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2020-05-09局域网互联的硬件设备

局域网互联

网络互联的硬件设备
1.中继器
中继器又叫转发器,是两个网络在物理层上的连接,用于连接具有相同物理层协议的局域网,是局域网互连的最简单的设备。
特性: (1)它工作在物理层,在物理层扩展网络;
(2)对信号进行整形和放大
(3)使用时遵循“中继规则”
2. 集线器
(1) 集线器又称集中器,也就是俗称的HUB。集线器是一种特殊的中继器,而中继的主要作用是对接收到的信号进行再生放大,以扩大网络的传输距离。集线器是把来自不同的计算机网络设备的电缆集中配置于一体,它是多个网络电缆的中间转接设备,象树的主干一样,集线器是各分枝的汇集点,是对网络进行集中管理的主要设备。在传统的总线型网络中如果使用了HUB,那么这个网络就变成了混合型网络。集线器有利于故障的检测和提高网络的可靠性。另外,集线器能自动指示有故障的工作站,并切除其与网络的通信。
(2) 集线器的分类
①独立式HUB
这类集线器主要是为了克服总线结构的网络布线困难和易出故障的问题而引入,它是最早使用于局域网络的集线器。它具有低价格、容易查找故障等特点,这类集线器适于小型网络,一般支持8~24个工作站,可以利用串接方式连接多个可扩充端口。
②叠加式HUB
它比独立式集线器进了一步,多个集线器通过一条高速链路可以叠加起来。由4~8个集线器一个一个叠加起来,它仅支持一种局域网标准,即要么支持以太网络,要么支持令牌环,不能同时支持多种局域网,它适合于工作组网络。这类集线器一般都有少量的容错能力和网络管理功能,而且可以非常方便地实现网络的扩充。
③智能模块化集线器
智能模块化集线器采用模块化结构,由机柜、电源、主干面板、插卡和管理模块等组成。它利用高速主干线连起来,可插入Ethernet 、Token ring 、FDDI或ATM模块,另外还有网管模块、路由模块等。
3)集线器的堆叠与级联
A、对于可以堆叠的集线器,可用特殊的电缆并通过特殊的端口进行连接。如:DOWN<____>UP端口
B、对于普通集线器,可用普通电缆,并通过特殊端口或普通端口相连。如:普通端口(UPLINK)<直通线>普通端口;
普通端口<交叉线>普通端口
3.网桥
定义:网桥一般是指用以联接两个在数据链路层以上具有相同协议的网络的软件和硬件。
特性:
(1)不受介质访问子层中冲突域的限制而扩展网长,对于网站众多的共享LAN 可以隔离LAN 段,为每一个LAN段提供相同的带宽,提高了网络效率。
(2)具有存储、转发、过滤功能,使应当发送到另一LAN的信息正确转发,均衡网络负载,隔离网段的作用。(图例)
(3)还具备一些高级功能,如定制过滤器、强化安全选择和桥服务分级等。这些都因桥模型而异。
(4)工作依赖于设备的物理地址(MAC地址)
(5)不能隔离广播分组,对广播风暴无能为力。使用时不能成环
网桥的分类:从硬件配置的位置
内部网桥、远程网桥
网桥的安装
1.内部网桥:是指在一台文件服务器中装有多块网卡,每个网卡连接不同的子网。安装简单,无需复杂的配置。
2.外部网桥的工作主要包括生成网桥软件、配置网桥软件和硬件安装三个部分,其中硬件安装指的是调制解调器、电缆线及电话线等的连接和安装,较为简单;主要工作在于生成网桥软件和正确配置网桥软件。
4.路由器
(1)特性:它工作在网络层,不仅在转发数据的方法与网桥不同,而且在互联的网络本质也不同(网桥互联的网络是一个单一的逻辑网络,而用路由器互联的网络是多个不同的逻辑子网。它既可以连接同类网络,也可连接异构网络。多协议路由器能支持多种不同的网络层协议(IP及IPX)。路由器能容易地实现LAN-LAN、WAN-WAN和LAN-WAN-LAN的多种网络连接形式。它的最典型的应用在INTERNET上。
路由器可以隔离广播分组,使用时可以成环。
(2)工作原理:
它工作依赖设备的逻辑地址(如:IP地址),对到来的数据包进行过滤和转发(以寻找一条最佳传输路径,并将该数据有效地传送到目的站点)。为了完成该任务,在路由器中存在着各种传输路径的相关数据-----路由表。路由表可以是系统管理员固定设置好的,也可以由系统动态修改的(即动态路由)
动态路由:是由守护进程自动更新路由表。通常路由选择的守护进程周期性侦听所有路由刷新信息,并将收到的信息广播,以便其他路由器更新其路由表。
(3)路由器的基本组成
A、处理器:是路由器处理包、维护路由、作为路由决定速度的关键部件。
B、内存:
ROM:放有路由器的引导软件,负责让它进入正常的工作状态
闪存:放有IOS软件,维护它的正常工作。
RAM:IOS通过RAM满足其所有的常规存储需要
非易失性RAM(NVRAM):保存IOS在路由器启动时的配置数据
C、接口:
以太网接口、快速以太网接口、令牌环网接口、FDDI网、低速串行接口、快速串行接口、ISDN接口等;
控制台端口、辅助端口。
D、配置文件:
运行配置(也称活动配置)驻留在启动在RAM中
启动配置(驻留在NVRAM中)
E、进程:是指一个在路由器上运行的特殊软件任务,用于实现某种功能。
(3)路由器配置的硬件连接
为访问和配置一部新路由器上的IOS,我们必须通过其控制台端口与之通信。将一台控制台终端(可以是非智能终端或PC机)与路由器连接。如果是非智能终端,则无需仿终端软件;如果是PC机,则必须在其上运行仿终端软件,通过利用终端键盘输入希望的IOS命令。
(4)路由器类型
A、模块化路由器:它拥用丰富的LAN和WAN接口,在接口上通常配备专门的管理接口用以配置网络和统计网络的性能数据,并且还配备支持各种网络的路由接口。它的核心是大容量交换矩阵,所以可以工作在较高的传输速率上,但成本较高。
B、单协议路由器:仅是分组转换器。
C、多协议路由器:可支持多种网络层协议,但是并不完成多种网络层协议的转换。
5、交换机
一、交换机的工作原理及特性
1、它拥有一条很高带宽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,处理端口查找内存中的地址对照表以确定目的MAC地址的网卡挂接在哪个端口上,通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口,当目的MAC地址不存在时才广播到所在的端口,接收端口回应后交接机将把新的地址添加入内部地址表中。
2、交换机对数据包的过滤与转发,可以将网络进行分段,可以有效的隔离广播网暴。
3、交换机的每一个端口都可视为独立的网段,连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽,无须同其他设备竞争使用。
4、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。
二、交换机中数据的交换技术
1、帧交换:
(1)、直通交换:提供线速处理能力,交换机只读出网络帧的前14个字节,便将网络帧传送到相应的端口上。
(2)、存储转发交换:通过对网络帧的读取进行验错和控制。
2、信元交换
ATM技术中就是以固定长度53个字节的信元交换。
三、交换机的分类
1、从广义上分:
(1)广域网交换机:主要应用于电信领域,提供通信有的基础平台
(2)局域网交换机:应用于局域网络,用于连接网络资源设备,如服务器、PC及网络打印机等。
2、从支持的网络技术上分
以太网交换机、快速以太网交换机、千兆位以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机、令牌环交换机。
3、从外观形态和功能上分
(1)模块式交换机(机架式交换机):是一个拥用多插槽主板的机柜,在插槽中有可扩展交换模块和网管模块(CPU板),每一个交换模块可以连接不同的网络。它的优点是功能强大、扩展型强,并且可根据实际网络拓朴结构、传输介质和网络端口数目来灵活配置交换模块。它一般作为网络核心交换机或大型校园网/园区网的分布层交换机
(2)固定配置的交换机:它是一种带有固定端口数目和类型的交换机。它的最大优点是安装管理方便、便于堆叠、价格适中,最适合做小型网络主干或大型网络的分布层/接入层设备。
四、交换机的主要技术参数
1、转发技术:有直通转发技术和存储转发技术;
2、延时:是指从交换机接收到数据包到开始向目的端口复制数据包之间的时间间隔。
3、管理功能:是指交换机如何控制用户访问交换机,以及用户对交换机的可视程度如何。通常交换机都提供管理软件或满足第三方管理软件远程管理交换机。
4、单/多MAC地址类型:单MAC交换机的每一个端口只有一个MAC硬件地址,它主要用于连接网络最终用户、网络共享资源等,不能连接集线器或含有多个网络设备的网段。多MAC交换机在每一个端口上有足够的存储体记忆多个硬件地址。
5、外接监视仪支持:它可允许外接网络分析仪直接连接到交换机上监视网络状况。
6、全双工:是否支持同时收发数据。等
五、交换机之间的连接
1、堆叠:提供堆叠接口的交换机之间可以通过专用的堆叠线连接起来。通常,堆叠的带宽是交换机端口速率的几十倍。多台交换机的堆叠是靠一个提供背板总线带宽的多口堆叠线模块与单口的堆叠子模块相连,并插入不同的交换机实现交换机的堆叠而实现的。
2、上联:交换机可通过上联端口实现与骨干交换机的连接。
6.网关
一、网关的定义与特性
1、网关可以概括为能够连接不同网络的软件和硬件的结合产品。从原理上讲,网关实际上是通过重新封装信息以使它们能被另一个系统处理。
2、网关可以设在服务器、微型计算机或大型计算机上。
3、网关工作在OSI七层协议的传输层或更高层。
4、网关主要是用于连接不同体系结构的网络或LAN与主机的连接。
二、网关的分类
1、 协议网关:通常在使用不同协议的网络区域间做协议转换。这一转换过程式可以发生在OSI参考模型的第二层、第三层、或第二层、第三层之间。
2、应用网关:是在使用不同数据格式间翻译数据的系统。
一种应用:可以有多种应用网关。如E-MAIL可以以多种格式实现,提供E-MAIL的服务器可能需要与种格式的邮件服务器交互,实现此功能惟一的方法是支持多个网关接口。
3、全网关:是各种技术的融合,具有重要的保护作用。 

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2020-05-09局域网的基本组成元素

局域网的基本组成元素

网络服务器
服务器是整个网络系统的核心,它为网络用户提供服务并管理整个网络,在其上运行的操作系统是网络操作系统。随着局域网络功能的不断增强,根据服务器在网络中所承担的任务和所提供的功能不同把服务器分为:文件服务器、打印服务器和通信服务器。其中文件服务器能将大量的磁盘存贮区划分给网络上的合法用户使用,接收客户机提出的数据处理和文件存取请求;打印服务器接收客户机提出的打印要求,及时完成相应的打印服务;通信服务器负责局域网与局域网之间的通信连接功能。一般在局域网中最常用的是文件服务器。在整个网络中,服务器的工作量通常是普通工作站的几倍甚至几十倍。
工作站
工作站又称客户机。客户机是指当一台计算机连接到局域网上时,这台计算机就成为局域网的一个客户机。客户机与服务器不同,服务器是为网络上许多网络用户提供服务以共享它的资源,而客户机仅对操作该客户机的用户提供服务。客户机是用户和网络的接口设备,用户通过它可以与网络交换信息,共享网络资源。客户机通过网卡、通信介质以及通信设备连接到网络服务器。例如有些被称为无盘工作站的计算机没有它自已的磁盘驱动器,这样的客户机必须完全依赖于局域网来获得文件。客户机只是一个接入网络的设备,它的接入和离开对网络不会产生多大的影响,它不象服务器那样一旦失效,可能会造成网络的部分功能无法使用,那么正在使用这一功能的网络都会受到影响。现在的客户机都用具有一定处理能力的PC(个人计算机)机来承担。
网络适配器
网络适配器NIC(Network Interface Card)也就是俗称的网卡。网卡是构成计算机局域网络系统中最基本的、最重要的和必不可少的连接设备,计算机主要通过网卡接入局域网络。
1、网卡的主要作用
(1)它是主机与介质的桥梁设备
(2)实现主机与介质之间的电信号匹配
(3)提供数据缓冲能力
(4)控制数据传送的功能(网卡一方面负责接收网络上传过来的数据包,解包后,将数据通过主板上的总线传输给本地计算机;另一方面它将本地计算机上的数据打包后送入网络。)
(5)有串—并转换功能
2、网卡的接口类型
RJ45、BNC、AUI、SC、ST等
3、网卡的传输速率
10MBPS、100MBPS、1000MBPS、10M/100MBPS自适应网卡
4、按总线标准分类
ISA网卡、PCI网卡、PCMCIA网卡、USB网络适配器等 

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2020-05-09典型局域网标准

典型局域网标准

根据MAC子层对媒体访问控制的方法不同,将局域网分为三种:
802.3(CSMA/CD),802.4(令牌总线),802.5(令牌环网)
一、以太网标准
1、以太网的定义:通常指采用CSMA/CD媒体访问机制的局域网
2、以太网的基本拓扑结构:总线型,星型
3、普通以太网传输信号的编码:曼彻斯特、差分曼彻斯特编码
4、CSMA/CD机制特点
CSMA/CD方法的出现是因为CSMA方法有一个最主要的缺点,那就是如果两台计算机都检测出传输介质空闲的状态,就会几乎同时都开始传送数据,于是碰(collision)就发生了。
网络数据发生碰撞时,网络的电压会升高,此时网络的电压值大于不同时传送数据时计算机上的电压值,因此可得知发生了碰撞。 CSMA/CD包含两个方面的内容,即载波侦听多路访问(CSMA)和冲突检测(CD)。总线型局域网中,当某一个节点要发送数据时,它首先要先去检测网络上的介质是否有数据正在传送,然后决定是否将数据送上网络。如果没有任何数据在传送(即处于空闲状态),则立即抢占信道发送数据;如果信道正忙(即处于忙碌状态),则需要等待直至信道空闲再发数据
往往同时会有多个节点侦听到信道空闲并发送数据,这就可能发生冲突。冲突怎么办?CSMA/CD采取一种巧妙的解决方法,就是在发送数据的同时,进行冲突检测,一旦发现冲突,立刻停止发送,并等待冲突平息以后,再进行CSMA/CD,直至将数据成功地发送出去为止。
CSMA/CD机制特点小结:先听后发、边听边发、冲突停止、随机延迟后重发。
5、CSMA/CD对以太网中数据帧的最小帧长的要求
最小帧长=2X(两站点间最大的距离/传播速度)X传输速率
6、随机延迟的算法:“二进制退避算法”
7、图解CSMA/CD机制
二、令牌环网
1、令牌环网的组成:它是由高速数字通信信道和环接口组成,节点主机通过环接口连接到网内
2、令牌环网中数据帧格式
(1)令牌帧
令牌(Token)可以理解为一种“通行证”,哪一个节点获取了它,就有权向环路发送数据。(图1)
(2)数据帧
3、令牌环工作原理
例如:当节点A想要发送数据时的步骤如下:
① A节点要等待令牌的到来,并检测该令牌是否为空闲状态。若是空闲状态进行步骤2,否则继续等待。
② 将得到的令牌的空闲改为忙碌(busy)状态,例如二进制代码表示为“00000000”。
③ 构成一个信息帧,即将数据(data)与忙碌的Token附在一起发送出去。
④ 当忙碌的token沿着环型网经过每一个节点时,每个节点首先会先检查数据单元中的目的地址。如果目的地址与本节点地址相符,则由本节点将数据接收下来,进行拷贝操作,并以应答报文的形式作出回答,然后再传送给下一个节点。当忙碌的Token与数据单元回到原来发送节点时,该节点将会除去数据单元,并将忙碌的Token改为空闲状态。
⑤ 接着检查目的节点送来的应答信息,如果为ACK(确认),则表示目的节点接收正确,至此,完成了一次数据传送。反之,需要等待再得到令牌时进行重发。
4、对令牌帧和数据帧的维护
(1)帧的丢失:采用超时机制
(2)无法消除帧:在环中设立“监控站”检测“监视位M
三令牌总线:
–物理上为总线结构,利用802.3广播电缆的可靠性
–逻辑上为环网:所有的站点组成一个环,每个站点按序分配一个逻辑地址。每个站点都知道在它前面和后面的站地址,最后一个站点后面相邻的站点是第一个站点。
–逻辑环初始化后,站号(站地址)最大的站点可以发送第一帧。此后,该站点通过发送称为令牌的特殊控制帧给紧接其后的邻站,把发送权传给它。令牌绕逻辑环传送,只有令牌持有者才能够发送帧。因为任一时刻只有一个站点拥有令牌,所以不会产生冲突,从而具有环网能确知最坏情况的特性。
逻辑环
令牌总线配置

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2020-05-09局域网各层功能

局域网各层功能

一、物理层: 与OSI模型的物理层定义的相当
二、MAC子层: 解决与媒体有关的问题。包括将数据组装成帧;管理和控制对于局域网传输媒体的访问
三、LLC子层: 建立和释放数据链路层的逻辑连接提供与高层的接口,给帧加上序号,流量控制,差错控制等功能 

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