第九讲网络接口卡、中继器

第九讲网络接口卡、中继器、集线器 一教学目标：掌握网络接口卡的工作原理、安装、集线器的工作原理及用途 二教学要求：掌握中继器、集线器的工作原理及用途 三授课时数：四教学方法：讲授 五教学要点：网卡、中继器、集线器 六作业安排：七参考资料：2.4 网络接口卡 网卡 网络适配器2.4 网络接口卡（网卡网络接口卡（网卡 NIC）网络接口卡(NICNetworkInterfaceCard)也叫网卡或网络适配器，是计算机与网络的实体连接器件，控制计算机与线缆之间数据的流动，并将计算机总线上的并行数据重构为串行方式传到网络上。2.4 网络接口卡（网卡网络接口卡（网卡 NIC）MAC地址是Ethernet网卡上带的地址，为48位长。每个Ethernet网卡厂家必须向IEEE组织申请一组MAC地址，在生产网卡时编程于网卡上的串行EPROM中。PCI2.2的网卡 PCI-64位的网卡 PCI-X网卡及PCI-X、PCI2.1插槽网络适配器(网卡)网卡的基本功能有:网卡实现工作站与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，接收和执行工作站与服务器送来的各种控制命令，完成物理层的功能。网卡实现局域网数据链路层的一部分功能，包括网络存取控制，信息帧的发送与接收，差错校验，串并代码转换等。网卡实现无盘工作站的复位及引导。网卡提供数据缓存能力。网卡还能实现某些接口功能。图3-6网络适配器(NIC)网卡主要具有以下三个基本参数：中断IRQDMA通道存储基地址和I/O基地址网卡安装。RJ45接头接头RJ45接头接头网卡网卡双绞线双绞线数据端口数据端口集线器集线器计算机计算机网卡分类 按总线接口类型划分（1）ISA总线网卡（2）PCI总线网卡（3）PCI-X总线网卡（4）PCMCIA总线网卡（5）USB接口网卡网卡分类.按网络接口类型划分（1）以太的RJ-45接口网卡（2）细同轴电缆的BNC接口接口网卡（3）粗同轴电缆的AUI接口接口网卡（4）FDDI接口接口网卡（5）ATM接口接口网卡网卡分类 3.按带宽划分（1）10Mbps网卡（2）100Mbps网卡（3）10/100Mbps自适应网卡（4）1000Mbps网卡（5）10/100/1000Mbps自适应网卡(6)100/1000Mbps自适应网卡网卡分类 4.按网卡应用领域划分（1）应用于工作站的网卡（2）应用于服务器的网卡 2.5 中继器中继器中继器又称转发器,用于两个网段之间的物理信号的双向转发工作。中继器不是简单地放大信号，而是重生成信号。以太网约定：一个以太网只允许出现5个网段，最多使用4个中继器。使用中继器进行网络互联时，应注意如下两点:使用中继器互联以太网不能形成环路；必须遵循MAC协议的定时特性，不能用中继器将电缆无限地连接起来。网络中任何两个站点传输信息的总延时满足如下条件：1)10Mb/s以太网对于该以太网应有：（DTE延时MAC延时中继延时电缆延时）25.6ms所有延迟的总和应小于冲突域所规定的时间25.6ms。图联网设备的层次关系图中继器连接两个以太网网络1网间1LAN1网段1LAN2网间2网络2网段2网关(网络层以上)路由器(网络层)网桥、交换机(数据链路层)中继器、集线器(物理层)笔记本IBM兼容机打印机服务器苹果计算机IBM兼容机打印机服务器中继器(Repeat)以太网以太网中继器(Repeat)同轴电缆同轴电缆图使用中继器扩展的10BASE-5网络终端电阻终端电阻服务器收发器分接头收发器分接头收发器分接头苹果计算机粗缆收发器电缆中继器(Repeat)中继器(Repeat)终端电阻终端电阻服务器收发器分接头收发器分接头收发器分接头苹果计算机粗缆收发器电缆收发器分接头收发器分接头终端电阻终端电阻2.6集线器（HUB）网络集线器(HUB)有许多特色。最简单的集线器通过把逻辑Ethernet连接成物理上的星形拓扑而增加了网络的连通性，它实质是一个多端口中继器。图3-1310BASE-T集线器笔记本IBM兼容机苹果计算机打印机桌面计算机服务器集集线线器器2.6 集线器集线器 集线器的英文名称就是我们通常见到的“HUB”，英文“HUB”是“中心”意思，在网络连接中集线器就处在拓扑结构星型接法的中心上。集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。它工作于OSI参考模型第一层，即“物理层”。HUB 堆叠是集线器正面 堆叠是集线器背面集线器的分类集线器的分类1.按端口数量分:8口集线器、1口集线器、24集线器.2.按带宽划分:10Mbps集线器、100Mbps1集线器、10/100Mbps自适应集线器3.按照配置的形式分:(1)独立型集线器(2)模块化集线器(3)堆叠式集线器集线器的分类集线器的分类4.按对信号处理的方式分（1）无源集线器（2）有源集线器（3）智能集线器.5.从是否可进行网络管理来划分:(1)不可网管型集线器(2)可网管型集线器(1)集线器（HUB）级联集集线线器器笔记本IBM兼容机苹果计算机打印机桌面计算机服务器集集线线器器HUB集联口UP_link图3-22可叠加集线器网络结构笔记本IBM兼容机苹果计算机打印机桌面计算机服务器双绞线可叠加集线器返回2.7网桥 网桥网桥-链路层互连：（链路层互连：（1）能互连不同链）能互连不同链路层协议、不同传输介质、不同速率的路层协议、不同传输介质、不同速率的网络；（网络；（2）接收、存储、地址过滤、转）接收、存储、地址过滤、转发；（发；（3）隔离网络间的通信（阻止广播）隔离网络间的通信（阻止广播风暴）风暴）内部网桥内部网桥-两块网卡两块网卡+PC 外部网桥外部网桥-单独的设备，如单独的设备，如LAN交换机交换机 远程网桥远程网桥-单独的设备，工作在桥接方式单独的设备，工作在桥接方式的路由器的路由器计算机G集线器计算机A计算机B网桥计算机C计算机E计算机D计算机FBBDD用网桥连接两个局域网u 网络互连网络互连HostHostHostHostHostHostHostHostHostHostHostHostHost服务器集线器工作站工作站本地网桥文件服务器工作站工作站PSTN工作站文件服务器工作站远程网桥远程网桥2.8交换机交换机又叫交换式集线器或多端口网桥，它同时具有集线器和网桥的功能。如果不特别指明，通常所说的局域网中使用的交换机指的是第二层交换机.交换机(Switch)交换机会记忆哪个网络地址的计算机接在交换机的哪一个端口上，它能够将来自于源端口的数据包直接送到目的端口上，而不影响其他端口之间的数据传送。交换机都有很大的背板带宽，允许很多对端口之间同时以线速通信。交换机的分类 交换机分为:1.广域网交换机用于电信城域网互联,互联网接入等领域的广域网中。主要有访问交换机、边缘交换机、核心交换机。交换机分类2.局域网交换机(1)根据使用的网络技术和传输速率来划分:以太网交换机快速以太网交换机千兆以太网交换机10千兆以太网交换机ATM交换机FDDI交换机交换机分类2.局域网交换机(2)根据应用层次划分:企业级交换机部门级交换机工作组交换机桌面交换机交换机分类2.局域网交换机()根据交换的层次划分:第二层交换机第三层交换机第四层交换机（）根据是否支持网管来划分：网管型交换机和非网管型交换机第二层交换机第二层交换机 第二层交换机第二层交换机 第二层交换机工作在OSIRM开放体系模型的第二层数据链路层。第二层交换机依赖于链路层中的信息（如MAC地址）完成不同端口数据间的线速交换，主要功能包括物理编址、错误校验、帧序列以及数据流控制。第二层交换机第三层交换机第三层交换机 第三层交换机是指带有有部分路由功能的交换机，比第二层交换机功能更强。它能够根据数据包头的网络层地址信息例如IP地址信息，在网络中实现数据的交换传输，这样它就有了部分路由功能，而且它能够实现不同网段间数据的线速交换。第三层交换机 交换机的配置 桌面型交换机 图8-2工作组交换机 如果作为骨干交换机，则一般认为支持300个信息点以下的中型企业的交换机为部门级交换机。图所示是一款部门级交换机产品示意图。部门级交换机 企业级交换机 2.模块化交换机模块化交换机 模块化交换机虽然在价格上较固定端口交换机要高很多，但它拥有更大的灵活性和可扩充性，用户可任意选择不同数量、不同速率和不同接口类型的模块，以适应千变万化的网络需求。而且，模块化交换机大都有很强的容错能力，支持交换模块的冗余备份，并且往往拥有可热插、拔的双电源，以保证交换机的电力供应。在选择交换机时，应按照需要和经费综合考虑选择模块化或固定方式。模块化交换机 交换机的光纤模块 根据是否支持网管功能划分根据是否支持网管功能划分 根据交换机是否支持网络管理功能，又可以将交换机分为“网管型”和“非网管理型”两大类。非网管型交换机就是我们常说的傻瓜式交换机，这种交换机一般不提供管理功能，所有的工作都是交换机自己完成，由于交换机本身不具有管理特性，所以用户不能对交换机进行操作。网管型交换机 3.第四层交换机第四层交换机 第四层交换机是采用第四层交换技术开发出来的交换机产品，当然它工作于OSI模型的第四层传输层，直接面对具体应用。第四层交换机支持的协议是各种各样的，如HTTP、FTP、Telnet、SSL等。在第四层交换中为每个供搜寻使用的服务器组设立虚IP地址(VIP)，每组服务器支持某种应用。在域名服务器(DNS)中存储的每个应用服务器地址是VIP，而不是真实的服务器地址。第四层交换机RESETPOWERLinkActiveSpeedDuplexNS-301610/100Auto-sensing Ethernet Switch1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516交换机面板指示灯 Link：灯亮，端口所连计算机正常连接；灯灭，端口所连计算机非正常连接。Active：灯闪烁，端口正在传输数据；灯常亮，端口处于待机工作状态。Speed：灯亮，端口传输速度为100Mb/s；灯灭，端口传输速度为10Mb/s。Duplex：灯亮，端口为全双工；灯灭，端口为半双工。u 分层网络表示方法分层网络表示方法(一一)u 分层网络表示方法分层网络表示方法(二二)接入层接入层汇聚层汇聚层核心层核心层u 分层网络表示方法分层网络表示方法(三三)u 分层网络表示方法分层网络表示方法(四四)u 分层网络表示方法分层网络表示方法(一一)u 分层网络表示方法分层网络表示方法(二二)接入层接入层汇聚层汇聚层核心层核心层u 分层网络表示方法分层网络表示方法(三三)u 分层网络表示方法分层网络表示方法(四四)虚拟局域网定义IEEE802.1Q标准中对虚拟局域网VLAN(VirtualLAN)是这样定义的：虚拟局域网是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组，而这些网段具有某些共同的需求。虚拟局域网特点：同一桥接网络上的不同主机及网络设备逻辑地分割成不同的组，组与组间不能直接进行数据交互，这样就避免了不同组间相互干扰，也保证同一组内数据的安全。每个VLAN帧都有一个明确的标识，指明发送这个帧的工作站是属于那一个VLAN。当任意结合的局域网络构成VLAN时，本机信息包含了IEEE802.10VLAN的标识ID，如果此ID不能被设备所接收则被过滤掉，只有本机的信息才能从本交换机发出。这种策略的用途为可以实现与IEEE802.10不兼容的设备网络的透明通讯。虚拟局域网限制了接收广播信息的工作站数，使得网络不会因传播过多的广播信息(即所谓的“广播风暴”)而引起性能恶化。2.9路由器和网关在计算机网络中，路由器主要是用来寻找数据传输的最佳路径的，它为数据包的转发与传送指明万向。路由器是根据网络层地址寻找路径的，在Internet中路由器是根据IP地址寻找路径的。广域网和城域网节点之间的连接、局域网之间的互连以及局域网接入广域网或城域网都是通过路由器连接起来的。典型的路由器典型的路由器2.9 路由器路由器 在计算机网络中，路由器主要是用来寻找数据传输的最佳路径的，它为数据包的转发传送指明方向。路由器工作在OSI开放式互联参考模型的第三层网络层，路由器是根据网络层地址寻找路径的，在Internet中路由器是根据IP地址寻找路径的。路由器路由器 广域网和城域网节点之间的连接、局域网之间的互联以及局域网接入广域网或城域网都是通过路由器连接起来的。因特网就是由分布于全世界许许多多不同规模的路由器连接起来的。2.9 路由器路由器 路由器与网桥和交换机有相似之处，它们都转发数据包，并且能够为网络分段或合并网络。但是，路由器使用第三层（网络层）地址如IP地址来转发数据包，而网桥和交换机使用第二层（MAC）地址来转发数据包。路由器路由器什么时候使用网桥和交换机而什么时候使用路由器呢？网桥和交换机大多只能用来连接运行同种或不同网络协议的局域网网段，而路由器可以连接广域网中运行不同网络协议的网络或网段。2.9 路由器的主要功能路由器的主要功能 归纳起来路由器的主要功能如下：1网络互联，支持各种局域网和广域网接口，能够实现局域网之间的互联，局域网与广域网之间的互联，广域网各节点之间的互联。2数据处理，提供包括分组过滤、分组转发、优先级、复用、加密、压缩和防火墙等数据处理功能。路由器的主要功能路由器的主要功能 3网络管理，提供包括配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等网络管理功能。2.9.3 路由器的工作原理路由器的工作原理2.9.3 路由器的工作原理路由器的工作原理 路由技术有三个核心部分组成：路由技术有三个核心部分组成：路由表的管理、路由选择查询和网络层重发。路由表的管理：路由表的管理：通过路由信息协议（RIP）、开放最短路径优先（OSPF）协议和边界网关协议（BGP）等路由协议与其它路由设备交换路由信息，建立和维护路由表。2.9.3 路由器的工作原理路由器的工作原理 路由选择查询：路由选择查询：检查每一个输入的数据包，通过计算确定应该选择哪条路由线路将数据包传送出去。网络层转发：网络层转发：重建数据包头，把数据包转发到下一个路由设备。路由器就是为完成上述三部分功能而专门设计的专用计算机。按功能上划分，路由器可分为：1、核心层（骨干级）路由器，2、汇聚层（企业级）路由器3、访问层（接入级）路由器。一种接入级路由器一种接入级路由器一种接入级路由器一种接入级路由器一种接入级路由器2.10 广域网和城域网的网络互联广域网和城域网的网络互联 国家骨干网示意图2.10 广域网和城域网的网络互联广域网和城域网的网络互联 省级骨干网示意图城域网示意图城域网示意图广域网交换中心示意图广域网交换中心示意图互联网交换中心（互联网交换中心（NAP 即即Network Access Point）是）是连接着各连接着各ISP提供商国家骨干网信息流量的中心交换提供商国家骨干网信息流量的中心交换站。我国现有三个国家互联网交换中心，分别设在北站。我国现有三个国家互联网交换中心，分别设在北京、上海和广州京、上海和广州网关网关网关实现的网络互联发生在网络层之上，它是网络层以上的互联设备的总称。小型网吧网络的设计小型网吧网络的设计 局域网网关-应用代理型防火墙几款防火墙图紫光防火墙UF3500青鸟网关防火墙JB-FW1/100H