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1、第一部分 网络技术,第 3 章 网络互连设备,拟定课时：1小时,第3章 网络互连设备,网络传输介质 常见网络设备,3.1 网络传输介质,UTP及其技术参数制作、安装和测试UTP光纤及其技术参数无线传输同轴电缆简介,3.1.1 UTP及其技术参数,UTP的分类双绞线的结构双绞线的颜色双绞线的接头(RJ45),双绞线的线材等级,双绞线的两种类型,非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted-Pair,UTP)屏蔽双绞线(Shielded Twisted-Pair,STP)比UTP多一层屏蔽层,双绞线的结构(1),双绞线的颜色,双绞线的结构(2),连接UTP和RJ45接头(1),直通线与交叉线
2、序,直通线与交叉线的用法,直通线用于交换机与路由器交换机与PC机或服务器集线器与PC或服务器交叉线用于连接交换机与交换机交换机与集线器集线器与集线器路由器与路由器PC与PCPC与路由器,3.1.2 制作和测试双绞线(UTP),准备工具和材料连接UTP和RJ45接头制作和测试直通缆(参见实验教材)制作和测试交叉缆(参见实验教材),工具和材料,UTP,压线钳,RJ45接头,护套,简易测线仪,连接UTP和RJ45接头(2),连接UTP和RJ45接头(3),3.1.3 光纤,光纤的结构光纤的尺寸光纤的类型光纤通信系统,光纤的结构,光纤的尺寸,描述光纤尺寸的参数有两个：内芯直径和反射层直径，其度量单位都
3、为 微米(m,1m=110-6m)。最细的光纤其内芯直径通常只有510m，粗一些的光纤其内芯直径为50100m。局域网中最常用的光纤是62.5m/125m的光纤，其中62.5m是内芯直径，而125m是反射层的直径。,光纤的类型,多模光纤(Multimode Fiber,MMF)光信号不止一种波长，典型的多模光纤尺寸为62.5m/125m单模光纤(Singlemode Fiber,SMF)光信息只有一种波长，典型的单模光纤尺寸为8m/125m,光纤的类型,光纤通信系统,3.1.4 同轴电缆,同轴电缆的结构同轴电缆的分类和技术标准,同轴电缆的结构,同轴电缆的类型和技术标准,常见网络设备,计算机 网
4、卡的功能中继器和集线器的功能及用处 集线器的安装和使用 网桥和交换机的功能及用处 路由器的功能及用处 网关的功能及用处,网卡的功能,ISA总线的网卡,网卡的主要作用,网卡的MAC地址,存在形式 由网卡的生产厂商固化在每块网卡只读存储器(ROM)中。作用 计算机或设备之间进行通信时，需要使用MAC地址格式 MAC地址由48位二进制数组成，使用12个十六进制数字来表示，如00-80-C8-EF-D2-C3。,中继器和集线器,中继器的功能“5-4-3”规则集线器的功能集线器的应用集线器的安装,中继器的功能,“5-4-3”规则,集线器的功能,集线器(Hub)其实是一个具有多个端口的中继器。它可以集中网
5、络连接，可以重发bit信号。最常用的集线器是连接以太网中计算机的集线器，线缆从单个节点的NIC连接到中心集线器。一般824个端口。其他类型的集线器包括用于令牌环网络的多站接入单元(MAU/MSAU)等。,集线器的应用,与计算机直接连接与集线器形成堆叠与集线器形成级联,网桥和交换机,网桥的功能 网桥的工作原理交换机的功能交换机与集线器的区别交换机的类型,网桥的功能,网桥(Bridge)工作在OSI模型的数据链路层，可以用于连接具有不同物理层的网络，如连接使用同轴电缆和UTP的网络。网桥是一种数据帧存储转发设备，它通过缓存、过滤、学习、转发和扩散等功能来完成操作。,网桥的工作原理,网桥的工作原理(
6、1),缓存：网桥首先会对收到的数据帧进行缓存并处理 过滤：判断入帧的目标节点是否位于发送这个帧的网段中，如果是，网桥就不把帧转发到网桥的其他端口 转发：如果帧的目标节点位于另一个网络，网桥就将帧发往正确的网段,网桥的工作原理(2),学习：每当帧经过网桥时，网桥首先在网桥表中查找帧的源MAC地址，如果该地址不在网桥表中，则将有该MAC地址及其所对应的网桥端口信息加入,网桥的工作原理(2),扩散：如果在表中找不到目标地址，则按扩散的办法将该数据发送给与该网桥连接的除发送该数据的网段外的所有网段。,交换机的功能,交换机(Switch)其实是更先进的网桥，它除了具备网桥的所有功能外，还通过在节点或虚电
7、路间创建临时逻辑连接，使得整个网络的带宽得到最大化的利用。通过交换机连接的网段内的每个节点，都可以使用网络上的全部带宽来进行通信，而不是各个节点共享带宽。,交换机,交换机与集线器的区别,交换机的并行程度更高，不同于集线器的 共享带宽。交换机的缓存能力更强交换机的智能化程度更高交换机具有支持虚拟局域网(VLAN)的能力,交换机的类型,不可管理交换机不具备可管理性，没有CPU或集中管理芯片，只是并行程度、吞吐能力等优于集线器。可管理式交换除了具有不可管理交换机的全部功能，还带有CPU或集中管理芯片，可以支持VLAN及SNMP管理，又称为智能型交换机。,交换机的功能,地址学习转发/过滤防止回路,交换
8、机的地址学习,以太网交换机通过内部的MAC地址表做出转发/过滤的决定MAC地址表存放在交换机的RAM中初始的MAC地址表为空,交换机的地址学习（续）,交换机的接口收到数据帧后，查找MAC地址表，如没有相应的表项，交换机将该数据帧泛洪（flood）到所有其它的接口上通过读取帧中的源MAC地址，交换机将端口及其连接的主机映射起来，放入MAC地址表,0260.8c01.4444,E0:0260.8c01.1111,交换机的地址学习(续）,如果交换机连接的所有主机都发送过数据帧，就可以建立起一个完整的MAC地址表，交换机将据此做出转发/过滤的决定MAC地址表是动态变化的，如果在一定时间内某一主机没有新
9、的数据帧发送，则相应的表项将被清除,0260.8c01.3333,交换机的转发与过滤,如果数据帧的目的MAC地址在MAC地址表中有相应的表项，则交换机将该数据帧直接发往对应的接口，从而保证其它接口上的主机不会收到无关的数据帧广播帧和组播帧仍将被泛洪（flood）到除接收接口以外的所有其它接口,0260.8c01.3333,路由器,路由器的功能 路由器的工作原理,路由器的功能,路由器(Router)工作在OSI模型的网络层，因此可以连接1层和2层结构不同的网络。路由器通过在相邻的路由器节点之间进行路径选择(即路由)功能，通过最佳的路径来传送数据包。隔离广播，阻止广播风暴。所有通过路由器连接的网络
10、必须使用相同的寻址机制(通常使用IP地址)。,路由器,路由器的工作原理(1),与网桥和交换机使用帧中的MAC地址转发帧相比较，路由器是通过数据包中的网络层地址(如IP地址)来转发数据包的，不对MAC地址进行操作。因此，在用路由器连接的网络上，源节点不需要知到目的节点的MAC也能够找到它。,路由器的工作原理(2),与网桥和交换机类似，路由器的内存中也存有一个表，叫做路由表(Routing Table)，其中记录的是数据包地址(网络层地址)和物理端口号的对应关系。路由器根据路由表来转发数据包。如果包中的目标地址与源地址在同一个网段内，路由器就数据流限制在那个网段内，不转发数据包；如果目标地址在另一
11、个网段，路由器就把包发送到与目标网段相对应的物理端口上。,IP路由的工作方式,依据路由表转发路由表包含路由器直连的网络和学习到的目的网络,Routed Protocol:IP,为了能够路由数据包，路由器必须知道下列主要信息,目的地地址：信息源地址：可能的路由：最佳的路由：路由信息的维护与确认：,静态路由与动态路由,静态路由人工配置在很少或只有一个路径时有用经常用于缺省路径可能会增加管理负担动态路由由路由协议依据网络变化自动修改路由信息,常见路由协议简介,RIP路由信息协议OSPF开放式最短路径优先 BGP边界网关协议IS-IS中间系统到中间系统IGRP内部网关路由协议,RIP(Routing
12、Infromation Protocol)路由信息协议,距离向量路由协议，通过判断数据包经过的跳数(路由器)来决定跨越最少的路由。专用于中小型规模网络，动态维护路由表向其他的RIP路由器周期性地发表声明。优点:配置和部署非常简单；缺点:最大跃点计数是15跳，需要较多的恢复时间。,RIP协议工作原理,Router 1,子网A,子网B,子网C,Router 1 Routing Table,A,B,C,Router 2,子网B,子网D,Router 2 路由表,B,D,Router 3,子网C,Router 3 路由表,子网E,C,E,根据RIP协议交换路由信息,使用RIP距离矢量确定路由,距离矢量路由控制表,OSPF(Open Shortest Path First)开放式最短路径优先,链路状态路由协议，设计用于大型到特大型网络中交换路由选择信息。优点：高效率，要求很小的网络开销；缺点：复杂性，难于配置和管理。,OSPF数据链路,链路状态路由控制表,
