网络设备管理.ppt

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1、网络设备管理,第1章 网络的基本概念,1.1 通信网的一般模型,1.1.1 通信网相关概念 1.协议 协议（Protocol）是一种通信约定，它主要由语法、语义和时序 3部分组成（即协议的三要素）。2.实体 实体（Entity）是通信时能发送和接收信息的任何软硬件设施。3.接口 接口（Interface）是节点或节点内相邻层之间用于交换信息的连接点。4.信号 信号是数据的电磁或电子编码。在通信系统中，信号可分为模拟信号和数字信号。5.信道 信道是用于传送信息的介质。信道可分为模拟信道和数字信道两大类。,1.开放系统互联参考模型 OSI参考模型是研究如何把开放式系统连接起来的标准，它将计算机网络

2、分为7层，如图1-1所示。其中，最右侧一列是数据单元名称，即各个层次的对等实体之间交换的数据单元的名称。协议数据单元（Protocol Data Unit,PDU）就是对等实体之间通过协议传送的数据。图1-1中的APDU表示应用层的协议数据单元，PPDU是表示层的协议数据单元，SPDU表示会话层的协议数据单元，TPDU表示传输层的协议数据单元。,1.1.2 通信网络模型,1）物理层 物理层（Physical Layer）的主要功能是完成相邻节点之间原始比特流的传输，主要涉及物理层接口的机械、电气、功能和过程特性。2）数据链路层 数据链路层的主要功能是在物理层提供比特流传输服务的基础上，在通信的

3、实体之间建立数据链路连接，以帧为单位传送数据信息，采用差错控制、流量控制等方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。3）网络层 网络层（Network Layer）的主要功能是完成网络中主机间的报文传输，通过路由算法为分组选择最佳路径。4）传输层 传输层的主要功能是向用户提供可靠的端到端服务，透明地传送报文。5）会话层 会话层主要负责在网络中的两个节点之间建立和维持通信。6）表示层 表示层（Presentation Layer）向应用层提供信息表示，将不同系统的表示方法转换成标准形式。7）应用层 应用层（Application Layer）的主要功能是直接为用户服务，为软件提供接口以使程序

4、能使用网络服务。,1.1.2 通信网络模型,2.TCP/IP参考模型 TCP/IP参考模型分成网络接口层、网络层、传输层和应用层 4个层次，如图1-2所示。1）网络接口层 网络接口层与OSI参考模型的数据链路层和物理层相对应，它不是TCP/IP协议的一部分，但它是TCP/IP参考模型赖以存在的与各种通信网进行通信的接口。TCP/IP没有对网络接口层给出具体的规定。2）网络层 网络层有4个主要的协议：IP协议、Internet控制报文协议、地址解析协议和逆地址解析协议。3）传输层 TCP/IP参考模型的传输层提供了两个主要的协议，即传输控制协议和用户数据报协议。4）应用层 在TCP/IP参考模型

5、中，应用层包含所有的高层协议。,1.1.2 通信网络模型,1.1.3 通信网络的主要功能,（1）数据传输。（2）资源共享。（3）分布处理。（4）提高安全性与可靠性。,1.2 通信网的构成,1.2.1 网络软件系统 1.网络操作系统 网络操作系统是负责管理整个网络资源和方便网络用户使用的软件的集合。网络操作系统是运行在服务器之上的，因此，有时也把它称为服务器操作系统。2.网络管理软件 网络管理软件能够进行配置网络节点，收集并管理网络信息等操作，以保障网络正常、可靠地运行。3.网络服务器软件 服务器软件运行于特定的网络操作系统之下，提供用户所需的网络服务。4.网络应用软件 网络应用软件是能够与服务

6、器进行通信，直接为用户提供网络服务的软件。5.网络协议 网络协议是网络上所有设备（网络服务器、计算机终端、交换机、路由器、防火墙等）之间通信规则的集合，它规定了通信时信息必须采用的格式和这些格式的含义。,1.2.2 网络硬件系统,1.计算机系统 计算机系统主要完成数据信息的收集、存储、处理等任务，并提供各种网络资源。根据其在网络中的用途可分为服务器和工作站两部分。2.数据通信系统 1）通信控制处理机 通信控制处理机负责主机与网络的信息传输控制，具体实现线路传输控制、差错检测与恢复、代码转换以及数据帧的封装和拆封等功能。2）网络互联设备 网络互联设备主要用来实现网络中主机与主机、网络与网络之间的

7、连接，数据信号的变换以及路由选择等功能。3）传输介质 传输介质是传输数据信号的物理通道，有线介质包括双绞线、同轴电缆、光纤，无线介质包括微波、红外线和卫星。,1.3 通信网数据交换技术,1.3.1 电路交换 电路交换(Circuit Switching)技术是在通信设备间通过交换设备中的线路连接实际建立了一条专用的物理线路，在连接被拆除前，其两端的设备单独占用此线路进行数据传输。1.电路交换的过程（1）建立线路。（2）数据传输。（3）释放线路。2.电路交换方式的优点（1）连接建立后，数据以固定速率传输，传输延时短。（2）由于物理线路被单独占用，所以不可能发生冲突。（3）适用于实时大批量连续的数

8、据传输。3.电路交换方式的缺点（1）建立连接可能需要涉及多个设备或线缆，这需要花费很长的时间。（2）连接建立后，线路是专用的，即使空闲也不能被其他设备使用，这会造成一定的浪费。（3）对通信双方而言，必须做到双方的收发速度、编码方法、信息格式和传输控制等一致才能完成通信。,1.3.2 报文交换,报文交换是一种存储转发技术，它没有在通信设备间建立一条物理线路。发送设备将发送的信息作为一个整体并附加目的地址交给交换设备，交换设备接收并暂时存储此报文，等到有合适的输出线路时把此报文转发给下一个交换设备。1.报文交换方式的优点（1）线路的利用率高。（2）报文在传输时没有大小的限制。（3）通信量变得很大时

9、，报文交换网络仍然可以接收报文。（4）能够建立报文优先级。（5）支持多点传输。（6）根据地址字段进行复制和转发，中间节点可进行数据格式转换。2.报文交换方式的缺点（1）数据的传输延时比较长。（2）中间节点必须具备很大的存储空间。（3）任何报文都必须排队等待。,1.3.3 分组交换,1.分组交换的方式 分组交换主要有虚电路交换和数据报两种方式。1）虚电路交换方式 虚电路(Virtual Circuit，VC)交换方式在分组发送前需要在发送方与接收方之间建立一条逻辑通路，即虚电路。每个分组除了包含数据之外，还包含一个虚电路标识符。预先建好的路径上的每个节点都知道把这些分组引导到哪里去，而不再需要路

10、由选择判定。虚电路交换方式包括虚电路的呼叫建立、数据传输和呼叫释放 3个过程。数据块中仅含少量的地址信息，用户的数据块沿着相同的路径按顺序到达目的地，这使接收站点处理起来很方便。如果虚电路中的某个节点或线路出现故障，将导致虚电路传输失效。因此，虚电路交换方式较适合站点之间大批量的数据传输。2）数据报方式 在数据报方式中，每个数据报都包含源节点和目的节点的地址信息，节点间不需要建立从源主机到目的主机的固定连接，源主机发送的每一个分组都独立地选择一条传输路径，每个分组在通信子网中可以通过不同的传输路径从源主机到达目的主机。其中，一个被单独处理的分组称为数据报。2.分组交换的优缺点 分组交换的优点是

11、具有分段差错流量控制功能，传输质量高，能对线路动态多路复用，信道利用率高，可在不同终端之间通信，服务质量可靠，经济性好。分组交换的缺点是延时不固定，平均延时较长。,1.4 网络拓扑结构,1.总线型网络拓扑结构 总线型网络拓扑结构采用一根中央主电缆作为总线，各节点直接与总线相连接，信息沿总线逐个节点地广播传送，如图1-3所示。2.星型网络拓扑结构 星型网络拓扑结构是以中央节点为中心，各从节点与中央节点通过点到点的方式连接，中央节点可直接与从节点通信，而从节点之间必须经过中央节点才能通信，如图1-4所示。3.环型网络拓扑结构 环型网络拓扑结构指的是网络中的各节点通过环路接口连接在一起，形成一个首尾

12、相接的闭合环，如图1-5所示。,图1-3 总线型拓扑,图1-4 星型拓扑,图1-5 环型拓扑,1.4 网络拓扑结构,4.树型网络拓扑结构 树型网络拓扑结构是总线型网络拓扑结构的扩展，它是在总线型网络拓扑结构上加分支形成的，如图1-6所示。5.网状网络拓扑结构 网状网络拓扑结构是一种不规则的混合结构，它的每一个节点都与其他节点互联。这种连接方法主要利用冗余的连接实现节点与节点之间的高速传输和高容错性能，以提高网络的数据传输速度和可靠性，如图1-7所示。,图1-6 树型拓扑,图1-7 网状网络拓扑,1.5 局域网、城域网和广域网,1.局域网 局域网（Local Area Network，LAN）是

13、最常见的计算机网络，它是指在一个很小的范围内连接计算机、网络设备以及外部设备的网络。局域网覆盖的地区范围通常在几千米以内，并以某个单位或部门为中心进行网络设计。局域网在计算机数量配置上没有太多的限制，少的可以只有两台，多的可达几百台。2.城域网 城域网（Metropolitan Area Network，MAN）是介于广域网与局域网之间的一种高速网络，其覆盖范围可达数百千米，传输速率从64千比特每秒至几吉比特每秒。通常是将一个地区或一座城市内的局域网连接起来构成城域网。3.广域网 广域网(Wide Area Network，WAN)是覆盖范围为一个国家，甚至全球的一类数据通信网络，一般是指为用

14、户提供远距离数据通信业务的传输网络，通常由电信部门负责建设、运营和管理，包括电路交换和包交换网络。目前，世界上最大的广域网Internet已经覆盖了包括中国在内的180多个国家和地区，连接了数万个网络。,网络设备管理,第2章 常见网络设备,2.1 通信方式和接口,2.1.1 串行通信和并行通信 1.串行通信 串行通信是指数据流以串行方式在一个信道上传输，即在一条线路上逐个传送所有比特位的数据。这种传输方式给发送设备和接收设备增加了额外的工作，因为发送方必须明确数据发送的顺序。串行通信的收、发双方只需要使用一条传输信道，成本低，又易于实现，在长距离传输中也比并行通信更加可靠，但因为串行通信方式每

15、次只能发送一个比特位的数据，所以传输速度比较慢。2.并行通信 如果将数字信号分割成两路或两路以上的信号序列同时在信道上传输，则称为并行通信。并行通信时，可以以字或字节为单位并行传输数据，各个位的数据同时传送。并行通信速度快，但使用的通信线路多、成本高，故不宜进行远距离通信。,2.1.2 USB接口,USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）接口是由Compaq、IBM、Microsoft等多家公司于1994年底推出的接口标准，其目的是用于取代逐渐不适应外设需求的传统串、并口。USB接口的特点：（1）热插拔，使用方便。（2）带宽大，速度快。USB 1.1协议支持1.5 Mb

16、/s和12 Mb/s两种数据传送速率规格，USB 2.0协议已经可以提供高达480 Mb/s的数据传输速率。（3）可连接多个设备。,2.1.3 IEEE 1394接口,IEEE 1394接口最初由Apple公司提出，并在1995年由IEEE正式制定为标准。IEEE 1394标准目前有两个版本，即通常所使用的IEEE 1394a和发展中的更高速的IEEE 1394b。IEEE 1394接口的特点：（1）使用方便，支持热插拔（即插即用）。（2）数据传输速度快，IEEE 1394a标准支持的速度高达400 Mb/s，IEEE 1394b标准可将速度提升到800 Mb/s、1.6 Gb/s，甚至3.2

17、 Gb/s。（3）自带供电线路，能提供8 V40 V的可变电压，允许通过的最大电流达到1.5 A，因此，它能为耗电量小的设备供电。（4）真正点对点连接，设备间不分主从。,2.1.4 网卡接口,1.RJ-45接口 RJ-45已是一种最常见的网卡接口。RJ-45接口类似于常见的电话接口RJ-11，但RJ-45是8芯线，而RJ-11是4芯的，通常只接2芯线。2.BNC接口 这种接口用于以细同轴电缆为传输介质的以太网或令牌网。3.AUI接口 这种接口用于以粗同轴电缆为传输介质的以太网或令牌网。4.FDDI接口 这种接口适用于FDDI网络，这种网络具有100 Mb/s的带宽，使用的传输介质是光纤。随着快

18、速以太网的出现，FDDI的速度优越性已不复存在。5.ATM接口 这种接口适用于ATM光纤（或双绞线）网络，它能提供的物理传输速率达155 Mb/s。,2.1.5 插卡相关接口,1.PCI插卡接口 PCI插卡接口是基于PCI局部总线的扩展接口，其位宽为32位或64位，工作频率为33 MHz或66 MHz，数据传输速率为133 Mb/s（32位）和266 Mb/s（64位）。PCI插卡接口是主板的主要扩展插卡接口。2.AGP插卡接口 为了消除PCI在处理3D图形时的瓶颈，Intel公司于1997年推出了AGP，它建立在PCI标准之上，是一种显卡专用接口。AGP主要应用于三维计算机图形（3D图形）的

19、加速。3.PCI Express插卡接口 PCI Express是由Intel提出的总线接口标准，它采用了点对点串行连接，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，提供了高速的数据传输。PCI Express接口根据总线带宽不同而有所差异。较短的PCI Express插卡可以插入较长的PCI Express插槽中使用。PCI Express接口能够支持热插拔。,2.2 网络传输介质,2.2.1 导向性传输介质 1.双绞线 双绞线一般由两根绝缘铜导线相互缠绕封装在一个电缆套管里，每根铜导线的绝缘层上涂有不同的颜色，以示区别。双绞线的扭线越密，其抗干扰能力就越强，传输性能就越高。双绞线

20、可分为屏蔽双绞线（Shieled Twisted Pair，STP）和非屏蔽双绞线（Unshieled Twisted Pair，UTP）。非屏蔽双绞线的类型：（1）1类线：主要用于语音传输，不用于数据传输。（2）2类线：传输频率为1 MHz，用于语音传输和最高传输速率为4 Mb/s的数据传输。（3）3类线：最高传输速率为10 Mb/s。（4）4类线：用于基于令牌的局域网和10Base-T/100Base-T网络。（5）5类线：传输速率为100 Mb/s的数据传输。（6）超5类线：抗干扰能力更强，具有更高的衰减与串扰比和信噪比，以及更小的延时误差。（7）6类线：6类非屏蔽双绞线采用了预先按一定

21、比例扭绞的十字型塑料骨架，单位长度的扭绞密度比超5类线更为紧密，使抗干扰性能得到改善。,2.2.1 导向性传输介质,2.同轴电缆 根据传输信号的不同，同轴电缆可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆两种类型。1）基带同轴电缆 基带同轴电缆是特性阻抗为50 的同轴电缆，用于传输数字信号。基带同轴电缆分为粗缆和细缆两种。粗缆传输距离长，性能高，适用于较大局域网的网络干线。粗缆局域网中每段电缆的长度可达500 m，采用4个中继器连接5个网段后，最大长度可达2 500 m。细缆传输距离短，相对便宜，用T型头与BNC网卡相连，两端需安装50 终端电阻器。细缆网络每段干线的最大长度为185 m，每段干线最多可接入

22、30个用户。粗缆的传输性能优于细缆，在传输速率为10 Mb/s时，粗缆的传输距离可达500 m1 000 m，而细缆的传输距离为200 m300 m。2）宽带同轴电缆 宽带同轴电缆是特性阻抗为75 的CATV电缆，用于传输模拟信号。3）同轴电缆连接设备（1）BNC桶形接头。（2）BNC连接器。（3）BNC T型接头。（4）终端匹配器。,2.2.1 导向性传输介质,3.光纤 光纤是利用全反射原理来传导光束的传输介质，由光纤芯、包层和外部保护层（也叫保护套）组成。1）光纤的分类（1）按照制造材料的不同，光纤分为石英系光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层石英芯光纤、全塑料光纤和氟化物光纤。（2）按照光的传

23、输模式的不同，光纤分为单模光纤和多模光纤。单模光纤是指光纤只提供一条光路。多模光纤是指使用多条光路传输同一信号，通过光的折射来控制传输速度，主要用于短距离、低速率的通信。（3）按照折射率分布情况的不同，光纤分为阶跃型光纤和渐变型光纤。（4）按照工作波长的不同，光纤分为短波光纤、长波光纤和超长波光纤。短波光纤是指波长为0.8 m0.9 m的光纤，长波光纤是指波长为1.0 m1.7 m的光纤，而超长波光纤则是指波长为2 m以上的光纤。,2.2.1 导向性传输介质,2）光纤通信的优点（1）通信容量大，传输距离远。（2）信号串扰小，保密性能好。（3）抗电磁干扰，传输质量佳。（4）光纤尺寸小、重量轻，便

24、于敷设和运输。（5）材料来源丰富，环境保护好。（6）无辐射，难于窃听。（7）光缆适应性强，寿命长。3）光纤通信的缺点（1）光纤本身并不贵，但光电接口价格较高。（2）将两根光纤精确连接需要专用设备（光纤熔接仪）。（3）质地较脆，机械强度低。,2.2.2 非导向性传输介质,1.短波通信 短波通信又称高频通信，其工作频率范围是3 MHz30 MHz。短波通信可以通过地表以地波形式传播，也可以通过电离层的反射以天波形式传播。这两种传播形式有其各自的频率范围和传输距离。进行地波传播时，陆地和海洋均会引起信号的衰损，因此，短波一般采用天波形式进行传播。2.微波通信 微波通信是指用频率范围为300 MHz1

25、0 GHz的微波信号进行通信。微波通信沿直线进行信号传播，并且不能穿透障碍物，因此，微波通信主要使用视距通信方式，超过视距以后需要中继转发。一般相隔50 km就需要设置中继站，中继站将信号放大后进行转发。远距离微波通信通常要经过数十次中继。微波通信频带宽、容量大，通信方式为直线传播。3.卫星通信 卫星通信是指利用人造卫星进行中转的通信方式。通信卫星一般被发射到赤道上方3.6104 km的同步轨道上，与地球自转同步运行，轨道平面与赤道平面的夹角保持零度，使卫星相对地面静止不动，因此称为同步卫星。卫星通信系统由卫星和地球站（卫星系统形成的链路）两部分组成。卫星在空中起中继站的作用，把从地球站发上来

26、的电磁波放大后回送至另一地球站。由于每一颗通信卫星的信号可覆盖地球1/3的面积，所以利用在定点同步轨道上等距离分布的3颗卫星就能同全球进行通信。,2.2.2 非导向性传输介质,4.红外线通信 红外线传输系统利用墙壁或屋顶反射红外线，从而形成整个房间内的广播通信系统。这种通信方式的缺点是传输距离有限，信号的穿透性差。在红外线通信系统中，红外线的传输方式主要有两种：一种是点对点方式，另一种是广播。使用点对点红外介质可以减少衰减，使窃听更困难。5.空间激光通信 空间激光通信是指用激光束作为信息载体进行空间通信。空间激光通信的特点：（1）通信容量大。（2）功耗低。（3）体积小、重量轻。（4）高度的保密

27、性。（5）激光空间通信的建造和维护费用较低。,2.3 网卡,2.3.1 网卡的分类 1.按总线接口类型分类（1）ISA总线接口网卡（2）PCI总线接口网卡（3）PCI-X总线接口网卡（4）PCMCIA总线接口网卡（5）USB总线接口网卡（6）ExpressCard总线接口网卡 2.按网络接口分类（1）RJ-45接口网卡（2）BNC接口网卡（3）AUI接口网卡（4）FDDI接口网卡（5）ATM接口网卡,2.3 网卡,3.按带宽分类（1）10 Mb/s网卡（2）100 Mb/s网卡（3）10/100 Mb/s自适应网卡（4）1 000 Mb/s以太网卡（5）10 000 Mb/s网卡 4.按网卡应

28、用领域分类 根据网卡所应用的计算机类型来分类，可以将网卡分为工作站网卡和服务器网卡。,2.3.2 选择网卡,1.工作站网卡的选择（1）接口类型。（2）传输速度。（3）总线类型。（4）对操作系统的支持。（5）对全双工通信方式的支持。（6）对远程唤醒功能的支持。2.服务器网卡的选择（1）较高的数据传输速率。（2）较低的处理器占用率。（3）可网管。（4）总线接口类型。,2.4 调制解调器,2.4.1 调制解调器的功能 1.差错控制 为了解决信息传输中出现数据差错的问题，调制解调器采用差错控制协议实现本地至远端调制解调器的无差错数据传送。2.数据压缩 为了提高信息传输中的数据吞吐量，使数据更快地传送至

29、对方，调制解调器采用数据压缩协议实现数据压缩传输。3.流量控制 流量控制分为软流控和硬流控。软流控使用控制字符XON和XOFF进行流量控制。硬流控是通过DTE/DCE接口控制线（CTS或RTS）来指示暂停或继续发送数据。,2.4.2 调制解调器的类型,1.按硬件安装方式分类（1）内置式Modem（2）外置式Modem（3）PCMCIA Modem 2.按芯片功能分类（1）硬Modem（2）软Modem（3）半软Modem 3.按调制信号类型分类（1）基带Modem 基带Modem又称为短程调制解调器，是一种在相对短的距离内连接计算机、网桥、路由器和其他网络通信设备的装置。（2）频带Modem

30、频带Modem利用给定线路中的频带进行数据传输，它的应用范围要比基带广泛得多，传输距离也较基带要长。,2.5 中继器,中继器（Repeater）是一种连接网络线路的装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。中继器是最简单的网络互联设备，主要实现物理层的功能，负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大，以此来延伸网络的长度。中继器位于OSI参考模型的最底层物理层。,2.6 集线器,2.6.1 集线器的作用（1）在所有网段上强制冲突。（2）恢复信号幅度。（3）信号重计时（本身有计时电路）。（4）恢复信号对称性。（5）重构帧前同步信号。（6）分段扩展。（7）故障隔离。

31、,2.6.2 集线器的类型,1.按照接口数量分类 这是最基本的分类标准。目前,主流集线器主要有8 口、16 口和24 口等,但也有少数品牌提供非标准接口数,如4 口和12 口。还有一些5 口、9 口、18 口的集线器产品。2.按照带宽分类 目前,主流的集线器带宽主要有10 Mb/s、10/100 Mb/s 自适应型和100 Mb/s 3 种。3.按照配置方式分类（1）独立型集线器（2）模块化集线器（3）堆叠式集线器 4.按照网络管理类型分类（1）非网管型集线器（2）可网管型集线器,2.6.3 集线器的接口,1.RJ-45接口 RJ-45 接口用于连接RJ-45 接头,适用于由双绞线构建的网络,

32、这种接口最为常见,一般来说以太网集线器都会提供这种接口。2.BNC接口 BNC 接口是用于与细同轴电缆连接的接口,它一般通过BNC T 型接头来进行连接。3.AUI接口 AUI 接口可以连接粗同轴电缆的AUI 接头,因此,这种接口用于粗同轴电缆网络的连接。4.堆叠接口 这种接口只有可堆叠集线器才具备，用来连接两个可堆叠集线器。一般一个可堆叠集线器中同时具有两个外观类似的接口，一个标注为“UP”，另一个标注为“DOWN”，在连接时，使用电缆从一个可堆叠集线器的“UP”接口连接到另一个可堆叠集线器的“DOWN”接口上。,2.7 网桥,当局域网上的用户日益增多，工作站数量日益增加时，局域网上的信息量

33、也将随着增加，这可能会引起局域网性能下降。在这种情况下，必须将网络分段，以减少每段网络上的用户量和信息量。将网络分段的设备就是网桥。网桥也称桥接器，是一种应用于数据链路层的设备，是在一个网段与另一个网段之间建立连接的桥梁。网桥类似于中继器，它可以有效地连接两个局域网，不同的网络之间通过网桥进行通信，而网络内部的通信被网桥隔离。网桥检查帧的源地址和目的地址：如果目的地址和源地址不在同一个网络段上，就把帧转发到另一个网络段上；若两个地址在同一个网络段上，则不转发。因此，网桥能起到过滤帧的作用，将本地通信限制在本网段内，并转发相应的信号至另一网段，这在一定程度上提高了网络的有效带宽。网桥并不了解其转

34、发帧中高层协议的信息，这使它可以同时以同种方式处理IP、IPX等协议，并提供了将无路由协议的网络（如NetBEUI）分段的功能。网桥只利用MAC地址和物理拓扑进行工作，因此，它一般适于小型、较简单的网络。,2.7.1 网桥的分类,1.透明网桥 1）透明网桥工作原理 透明网桥工作在OSI参考模型数据链路层的MAC子层，其传输的数据单元称为帧。透明网桥通过帧中的源地址来逆向学习、生成、完善和维护桥接地址表；通过帧中的目的地址来查找桥接地址表的各表项，如有匹配项则按此表项指定的端口路径转发帧，如无相应表项则向除源端口以外的所有端口转发帧。帧中的源和目的地址都是物理地址，即MAC地址。2）地址表的维护

35、和帧过滤 在地址表项中有一个“生命期”参数，当表项建立后，没被刷新的时间超过了“生命期”的指定值时，此表项将被从表中删除。网桥不仅能对同一网段上的帧进行过滤，还能检测不同网段上的帧，对出错的帧和特定的帧进行过滤。2.源路由选择网桥 源路由选择的核心思想是假定每个帧的发送者都知道接收者是否在同一局域网上。当发送一帧到另外的网段时，源机器将目的地址的高位标记为1。源路由选择网桥工作在数据链路层的MAC子层，常用于连接令牌环网或FDDI网的网段。所谓源路由，是指信源站在向信宿站发送信息时，信源站发送的帧中包含了所有要经过的中间网桥的路径信息序列。每个中间网桥信息由此网桥的令牌环号和网桥号组成，帧中间

36、的一串相连的令牌环号和网桥号对序列构成了信源站到信宿站的路径。,2.7.2 网桥的接口,1.以太网接口（1）接口标准：10Base-T、IEEE 802.3。（2）终端速率：10/100 Mb/s自适应。（3）工作模式：全双工、半双工。（4）终端接头：RJ-45接口。2.E1接口（1）网络接口标准：G.703、G.704、G.823。（2）网络速率：2.048 Mb/s。（3）网络接头：BNC（7）等。（4）线路编码：HDB 3码。3.配置接口（1）接口速率：19 200 b/s。（2）接口标准：RS-232。,2.8 网关,网关（Gateway）是一种协议转换器，它支持不同协议之间的转换，主

37、要用于不同体系结构的网络连接，实现不同协议网络之间的互联。网关具有对不兼容的高层协议进行转换的能力，为了实现异构设备之间的通信，网关需要对不同的链路层、会话层、表示层和应用层协议进行翻译和转换。通过使用网关，可以将两个类型完全不同的网络连接在一起。在OSI参考模型中，网关分成两种：一种是无连接的网关，一种是面向连接的网关。无连接的网关用于数据报网络的互联，面向连接的网关用于虚电路网络的互联。网关设备一般用于网络中心的大型计算机系统之间的连接，为普通用户访问更多类型的大型计算机系统提供帮助。有些网关可以通过软件来实现协议转换操作，能起到与硬件类似的作用，但这是以损耗机器的系统资源来实现的。,2.

38、9 交换机,2.9.1 交换机概述 广义的交换机（Switch）就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。交换机是集线器的更新换代产品。交换机拥有一条带宽很高的背部总线和内部交换矩阵，交换机的所有端口都挂接在这条背部总线上。控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的MAC地址（网卡的硬件地址）对照表，以确定目的MAC地址对应的网卡挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵直接将数据包迅速传送到目的节点，而不是所有节点，若目的MAC地址不存在，则广播到所有端口。可以明显看出，交换机的这种工作方式效率高，不会浪费网络资源；只对目的地址发送数据，一般来说不易产生网络堵塞；数据传输安全，它不是对所有节点

39、同时发送数据，其他节点很难侦听到所发送的信息，这也是交换机取代集线器的重要原因之一。交换机一般根据MAC地址转发数据包。带网管功能的交换机可以对每个端口的流量进行监测，一般的可管理型交换机都支持虚拟局域网（VLAN）、链路汇聚，有的还具有防火墙功能。,2.9.2 常见的交换机产品,1.快速以太网交换机 快速以太网交换机主要用于100 Mb/s的快速以太网。2.千兆以太网交换机 千兆以太网交换机的带宽可以达到1 000 Mb/s。3.10 Gb/s以太网交换机 10 Gb/s以太网交换机主要用于10 Gb/s以太网络的接入。4.ATM交换机 ATM交换机是用于ATM网络的交换机产品。5.FDDI

40、交换机 FDDI交换机是用于FDDI网络的交换机。FDDI交换机目前已经被淘汰。,2.9.3 交换机的性能指标,1.接口 对于家庭或小型办公网络,一般使用价格低廉的5 口或8 口桌面型交换机即可。通常接口数量越多,交换机价格越高。当然,如果条件允许,可以选择16 口、24 口或更高接口数的交换机,以满足网络扩展的需要。交换机的接口类型一般是RJ-45 接口,同时交换机还会通过一个UP-Link(级联)接口实现交换设备的级联。另外,有的接口还支持MDI/MDIX 自动跳线功能,通过此功能可以在级联交换设备时自动按照适当的线序连接,而无须手工配置。2.传输速率 在家庭或小型办公网络中,一般使用传输

41、速率为100 Mb/s 的交换机即可。在市场上,百兆交换机主要以10/100 Mb/s 自适应交换机为主。虽然千兆网络技术已经快速发展,但对于普通家庭或小型办公用户来说并不实用。不过,有条件的用户可以选择10/100/1 000 Mb/s 自适应交换机和100/1 000 Mb/s 自适应交换机,以适应网络升级的需要。,2.9.3 交换机的性能指标,3.传输介质 低端交换机（如10/100 Mb/s自适应交换机）一般采用100Base-Tx 5类UTP（非屏蔽双绞线）作为传输介质，支持100 Mb/s的最大传输速率以及最大100 m的传输距离。低端交换机还支持10Base-T/10Base-T

42、x的3类或3类以上UTP。千兆交换机一般采用的传输介质为1 000Base-Tx超5类UTP或光纤。4.传输模式 目前，交换机一般都支持全/半双工自适应模式，全双工（Full Duplex）模式可以同时接收和发送数据，数据流是双向的；半双工（Half Duplex）模式不能同时接收和发送数据，数据流是单向的。与半双工模式相比，全双工模式具有更高的网络传输效率。5.网络标准 交换机遵循的网络标准一般应包括IEEE 802.3 10Base-T以太网标准、IEEE 802.3u 100Base-Tx快速以太网标准、IEEE 802.3x流量控制标准、IEEE 802.1q虚拟局域网标准、IEEE

43、802.1p优先级控制标准、IEEE 802.1d生成树协议标准。千兆交换机还应支持IEEE 802.3z 1 000Base-X或IEEE 802.3ab 1 000Base-T标准。,2.9.3 交换机的性能指标,6.交换方式 目前，交换机采用的交换方式主要有存储转发和直通两种。存储转发是在交换机接收到全部数据包后再决定如何转发，可以检测数据包的错误，支持不同速率的输入/输出端口的数据交换，但数据处理的延时较长。存储转发技术是计算机网络领域使用最为广泛的技术之一，如今大部分的交换机产品都支持此技术。直通方式是在交换机收到整个帧之前就已经开始转发数据，这样可以减少延时。低端交换机一般只支持存

44、储转发或直通交换方式中的一种。7.背板带宽 背板带宽是指交换机接口处理器和数据总线之间的最大数据吞吐量。8.管理功能 通过交换机的管理功能可以实现管理、配置交换机，从而让交换机更好地工作。9.MAC地址容量 交换机是一种基于MAC（网卡的唯一硬件地址）识别，能够完成数据包交换功能的设备。它可以通过MAC地址学习功能将连接到自身的设备的MAC地址保存在MAC地址列表中，这样在下次进行数据交换时可以直接从MAC地址列表中找到目的地址。MAC地址容量是指交换机的MAC地址表中最多可以存储的MAC地址数量，低端交换机一般为2 000个左右。交换机支持的MAC地址数越多，数据转发的速率也就越高。,2.1

45、0 路由器,2.10.1 路由器的种类 1.接入路由器 接入路由器是用于家庭或小型企业网络的通信设备。接入路由器支持许多异构（如串口、Ethernet口等）和高速接口，并能够在各个接口上运行多种协议。2.企业（或校园）级路由器 企业（或校园）级路由器连接许多终端系统，其主要目标是实现尽可能多的端点互联，并提供较高的服务质量。3.骨干级路由器 骨干级路由器实现企业级网络的互联。骨干级路由器的传输速率高、可靠性好，但价格昂贵。其硬件可靠性可以采用电话交换网中使用的热备份、双电源、双数据通路等技术来获得。4.太比特路由器 太比特路由器是下一代互联网将要广泛使用的路由器，与现有的千兆比特路由器相比，太

46、比特路由器具有以下4个新功能：（1）冗余功能。（2）路由计算功能。（3）自动切换功能。（4）路由集群功能。,2.10.2 路由器的技术参数,1.吞吐量 吞吐量是指路由器的数据包转发能力。1）整机吞吐量 整机吞吐量指设备整机的数据包转发能力，是设备性能的重要指标。2）接口吞吐量 接口吞吐量是指接口的数据包转发能力。2.路由表能力 路由器通常通过路由表来决定数据包的转发。路由表能力是指路由表内所能容纳的路由表项数量的极限。由于在Internet上执行BGP（边界网关协议）的路由器通常拥有数十万条路由表项，因此，路由表能力是路由器能力的重要体现。一般而言，高速路由器应能够支持至少25万条路由，平均每

47、个目的地址至少提供2条路由，系统必须支持至少25个BGP对等以及至少50个IGP（内部网关协议）邻居。3.背板能力 背板是输入与输出端口间的物理通路。背板能力是路由器性能的重要指标，传统路由器采用共享背板，高速路由器一般采用可交换式背板设计。背板能力能够体现在路由器吞吐量上，背板能力通常大于依据吞吐量和数据包长所计算的值。背板能力只能在设计中体现，一般无法测试。,2.10.2 路由器的技术参数,4.丢包率 丢包率是指路由器在持续稳定的负荷下，由于资源缺少而不能转发的数据包在应转发的数据包中所占的比例。5.时延 时延是指从数据包第一个比特的数据进入路由器到最后一个比特的数据从路由器输出的时间间隔

48、，此时间间隔是以存储转发方式工作的路由器的处理时间。6.背靠背帧数 背靠背帧数是指以最小帧间隔发送最多数据包不引起丢包时的数据包数量。7.时延抖动 时延抖动是指时延变化。数据业务对时延抖动不敏感，因此，此指标通常不作为衡量高速路由器的重要指标。,2.10.2 路由器的技术参数,8.用户可用插槽数 用户可用插槽数指标是针对模块化路由器而言的,指模块化路由器中除CPU 板、时钟板等必要系统板及(或)系统板专用槽位外用户可以使用的插槽数。根据用户可用插槽数以及用户板端口密度,可以计算此路由器所支持的最大接口数。9.服务质量能力 1）队列管理控制机制 队列管理控制机制通常指路由器的拥塞管理机制及其队列

49、调度算法。2）接口硬件队列数 通常路由器所支持的优先级由接口硬件队列来保证，每个队列中的优先级由队列调度算法控制。,2.10.2 路由器的技术参数,10.网络管理 网络管理是指管理员通过网络管理程序对网络上的资源进行集中化管理，包括配置管理、计账管理、性能管理、故障管理和安全管理。11.可靠性和可用性 1）设备的冗余 冗余可以包括接口冗余、插卡冗余、电源冗余、系统板冗余、时钟板冗余等设备冗余。2）热插拔组件 在更换热插拔组件时不会影响路由器正常工作。3）无故障工作时间 这一指标按照统计方式指出设备无故障工作的时间，一般无法测试，但可以通过主要组件的无故障工作时间或大量相同设备的工作情况计算。4

50、）内部时钟精度 具有ATM或POS接口的路由器对信号同步的要求较高，因此对路由器内部时钟精度要求非常苛刻（时钟的精度会影响误码率）。,2.10.3 路由器的接口类型,1.AUI接口 AUI接口是用来与粗同轴电缆连接的接口，它是一种D型15针接口，这是一种在令牌环网或总线型网络中比较常见的接口。2.RJ-45接口 RJ-45接口是一种常见的双绞线以太网接口（快速以太网中主要采用双绞线作为传输介质）。3.SC接口 SC接口即光纤接口，主要用于与光纤的连接。4.高速同步串口 高速同步串口主要用于连接目前应用非常广泛的DDN、帧中继、X.25等网络。5.异步串口 异步串口主要应用于Modem或Mode