第5章 网络互联设备

光纤介绍
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
光纤的参数
描述光纤尺寸的参数有两个：
内芯直径和反射层直径，其度量单位都为
微米(μm, 1μm=1×10-6m)。
最细的光纤其内芯直径通常只有5~10μm， 粗一些的光纤其内芯直径为50~100μm。 局域网中最常用的光纤是62.5μm/125μm的
网
桥
网桥的功能

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
网桥的功能
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。
网卡的功能与分类
1、网卡的功能 网卡能够完成物理层和数据链路层的大部分功能，包括网 卡与网络电缆的物理连接、介质访问控制（如实现 CSMA/CD协议）、数据帧的拆装、帧的发送与接收、错 误校验、数据信号的编/解码（如曼彻斯特代码的转换） 以及数据的串行/并行转换等功能。
随着集成度的不断提高，网卡上的芯片个数在不断减少。 网卡的功能大同小异，其主要功能有以下3个。 • 数据的封装与解封：发送时将网络层传递的数据加上首 部和尾部，组成以太网的帧。接收时将以太网的帧剥去首部 和尾部，然后送交网络层。 • 链路管理：主要是实现CSMA/CD协议。 • 编码与译码：一般使用曼彻斯特编码与译码。
3类
4类 5类 E5类 6类
16Mbit/s
20Mbit/s 100Mbit/s 1000Mbit/s 2.4Gbit/s
不超过16Mbit/s的局域网数据传输。
不超过20Mbit/s的局域网数据传输。
100Mbit/s距离100米的局域网数据传输。
1000Mbit/s的局域网数据传输 1000Mbit/s以上的的局域网数据传输。

说明：当然，这种使用的划分也不是绝对的，如在局域 网—局域网互连中，有时为了起到信息的隔离作用，也 采用路由器作为互连设备。
（1）LAN-LAN
LAN互连又分为同种LAN互连和异种LAN互连。常用设备有中继器和网 桥,LAN互连如图所示。
（2）LAN-WAN 用来连接的设备是路由器或网关，具体如图所示。
光纤，其中62.5μm是内芯直径，而125μm
是反射层的直径。
光纤的类型
多模光纤(Multimode Fiber, MMF)
光纤颜色：橙色 光信号不止一种波长，典型的多模光纤尺寸 为62.5μm/125μm
单模光纤(Singlemode Fiber, SMF ) 光纤线颜色：黄色 光信息只有一种波长，典型的单模光纤尺寸为 8μm/125μm
在无线网络中，计算机使用的是无线网卡
中继器和集线器
中继器的功能 “5-4-3”规则 集线器的功能
中继器的功能
中继器(Repeater)最简单的互连设备。它工作在OSI 模型的物理层，用于扩展LAN网段的长度，延伸信号 传输的范围，例如可加大线缆的传输距离。
中继器可以连接不同类型的线缆。
双绞线的结构
双绞线的结构
双绞线的颜色
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
颜色 橙白
橙
绿白
蓝
蓝白
绿
棕白
棕
双绞线的接头(RJ45)
正面
侧面
双绞线的线材等级
类别 1类 2类 最大传输速度 2Mbit/s 4Mbit/s 应 用 模拟和数字语音(电话)通信以及低速的数据传 输。 语音、ISDN和不超过的4Mbit/s的局域网数据 传输。
集线器
端口1 端口2 端口3 端口4 端口5 端口6 端口7 端口8
主机A
主机B
集线器属于纯硬件网络底层设备，不具有“记忆”和 “学习”的能力。它发送数据时没有针对性，采用广播方 式发送。也就是说当它要向某端口发送数据时，不是直接 把数据发送到目的端口，而是把数据包发送到集线器所有 端口 。
网桥和交换机
局域网—局域网互连 局域网—广域网互连 局域网—广域网—局域网互连 广域网—广域网互连。



局域网—局域网互连一般解决一个组织机构内部或一个 小区域内相邻的几个楼群之间的通信，大多采用集线器 和交换机就足够了。 局域网—广域网的互连由于协议差异较大，一般多采用 路由器。路由器可以连接以太网、令牌环网、FDDI等局 域网和X.25、帧中继等广域网。在局域网—广域网的互 连中，如果是协议差别太大的高层系统，一般要采用特 定的网关。 广域网—广域网的互连起来，须采用路由器或网关。
无线技术简介
安装便捷
使用灵活 经济节约 易于扩展
第五章
网络互连与网络连接设备
1 网络互连层次
2 网络互连的类型
网络互连层次
OSI七层参考模型使网络互连层次变得 简洁和规范。根据网络互连设备工作的层次 及其所支持的协议，网络互连设备通常可以 分为4种： （1）集线器 （2）交换机 （3）路由器 （4）网关
2、网卡的分类 网卡按照不同的标准，可以作不同的分类。最常见的是按 传输速率、总线接口分类。 （1）按传输速率分类。 按传输速率可分为10 Mbit/s、100 Mbit/s、10/100 Mbit/s 自适应以及1000 Mbit/s网卡。
（3）按总线插口类型分类。 一般百兆以下网卡采用PCI总线网卡，吉比特网卡采用 PCI-X总线网卡。 USB网卡一般是外置式的，具有支持热插拔和不占用计算 机扩展槽的优点，安装更为方便。PCMCIA接口网卡用于 笔记本电脑 。
（3）LAN-WAN-LAN 这是将两个分布在不同地理位置的LAN通过WAN实现互连，连接设备主要 有路由器和网关，具体如图所示。
（4）WAN-WAN 通过路由器和网关将两个或多个广域网互连起来，可以使分别连 入各个广域网的主机资源能够实现共享。如图所示。
网卡
计算机与外界局域网的连接是通过在主机箱内插入一块网 络接口板（或者是在笔记本电脑中插入一块PCMCIA卡） 来实现计算机和网络电缆之间的物理连接，为计算机之 间相互通信提供一条物理通道，并通过这条通道进行高 速数据传输。
中继器和集线器
1、集线器的主要功能 在使用10Base-T的以太网协议组网时，集线器的作用 就显得十分重要，它主要有以下5个方面的功能。
1 2 3 放大和整形功能 检测冲突功能 端口扩展功能 数据转发功能
4 5
介质互连功能
2、线器的工作原理 集线器作为以太网的中心连接设备时，所有结点通过非 屏蔽双绞线与集线器连接。在物理结构是星型结构，在逻辑 上仍然是总线型结构，并且在MAC层仍然使用CSMA/CD介质访 问控制方法。集线器的基本结构如图所示。
网桥的功能

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
数据帧要去往的目标MAC地址 MAC A MAC B
使用的网桥端口 端口3 端口2
MAC C
端口1
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。
同轴电缆介绍


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
同轴电缆的技术标准
类型
技术标准 直径
传输距离
细缆 0.25英寸
185m 螺旋形BNC头(端接) T形头(分接) 50 Ω 10Base2 (细缆以太网)
粗缆 0.5英寸
500m
接头
阻抗 应用的 局域网类型
AUI
50 Ω 10Base5 (粗缆以太网)
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
交换机的缓存能力更强
宽。



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
HUB
共享式HUB
It’s for c It’s for c It’s for c It’s for c It’s for c
e
a
d
b
c
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。
路由器
路由器是网络中进行网间互连的关键设备，工作 在OSI模型的第3层（网络层），主要作用是寻找 Internet之间的最佳路径。 路由器具有路由转发、防火墙和隔离广播的作用， 路由器不会转发广播帧，路由器上的每个接口属于一 个广播域，不同的接口属于不同的广播域和不同的冲 突域。
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必须使用相同的 寻址机制(通常使用IP地址)。
路由器
按功能划分 。 从功能上划分，可将路由器分为核心层（骨干级）路由器、分发 层（企业级）路由器和访问层（接入级）路由器。
路由器的工作原理(1)