（3）添加协议•（4）添加服务：•（5）设置计算机的名称和工作组名•（6）配置IP地址和子网掩码•（7）配置另一台计算机。第5章网络互联及互联设备5.2网络互联设备•网络互联设备在网间的连接路径中进行协议和功能转换，它具有很强的层次性。对于OSI模型来说，它的每一层对应于不同的网络设备，每层网络设备用于执行某种主要功能，表5.1给出了不同网络设备所在的OSI层以及所实现的网络功能。OSI层名称该层功能网络设备应用层为用户提供操作功能网关、表示层提供字符表示、数据压缩方面功能网关会话层建立、管理和结束会话网关传输层在应用程序进程之间传输消息网关网络层通过网络发送单个的数据包路由器、3层交换机数据链路层帧定界、差错检测、同步网桥、交换机物理层通过物理介质传输表示比特的信号中继器、集线器第5章网络互联及互联设备5.2网络互联设备5.2.1中继器•中继器（Repeater）是最简单的网络互连设备，其主要作用是完成信号的放大信号，补偿信号衰减，支持远距离的通信。•使用中继器连接局域网时，应该遵循以太网的5-4-3规则，即无论是粗缆以太网，还是细缆以太网都最多只能有5个电缆段，使用4个中继器，其中只能有3个网段能连接计算机。10Base-210Base-5AUI接口BNC接口中继器第5章网络互联及互联设备5.2网络互联设备5.2.2集线器•集线器（Hub）属于数据通信系统中的基础设备，它和双绞线等传输介质一样，是一种不需任何软件支持或只需很少管理软件管理的硬件设备。它被广泛应用到各种场合。双绞线计算机集线器（Hub）计算机计算机图5.17集线器图5.18集线器连接的局域网第5章网络互联及互联设备5.2网络互联设备5.2.2集线器•如果按整个集线器的配置来分，一般可将集线器分为独立型集线器、模块化集线器和堆叠式集线器三种。•独立型集线器在低端应用是最多的，也是最常见的，是带有许多端口的单个盒子式的产品。•模块化集线器一般都配有机架，带有多个卡槽，每个槽可放一块通信卡，每个卡的作用就相当于一个独立型集线器，多块卡通过安装在机架上的通信底板进行互连并进行相互间的通信。•堆叠式集线器可以将多个集线器“堆叠”使用，当它们连接在一起时，其作用就像一个模块化集线器一样，堆叠在一起的集线器可以当作一个单元设备来进行管理。•第5章网络互联及互联设备5.2网络互联设备5.2.3网桥•１.网桥的基本概念•网桥（Bridge）也称桥接器，它是连接两个局域网的一种存储转发设备，网桥同中继器不同，网桥处理的是一个完整的帧，并使用和计算机相同的接口设备，如图5.21.网桥工作在数据链路层，它能将一个较大的局域网分割为多个网段，或将两个以上的局域网互联为一个逻辑局域网，使局域网上的所有用户都可以访问服务器。网桥从端口接收网段上传送的各种帧，然后根据MAC地址来转发帧，可以看作是一个“低层的路由器”。图5.21网桥第5章网络互联及互联设备5.2网络互联设备5.2.3网桥•２.网桥的功能•（１）存储转发信息帧；•（２）过滤信息量；•（３）扩大物理范围；•（４）使用不同的物理层；•（５）互联不同类型的局域网第5章网络互联及互联设备5.2网络互联设备5.2.3网桥•３.网桥的分类•网桥可以分为透明网桥和源路由选择网桥。•透明网桥是由网桥自己来决定路由选择，而局域网上的各站都不管路由选择，通常应用于以太网网络中；•源路由选择网桥假定了每一个站在发送帧时都已经清楚知道发往各个目的站的路由，因而在发送帧时将详细的路由信息放在帧的首部中，它主要应用于令牌环网络。第5章网络互联及互联设备5.2网络互联设备5.2.3网桥•４.网桥的特点•和中继器、集线器等物理层设备相比网桥具有以下特点：•（1）可以实现不同类型、不同速度的局域网的互联；•（2）可以实现更大范围的局域网互联；•（3）引入网桥可以提高局域网的安全性第5章网络互联及互联设备5.2网络互联设备5.2.4交换机•交换机（Switch）它是集线器的升级换代产品，交换概念是相对于共享工作模式的改进提出的。从外观上来看，它与集线器基本上没有多大的区别，都是带有多个端口的长方形盒状体。如图5.22所示。图5.22交换机第5章网络互联及互联设备5.2网络互联设备5.2.4交换机•1.交换机与集线器的区别•（1）在OSI中的工作层次不同•（2）数据传输方式不同•（3）带宽占用方式不同•（4）传输模式不同第5章网络互联及互联设备5.2网络互联设备5.2.4交换机•2.交换机的交换技术•交换机是构成整个交换式网络的关键设备，它所采用的交换技术将极大影响其自身性能。•网络交换机主要采用这几种基本交换技术：直通式(Cut-Through)交换技术；存储转发式(Store-and-Forward)交换技术；碎片隔离式(FragmentFree)交换技术。第5章网络互联及互联设备5.2网络互联设备5.2.4交换机•直通式交换技术就是接收端口只对接收到的数据帧的目的地址信息进行检查，然后再按指定的地址将数据帧转发出去，不对数据帧做差错和过滤处理。•存储转发式交换技术是目前交换机中应用最广泛的交换技术，当交换机某端口接收到数据帧时，控制器先将输入端口传输过来的数据包存储到一个共享缓冲区中缓存起来，然后检查和分析整个数据包的内容，进行过滤和差错校验处理，确定数据包正确无误后，取出数据包的目的地址，最后再将数据按目的地址发送到指定端口。第5章网络互联及互联设备5.2网络互联设备5.2.4交换机•3.交换机的参数指标•局域网交换机是组成网络系统的核心设备。对用户而言，局域网交换机最主要的指标是端口的配置、数据交换能力和包交换速度等因素。因此，在选交换机时应考虑以下指标：•交换机端口的数量。•交换机端口的类型。•系统的扩充能力。•主干线连接手段。•交换机总交换能力。•是否需要路由选择功能。•是否需要热切换能力。•是否需要容错能力。•是否能与现有设备兼容。•网络管理能力。第5章网络互联及互联设备5.2网络互联设备5.2.5路由器•路由器（Router）是一种典型的网络层设备，用于连接多个逻辑上分开的网络。所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网如图5.23.图5.23路由器第5章网络互联及互联设备5.2网络互联设备5.2.5路由器•1.路由器的主要功能•（1）在网际间接收节点发来的数据包，然后根据数据包中的源地址和目的地址，把数据包转发到目的节点。•（2）为网际间通信选择最合理的路由。•（3）拆分和包装数据包。•（4）不同协议网络之间的连接。•（5）目前许多路由器都具有防火墙功能，第5章网络互联及互联设备5.2网络互联设备5.2.5路由器•2.静态与动态路由•在路由器中保存着各种传输路径的相关数据——路由表(RoutingTable)，供路由选择时使用。路由表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路由表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，既可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。第5章网络互联及互联设备5.2网络互联设备5.2.5路由器•由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态(Static)路由表，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随未来网络结构的改变而改变。•动态(Dynamic)路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。路由器根据路由选择协议(RoutingProtocol)提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。第5章网络互联及互联设备5.2网络互联设备5.2.5路由器•3.路由器的工作原理•实例：A1A2A3A4B1B2B3B4第5章网络互联及互联设备5.2网络互联设备5.2.6网关•网关（Gateway）又称网间连接器、协议转换器。网关在传输层上以实现网络互联，是最复杂的网络互联设备，仅用于两个高层协议不同的网络互联。网关的结构也和路由器类似，不同的是互联层。网关既可以用于广域网互联，也可以用于局域网互联。•主要有三种类型的网关：协议网关、应用网关和安全网关。第5章网络互联及互联设备5.2网络互联设备5.2.6网关•1.