网络体系结构-物理层网络设备

最多五个网段 最多串接四个中继器 其中三个网段可用来连接节点 有二个网段不能用来连接节点，只能用于延 伸距离 如上，构成了一个以太网

延伸距离
中继器1 中继器2
延伸距离
中继器3 中继器4
没有什么东西是绝对的，包括这54321和传输距离。 但唯一可靠的参考是是时延，RTT时间一定不能超过 512us。 数据包在网络中一来一去的时间如果超过了这个时延， 就会被认为是断开的。 随着技术的发展，和中继器的淘汰，这个规则基本上 已经淘汰，但仍有一个不变的，那就是 RTT 值 512us 。 在以太网络中，为512us。 100M以太网中，为51.2us。 1000M中，5.12us。 10000M中，0.512us。
3、下面那种网络互连设备和网络层关系最密切？ A、中继器 B、交换机 C、路由器 D、网关 4、路由器操作下面那种信息单元？ A、比特 B、字节 C、消息 D、数据包 5、指定网卡的地址在下面那种信息单元的头部可 以找到？ A、桢 B、数据包 C、消息 D、以上都不是
6、在大多数层以及最高层工作的设备是： A、中继器 B、交换机 C、路由器 D、网关 7、一个“可以互操作”的设备是： A、基于相同的标准 B、来自相同的厂商 C、使用相同的操作系统 D、很方便地重新配置 8、中继器主要在下面那层操作？ A、物理层 B、数据链路层 C、网络层 D、传输层
1、被动集线器
顾名思义，被动集线器是相对静止的。它们没 有专门的动作来提高网络性能，也不能帮你检 测硬件错误或性能瓶颈，它们只是简单地从一 个端口接收数据并通过所有端口分发，这是集 线器可以做的最简单的事情。被动集线器是星 形拓扑以太网的入门级设备。 被动集线器通常有一个10Base-2端口和一些 RJ-45接头。我们知道，10Base-5是使用粗缆 的以太网，这个10Base-2接头可以用于连接主 干。有些集线器还有可连到收发器的AUI端口 以建立主干。
第三章 物理层网络设备
3.1 中继器 3.2 集线器 3.3 智能集线器
3.1 中继器
由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐 衰减，衰减到一定程度时将造成信号失真，因此会 导致接收错误。中继器就是为解决这一问题而设计 的。它完成物理线路的连接，对衰减的信号进行放 大，保持与原数据相同。
一般情况下，中继器的两端连接的是相同的媒体， 但有的中继器也可以完成不同媒体的转接工作。从 理论上讲中继器的使用是无限的，网络也因此可以 无限延长。事实上这是不可能的，因为网络标准中 都对信号的延迟范围作了具体的规定，中继器只能 在此规定范围内进行有效的工作，否则会引起网络 故障。
有些线缆可能有电磁干扰使分组不能按正常时序 到达集线器，主动集线器可以将转发的分组重新 同步。有时数据根本就到不了目的地，主动集线 器通过在单个端口重发分组来弥补数据的丢失。 主动集线器可以调整时序以适应较慢的、错误率 较高的连接。当然，这样做会降低连接到该集线 器上设备的整体网络速度，但是，有时这比丢失 数据要好。此外时序调整实际上可以减少局域网 中的冲突次数，数据不需要重复广播，局域网就 可以传输新的数据。 主动集线器提供一定的优化性能和一些诊断能力， 它们比简单的被动集线器贵，可以配以多个、多 种端口。
可扩展性
确保集线器有足够的端口容量，这将有效降低未 来添加端口时的花销。可堆叠式集线器和小型的 中型网络集线器可能没有足够多的端口进行大规 模的安装。 如果网络在未来将有显著增长或改变，可以考虑 带有内置模块扩展插槽的集线器。一定要确保提 供的模块中包括自己最有可能需要的性能。例如， 如果要购买一个带有以太网模块的集线器并计划 将其用在ATM主干上，那么就应该确认该集线器 有可用的ATM模块。记住，模块是专用的。不能 将一个厂商的模块插入另外一个厂商的集线器中。
集线器的配置 星型配置的以太网是如今最流行的以太网组网方 式。线缆使用RJ-45连接头，一端直接连接设备的 网卡，另一端连接集线器的端口。 这类网络通常使用5类双绞线来连接。10BaseT星状 连接的网络和使用10Base2（细缆以太网同轴电 缆）以及10Base5（粗缆以太网同轴电缆）总线拓 扑的网络比较起来有如下优点： 结点容易从网络中增加和移除； 由于有问题的结点可以很容易地从网络中移除， 所以网络问题更容易解决。
3.1 中继器习题
1、中继器可以将局域网扩展到任意长度，判断 正误。 2、中继器将弱信号复制后仍为弱信号，强信号 复制后仍为强信号，判断正误。 3、中继器也会复制错误，判断正误。 4、中继器可以连接一个以太网网段和一个令牌 环网网段，判断正误。 5、适用中继器的主要目的是要在网络中添加更 多的设备，判断正误。
4、高级百度文库性
高端集线器还提供其它一些特性，如冗 余交流电源、内置直流电源、冗余风扇， 还有线缆连接的自动中断、模块的热插 拔、自动调整10Base-T接头的极性，再 如冗余配置存贮、冗余时钟，有些集线 器还集成了路由和桥接功能。
中继器实例
3.2 集线器习题
1、下面那种网络设备和数据链路层关系最密切？ A、中继器 B、交换机 C、路由器 D、网关 2、下面那种网络互连设备和物理层关系最密切？ A、中继器 B、交换机 C、路由器 D、网关
9、下面那种说法是错误的？ A、中继器可以连接一个以太网UTP线缆上的设 备和一个在以太网同轴电缆上的设备 B、中继器可以增加网络的带宽 C、中继器可以扩展网络上两个节点之间的距离 D、中继器能够再生网络上的电信号 10、下面关于5/4/3规则的叙述那种是错误的？ A、在该配置中可以使用4个中继器 B、整体上最多可以存在5个网段 C、2个网段用作连接网段 D、4个网段连接以太网节点
中继器的特点
中继器可以将局域网的一个网段和另一 个网段相连，而且可以连接不同类型的 介质，如10Base2与10Base5。 由于中继器只是一种信号放大设备，它 不能连接两种不同的介质访问类型，如 令牌环网和以太网。 中继器只是一种物理层设备，它不能识 别数据桢的格式和内容，也不能将一种 数据链路报头类型转换成另外一种形式。
中继器的适用场合
中继器适用于较小地理范围内的相对较 小的局域网（少于100个节点），如一栋 办公楼。 由于中继器不能隔断局域网网段间的通 信，所有的数据都能双向通过中继器 （不能过滤任何数据），所以不能用它 连接负载沉重的局域网。
以太网中继器
在以太网中，中继器用来扩展物理介质 的作用距离。 5/4/3规则 5/4/3的规则最初提出来，是为了简化 10M以太网络的设计难度，因为没有人 会计算不同介质的不同时延。而这个规 则最大的好处是通用性强，无论什么样 的设备，什么样的传输介质，都完全遵 循这个规则。
需要注意的其他冗余性还有网桥模块、管理模块 以及提供良好散热功能的风扇等。 尽量避免在结构上过于依赖背板和模块集线器。 可以使用固化在半导体硬件中执行的交换技术和 替代功能，这种功能由于没有可移动的部分所以 更可靠。 另外，可以使用有热插拔模块的集线器，这种集 线器可以在交换机运行的时候插入和移走模块而 不会破坏模块中的电路。没有这种功能，交换模 块时必须关掉集线器。集线器上所有的设备都将 失去其连接直到集线器重新打开。
3、智能集线器
智能集线器比前两种提供更多的好处，可以使用 户更有效地共享资源。其技术近些年才出现，很 多地方还没有机会享受到它的好处。除了主动集 线器的特性外，智能集线器提供了集中管理功能。 如果连接到智能集线器上的设备出了问题，你可 以很容易的识别、诊断和修补。这是极大的提高， 在一个大型网络里，如果没有集中的管理工具， 那么你常常需要一个一个线盒地跑，寻找出问题 的设备。 智能集线器的另一个出色的特性是可以为不同设 备提供灵活的传输速率。除了上连到高速主干的 端口外，智能集线器还支持到桌面的10、16和 100Mbps的速率，即以太网、令牌环和FDDI。
集线器的特性
在选定特定产品厂商之前最好先考虑好怎样使用集 线器。最好选择一款可以适应所在机构发展的产 品，但也不要比计划的用途强太多或贵太多。在考 虑不同的集线器厂商提供的特性之前，可以通过以 下的问题来明确自己的需求。 吞吐量的需求是什么样的？ 网络是否会显著增长？ 每个局域网网段需要连接多少台设备？ 哪些介质类型（非屏蔽双绞线、同轴电缆和光纤） 是必须包括的？ 集线器是否支持所需的介质访问控制方法？ 在集线器中是否需要有网络管理功能？
3.2 集线器
用网络术语来说，集线器也叫Hub或 Concentrator，是基于星形拓扑的接线点。 Arcnet、10Base-T、10Base-F及许多其它专用网 络都依靠集线器来连接各段电缆及把数据分发到 各个网段。 集线器的基本功能是信息分发，它把一个端口接 收的所有信号向所有端口分发出去。一些集线器 在分发之前将弱信号重新生成，一些集线器整理 信号的时序以提供所有端口间的同步数据通信。 具有多个10Base-F接口的集线器就象是使用镜子 来把光线分到各个端口。
可靠性
集线器故障会带来灾难性的后果。冗余性比可靠 性更重要。集线器内的冗余电源可以在电源出现 故障时保护集线器不受影响。负载平衡是后备电 源的可选替代方案。在一个负载平衡的方案里， 集线器里的两个电源总是同时进行电源供给。 当其中一个出现故障时，另一个立即接管全部的 负载，这样就不会有电源的影响，也不会有传输 帧的丢失。 集线器中的中继器逻辑也是可能出现故障的地方。 一些厂商在每个模块中放置一个中继器，因此如 果一个模块中的中继器出现故障，只有该模块上 的端口受影响。如果整个集线器中只有一个中继 器，当它出现故障的时候，网络的其他部分将不 能访问连接到该集线器的网段。
2、主动集线器
主动集线器拥有被动集线器的所有性能，此外 还能监视数据。它们是在以太网实现存贮转发 技术的重要角色，它们在转发之前检查数据， 它们并不区分优先次序，而是纠正损坏的分组 并调整时序。 如果信号比较弱但仍然可读，主动集线器在转 发前将其恢复到较强的状态。这使得一些性能 不是特别理想的设备也可正常使用。如果某设 备发出的信号不够强，使得被动集线器无法识 别，那么主动集线器的信号放大器可以使该设 备继续正常使用。此外，主动集线器还可以报 知那些设备失效，从而提供了一定的诊断能力。
中继器工作物理层，是最简单的网络互 连设备。 中继器不关心数据的格式和含义，它只 负责复制和增强通过物理介质传输的表 示“1”和“0”的信号。 中继器的主要功能是扩展一个工作站或 一组工作站与网络中其它部分的距离。

中继器又叫转发器，是两个网络在物理层上的 连接，用于连接具有相同物理层协议的局域网， 是局域网互连的最简单的设备。
集线器的类型
我们知道，集线器在星形拓扑的网络中起 着重要作用。集线器有多种，各个种类具 有特定的功能、提供不同等级的服务。下 面讲讲多数集线器的一些标准特性和被 动、主动、智能集线器的区别以及一些高 性能集线器的附加特性。
基本规范 所有的集线器根据可连接的线缆类型都有一些基本特 性。集线器可以给网络提供除接口之外的附加服务， 但也必须遵从IEEE对介质的规定。 多数集线器主要的连接是RJ-45插座，这是基于双绞 线的多种以太网的标准接头类型，从10Base-T到 100Base-T，局域网中的工作站、打印机等设备通常 是以某种双绞线连接到集线器的，其两端为RJ-45连 接头。 每种线缆到集线器的长度由使用的介质决定。 集线器是电子设备，因此需要电源，多数集线器还有 指示多种状态的LED指示灯，常见的两种指示灯是电 源和端口状态指示灯，有的集线器还有监视端口通信 状态和冲突的指示灯。
6、中继器不能在局域网网段之间起信号隔离的 作用，判断正误。 7、中继器可以将一个10Base2网段和一个 10Base5网段连接在一起，判断正误。 8、画出用中继器连接局域网网段的图来说明 5/4/3规则。 9、使用3个中继器的10Base2网段的最大作用距 离是多少。 10、使用Internet进行调查，找出两个介绍5/4/3 规则的站点，并总结找到的信息。
11、100Mbps以太局域网适用的是那类线缆？ A、2类 B、3类 C、4类 D、5类 12、可堆叠式集线器的一个优点是： A、相互连接的集线器使用SNMP B、相互连接的集线器在逻辑上是一个集线器 C、相互连接的集线器在逻辑上是一个网络 D、相互连接的集线器在逻辑上是一个单独的 广播域
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