网络管理员(考试必看)

• 对于以太网，最多只能使用4个中继器，意味着只能 连接5个网段即遵守以太网的5-4-3-2-1规则。其中： 5是局域网最多有5个网段；4是全信道上最多可连4 个中继器；3是其中3个网段可连网站；2是有两个网 段只能用来扩长而不连任何网站，其目的是减少竞发 网站的个数，而减少发生冲突的机率；1是由此组成 一个共享局域网，总站数小于1024，全长小于500m （双绞线）或2.5km(粗同轴电缆)。
路由器与交换机的区别 （1）交换机工作在OSI七层模型的第二层，即 数据链路层；路由器工作在OSI七层模型的第三层， 即网络层。 （2）交换机利用物理地址来确定是否转发数据； 路由器利用位于第三层的寻址方法来确定是否转发 数据，使用IP地址而不是物理地址。 （3）传统的交换机只能分割冲突域，而无法分 割广播域；而路由器可以分割广播域。 （4）交换机主要是用来连接网络中的各个网段； 路由器则可以通过端到端的路由选择来连接不同的 网络，并可实现与Internet的连接。
4.2 物理层互联设备
在物理层通常提供两种类型的网络互连设备，即 中继器(repeater)和集线器(hub)。 1. 中继器
• 中继器具有对物理信号进行放大和再生的功能，其将 从输入接口接收的物理信号通过放大和整形再从输出 接口输出。中继器具有典型的单进单出结构，所以当 网络规模增加时，可能会需要许许多多的单进单出结 构的中继器作为信号放大之用。 • 使用中继器应遵守以下两条原则：一是用中继器连接 的以太网不能形成环型网；另一个必须遵守MAC （介质访问控制）协议的定时特性，即用中继器将电 缆连接起来的段数是有限的。
路由器的用途
路由器的工作原理 (1)路由器接收来自它连接的某个网站的数据。 (2)路由器将数据向上传递到协议栈的网际层，舍弃网 络层的信息，并且重新组合IP数据报。 (3)路由器检查IP报头中的目的地址。如果目的地址位 于发出数据的那个网络，那么路由器就放下被认为已经达到 目的地的数据。 (4)如果数据要送往另一个网络，那么路由器就查询路 由表，以确定 数据要转发到的目的地。 (5)路由器确定哪个适配器负责接收数据后，就通过相 应的网络层软件传递数据。 工作原理演示
• 下面以图10为例来看看具体的数据帧交换过程。
① 当主机D发送广播帧时，交换机从E3端口接收到目 的地址为ffff.ffff.ffff的数据帧，则向E0、E1、E2 和E4端口转发该数据帧。
图10 数据帧交换过程
② 当主机D与E主机通信时，交换机从E3端口接收到目的 地址为0260.8c01.5555的数据帧，查找地址表后发现 0260.8c01.5555并不在表中，因此交换机仍然向E0、E1、 E2和E4端口转发该数据帧。
AUI端口 端口是用来与粗同轴电缆连接的接口，它是一种"D"型15针接口，这在令牌环网 端口 或总线型网络中是一种比较常见的端口之一。路由器可通过粗同轴电缆收发器实现与 10Base-5网络的连接，但更多的是借助于外接的收发转发器（AUI-to-RJ-45），实 现与10Base-T以太网络的连接。当然也可借助于其他类型的收发转发器实现与细同 轴电缆（10Base-2）或光缆（10Base-F）的连接。这里所讲的路由器AUI接口主要 是用粗同轴电缆作为传输介质的网络进行连接用的，AUI接口示意图如图所示。
（a） BNC头 图3.29 BNC型连接器
（b） T型头
RS-232是个人计算机上的通讯接口之一，由电子工业协会(Electronic Industries Association，EIA) 所制定的异步传输标准接口。通常 RS-232 接口以9个接脚 (DB-9) 或是25个接脚 (DB-25) 的型态出现，一般个人计算机上会有两组 RS-232 接口，分 别称为 COM1 和 COM2。
图10 数据帧交换过程
⑤ 如果在主机D与主机A通信的同时，主机B也正在向主机C发送数据， 交换机同样会把主机B发送的数据帧转发到连接主机C的E2端口。这时 E1和E2之间，以及E3和E0之间，通过交换机内部的硬件交换电路，建 立了两条链路，这两条链路上的数据通信互不影响，因此网络亦不会 产生冲突。所以，主机D和主机A之间的通信独享一条链路，主机C和 主机B之间也独享一条链路。而这样的链路仅在通信双方有需求时才 会建立，一旦数据传输完毕，相应的链路也随之拆除。这就是交换机 主要的特点。
无碎片直通方式 • 无碎片直通方式先存储接收到的数据帧的部分
字节（前64个字节），然后进行差错检验，如 果有错，立即滤除，并要求对方重发此帧，否 则认为该帧健全，并马上转发出去。“碎片” 是指当信息发送中突然发生冲突时，因为双方 立即停止发送数据帧而在网络中产生的残缺不 全的帧。碎片是无用的信息，必须将其滤除。
(3) 逻辑划分网络的功能
• 通过对帧的过滤，网桥实现了物理网络内部通信的相互隔离， 源和目标在同一物理网段中的数据帧由于网桥的数据过滤作 用是不会被转发或渗透到其他网段中的。将网桥所具备的这 种隔离功能称为逻辑划分网络的功能。
(4) 数据推进功能(动画)
• 网桥根据数据过滤的结果实现数据帧的转4.1 网络传输介质互联设备 4.2 物理层互联设备 4.3 数据链路层互联设备 4.4 网络层互联设备 4.5 应用层互联设备
4.1 网络传输介质互联设备
T型连接器 屏蔽或非屏蔽双绞线连接器RJ-45 RS232 RS232接口（DB-25） DB-25 终端适配器 调制解调器
• （1） 交换数据帧
交换机根据数据帧的MAC（Media Access Control）地址 （即物理地址）进行数据帧的转发操作。遵循以下规则：
如果数据帧的目的MAC地址是广播地址或者组播地址，则 向交换机所有端口转发（除数据帧来的端口）。 如果数据帧的目的地址是单播地址，但是这个地址并不 在交换机的地址表中，那么也会向所有的端口转发（除 数据帧来的端口）。 如果数据帧的目的地址在交换机的地址表中，那么就根 据地址表转发到相应的端口。 如果数据帧的目的地址与数据帧的源地址在一个网段上， 它就会丢弃这个数据帧，交换也就不会发生。
图10 数据帧交换过程
③ 当主机D与主机F通信时，交换机从E3端口接收到目的 地址为0260.8c01.6666的数据帧，查找地址表后发现 0260.8c01.6666也位于E3端口，即与源地址处于同一个网 段，所以交换机不会转发该数据帧，而是直接丢弃。
图10 数据帧交换过程
④ 当主机D与主机A通信时，交换机从E3端口接收到目的 地址为0260.8c01.1111的数据帧，查找地址表后发现 0260.8c01.1111位于E0端口，所以交换机将数据帧转发至 E0端口，这样主机A即可收到该数据帧。
2、集线器 、
集线器就是通常所说的Hub，就是一种多端口中 继器，其区别仅在于中继器只是连接两个网段，而集 线器能够提供更多的端口服务。集线器通过对工作站 进行集中管理，能够避免网络中出现问题的区段对整 个网络正常运行的影响。 • （1）集线器的功能 •
在网络中，集线器是一个共享设备，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。依据 IEEE802.3协议，集线器功能是随机选出某一端口的设 备，并让它独占全部带宽，与集线器的上联设备（交换 机、路由器或服务器等）进行通信。
4.4 网络层互联设备
路由器是互连网络的重要设备之一，它工作在OSI的第三层上，即 “网络层”上，路由器最基本的功能是转发数据包。在通过路由器实 现的互连网络中，路由器要对数据包进行检测，判断其中所含的目的 地址，若数据包不是发向本地网络的某个节点，路由器就要转发该数 据包，并决定转发到哪一个目的地址（可能是路由器，也可能是最终 目的节点）以及从哪个网络接口转发出去。
4.3 数据链路层互联设备
4.3.1 网桥
• 网桥工作在OSI模型中数据链路层的MAC子层。 • 网桥可以将局域网分成两个或更多的网段，它通过隔离每个网 段内部的数据流量，从而增加了每个节点所能使用的有效带宽。 • 网桥的重要功能是不受介质访问子层中冲突域的限制而扩展网 长，对于众多的共享LAN可以隔离LAN段，为每一个LAN段提供 相同的带宽，这就等于扩大了总带宽，既可使各个LAN段内部 信息包、冲突包都不会广播到另一个LAN段，明显地提高了利 用效率。同时网桥又具有存储、转发、过滤功能，使应当发送 到另一个LAN的信息正确转发。
(5) 帧格式转换功能
• 当数据帧通过网桥到达另一个执行不同局域网协议的LAN 时，网桥还能够对帧格式进行转换处理。
4.3.2交换机 交换机
• 随着局域网对容量和性能方面需求的增高，1993年，局域网交 换设备出现。1994年，国内掀起了交换网络技术的热潮。 • 1. 交换技术的基本原理
局域网交换技术是OSI参考模型中的第二层——数据链路层（DataLink Layer）上的技术，所谓“交换”实际上就是指转发数据帧 （frame）。在数据通信中，所有的交换设备（即交换机）执行两个 基本的操作： 交换数据帧，将从输入介质上收到的数据帧转发至相应的输出介质； 维护交换操作，构造和维护交换地址表。
附加知识:IP地址和物理地址
一个计算机有两个地址：
• IP地址(10.1.15.100)
IP地址有几位二进制? IPv4 32
• 物理地址:00105C C8AA1B(网卡上)
物理地址有几位二进制? 12*4=48位 前24位是厂家编号 后24位是厂内编号 保证全球唯一
图4.10 数据帧交换过程
图10 数据帧交换过程
交换机的转发方式
• 转发的三种方式：直通式、存储转发、无 碎片直通式
直通式：在输入端口检测到一个数据包后，只 检查其包头，取出目的地址，通过内部的地址 表确定相应的输出端口，然后把数据包转发到 输出端口，这样就完成了交换。
存储-转发方式 是指在交换机接收到数据 帧时，先存储在一个共享缓冲区中，然后 进行过滤（滤掉不健全的帧和有冲突的帧） 和差错校验处理，最后再将数据按目的地 址发送到指定的端口。