【培训课件】局域网相关技术及解决方案

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,局域网相关技术及解决方案,1 Internet及其服务,1.1 Internet的发展史,1什么是Internet,Internet的发展史,1.2 Internet提供的服务,1电子邮件服务（E_Mail）,3文件传输协议,4远程登录,1.3 Internet的管理,1什么是Internet,Internet是全球计算机系统的集合，这些计算机通过主干系统互联在一起，在一套完整的编址和命令系统，它不独立隶属于某一个人、单位、组织或国家，它是一个开放的世界性网络。,Internet是在通信网络基础上，以TCP/IP协议为基标、以域名地址和IP地址为标识、以网关和路由为转换协议的工具构成的网络的集合。Internet实质上是由遍布全球的各种计算机网络互连而成的网络，而不论这些网络类型的异同、规模大小和地址位置的远近。图2-1为Internet的结构示意图。,1什么是Internet (继续的),图 2-1 Internet结构示意图,Internet的发展史,Internet的前身是由美国高级研究计划局建立的ARPAnet网。1968年美国国防部高级研究计划局进行了分组交换技术的研究，并导致了TCP/IP网络协议的出现和发展，并使用TCP/IP网络协议将全美军方的所有局域网连接起来。,1972年，ARPRnet实验人员首次成功地发了世界上第一件电子邮件（E_Mail），1973年，ARPRnet和其他网络系统连接成功，可以通过无线电话系统和地面移动网络系统进行连接，从此网络的发展日趋成熟。1995年美国国家科学基金会宣布，不再向互联网络提供资金，从此，网络进入市场经济，完全走向商业化道路。,1996年2月，我国有资格设置独立国际信息出口的Internet服务机构有四个：中国公用计算机互联网络（CHINANET）、中国教育研究网（CERNet）、中国科技网（CSTNet）、中国金桥网（CHINAGBN）。,1电子邮件服务（E_Mail）,电子邮件根据计算机的存储、转发原理，克服时间、地理位置上的差距，实现文字、声音、图像和视频等多种信息的传递。它是Internet上重要的通信服务方式，是用户或用户组之间通过计算机网络收发信息的服务，为世界各地用户提供了一种极为快速、简便和经济的交换信息渠道。除了提供电子邮件服务之外，还可以使用E_Mail给邮寄列表中的每个注册成员分发电子邮件或提供电子期刊。目前电子邮件已成为网络用户之间快速、简便、可靠且成本低廉的通信手段，并占了Internet上60%以上的活动。,电子邮件的格式为,用户名,主机域名,，用户可以通过网络申请一个免费的电子邮件地址，也可以通过申请Internet用户帐号获取一个收费的电子邮件地址。如到263申请一个用户名为User1的电子邮件地址，则全称为user1。电子邮件的用户名只能是由字母或数据组成。,1电子邮件服务（E_Mail） (继续的),电子邮件系统使用客户/服务器模式工作，用户可以使用任何客户端的电子邮件应用程序（如Microsoft Outlook或FoxMail等）编辑、收发、阅读和管理电子邮件。,SMTP简单邮件传输协议,电子邮件的传递是由一个标准化的简单邮件传输协议SMTP（Simple Message Transfer Protocol）来完成的。SMTP是TCP/IP应用层协议的一部分，它描述了电子邮件的信息格式和传输处理方式。SMTP是运行在邮件服务器上，将邮件从发送端传递到接收端，也称为电子化邮局。当它接收客户端提交来的发送邮件请求时，首先根据E_Mail地址与由件人邮箱所有的邮局建立TCP连接，然后将邮件传送给接收方的邮件服务器上的SMTP程序接收到邮件之后，将邮件存放在收件用户的邮箱中，等待收件人使用自己的客户端电子邮件应用程序来取走、阅读。,1电子邮件服务（E_Mail） (继续的),POP邮局协议,POP3（Post Office Protocol 3）邮局协议，为邮件系统提供了一种收邮件的方式，用户可以使用客户端邮件程序直接将信件下载到本地计算机，脱机阅读邮件。如果电子邮件服务系统不支持POP3，用户则必须登录到邮件服务器上连机查阅邮件。因此，使用客户端电子邮件软件时，必须在该软件上设置外发邮件服务器SMTP和接收邮件服务器POP3的地址，这两个服务器可以相同也可以不同，如263的SMTP和POP3服务器分别为“”和“”。,1电子邮件服务（E_Mail） (继续的),1电子邮件服务（E_Mail） (继续的),Web服务器返回的Web页可以是已经写好并保存发服务器中的静态网页，也可以是服务器动态创建的、用来响应用户输入信息的页面，或者是列出Web站点上可用文件和文件夹的目录列表页面。,1电子邮件服务（E_Mail） (继续的),3文件传输协议,文件传输协议FTP（File Transfer Protocol）用于控制在计算机网络上主机之间传送文件，它是Internet提供的基本服务之一，不受位置、联接方式、以及使用的操作系统的限制。主要功能是执行从一台计算机到另一台计算机完整的文件拷贝，它可以传送任何类型的文件：文本文件、二进制文件、图像文件、声音文件、数据压缩文件等。由于FTP是建立两台主机之间的直接连接，因此，比电子邮件等其它方式交换数据都快的多。,3文件传输协议 (继续的),FTP协议采用客户/服务器工作模式，用户通过运行客户端FTP应用程序和远程服务器建立连接，登录对方的FTP服务器上，FTP服务器专为用户提供免费共享软件、电子杂志、技术文档或提供上载软件存储空间等供Internet用户共享。使用FTP可以传输任何类型的文件：文本文件、二进制文件、图像文件、声音文件和数据压缩文件等。,在Internet上有很多提供匿名FTP服务器，使用公用的帐号：anonymous、guest或ftp，密码,使用真实的电子邮件地址。上网的任何用户与FTP服务器建立连接后，使用匿名的访问方式可以登录到FTP服务器。匿名FTP对使用权限有一定的限制，通常仅允许一定范围的文件下载，不允许文件上传。,3文件传输协议 (继续的),使用FTP登录:,使用FTP进行文件传输的方法有三种：使用FTP进行文件传输的方法有三种：FTP命令、浏览器、FTP客户端应用程序，在浏览器中的使用方法与使用HTTP方式一样，这里不再缀述。在Windows操作系统中，安装了TCP/IP协议后，系统将在Windows目录下自动安装,ftp.exe程序,。,在命令行下使用ftp的方法：,在MS-DOS方式下直接输入ftp命令，则系统的命令提示符由c变为ftp，使用help 或?显示所有的ftp命令，使用quit命令退出ftp登录。,4远程登录,远程登录Telnet是Internet提供的最基本的信息服务之一，远程登录是在网络通信协议Telnet的支持下使用本地计算机暂时成为远程计算机仿真终端的过程，用户通过远程登录使自己的计算机成为远程计算机的终端，与当地用户一样可以访问远程系统权限允许的资源。在远程计算机上登录，必须事先成为该计算机系统的合法用户并拥有相应的帐号和口令，登录时要给出远程计算机的域名或IP地址，并按照系统提示，键入用户名及密码，登录成功后，使可以实时的使用该系统对外开放的功能和资源。在远地系统中，虚拟终端是对终端的仿真，因此，Telnet也被称为远程登录的虚拟终端协议，或称为终端仿真协议。,远程登录方法,通过Telnet协议进行远程登录有三种方法：MS-DOS命令、浏览器和Telnet客户端应用程序。在Windows操作系统中，安装了TCP/IP协议后，系统将在Windows目录下自动安装telnet.exe文件，它是一个以Telnet方式连接到Internet的客户端应用程序。只要Windows开菜单中运行“telnet”命令，在出现的画面中选择连接的主机、端口和终端类型即可,。,Internet,的,管理,网络信息中心NIC（Network Information Center）为各级用户提供Internet网络资源信息服务，NIC并不是一个单独的机构，而是Internet社全中一类机构的通称，Internet中有很多大大小小的NIC，NIC的作用是向用户提供服务，并且负责管理和分配自己拥有的网络资源，,几乎每一个具有一定规模的Internet服务提供机构都有自己的NIC，如：设在美国的InternetNIC是InternetNIC，亚太网络信息中心为APNIC，中国互联网络信息中心是CNNIC。CNNIN是中国政府授权的国内最高级别的国家级网络信息中心，其宗旨是为中国的Internet提供用户服务的管理，促进我国互联网络事业的发展。,2 局域网及其作用,1 局域网的作用,1快速信息交流,信息管理无纸化,3运行费用低,4企业内部资源共享和全方位服务,2 局域网的组成部分,3 典型的局域网解决方案,1企业级局域网的配置,工作组级局域网配置,1快速信息交流,利用企业内部的局域网平台，和电子邮件等形式，可以方便快速的在企业内部传递和发布信息，各种文档资料、技术报告、通知等以电子化的手段取代书面文件可以提高工作效率。,信息管理无纸化,在局域网服务器上安装了IIS(Internet Information System)之后，局域网可以利用最先进的、基于Web的Brower/Server计算模式来构造企业的信息管理系统，它把传统的C/S模型中的服务器分为一个应用服务器（Application Server）一个或多个数据库服务器（Database Server），在服务器上集中了所有的应用逻辑，所有的开发与维护工具。,在客户机上通过直观、易于使用的浏览器获取Web服务器上的信息，Web服务器通过HTTP建立了内部页面与各相关后端数据库的超文本链接，企业内部的用户都可以通过浏览器查询网络服务器上的所有信息。,3运行费用低,采用了局域网进行企业内部的信息交流与协作，简化了繁琐的行政手段，可以减少大量的行政管理人员，可以对员工进行联机培训，自由安排培训时间和内容，提高了效率，也可以节省大量的办公费用。,4企业内部资源共享和全方位服务,局域网是一个开放系统，支持多个厂商，有的厂商还可以为企业提供一套完整的解决方案，有的提供部分组件，局域网一般由如下的组件构成：,计算机网络设备（集线器、交换机、路由器等）,支持TCP/IP协议的网络操作系统,局域网服务器,域网客户机,其它组件（应用程序、防火墙和代理服务器等）,2局域网的组成部分,3 典型的局域网解决方案,在第一章已经简单介绍了组建局域网基本过程，在组建局域网之前首先要根据单位具体需求，进行科学地规划，依据局域网的规模的大小，可以将局域网分为企业级和工作组级。,1企业级局域网的配置,企业级的局域网能要求完整，各部门之间需要进行快速的信息交流，但不同的用户所享有的资源不同，企业内部的局域网需要接入Internet，企业内部的资源要有一定的安全保证。图 2-2为企业级局域网规划图。,图,2-2,企业级局域网规划配置,1企业级局域网的配置 (继续的),因此企业级的局域网解决方案中需要考虑如下的配置：,交换多快速以太网,若干高档的服务器,服务器的操作系统选择Windows Server2000 Advanced 或Unix。,客户机采用Windows 98或Windows2000 Professional,Web服务器采用Windows Server 2000 Advanced 的IIS,可路由的三层交换机,路由器,防火墙技术,Proxy代理服务器,工作组级局域网配置,在一个小型的局域网中，要求实现的功能较少，组网的目的只是为了企业内部的资源共享（中小企业部门）或Internet接入共享（网吧），图2-3为工作组级局域网规划图，这种局域网的只需要考虑如下的配置：,快速以太网结构,高档PC机服务器,Windows NT 4.0操作系统的客户/服务器模式或Windows 98对等网模式,安装Windows NT 4.0的IIS4.0,集线器将所有计算机连接起来,代理服务器连接Intnernet,工作组级局域网配置 (继续的),图 2-3 工作组级局域网规划配置,3 网络互连介质与硬件设备,3.1 网络介质,1同轴电缆,双绞线,3光纤,4无线通信,3.2 网络适配器（网卡）,1网卡的工作对象,网卡的分类,3.3 中继器(Repeater),3.4 集线器(Hub),1集线器的作用,集线器的工作原理,3集线器的种类：,3.5 网桥（Bridge）,1网桥的工作原理,网桥的实现,3网桥的分类,4网桥的适用场合,3.6 交换机（Switch）,1交换式局域网的特点和组成,交换机的功能,3交换机的分类,4选择交换机考虑的问题,3.7 路由器(Router),1路由器的和要功能,路由器的工作原理,3可路由的协议,4路由器与网桥有区别,5选择路由器,3.8 网关（GateWay）,1网关的工作原理,1同轴电缆,几年前，同轴电缆是局域网中应用最广泛的传输介质，当时很多人把它看成局域网的唯一传输介质。,同轴缆的物理特性,同轴电缆是由两个导体组成，它允许在较宽的频率范围内工作。其结构中由铜线芯、绝缘橡胶层、铜网屏蔽层和外皮保护层，四层构成。其中铜线芯、铜网屏蔽层构成网络传输信号的导体。,外皮保护层,铜芯,铜网屏蔽层,绝缘橡胶层,图 2-4 同轴电缆,1同轴电缆 (继续的),同轴电缆的分类与传输特性,根据电缆阻抗特性，主要分为75和50电缆。,75电缆适用于宽带传输，主要用于有线电视网中，即我们通常所说的电视天线；50电缆适用于基带传输，一般用于总线结构的以太网中。,根据电缆的粗细可将50电缆分为粗缆和细缆两种。粗缆直径为10mm，比较坚硬，信号传输距离较远，在10Mbps的传输速率时，传输距离可以达到500米，一般用于网络中的主干电缆。细缆直径为5mm，相对比较柔韧，在10Mbps的传输速率时，信号最长的传输距离可以达到185米，一般直接和网卡连接。同轴电缆价格高，安装复杂，一般由专业人员安装。,1同轴电缆 (继续的),收发器和BNC接插件,收发器有多种，这里主要说的是粗缆收发器，它是粗缆用于连接集线器、计算机等其他设备用的部件。收发器的一端通过轴头连接器固定在粗缆上，另一端通过收发器电缆和网络设备连接。,BNC接插件用于同轴电缆和其他设备的连接。它是一系列不同连接器的统称。其中BNC电缆连接器固定在一段细缆的两个端点，以便和其他的BNC连接器接插；BNC T型连接器（只用于细缆），水平的两端接插电缆连接器，垂直的一段接插网卡或集线器等设备；BNC桶型连接器，用于连接两段电缆；NBC终结器，连接在网路的终点，大多插在连接末端计算机BNC T型连接器的盲端，它是一个50欧姆的电阻，用于网络信号到达总线的终点时反射回网路。,图,2-5 BNC T,型连接器和,BNC,电缆连接器,双绞线,双绞线由按规则螺旋结构排列的两根、四根或八根绝缘导线组成，这是局域网布线中最常使用的一种传输介质。,双个绞线物理特性的分类,双绞线是成对出现的，每一对双绞线一般由两根绝缘导线缠绕而成，每根铜导线绝缘层上分别涂有不同的颜色，便于区别。,双绞线可分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）两种，屏蔽双绞线比非屏蔽双绞线多一层网状屏蔽金属材料，它有较强的抗电磁干扰的能力，这种结构能减少辐射，防止信息被窃听，它具有较高的数据传输率（5od 屏蔽双绞线传输速度最高可达155 Mbps），可以支持较远的数据传送，但价格较贵。非屏蔽双绞线价格便宜，容易安装，应用广泛，非溃适用于结构化布线。常用的非屏蔽双弱线有3类、4类、5类和超5类四种。屏蔽绞线主要有3类和类两种。,双绞线 (继续的),非屏蔽双绞线的传输特性,3类双绞线,最高传输速度为,16MHz,，最高传输速率为,10Mbps,，一般用于语音的,10Mbps,以太网的数据传输。,4类双绞线,最高传输速度为20MHz，最高传输速率为16Mbps，可用于语音的10Mbps以太网的数据传输，主要用于令牌环网。,5类双绞线,1、2线对,4、5线对,3、6线对,7、8线对,最高传输速度为100MHz，最高传输速率为155Mbps，可用于语音的10Mbps以太网的数据传输，传输的最大距离为100m，是目前局域网中使用最广泛的传输介质。超5类双绞线的衰减和干扰更小，目前主要用于千兆位以太网。,双绞线 (继续的),1、2线对,4、5线对,3、6线对,7、8线对,图,2-6 5,类双绞线,图2-7 RJ-45水晶头,双绞线 (继续的),5类双绞线的特点,五类非屏蔽双绞线由四对相互缠绕的线对构成，所以五类双绞线是由外皮保护层包裹的八芯线。线芯铜线的直径为0.4mm0.65mm，八个线芯的绝缘层颜色不同。白橙、橙对绕称为1、2芯，白绿、绿对绕称为3、6芯，蓝、白蓝对绕称为4、5芯，白棕、棕对绕称为7、8芯。对绕的目的是使信号传输时，对外的电磁辐射和遭受外部的电磁干扰减少到最小。这四对线在局域网的使用中，只用2对（1、2芯为接收对，3、6芯为发送对），另外2对（4、5、7、8芯）不用。,双绞线与其他设备的连接时，依靠相应的接头和插座。双绞线的两端安装接头。连接的设备（网卡、集线器）上有固定插座。稍微复杂点的连接时，也把插座安装在墙上，墙上的插座叫接口面板，面板上的插座叫跳线模块。用于五类非屏蔽双绞线的接头称为RJ-45接头，它与双绞线连接时要使用专用工具。双绞线的连接根据所连接的网络的不同，分为直通线和交叉线，直通线中双绞线两头的两个RJ-45接头按相同的顺序连接，交叉线中的两个RJ-45接头接法不同。,双绞线 (继续的),直通线：两个RJ-45接头都按下面的顺序连接；,1 2 3 4 5 6 7 8,白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕,交叉线中，一个RJ-45接头按下面的方式连接,1 2 3 4 5 6 7 8,白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕,另一个RJ-45接头方式连接如下（将段号线与6号线交换一下位置）：,1 2 3 4 5 6 7 8,白橙、绿、白绿、蓝、白蓝、橙、白棕、棕,3光纤,光纤是一种直径为50100m的柔软、能传导的光束的传输介质，多种玻璃和塑料可以用来制造光纤，其中使用超高纯度石英纤维制作的光纤可以利到最低的传输损耗。,图 2-8 光纤,包层,护套,光纤芯,3光纤 (继续的),光纤的物理特性,光纤具有圆柱型的形状，由三个同心部分组成：光纤芯、包层、护套。中心是光传播的玻璃芯，多膜光纤芯的直径是50um，单膜光纤芯的直径为8um10um。包层围着一层折射率比芯低的玻璃封套，最外面的是一层薄的塑料护套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。多膜光纤芯因直径较粗，可以传输不同波长的几束光线。单膜光纤芯直径很细，造成光线的入射角接近水平，可以使光线传送的更远，但由于制作的材料和工艺要求高，价格较贵。目前大多在局域网中使用的光缆是多膜光纤，信号传输距离可以达到2000M。,3光纤 (继续的),光纤的分类,模：是指以一定角度进入光纤的光束。根据传输点模数的不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤。,单光纤：光纤的纤芯直径为28m，采用激光二极管LD作为光源，单模光纤的传输频带宽、容量大、传输距离长，但因需要激光源，因此成本较高，只有在远距离传输或进行音视频传时者使用单模光纤。,多模光纤：多模光纤的纤芯直径较大，约为50125m，采用发光二极管LED作为光源，多模光纤传输速度低、距离短，整体传输性能差，但成本低，因此在进行局域网或城域网连接时，可用多模光纤连接地理位置相邻的建筑物。,3光纤 (继续的),光纤的传输特性,光纤传导信号是建立在光学全反射的原理上。当光线由一种介质转入另一种介质时，光线会发生折射和反射。折射量和反射量的多少，取决于两种介质的特性（它们的折射率）和光线的入射角度。当光线的入射角大于介质折射的临界值时，光线将完全反射，而不会折射到另一种介质中。因而，光线就将被完全限制在光纤之中，而无损耗地传播较远的距离。,在布线系统中，需要有光纤插座、光纤跳线盘等无源部件，还应包括光发射/接收模块、光纤集线器等有源设备。,3光纤 (继续的),发射/接收模块又称作光电转换器或光纤收发器。它是将光缆和局域网其他设备进行连接的关键部件。所起的作用是将光缆中的光脉冲信号和其他设备中的电信脉冲号相互转换。在光纤收发器上一般配有多种可供选择的光接头和RJ-45 插口，安装使用时用光纤插座连接光纤和光接头。,图2-9 100M多膜光纤收发器,4无线通信,无线通信是指利用红外线、激光或微波等为介质的通信媒体，这三种技术需要在发送方和接收方之间有一条可见的通路，由于这些系统工作在高频范围见，因此可以实现通信量大、可移动性、数据传输度高等优点。,红外线主要利用红外光在两台计算机之间进行通信，通信带宽大、容量大、传输速度快，可实现点到点的传输，但传输距离短，也容易受其它光的干扰。,激光是利用相干光源对激光进行调制，以实现数据的传输，但激光收发器的硬件可以造成少量辐射，因此需要经过许可才能安装。,无线波包括微波与卫星通信，可以覆盖一个很广的范围，传输距离较远，其缺点中保密性差，因此需要对传输的数据进行加密，增加了系统的开销。,网络接适配器或接口卡(Network Interface Card，NIC)，简称为网卡，网卡工作于OSI模型的物理层，是计算机和传输介质的接口。网卡是计算机中最基本的网络连接设备，负责计算机之间数据的发送和接收。,3.2 网络适配器（网卡）,1网卡的工作对象,服务器专用网卡,服务器专门网卡是为适应网络服务器的工作特点而专门设计的，它的主要特点是网卡上采用了专用的控制芯片，大量的工作由这些芯片直接完成，减轻了服务器CPU的工作负荷。,PC机网卡,这种网卡是PC机上通用的，价格低廉、工作稳定、使用效率高。,笔记本专用网卡,为了适应笔记本体积小的特点，专门设计的一种适用于笔记本的网卡PCMCIA。,网卡的分类,按数据传输的速度,可分为10M网卡适用于10Mbps的网络；100M网卡适用于100Mpbs的网络；10100M自适应网卡可适用于两种网络，网卡可自动识别所连接的网络是哪一种传输率而自动启动相应的传输率。,按总线的类型,根据总线类型的不同，主要分为ISA网卡、IEISA网卡和PCI网卡三种。,ISA 线的网卡速度一般为10M，ISA网卡的接口形式可以是BNC（细缆接口）或RJ-45接口（双,绞线接口），一般使用同轴电缆和双绞线作为传输介质。,PCI总线的网卡传输速度为10M1000M之间，网卡的接口一般为RJ-45接口。,网卡的分类 (继续的),图 2-10 为两种类型的网卡,ISA网卡,PCI网卡,T型头,3.3 中继器(Repeater),中继器是最简单的网络互连设备，主要完成物理层的功能，负责在一个网段中的两个节点物理层上按位进行信息传输，其作用是放大信号以驱动长距离的电缆，从而增加信号传输的距离。它连接同一个网络的两个或多个网段。传输介质超过了网段长度后，可用中继器延伸网络的距离，对弱信号予以再生放大，以太网常常利用中继器扩展总线的电缆长度，IEEE802标准规定一个物理网络中，每个网段最大长度185米，最多允许四个中继器接五个网段，因此，增加中继器后最大网络电缆长度可提高到925米。中继器连接的是一个网络中的不同的网段而不是子网，中继器工作在物理层，不提供网段隔离功能。,中继器工作在OSI参考模型的物理层，对信号只进行简单的放大处理，因此，它不能隔离网络上的广播风暴，也不能把两上网络分支隔离开来，一个网络上出现故障，则整个网络将瘫痪。,图,2-11,中继器连接两个网段,中器是一种简单的网络连接设备，在下面的场合可以考虑使用中继器来扩展网络：,需要再生信号，扩大网络的距离。,同一网络中连接不同的通信介质。,网络分支的数据流量不大的情况下要实现网络间的互连。,组建网络的成本不能太高的情况下要实现网络互连，可以考虑利用中继器来实现网络的互连。,各个网络的分支的体系结构相同，并且访问方式或遵守的协议也相同，也可以使用中继器实现网络互连,不需要对各个网络分支间的信息进行隔离。,中继器适用的场合,3.4 集线器(Hub),集线器（Hub）是一种能够改变网络传输信号,扩展网络规模、构建网络、连接PC、服务器和外设的最基本的网络连接设备。集线器是特殊的中继器，中继器的主要功能是对接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离；而集线器能够提供多端口服务，所以又称为多端口中继器。,1集线器的作用,集线器属于数据通信设备，工作在局域网环境中，集线器是一种以星型拓朴结构将通信线路集中在一起的设备，相当于总线，主要用于OSI参考模型的物理层，因此，集线器又称为物理层设备。,集线器主要用于共享网络的组建，是解决从服务器直接到桌面的最佳、最经济的解决方案。集线器作为网络传输介质间的中央节点，克服了介质单一通路的缺陷。在集线器为中心的优点是：在网络系统中某条线路或某节点出现故障时，它不会影响网上的其它节点正常工作。图2-12为由集线器连接的网络：,1集线器的作用 (继续的),图 2-12 集线器连网应用,1集线器的作用 (继续的),当集线器的一个端口接收到信号后，由于信号在传输过程中已经有了衰减，所以集线器便将该信号再生到发送时的状态，然后转发到集线器的所有处理工作状态的端口上，从集线器的工作方式可以看出，集线器在网络中只起到信号放大的作用，目的是扩展网络的传输范围，只是一个标准共享式设备，不具备信号定向的能力。,集线器的工作原理,在以太网环境下，集线器的端口接收到一台主机发送的数据帧。对两段电缆之间的电信号进行中继，然后将数据帧广播到每个工作的端口（数据接收端口除外），由CSMACD机制决定最终的接受方。,3集线器的种类：,集线器可以从技术应用两个方面进行如下的分类：,(1)按速度分类：,根据速度的不同，目前市场上的用于中小型局域网的集线器可分为10M、100M、10/100M自适应三种类型。,而10/100Mb/s以太网自适应双速集器（Dual Speed Hub）作一种新兴产品，受到中小企业的关注。,10/100Mb/s以太网双集线器的每个端口都内建自适应模型，自动感应并调整接入速率，任意一个端口都能以即插即用的方式工作在10Mb/s或100Mb/s速率下，透明地在标准以太网快速以太网之间进行通信，不需要特殊的软件配置。,应该注意的是，目前先进的双速集线器自适应能力完全是自动的，不需要人工干预，而早期的双速集线器需要人工设置每一个端口的接入速率。,3集线器的种类： (继续的),(2)按配置形式不同分类,根据配置形式的不同，集线器或分为独立型、模块化及堆叠式集线器三大类，其功能特点如下：,独立型集线器,独立型集线器是最早使用于LAN的设备，它具有价格低、故障查找容易、网络管理方便等优点。但这类集线器的工作性能较差，尤其是速度上缺乏优势，最早主要是为了克服总结构的网络布线困难易出故障的问题而引入的，一般不带网管功能，没有容错能力，不能支持多个网段，不能同时支持多协议。使用独立集线器的网络结构简单，所有节点通过非屏蔽双绞线与集线器连接，构成星型拓朴，适用于小型工作组规模有网络，一般支持824端口，可以利用串接方式连接多个调制解调器来扩充端口。,3集线器的种类： (继续的),模块化集线器,模块化集线器一般带有机架多个卡槽，每个卡槽中可安装一块卡，每块卡的功能相当于一个独立型集线器，多块卡通过安装在机架上的通信底板互连并进行相互间的通信。模块化集线器在较大的网络中便于实施对用户的集中管理，所以在大型网络中得到了广泛的应用。,堆叠式集线器,堆叠式集线器由多个集线器串接在一起，提供大量的并列端口，以星型拓朴连接多个节点。堆叠式集线器工作原理与独立型集线器没有本质的区别，只是在任一入口接收的信号，可以通过底线广播到所有端口，每个集线器都用线串接起来，如从X端口接到的信号，则可通过串接线，广播到所有集线器底线，再广播到所有端口。,3集线器的种类： (继续的),(3)根据管理方式分类,根据对集线器管理方式的不同可分为智能型集线器和非智能型集线器两类。,智能型集线器,智能型集线器(Intelligent Hub)改进了普通集线器的缺点。增加了网络的交换功能，具有网络管理自动检测网络端口速度的能力（类似于交换机的功能），目前智能型集线器已向着交换功能发展，缩短了集线器与交换机之间的距离。,非智能型集线器,与智能型集线器相比，非智能型集线器只起到简单的信号放大作用，无法对网络性能进行优化。早期使用的共享式集线器一般为非智能型的，而现在流行的100M集线器10/100M自适应集线器多为智能型集线器。非智能型集线器不能用于对等网络，而且在所组成的网络中必须有一台服务器。,3集线器的种类： (继续的),(4)根据端口数分类,每个集线器根据其端口数的多少可分为8口、12口、16口、24口几种。,以上我们分别按不同有类型介绍了集线器，目的是便于广大读者对集线器的功能特性有一个较为清楚的认识，但平时企业中使用的集线器可能是其中某个特定的类型，目前使用的集线器多为10/100自适应型。图2-13为8口和24口集线器样品。,3集线器的种类： (继续的),图 2-13 不同端口数的集线器,8口集线器,24口集线器,网桥也称桥接器，是一种比中继器稍为高级的网络互联设备，它不但可以重生信号，还具有一定的隔离作用，可以把两个网络分支的信息流和故障隔离开来，是一种具有一定智能的设备，可以连接两个不同协议的网络，如令牌环网和以太网。,3.5 网桥（Bridge）,1网桥的工作原理,网桥工作在OSI模型的数据链路层，它能完成比中继器更多的功能，局域网间的数据链路层按帧传送信息。网桥可以将两个不同的拓朴结构、不同网络操作系统、不同协议的局域网连接起来，扩展网络的物理距离和范围，并对数据流通进行管理，以提高网络的性能。如图示2-14所示为网桥连接的两个不同拓朴的网络。,网桥的另一个重要的功能是对扩展的网络状态进行监督，其目的是为更好的调整拓朴的逻辑结构，有些网桥还可以对转发和丢失的数据帧进行统计，以便进行系统维护。网桥管理还可以间接监示和修改转发地址数据库，允许网络管理模块确定网络用户站点的位置，以方便管理更大扩展的网络。,网桥,令牌环网,以太网,图,2-14,网桥连接不同拓朴的网络,1网桥的工作原理 (继续的),网桥的主要功能如下：,能够在数据帧上重生数据；,检查每个数据帧的目的地址和源地址；,建立一个路由表，网桥的一个重要特点是能够识别数据帧中的地址，并由此建立一个路由表；,有选择的传送数据，在网桥连接的网络中，数据的发送是有选择的，其选择过程如下：,网桥接到数据帧后，分析源地址是否加入路由表，如果没加入，则将其源地址加入路由表。,分析数据帧的目的地址，如果目的地址中路由表中，并且和源地址在一胀网络中，则不转发该数据帧，可以隔离网络风暴，提高网络速度。如果目的地址不在路由表中，出把该帧发送到数据帧源地址之外的网络分支中去；,路径的选择：在网络中可能有多个网桥构成网状结构的网络连接，当两台计算机之间多于一条路径时，可能产生数据包的循环问题，在网桥中不允许同时有几条路径向一个目的地址发送数据，为此，IEEE对网桥制定了801d标准的生成树算法，以此来保证经过网桥的两个站点在进行通信进只有一条数据链路，通过生成树算法后，由多个网桥构成的网状结构变成了树状结构，尽管通过网桥的两个站点之间可能有多个物理链路，但在实际应用时只能一条唯一的通路。,网桥的实现,网桥可以是一个独立的设备，也可以以其他形式出现，如网卡、计算机中安装网桥软件等，如果网络操作系统支持网桥的功能，可以服务器安装多个网卡来实现网桥的功能。这种网桥称为内置式网桥。,3网桥的分类,网桥分为内桥、外桥和远程桥。,内桥：是通过文件服务器中的不同网卡连接起来的局,域网。,外桥：安装在工作站上，实现两个相似局域网的连接，,外桥可分为专用和非专用。专用只能用来建立,两个网络之间的连接，管理网络之间的通信；,非专用既可以作网桥也可以作工作站使用。,远程桥：远程桥一般作用调制解调器等更件设备实现,两个远程局域网之间的连接。,4网桥的适用场合,网桥的适用场合：,在下面的情况下，可以考虑使用网桥作为扩展设备：,需要扩展一个网络，使网络能连接更多的计算机；,需要连接不同的网络分支，如令牌环网、以太网、令牌总线网等；,网络中有不的物理介质；,需要减少不同网络之间的数据流量，隔离广播风暴。,网桥的优点：,设备简单，容易实现；,灵活性好，适用性强；,可以连接不同的网络分支；,能够分割网络，减少网络流量；,传输距离比中继器更远；,价格便宜。,3.6 交换机（Switch）,1交换式局域网的特点和组成,局域网的核心技术是采用局域交换机。交换机提供多个端口，它的本质是一个多路网桥，每个端口可以连接一个局域网段、HUB、一台高性能的服务器或单个工作站，交换机提供大容量动态交换带宽，并采用MAC帧直接交换技术，可以使接入的多个站点间同时建立多个并行的通信链路，站点间沿指定的路径转发报文，使争夺式“共享性”信道，转变为“分享式”信道，最大程度地减少了网络帧的碰撞和转发延迟，使带宽和效率成倍的增加。,1交换式局域网的特点和组成 (继续的),交换机具有集线器的功能，能进行数据的转发，但是交换成与集线器最大的区别是交换机以交换方式处理端口资料，交换机将接收到的数据帧，直接转发给数据的目的端口或目的地址所有的默认网关，从而提高了网络的效率；而集线器以共享的方式处理端口接收到的数据，然后以广播的方式发送给全网中的所有端口，从而增加了网络的流量，容易引起网络风暴。传统的交换机只具有和多路网桥相似的功能，故称为二层交换机（L2）。新型的交换机引入了路由技术，已成为网桥和路由技术的综合产品，可以完成网络层的路由选择，因此称为第三层交换（L3）。,交换技术通过共享式和专用局域网的分段来划分带宽，将基于集线器的共享式网络公成多个较少的共享式子网络，主要连接部分则交换机实现独占带宽，消除各节点带宽的争用，为每一个节点提供尽可能大的带宽。图2-15是交换机连接的网络。,1交换式局域网的特点和组成 (继续的),图 2-15 交换机连接的网络,LAN1,交换机的功能,交换机在源端口和目的端口之间提供点到点的连接，增加了网络吞吐量，可以使同样带宽的线路中传输更多的信息，而保证每个链路都独占网络带宽。交换器可以同时建立多个传输路径，所以在应用连接多台服务器的网段上可以收到明显的效果。交换机主要用于连接HUB、Server或分散式主干网。交换机的主要功能如下：,交换机的功能 (继续的),采用使用硬件实现，速度快，可以为每一个节点提供全部网络带宽；,交换机按数据包中和MAC地址转发数据，而不考虑数据包中的登记处内容，延时少；,每个端口都提供专用的带宽，交换机提供的总带宽为每个端口带宽之和；,流量控制：交换机提供足够的缓冲区并通过流量控制来消除网络拥塞。当多个网段或两个高速度网络突发访问服务器时，瞬时的信息流量很大超过交换机的总带宽，这时可以使用交换机提供的缓冲区将数据先保存以缓冲区中，等大流量的瞬间过去后，再将缓冲区中的数据转以给目的端口，从而达到了流量控制的目的。流量控制技术提高了网络的交换性能，缓解或消除了网络拥塞。,交换机的功能 (继续的),转发机制：交换机的每个端口都相当于一个桥，每个桥都具有各个网段的地址表，可以将发向该网段的数据包全部接收到之后再将数据包转发到目的端口。,网络管理：交换机大多连接的一个网段或一个局域网，交换机与SNMP兼容，收集网络的流量和状态信息，提供排除故障和改变流量的依据。交换机实现网络管理的途径有两种：, 通过交换机以的芯片收集管理信息保存于专门的管理器中供各站查询 用一台PC机作为专门的管理机收集交换朵的统计信息和各端口的信息。,子网划分功能：一个大的网络中可能有多个部门，每个部门内容的信息交流量较大，而部门之间的信息交流不多，为了减少网络中信息的流量，可以使用交换机将信息流量较多的节点连接成为一个子网，每个子网成为一个冲突域，子网内可以使用集线器连接所有的节点，这样即可扩大网络的范围，也减少了网络中的信息流量，从而提高了网络的效率。,3交换机的分类,按采用技术分类,直通交换(cutthrough)：这种交换方式对传输的信息帧只读目的地址不作校验，直接端口将收到的数据帧转发到目的端口，即一旦收到信息包中的目标地址，在收到全帧之前便开始转发。直通式交换方式速度快、延时少，但不负责对数据帧的校验，因此不管服务器连接交换机的哪一个端口，只要发现错误的数据帧，即将数据帧丢弃而要求源端重发，增加服务器CPU的负荷，可能降低网络效率。适用于同速率端口和碰撞误码率低的环境。,存储转发(storeandforward)：这种交换方式把端口收到的全部信息帧放在缓存器内存中，并进行检测，对坏包要求重发，无错的包转发到目的端口。这种方式正确可靠性高，无需文件服务器负责管理数据包，但交换机的延进会增加，这种交换方式适用于不同速率端口和碰撞，误码串高的环境。,3交换机的分类 (继续的),按使用的网络技术分类,交换机可分为以太网交换机、令牌环网交换机、FDDI交换机、ATM交换机、快速以太网交换机、光交换机、帧中继交换机等, 按速率分类,交换机根据其速度可分为10Mb/s、100Mb/s、10/100Mb/s自适用及1000Mb/s类型的以矿网交换机。, 按端口数分类,交换机按端口数可分为6口、8口、12口、24口、32口、48口等。图2-16是两款不同端口数的交换机。,3交换机的分类 (继续的),图 2-16 各种交换机,48口交换机,24口交换机,4选择交换机考虑的问题,局域网交换机是组成网络系统的核心设备，对用户而言，交换机的主要指标是价格、端口配置、数据交换能力、包交换速度等因素。因此在选择交换机时，应尽可能的从这几个方面考虑从而尽量满足用户的需求。,3.7 路由器(Router),路由器是在多个网络和介质之间实现网络互联的一种设备，是一种比网桥更高级、更复杂的网络互联设备，路由器工作在网络层，它网关、网桥、交换机的功能集于一体，可以将不同协议的网络视为子网而实现网络互联，主要是能跨越广域网（WAN）将远程的LAN 互联成一个大的互联网络。图2-17是CISCO的两款路由器。,CISCO 3640 路由器,CISCO 2610 路由器,图,2-17 CISCO,路由器,1路由器的和要功能,（1）实现网络互联：路由器的主要功能是实现真正意义上的网络互联，可以实现异质网络、多个子网和广域网的互联。在多网络互联的环境中，路由器只接受源站或其他路由器的信息，不关心网络中使用的硬件设备，只要求设备运行与网络层协议相一致的软件。,（2）进行复杂的路径控制和管理：路由器的主要功能是为经过它的每个数据包寻找一条最佳传输路径，并将该数据的效地址传送到目的站。路由器存放着一个路由表，在路由表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数、下一个路由 器的名字或IP地址等内容。路由表可以由网络系统管理员手工配置一个静态的路由表，也可以利用路由器通过选路协议学习的功能自动配置动态路由表。静态路由表一旦配置完成，经过该路由器的所有数据包均遵循该路由表设置的路径传输数据，若网络中有某台路由器发生故障时，需要重新设置路由表，因此增加了管理员的工作量。而动态路由表是由路由器通过发送广播信息自动获取的，因此，一旦网络中有出现故障的路由器，网上所有自动配置路由表的路由器均会重新发出广播信息获取新的路由表，而不需要管理员干预。,1路由器的和要功能 (继续的),（3） 流量控制和分组分段：路由器有较镪的流量控制功能，可以采用优化的路由算法来均衡网络负载，有效的控制网络拥塞，提高网络的性能。路由器的流量控制是利用其缓存的功能，保证在网上发送数据的过程中，数据不会因为双方速度的不匹配而丢失。当网络中有接收方不能处理较大的数据帧时，路由器就把大的数据帧分组为小的数据帧，以便接收方能够接受，防止数据重复发送。,（4） 数据包的转发的验证：路由器在进行数据转发之前，选检测数据包源地址和的目的地址是否存在，若检测不到合法的源地址和目的时间时或非法的广播或组播数据包，则路由器将其丢弃。可以通过设置包过滤的访问列表，限制某些方向的数据包是否转发，以保证网络的安全性。如在一个企业内容的路由器，可以设置访问列表不转发某些网站或源地址不明的信息，以确保企业内部网络不被黑客攻击。,1路由器的和要功能 (继续的),（5） 防止网络风暴：由于路由器的每个端口连接的都是不同的子网，可以方便的将一个大的网络分割为多个子网络进行管理和维护，路由器可以根据网络号、主机的地址、数据类型来监控、拦截和过滤信息，因此，路由器具有更强的网络隔离能力，不仅可以防止网络风暴，更重要的是提高了网络的安全和保密性，同时有的路由器还可以实现防火墙的作用。,（6） 提供经济合理的WAN接入：企业可以通过路由器方便的接入Internet，从而访问Internet或将自己企业的信息以布到Intnernet。,由于路由器常用于较大的复杂网络，因此需要具有经验的网络技术人员进行设置、安装和管理。可以认为使用路由器后，形形色色的通信子网融为一体，形成了一个更大范围的网络，从宏观的角度出发,可以认为通信子网实际上是由路由器组成的网络，路由器之间的通信则通过各种通信子网的通信能力予以实现。如图2-18 为路由器连接的不同的网络。,1路由器的和要功能 (继续的),图 2-18 路由器在网络中的应用,16000,10000,15000,13000,11000,1000,14000,R6,R5,R4,R7,R8,R3,R1,R2,路由器的工作原理,路中器工作在OSI参考模型的网络层，因此，路由器访问的是对方的网络地址，可以在网络层上进行交换和路由数据帧，能完成网桥不能完成的功能，路由器根据路由表转以数据帧，路由表中包含的是网络的物理地址。,当数据帧到达路由器后，路由器查看数据帧的目的地址，并在路由表中查看达到目的地址的路径，根据路的代价，选择一条最佳路径，将数据帧沿路由表中的路径发送给目的地址。,3可路由的协议,路由器只能使用可以路由的协议才进行工作，而在网络中不是所有的协议都能路由，可以路由的协议有：,DECnet,TCP/IP,IPX/SPX,X.25,Apple Talk,不能路由的协议：LAT和NetBEUI。,4路由器与网桥有区别,网桥与路由器的功能相似，但是两者是有区别的：,网桥工作在数据链路层，而路由器工作在网络层；,网桥分析的是网络的物理地址，路由器分析的是网络地址；,路由器可以最大限度的阻止网络风暴，网桥不能；,路由器可以进行流量控制，并能对数据帧进行重分组；,网桥只能经过单一的一条路径传输信息 ，路由器则可以有多条路径传递消息，并能选择一条最佳路径。,5选择路由器,路由器是一种较昂贵的设备，在选择路由器时应考虑如下几个问题：,多种类型的网络间进行互连；,网络比较大，多于15个子网，则应考虑使用路由器；,若网络系统中没有网络层，则必须使用路由器；,在需要均衡各个链路上的负载时，考虑使用路由器；,对各个网络分支之间的数据传递有严格的路径控制的要求时，考虑使用路由器；,对各个网络分支之间的数据传递有安全性要求时，考虑使用路由器。,3.8 网关（GateWay）,网关是一种相当高级的网络设备，它使和不同环境和不同体系结构的网络通信成为可能，网关又称为协议转换器。网关提供全方位的服务，支持不同协议之间的转换，数据重新进行分组，实现不同协议网络之间的通信。网关两端的网络可以有以下几个方面不同：,* 体系结构不同；,* 协议不同；,* 网络操作系统不同；,计算机数据结构不同。,1网关的工作原理,网关工作于OSI参模型的应用层，可以是一台专门设备，也可以通过专门的接口部件和网关的软件组成。它总是针对某一特定任务的，它接到发送方的数据时，按照协议，把数据一层一层的拆开，对数据进行分析，然后按照接收方的协议对数据重新进行包装，最后将包装好的数据发送给接收方，由此可，网关的工作量相当大，因其速度也往往很慢，成为一个网络的潜在瓶颈。图2-19 显示了NT网络到SNA网络之间的网关连接：,1网关的工作原理 (继续的),图 2-19 NT网络到SNA网络的网关连接,Switch,HUB,HUB,主机,主机,主机,主机,NT-SNA的网关,SNA,网络,主机,主机,主机,主机,NT网络,4 局域网组成实例,计算机连网方案是提高计算机应用的一个既重要又必要的措施，企业内部组建局域网，不仅可以实现资源共享，提高资源的利用率，还可以提高信息的使用效率，达到更高效可靠管理的目的。因此，局域网组建方案的好坏直接影响局域网络的性能和效率。,4.1 小型局域网设计,小型局域网的应用主要集中在家庭、学生宿舍、网吧、小型企业等场所，其设计是指对只有少量的计算机组成，具备简单功能的局域网进行的。下面通过一个实例分析进行局域网设计，从而使掌握小型网络设计的基本方法。,例：设计一个小型的网吧，要求40台计算机能上Internet，一台服务器用于计时收费，要求通过一台代理服务器使用窄带ISDN（128K）上Internet。,从本例的要求中可以得知，网络的主要功能是进行数据共享和Internet访问，并使用网络操作系统的自身功能进行简单的网络管理。,遵循第一章介绍的组网过程，对网络需求和拓朴结构进行分析设计，根据用户需求，我们认为此局域网使用快速以太网的星型拓朴结构，使用集线器作为星型结构中的中心结点，除了PC机和服务器之间，每台主机需要增加一块以太网卡，再增加一个48口集线器，一个ISD+N PC Modem网上卡，使用5类双绞线将网络连接起来。由于网吧中所有的计算机都在一个机房中，因此不涉及到楼层间的施工。网络组建一般需要如下的过程：,1网络拓朴结构的设计,使用星型拓朴结构，网络的拓朴结构图如图2-20所示：,图 2-20 网吧拓朴结构图,Pc Modem,Internet,客户机分布及布线施工,客户机布局和布线施工，是局域网设计过程的最后工作，是布线设计。它是局域网设计中最重要的一步，在某种程度上布线设计就是局域网设计的主体。客户机可以沿着机房的墙分布为4列，每一台客户机通过双绞线与集线器相连接。图2-21为网吧布线图。,图 2-21 局域网布线图,3网线的制作与网络的物理连接,使用5类双绞线和100Mb/s以太网卡，使用RJ-45水晶头将网线连接成通线，然后将网络线两头分别接PC机网卡上和集线口器接口上即完成了网络物理连接。双绞线排列有两个标准，T568A和T568B，其线对排列如下：,T568A标准排列的方式是：,1 2 3 4 5 6 7 8,白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕,T568B标准排列的方式是：,1 2 3 4 5 6 7 8,白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕,3网线的制作与网络的物理连接 (继续的),这二个标准没有本质的区别，只是颜色上的区别，