1、1第2章 局域网的硬件设备学习目的与要求：组建局域网的主要设备有通信介质、通信设备、服务器以及其他配件。本章重点是通过实践掌握网络传输介质，如双绞线、同轴电缆和光缆的使用方法，学习网络在不同网络环境中的制作及网卡的安装调试，网络操作系统的选择。2综合布线45局域网的布线与施工布线设计的原则布线设计的原则根据实际需要确定设计标准，确保传输介质、连接部件、布线材料的选择质量合格拓扑结构设计要合理，方便实用，便于施工。任何一种传输介质的设计长度，不要超过理论最大值的85%布线的走向和线槽安装的位置，要隐蔽、美观，方便施工。尽可能在建筑物设计、施工的同时，考虑建筑物的综合布线系统设计。布线施工的原则布
2、线施工的原则（1）严格控制每段线路的长度，不能突破设计的长度。（2）注意和供电、供水、供暖、排水的管线分离，用以保护网线的安全。（3）敷设的位置要安全、隐蔽、美观，要方便使用和日后的维修。232.1 双 绞 线网络中常见的传输介质有同轴电缆、网络中常见的传输介质有同轴电缆、双绞线、光纤等，其中同轴电缆已双绞线、光纤等，其中同轴电缆已经很少使用。经很少使用。双绞线是目前局域网布线工程中使双绞线是目前局域网布线工程中使用最为广泛的一种传输介质，下面用最为广泛的一种传输介质，下面介绍双绞线的一些知识。介绍双绞线的一些知识。242.1.1 双绞线的结构双绞线作为一种价格低廉、性能优良的传输介质，在综合
3、布线双绞线作为一种价格低廉、性能优良的传输介质，在综合布线系统中被广泛应用于水平布线，是当前水平布线的首选电缆。系统中被广泛应用于水平布线，是当前水平布线的首选电缆。局域网中的双绞线电缆由不同颜色的局域网中的双绞线电缆由不同颜色的4对对8芯线放在一个绝缘套芯线放在一个绝缘套管中组成，如图管中组成，如图2-1所示。所示。双绞线可以传送数字信号，也可以传输模拟信号，其通信距离双绞线可以传送数字信号，也可以传输模拟信号，其通信距离从几公里到十几公里。对于模拟信号传输，当传输距离太长时从几公里到十几公里。对于模拟信号传输，当传输距离太长时要安装放大器，以便将衰减的信号放大到合适的数值；对于数要安装放大
4、器，以便将衰减的信号放大到合适的数值；对于数字信号传输则要加中继器，以将失真的数字信号进行整形。字信号传输则要加中继器，以将失真的数字信号进行整形。252.1.2 双绞线的分类双绞线可分为屏蔽双绞双绞线可分为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线，普线和非屏蔽双绞线，普通用户使用的大多是非通用户使用的大多是非屏蔽双绞线。屏蔽双绞线。屏蔽双绞线是在一对双屏蔽双绞线是在一对双绞线外面有金属筒缠绕，绞线外面有金属筒缠绕，有的还在几对双绞线的有的还在几对双绞线的外层用铜编织网包上，外层用铜编织网包上，用作屏蔽，最外层再包用作屏蔽，最外层再包上一层具有保护性的聚上一层具有保护性的聚乙烯塑料。乙烯塑料。26非屏蔽双绞线
5、电缆具有以下优点：非屏蔽双绞线电缆具有以下优点：（1）无屏蔽外套，直径小，节省所占用的空间）无屏蔽外套，直径小，节省所占用的空间（2）重量轻，易弯曲，易安装；）重量轻，易弯曲，易安装；（3）具有阻燃性；）具有阻燃性；（5）适用于结构化综合布线。）适用于结构化综合布线。双绞线272.1.2 双绞线的分类电气工业协会电气工业协会/电信工业协会电信工业协会(EIA/TIA)按双绞按双绞线电气特性将其定义为线电气特性将其定义为7 种型号，级别越高性种型号，级别越高性能越好。局域网中常用第能越好。局域网中常用第5 类和第类和第6类双绞线，类双绞线，它们都为非屏蔽双绞线。它们都为非屏蔽双绞线。1类双绞线：
6、用于电话连接，通常不用于数据传输。2类双绞线：通常用在程控交换机，2 类线的最高带宽为1MHz，在局域网中很少使用。3类双绞线：又称为声音级电缆，适合于10Mb/s 双绞线以太网和4Mb/s 令牌环网的安装，同时也能运行16Mb/s的令牌环网，目前已从市场上消失。282.1.2 双绞线的分类 4类双绞线：最高传输速率为20Mb/s，其他特性与3 类双绞线一样，能更稳定地运行16Mb/s令牌环网，目前在布线中已经很少使用。5类双绞线：又称为数据级电缆，最高传输速率100Mb/s，能够运行100Mb/s以太网和FDDI，传输距离为100m，目前大量应用于很多局域网中。超5类双绞线：最高传输速率可达
7、155Mb/s，传输距离可达130m，是目前最常见的双绞线类型。6类、7 类双绞线是新型的电缆，能提供更高的传输速率和更远的距离，其中6类双绞线的最高传输速率可以达到1000Mb/s，适用于低成本的高速以太网的骨干电路。29双绞线上的标识信息双绞线上的标识信息我们常使用的双绞线，不同生产商的产品标志可能不同，但一般包括以下一些信息：1.双绞线类型2.防火测试和级别3.长度标志4.生产日期5.双绞线的生产商和产品号码选购建议 速度测试速度测试检查外部标志检查外部标志柔韧程度柔韧程度双绞线的绕距双绞线的绕距外皮的延展性外皮的延展性外皮的抗高温外皮的抗高温外皮的阻燃性外皮的阻燃性 312.1.3 双
8、绞线的制作方法双绞线的制作非常简单，就是把双绞线的双绞线的制作非常简单，就是把双绞线的4对对8芯网线按一定规则插入到水晶头中，这类网络芯网线按一定规则插入到水晶头中，这类网络的制作所需材料是双绞线和水晶头，所需工具的制作所需材料是双绞线和水晶头，所需工具是一把网线压线钳，双绞线的制作就是网线水是一把网线压线钳，双绞线的制作就是网线水晶头的制作。晶头的制作。1.双绞线的连接标准双绞线的连接标准(1)EIA/TIA接线标准(2)直通线线序(3)交叉线线序2.双绞线的制作双绞线的制作3.双绞线的测试双绞线的测试 33 34 35RJ-45水晶头的做法水晶头的做法568A物理线路接线方式物理线路接线方
9、式362.568B物理线路接线方式物理线路接线方式37实训一实训一.RJ-45.RJ-45头的制作头的制作 第一步:利用压线钳的剥线口或专用剥线钳，将双绞线的外皮剥去3-5厘米。露出里面的4个线对。38第二步:分线:调整线序为以下顺序：左一橙色线对；左二绿色线对；左三蓝色线对；左四：棕色线对.39第三步第三步:按按568B标准标准,从左到右从左到右将线序排列为白橙、橙、白绿、将线序排列为白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕蓝、白蓝、绿、白棕、棕.将裸将裸露出的双绞线用压线钳剪齐露出的双绞线用压线钳剪齐.剩下约剩下约14mm的长度，将水晶的长度，将水晶头端口面向自己头端口面向自己,水晶头小尾巴
10、水晶头小尾巴(卡簧卡簧)朝下朝下,将线插入水晶头的将线插入水晶头的底端底端,八根线全部到位后八根线全部到位后,用压用压线钳将水晶头用力压实线钳将水晶头用力压实.404142直通线：就是线缆两端都是直通线：就是线缆两端都是568B标准标准交叉线：一端是交叉线：一端是568B，另一端是，另一端是568A。有的电脑网卡有的电脑网卡.交换机和交换机和HUB已经带有智已经带有智能分辨功能，所以直通线交叉线都可以能分辨功能，所以直通线交叉线都可以正常使用。正常使用。432.2 同 轴 电 缆内导体是一根金属线，外内导体是一根金属线，外导体是一层圆柱形的金属导体是一层圆柱形的金属导体，一般由细金属线编导体，
11、一般由细金属线编织为网状结构，内、外导织为网状结构，内、外导体之间有绝缘层，如图体之间有绝缘层，如图2-11所示。另外，同轴电缆所示。另外，同轴电缆的两端需要有终结器的两端需要有终结器(用用50 或或75 的电阻连接内、的电阻连接内、外导体外导体)，中间连接需要收，中间连接需要收发器、发器、T形头、筒形连接器形头、筒形连接器等器件。单根同轴电缆的等器件。单根同轴电缆的直径为直径为1.022.54cm。442.2 同 轴 电 缆常用的同轴电缆型号有下列几种：常用的同轴电缆型号有下列几种：(1)RG-8或RG-11(50)粗缆。(2)RG-58AJ或58CU(50)细缆。(3)RG59(75)CA
12、TV电缆。(4)RG-62(93)IBM3270系统使用。根据带宽和用途不同，同轴电缆可分为基带同根据带宽和用途不同，同轴电缆可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆。宽带同轴电缆主要用轴电缆和宽带同轴电缆。宽带同轴电缆主要用于高带宽数据通信，支持多路复用，如有线电于高带宽数据通信，支持多路复用，如有线电视的数据传送，较少用于计算机局域网络。视的数据传送，较少用于计算机局域网络。452.2.1 细缆细缆一般采用细缆一般采用RG58A，适用于传输速率不高，适用于传输速率不高(10Mb/s)、距离近的局域网。用它组网成本低，可以、距离近的局域网。用它组网成本低，可以连接集线器连接集线器(HUB)、交换机等
13、网络交换设备。、交换机等网络交换设备。以安装以安装10Base2(细缆以太网细缆以太网)为例，需要遵守下面的为例，需要遵守下面的物理限制：物理限制：(1)细缆两端必须各加一个50的终结器。(2)网端之间的最小距离为0.5m。(3)网络的最大长度小于925m。(4)网段的最大长度小于185m。(5)每个网段最大设备数为30个。(6)最大网段数为5个网段(可带4个中继器)。462.2.2 粗缆粗缆一般采用粗缆一般采用RG-11，特征阻抗，特征阻抗50，直径直径0.4英寸，一段粗缆的最大长度为英寸，一段粗缆的最大长度为500m，每一段的两端必须各加一个，每一段的两端必须各加一个50 的终结器，每个工
14、作站必须加一个的终结器，每个工作站必须加一个AUI收发器。粗缆的传输率为收发器。粗缆的传输率为10Mb/s。因为。因为需要需要AUI收发器，组网的成本较高，因收发器，组网的成本较高，因此目前使用不多。此目前使用不多。472.3 光 纤光纤光纤(光导纤维电缆光导纤维电缆)，是网络传输介质中，是网络传输介质中性能最好、应用前景看好的一种电缆，目性能最好、应用前景看好的一种电缆，目前大多数大规模的局域网的主干网都采用前大多数大规模的局域网的主干网都采用光纤作为传输介质。它的传输速率可以达光纤作为传输介质。它的传输速率可以达到几千兆到几千兆b/s，它的优点是体积小、重量轻、，它的优点是体积小、重量轻、
15、传输频带宽、传输损耗小、保密性能好、传输频带宽、传输损耗小、保密性能好、误码率低、不受雷电和电磁干扰。缺点是误码率低、不受雷电和电磁干扰。缺点是分接和安装困难、安装和测试工具都非常分接和安装困难、安装和测试工具都非常昂贵。昂贵。482.3.1 光纤的结构和通信原理光纤在结构上和同轴光纤在结构上和同轴电缆相似，只是没有电缆相似，只是没有网状屏蔽层。其通信网状屏蔽层。其通信的中心是光传播的玻的中心是光传播的玻璃芯，玻璃芯外面包璃芯，玻璃芯外面包围着一层折射率比芯围着一层折射率比芯低的玻璃封套。低的玻璃封套。光纤通常被扎成束，光纤通常被扎成束，外面有外壳保护，称外面有外壳保护，称为光缆，如图为光缆，
16、如图2-12所所示。示。492.3.2 多模光纤和单模光纤光纤的类型由模材料光纤的类型由模材料(玻璃式塑料纤维玻璃式塑料纤维)芯和外层尺芯和外层尺寸决定，芯的尺寸大小决定光的传输质量。根据光寸决定，芯的尺寸大小决定光的传输质量。根据光在光纤中的传播方式，可将光纤分为两种类型：多在光纤中的传播方式，可将光纤分为两种类型：多模光纤和单模光纤。其中的模是指以一定角度进入模光纤和单模光纤。其中的模是指以一定角度进入光线的一束光。常用的光缆类型如表光线的一束光。常用的光缆类型如表2-2所示。所示。芯 径外层尺寸模8.310m125m单模50m125m多模62.5m125m多模85m125m多模100m1
17、40m多模502.3.2 多模光纤和单模光纤单模光纤：芯径小单模光纤：芯径小于于10 m。光直线传。光直线传播，频率单一，如播，频率单一，如图图2-14所示。所示。多模光纤：芯径在多模光纤：芯径在50 m以上。光波浪以上。光波浪形传播，频率多样，形传播，频率多样，如图如图2-14所示。所示。512.3.2 多模光纤和单模光纤单模光纤和多模光纤的特性比较如表单模光纤和多模光纤的特性比较如表2-3所示。所示。单 模多 模用于高速率，长距离用于低速率，短距离成本高成本低窄芯线，需要激光源宽芯线，聚光好耗散极小，高效耗散较大无线通信卫星卫星微波微波红外红外激光激光532.4 网 卡网卡网卡(Netwo
18、rk Interface Card，NIC)又称又称网络适配器或网络接口卡，用以连接计算机网络适配器或网络接口卡，用以连接计算机和网络，是组建局域网不可缺少的基本配件，和网络，是组建局域网不可缺少的基本配件，网卡一方面负责接收网络中传过来的数据包，网卡一方面负责接收网络中传过来的数据包，解包后，将数据通过主板的总线传输给计算解包后，将数据通过主板的总线传输给计算机；另一方面负责将本地计算机上的数据包机；另一方面负责将本地计算机上的数据包传输给网络。传输给网络。网络接口卡（网卡）是连接主机与网络的基网络接口卡（网卡）是连接主机与网络的基本设备本设备每台主机都应配置一个或多个网卡每台主机都应配置一
19、个或多个网卡每个网卡都有一个或多个网络接口每个网卡都有一个或多个网络接口不能独立工作，必须依赖于宿主主机不能独立工作，必须依赖于宿主主机连接不同的局域网需要使用不同的网卡连接不同的局域网需要使用不同的网卡以太网卡以太网卡令牌环网卡令牌环网卡FDDI网卡网卡ATM网卡网卡网络适配器网卡的功能网卡的功能数据缓存数据缓存匹配主机数据处理速率与网络的传输速率匹配主机数据处理速率与网络的传输速率封装封装/解封装解封装加上控制字段加上控制字段以帧为单位进行传输以帧为单位进行传输卸下控制卸下控制字段字段介质访问控制介质访问控制CSMA/CD、Token Passing串串/并转换并转换将主机的并行数据转换成
20、串行位流将主机的并行数据转换成串行位流数据编码数据编码/解码解码转换为适合网络介质传输的信号形式转换为适合网络介质传输的信号形式数据发送数据发送/接收接收典型的网络接口卡的组成部分典型的网络接口卡的组成部分 接口控制电路接口控制电路 数据缓冲器数据缓冲器 数据链路控制器数据链路控制器 编码解码电路编码解码电路 内收发器内收发器 介质接口装置介质接口装置网卡作为一种网卡作为一种I/OI/O接口卡接口方式接口卡接口方式 集成到主板上集成到主板上 插在主板数据总线的扩展槽上插在主板数据总线的扩展槽上 通过通过USB方式连接方式连接 制成制成PCMIC接口。接口。发送数据时发送数据时,计算机把要传输的
21、数据并行计算机把要传输的数据并行写到网卡的缓存写到网卡的缓存,网卡对要传输的数据进编码网卡对要传输的数据进编码(10M(10M以太网使用曼切斯特码以太网使用曼切斯特码,100M,100M以太网使用以太网使用差分曼切斯特码差分曼切斯特码),),串行发到传输介质上串行发到传输介质上.接收接收数据时数据时,则相反。则相反。对于网卡而言，每块网卡都有一个唯一对于网卡而言，每块网卡都有一个唯一的网络节点地址，它是网卡生产厂家在生产的网络节点地址，它是网卡生产厂家在生产时烧入时烧入ROMROM（只读存储芯片）中的，我们把它（只读存储芯片）中的，我们把它叫做叫做MACMAC地址（物理地址），且保证绝对不会地
22、址（物理地址），且保证绝对不会重复。重复。网卡的主要工作原理:58网卡的选择网卡作为局域网组建的基本配件，对于整网卡作为局域网组建的基本配件，对于整个网络的性能起着决定性作用。在选择网个网络的性能起着决定性作用。在选择网卡时应该综合考虑网络类型、传输介质类卡时应该综合考虑网络类型、传输介质类型、网络带宽及网卡的品牌、质量等。型、网络带宽及网卡的品牌、质量等。1.网卡的传输速率与接口类型网卡的传输速率与接口类型2.网卡的用途网卡的用途根据工作对象的不同，网卡可以分为服务器网卡和普通工作站网卡。592.4.3 网卡的安装网卡的安装步骤主要分为两步：硬件安装和网网卡的安装步骤主要分为两步：硬件安装和
23、网卡驱动程序安装。下面以卡驱动程序安装。下面以PCI网卡为例介绍网网卡为例介绍网卡的安装过程。卡的安装过程。(1)关闭计算机并切断电源，打开机箱盖。(2)在主板上选择一个未使用的PCI插槽，卸去该插槽后面对应的挡板。(3)用手轻握网卡两端，垂直对准主板上的PCI插槽，向下轻压到位后，再用螺钉固定即完成了网卡的安装。压的过程中要稍用些力，直到网卡的引脚全部压入插槽中为止，同时，两手的用力要均匀，不能出现一端压入，而另一端翘起的现象。(4)安装完成后，盖上机箱并紧固机箱螺钉。(5)打开计算机，安装网卡驱动程序。网卡的分类(cont.)按传输带宽分类按传输带宽分类 10Mbps100Mbps10M1
24、00Mbps（自适应）1000Mbps按的应用范围分类按的应用范围分类服务器专用：PC机笔记本网络打印机绘图仪网卡网卡接口类型连接接口连接接口RJ45（双绞线）T型头（BNC）（细缆）T型头（AUI）（粗缆）TP-2合一网卡（BNC+AUI）IPC-2合一网卡（RJ45+BNC）Combo-3合一网卡（RJ45+BNC+AUI）ISA 网卡 PCI 网卡 T 型头 支持的接口类型支持的接口类型网卡的最大传输速度网卡的最大传输速度网卡支持的总线类型网卡支持的总线类型网卡的兼容性和相关技术网卡的兼容性和相关技术网卡的生产商网卡的生产商网卡的选购网络连接硬件设备物理层设备物理层设备中继器集线器数据链
25、路层设备数据链路层设备网桥交换机网络层设备网络层设备路由器网关642.5 集 线 器早期的局域网都是总线型的，通过一条总线电缆将整早期的局域网都是总线型的，通过一条总线电缆将整个办公室甚至整栋楼的计算机连接起来。这种网络的个办公室甚至整栋楼的计算机连接起来。这种网络的主要缺点是线缆价格昂贵，布线困难，网络扩展和管主要缺点是线缆价格昂贵，布线困难，网络扩展和管理不方便，可靠性较差，为了解决这些问题，人们借理不方便，可靠性较差，为了解决这些问题，人们借鉴中继器的原理研制了集线器，它将所有计算机通过鉴中继器的原理研制了集线器，它将所有计算机通过一些集中的端口连接在一起，这样网络的扩展和管理一些集中的
26、端口连接在一起，这样网络的扩展和管理就方便了很多。集线器实际上是对总线电缆的一种浓就方便了很多。集线器实际上是对总线电缆的一种浓缩，将总线电缆缩成集线器的内部总线并模块化，通缩，将总线电缆缩成集线器的内部总线并模块化，通过端口向外提供多个连接，只需要利用标准的接头直过端口向外提供多个连接，只需要利用标准的接头直接将电缆插接在集线器的端口上即可。接将电缆插接在集线器的端口上即可。652.5.1 集线器的工作原理集线器是星型拓扑结构网络的集线器是星型拓扑结构网络的中心网络设备，图中心网络设备，图2-19所示为所示为8个端口的集线器，共连接了个端口的集线器，共连接了8台计算机，集线器会对连接的台计算
27、机，集线器会对连接的计算机之间进行信号的转发传计算机之间进行信号的转发传递。递。具体的通信过程是：当计算机具体的通信过程是：当计算机1要发送一条信息给计算机要发送一条信息给计算机8，计算机计算机1的网卡将信息通过双的网卡将信息通过双绞线送到集线器上，但是集线绞线送到集线器上，但是集线器不会直接将信息送给计算机器不会直接将信息送给计算机8，而是将信息进行，而是将信息进行“广播广播”，将信息同时发送给将信息同时发送给8个端口，个端口，8个端口上的计算机接收到这条个端口上的计算机接收到这条广播信息时，会对信息进行检广播信息时，会对信息进行检查，如果发现该信息是发给自查，如果发现该信息是发给自己的则接
28、收，否则不予理睬。己的则接收，否则不予理睬。662.5.2 集线器的特点1.共享带宽集线器的带宽是指它通信时能够达到的最大速度。目前市面上用于中、小型局域网的集线器主要有10Mb/s、10/100Mb/s自适应和100Mb/s 3种。2.半双工由于集线器采取“广播”的方式传输信息，因此集线器传送数据时只能工作在半双工状态下，比如计算机1与计算机8需要相互传送一些数据，当计算机1在发送数据时，计算机8只能接收计算机1发过来的数据，等计算机1停止发送并做好了接收准备，它才能将自己的信息发送给计算机1或其他计算机。672.5.3 集线器的选择1.带宽2.扩展需求3.支持网管功能4.接口类型5.品牌和
29、价格682.5.4 集线器的连接集线器的连接比较简集线器的连接比较简单，基本上不用配置，单，基本上不用配置，但为了使集线器满足但为了使集线器满足大型网络对端口数量大型网络对端口数量的要求，一般在较大的要求，一般在较大型网络中采用堆叠和型网络中采用堆叠和级联方式来解决。级联方式来解决。1.堆叠堆叠2.级联级联端口数：端口数：8，12，16，24集线器的类型：按结构形式划分集线器的类型：按结构形式划分独立式（独立式（Stand alone）固定端口配置，扩充时用级连的方法。固定端口配置，扩充时用级连的方法。堆叠式（堆叠式（Stackable）固定配置，用堆叠方法进行扩充固定配置，用堆叠方法进行扩充
30、堆叠连堆叠连接在一起的接在一起的HUB在逻辑相当于一台单独的在逻辑相当于一台单独的HUB，可统一管理。，可统一管理。模块化（模块化（Module）又称机箱式，由一台带有底板、电源的机箱又称机箱式，由一台带有底板、电源的机箱和若干块多端口的接口卡（线卡）组成。可灵活和若干块多端口的接口卡（线卡）组成。可灵活按需配置，通过插入不同的插卡满足需求（如插按需配置，通过插入不同的插卡满足需求（如插入交换卡、路由卡、加密卡等）。入交换卡、路由卡、加密卡等）。以集线器为核心的网络的特点以集线器为核心的网络的特点所有主机共享带宽所有主机共享带宽无法限制冲突和广播无法限制冲突和广播适用于小型网络适用于小型网络集
31、线器的类型：按是否可管理划分集线器的类型：按是否可管理划分智能智能HUB允许用网管软件对其进行管理的集线器，它内部允许用网管软件对其进行管理的集线器，它内部包含有包含有CPU等智能控制部件。等智能控制部件。在需要进行网络管理的中大型网络系统中，一般在需要进行网络管理的中大型网络系统中，一般都要求使用智能都要求使用智能集线器。集线器。非智能（普通）非智能（普通）HUB不能用网管软件进行管理的集线器。不能用网管软件进行管理的集线器。小型网络为降低成本，一般使用普通集线器。小型网络为降低成本，一般使用普通集线器。集线器的类型：按速度划分集线器的类型：按速度划分传统集线器传统集线器传输速度为传输速度为
32、10Mb/s（10Base-T网络）网络）快速以太网集线器快速以太网集线器传输速度为传输速度为100Mb/s（100Base-T网络）网络）10/100M自适应集线器自适应集线器传输速度自适应传输速度自适应内部有两个网段：内部有两个网段：10M和和100M，集线器根，集线器根据连接速度将主机连接到不同网段上。据连接速度将主机连接到不同网段上。网段之间用交换方式连接。网段之间用交换方式连接。保护投资，便于升级保护投资，便于升级 732.6 交 换 机2.6.1 交换机的主要功能交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。它可以识别数据包中的MAC地址信息，并将其存放在内部
33、的MAC地址表中。交换机通过查看数据包头部的MAC地址信息，可以直接将数据包发往其目标端口，而不是向所有端口转发。另外，一些交换机也可以把网络“分段”，通过对照地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效地隔离广播风暴，减少误包和错包的出现，避免共享冲突。交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列及流量控制。目前一些高档交换机还具备一些芯的功能，如对VLAN(虚拟局域网)的支持、对链路汇聚的支持，有的甚至还具有防火墙和路由的功能。使用网络交换机的好处使用网络交换机的好处分割冲突（碰撞）域分割冲突（碰撞）域减少了冲突；减少了冲突；允许建立多个连
34、接允许建立多个连接提高了网络总体提高了网络总体带宽；带宽；减少每个网段中的站点数减少每个网段中的站点数提高了站提高了站点平均拥有带宽；点平均拥有带宽；允许全双工连接允许全双工连接提高带宽；提高带宽；能够连接不同速度的网段。能够连接不同速度的网段。存储转发（存储转发（Store and forward）整个帧完整接收后，对帧进行差错检验，然后再进行转发操作。整个帧完整接收后，对帧进行差错检验，然后再进行转发操作。优点：进行差错校验，错误不会扩散到目的网段。优点：进行差错校验，错误不会扩散到目的网段。缺点：延迟比较大。缺点：延迟比较大。直通转发（直通转发（Cut-through）只要收到帧的前只要
35、收到帧的前6个字节（目的个字节（目的MAC地址），就开始进行转发操作。地址），就开始进行转发操作。优点：交换延迟小。优点：交换延迟小。缺点：无法进行差错校验，帧错误会扩散到目的网段。缺点：无法进行差错校验，帧错误会扩散到目的网段。无碎片直通转发（无碎片直通转发（Fragment free cut-through）接收到一帧的前接收到一帧的前64字节后，再进行转发操作。小于字节后，再进行转发操作。小于64字节的帧不转发。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）。字节的帧必然是冲突造成的
36、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优点：交换速度较快，并且降低了错误帧转发的概率缺点：长度大于缺点：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。字节的错误帧仍会转发，转发延时大于直通转发。交换机的三种转发方式762.6.2 交换机与集线器的区别从两者的工作原理来看，交换机和集线器是有很大差从两者的工作原理来看，交换机和集线器是有很大差别的。别的。首先，从OSI体系结构来看，集线器属于OSI的第一层物理层设备，而交换机属于OSI的第二层数据链路层或者更高层设备。其次，从工作方式来看，集线器采用的是广播方式，在共享网段内每次只能传送一个数据帧，多个节点发送
37、数据帧就会出现冲突，很容易产生“广播风暴”，当网络规模较大时性能会受到很大的影响。另外，从带宽来看，集线器不管有多少个端口，所有端口都是共享一条带宽，在同一时刻只能有两个端口传送数据，其他端口只能等待，同时集线器只能工作在半双工模式下；而对于交换机而言，每个端口都有一条独占的带宽，当两个端口工作时并不影响其他端口的工作，同时交换机不但可以工作在半双工模式下且可以工作在全双工模式下。772.6.3 交换机的特点1.独享带宽由于交换机能够智能化地根据地址信息将数据快速送到目的地，因此它不会像集线器那样在传输数据时“打扰”那些非收信人，这样交换机在同一时刻可进行多个端口组之间的数据传输。每个端口都可
38、视为独立的网段，相互通信的双方独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。比如说，当A主机向D主机发送数据时，B主机可同时向C主机发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽假设此时它们使用的是100Mb/s的交换机，那么该交换机此时的总流通量就等于2100Mb/s=200Mb/s。2.全双工当交换机上的两个端口在通信时，由于它们之间的通道是相对独立的，可以实现全双工通信。782.6.4 交换机的选择选择交换机时，主要根据网络的实际需要来选择交换机时，主要根据网络的实际需要来选择；同时注意交换机的各项性能指标，如选择；同时注意交换机的各项性能指标，如端口类型、交换方式、背板带宽、网管功能端口类
39、型、交换方式、背板带宽、网管功能等；对于规模较大的一些网络，由于需要更等；对于规模较大的一些网络，由于需要更多的交换机，产品的价格和售后服务也是要多的交换机，产品的价格和售后服务也是要考虑的因素。考虑的因素。1.端口数量2.交换速度3.交换方式以网络类型分类以网络类型分类 以太网交换机以太网交换机令牌环交换机令牌环交换机FDDI交换机交换机快速以太网交换机快速以太网交换机依据应用规模依据应用规模 工作组交换机工作组交换机支持100个以内的节点部门级交换机部门级交换机支持100200个节点企业级交换机企业级交换机支持300500个节点 依据管理方式依据管理方式 可网管的交换机可网管的交换机 支持
40、支持SNMP协议协议 可分配可分配IP地址地址 可通相关的软件进行远程管理可通相关的软件进行远程管理 非网管的交换机非网管的交换机 不可分配不可分配IP地址地址 可通过串口或打印口进行简单的网管可通过串口或打印口进行简单的网管822.7 路 由 器使用集线器和交换机，用户已经可以组建局域使用集线器和交换机，用户已经可以组建局域网了。但是当机器的数量达到一定数目时，问网了。但是当机器的数量达到一定数目时，问题也就来了：对于用集线器构成的局域网而言，题也就来了：对于用集线器构成的局域网而言，由于采用由于采用“广播广播”工作模式，当网络规模较大工作模式，当网络规模较大时，信息在传输过程中出现碰撞、堵
41、塞的情况时，信息在传输过程中出现碰撞、堵塞的情况越来越严重，即使是交换机，这种情况也同样越来越严重，即使是交换机，这种情况也同样存在。路由器是一种连接多个网络或网段的网存在。路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行息进行“翻译翻译”，以使它们能够相互，以使它们能够相互“读读”懂懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。对方的数据，从而构成一个更大的网络。路由器的工作原理路由器的工作原理 路由器将数据帧路由器将数据帧“封装封装”到含有路由和传送信息到含有路由和传送信息的数据包中，在公共数据网中传送。当路由器收到一的数据包
42、中，在公共数据网中传送。当路由器收到一个数据包后，读出其中的源和目标网络地址，然后根个数据包后，读出其中的源和目标网络地址，然后根据路由表中的信息，利用复杂的路由算法，为数据包据路由表中的信息，利用复杂的路由算法，为数据包选择合适的路由并转发该数据包。数据包到达目标节选择合适的路由并转发该数据包。数据包到达目标节点前的路由器后，分解为数据链路层所认识的数据帧点前的路由器后，分解为数据链路层所认识的数据帧，并把它传送到目标节点。，并把它传送到目标节点。路由器的主要功能路由器的主要功能IP数据报的转发（分组转发）数据报的转发（分组转发）提供最佳路径，将不同硬件技术的网络互联起来。必要时进行分组格式
43、和分组长度的转换。子网隔离，抑制广播风暴子网隔离，抑制广播风暴路由器的每一端口都是一个单独的子网。维护路由表维护路由表并与其它路由器交换路由表信息IP数据报的差错处理及简单的拥塞控制数据报的差错处理及简单的拥塞控制实现对实现对IP数据报的过滤和记账数据报的过滤和记账提供经济合理的提供经济合理的WAN接入接入使用Route后，形形色色的通信子网融为一体，形成了一个更大范围的网络，从宏观的角度出发,可以认为通信子网实际上是由路由器组成的网络，路由器之间的通信则通过各种通信子网的通信能力予以实现。路由器的路由选择过程路由器的路由选择过程采用存储转发的方法：采用存储转发的方法：接收并缓存IP数据分组；
44、提取分组中的目的主机的IP地址；计算目的主机所在的网络地址；用目的网络地址查找路由表决定转发路径：如果目的网络地址就是与输入接口连接的网络，则丢弃；如果目的网络地址就是与输出接口连接的网络，则直接递交；如果找到匹配项，则通过对应接口转发出去；如果有默认路径，则通过与默认路径对应的接口转发出去；未查到，丢弃该分组。路由器的优缺点路由器的优缺点优点优点限制了冲突域；可以用于LAN 或WAN的环境；可以连接不同介质的网络和不同体系结构的网络；可以为分组确定传输的最佳路径；可以过滤广播信息。缺点缺点昂贵；必须用于可路由协议网络；配置复杂；处理速度比桥接器慢。路由器的分类路由器的分类 根据路由器的性能和
45、所适应的环境路由器的分类根据路由器的性能和所适应的环境路由器的分类为为 低端路由器低端路由器 中端路由器中端路由器 高端路由器高端路由器 按功能将路由器分为按功能将路由器分为 核心层核心层(骨干级骨干级)路由器路由器 分发层分发层(企企 业级业级)路由器路由器 访问层访问层(接入级接入级)路由器路由器路由器的作用：路由器的作用：延伸网络距离、局域网接入延伸网络距离、局域网接入Internet、多多个局域网之间的远程连接。个局域网之间的远程连接。路由器的基本组成运行的特殊操作系统的计算机运行的特殊操作系统的计算机IOS：互联网操作系统：互联网操作系统路由器的内存类型路由器的内存类型ROM：存放硬
46、件检测程序、引导程序和IOS的最小子集RAM：存放运行的IOS、配置文件等Flash：存放IOS及微代码NVRAM：存放路由器配置文件支持的接口类型支持的接口类型LANWAN帧中继892.7.2 路由器与交换机的区别路由器产生于交换机之后，因此路由器和交换路由器产生于交换机之后，因此路由器和交换机有一定的联系，它们不是完全独立的两种设机有一定的联系，它们不是完全独立的两种设备，路由器主要克服了交换机不能路由转发数备，路由器主要克服了交换机不能路由转发数据包的不足。总地来说，路由器与交换机的主据包的不足。总地来说，路由器与交换机的主要区别体现在以下几个方面。要区别体现在以下几个方面。1.工作层次
47、不一样工作层次不一样2.数据转发所依据的对象不同数据转发所依据的对象不同3.路由器可以分割广播域路由器可以分割广播域4.路由器提供防火墙服务路由器提供防火墙服务路由器与网桥有区别（1）网桥工作在数据链路层，而路由器工作在网络层。）网桥工作在数据链路层，而路由器工作在网络层。（2）网桥分析的是网络的物理地址，路由器分析的是网络地）网桥分析的是网络的物理地址，路由器分析的是网络地址。址。（3）路由器可以最大限度地阻止网络风暴，网桥不能。）路由器可以最大限度地阻止网络风暴，网桥不能。（4）路由器可以进行流量控制，并能对数据帧进行重分组。）路由器可以进行流量控制，并能对数据帧进行重分组。（5）网桥只能
48、经过单一的一条路径传输信息，路由器则可以）网桥只能经过单一的一条路径传输信息，路由器则可以有多条路径传递消息，并能选择一条最佳路径有多条路径传递消息，并能选择一条最佳路径912.7.5 路由器的选择选购路由器应主要从以下几个方面加以考虑。选购路由器应主要从以下几个方面加以考虑。(1)实际需求：性能、功能，所支持的协议等必须满足要求，不盲目追求品牌。(2)吞吐量：指路由器对数据包的转发能力，较高档的路由器能对较大的数据包进行正确快速转发；而低档路由器则只能转发小的数据包，对于较大的数据包则需要拆分成许多小的数据包再进行转发。(3)可扩展性：要考虑到未来网络升级的需要。(4)服务支持：生产厂家售前
49、售后的服务和支持是保证设备正常使用的重要因素。(5)可靠性：主要考虑产品的可用性、无故障工作时间和故障恢复时间等指标。(6)价格：在产品质量、服务都能保证的前提下，希望价格较低。(7)品牌因素：通常情况下，名牌大厂的产品会有更好的质量和服务。922.8 其他网络互联设备其他网络互联设备中继器 中继器也称转发器或收发器，中继器也称转发器或收发器，HubHub也是一种中继器。物理层互联设备可以也是一种中继器。物理层互联设备可以将传送过来的二进制位信号进行复制、将传送过来的二进制位信号进行复制、整形、再生和转发。整形、再生和转发。主要用于局域网传输距离的延伸，主要用于局域网传输距离的延伸，增加节点数
50、，以及连接采用不同传输介增加节点数，以及连接采用不同传输介质和接口的同构网（如以太网）。质和接口的同构网（如以太网）。中继器工作在物理层。中继器工作在物理层。中继器功能：功能：信号整形和放大，在网段之间复制比特信号整形和放大，在网段之间复制比特流流,以克服信号经过较长距离传输后引起的衰以克服信号经过较长距离传输后引起的衰减减.特点：特点：不进行存储不进行存储信号延迟小信号延迟小不检查错误不检查错误会扩散错误会扩散错误不对信息进行任何过滤不对信息进行任何过滤中继器特性(1)中继器仅作用于物理层。中继器仅作用于物理层。(2)只具有简单的放大、再生物理信号的功能。只具有简单的放大、再生物理信号的功能
