第5章网络互联与常用网络设备(4学时)祥解.ppt

计算机及网络应用基础 第2课 介绍三个基本概念： （1）广播 向网络上的所有设备发送数据。 （2）广播域 网络上所有能够接收到同样广播分组的设备集合。 （3）冲突域 网络中的一部分，在冲突域中任意两台主机同时发送数据都会产生冲突，通常以网桥、交换机或路由器为边界。 一个冲突域一定是一个广播域，反之不然，即一个广播域包含一个或多个冲突域。 设备 总线网：中继器 星形/环形网：集线器 特点 一个网段上的信号不加选择地被复制到另一个网段； 扩展后的网络仍是一个冲突域。 优缺点 简单、成本低 网络规模不能太大 冲突随站点数量的增多而变得越来越严重 只能互联相同类型的网络 2、数据链路层互联： 在网段之间存储转发数据帧，根据数据帧中的信息（MAC地址）进行转发。 设备 网桥/交换机 特点 一个网段上的帧有条件地被转发到另一个网段； 扩展后的网络被网桥/交换机隔离成多个冲突域； 扩展后的网络仍是一个广播域。 优缺点： 冲突被限制在小范围内，甚至可被消除； 转发速度有所降低； 不能隔离广播帧。 在链路层上扩展局域网 3、网络层互联： 在网络之间存储转发报文分组，根据分组中的逻辑地址（IP地址）进行转发。 设备 路由器 特点 一个网络上的分组有条件地被转发到另一个网络； 扩展后的网络被路由器分隔成多个子网。 优缺点： 地域范围可以任意扩展； 隔离广播域，限制了广播帧的泛滥； 能根据最佳路由转发分组； 可以互联不同类型的网络； 转发速度低，成本较高，维护复杂。 在网络层上扩展局域网 回顾：网络设备在OSI体系中的位置 网络设备的功能层次 5.3.1 网络接口卡NIC 网络接口卡（网卡）是连接主机与网络的基本设备 每台主机都应配置一个或多个网卡 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 网卡的类型 以太网卡 令牌环网卡 FDDI网卡 ATM网卡 1.网卡的功能 数据缓存 匹配主机数据处理速率与网络的传输速率（大多数情况下，主机数据处理速率网络的传输速率） 封装/解封装 加上控制字段→以帧为单位进行传输→卸下控制字段 介质访问控制 CSMA/CD、Token Passing 串/并转换 将主机的并行数据转换成串行位流 数据发送/接收 2. 集线器 工作在物理层，多端口的中继器，可认为是将总线折叠到铁盒子里的集中连接设备。 功能：在网段之间复制比特流，信号整形和放大 特点： 具有与中继器同样的特点 可改变网络物理拓扑形式：总线连接→星形连接 逻辑上仍是一个总线型共享介质网络 端口数：8，12，16，24 5.3.3 网桥与网络交换机 共享信道LAN的缺点 冲突域中的多个站点同时发送会造成 冲突； 网络中站点越多，冲突现象越严重； 网络总带宽BW ，由于共享信道使得每个站点的平均拥有带宽为BW/n。 解决的方法 （1）提高网络传输速度——没有从根本上解决问题 （2）网络分段（微网段化） 减少每个网段中站点的数量, 使冲突的概率减小； 增加了网络的总体带宽。 实现网络分段的设备：网桥、交换机、路由器 网桥和交换机可以隔离冲突域 路由器不仅可以隔离冲突域，还能隔离广播域 1.网桥 存储转发设备，工作在数据链路层的MAC子层。 作用： 监听流经它的数据帧，检查数据帧的MAC地址，决定是否转发 具有对数据帧进行缓冲的能力 用网桥连接的多个网络对外呈现为一个单独的物理网络 根据路径选择方法，有两种网桥： 透明网桥（Transparency Bridge） 由网桥负责路由选择，网桥和路由对站点透明 以太网中最常用 源选径网桥（Source Routing Bridge） 由源站点负责路由选择，网桥和路由对站点不透明 网桥转发的例子：A→B， A→C 透明网桥需要解决的问题 循环连接，造成： 转发表振荡，报文无限循环，包丢失 解决办法： 生成树(Spanning tree)算法 （1）原理：通过屏蔽网络中的冗余桥接口，构造一个逻辑上的无环网络。计算时，通过发送和接收BPDU（Bridge Protocol Data Unit）来交换网桥信息。 （2）计算过程： 推选根网桥——通常是标识号最小的网桥； 决定每个网桥的根端口——到达根网桥代价最小的端口； 决定指定网桥——每个网络中具有最小根路径代价的网桥； 决定各网络的指定端口——指定网桥与网络连接的端口； 把各网络的非指定端口置为阻塞状态。 当网络拓扑发生改变时，所有网桥将重新计算生成树。 （2）源选径网桥 源路由选择原理 由源站点负责路由选择； 源站点通过发送探测帧来发现路由； 探测帧将沿每一条可能的路径扩散传播； 每一个源选径网桥都会将路由信息插入探测帧的