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网络工程师

网络拓扑与设备分类

CATALOGUE

网络拓扑概述

01

物理层设备与传输介质

02

网络层设备与路由协议

04

传输层设备及应用协议

05

数据链路层设备与协议

03

网络安全设备与防护措施

06

目录

CHAPTER

01

网络拓扑概述

网络拓扑是指计算机网络中各节点（包括计算机、通信设备等）之间的连接方式和布局结构。

网络拓扑决定了数据在网络中传输的路径和效率，对网络性能、可扩展性、可靠性等方面具有重要影响。

定义

重要性

网络拓扑定义与重要性

星型拓扑

以中央节点为中心，其他节点与之直接相连，形成放射状结构。优点是结构简单、易于维护，缺点是中央节点负担较重，可能成为网络瓶颈。

各节点首尾相连，形成一个闭合的环。优点是数据传输具有单向性，适合用于实时性要求较高的场景，缺点是扩展性较差，任意节点故障都可能导致整个网络瘫痪。

所有节点都连接在同一条传输介质上（如同轴电缆），通过广播方式进行通信。优点是布线简单、成本低廉，缺点是网络故障定位困难，且容易受到外界干扰。

节点之间的连接是任意的，没有规律可循。优点是具有较高的可靠性和可扩展性，缺点是结构复杂，需要较高的维护成本。

环型拓扑

总线型拓扑

网状拓扑

常见网络拓扑类型

不同的业务需求对网络拓扑的要求不同，如实时性、可用性、安全性等。

业务需求

网络拓扑的选择需要考虑布线成本、设备成本、维护成本等因素。

成本预算

不同的网络拓扑需要不同的技术支持和实现方式，如网络设备选型、配置方式等。

技术实现

随着业务的发展和变化，网络拓扑需要具备一定的扩展性和灵活性，以适应未来可能的需求变化。

扩展性和灵活性

拓扑选择因素及影响

CHAPTER

02

物理层设备与传输介质

中继器

用于在物理层上连接两个网段，对信号进行放大和整形，以扩大网络的传输距离。

集线器

多端口的中继器，可将多个节点集中连接到一个共享的网络介质上，实现信号的广播和转发。

调制解调器

实现数字信号与模拟信号之间的转换，用于远距离通信。

物理层设备简介

由两根相互绝缘的导线绞合而成，可传输模拟信号和数字信号，具有价格低廉、易于安装等优点，但传输距离和速率有限。

双绞线

由一根空心的外圆柱导体和一根位于中心轴线的内导线组成，内外导体之间用绝缘材料隔开，具有较高的带宽和较好的抗干扰能力，但成本较高。

同轴电缆

利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理来传输光信号，具有传输距离远、速率高、抗干扰能力强等优点，但价格昂贵且需要专业维护。

光纤

传输介质类型与特点

RJ-45连接器

01

双绞线连接器的一种，采用8针接口，可支持10Base-T、100Base-TX和1000Base-T等以太网技术，是目前最常用的网络接口之一。

BNC连接器

02

用于连接同轴电缆，采用卡口式连接，具有良好的电气性能和较高的可靠性，常用于有线电视和监控系统中。

SC/ST/FC等光纤连接器

03

用于连接光纤跳线或尾纤，具有不同的端面倾斜和端接方式，可保证光信号在连接处的高效传输。这些连接器通常与相应的光纤接口面板模块配套使用，以实现光纤到桌面的应用。

连接器及接口标准

CHAPTER

03

数据链路层设备与协议

数据链路层功能概述

帧同步功能

为了确保数据在传输过程中的完整性，数据链路层会在每个数据块的前后添加特定的标记，形成“帧”，从而实现数据的帧同步。

差错控制功能

数据链路层通过添加校验码等方式，检测并纠正数据传输过程中可能出现的错误，确保数据的准确传输。

流量控制功能

为了避免因发送方发送数据过快而导致接收方来不及处理的问题，数据链路层会进行流量控制，协调发送和接收双方的数据传输速率。

交换机工作原理

交换机是数据链路层的核心设备，它根据MAC地址表进行数据帧的转发。当交换机收到数据帧时，会查询MAC地址表，找到对应的端口并将数据帧转发出去。

交换机分类

根据不同的应用场景和需求，交换机可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组级交换机等。这些交换机在性能、端口数量、支持协议等方面存在差异。

交换机原理及分类

虚拟局域网技术应用

VLAN的实现方式

VLAN的实现主要依赖于交换机。交换机可以根据不同的划分规则（如基于端口、基于MAC地址、基于IP地址等）将设备划分到不同的VLAN中。

虚拟局域网概念

虚拟局域网（VLAN）是一种将局域网内的设备划分成多个逻辑网络的技术。通过VLAN，可以实现不同物理位置的设备之间的逻辑隔离，提高网络的安全性和可管理性。

VLAN的应用场景

VLAN广泛应用于企业网络中，如将不同部门的设备划分到不同的VLAN中，以实现部门之间的网络隔离；或将重要服务器划分到单独的VLAN中，以确保其安全性。此外，在大型公共场所（如机场、酒店等）的网络中，VLAN也常被用于为不同用户提供独立的网