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1、,第二章 计算机网络互联设备,思考,你所知道的网络互连设备有哪些？,内容,物理层互联设备数据链路层互联设备网络层互联设备传输层以上互联设备,网络基本互连设备和层次,有多种类型互连设备,在局域网中，中继器已退出历史舞台，集线器也正在淡出，而取而代之的是交换机的兴起,物理层,传输介质物理层设备中继器集线器（hub）,传输介质,传输介质（传输媒体）分为两大类：导向传输媒体非导向传输媒体在导向传输媒体中，电磁波被导向沿着固体媒体（铜线或光纤）传播；非导向传输媒体就是指自由空间，在其中电磁波的传输常称为无线传输。,一、导向传输媒体,双绞线分为：屏蔽双绞线（STP）无屏蔽双绞线（UTP）无屏蔽双绞线的应用
2、远比屏蔽双绞线广,(1)双绞线,以铝箔、金属丝网屏蔽以减少干扰和串音,双绞线外没有任何附加屏蔽,屏蔽双绞线 (STP) 、非屏蔽双绞线(UTP),铜线,铜线,聚氯乙烯 套层,聚氯乙烯套层,屏蔽层,绝缘层,绝缘层,无屏蔽双绞线 UTP,屏蔽双绞线 STP,在实际应用中，非屏蔽双绞(UTP)的使用率最高，一般来说如果没有特殊的需要，在应用中所指的双绞线一般是指UPT。 根据线对之间的绞合度，双绞线主要有以下几种： 1、3类双绞线 2、4类双绞线 3、5类双绞线 4、超5类双绞线 5、6类双绞线 6、7类双绞线,双绞线做法有两种国际标准，分别是EIA/TIA568A和EIA/TIA568B。双绞线的
3、两种常用的连接方法： 直通线缆和交叉线缆。,交叉线,注意：当网线所连接的两边端口的性质相同时，用交叉线,直连线,交换机的UPLINK口交换机的普通口,？,交换机之间连接时，网线的选择：,1、交换机的UpLink口连接到交换机的普通口；2、交换机的UpLink口连接到交换机的UpLink口；3、交换机的普通口连接到交换机的普通口；,UpLink 端口,直连线,交叉线,交叉线,普通 端口,注意：当网线所连接的两边端口的性质相同时，用交叉线,UTP 连接头-RJ45,网线制作标准,T568A的线序为：绿白，绿，橙白，蓝，蓝白，橙，棕白，棕T568B的线序为：橙白，橙，绿白，蓝，蓝白，绿，棕白，棕,（
4、2）同轴电缆,基带同轴电缆 宽带同轴电缆-通常用来传输CATV有线电视模拟信号。,(3) 光缆,高密度多芯光缆剖面结构,纤芯,包层,外套,加强芯,光纤,外护套,加强芯,光纤束,光缆,光导纤维(Optical Fiber简称光缆)是光纤通信的传输媒体。光纤的传输原理是基于光的全反射原理，当光纤折射率大于包层折射率时，只要光线的入射角大于某临界值，就会产生光的全反射，通过光在光纤中的不断反射来传送调制的光信号，就可以把信息从光纤的一端传送到另一端，从而达到了传导光波的目的 。,折射角,入射角,包层（低折射率的媒体）,包层（低折射率的媒体）,纤芯（高折射率的媒体）,包层,纤芯,光缆的结构大致可分为缆
5、芯（Cable Core）和保护层（Sheath）两大部分,光纤的工作原理,高折射率(纤芯),低折射率(包层),光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射,光纤传输又分成多模传输和单模传输,只要射到光纤表面的光线的入射角大于某一临界角度，就可以产生全反射，并且可以存在许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输，这种光纤就称为多模光纤（Multimode Fiber），如图,多模光纤,单模光纤:光纤的直径减小到只有一个波长，光纤就象一根波导，使光线沿直线传播没有反射,从传输性能上看，多模光纤传输速率低传输距离短(2km以内)，整体传输性能差，用于建筑物内或地理位置相邻的环境中。单模光纤传输频带宽、容量大
6、、传输距离长，但需要激光源，成本较高，通常在建筑物之间或地域分散的环境中使用。,光缆的连接方式,双绞线的制作工具,超五类网线,RJ45水晶头,双绞线的制作工具,网线钳,双绞线的制作工具,网线测试仪,微波通信直线传播，长途通信时必须建立多个中继站微波通信主要有两种方式：地面微波通信和卫星微波通信。红外线与激光通信红外线通信和激光通信就是把要传输的信号分别转换成红外光信号和激光信号直接在自由空间沿直线进行传播,二、非导向传输媒体,网络接口卡,计算机通过网卡连接到网络进行串行/并行转换。对数据进行缓存。实现以太网协议.每块网卡都有一个MAC地址,中继器,数据信号在数物理层传输介质中传输会出现衰减现象
7、，因此想要让数据信号在介质中传输得更远，需要采取以下方法：改变信号源改进信号传输介质使用中继器,中继器,中继器,A,B,A,A,B,B,集线器,集线器,B,A,集线器,B,A,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、交换机或者路由器为边界，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,物理层设备导致的冲突,B,A,C,D,文件服务器,某大学有三个系，各自有一个局域网,用多个集线器可连成更大的局域网,三个独立的碰撞域,一系,二系,三系,碰撞域,碰撞域,碰撞域,用集线器组成更大的局域
8、网都在一个碰撞域中,一系,三系,二系,主干集线器,一个更大的碰撞域,碰撞域,42,网桥,可将两个或多个地址兼容的网段连接起来其特点是：具有过滤功能，减少网络拥塞网桥扩展了LAN的有效长度防止错误扩散，网桥隔断了某些潜在的网络故障,网桥,以太网交换机工作在全双工方式。每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无碰撞地传输数据。 交换机通过内部的交换矩阵把网络划分为多个网段每个端口为一个冲突域；使用以太网交换机的网络叫做交换式以太网,以太网交换机,交换网络的带宽,10Mb/s 的8口交换机构成的网络，网络中每台计算机的带宽为10Mb/s 10Mb/s 的8口集线器构成的网络，网络中每台计算机
9、的带宽为1.25Mb/s,用以太网交换机扩展局域网,一系,三系,二系,10BASE-T,至因特网,100 Mb/s,100 Mb/s,100 Mb/s,万维网服务器,电子邮件 服务器,以太网交换机,路由器,具有多种速率的接口,交换机的数据传输机制,存储转发直通转发无碎片直通转发,存储转发,A,B,C,D,交换机线速转发,无碎片直通转发(Fragment free cut-through)接收到一帧的前64字节后，再进行转发操作。小于64字节的帧不转发。帧出错的主要原因是冲突，而以太网的帧至少为64B，64字节的帧必然是冲突造成的帧碎片（错误帧）。优点：交换速度较快，并且降低了错误帧转发的概率缺
10、点：长度大于64字节的错误帧仍会转发，转发延时大于直通转发。,以太网 MAC 帧,物理层,MAC层,IP层,目的地址,源地址,类型,数 据,FCS,6,6,2,4,字节,46 1500,MAC 帧,以太网的 MAC 帧格式,虚拟LAN(VLAN),优点包括 限制广播，提高交换机性能简化网络管理简化网络结构，保护网络投资提高网络的数据安全性,52,53,VLAN的一个设计实例,路由器工作原理,路由器在网络层工作的两个过程找到分组相应的出口，这可通过查找选路表即可将分组从入口送到出口，这取决于路由器的体系结构,54,路由器,56,路由器外形,路由器体系结构,57,输入端口,输入端口,输出端口,输出
11、端口,交换结构,选路处理器,三种交换技术,58,X,Y,Z,A,B,C,内存,X,Y,Z,A,B,C,存储器,总线,A,B,C,Z,Y,X,互联网络,三种交换结构的比较,经内存交换若内存带宽为每秒可写进或读出B个分组，则总的转发吞吐量必然小于B/2经一根总线交换总线带宽可达千兆比特/秒，则用于接入网或企业网的路由器来说，通过总线交换通常是足够的经一个互联网络交换使用一个更复杂的互联网络，具有最高的吞吐量,59,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连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。 网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。在使用不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。同时，网关也可以提供过滤和安全功能。大多数网关运行在OSI 7层协议的顶层-应用层。,网关,网关例子,思考题,如何给寝室设计一个小型局域网？,总结,物理层互连设备数据链路层互连设备网络层互连设备传输层以上互连设备,
