网络互连设备Word下载.docx
《网络互连设备Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《网络互连设备Word下载.docx（48页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
比
42
如政府内各个部门各自分别建立自己的局域网，然后互连起来构造政府公务网，其性能
要高于将政府中所有设备不分彼此连接成一个大网的性能。
3．增加系统的保密性
由互连设备构成的网络系统，可以增加系统的保密性。
例如，可以将同一权限的用
户连接在同一局域网中，在联网设备上严格限制访问该网的用户。
4．建网方便
比如要建造一个覆盖两个校区的校园网，而这两个校区距离较远，直接铺设电缆比
较困难，租用线路又价格十分昂贵。
比较方便的办法是在各校区分别建立局域网，再通
过微波、无线电波之类的点到点的网络互连设备连接两个子网。
2．1．2网络互连的基本原理
1．网络互连的类型
由于计算机网络可分为广域网、城域网和局域网三个类型，所以网络互连的类型主
要有以下几类：
*局域网—局域网
*局域网—广域网
*广域网—广域网
*局域网—广域网—局域网
对于局域网—局域网互连来说，还存在同种局域网之间的互连和异种局域网之间的
互连。
2．网络互连的功能
由于依据不同模型建立的子网之间存在各种的差异，因此网络互连除了必须提供网
络间物理的和链路的连接控制，并提供不同网络之间的路由选择和数据转发外，还必须
容纳网络的差异。
这些差异：
*1）不同的寻址方法；
*2）不同的分组（帧）长度；
*3）不同的网络访问机制；
*4）不同的超时。
面向连接的传送服务总要等待响应，如果超时后没有接到响应，
则需要重传。
在互连网络中，数据传送有时要经过多个网络，这需要更长的时间，因此
就需设定合适的超时值，以防止引起不必要的超时重传；
*5）不同的传输速率。
两个互连网络的传输速率相差可能很大，比如100Mb/s的快
速以太网与2Mb/s的广域网连接，这时互连设备就必须具备足够的数据缓冲能力，以防
数据丢失；
43
*6）差错恢复。
各个网络有不同的差错恢复功能。
互连网络的服务不应依赖、也不
应影响各个网络原来的差错恢复能力；
*7）面向连接还是面向无连接。
不同的网络可能提供面向连接的服务，也可能提供
面向无连接的服务。
互连网络的服务不应依赖于各个子网所提供的连接类型。
根据网络设备的互连层次，可将互连设备分为中继器、网桥、路由器和网关4类。
在OSI模型中，互连网络互连的分层结构如图2-1所示。
图2-1网络互连设备所处的层次
工作在物理层的网络互连设备是中继器。
中继器用于扩展局域网网段的长度，实现
两个相同的局域网段的连接。
工作在数据链路层的网络互连设备是网桥。
网桥可以将两个或多个网段连接起来，
常用于局域网之间的互连。
工作在网络层的网间设备是路由器。
路由器提供各种子网之间的网络接口。
工作在网络层以上的网间设备称为网关。
网关的作用是连接两个或多个不同的网络，
这种“不同”意味着物理网络和高层协议都不一样，因此，网关一般必须提供不同网络
之间协议的转换。
由于网关常涉及与专用设备的连接，因此网关没有一定的标准。
目前
的网关一般都是由软件实现的。
2．2网络互连设备
2．2．1网卡
严格讲网卡只属于接口设备。
一般而言，网卡可采用下列4种方式来分类：
*1）以接头种类区分；
*2）以总线接口区分；
*3）以带宽区分；
*4）以传输媒体区分。
44
1．以接头种类区分
网卡上的接头可以有3种选择：
AUI接头、BNC接头和RJ-45接头。
它们分别用来
****连接3种不同的传输媒体，即粗同轴缆线、RG-58细同轴电缆线和UTP双绞线。
AUI
缆线由于布线施工麻烦，已被市场淘汰。
BNC接头用来连接RG-58同轴电缆，价格低廉
而且安装容易，但速率不高，一般用在10M网卡上。
RJ-45接头用来连接双绞线，100M
快速以太网网卡、千兆以太网网卡都用RJ-45接口。
2．以带宽（Bandwidth）区分
目前局域网的实用阶段带宽可区分为10Mb/s、100Mb/s和1000Mb/s这3个等级。
也相应有这3种等级的网卡。
因为100BASE-TX和10BASE-T的网络工作方式大致相
同，故国内市面上销售的大都是支持10M/100M的自适应双速以太网网卡，可将10M
以太网平滑过渡到100M以太网。
3．以总线（Bus）区分
网卡对外连接网线，对内则是插在计算机的扩展槽上，通过总线（Bus）和计算机
沟通，而总线的不同，直接影响到网卡的传输速率。
目前市面上见到的网卡，主要有以
下4种接口。
*1）ISA接口ISA（IndustryStandardArchitecture）是应用在第一代个人计算机（PC
或PCXT）的总线，有8位和16位两种。
由于PCI网卡的盛行，已很少人使用ISA了。
*2）PCI接口PCI（PeripheralComponentInterconnect）是由Intel所主导的总线规
格，可以支持32位和64位的传输。
由于它利用一颗PCI桥接芯片区隔了CPU总线与
PCI总线，便使得在稳定度与数据传输率方面都有重大的改进。
目前PCI接口的网卡以
32位居多，是市场的主流产品。
**3）USB接口通用串行总线（UniversalSerialBUS，USB）是Compaq、IBM、DEC、
Intel、Microsoft、NEC和Nortel等7家厂商于1996年所提出的新一代总线规格。
其目
标是为用户提供更易使用的外设连接端口。
1998年发布的USB1.1标准规定的带宽，低
*速为1.5Mb/s，全速12Mb/s，因此只能担任10Mb/s的网卡。
近一两年来，USB接口
大量使用于调制解调器、打印机和扫描仪等。
2002年发布的USB2.0速率可达480Mb/s，
最多可支持127个设备，但还未见USB接口的100M网卡。
***4）PCMCIA接口PCMCIA是个人计算机内存卡国际协会（PersonalComputer
MemoryCardInternationalAssociation）制定的一种便携式插卡标准，符合PCMCIA接口
的网卡称为PC卡，仅适用于笔记本电脑。
PCCard目前有多种规格，16位的CardBus
的带宽可达132Mb/s，可以支持100Mb/s以太网网卡。
目前市面主要有10Mb/s和100
Mb/s两种以太网卡。
4．以传输媒体区分
传输媒体分为导向传输媒体和非导向传输媒体。
导向传输媒体主要有双绞线和光纤
45
电缆等，最常见的是802.3系列网卡。
非导向传输媒体主要为无线传输，最常见的是802.11
系列无线网卡。
5．千兆网卡接线
**传统的百兆网络只用到4根线缆来传输，而千兆网络要用到8根来传输，所以千兆
交叉网线的制作与百兆不同，制作方法如下：
用颜色来判断即：
A：
白橙、橙，白绿、兰，白兰、绿，白棕、棕
B：
白绿、绿，白橙、白棕，棕、橙，兰、白兰
常见交叉线（crossovercable）：
A－B（1-3、2-6、4-7、5-8交叉）。
常见普通线（straight-throughcable）为：
B－B。
图2-25e1000M交叉网线
6．物理隔离网卡
中国国家保密局于2000年1月1日起颁布实施《计算机信息系统国际联网保密管理
规定》，其中的第二章第六条规定“涉及国家秘密的计算机信息系统，不得直接或间接地
与国际互联网或其它公共信息网相连接,必须实行物理隔离”。
“物理隔离”是指内部网与外部网不能有物理联接及没有共用的存储介质。
各个企
事业单位的内部网络环境和物理隔离的具体需求各不相同，有的已经搭建了双网线环境。
物理隔离卡适用于那些已构建了网络环境，且已有两条网线直接通至客户端电脑，需要
构建双网或三网隔离的网络环境。
46
图2-3双网隔离网卡
双网物理隔离卡将单一系统分成两个系统，且位于不同的网络环境中。
每一个系统
有其自己的资源（HDD），且不能共享，只连接唯一指定网络。
物理隔离卡采用的是双
网络双硬盘物理隔离方案，所以为了正确运行产品，用户需同时购买一个硬盘。
在系统
中安装两个硬盘，分别装入两套操作系统，通过物理隔离卡控制两个已分离的网络线和
硬盘。
而且当一个系统运行时，另一系统处于关闭状态。
需要构建三网隔离的网络环境时，可采用三网物理隔离卡配合物理隔离线路选择器。
如HP2008物理隔离线路选择器：
在HP2008物理隔离线路选择器前面有8个RJ-45端
口（终端）与PC相连，8个RJ-45端口（内网）与内网交换机相连，8个RJ-45端口（外网）与
外网交换机相连。
物理隔离线路选择器仅接收来自计算机或内，外交换机的数据包，并
将其发送出去，不进行任何重设，为此它不会令网络陷入困境或延迟数据包的传输。
2．2．2媒体转换器
由于网络上作用的传输媒体不尽相同，因此需要利用媒体转换器（Mediaconverter，
MC）连接不同性质的媒体。
常见的传输媒体网络有：
双绞线、细同轴电缆、粗同轴电
缆、光纤电缆等。
1．主要功能
*提供RJ-45/AUI/BNC/ST接口，可连接两个不同媒体的网络；
*转换方式AUI/PT、AUI/BNC、AUI/N，AUI/RJ-45，AUI/ST，BNC/RJ-45等；
47
*可以直接与主机连接，不另需AUI接口线缆；
*LEDs显示连接状态的碰撞情况。
2．常用媒体转换器
*1）RJ-45toBNC转换器；
*2）AUItoRJ-45转换器；
*3）AUItoBNC转换器，用于10BASE-5和10BASE-2连接；
*4）RJ-45toSC（ST）光电转换器，用于传统电缆和光纤的连接转换。
使用传统电
缆和光纤的连接转换器，可以不需要专门购买带光纤端口的交换机，能够提高布线灵活
性。
2．2．3中继器
中继器又叫转发器（Repeater），是工作在OSI模型物理层的网络互连设备，用于对
局域网的覆盖范围进行扩充。
其特点是：
*对传输数据进行整形和放大，有效地外延网络长度；
*可提供RJ-45、AUI接口和ST（光纤）头接口，可连接不同媒体的网络。
转发器工作在物理层，只能连接使用同一物理层协议的两段电缆、双绞线或光纤。
不同物理层协议的网段不能用中继器连接，如以太网不能用中继器与令牌网连接。
中继器用于扩展局域网段的长度，实现两个相同的局域网段间的连接。
当需要扩展
局域网时，超过电缆最大的长度时，就可以使用转发器，将两段电缆连接起来。
利用中继器互连两个网段时，有一个通用规则：
不能用转发器连接两个位于不同单
位或部门都拥有大量用户的网络。
否则，两段电缆间的流量的增加将会导致两个网络性
能急剧下降。
在这种情况下应采用另一种设备——网桥。
****以太网最多只能使用4个中继器（包括集线器），所以会形成5个网段，但只有3
个网段可以连接计算机，其余两个网段用来扩展距离，故称IRL（InterRepeaterLink），
**而整个原则当中分别出现“5”、“4”、“3”三个数字，便被称为5-4-3原则。
5-4-3原则
是扩充局域网时必须注意的原则，平常若只使用一个网段时，则不须考虑这个问题。
2．2．4集线器
集线器（Hub）的特点是共享带宽，在任何时间只能有一对端口在传输数据，不能
多对端口同时传输。
因此又称为共享式集线器（SharedHub）。
共享式集线器的最大缺点，
就是当连接的计算机越来越多，大家抢用带宽的情况就越激烈，因此每部计算机平均能
抢到的概率越小，但是一旦抢到手，还是有完整的10M或100M带宽可用。
48
1．从外观划分
集线器是10BASE-T和100BASE-TX网络都使用的设备，在本质上它也是一种中
继器，所以也是位于物理层的设备。
可分为桌面式、壁挂型、19英寸标准机架式等，19
英寸标准机架式可以置于机柜中。
*集线器上面的RJ-45插槽通常称为UTP端口（Port），集线器的端口数目多少并不
一定，以8口、16口、24口为最常见，更大型的集线器甚至采用模块化结构，每插入一
片类似接口卡的集线器模块，就能扩充数十个Port。
有些集线器除了RJ-45端口外，还有光纤端口、媒体转换器端口等，以适应不同的
媒体网络连接。
2．从带宽划分
集线器从速率上可分为10M和100M两种规格。
不过现在市面销售的成品大都是
10M或10/100M自适应集线器，单独的100M集线器比较少见。
假使集线器的端口不够用，要想扩大规模，可以采用集线器级联，但集线器级联受
5-4-3原则的限制，而且级数越高，带宽越窄。
这时就需使用堆叠式集线器。
堆叠式集线器背后有串接专用接头，并且附赠专用的UTP线，用来连接堆叠在上方
或下方的堆叠式集线器。
这些堆叠在一起的集线器只视为1个集线器。
即使堆叠了3个
集线器，在计算是否符合5-4-3原则时，也只算是一个集线器，而非3个集线器。
10M网络可级连4个集线器，而100M网络只能级连2个集线器。
当网络扩展已
超出集线器级连范围时，可考虑使用交换机，交换机不受5-4-3原则的限制。
集线器上的Collision（碰撞）指示灯，显示CSDA/CD冲突情况。
闪烁过于频繁，
说明负载已经很重，需对网络进行调整升级。
2．2．5网桥
网桥是工作在OSI模型的数据链路层的局域网间的设备。
网桥同中继器不同，网桥
处理的是一个完整的帧，并使用和计算机相同的接口设备。
网桥独立于网络层协议，网
桥的最高层为数据链路层。
它与上面运行什么网络层协议无关。
也就是说，网桥对网络
层以上的协议完全是透明的、不兼容的网络层协议，如IP、IPX、DECnet或Appltalk等
都能以无意义的数据封装在帧内运行。
当网桥接收到一个帧时，它会检查并确认该帧是
否已经完整的到达，然后转发该帧。
网桥第一个作用可将一个较大的LAN分割为多个网段。
也可以将两个以上的LAN
互连为一个逻辑LAN。
第一个适用场合，当局域网的用户数量和工作站数量增加时，局域网上的通信量也
增加，引起性能降低。
实际上某些信号只需要在网络的某个区域内传递，假使传递到不
必要的区域，只是徒增干扰，影响整体性能，尤其是在CSMA/CD访问的LAN，信号的
传递是采用“广播”的方式，任何信号上了网络，每一台计算机都收得到。
在这种情况
49
下，为了合理限制网络信号的传送，可以使用网桥（Bridge）适当的切割网络。
当数据
送抵网桥后，网桥会判断信号该不该传送到另一端，假使不需要，就将它拦截下来，以
减少网络的负载；
只有当数据需要穿过网络到另一端的计算机上，网桥才会放行。
第二个适用场合，用于互连两个相对独立又有联系的局域网。
使用网桥对网络进行分段时：
必须考虑两个有些相互矛盾的因素：
**一是尽量减少每个LAN段上的通信量，一是确保网段间的通信量小于每个网段内
部的通信量。
1．网桥的功能
网桥的功能类似转发器，但还提供智能化连接服务。
图2-4网桥的功能
网桥B的端口对来自LAN1的帧，首先要检查其目的地址。
如果该是发往LAN1的
某个站，网桥则将该帧发给本地某站，不转发到LAN2上去；
如果该帧是发往LAN2的
某个站，网桥则将它转发到LAN2。
这也就是说，如果LAN1和LAN2各有一对用户在本网进行通信，显然是可以实现
的，因为网桥起了隔离作用。
从这个意义上讲，网桥在一定条件下还具有增加带宽的功
能。
有一点必须注意，网桥并不会阻挡广播包（Broadcastpacket）。
网桥之所以能判断是
否要将数据转发，是因为传送数据的信息包中，都要指定由哪台计算机来接收。
但是广
播包，并不会指定接收者。
在这种情况下，网桥无法判断接收者是谁，便会把信息包转
发给所有的网段了。
2．网桥的分类
网桥的一种分类方法是将网桥分为本地网桥和远程网桥。
本地网桥适用于局域网内
的网段互连，远程网桥适用于广域网连接两个局域网。
网桥的另一种分类方法是按转发策略划分为透明网桥、源路由网桥和翻译网桥。
1）透明网桥
在一个扩展的局域网中，通常包含多个局域网和多个网桥器。
因此帧通过网桥时存
50
在转发还是丢弃的问题。
透明网桥是按以下原则进行选择的。
*如果网桥接收到的帧源地址和目的地址均属于同一个LAN，则丢弃该帧。
*如果该帧的源地址和目的地址分属于不同的LAN，则进行转发。
网桥识别站点
*属于哪个LAN，是通过逆向“自学”来的，建立地址对应表。
网桥记住的是计算机的
MAC地址，而不是计算机名。
*如果网桥接收的帧是广播的帧，则将该帧转发到所有连接到该网桥的LAN，发
送该帧的LAN除外。
这类网桥对于用户讲是不知道它的存在的，即对最终用户是完全透明的，所以称为
“透明网桥”，常用于连接两个以太网。
2）源路由网桥
源路由网桥的源站必须知道所发帧到目的的路径。
这条路径用网桥号、LAN号、网
桥号、LAN号，……的序列表示。
源路由网桥由IBM公司开发，并由IEEE802.5委员
会所建议，主要用于令牌环网之间的互连。
3）翻译网桥
*不论是透明网桥还是源路由网桥都工作在MAC子层，因此只能互连同类局域网。
*而翻译网桥又称为转换网桥，工作在LLC子层。
我们知道所有局域网遵从的都是IEEE
802.2LLC子层标准，因此翻译网桥可以互连不同类型的局域网。
如将以太网主机A与令牌环网主机B进行通信。
主机A将报文分组加上802.3的帧
的帧头，通过IEEE802.3的传输媒体传送到网桥。
在网桥中去掉IEEE802.3的MAC子
层报头，然后传送给LLC层进一步处理。
LLC层处理完后，将它下传到MAC子层，打
上IEEE802.5的MAC子层报头，并通过IEEE802.5网络传送到IEEE802.5的主机B。
但是翻译网桥不尽如人意，所以目前流行的网桥大都是用于同类网的互连，异质网
的互连一般要用到另一种网络互连设备——路由器。
2．2．6交换机
交换机本来是网桥的一种，属于OSI模型的第二层设备。
由于近年来交换机的迅猛
发展，超出数据链路层的范围而形成多层次系列，因此单独列为一种来叙述。
交换机的外观和集线器并没什么不同，具有相同的端口数，同样可以级联和堆叠，
不同的只是内在性能的差异。
由于以太网具有性能价格比高，高度灵活、相对简单、易于实现等特点。
所以，以
太网技术已成为当今最重要的一种局域网组网技术，以太网交换机也就成为最普及的交
换机。
1．从网络类型划分
从网络类型划分，交换机可分为广域网交换机和局域网交换机两种。
广域网交换机
主要应用于电信领域，提供通信基础平台。
而局域网交换机则应用于局域网络，用于连
51
接终端设备，如PC机及网络打印机等。
按照现在复杂的网络构成方式，网络交换机被划分为接入层交换机、汇聚层交换机
和核心层交换机。
其中，核心层交换机全部采用机箱式模块化设计，已经基本上都设计
了与之相配备的1000Base-T模块。
接入层支持1000Base-T的以太网交换机基本上是固
定端口式交换机，以10/100M端口为主，并且以固定端口或扩展槽方式提供1000Base-T
的上联端口。
汇聚层1000Base-T交换机同时存在机箱式和固定端口式两种设计，可以
提供多个1000Base-T端口，一般也可以提供1000Base-X等其他形式的端口。
接入层和
汇聚层交换机共同构成完整的中小型局域网解决方案。
2．从传输媒体划分
从传输媒体划分，局域网交换机可以分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆
以太网交换机、万兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等多种，
这些交换机分别适用于以太网、快速以太网、千兆以太网、万兆以太网、FDDI、ATM
和令牌环网等环境。
3．从传输速率划分
从传输速率划分，主要分为以下品种：
1）10M/100M交换机
国内未见有10M以太网交换机的报道，单一的100Mb/s以太网交换机，大都是美
国的一些著名公司的产品，适合于新建网络，但种类和数量较少。
市面上常见的是
10M/100Mb/s双速
升级会员 