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2011-4-7 网络互联与常用网络设备 2011-4-7 网络互联与常用网络设备 网络互联与常用网络设备 三个基本概念 广播 向网络上的所有设备发送数据 广播域 网络上所有能够接收到同样广播分组的设备的集合 冲突域 网络中的一部分，以网桥、交换机或者路由器为边界，在冲突域中任意两台主机同时发送数据都会产生冲突 一个冲突域一定是一个广播域，反之不然； 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 站点数量：冲突随站点数量的增多而变得越来越严重 地域范围：时间槽的限制 只能互联相同类型的网络 数据链路层互联：网桥/交换机 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； 地域范围不再受时间槽的限制； 远程网桥可将局域网的范围扩展到几十公里以上 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 网络层：路由器 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： 隔离广播域，限制了广播帧的泛滥； 地域范围可以任意扩展； 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 网络设备在OSI体系中的位置 网络设备的功能层次 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 连接不同的局域网需要使用不同的网卡 以太网卡 令牌环网卡 FDDI网卡 ATM网卡 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 数据编码/解码 转换为适合网络介质传输的信号形式 数据发送/接收 网卡的结构 发送/接收部件——负责信号的发送、接收 载波检测部件——检测介质上有否信号 发送/接收控制部件及数据缓冲区 曼彻斯特编码/解码器——对发送的数据编码，变换成适合于在LAN上传输的信号或把接收的信号解码为二进制数据 LAN管理部件 主机总线接口部件 CPU(部分网卡有)——增强网卡智能化，减少网络传输对主机CPU的依赖，提高传输效率 以太网卡的类型 3.2.2. 集线器 多端口的中继器，工作在物理层，可认为它是将总线折叠到铁盒子中的集中连接设备 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 2、按是否可管理划分 智能HUB 允许用网管软件对其进行管理的集线器，它内部包含有CPU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，一般都要求使用智能集线器（后面将要介绍的网络交换机也需要是智能化的）。 非智能（普通） HUB 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。 3、按速度划分 传统集线器 传输速度为10Mb/s（10Base-T网络） 快速以太网集线器 传输速度为100Mb/s （100Base-T网络） 10/100M自适应集线器 传输速度自适应 内部有两个网段：10M和100M，集线器根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。 保护投资，便于升级 例：用集线器搭建简单的网络 以1台服务器，3台PC机为例： 一台HUB 4块UTP接口的网卡 4台PC机 8个RJ45接头（水晶头） 若干米UTP双绞线 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； 因此实际带宽为3-4Mb/s（或30-40Mb/s） 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 提高网络传输速度——没有从根本上解决问题 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