第5章 网络互联设备
《工业控制网络与人机界面组态技术》电子教案 第五章网络互联设备
（3）网络的互操作 指网络中的计算机具有透明地访问对方资源的 能力，这种能力是建立在互联接和互通基础之 上，通过高层软件实现的。 注意：互联接、互通和互操作分别表示了不同 层次的内涵，互联接是网络连接的物质基础， 互通是通信手段，互操作是网络互联的最终目 的，只有解决好这三个层次上的问题才能真正 实现网络的“互联”。
2
✓ 10BASET：100m ✓ 10BASE2：185m ✓ 10BSEE5：500m 2. 网络分段
在组建局域网时，往往需要进行网络分段。所 谓网络分段是指将一个大的网络系统分解成几 个小的局域网，然后通过网络互联设备（交换 机、网桥或路由器）将各个子网连接成一个整 体网络。
3
3. 网络互联的类型
（1）网络互联的应用类型 局域网之间的互联 局域网与广域网之间的互联 局域网通过广域网与Internet之间的互联 多个远程局域网之间互联为广域网
4
（2）互联局域网的类型 同构网络 所谓同构网络是指具有相同特性和性质的网络，也就
是说它们具有相同的通信协议，呈现给接入设备的 界面也相同。 异构网络 所谓异构网络是指具有完全不同的传输性质和通信协 议的网络。
有目的地转发数据帧。 网络层的互连设备 ✓ 主要设备有：路由器。 ✓ 功能：路径选择、拥塞控制和控制广播信息 ✓ 主要用于：不同网络之间的互连。如，当一个局域
网通过广域网与远程局域网连接时，就应当使用这 层设备。
10
高层互连设备 ✓ 主要设备：网关。 ✓ 当互连的网络的传输层及以上层协议不同
时就需要网关进行协议转换。 ✓ 目前使用最多的是：应用层网关。
8
2. 网间互连设备的层次
物理层的设备
✓ 主要设备有：中继器和集线器。
✓ 物理层互连设备的主要功能：对不同电缆段 之间的信号进行复制、整形、再生和转发位 信号。
网络互联设备PPT课件
传输速率
传输速率
网络设备的传输速率是衡量其性能的重要指标，常见的传 输速率有10Mbps、100Mbps、1Gbps等。
传输协议
不同的传输协议对应不同的传输速率，如以太网协议对应 10Mbps、快速以太网协议对应100Mbps、吉比特以太网 协议对应1Gbps等。
传输介质
传输介质也会影响传输速率，如光纤的传输速率比铜线更 高。
云计算的发展将促进网络互联设备的智能化和自 动化，提高设备的效率和可靠性。
AI与网络互联设备的融合
AI技术可以应用于网络互联设 备，提高设备的智能化水平， 实现更高效、智能的应用。
AI技术可以优化网络互联设备 的能耗和资源利用率，降低运 营成本。
AI技术的发展将促进网络互联 设备的创新和升级，催生更多 新的应用场景和商业模式。
网关
网关是用于连接不同协议或不同网络 段的设备，能够将数据包从一个协议 或网络段转换成另一个协议或网络段 。
网关在网络互联中起到协议转换和数 据转发的功能，使得不同协议或不同 网络段之间能够相互通信。
调制解调器
调制解调器是用于将数字信号转换为模拟信号或将模拟信号转换为数字信号的设 备。
在网络互联中，调制解调器主要用于将数字信号与电话线或其他传输介质相连接 ，实现数据的传输和Fra bibliotek收。兼容性
兼容性
网络互联设备的兼容性决定了其 与不同品牌和型号的设备之间的 互操作能力。
标准协议
遵循国际标准协议的网络设备具 有更好的兼容性，如IEEE 802.3 标准协议。
厂商技术支持
厂商对设备的技术支持力度也会 影响设备的兼容性，如是否提供 驱动程序和配置文件等。
安全性
01
安全性
计算机网络基础 第5章 网络互联技术
向量-距离路由选择算法的基本思想是：路由器周期性地向 其相邻路由器广播自己知道的路由信息，用于通知相邻路由 器自己可以到达的网络以及到达该网络的距离(通常用“跳 数”表示)，相邻路由器可以根据收到的路由信息修改和刷 新自己的路由表。
向量-距离路由选择算法的最大优点是算法简单、易于 实现。
第5章 网络互联技术
项目1 双机互连对等网络的组建
【学习目标】
熟练掌握路由器的工作原理和路由选择算法。 掌握常用的路由选择协议RIP和OSPF。 掌握路由器的配置方法。
5.1 路由器概述
路由器是互联网的主要节点设备。 路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由
选择（Routing），这也是路由器名称的由来（Router， 转发者）。
但是，由于路由器的路径变化需要像波浪一样从相邻 路由器传播出去，过程非常缓慢，有可能造成慢收敛 等问题，因此，它不适合应用于路由经常变化的或大 型的互联网网络环境。
另外，向量-距离路由选择算法要求互联网中的每个路 由器都参与路由信息的交换和计算，而且交换的路由 信息需要与自己的路由表的大小几乎一样，因此，需 要交换的信息量较大。
2. RIP协议
RIP协议是向量-距离路由选择算法在局域网上的直接实现。 RIP通过广播UDP报文来交换路由信息，每30秒发送一次路由
信息更新。
RIP用跳数作为尺度来衡量路由距离，跳数是一个数据包到达 目的网络所必须经过的路由器的数目。
如果到达相同目的网络有二个不等速或不同带宽的路由器， 但跳数相同，则RIP认为这两个路由是等距离的。
② 默认路由。
默认路由是一种特殊的静态路由。当路由表 中没有指定到达目的网络的路由信息时，就 可以把数据包转发到默认路由指定的路由器。
中职计算机网络-第5章-计算机网络设备
中职计算机网络-第5章-计算机网络设备填空1、以太网卡拥有一个全球唯一的网卡地址，它是一个长度为48位的二进制数。
2、集线器工作处于OSI模型中的物理层。
3、集线器的级联方法有两种：使用UPLink端口级联和使用普通端口级联。
4、两台处于不同子网的主机通信，必须要通过路由器进行路由。
5、路由器的主要功能为：路径选择、数据转发、和数据过滤。
6、路由器一般有多个网络接口，包括局域网的网络接口和广域网的网络接口。
7、网络互联中常用的路由协议有：RIP（路由选择信息协议）、OSPF（开放式最短路径优先协议）、IGRP（内部网关路由协议）等。
8、路由表分静态路由表和动态路由表。
名词解释网卡：一种称为网络适配卡的设备充当计算机与网络的接口。
集线器：是一种连接多个用户节点的设备，每个经集线器连接的节点都需要一条专用电缆。
集线器的堆叠将若干集线器用电缆通过堆叠端口连接起来，以实现单台集线器端口数的扩充。
集线器的级联是指使用集线器普通的或特定的端口来进行集线器间的连接。
网桥（Bridge）也称桥接器，是连接两个局域网的存储转发设备，用它可以完成具有相同或相似体系结构网络系统的连接。
虚拟网：是在交换式局域网的基础上，结合网络软件建立起的一个可跨接不同物理局域网、不同类型网段的各站点的逻辑局域网，也称虚拟工作组。
路由协议是指路由选择协议，是实现路由选择算法的协议。
静态路由表：由系统管理员事先设置好固定的路由表称为静态路由表。
动态路由表：动态路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。
调制解调器：计算机联网通信时，必须有能将数字信号转换为模拟信号及模拟信号转换成数字信号的转换装置，前者叫调制器，后者叫解调器，把两种功能做在同一台设备上，就称为调制解调器，即Modem。
收发器就是接收信号、发送信号的设备简答1、网卡有哪些主要的功能？（1）.实现局域网中传输介质的物理连接和电气连接；（2）.代表着一个固定的地址；（3）.执行网络控制命令；（4）.实现OSI模型中的数据链路层的功能；（5）.对传送和接收的数据进行缓存。
计算机网络技术与应用第5章
图5-2 中继器的连接示意图
第5章 网络互联与广域网
5.2.2 网桥
网桥也称桥接器，它是数据链路层上的局域网之间的 互联设备。网桥的功能是负责在数据链路层上实现数据帧 的存储转发和协议转换，用来实现多个网络系统之间的数
据交换。网桥的作用是扩展网络的距离，并通过过滤信息
流减轻网络的负担。图5-3为网桥的连接示意图。
第5章 网络互联与广域网
第5章 网络互联与广域网
5.1 网络互联概述 5.2 网络互联设备 *5.3 广域网简介 习题5 0
第5章 网络互联与广域网
5.1 网络互联概述
5.1.1 网络互联的概念
网络互联就是利用网络互联设备，将分布在不同
地域上的计算机网络相连接，以构成更大的计算机网
络系统，其目的在于实现处于不同网络上的用户间相 互通信和相互交流，以实现更大范围的数据通信和资 源共享。
(1) 传输速率较快，在没有ISDN时，人们使用调制解调
域网由一些节点交换机(也称通信处理机)以及连接这些交换 机的链路(通信线路和设备)组成，传输距离没有限制。广域 网的节点交换机实际上就是配置了通信协议的专用计算机， 是一种智能型通信设备。
第5章 网络互联与广域网
1．广域网的结构
广域网分为通信子网与资源子网两部分，广域网的通
信子网主要由节点交换机和连接这些交换机的链路组成。
1．公用电话交换网
公用电话交换网(Public Switch Telephone Network，
PSTN)即日常生活中的电话网，是一种以模拟技术为基础的
电路交换网络，其特点是通信资费低、数据传输质量差、 传输速率低、网络资源利用率低等。
第5章 网络互联与广域网
2．综合业务数字网
第五章网络互联设备
39
交换机
40
交换机与集线器的区别
共享式HUB
It’s for c
It’s for c
e
It’s for c It’s for c It’s for c
a
d
b
c
41
I’know who is c 交换式HUB
A
网3
网1 网2
11 51 E
21 D5 1
B
31
网4
41
网5
51
61
41 6 1 网6
F
C
“4”表示“从本路由 器到网 4”
“”表示“直接交付” “1”表示“距离是 1”
路由器 B 收到相邻路由器 A 和 C 的路由表
11 21 31
A
网3
网1 网2
11 51 E
21 D5 1
B
31
网4
41
(2)根据工作方式的不同，HUB可 分为共享式HUB 、堆叠共享式HUB以 及切换式HUB三大类。
22
5.2 集线器
3 集线器的扩展 a.集线器的堆叠(Stack)
集线器的堆叠是指将若干集线器 以特殊电缆通过特殊的端口连接起， 堆叠后的集线器从网络拓扑中可视为 一个集线器，也可作为一个集线器来 管理，如图所示。
下图是路由器功能的典型例子 54
主机 H1 IP1
查找路由表
硬件地址 路由器 R1
查找路由表
路由器 R2
HA1 局域网 HA3
HA4 局域网 HA5
HA6
主机 H2 IP2
局域网 HA2
05 网络互联
05网络互联本章主要内容1.网络互联的目的、要求和形式2.常用的网络的连接与互联设备（中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关）的工作原理、功能及应用本章要求1.了解网络互联的概念和目的2.了解网络连接与互联设备的工作原理3.掌握网络连接与互联设备的功能及应用5.1网络互联概述随着局域网的发展和广泛应用，许多单位都安装了各种网络，网络的应用和区域内信息的共享促使用户有了向外延伸的需求。
如果用于信息传输的网络不联系起来，它们只是一个一个的“信息孤岛”。
因此，网络互联是计算机网络发展和应用的必然需求。
5.1.1网络互联的概念网络互联是指利用一定的技术和方法，由一种或多种通信处理设备将两个或两个以上的网络，按照一定的体系结构模式连接起来，构成的一个更大规模的网络系统。
网络互联的结果可使用户在更大范围内实现信息传输和资源共享。
网络互联涉及多种互联技术，不仅包括同构网的互联，也包括异构网的互联。
网络互联有两方面的内容：一是将多个独立的、小范围的网络连接起来构成一个较大范围的网络；二是将一个节点多、负载重的大网络分解成若干个小网络，再利用互联技术把这些小网络连接起来。
1.网络互联、互通与互操作网络互联就是实现网络之间、网络上的主机之间的互联、互通、互操作。
互联（Interconnection）：是指在两个网络之间至少存在一条物理连接线路，它为两个网络之间的逻辑连接提供物理基础。
互通（Intercommunication）：是指互联的两个网络之间沟通逻辑连接并可进行数据交换。
互操作（Interoperability）：是指网络中不同计算机系统之间具有访问对方资源的能力。
互操作是在互通的基础上实现的。
互联、互通与互操作三个概念是不同的，它们表示不同层次的涵义。
但三者之间又有密切关系：互联是基础，互通是手段，互操作是目的。
2.网络互联目的进行网络互联的主要目的有以下三个：⑴扩大网络用户之间资源共享和信息传输的范围；⑵提高网络的使用效率和网络管理能力；⑶使不同网络中的节点互联互通。
网络互联设备概述
网络互联设备概述1. 引言在当今高度互联的世界中，网络互联设备扮演着至关重要的角色。
无论是家庭网络、企业网络还是运营商网络，网络互联设备都是实现设备之间连接的关键组成部分。
本文将概述网络互联设备的定义、功能以及常见的类型。
2. 定义网络互联设备是指用于连接不同网络或将多个设备连接在一起的硬件设备。
它们提供了数据包传递、交换和路由的功能，从而实现了设备之间的通信。
网络互联设备可以根据其功能和用途分为多个类型。
3. 功能3.1 数据包传递网络互联设备的核心功能之一是数据包传递。
当一个设备向另一个设备发送数据时，数据被分割成小的数据包，并通过互联网络传递。
网络互联设备负责接收这些数据包，并将它们传递到目标设备。
3.2 交换在一个局域网（LAN）中，网络互联设备可以实现数据包交换。
当一个设备发送数据包到网络上时，网络互联设备会根据目标设备的MAC地址，将数据包仅发送到目标设备，而不是广播到整个网络。
3.3 路由在一个广域网（WAN）中，网络互联设备可以实现路由功能。
路由器是一种常见的网络互联设备，它使用IP地址将数据包从源设备转发到目标设备。
路由器根据预定义的路由表来确定数据包的最佳路径，并且可以根据网络拥塞和性能等因素进行动态路由。
4. 类型4.1 路由器路由器是最常见的网络互联设备之一。
它在不同网络之间提供连接和通信的功能。
路由器能够处理各种类型的数据包，并根据目标地址将它们传递到正确的网络。
除了路由功能外，许多路由器还具有防火墙、虚拟专用网络（VPN）和带宽管理等功能。
4.2 交换机交换机是局域网中常见的网络互联设备。
它通常用于连接多个设备，例如计算机、打印机和服务器。
交换机能够在不同设备之间进行数据包交换，以实现高效的数据传输。
它还可以根据MAC地址来确定数据包的转发路径，从而提高网络的性能和安全性。
4.3 网桥网桥是连接两个不同的局域网的网络互联设备。
它能够将两个局域网的数据包传递和转换，使得两个局域网之间的设备可以进行通信。
网络互联技术与设备
5.2 网络互联设备
(2)中继器可以连接相同传输介质的同类局域网(例如，粗同 轴电缆以太网之间的连接)，也可以连接不同传输介质的同类 局域网(例如，粗同轴电缆以太网与细同轴电缆以太网或粗同 轴电缆以太网与双绞线以太网的连接)。
(3)由于中继器在物理层实现互联，所以它对物理层以上各 层协议(数据链路层到应用层)完全透明，中继器支持数据链 路层及其以上各层的任何协议，也就是说只有物理层以上各 层协议完全相同才可以实现互联。
5.2.2 集线器
集线器(Hub)最初的功能是把所有结点集中在以它为中心的 结点上，有力地支持了星型拓扑结构，简化了网络的管理与 维护。集线器的网络结构如图5-2所示。
上一页 下一页 返回
5.2 网络互联设备
集线器工作在物理层，逐位复制某一个端口收到的信号，放 大后输出到其他所有端口，从而使一组结点共享信号。集线 器的功能主要如下:
条物理连接线路，它为两个网络之间的逻辑连接提供物理基 础。如果两个网络的通信协议相互兼容，则两个网络之间就 能进行数据交换。 互通(intercommunication):是指互联的两个网络之间 有逻辑连接并可进行数据交换。 互操作(interoperability):是指网络中不同计算机系统之 间具有访问对方资源的能力。互操作是在互通的基础上实现 的。
上一页 下一页 返回
5.2 网络互联设备
图5-4所示为网桥与广播风暴的形成过程。图5-4中有4个局 域网(局域网1、局域网2、局域网3与局域网4)分别通过端 口号为N. L、N.2、N.3与N.4的端口与网桥相连，通过网 桥实现了局域网之间的互联。网桥为了确定接收数据帧的转 发路由，需要建立“端口结点地址表”。如果局域网4中结 点号为504的计算机刚接入，那么“端口结点地址表”的记 录中:N.l对应结点101,N.2对应结点803 ,N.3对应结点 205,N.4对应结点504。在这种情况下，如果局域网1中结 点号为101的计算机希望给结点号为205的计算机发送数据 帧，网桥可以通过“端口结点地址表”中保存的信息，很容 易确定通过N.3端口线路转发到局域网3,结点号为205的计 算机一定能接收到该数据帧。
《网络互联设备》课件
校园网络需要满足大量用户同时在线 的需求，提供高速、稳定的网络服务 ，同时保障网络安全和信息安全。
家庭网络
家庭网络是家庭内部使用的计算机网络，通过各种网络互联设备实现家庭成员之间 的信息共享、在线娱乐和远程控制等功能。
家庭网络需要简单易用、经济实惠，方便家庭成员随时随地访问互联网资源。
家庭网络互联设备包括路由器、交换机、调制解调器等，用于连接家庭成员的计算 机、智能家居设备等，提高家庭生活的便利性和舒适性。
06
网络互联设备的未来展望
Chapter
新技术与新设备
1 2
5G/6G技术
随着5G/6G技术的不断发展和普及，将会有更多 新型的网络互联设备出现，如5G/6G路由器、 5G/6G智能手机等。
物联网设备
物联网技术的广泛应用将催生一系列新的网络互 联设备，如智能家居设备、智能穿戴设备等。
3
虚拟现实和增强现实设备
升级与更新方法
02
介绍设备升级与更新的方法，如通过软件升级、固件更新等。
注意事项与风险
03
介绍在升级与更新过程中需要注意的事项和可能存在的风险。
05
网络互联设备的安全问题
Chapter
设备安全风险
01
设备物理安全
设备可能遭受物理损 坏或被非法访问。
02
操作系统安全
设备使用的操作系统 可能存在安全漏洞。
全面智能化
未来的网络互联设备将更加智能 化，具备自主学习和自我调整的
能力。
高度集成化
设备间的连接和协作将更加紧密 ，形成高度集成的网络体系。
极致用户体验
网络互联设备将更加注重用户体 验，提供更加个性化、高效和便
捷的服务。
网络互联设备
集线器是有多个端口的中继器。简称HUB
集线器是一种以星型拓扑结构将通信线路集中在一起的设备，相当于总线，工作在物理层，是局域中应用最 广的连接设备，按配置形式分为独立型hub，模块化hub和堆叠式hub三种。
路由器工作在OSI体系结构中的络层，这意味着它可以在多个络上交换和路由数据数据包。路由器通过在相 对独立的络中交换具体协议的信息来实现这个目标。比起桥，路由器不但能过滤和分隔络信息流、连接络分支， 还能访问数据包中更多的信息。并且用来提高数据包的传输效率。
路由表包含有络、连接信息、路径信息和发送代价等。
智能型HUB改进了一般HUB的缺点，增加了桥接能力，可滤掉不属于自己段的帧，增大段的频宽，且具有管能 力和自动检测端口所连接的PC卡速度的能力。
市场上常见有10M，100M等速率的HUB。
随着计算机技术的发展，Hub又分为切换式、共享式和可堆叠共享式三种。
(1)切换式Hub
一个切换式Hub重新生成每一个信号并在发送前过滤每一个包，而且只将其发送到目的。切换式Hub可以使 10Mbps和100Mbps的站点用于同一段中。
பைடு நூலகம்和桥一样关可以是本地的，也可以是远程的。
关已成为络上每个用户都能访问大型主机的通用工具。
关把信息重新包装的目的是适应目标环境的要求。
关能互连异类的络。
关从一个环境中读取数据，剥去数据的老协议，然后用目标络的协议进行重新包装。
关的一个较为常见的用途是在局域的微机和小型机或大型机之间作翻译。
感谢观看
路由器比桥慢，主要用于广域或广域与局域的互连。
计算机网络设备介绍
堆叠扩展
级联扩展
（1）使用Uplink端口级联
Uplink端口级联 注意点
在这里要注意的是级联的两台集线器间，级联 双绞电缆所连接的下一台集线器的端口不再是 我们想象的"Uplink端口"了，而是连接到普通 端口上
级联扩展
（2）使用普通端口级联
同种设备用交叉线 异种设备用直通线
5.4交换机（switch）
5.5.4 路由器的主要特点
1、路由器可以互联不同的协议、不同的传输介 质、不同的拓扑结构和不同的传输速率的异种 网。广泛用于LAN—WAN—LAN 2、路由器工作在网络层，他与网络层协议有关。 3、对大型网络进行微段化，将分段后的网络用 路由器连接。可以提高网络性能，提高网络带 宽的目的。
5.6调制解调器（物理层）
练一练
13、在10base-T的以太网中，使用双绞线作为 传输介质，最大的网线长度为（）
A.2000m B.500m C.185m D.100m
练一练
1、双绞线只能用于传输模拟信号，而不可传送 数字信号。（） 2、集线器的功能是进行信号放大与中转。（） 3、路由器是资源子网中的一种设备。（） 4、两个同类型网络互联时，也可以采用网关进 行连接。（） 5、路由器具有网桥的所有功能，但网桥不具备 选择网络通信路径的功能。（）
A.中继器路由器 B.网关与路由器 C.路由器与网桥 D.网关与中继器 9、通常采用（）设备将LAN连接到WAN或Internet上 A.Router B.Hub C.Repeater D.Modem
练一练
10.使用集线器连接的以太网不能直接使用的传 输介质是（）
A.双绞线 B.粗同轴电缆 C.细同轴电缆 D.光纤 11.（）是提供传输介质与网络主机的接口电路 A.路由器 B.集线器 C.网桥 D.网卡 12、交换机能够识别（）地址 A.DNS B.TCP C.网络层 D.MAC
计算机网络技术网络互联设备
计算机网络技术网络互联设备一、引言计算机网络技术的快速发展使得人们可以更加便捷地进行信息交流和资源共享。
而在实现计算机网络互联的过程中，网络互联设备起着至关重要的作用。
本文将对常见的网络互联设备进行介绍，包括路由器、交换机和防火墙。
二、路由器路由器是计算机网络中的重要设备，主要用于在不同网络之间进行数据包交换和路由选择。
它通过在网络的边界上连接不同的网络，实现了网络之间的通信。
路由器具有以下特点： - 路由功能：根据目标地址选择最佳路径，将数据包从源网络转发到目标网络。
- 流量控制：根据网络拥塞情况动态调整数据包的转发速率。
- 数据包过滤：通过配置路由器上的访问控制列表（ACL）来限制网络流量。
- 网络地址转换（NAT）：将私有IP地址转换为公共IP地址，实现内网访问互联网。
三、交换机交换机是用于连接和转发网络数据的设备。
它在局域网（LAN）内部起到数据交换的作用。
与路由器不同，交换机不关心网络地址，它主要根据MAC地址进行数据包转发。
交换机具有以下特点： - 交换功能：根据MAC地址和端口号，将数据包从源端口转发到目标端口。
- 广播和多播：可以将广播或多播数据包转发到所有连接的端口。
- VLAN技术：支持虚拟局域网（VLAN），将不同的端口划分到不同的虚拟局域网中。
- 速度和带宽：支持不同速度和带宽的端口，满足不同设备的需求。
四、防火墙防火墙是用于保护计算机网络免受未经授权的访问和攻击的安全设备。
它通过监控网络流量，并根据预设的规则来过滤和阻止恶意流量。
防火墙具有以下特点： - 包过滤：根据源地址、目标地址、端口号等信息，对数据包进行过滤和控制。
- 代理服务：提供代理服务，隐藏内部网络的真实IP地址。
- VPN支持：支持虚拟私有网络（VPN），确保数据在互联网上传输时的安全性。
- IDS/IPS：集成入侵检测系统（IDS）和入侵防御系统（IPS），及时检测和阻止网络上的恶意活动。
第5章 计算机网络互连技术及应用
• 2．网络互连的层次分类
一般情况下，网络互连可以在ISO/OSI 七层模型中的任意一层进 行，主要有以下几种： ① ② ③ ④ 物理层互连 数据链路层互连 网络层互连 高层互连
网络互连的一般原则是从互连层开始，其上各层的协议要相同， 而互连层下面各层的协议的异构特性则由互连层屏蔽。一般来说，互 连的层次越高，互连协议就越复杂。
11
• 2．集线器(HUB)
集线器其实是一种特殊的中继器，它有一个端口和主干 网连接，而其他的端口连接一组工作站，如图就是一个典型的集线器 实物图。
12
• 3．集线器的种类
根据集线器的功能的不同，可以将集线器分成不同的类型:
① ② ③ ④ 独立式集线器 堆叠式集线器 模块式集线器 智能型集线器
13
第 5 章
计算机网络互连技术及应用
1
【本章目标】
• 一个计算机系统，接入计算机通信网络， 可以与其它计算机系统通信。计算机通信 网络互连技术是解决两个计算机通信网络 中的某两个计算机系统相互通信的技术。 本章介绍计算机通信网络互连技术的层次 性，各种互连设备的工作原理，以及路由 协议、IP协议和移动IP、IP组播。
19
5.2.6 网络互连设备的比较与应用选择
表中列出中继器（集线器）、网桥（第二层交换机）、路由器 （第三层交换机）、网关等互连方式的特点比较.
20
5.3 路由协议
5.3.1路由协议概述 5.3.2路由信息协议RIP 5.3.3开放式最短路径优先协议OSPF 5.3.4边界网关协议4（BGP-4）
31
5.4 IP协议
• • • • 5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.4.4 Internet协议概述 IP地址及子网 IP协议 ICMP协议
《计算机网络基础》课件 第5章 网络互联技术
第 6 页 共 134 页
5.1 网络互连概述
5.1.2 网络互联准则
由于不同的计算机网络之间存在各种差异，如不同 的寻址模式，不同的分组长度，不同的网络接口， 不同的介质访问机制，不同的等待时限，不同的路 由寻址技术，不同的差错恢复能力和状态报告等， 所以网络互联主要应当考虑和解决以下一些问题。
对于网卡而言，每块网卡都有一个唯一的标识， 它是网卡生产厂家在生产时烧入ROM（只读存 储芯片）中的，我们把它叫做MAC地址（或物 理地址）。MAC地址由48位二进制组成，为方 便理解和记忆，通常分成6组，每组8位二进制。 每组再用十六进制表示，组与组之间用“-”分 隔，如：00-30-18-A2-18-A6。
网桥协议转换
也就是说，网桥工作在数据链路层，进行相似的网络间帧的转发， 实现MAC子层的连接，例如，以太网—以太网、以太网—令牌环、
网桥
以太网—FDDI等。
第 28 页 共 134 页
5.2 网络互连设备
5.2.2 数据链路层互联设备
1）网桥的结构
网桥的结构由端口模块，存储模块、 软件模块（端口管理软件、协议转 换软件、地址表）、转发模块四部 分组成，如右图所示。
第 9 页 共 134 页
5.1 网络互连概述
5.1.2 网络互联准则
此外，网络互联还应当遵守以下基本准则。
屏蔽或者容纳各个 物理网络的差别；
1
隐藏各个物理网 络的实现细节；
为用户提供通用 透明服务。
2
3
第 10 页 共 134 页
5.1 网络互连概述
5.1.3 网络互联的类型
网络互联的类型主要有：局域网与 局域网（LAN/LAN）的互联、局 域网与广域网（LAN/WAN）的互 联、局域网通过广域网 （LAN/WAN/LAN）互联、广域 网与广域网（WAN/WAN）的互 联，如右图所示。
网络互联设备
网络互联设备引言网络互联设备是指用于连接和互连计算机网络的硬件设备。
随着互联网的发展和普及，网络互联设备在人们的生活中扮演着越来越重要的角色。
本文将介绍几种常见的网络互联设备，包括路由器、交换机、防火墙和负载均衡器。
路由器路由器是网络互联设备中最为常见的一种。
它通过决策传送数据的最佳路径来实现不同网络之间的互连。
路由器可以根据目的地地址和网络条件来选择最佳的转发路径，并将数据包传送到正确的目标。
除了传输数据包，路由器还可以执行网络地址转换（NAT）等功能。
路由器通常具有多个网络接口，可以连接不同的网络。
它可以将收到的数据包从一个接口发送到另一个接口，从而实现网络之间的互连。
路由器还可以根据网络拓扑和路由表来决定数据包的转发路径。
现代路由器通常也包含了防火墙和虚拟专用网络（VPN）的功能。
交换机交换机是用来实现局域网内计算机之间互联的网络设备。
它通过学习每个端口连接的设备的MAC地址，将数据包转发到正确的目标设备。
交换机可以提供更高的带宽和更低的延迟，使得局域网内的数据传输更加快速和可靠。
交换机通常具有多个端口，可以同时连接多台计算机。
当一台计算机发送数据包时，交换机会根据目标MAC地址将数据包转发到相应的端口，从而实现计算机之间的数据交换。
现代交换机还可以支持虚拟局域网（VLAN）和链路聚合（LAG）等高级功能。
防火墙防火墙是一种网络安全设备，用于保护计算机网络免受未经授权的访问和恶意攻击。
防火墙可以监控网络流量并根据预定义的规则来允许或阻止特定的数据包通过。
它可以过滤不安全的网络流量，提供网络安全性。
防火墙通常位于网络的边界，可以监控内部和外部网络之间的数据传输。
它可以检测和阻止恶意的网络攻击，如入侵、病毒和垃圾邮件。
现代防火墙还可以提供虚拟专用网络（VPN）和入侵检测系统（IDS）等功能。
负载均衡器负载均衡器是一种用于分发网络流量的设备。
它可以将传入的网络连接分配到多台服务器上，从而实现负载的均衡。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光纤介绍
光纤的结构
光纤的尺寸
光纤的类型 光纤通信系统
光纤的结构
光纤的参数
描述光纤尺寸的参数有两个：
内芯直径和反射层直径，其度量单位都为
微米(μm, 1μm=1×10-6m)。
最细的光纤其内芯直径通常只有5~10μm， 粗一些的光纤其内芯直径为50~100μm。 局域网中最常用的光纤是62.5μm/125μm的
网
桥
网桥的功能
缓存：网桥首先会对收到的数据帧进行缓存并
处理
过滤：判断入帧的目标节点是否位于发送这个
帧的网段中，如果是，网桥就不把帧转发到网桥的其 他端口
转发：如果帧的目标节点位于另一个网络，网
桥就将帧发往正确的网段
网桥的功能
扩散：如果在表中找不到目标地址，则按 扩散的办法将该数据发送给与该网桥连接的除 发送该数据的网段外的所有网段。
网卡的功能与分类
1、网卡的功能 网卡能够完成物理层和数据链路层的大部分功能，包括网 卡与网络电缆的物理连接、介质访问控制（如实现 CSMA/CD协议）、数据帧的拆装、帧的发送与接收、错 误校验、数据信号的编/解码（如曼彻斯特代码的转换） 以及数据的串行/并行转换等功能。
随着集成度的不断提高，网卡上的芯片个数在不断减少。 网卡的功能大同小异，其主要功能有以下3个。 • 数据的封装与解封：发送时将网络层传递的数据加上首 部和尾部，组成以太网的帧。接收时将以太网的帧剥去首部 和尾部，然后送交网络层。 • 链路管理：主要是实现CSMA/CD协议。 • 编码与译码：一般使用曼彻斯特编码与译码。
3类
4类 5类 E5类 6类
16Mbit/s
20Mbit/s 100Mbit/s 1000Mbit/s 2.4Gbit/s
不超过16Mbit/s的局域网数据传输。
不超过20Mbit/s的局域网数据传输。
100Mbit/s距离100米的局域网数据传输。
1000Mbit/s的局域网数据传输 1000Mbit/s以上的的局域网数据传输。
说明：当然，这种使用的划分也不是绝对的，如在局域 网—局域网互连中，有时为了起到信息的隔离作用，也 采用路由器作为互连设备。
（1）LAN-LAN
LAN互连又分为同种LAN互连和异种LAN互连。常用设备有中继器和网 桥,LAN互连如图所示。
（2）LAN-WAN 用来连接的设备是路由器或网关，具体如图所示。
光纤，其中62.5μm是内芯直径，而125μm
是反射层的直径。
光纤的类型
多模光纤(Multimode Fiber, MMF)
光纤颜色：橙色 光信号不止一种波长，典型的多模光纤尺寸 为62.5μm/125μm
单模光纤(Singlemode Fiber, SMF ) 光纤线颜色：黄色 光信息只有一种波长，典型的单模光纤尺寸为 8μm/125μm
在无线网络中，计算机使用的是无线网卡
中继器和集线器
中继器的功能 “5-4-3”规则 集线器的功能
中继器的功能
中继器(Repeater)最简单的互连设备。它工作在OSI 模型的物理层，用于扩展LAN网段的长度，延伸信号 传输的范围，例如可加大线缆的传输距离。
中继器可以连接不同类型的线缆。
双绞线的结构
双绞线的结构
双绞线的颜色
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
颜色 橙白
橙
绿白
蓝
蓝白
绿
棕白
棕
双绞线的接头(RJ45)
正面
侧面
双绞线的线材等级
类别 1类 2类 最大传输速度 2Mbit/s 4Mbit/s 应 用 模拟和数字语音(电话)通信以及低速的数据传 输。 语音、ISDN和不超过的4Mbit/s的局域网数据 传输。
集线器
端口1 端口2 端口3 端口4 端口5 端口6 端口7 端口8
主机A
主机B
集线器属于纯硬件网络底层设备，不具有“记忆”和 “学习”的能力。它发送数据时没有针对性，采用广播方 式发送。也就是说当它要向某端口发送数据时，不是直接 把数据发送到目的端口，而是把数据包发送到集线器所有 端口 。
网桥和交换机
局域网—局域网互连 局域网—广域网互连 局域网—广域网—局域网互连 广域网—广域网互连。
局域网—局域网互连一般解决一个组织机构内部或一个 小区域内相邻的几个楼群之间的通信，大多采用集线器 和交换机就足够了。 局域网—广域网的互连由于协议差异较大，一般多采用 路由器。路由器可以连接以太网、令牌环网、FDDI等局 域网和X.25、帧中继等广域网。在局域网—广域网的互 连中，如果是协议差别太大的高层系统，一般要采用特 定的网关。 广域网—广域网的互连起来，须采用路由器或网关。
无线技术简介
安装便捷
使用灵活 经济节约 易于扩展
第五章
网络互连与网络连接设备
1 网络互连层次
2 网络互连的类型
网络互连层次
OSI七层参考模型使网络互连层次变得 简洁和规范。根据网络互连设备工作的层次 及其所支持的协议，网络互连设备通常可以 分为4种： （1）集线器 （2）交换机 （3）路由器 （4）网关
2、网卡的分类 网卡按照不同的标准，可以作不同的分类。最常见的是按 传输速率、总线接口分类。 （1）按传输速率分类。 按传输速率可分为10 Mbit/s、100 Mbit/s、10/100 Mbit/s 自适应以及1000 Mbit/s网卡。
（3）按总线插口类型分类。 一般百兆以下网卡采用PCI总线网卡，吉比特网卡采用 PCI-X总线网卡。 USB网卡一般是外置式的，具有支持热插拔和不占用计算 机扩展槽的优点，安装更为方便。PCMCIA接口网卡用于 笔记本电脑 。
（3）LAN-WAN-LAN 这是将两个分布在不同地理位置的LAN通过WAN实现互连，连接设备主要 有路由器和网关，具体如图所示。
（4）WAN-WAN 通过路由器和网关将两个或多个广域网互连起来，可以使分别连 入各个广域网的主机资源能够实现共享。如图所示。
网卡
计算机与外界局域网的连接是通过在主机箱内插入一块网 络接口板（或者是在笔记本电脑中插入一块PCMCIA卡） 来实现计算机和网络电缆之间的物理连接，为计算机之 间相互通信提供一条物理通道，并通过这条通道进行高 速数据传输。
中继器和集线器
1、集线器的主要功能 在使用10Base-T的以太网协议组网时，集线器的作用 就显得十分重要，它主要有以下5个方面的功能。
1 2 3 放大和整形功能 检测冲突功能 端口扩展功能 数据转发功能
4 5
介质互连功能
2、线器的工作原理 集线器作为以太网的中心连接设备时，所有结点通过非 屏蔽双绞线与集线器连接。在物理结构是星型结构，在逻辑 上仍然是总线型结构，并且在MAC层仍然使用CSMA/CD介质访 问控制方法。集线器的基本结构如图所示。
网桥的功能
学习：每当帧经过网桥时，网桥首先在网桥表中
查找帧的源MAC地址，如果该地址不在网桥表中，则将 有该MAC地址及其所对应的网桥端口信息加入
数据帧要去往的目标MAC地址 MAC A MAC B
使用的网桥端口 端口3 端口2
MAC C
端口1
交换机的功能
交换机(Switch)其实是更先进的网桥，它除了具备网桥 的所有功能外，还通过在节点或虚电路间创建临时逻辑 连接，使得整个网络的带宽得到最大化的利用。 通过交换机连接的网段内的每个节点，都可以使用网络 上的全部带宽来进行通信，而不是各个节点共享带宽。
同轴电缆介绍
同轴电缆的结构
同轴电缆的分类和技术标准
同轴电缆的结构
同轴电缆的技术标准
类型
技术标准 直径
传输距离
细缆 0.25英寸
185m 螺旋形BNC头(端接) T形头(分接) 50 Ω 10Base2 (细缆以太网)
粗缆 0.5英寸
500m
接头
阻抗 应用的 局域网类型
AUI
50 Ω 10Base5 (粗缆以太网)
交换机与集线器的区别
交换机的并行程度更高，不同于集线器的 共享带
交换机的缓存能力更强
宽。
交换机的智能化程度更高
交换机具有支持虚拟局域网(VLAN)的能力
HUB
共享式HUB
It’s for c It’s for c It’s for c It’s for c It’s for c
e
a
d
b
c
网桥的功能
网桥的工作原理 交换机的功能 交换机与集线器的区别 交换机的类型
网桥的功能
网桥(Bridge)工作在OSI模型的数据链路层，可以 用于连接具有不同物理层的网络，如连接使用同 轴电缆和UTP的网络。 网桥是一种数据帧存储转发设备，它通过缓存、 过滤、学习、转发和扩散等功能来完成操作。
路由器
路由器是网络中进行网间互连的关键设备，工作 在OSI模型的第3层（网络层），主要作用是寻找 Internet之间的最佳路径。 路由器具有路由转发、防火墙和隔离广播的作用， 路由器不会转发广播帧，路由器上的每个接口属于一 个广播域，不同的接口属于不同的广播域和不同的冲 突域。
路由器的功能
路由器(Router)工作在OSI模型的网络层， 因此可以连接1层和2层结构不同的网络。 路由器通过在相邻的路由器节点之间进行路 径选择(即路由)功能，通过最佳的路径来传送 数据包。 隔离广播，阻止广播风暴。 所有通过路由器连接的网络必须使用相同的 寻址机制(通常使用IP地址)。
路由器
按功能划分 。 从功能上划分，可将路由器分为核心层（骨干级）路由器、分发 层（企业级）路由器和访问层（接入级）路由器。
路由器的工作原理(1)