计算机网络课件：第05章 常用网络设备
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第5章 常用网络设备
教学重点和难点： 交换机的工作原理； 路由器的工作原理；
5.1 常见物理层设备
为了解决信号远距离传输所产生的衰减和变形问题， 需要一种能在信号传输过程中对信号进行放大和整形的 设备，以拓展信号的传输距离，增加网络的覆盖范围。 将这种具备物理上拓展网络覆盖范围功能的设备，称为 网络互连设备。
5.2 数据链路层设备
(1) 交换数据帧
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。
5.2 数据链路层设备
5.2.3 交换机
1．交换技术的基本原理 以太网交换机（简称交换机，Switch）由网桥发展而
来， 是工作在OSI参考模型数据链路层的设备，外表和集 线器相似。它通过判断数据帧的目的MAC地址，从而将帧 从合适的端口发送出去。本质上是一个高速的多口网桥。
交换机的冲突域仅局限于交换机的一个端口上。 交换机实现数据帧的单点转发是通过MAC地址的学习 和维护更新机制来实现的。
网卡地址由48位长度的二进制数组成， (12位长度的 十六进制数)。前6个十六进制数表示厂商，后6个表示 网卡产品的序列号。
e.g 00-90-27-99-11-cc
按照网络技术分为：以太网卡、令牌环网卡、FDDI网 卡等。目前以太网网卡最常见。
按照传输速率分为：10 Mbps、100 Mbps、1000 Mbps和10 Gbps等。数据传输速率是网卡的一个重要指 标。
图 USB接口的网卡
5.2 数据链路层设备
5.2.2 网桥
网桥（bridge）提供了一种最简单的将局域网网段连 接成可维护、高可靠性的扩展网络的方法。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，从而增加了每个结点所 能使用的有效带wk.baidu.com。
5.2 数据链路层设备
5.2.1 网卡
网卡(NIC)是局域网中提供各种网络设备与网络通信 介质相连的接口，全名是网络接口卡，也叫网络适配器.
其品种和质量的好坏，直接影响网络的性能和网上所 运行软件的效果。
每一网卡在出厂时都被分配了一个全球惟一的地址 标识，该标识被称为网卡地址或MAC地址，由于该地址 是固化在网卡上的，所以又被称为物理地址或硬件地址。
在物理层通常提供两种类型的网络互连设备: •中继器（Repeater） •集线器（Hub）
5.1.1 中继器
中继器（Repeater）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。
（2） PCI总线 现在的网卡是几乎清一色的PCI总线。
（3） PCMCIA总线
PCMCIA网卡是用于笔记本电脑的一种网卡， 大小与扑克牌差不多，PCMCIA总线分为两类，一 类为16位的PCMCIA，另一类为32位的CardBus。
（4） USB接口
USB作为一种新型的总线技术，由于传输速率 远远大于传统的并行口和串行口，设备安装简单又 支持热插拔，已被广泛应用于鼠标、键盘、打印机、 扫描仪、Modem、音箱等各式设备，网络适配器自 然也不例外。USB网络适配器其实是一种外置式网 卡。
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。
5.1 常见物理层设备
集线器的分类：
按端口数不同，分为8口、12口、16口、24口、48口 等Hub。 按适用的网络类型不同，可分为以太网Hub、令牌环网 Hub、FDDI Hub、ATM Hub。 按提供带宽不同，可分为10 Mbps、10/100 Mbps、 100 Mbps、10/100/1000 Mbps Hub。
按照所支持的传输介质可分为：双绞线网卡、粗缆网 卡、细缆网卡、光纤网卡和无线网卡。
网卡按接头分类有：AUI接头、BNC接头
RJ-45接头
RJ－45＋BNC双口网卡
按总线接口划分有以下四种：ISA接口、PCI接口、 USB接口和PCMCIA接口。
（1）ISA总线 10Mbps网卡多为ISA总线
A 0260.8c01.1111
C 0260.8c01.2222
MAC address table
E0：0260.8c01.1111 E1：0260.8c01.3333 E2：0260.8c01.2222 E3：0260.8c01.4444 E3：0260.8c01.6666
目的是减少竞发网站的个数，而减小发生冲突的几率
1是指由此组成一个共享局域网，总站数小于1024， 全长小于500 m（双绞线）或2.5 km（粗同轴电缆）
5.1 常见物理层设备
5.1.2 集线器
集线器（Hub）实质是一个中继器，其区别仅在 于集线器能够提供更多的端口服务，所以集线器又叫 多口中继器。同样必须遵守MAC（介质访问控制）协 议的定时特性.
使用中继器应遵守两条原则：
1. 用中继器连接的以太网不能形成环形网；
2. 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。对于 以太网，遵守5-4-3-2-1规则。
5是指局域网最多有5个网段 4是指全信道上最多可连4个中继器 3是指其中3个网段可连网站 2是指有两个网段只能用来加长而不连任何网站，其
网桥的主要功能：
（1）在物理上扩展网络 （2）数据过滤功能(帧过滤)：源节点与目的节点不在 同一个网段时，才转发该帧。 （3）逻辑划分网络的功能：是网桥与中继器、hub之 间的最大区别。 （4）数据推进功能（设置缓冲区缓存输出端口无法立 即传输的数据。） （5）帧格式转换功能（不同局域网协议）
网桥帧转发过程
教学重点和难点： 交换机的工作原理； 路由器的工作原理；
5.1 常见物理层设备
为了解决信号远距离传输所产生的衰减和变形问题， 需要一种能在信号传输过程中对信号进行放大和整形的 设备，以拓展信号的传输距离，增加网络的覆盖范围。 将这种具备物理上拓展网络覆盖范围功能的设备，称为 网络互连设备。
5.2 数据链路层设备
(1) 交换数据帧
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。
5.2 数据链路层设备
5.2.3 交换机
1．交换技术的基本原理 以太网交换机（简称交换机，Switch）由网桥发展而
来， 是工作在OSI参考模型数据链路层的设备，外表和集 线器相似。它通过判断数据帧的目的MAC地址，从而将帧 从合适的端口发送出去。本质上是一个高速的多口网桥。
交换机的冲突域仅局限于交换机的一个端口上。 交换机实现数据帧的单点转发是通过MAC地址的学习 和维护更新机制来实现的。
网卡地址由48位长度的二进制数组成， (12位长度的 十六进制数)。前6个十六进制数表示厂商，后6个表示 网卡产品的序列号。
e.g 00-90-27-99-11-cc
按照网络技术分为：以太网卡、令牌环网卡、FDDI网 卡等。目前以太网网卡最常见。
按照传输速率分为：10 Mbps、100 Mbps、1000 Mbps和10 Gbps等。数据传输速率是网卡的一个重要指 标。
图 USB接口的网卡
5.2 数据链路层设备
5.2.2 网桥
网桥（bridge）提供了一种最简单的将局域网网段连 接成可维护、高可靠性的扩展网络的方法。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，从而增加了每个结点所 能使用的有效带wk.baidu.com。
5.2 数据链路层设备
5.2.1 网卡
网卡(NIC)是局域网中提供各种网络设备与网络通信 介质相连的接口，全名是网络接口卡，也叫网络适配器.
其品种和质量的好坏，直接影响网络的性能和网上所 运行软件的效果。
每一网卡在出厂时都被分配了一个全球惟一的地址 标识，该标识被称为网卡地址或MAC地址，由于该地址 是固化在网卡上的，所以又被称为物理地址或硬件地址。
在物理层通常提供两种类型的网络互连设备: •中继器（Repeater） •集线器（Hub）
5.1.1 中继器
中继器（Repeater）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。
（2） PCI总线 现在的网卡是几乎清一色的PCI总线。
（3） PCMCIA总线
PCMCIA网卡是用于笔记本电脑的一种网卡， 大小与扑克牌差不多，PCMCIA总线分为两类，一 类为16位的PCMCIA，另一类为32位的CardBus。
（4） USB接口
USB作为一种新型的总线技术，由于传输速率 远远大于传统的并行口和串行口，设备安装简单又 支持热插拔，已被广泛应用于鼠标、键盘、打印机、 扫描仪、Modem、音箱等各式设备，网络适配器自 然也不例外。USB网络适配器其实是一种外置式网 卡。
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。
5.1 常见物理层设备
集线器的分类：
按端口数不同，分为8口、12口、16口、24口、48口 等Hub。 按适用的网络类型不同，可分为以太网Hub、令牌环网 Hub、FDDI Hub、ATM Hub。 按提供带宽不同，可分为10 Mbps、10/100 Mbps、 100 Mbps、10/100/1000 Mbps Hub。
按照所支持的传输介质可分为：双绞线网卡、粗缆网 卡、细缆网卡、光纤网卡和无线网卡。
网卡按接头分类有：AUI接头、BNC接头
RJ-45接头
RJ－45＋BNC双口网卡
按总线接口划分有以下四种：ISA接口、PCI接口、 USB接口和PCMCIA接口。
（1）ISA总线 10Mbps网卡多为ISA总线
A 0260.8c01.1111
C 0260.8c01.2222
MAC address table
E0：0260.8c01.1111 E1：0260.8c01.3333 E2：0260.8c01.2222 E3：0260.8c01.4444 E3：0260.8c01.6666
目的是减少竞发网站的个数，而减小发生冲突的几率
1是指由此组成一个共享局域网，总站数小于1024， 全长小于500 m（双绞线）或2.5 km（粗同轴电缆）
5.1 常见物理层设备
5.1.2 集线器
集线器（Hub）实质是一个中继器，其区别仅在 于集线器能够提供更多的端口服务，所以集线器又叫 多口中继器。同样必须遵守MAC（介质访问控制）协 议的定时特性.
使用中继器应遵守两条原则：
1. 用中继器连接的以太网不能形成环形网；
2. 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。对于 以太网，遵守5-4-3-2-1规则。
5是指局域网最多有5个网段 4是指全信道上最多可连4个中继器 3是指其中3个网段可连网站 2是指有两个网段只能用来加长而不连任何网站，其
网桥的主要功能：
（1）在物理上扩展网络 （2）数据过滤功能(帧过滤)：源节点与目的节点不在 同一个网段时，才转发该帧。 （3）逻辑划分网络的功能：是网桥与中继器、hub之 间的最大区别。 （4）数据推进功能（设置缓冲区缓存输出端口无法立 即传输的数据。） （5）帧格式转换功能（不同局域网协议）
网桥帧转发过程