第1章 网络设备与网络互连

第1章网络设备与网络互连第1章网络设备与网络互连本章主要内容：互联网络的基本概念，网络互联设备，路由器与路由选择，重点与难点：互联网络的基本概念，网络互联设备，路由器、交换机的基本配置实践。第1章网络设备与网络互连第1章网络设备与网络互连1.1互联网络的基本概念1.2网络互联设备1.3广域网接入技术[Return]第1章网络设备与网络互连计算机网络互联是指利用网络互联设备（路由器Router）和相应的技术措施把两个以上的计算机网络互联起来，实现计算机网络之间的连接。计算机网络互联的目的是使一个网络上的用户能够访问其它网络上的资源，使不同网络上的用户能够相互通信和交流信息。1.1互联网络的基本概念第1章网络设备与网络互连利用互联设备（路由器）将两个或多个物理网络相互连接而形成的单一大网就称为互联网络（internetwork），简称为互联网（internet），如图1.1所示。在互联网上的所有用户只要遵循相同协议，就能相互通信，共享互联网上的全部资源。第1章网络设备与网络互连第1章网络设备与网络互连1.1.1网络互联的类型计算机网络互联类型有如下三种方式：1）局域网互联（LAN—LAN）其中包括同种局域网的互联和异种局域网的互联。例如使用中继器、集线器等设备可以连接多个以太网；使用网桥和交换机可以实现一个以太网和令牌环网的连接。第1章网络设备与网络互连第1章网络设备与网络互连2）局域网通过广域网互联（LAN—WAN-LAN）多个远程局域网可以通过公用的广域网服务进行互联，并形成专有的广域网。一般使用路由器和网关通过广域网ISDN、DDN和X．25等实现互联。3）局域网通过广域网的服务接入Internet（LAN-WAN-Internet）例如，使用路由器和网关通过FR、DDN和X.25等广域网接入Internet第1章网络设备与网络互连1.1.2网络互联的层次网络在建设时，是分成若干层次来进行的，也就是我们通常所说的网络分层。网络分层还使得网络互联变得规范和容易。因为网络的互联在多数的情况下是异种网络的互联，如802.2与802.3局域网互联、局域网与广域网互联。而这些不同网络执行的是不同的协议，其操作系统和接口也不同，其间的联网极其复杂。但如果将网络分层，并严格规定各层之间的作用和界限，这样网络的通信就比较容易实现了。第1章网络设备与网络互连从ISO/OSI开放系统互联参考模型的分层观点考察网络的互联,可以将网络互联划分为四个层次:1．物理层互联物理层互联的设备是中继器（Repeater）。中继器在网络互联中起到放大信号的作用,驱动长距离通信。第1章网络设备与网络互连2．数据链路层互联数据链路层互联的设备是交换机、网桥(Bridge)。网桥在网络互联中起到数据接收、地址过滤与数据转发的作用，它用来实现多个网络操作系统之间的数据交换。第1章网络设备与网络互连3．网络层互联网络层互联的设备是路由器(Router)。网络层互联主要是解决路由选择、拥塞控制、差错处理与分段技术等问题。第1章网络设备与网络互连4．高层互联网络层以上的互联统称为高层互联,互联设备统称网关（Gateway）或应用网关。用于高层协议转换。返回本章首页第1章网络设备与网络互连1.2网络互联设备网络各层之间的联接，需要解决的问题是不同的，其任务也不相同。因此，各种网络设备的工作原理和结构也是大不相同的。一般说来，愈是底层的网络互联设备，需要完成的任务愈少，功能也愈差，当然结构也愈简单；而愈是高层的网络互联设备需要完成的任务愈多，功能也愈强，当然结构也愈复杂。目前，网卡、集线器、交换机、路由器、防火墙等网络设备都有着广泛的应用。第1章网络设备与网络互连1.2.1网卡(网络适配器）网络接口卡简称为网卡，计算机过添加网络接口卡,可将计算机与局域网中的通信介质相连，从而达到将计算机接入网络的目的。每一块网卡上都存储有一个物理地址，称为MAC地址，MAC地址是唯一的。网卡驱动程序是运行在OSI模型的数据链路层上的。网卡的基本功能包括：数据转换、通信服务和数据缓存第1章网络设备与网络互连图1.2100M以太网卡第1章网络设备与网络互连网卡可按接头、总线接口（BUS）以及带宽（Bandwidth）三种方式进行分类。按接头分类有：AUI接头、BNC接头第1章网络设备与网络互连RJ-15接头第1章网络设备与网络互连RJ－15＋BNC双口网卡第1章网络设备与网络互连按总线接口划分有以下四种：ISA接口、PCI接口、USB接口和PCMCIA接口。（1）ISA总线10Mbps网卡多为ISA总线第1章网络设备与网络互连（2）PCI总线现在的网卡是几乎清一色的PCI总线。第1章网络设备与网络互连3）PCMCIA总线PCMCIA网卡是用于笔记本电脑的一种网卡，大小与扑克牌差不多，PCMCIA总线分为两类，一类为16位的PCMCIA，另一类为32位的CardBus。第1章网络设备与网络互连1）USB接口USB作为一种新型的总线技术，由于传输速率远远大于传统的并行口和串行口，设备安装简单又支持热插拔，已被广泛应用于鼠标、键盘、打印机、扫描仪、Modem、音箱等各式设备，网络适配器自然也不例外。USB网络适配器其实是一种外置式网卡。第1章网络设备与网络互连图1.8USB接口的网卡第1章网络设备与网络互连按照传输速率不同，网卡可以分为10Mb/s，100Mb/s，1000Mb/s，10Mb/100Mb/s自适应网卡等几类。第1章网络设备与网络互连1-3网络设备一、网卡（网络适配器）1、以接头种类区分第1章网络设备与网络互连1-3网络设备一、网卡（网络适配器）2、以总线接口区分第1章网络设备与网络互连1-3网络设备一、调制解调器（Modem）通过Modem与ISP连接，访问互连网上的资源。第1章网络设备与网络互连1-3网络设备一、调制解调器（Modem）通过网卡和主机相连的2款外置Modem。第1章网络设备与网络互连中继器是一种信号放大设备1.2.2中继器中继器第1章网络设备与网络互连集线器（HUB）是中继器的一种，其区别仅在于集线器能够提供更多的端口服务，所以集线器又叫多口中继器。集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。它工作于OSI参考模型第二层，即数据链路层。1.2.3集线器第1章网络设备与网络互连BDACHUBA向B发送时，C向D不能发送，否则产生冲突第1章网络设备与网络互连FABEHUBHUBHUBCD不能发送A向B发送时，E向D不能发送同一冲突域第1章网络设备与网络互连集线器的特性：●放大信号●通过网络传播信号●无过滤功能●无路径检测或交换●被用作网络集中点第1章网络设备与网络互连依据总线带宽的不同，集线器分为10M，100M和10/100M自适应三种；若按配置形式的不同可分为独立型集线器、模块化集线器和堆叠式集线器三种；根据管理方式可分为智能型集线器和非智能型集线器两种。目前所使用的集线器基本是以上三种分类的组合，例如我们经常所讲的10/100M自适应智能型可堆叠式集线器等。集线器根据端口数目的不同主要有8口、16口和21口等。如图1.9所示。第1章网络设备与网络互连然而随着网络技术的发展，集线器的缺点越来越突出，后来发展起来的一种技术更先进的数据交换设备——交换机逐渐取代了部分集线器的高端应用。第1章网络设备与网络互连1-3网络设备三、中继器又称再生器。位于OSI七层模型的最底层（第一层）—物理层。第1章网络设备与网络互连网桥工作在OSI参考模型的第二层。用于连接两个或多个LAN网段。1.2.1网桥第1章网络设备与网络互连1-3网络设备四、集线器（HUB）位于OSI七层模型的最底层（第一层）——物理层。端口数目的多少不定。HUB上除了RJ-45插孔外，还可有BNC接头、AUI接头或光纤接头（SC接头）。第1章网络设备与网络互连1-3网络设备由于HUB的端口个数有限,为了增加端口,可以采用堆叠方式以便统一管理。堆叠后相当于一个HUB□□□□□□OUTOUTOUTINININ四、集线器（HUB）第1章网络设备与网络互连交换机与网桥一样工作在OSI参考模型的第二层，把多个物理上的LAN分段互连成单个更大的网络。交换机与集线器的区别在于它能根据所要传递数据中包含的目的物理地址做出转发到相应端口的操作，而集线器根本不作任何决定，就直接向所有端口进行“广播”。1.2.5交换机第1章网络设备与网络互连100MHUBPc2Pc10一个冲突域Pc1pc12Pc1110M交换机B10M100M100M10M10M100M10M10M100M交换机A10M一个冲突域一个冲突域一个冲突域一个冲突域以太网交换机冲突域局限于交换机一个端口上第1章网络设备与网络互连路由器与交换机的最大差别在于交换机实现网络互联是发生在数据链路层，而路由器实现网络互联是发生在网络层。与交换机相比，路由器的异构网互联能力、拥塞控制能力和网段的隔离能力都要强于交换机。另外，由于路由器能隔离广播信息，从而可以将广播风暴的破坏性隔离在局部的某个网段之内。1.2.6路由器第1章网络设备与网络互连路由器的基本构成路由器必须具备：–两个或两个以上的接口–协议至少实现到网络层–至少支持两种以上的子网协议–具有存储、转发和寻径的功能第1章网络设备与网络互连路由器作用实现不同速率网络的适配隔离广播，实施安全策略，保证网络安全建立维护路由信息，实现数据包转发分片与重组备份、流量控制异种网络互连第1章网络设备与网络互连局域网局域网广域网广域网接口局域网接口第1章网络设备与网络互连1.2.7防火墙防火墙（Firewall）既可以指运行在路由器或服务器上的程序，也可以指特定的、独立的网络硬件。防火墙的名字形象地体现了它的功能，防火墙则被安装在受保护的内部网络与外部网络的连接点上，负责监测过往的数据，将不利网络安全的数据阻拦下来，允许合法的数据通过。其结构如图1.10所示。第1章网络设备与网络互连图1.10防火墙连接内部与外部网络返回本章首页第1章网络设备与网络互连1.1广域网接入技术现有的接入技术分成两类：有线传输接入和无线传输接入有线接入：–拨号接入–ISDN接入–ADSL接入–CableModem接入第1章网络设备与网络互连1、拨号接入用户通过拨号接入InternetPSTNRouterModemNASAAA第1章网络设备与网络互连用户使用拨号接入方式需要以下配备：计算机（最好PC586以上）；调制解调器（Modem，速率为11.1Kbps、28.8Kbps、33.6Kbps、56Kbps）；电话线；标准的通信软件；在所选择的ISP那里申请一个账号。第1章网络设备与网络互连用户终端建立拨号第1章网络设备与网络互连2.DDN专线接入方式所谓专线入网方式是指不通过拨号电话网，利用专线直接与Internet相连，以实现高速安全的通信方式。专线入网通信速率高，适用于大业务量的网络用户使用。尤其是对于局域网多用户系统来说，采用专线方式通过路由器将局域网与Internet主机相连是行之有效的接入Internet的方法。第1章网络设备与网络互连采用专线方式的用户需具备入网专线和路由器。入网后网上的所有终端和工作站均可享用所有Internet服务，且都可以拥有自己独立的IP地址。第1章网络设备与网络互连3、ISDN接入ISDN(IntegratedServiceDigitalNetwork)的中文名称是综合业务数字网，俗称“一线通”，它是利用数字通信技术和计算机技术实现电话、电报、数据、图像以及声音的处理，传输和交换的通信网。它能在一根普通电话线上提供语音、数据、图像等综合性业务，并可以连接8台终端或电话，有两台终端可以同时使用。第1章网络设备与网络互连Service-ServerISDNSOHO用户NAS(NetworkAccessServer)接入服务器ISDN特点：传输速度高、一线多用、可靠性好和接入方便。第1章网络设备与网络互连ISDN接口基本速率接口(BRI)–单一物理连接–