网络设备简介(PPT 99页)

双绞线、同轴电缆、光纤之间的比较
•传输媒介•价格•UTPFra bibliotek•最便宜
•STP
•一般
•同轴电缆
•一般
•光纤
•最高
•电磁干扰
•频带宽度
•单段最大长度
•高
•低
•100m
•低
•中等
•100m
•低
•高
•185m/500m
•没有
•极高
•几十km
网络设备：
网卡（NIC）、集线器（hub）、 交换机（switch）、路由器（router）、 调制解调器（modem）、中继器（repeater）、 网桥（bridge）、防火墙 （firewall） ……
（1）在OSI/RM网络体系结构中的工作层次不同 集线器工作在物理层，而交换机工作在数据链路层。更高级的交换 机可以工作在第三层（网络层）、第四层（传输层）或更高层。
（2）数据传输方式不同 集线器的数据传输方式是广播（broadcast）方式，即所有端口处 在一个冲突域中；而交换机的数据传输一般只发生在源端口和目的 端口之间，即交换机的每个端口处在不同的冲突域。
交换机的配置必须借助于计算机才能实现，这意味 着，配置交换机时必须把计算机和交换机连接起来， 使得两者能够进行正常通信，通常情况下，可以通过 两种手段实现配置用计算机与交换机之间的连接，即 通过交换机的Console端口与计算机的串口直接连接， 或通过双绞线将交换机与计算机的网卡直接相连。
交换机的主要性能指标
控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存 中的地址对照表以确定目的MAC地址的网卡 （NIC）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵 迅速将数据包传送到目的端口
目的MAC若不存在才广播到所有的端口，接收端 口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添 加入内部MAC地址表中。
交换机与集线器的主要区别
交换机的分类
从应用的角度划分，交换机又可分为： 电话交换机（PBX）：主要应用于电信领域，提供语音通
讯。 数据交换机（Switch）： 应用于计算机网络。
注意：我们重点学习的是数据交换机。
交换机的配置
如果没有特别的需要，交换机接上双绞线就可以工 作了，不需要特别的软件和硬件设置，但是如果需要 设定交换机的某些状态，如打开或关闭某个端口、划 分VLAN等，就需要进行设置。不同品牌、不同系列的 交换机的配置方式是不同的，通常交换机能够支持命 令行，菜单和图形化界面等三种方式。
光缆
光缆是由一捆光纤组成，但有些光缆中除 光纤外还加有钢丝、铁线等保护，以增加 光缆的强度和韧性，防止光缆在拐弯、架 空、地埋、穿越水底时折断。如图：
光纤优缺点：
频带宽，通信容量大； 电磁绝缘性能好，抗干扰能力强； 信号衰减小，传输距离长； 割切费用昂贵； 需要成对使用；
根据贝尔实验室的测试，当数据速率为420Mbps， 且距离为119km无中继器时，其误码率为10- 8。
Console接口
用于配置交换机而使用 的接口。
不同交换机的Console 接受有所不同，有些与 Cisco路由器一样采用 RJ-45类型Console接 口，而有的则采用串口 作为Console接口。
不可管理式交换机 可管理式交换
每个Ethernet 网卡厂家必须向IEEE组织申 请一组MAC地址，在生产网卡时编程于网 卡上的串行ROM中。
常用服务器网卡
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中继器（Repeater）
在网络连接中集线器就处在拓扑结构星 型接法的中心上。集线器的主要功能是对 接收到的信号进行再生整形放大，以扩大 网络的传输距离，同时把所有节点集中在 以它为中心的节点上。
它工作于OSI参考模型第二层，即“数 据链路层”。
在集线器中，Uplink端口用来进行两台集线器的 互连。Uplink端口不能同第一个端口共用。
光纤分类方法
根据传输模数分类 单模光纤(SMF ：Single Mode Fiber)和多 模光纤(MMF：Multi Mode Fiber)
光纤通信系统及组成
一种光电转换器
光纤通信系统及组成
光纤通信系统是以光波为载体、光导纤维为传 输媒体的通信方式,起主导作用的是光源、光纤、 光发送机和光接收机。
交换机的分类
从应用区域划分：广域网交换机和局域网交换机 广域网交换机: 主要应用于电信领域，提供通信基础平台。 局域网交换机: 应用于局域网络，用于连接终端设备，如
PC机及网络打印机等。
注意：我们重点学习的是局域网交换机。
交换机的分类
按组建园区网的网络拓扑结构层次，可划分为：接入层交换 机、汇聚层交换机和核心层交换机。
交换机的主要性能指标
模块化与固定配置
模块化交换机：具有很强的可扩展性，可在机箱内提供 一系列扩展模块，如千兆位以太网模块、FDDI模块、 ATM模块、快速以太网模块、令牌环模块等，所以能 够将具有不同协议、不同拓扑结构的网络连接起来。但 是它的价格一般也比较昂贵。模块化交换机一般作为骨 干交换机来使用。
交换机的分类
根据结构分类
根据结构的不同，可以将交换机分为固定端口交换 机和模块化交换机。
交换机的分类
根据工作的协议层分类
根据交换机工作的协议层的不同，可以将 交换机分为第2层交换机、第3层交换机。
交换机的分类
按照交换机的可管理性，可分为：
可管理型交换机 不可管理型交换机
两者区别在于对SNMP、RMON等网管协议的支持。可 管理型交换机便于网络监控、流量分析，但成本也相对 较高。大中型网络在汇聚层应该选择可管理型交换机， 在接入层视应用需要而定，核心层交换机则全部是可管 理型交换机。
Circuit专用集成电路 ） NP： 专用网络处理器
交换机的接口类型
交换机的接口是随着网络类型的变化和传 输介质的发展而产生的不同的接口规格，主要 有：
双绞线RJ-45接口 光纤接口 AUI接口与BNC Console接口
交换机的接口类型
双绞线RJ-45接口
数量最多、应用最广的一种接 口类型，它属于以太网接口 类型。它不仅在最基本的 10Base-T以太网网络中使用， 还在目前主流的100Base-TX 快速以太网和1000Base-TX 千兆以太网中使用。
交换机的接口类型
光纤接口
目前光纤传输介质发展相当迅速， 各种光纤接口也是层出不穷，分 别应用于100Base-FX、 1000Base-FX等网络中。在局域 网交换机中， SC类型是一种常 见的光纤接口，SC接口的芯在 接头里面，右图所示的是一款 100Base-FX网络的SC光纤接口 模块。
交换机的接口类型
双绞线做法分类
平行线（直连线）
通常用于交换机和电脑之间的连接
交叉线
通常用于交换机与交换机之间的级连
交叉线一般用在两个网卡之间的连 接、两个交换机或集线器端口的连 接（Up-Link与另一个设备的普通 端口连接除外）。
同轴电缆
同轴电缆（Coaxial Cable） 同轴电缆从外向内由护套、金属屏蔽层、 绝缘层和铜芯导体组成，如图
核心层交换机: 一般采用机箱式模块化设计，机箱中可承载 管理模块、光端口模块、高速电口模块、电源等，具有很高的 背板容量； 汇聚层交换机: 可以是机箱式模块化交换机，也可以是固定 配置的交换机，具有较高的接入能力和带宽，一般会包含光端 口、高速电口等端口； 接入层交换机: 一般是固定配置的交换机，端口密度较大， 具有较高的接入能力，以10/100M端口为主，以固定端口或扩 展槽方式提供1000Mbps的上联端口。
在IEEE802.3 10BASE2中定义的传输介质就 是细缆，因此它又叫细缆以太网。主机通过 BNC头连接到细缆上，细缆两端接终端电阻以 防止信号反射。
光纤通常由纤芯、包层、护套组成（如 图），纤芯通常由石英玻璃制成，由于光 纤是利用光传输信号，因而在纤芯外面包 围着一层折射率低的玻璃封套，以确保光 在纤芯内传播而不会透射到外面去。
网络接口卡（网卡 NIC）
网络接口卡(NIC Network Interface Card)也叫网卡或网络适配器，是计算机与 网络的实体连接器件，控制计算机与线缆 之间数据的流动，并将计算机上的数据传 到网络上。
Intel 82559 10/100M 以太网卡
MAC地址
MAC地址，也叫做物理地址，是网卡上带 的地址。
背板带宽与端口速率 模块化与固定配置 专用芯片与通用芯片
交换机的主要性能指标
背板带宽与端口速率
背板带宽和端口速率是衡量交换机的交换能力的主 要参数。
背板带宽：指通过交换机所有通信的最大值。
交换机的端口速率：每秒通过的比特数。 10Mbps 100Mbps 1000Mbps 10000Mbps
光源
光纤是传输光波的通信介质。
光发送机的功能是产生光束,将电信号转变成光 信号,再把光信号导入光纤。
光接收机的功能负责接收从光纤上传输的光信 号,并将光信号转变成电信号,经解码后再作相 应处理。
传输介质的选择
网络拓扑结构、网络连接方式、网络通信 容量、系统传输时的可靠性要求、环境因 素及网络覆盖的地理范围、节点间距等。
5类 100Mbit/s 100Mbit/s距离100米的局域网数据传输。
E5类 1000Mbit/s 1000Mbit/s的局域网数据传输
6类 2.4Gbit/s 1000Mbit/s以上的的局域网数据传输。
双绞线
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 颜色 橙白 橙 绿白 蓝 蓝白 绿 棕白 棕
（3）带宽占用方式不同 集线器所有端口共享集线器的总带宽，而交换机的每个端口都具有 自己独立的带宽。
（4）传输模式不同 集线器采用半双工方式进行数据传输；交换机采用全双工方式来传 输数据。
交换机与集线器（HUB）的主要 区别
总结：
交换机与集线器有着本质的不同，无论在工作 层次、通讯方式、传输速度和可管理性上，都都 存在明显的差别，交换机与集线器相比具有无与 伦比的优势。目前，交换机已经成为组网中的普 遍使用的网络连接设备，而集线器已经逐渐在退 出历史舞台。
集线器 1
双绞线
集线器 2
计算机 1
计算机 2
计算机 3
中继器和集线器
交换机
交换机，英文名称为 Switch，也称为交换式集 线器，它是一种基于MAC 地址(网卡的硬件地址)识 别，能够在通信系统中完 成信息交换功能的设备。
交换机的工作特点：
拥有一条很高带宽的背板总线和内部交换矩阵 所有的端口都挂接在这条背板总线上
中继器是连接网络线路的一种装置，常用 于两个网络节点之间物理信号的双向转转 接工作。中继器是最简单的网络互联设备， 主要完成物理层的功能，负责在两个节点 的物理层上按位传递信息，对接收到的弱 信号进行分离，并再生放大以保持与原数 据相同，以此来延长网络的长度。
中继器的功能
中继器最简单的互连设备。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。
中继器的功能
中继器的工作就是重发bit，将所收到的 bit信号进行再生和还原并传给每个与之相连 的网段。中断器是一个没有鉴别能力的设备， 它会精确的再生所收到的bit信号包括错误信 息，而且再生后传给每个与之相连网段而不 管目的计算机是否在该网段上。但是，中继 器的速度很快且时延很小。
集线器（Hub）
网络设备
传输介质
双绞线 同轴电缆 光纤
双绞线的线材等级
类别 最大传输速度
应
用
1类
2Mbit/s
模拟和数字语音(电话)通信以及低速的数 据传输。
2类
4Mbit/s
语音、ISDN和不超过的4Mbit/s的局域网 数据传输。
3类 16Mbit/s 不超过16Mbit/s的局域网数据传输。
4类 20Mbit/s 不超过20Mbit/s的局域网数据传输。
固定配置交换机：一般具有固定端口配置，比如Cisco 公司的Catalyst l900/2900交换机，Bay公司的 BayStack350/450交换机等。固定配置交换机的可扩充 性显然不如模块化交换机，但是价格要低得多。
交换机的主要性能指标
专用芯片与通用芯片
X86： 通用计算机芯片 ASIC： （Application-Specific-Integrated