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1、局域网相关技术及解决方案,1 Internet及其服务,1.1 Internet的发展史1什么是InternetInternet的发展史1.2 Internet提供的服务1电子邮件服务（E_Mail）3文件传输协议4远程登录1.3 Internet的管理,1什么是Internet,Internet是全球计算机系统的集合，这些计算机通过主干系统互联在一起，在一套完整的编址和命令系统，它不独立隶属于某一个人、单位、组织或国家，它是一个开放的世界性网络。Internet是在通信网络基础上，以TCP/IP协议为基标、以域名地址和IP地址为标识、以网关和路由为转换协议的工具构成的网络的集合。Intern
2、et实质上是由遍布全球的各种计算机网络互连而成的网络，而不论这些网络类型的异同、规模大小和地址位置的远近。图2-1为Internet的结构示意图。,1什么是Internet(继续的),图 2-1 Internet结构示意图,Internet的发展史,Internet的前身是由美国高级研究计划局建立的ARPAnet网。1968年美国国防部高级研究计划局进行了分组交换技术的研究，并导致了TCP/IP网络协议的出现和发展，并使用TCP/IP网络协议将全美军方的所有局域网连接起来。1972年，ARPRnet实验人员首次成功地发了世界上第一件电子邮件（E_Mail），1973年，ARPRnet和其他网络
3、系统连接成功，可以通过无线电话系统和地面移动网络系统进行连接，从此网络的发展日趋成熟。1995年美国国家科学基金会宣布，不再向互联网络提供资金，从此，网络进入市场经济，完全走向商业化道路。1996年2月，我国有资格设置独立国际信息出口的Internet服务机构有四个：中国公用计算机互联网络（CHINANET）、中国教育研究网（CERNet）、中国科技网（CSTNet）、中国金桥网（CHINAGBN）。,1电子邮件服务（E_Mail）,电子邮件根据计算机的存储、转发原理，克服时间、地理位置上的差距，实现文字、声音、图像和视频等多种信息的传递。它是Internet上重要的通信服务方式，是用户或用户
4、组之间通过计算机网络收发信息的服务，为世界各地用户提供了一种极为快速、简便和经济的交换信息渠道。除了提供电子邮件服务之外，还可以使用E_Mail给邮寄列表中的每个注册成员分发电子邮件或提供电子期刊。目前电子邮件已成为网络用户之间快速、简便、可靠且成本低廉的通信手段，并占了Internet上60%以上的活动。电子邮件的格式为用户名主机域名，用户可以通过网络申请一个免费的电子邮件地址，也可以通过申请Internet用户帐号获取一个收费的电子邮件地址。如到263申请一个用户名为User1的电子邮件地址，则全称为。电子邮件的用户名只能是由字母或数据组成。,1电子邮件服务（E_Mail）(继续的),电子
5、邮件系统使用客户/服务器模式工作，用户可以使用任何客户端的电子邮件应用程序（如Microsoft Outlook或FoxMail等）编辑、收发、阅读和管理电子邮件。SMTP简单邮件传输协议 电子邮件的传递是由一个标准化的简单邮件传输协议SMTP（Simple Message Transfer Protocol）来完成的。SMTP是TCP/IP应用层协议的一部分，它描述了电子邮件的信息格式和传输处理方式。SMTP是运行在邮件服务器上，将邮件从发送端传递到接收端，也称为电子化邮局。当它接收客户端提交来的发送邮件请求时，首先根据E_Mail地址与由件人邮箱所有的邮局建立TCP连接，然后将邮件传送给接
6、收方的邮件服务器上的SMTP程序接收到邮件之后，将邮件存放在收件用户的邮箱中，等待收件人使用自己的客户端电子邮件应用程序来取走、阅读。,1电子邮件服务（E_Mail）(继续的),POP邮局协议 POP3（Post Office Protocol 3）邮局协议，为邮件系统提供了一种收邮件的方式，用户可以使用客户端邮件程序直接将信件下载到本地计算机，脱机阅读邮件。如果电子邮件服务系统不支持POP3，用户则必须登录到邮件服务器上连机查阅邮件。因此，使用客户端电子邮件软件时，必须在该软件上设置外发邮件服务器SMTP和接收邮件服务器POP3的地址，这两个服务器可以相同也可以不同，如263的SMTP和PO
7、P3服务器分别为“”和“”。,1电子邮件服务（E_Mail）(继续的),超媒体信息服务WWW WWW（World Wide Web）是全球信息网，它是Internet提供的重要服务之一，是一种基于超文本（HyperText）的信息查询和浏览的方式，起源于欧洲核子物理研究中心（CERN）研制的分布式超媒体信息查询系统。提供了文本、声音、动画等多媒体信息查询和浏览。通过Internet用户可以方便的查询信息、并在各种信息之间切换并调用希望的文本、图像和声音等。超文本传输协议 WWW服务是基于超文本传输协议HTTP（Hypertext Transfer Protoco）协议的，它是一种通用的面向对象
8、的协议，Web页浏览器是HTTP的客户端应用程序，Web是依靠HTTP协议进行传输的。HTTP协议实现的也是一种基于客户/服务器模式的，Web浏览器向Web服务器发送资源请求信息，各个站点的Web服务器负责响应浏览器提交的访问请求。,1电子邮件服务（E_Mail）(继续的),Web服务器返回的Web页可以是已经写好并保存发服务器中的静态网页，也可以是服务器动态创建的、用来响应用户输入信息的页面，或者是列出Web站点上可用文件和文件夹的目录列表页面。,1电子邮件服务（E_Mail）(继续的),统一资源定位符 统一资源定位符URL（Uniform Resource Locator）是一种地址标识方
9、法，便于浏览器访问不信息资源。这些资源可以是Web文档、图片、应用程序等。URL的格式如下：协议:/主机名.域名/路径/文件名。例如：http:/,3文件传输协议,文件传输协议FTP（File Transfer Protocol）用于控制在计算机网络上主机之间传送文件，它是Internet提供的基本服务之一，不受位置、联接方式、以及使用的操作系统的限制。主要功能是执行从一台计算机到另一台计算机完整的文件拷贝，它可以传送任何类型的文件：文本文件、二进制文件、图像文件、声音文件、数据压缩文件等。由于FTP是建立两台主机之间的直接连接，因此，比电子邮件等其它方式交换数据都快的多。,3文件传输协议(继
10、续的),FTP协议采用客户/服务器工作模式，用户通过运行客户端FTP应用程序和远程服务器建立连接，登录对方的FTP服务器上，FTP服务器专为用户提供免费共享软件、电子杂志、技术文档或提供上载软件存储空间等供Internet用户共享。使用FTP可以传输任何类型的文件：文本文件、二进制文件、图像文件、声音文件和数据压缩文件等。在Internet上有很多提供匿名FTP服务器，使用公用的帐号：anonymous、guest或ftp，密码 使用真实的电子邮件地址。上网的任何用户与FTP服务器建立连接后，使用匿名的访问方式可以登录到FTP服务器。匿名FTP对使用权限有一定的限制，通常仅允许一定范围的文件下
11、载，不允许文件上传。,3文件传输协议(继续的),使用FTP登录:使用FTP进行文件传输的方法有三种：使用FTP进行文件传输的方法有三种：FTP命令、浏览器、FTP客户端应用程序，在浏览器中的使用方法与使用HTTP方式一样，这里不再缀述。在Windows操作系统中，安装了TCP/IP协议后，系统将在Windows目录下自动安装ftp.exe程序。在命令行下使用ftp的方法：在MS-DOS方式下直接输入ftp命令，则系统的命令提示符由c变为ftp，使用help 或?显示所有的ftp命令，使用quit命令退出ftp登录。,4远程登录,远程登录Telnet是Internet提供的最基本的信息服务之一，
12、远程登录是在网络通信协议Telnet的支持下使用本地计算机暂时成为远程计算机仿真终端的过程，用户通过远程登录使自己的计算机成为远程计算机的终端，与当地用户一样可以访问远程系统权限允许的资源。在远程计算机上登录，必须事先成为该计算机系统的合法用户并拥有相应的帐号和口令，登录时要给出远程计算机的域名或IP地址，并按照系统提示，键入用户名及密码，登录成功后，使可以实时的使用该系统对外开放的功能和资源。在远地系统中，虚拟终端是对终端的仿真，因此，Telnet也被称为远程登录的虚拟终端协议，或称为终端仿真协议。远程登录方法 通过Telnet协议进行远程登录有三种方法：MS-DOS命令、浏览器和Telne
13、t客户端应用程序。在Windows操作系统中，安装了TCP/IP协议后，系统将在Windows目录下自动安装telnet.exe文件，它是一个以Telnet方式连接到Internet的客户端应用程序。只要Windows开菜单中运行“telnet”命令，在出现的画面中选择连接的主机、端口和终端类型即可。,Internet的管理,网络信息中心NIC（Network Information Center）为各级用户提供Internet网络资源信息服务，NIC并不是一个单独的机构，而是Internet社全中一类机构的通称，Internet中有很多大大小小的NIC，NIC的作用是向用户提供服务，并且负责
14、管理和分配自己拥有的网络资源，几乎每一个具有一定规模的Internet服务提供机构都有自己的NIC，如：设在美国的InternetNIC是InternetNIC，亚太网络信息中心为APNIC，中国互联网络信息中心是CNNIC。CNNIN是中国政府授权的国内最高级别的国家级网络信息中心，其宗旨是为中国的Internet提供用户服务的管理，促进我国互联网络事业的发展。,2 局域网及其作用,1 局域网的作用1快速信息交流信息管理无纸化3运行费用低4企业内部资源共享和全方位服务2 局域网的组成部分3 典型的局域网解决方案1企业级局域网的配置工作组级局域网配置,1快速信息交流,利用企业内部的局域网平台，
15、和电子邮件等形式，可以方便快速的在企业内部传递和发布信息，各种文档资料、技术报告、通知等以电子化的手段取代书面文件可以提高工作效率。,信息管理无纸化,在局域网服务器上安装了IIS(Internet Information System)之后，局域网可以利用最先进的、基于Web的Brower/Server计算模式来构造企业的信息管理系统，它把传统的C/S模型中的服务器分为一个应用服务器（Application Server）一个或多个数据库服务器（Database Server），在服务器上集中了所有的应用逻辑，所有的开发与维护工具。在客户机上通过直观、易于使用的浏览器获取Web服务器上的信息，
16、Web服务器通过HTTP建立了内部页面与各相关后端数据库的超文本链接，企业内部的用户都可以通过浏览器查询网络服务器上的所有信息。,3运行费用低,采用了局域网进行企业内部的信息交流与协作，简化了繁琐的行政手段，可以减少大量的行政管理人员，可以对员工进行联机培训，自由安排培训时间和内容，提高了效率，也可以节省大量的办公费用。,4企业内部资源共享和全方位服务,建立局域网后，企业内部各部门之间可以方便的实现资源共享，包括：数据共享、软件共享、应用程序共享，尤其是比较昂贵而各部门又必须使用的设备。局域网可以提供的服务包括：WWW信息发布、FTP文件传输、电子邮件服务、新闻组讨论、协同工作和对外交流等。,
17、局域网是一个开放系统，支持多个厂商，有的厂商还可以为企业提供一套完整的解决方案，有的提供部分组件，局域网一般由如下的组件构成：计算机网络设备（集线器、交换机、路由器等）支持TCP/IP协议的网络操作系统局域网服务器域网客户机其它组件（应用程序、防火墙和代理服务器等）,2局域网的组成部分,3 典型的局域网解决方案 在第一章已经简单介绍了组建局域网基本过程，在组建局域网之前首先要根据单位具体需求，进行科学地规划，依据局域网的规模的大小，可以将局域网分为企业级和工作组级。,1企业级局域网的配置,企业级的局域网能要求完整，各部门之间需要进行快速的信息交流，但不同的用户所享有的资源不同，企业内部的局域网
18、需要接入Internet，企业内部的资源要有一定的安全保证。图 2-2为企业级局域网规划图。,图 2-2 企业级局域网规划配置,1企业级局域网的配置(继续的),因此企业级的局域网解决方案中需要考虑如下的配置：交换多快速以太网若干高档的服务器服务器的操作系统选择Windows Server2000 Advanced 或Unix。客户机采用Windows 98或Windows2000 Professional Web服务器采用Windows Server 2000 Advanced 的IIS可路由的三层交换机路由器防火墙技术Proxy代理服务器,工作组级局域网配置,在一个小型的局域网中，要求实现的
19、功能较少，组网的目的只是为了企业内部的资源共享（中小企业部门）或Internet接入共享（网吧），图2-3为工作组级局域网规划图，这种局域网的只需要考虑如下的配置：快速以太网结构高档PC机服务器Windows NT 4.0操作系统的客户/服务器模式或Windows 98对等网模式安装Windows NT 4.0的IIS4.0集线器将所有计算机连接起来代理服务器连接Intnernet,工作组级局域网配置(继续的),图 2-3 工作组级局域网规划配置,3 网络互连介质与硬件设备,3.1 网络介质1同轴电缆双绞线3光纤4无线通信3.2 网络适配器（网卡）1网卡的工作对象网卡的分类3.3 中继器(Re
20、peater),3.4 集线器(Hub)1集线器的作用集线器的工作原理3集线器的种类：3.5 网桥（Bridge）1网桥的工作原理网桥的实现3网桥的分类4网桥的适用场合,3.6 交换机（Switch）1交换式局域网的特点和组成交换机的功能3交换机的分类4选择交换机考虑的问题,3.7 路由器(Router)1路由器的和要功能路由器的工作原理3可路由的协议4路由器与网桥有区别5选择路由器3.8 网关（GateWay）1网关的工作原理,1同轴电缆,几年前，同轴电缆是局域网中应用最广泛的传输介质，当时很多人把它看成局域网的唯一传输介质。同轴缆的物理特性 同轴电缆是由两个导体组成，它允许在较宽的频率范围
21、内工作。其结构中由铜线芯、绝缘橡胶层、铜网屏蔽层和外皮保护层，四层构成。其中铜线芯、铜网屏蔽层构成网络传输信号的导体。,图 2-4 同轴电缆,1同轴电缆(继续的),同轴电缆的分类与传输特性 根据电缆阻抗特性，主要分为75和50电缆。75电缆适用于宽带传输，主要用于有线电视网中，即我们通常所说的电视天线；50电缆适用于基带传输，一般用于总线结构的以太网中。根据电缆的粗细可将50电缆分为粗缆和细缆两种。粗缆直径为10mm，比较坚硬，信号传输距离较远，在10Mbps的传输速率时，传输距离可以达到500米，一般用于网络中的主干电缆。细缆直径为5mm，相对比较柔韧，在10Mbps的传输速率时，信号最长的
22、传输距离可以达到185米，一般直接和网卡连接。同轴电缆价格高，安装复杂，一般由专业人员安装。,1同轴电缆(继续的),收发器和BNC接插件 收发器有多种，这里主要说的是粗缆收发器，它是粗缆用于连接集线器、计算机等其他设备用的部件。收发器的一端通过轴头连接器固定在粗缆上，另一端通过收发器电缆和网络设备连接。BNC接插件用于同轴电缆和其他设备的连接。它是一系列不同连接器的统称。其中BNC电缆连接器固定在一段细缆的两个端点，以便和其他的BNC连接器接插；BNC T型连接器（只用于细缆），水平的两端接插电缆连接器，垂直的一段接插网卡或集线器等设备；BNC桶型连接器，用于连接两段电缆；NBC终结器，连接在
23、网路的终点，大多插在连接末端计算机BNC T型连接器的盲端，它是一个50欧姆的电阻，用于网络信号到达总线的终点时反射回网路。,图 2-5 BNC T型连接器和BNC电缆连接器,双绞线,双绞线由按规则螺旋结构排列的两根、四根或八根绝缘导线组成，这是局域网布线中最常使用的一种传输介质。双个绞线物理特性的分类 双绞线是成对出现的，每一对双绞线一般由两根绝缘导线缠绕而成，每根铜导线绝缘层上分别涂有不同的颜色，便于区别。双绞线可分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）两种，屏蔽双绞线比非屏蔽双绞线多一层网状屏蔽金属材料，它有较强的抗电磁干扰的能力，这种结构能减少辐射，防止信息被窃听，它具有较高的
24、数据传输率（5od 屏蔽双绞线传输速度最高可达155 Mbps），可以支持较远的数据传送，但价格较贵。非屏蔽双绞线价格便宜，容易安装，应用广泛，非溃适用于结构化布线。常用的非屏蔽双弱线有3类、4类、5类和超5类四种。屏蔽绞线主要有3类和类两种。,双绞线(继续的),非屏蔽双绞线的传输特性3类双绞线 最高传输速度为16MHz，最高传输速率为10Mbps，一般用于语音的10Mbps以太网的数据传输。4类双绞线 最高传输速度为20MHz，最高传输速率为16Mbps，可用于语音的10Mbps以太网的数据传输，主要用于令牌环网。5类双绞线 1、2线对 4、5线对 3、6线对 7、8线对 最高传输速度为10
25、0MHz，最高传输速率为155Mbps，可用于语音的10Mbps以太网的数据传输，传输的最大距离为100m，是目前局域网中使用最广泛的传输介质。超5类双绞线的衰减和干扰更小，目前主要用于千兆位以太网。,双绞线(继续的),图 2-6 5类双绞线,图2-7 RJ-45水晶头,双绞线(继续的),5类双绞线的特点 五类非屏蔽双绞线由四对相互缠绕的线对构成，所以五类双绞线是由外皮保护层包裹的八芯线。线芯铜线的直径为0.4mm0.65mm，八个线芯的绝缘层颜色不同。白橙、橙对绕称为1、2芯，白绿、绿对绕称为3、6芯，蓝、白蓝对绕称为4、5芯，白棕、棕对绕称为7、8芯。对绕的目的是使信号传输时，对外的电磁辐
26、射和遭受外部的电磁干扰减少到最小。这四对线在局域网的使用中，只用2对（1、2芯为接收对，3、6芯为发送对），另外2对（4、5、7、8芯）不用。双绞线与其他设备的连接时，依靠相应的接头和插座。双绞线的两端安装接头。连接的设备（网卡、集线器）上有固定插座。稍微复杂点的连接时，也把插座安装在墙上，墙上的插座叫接口面板，面板上的插座叫跳线模块。用于五类非屏蔽双绞线的接头称为RJ-45接头，它与双绞线连接时要使用专用工具。双绞线的连接根据所连接的网络的不同，分为直通线和交叉线，直通线中双绞线两头的两个RJ-45接头按相同的顺序连接，交叉线中的两个RJ-45接头接法不同。,双绞线(继续的),直通线：两个R
27、J-45接头都按下面的顺序连接；1 2 3 4 5 6 7 8白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕交叉线中，一个RJ-45接头按下面的方式连接 1 2 3 4 5 6 7 8白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕另一个RJ-45接头方式连接如下（将段号线与6号线交换一下位置）：1 2 3 4 5 6 7 8 白橙、绿、白绿、蓝、白蓝、橙、白棕、棕,3光纤,光纤是一种直径为50100m的柔软、能传导的光束的传输介质，多种玻璃和塑料可以用来制造光纤，其中使用超高纯度石英纤维制作的光纤可以利到最低的传输损耗。,图 2-8 光纤,3光纤(继续的),光纤的物理特性 光纤具有圆柱型的形状，由三个同心部分
28、组成：光纤芯、包层、护套。中心是光传播的玻璃芯，多膜光纤芯的直径是50um，单膜光纤芯的直径为8um10um。包层围着一层折射率比芯低的玻璃封套，最外面的是一层薄的塑料护套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。多膜光纤芯因直径较粗，可以传输不同波长的几束光线。单膜光纤芯直径很细，造成光线的入射角接近水平，可以使光线传送的更远，但由于制作的材料和工艺要求高，价格较贵。目前大多在局域网中使用的光缆是多膜光纤，信号传输距离可以达到2000M。,3光纤(继续的),光纤的分类模：是指以一定角度进入光纤的光束。根据传输点模数的不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤。单光纤：光纤的纤芯直径为28m，
29、采用激光二极管LD作为光源，单模光纤的传输频带宽、容量大、传输距离长，但因需要激光源，因此成本较高，只有在远距离传输或进行音视频传时者使用单模光纤。多模光纤：多模光纤的纤芯直径较大，约为50125m，采用发光二极管LED作为光源，多模光纤传输速度低、距离短，整体传输性能差，但成本低，因此在进行局域网或城域网连接时，可用多模光纤连接地理位置相邻的建筑物。,3光纤(继续的),光纤的传输特性 光纤传导信号是建立在光学全反射的原理上。当光线由一种介质转入另一种介质时，光线会发生折射和反射。折射量和反射量的多少，取决于两种介质的特性（它们的折射率）和光线的入射角度。当光线的入射角大于介质折射的临界值时，
30、光线将完全反射，而不会折射到另一种介质中。因而，光线就将被完全限制在光纤之中，而无损耗地传播较远的距离。在布线系统中，需要有光纤插座、光纤跳线盘等无源部件，还应包括光发射/接收模块、光纤集线器等有源设备。,3光纤(继续的),发射/接收模块又称作光电转换器或光纤收发器。它是将光缆和局域网其他设备进行连接的关键部件。所起的作用是将光缆中的光脉冲信号和其他设备中的电信脉冲号相互转换。在光纤收发器上一般配有多种可供选择的光接头和RJ-45 插口，安装使用时用光纤插座连接光纤和光接头。,图2-9 100M多膜光纤收发器,4无线通信,无线通信是指利用红外线、激光或微波等为介质的通信媒体，这三种技术需要在发
31、送方和接收方之间有一条可见的通路，由于这些系统工作在高频范围见，因此可以实现通信量大、可移动性、数据传输度高等优点。红外线主要利用红外光在两台计算机之间进行通信，通信带宽大、容量大、传输速度快，可实现点到点的传输，但传输距离短，也容易受其它光的干扰。激光是利用相干光源对激光进行调制，以实现数据的传输，但激光收发器的硬件可以造成少量辐射，因此需要经过许可才能安装。无线波包括微波与卫星通信，可以覆盖一个很广的范围，传输距离较远，其缺点中保密性差，因此需要对传输的数据进行加密，增加了系统的开销。,网络接适配器或接口卡(Network Interface Card，NIC)，简称为网卡，网卡工作于OS
32、I模型的物理层，是计算机和传输介质的接口。网卡是计算机中最基本的网络连接设备，负责计算机之间数据的发送和接收。,3.2 网络适配器（网卡）,1网卡的工作对象,服务器专用网卡 服务器专门网卡是为适应网络服务器的工作特点而专门设计的，它的主要特点是网卡上采用了专用的控制芯片，大量的工作由这些芯片直接完成，减轻了服务器CPU的工作负荷。PC机网卡 这种网卡是PC机上通用的，价格低廉、工作稳定、使用效率高。笔记本专用网卡 为了适应笔记本体积小的特点，专门设计的一种适用于笔记本的网卡PCMCIA。,网卡的分类,按数据传输的速度 可分为10M网卡适用于10Mbps的网络；100M网卡适用于100Mpbs的
33、网络；10100M自适应网卡可适用于两种网络，网卡可自动识别所连接的网络是哪一种传输率而自动启动相应的传输率。按总线的类型 根据总线类型的不同，主要分为ISA网卡、IEISA网卡和PCI网卡三种。ISA 线的网卡速度一般为10M，ISA网卡的接口形式可以是BNC（细缆接口）或RJ-45接口（双绞线接口），一般使用同轴电缆和双绞线作为传输介质。PCI总线的网卡传输速度为10M1000M之间，网卡的接口一般为RJ-45接口。,网卡的分类(继续的),图 2-10 为两种类型的网卡,3.3 中继器(Repeater),中继器是最简单的网络互连设备，主要完成物理层的功能，负责在一个网段中的两个节点物理层
34、上按位进行信息传输，其作用是放大信号以驱动长距离的电缆，从而增加信号传输的距离。它连接同一个网络的两个或多个网段。传输介质超过了网段长度后，可用中继器延伸网络的距离，对弱信号予以再生放大，以太网常常利用中继器扩展总线的电缆长度，IEEE802标准规定一个物理网络中，每个网段最大长度185米，最多允许四个中继器接五个网段，因此，增加中继器后最大网络电缆长度可提高到925米。中继器连接的是一个网络中的不同的网段而不是子网，中继器工作在物理层，不提供网段隔离功能。中继器工作在OSI参考模型的物理层，对信号只进行简单的放大处理，因此，它不能隔离网络上的广播风暴，也不能把两上网络分支隔离开来，一个网络上
35、出现故障，则整个网络将瘫痪。,图 2-11 中继器连接两个网段,中器是一种简单的网络连接设备，在下面的场合可以考虑使用中继器来扩展网络：需要再生信号，扩大网络的距离。同一网络中连接不同的通信介质。网络分支的数据流量不大的情况下要实现网络间的互连。组建网络的成本不能太高的情况下要实现网络互连，可以考虑利用中继器来实现网络的互连。各个网络的分支的体系结构相同，并且访问方式或遵守的协议也相同，也可以使用中继器实现网络互连不需要对各个网络分支间的信息进行隔离。,中继器适用的场合,3.4 集线器(Hub),集线器（Hub）是一种能够改变网络传输信号扩展网络规模、构建网络、连接PC、服务器和外设的最基本的
36、网络连接设备。集线器是特殊的中继器，中继器的主要功能是对接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离；而集线器能够提供多端口服务，所以又称为多端口中继器。,1集线器的作用,集线器属于数据通信设备，工作在局域网环境中，集线器是一种以星型拓朴结构将通信线路集中在一起的设备，相当于总线，主要用于OSI参考模型的物理层，因此，集线器又称为物理层设备。集线器主要用于共享网络的组建，是解决从服务器直接到桌面的最佳、最经济的解决方案。集线器作为网络传输介质间的中央节点，克服了介质单一通路的缺陷。在集线器为中心的优点是：在网络系统中某条线路或某节点出现故障时，它不会影响网上的其它节点正常工作。图2-12为由
37、集线器连接的网络：,1集线器的作用(继续的),图 2-12 集线器连网应用,1集线器的作用(继续的),当集线器的一个端口接收到信号后，由于信号在传输过程中已经有了衰减，所以集线器便将该信号再生到发送时的状态，然后转发到集线器的所有处理工作状态的端口上，从集线器的工作方式可以看出，集线器在网络中只起到信号放大的作用，目的是扩展网络的传输范围，只是一个标准共享式设备，不具备信号定向的能力。,集线器的工作原理,在以太网环境下，集线器的端口接收到一台主机发送的数据帧。对两段电缆之间的电信号进行中继，然后将数据帧广播到每个工作的端口（数据接收端口除外），由CSMACD机制决定最终的接受方。,3集线器的种
38、类：,集线器可以从技术应用两个方面进行如下的分类：(1)按速度分类：根据速度的不同，目前市场上的用于中小型局域网的集线器可分为10M、100M、10/100M自适应三种类型。而10/100Mb/s以太网自适应双速集器（Dual Speed Hub）作一种新兴产品，受到中小企业的关注。10/100Mb/s以太网双集线器的每个端口都内建自适应模型，自动感应并调整接入速率，任意一个端口都能以即插即用的方式工作在10Mb/s或100Mb/s速率下，透明地在标准以太网快速以太网之间进行通信，不需要特殊的软件配置。应该注意的是，目前先进的双速集线器自适应能力完全是自动的，不需要人工干预，而早期的双速集线器
39、需要人工设置每一个端口的接入速率。,3集线器的种类：(继续的),(2)按配置形式不同分类 根据配置形式的不同，集线器或分为独立型、模块化及堆叠式集线器三大类，其功能特点如下：独立型集线器 独立型集线器是最早使用于LAN的设备，它具有价格低、故障查找容易、网络管理方便等优点。但这类集线器的工作性能较差，尤其是速度上缺乏优势，最早主要是为了克服总结构的网络布线困难易出故障的问题而引入的，一般不带网管功能，没有容错能力，不能支持多个网段，不能同时支持多协议。使用独立集线器的网络结构简单，所有节点通过非屏蔽双绞线与集线器连接，构成星型拓朴，适用于小型工作组规模有网络，一般支持824端口，可以利用串接方
40、式连接多个调制解调器来扩充端口。,3集线器的种类：(继续的),模块化集线器 模块化集线器一般带有机架多个卡槽，每个卡槽中可安装一块卡，每块卡的功能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互连并进行相互间的通信。模块化集线器在较大的网络中便于实施对用户的集中管理，所以在大型网络中得到了广泛的应用。堆叠式集线器 堆叠式集线器由多个集线器串接在一起，提供大量的并列端口，以星型拓朴连接多个节点。堆叠式集线器工作原理与独立型集线器没有本质的区别，只是在任一入口接收的信号，可以通过底线广播到所有端口，每个集线器都用线串接起来，如从X端口接到的信号，则可通过串接线，广播到所有集线器底线，再广
41、播到所有端口。,3集线器的种类：(继续的),(3)根据管理方式分类 根据对集线器管理方式的不同可分为智能型集线器和非智能型集线器两类。智能型集线器 智能型集线器(Intelligent Hub)改进了普通集线器的缺点。增加了网络的交换功能，具有网络管理自动检测网络端口速度的能力（类似于交换机的功能），目前智能型集线器已向着交换功能发展，缩短了集线器与交换机之间的距离。非智能型集线器 与智能型集线器相比，非智能型集线器只起到简单的信号放大作用，无法对网络性能进行优化。早期使用的共享式集线器一般为非智能型的，而现在流行的100M集线器10/100M自适应集线器多为智能型集线器。非智能型集线器不能用
42、于对等网络，而且在所组成的网络中必须有一台服务器。,3集线器的种类：(继续的),(4)根据端口数分类 每个集线器根据其端口数的多少可分为8口、12口、16口、24口几种。以上我们分别按不同有类型介绍了集线器，目的是便于广大读者对集线器的功能特性有一个较为清楚的认识，但平时企业中使用的集线器可能是其中某个特定的类型，目前使用的集线器多为10/100自适应型。图2-13为8口和24口集线器样品。,3集线器的种类：(继续的),图 2-13 不同端口数的集线器,网桥也称桥接器，是一种比中继器稍为高级的网络互联设备，它不但可以重生信号，还具有一定的隔离作用，可以把两个网络分支的信息流和故障隔离开来，是一
43、种具有一定智能的设备，可以连接两个不同协议的网络，如令牌环网和以太网。,3.5 网桥（Bridge）,1网桥的工作原理,网桥工作在OSI模型的数据链路层，它能完成比中继器更多的功能，局域网间的数据链路层按帧传送信息。网桥可以将两个不同的拓朴结构、不同网络操作系统、不同协议的局域网连接起来，扩展网络的物理距离和范围，并对数据流通进行管理，以提高网络的性能。如图示2-14所示为网桥连接的两个不同拓朴的网络。网桥的另一个重要的功能是对扩展的网络状态进行监督，其目的是为更好的调整拓朴的逻辑结构，有些网桥还可以对转发和丢失的数据帧进行统计，以便进行系统维护。网桥管理还可以间接监示和修改转发地址数据库，允
44、许网络管理模块确定网络用户站点的位置，以方便管理更大扩展的网络。,图 2-14 网桥连接不同拓朴的网络,1网桥的工作原理(继续的),网桥的主要功能如下：能够在数据帧上重生数据；检查每个数据帧的目的地址和源地址；建立一个路由表，网桥的一个重要特点是能够识别数据帧中的地址，并由此建立一个路由表；有选择的传送数据，在网桥连接的网络中，数据的发送是有选择的，其选择过程如下：,网桥接到数据帧后，分析源地址是否加入路由表，如果没加入，则将其源地址加入路由表。分析数据帧的目的地址，如果目的地址中路由表中，并且和源地址在一胀网络中，则不转发该数据帧，可以隔离网络风暴，提高网络速度。如果目的地址不在路由表中，出
45、把该帧发送到数据帧源地址之外的网络分支中去；路径的选择：在网络中可能有多个网桥构成网状结构的网络连接，当两台计算机之间多于一条路径时，可能产生数据包的循环问题，在网桥中不允许同时有几条路径向一个目的地址发送数据，为此，IEEE对网桥制定了801d标准的生成树算法，以此来保证经过网桥的两个站点在进行通信进只有一条数据链路，通过生成树算法后，由多个网桥构成的网状结构变成了树状结构，尽管通过网桥的两个站点之间可能有多个物理链路，但在实际应用时只能一条唯一的通路。,网桥的实现,网桥可以是一个独立的设备，也可以以其他形式出现，如网卡、计算机中安装网桥软件等，如果网络操作系统支持网桥的功能，可以服务器安装
46、多个网卡来实现网桥的功能。这种网桥称为内置式网桥。,3网桥的分类,网桥分为内桥、外桥和远程桥。内桥：是通过文件服务器中的不同网卡连接起来的局 域网。外桥：安装在工作站上，实现两个相似局域网的连接，外桥可分为专用和非专用。专用只能用来建立 两个网络之间的连接，管理网络之间的通信；非专用既可以作网桥也可以作工作站使用。远程桥：远程桥一般作用调制解调器等更件设备实现 两个远程局域网之间的连接。,4网桥的适用场合,网桥的适用场合：在下面的情况下，可以考虑使用网桥作为扩展设备：需要扩展一个网络，使网络能连接更多的计算机；需要连接不同的网络分支，如令牌环网、以太网、令牌总线网等；网络中有不的物理介质；需要
47、减少不同网络之间的数据流量，隔离广播风暴。网桥的优点：设备简单，容易实现；灵活性好，适用性强；可以连接不同的网络分支；能够分割网络，减少网络流量；传输距离比中继器更远；价格便宜。,3.6 交换机（Switch）,1交换式局域网的特点和组成,局域网的核心技术是采用局域交换机。交换机提供多个端口，它的本质是一个多路网桥，每个端口可以连接一个局域网段、HUB、一台高性能的服务器或单个工作站，交换机提供大容量动态交换带宽，并采用MAC帧直接交换技术，可以使接入的多个站点间同时建立多个并行的通信链路，站点间沿指定的路径转发报文，使争夺式“共享性”信道，转变为“分享式”信道，最大程度地减少了网络帧的碰撞和
48、转发延迟，使带宽和效率成倍的增加。,1交换式局域网的特点和组成(继续的),交换机具有集线器的功能，能进行数据的转发，但是交换成与集线器最大的区别是交换机以交换方式处理端口资料，交换机将接收到的数据帧，直接转发给数据的目的端口或目的地址所有的默认网关，从而提高了网络的效率；而集线器以共享的方式处理端口接收到的数据，然后以广播的方式发送给全网中的所有端口，从而增加了网络的流量，容易引起网络风暴。传统的交换机只具有和多路网桥相似的功能，故称为二层交换机（L2）。新型的交换机引入了路由技术，已成为网桥和路由技术的综合产品，可以完成网络层的路由选择，因此称为第三层交换（L3）。交换技术通过共享式和专用局
49、域网的分段来划分带宽，将基于集线器的共享式网络公成多个较少的共享式子网络，主要连接部分则交换机实现独占带宽，消除各节点带宽的争用，为每一个节点提供尽可能大的带宽。图2-15是交换机连接的网络。,1交换式局域网的特点和组成(继续的),图 2-15 交换机连接的网络,LAN1,交换机的功能,交换机在源端口和目的端口之间提供点到点的连接，增加了网络吞吐量，可以使同样带宽的线路中传输更多的信息，而保证每个链路都独占网络带宽。交换器可以同时建立多个传输路径，所以在应用连接多台服务器的网段上可以收到明显的效果。交换机主要用于连接HUB、Server或分散式主干网。交换机的主要功能如下：,交换机的功能(继续
50、的),采用使用硬件实现，速度快，可以为每一个节点提供全部网络带宽；交换机按数据包中和MAC地址转发数据，而不考虑数据包中的登记处内容，延时少；每个端口都提供专用的带宽，交换机提供的总带宽为每个端口带宽之和；流量控制：交换机提供足够的缓冲区并通过流量控制来消除网络拥塞。当多个网段或两个高速度网络突发访问服务器时，瞬时的信息流量很大超过交换机的总带宽，这时可以使用交换机提供的缓冲区将数据先保存以缓冲区中，等大流量的瞬间过去后，再将缓冲区中的数据转以给目的端口，从而达到了流量控制的目的。流量控制技术提高了网络的交换性能，缓解或消除了网络拥塞。,交换机的功能(继续的),转发机制：交换机的每个端口都相当
