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1、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。212 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

2、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

3、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 100 Mb/s 的快速以太网与 2 Mb/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

4、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。22 网络互连设备221 网

5、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。441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 10 M 网卡上。RJ-45 接头用来连接双绞线，100 M快速以太网网卡、千兆以太网网卡都用 RJ-45

6、 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 10 Mb/s、100 Mb/s 和 1 000 Mb/s 这 3 个等级。也相应有这 3 种等级的网卡。因为 100 BASE-TX 和 10 BASE-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 10 M/100 M 的自适应双速以太网网卡，可将 10 M以太网平滑过渡到 100 M 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 I

7、SA（Industry Standard Architecture）是应用在第一代个人计算机（PC或 PC XT）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（Peripheral Component Interconnect）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（Universal

8、 Serial BUS，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 1.5 Mb/s，全速 12 Mb/s，因此只能担任 10 Mb/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 USB 2.0 速率可达 480 Mb/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

9、个人计算机内存卡国际协会（Personal ComputerMemory Card International Association）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。PC Card 目前有多种规格，16 位的 CardBus的带宽可达 132 Mb/s，可以支持 100 Mb/s 以太网网卡。目前市面主要有 10 Mb/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

10、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（crossover cable）：AB（1-3、2-6、4-7、5-8 交叉）。常见普通线（straight-through cable）为：BB。图 2-2 5e 1000M 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

11、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

12、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。222 媒体转换器由于网络上作用的

13、传输媒体不尽相同，因此需要利用媒体转换器（Media converter，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-45 to BNC 转换器；*2） AUI to RJ-45 转换器；*3） AUI to BNC 转换器，用于

14、 10BASE-5 和 10BASE-2 连接；*4） RJ-45 to SC（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。223 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

15、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（Inter Repeater Link），*而整个原则当中分别出现“5”、“4”、“3

16、”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。224 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（Shared Hub）。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 10 M 或 100 M 带宽可用。481从外观划分集线器是 10 BASE-T 和 100 BASE-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

17、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 10 M 和 100 M 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 100 M 集线器比较少见。假使集

18、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。10 M 网络可级连 4 个集线器，而 100 M 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，

19、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。225 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

20、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

21、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

22、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（Broadcast packet）。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

23、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

24、 号、网桥号、LAN 号，的序列表示。源路由网桥由 IBM 公司开发，并由 IEEE 802.5 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 802.2 LLC 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 IEEE 802.3 的传输媒体传送到网桥。在网桥中去掉 IEEE 802.3 的 MAC 子层报头，然后

25、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 IEEE 802.5 的 MAC 子层报头，并通过 IEEE 802.5 网络传送到 IEEE 802.5 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。226 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

26、，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 1000 Base-T 模块。接入层支持 1000 Base-T 的以太网交换机基本上是固定端口式交

27、换机，以 10/100 M 端口为主，并且以固定端口或扩展槽方式提供 1000 Base-T的上联端口。汇聚层 1000 Base-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 1000 Base-T 端口，一般也可以提供 1000 Base-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）10 M/100 M 交换机国内未见有 10 M 以太网交换机的报道，单一的 100 Mb/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/100 Mb/s 双速