常用网络设备_图文
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个局域网中那样互相访问。
*
page 38
VLAN示意
*
page 39
VLAN能够隔离（限制）广播域
VLAN划分前，整个网络都在一个广播域中
*
page 40
VLAN能够隔离（限制）广播域
VLAN划分后，网络被分割成几个较小的广播域
*
page 41
VLAN的优点
提高管理效率
站点的物理位置改变无需重新布线和配置 用户性质改变后很容易通过软件将其从一个VLAN划
网段之间用交换方式连接。
保护投资，便于升级
*
page 18
以集线器为核心的网络的特点
所有主机共享带宽 无法限制冲突和广播 适用于小型网络
*
page 19
例：用集线器搭建简单的网络
以1台服务器，3台PC机为例：
一台HUB 4块UTP接口的网卡 4台PC机 8个RJ45接头（水晶头） 若干米UTP双绞线
小型网络为降低成本，一般使用普通集线器。
*
page 17
集线器的类型：按速度划分
传统集线器
传输速度为10Mb/s（10Base-T网络）
快速以太网集线器
传输速度为100Mb/s （100Base-T网络）
10/100M自适应集线器
传输速度自适应
内部有两个网段：10M和100M，集线器根据连接速度将主机 连接到不同网段上。
应用程序进程地
网关
址（端口） （协议转换器）
网络地址 （IP地址）
物理地址 （MAC地址）
路由器 （三层交换机）
网桥、交换机 （网卡）
无
中继器、集线器 、（网卡）
*
page 3
中继器（集线器）的概念结构
中继器（集线器）
*
page 4
网桥（交换机）的概念结构
网桥（交换机）
*
page 5
路由器的概念结构
*
page 29
我公司宽带运营所用的交换机
*
page 30
交换机的特点
交换机通过内部的交换矩阵把网络划分为多个网 段——每个端口为一个冲突域；
交换机能够同时在多对端口间无冲突地交换帧。
*
page 31
例：交换网络的带宽
若交换机每个端口带宽为BW，则交换机构成的网络
网络总带宽 ＝ (BW*n)/2 ～ BW*n
逆向学习——检查收到的报文的源MAC地址：
若收到的报文的源MAC地址不在转发表中，则插入到表中。
每个表项的生存期都是有限的：
在一段时间内未收到以同一MAC地址为源地址的报文时，该表项被 删除，以适应网络拓扑的变化。
想一想：如前图，当刚打开电源时，若站点A向站点C发 送了一个报文，网桥是如何转发该报文的？
是一种网络构造和用户的组织形式：
通过交换机（或路由器）划分； 由网段和站点构成的逻辑工作组。
用交换机划分的若干个VLAN在逻辑上完全独立（可看 作是分离的物理网络），广播帧不会越过逻辑网络边界 ，即：VLAN限制了广播域的范围。
VLAN可跨越交换机。 同一VLAN中的成员不受物理位置的限制而像处于同一
工作原理
网桥有寻址和路由选择能力，路由选择采用查表法：
网桥内的转发表描述了到达每个站点的路由； 转发表主要由端口号和站点MAC地址组成。
工作原理
对于从端口收到的每个报文，查看其目的MAC地址，并与转 发表对照：
• 若目的MAC地址在接收端口的表项中，则丢弃报文——过滤； • 若目的MAC地址在某一端口的表项中，则把报文转发到与该端口连接的
*
page 26
网桥的优缺点
优点：
可实现不同类型的LAN互连； 能够隔离错误帧，不会使错误扩散； 限制了冲突域的范围； 隔离故障。
缺点：
无法控制广播； 只能用存储转发方式，速度比较慢； 无流量控制，负载重时会出现丢帧现象。
*
page 28
2. 网络交换机
网络交换机和网桥属同一类设备，工作在数据链路层上 。但网络交换机的端口数多，并且交换速度快。在这个 意义上，网络交换机可看作是多端口的高速网桥。
冲突域/广播域 HUB
总带宽: BW 结点带宽: BW/8
独立的冲突域
网桥或网络交换机
网段1
网段2
HUB
广播域
HUB
交换机只能分隔冲突域，但不能分隔广播域
*
总带宽: BW*2 结点带宽: BW/4
独立的冲突域
page 22
1. 网桥
存储转发设备，工作在数据链路层
用网桥连接的多个网络对外呈现为一个单独的物 理网络
交换机比网桥优越的地方：
交换速度快，可实现线速转发； 能解决网络主干上的通信拥挤问题； 端口密度高，一台交换机可连接多个网段，降低了组网成本。
工作原理与网桥类似：
学习源地址（构造转发表） 过滤本网段帧（隔离冲突域） 转发异网段帧（交换） 广播未知帧（寻找目的站点）
*
page 14
7.2 中继器与集线器
1. 中继器（Repeater）
工作在物理层 功能：信号整形和放大，在网段之间复制比特流 特点：
不进行存储——信号延迟小 不检查错误——会扩散错误 不对信息进行任何过滤 可进行介质转换——如UTP转换为光纤 用中继器连接的多个网段是一个冲突域 应用注意事项：不能构成环、应遵守以太网的3-4-5规则
HUB
UTP NIC
服务器
*
PC机
page 20
7.3 网桥与网络交换机
交换技术教学片
共享信道LAN的缺点
冲突域中的多个站点同时发送会造成冲突；
因此实际带宽为3～4Mb/s（或30～40Mb/s）
网络中站点越多，冲突现象越严重；
网络总带宽BW ，由于共享信道使得每个站点的平均拥有带宽为 BW/n。
数据发送/接收
*
page 9
2. 网卡的结构
发送/接收部件——负责信号的发送、接收
载波检测部件——检测介质上有否信号
发送/接收控制部件及数据缓冲区
曼彻斯特编码/解码器——对发送的数据编码，变换成适 合于在LAN上传输的信号或把接收的信号解码为二进制 数据
LAN管理部件
主机总线接口部件
n＝8，BW=10Mb/s时，网络总带宽最高可达80Mb/s；
连接到交换机端口上的每台计算机的带宽为10Mb/s 。
比较：
10Mb/s 的8口集线器构成的网络（连接了8台计算机） 网络总带宽仍为10Mb/s ； 网络中每台计算机的带宽为1.25Mb/s。
*
page 32
使用网络交换机的好处
CPU(部分网卡有)——增强网卡智能化，减少网络传输对 主机CPU的依赖，提高传输效率
*
page 10
3．网卡的配置参数
网卡地址：即网卡的物理地址，或称为MAC地址， 固化在网卡硬件中（有些网卡可由用户修改
） 配置参数
•全双工 / 半双工 •传输速率（仅10/100Mbps双速网卡可选）
*
page 12
以太网卡的类型
*
page 13
三个基本概念
广播
向网பைடு நூலகம்上的所有设备发送数据
广播域
网络上所有能够接收到同样广播分组的设备的集合
冲突域
网络中的一部分，以网桥、交换机或者路由器为边 界，在冲突域中任意两台主机同时发送数据都会产 生冲突
一个广播域包含一个或多个冲突域
解决的方法
提高网络传输速度——没有从根本上解决问题 网络分段（微网段化）
减少每个网段中站点的数量, 使冲突的概率减小； 增加了网络的总体带宽。
实现网络分段的设备：网桥、交换机、路由器
网桥和交换机可以隔离冲突域 路由器不仅可以隔离冲突域，还能隔离广播域
*
page 21
网络分段示意
路由器
*
page 6
网关的概念结构
网关
*
page 7
7.1 网络接口卡NIC
网络接口卡（网卡）是连接主机与网络的基本设 备
每台主机都应配置一个或多个网卡 每个网卡都有一个或多个网络接口 不能独立工作，必须依赖于宿主主机
连接不同的局域网需要使用不同的网卡
以太网卡 令牌环网卡 FDDI网卡 ATM网卡
分割冲突（碰撞）域——减少了冲突； 允许建立多个连接——提高了网络总体带
宽；
减少每个网段中的站点数——提高了站点 平均拥有带宽；
允许全双工连接——提高带宽； 能够连接不同速度的网段。
*
page 33
网络交换机应用中的问题
主干/服务器连接
增加1-2个高速端口(Big Pipe)。缓解主干/服务器连接的瓶颈问题 。
*
page 16
集线器的类型：按是否可管理划分
智能HUB
允许用网管软件对其进行管理的集线器，它内部 包含有CPU等智能控制部件。
在需要进行网络管理的中大型网络系统中，一般 都要求使用智能集线器（后面将要介绍的网络交 换机也需要是智能化的）。
非智能（普通） HUB
不能用网管软件进行管理的集线器。
*
page 15
2. 集线器
多端口的中继器，工作在物理层 功能：在网段之间复制比特流，信号整形和放大 可认为它是将总线折叠到铁盒子中的集中连接设备 特点：
具有与中继器同样的特点 可改变网络物理拓扑形式：总线连接→星形连接 逻辑上仍是一个总线型共享介质网络
端口数：8，12，16，24
*
page 34
网络交换机的应用场合
作为LAN核心主干连接设备，如网络中心 、数据中心等；
网络通信流量很大的应用场合，如图像处 理、视频流等；
对网络响应速度要求比较高的场合。
*
page 35
以网桥/交换机为核心的网络的特点
每个网段独享带宽
最佳可达到每台主机独享带宽
可以限制冲突，但不能限制广播
有可能产生广播风暴
适用于小型网络到大型园区网络
大型网络中需解决广播问题
*
page 36
企业网络结构示意图
校园网
千兆主干交换机
二级交换机
HUB
服务器
机房计算机
*
1000Mb/s Fiber 100Mb/s UTP
10Mb/s UTP 100Mb/s UTP （连接校园网）
page 37
虚拟局域网（VLAN）
具有惟一的网络地址
根据路径选择方法，有两种网桥：
透明网桥（Transparency Bridge）
由网桥负责路由选择，网桥和路由对站点透明 以太网中最常用
源选径网桥（Source Routing Bridge）
由源站点负责路由选择，网桥和路由对站点不透明
*
page 23
透明网桥
网段——交换（转发）； • 若目的MAC地址不在表中，则向接收端口外的其他所有端口广播该报文
——广播。
透明网桥工作原理归纳为：基于转发表的过滤、转发和广播。
*
page 24
网桥转发的例子：A→B， A→C
转发表
A
C
B
*
page 25
转发表的建立
刚加电时转发表为空；
在转发过程中逆向自学习路由；
*
page 8
1. 网卡的功能
数据缓存
匹配主机数据处理速率与网络的传输速率
封装/解封装
加上控制字段→以帧为单位进行传输→卸下控制字段
介质访问控制
CSMA/CD、Token Passing
串/并转换
将主机的并行数据转换成串行位流
数据编码/解码
转换为适合网络介质传输的信号形式
自动协商：
速度自动协商：10/100Mbps自适应交换机。 半双工/全双工自动协商。
流量控制——背压技术（Back Pressure）
缓冲区大小有限，为防止溢出（帧丢失），快满时向信息到达端 口发送拥塞信号，造成冲突的假象，使发送站点停止发送。
根据错误帧出现概率自动在存储转发方式和直通转发方 式之间进行切换。
*
page 11
45. 网. 网络接卡口的卡的选种类择
考虑的因素包括：
LAN的类型：Ethernet、Token Ring、ATM、FDDI LAN的速度：10M/100M/1000M、4M/16M、25M/155M 网络接口类型：AUI/BNC、RJ-45、SC/ST/MT-RJ 主机总线类型：ISA、EISA、PCI、USB、PCMCIA 应用场合：服务器、工作站、笔记本 其他附加功能：PnP、防病毒、远程唤醒、链路聚合等
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主机
主机
数据库
企业内部网
集线器
应用服务器
交换机
交换机
应用服务器
防火墙 交换机
交换机
外部访问子网
WEB服务器
WEB服务器
防火墙 路由器
*
外界因特网
因特网
page 2
网络设备在OSI体系中的位置
网络设备的功能层次
OSI层次
传输层及以上 网络层
数据链路层 物理层
地址类型
设备
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VLAN示意
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VLAN能够隔离（限制）广播域
VLAN划分前，整个网络都在一个广播域中
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VLAN能够隔离（限制）广播域
VLAN划分后，网络被分割成几个较小的广播域
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VLAN的优点
提高管理效率
站点的物理位置改变无需重新布线和配置 用户性质改变后很容易通过软件将其从一个VLAN划
网段之间用交换方式连接。
保护投资，便于升级
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以集线器为核心的网络的特点
所有主机共享带宽 无法限制冲突和广播 适用于小型网络
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例：用集线器搭建简单的网络
以1台服务器，3台PC机为例：
一台HUB 4块UTP接口的网卡 4台PC机 8个RJ45接头（水晶头） 若干米UTP双绞线
小型网络为降低成本，一般使用普通集线器。
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集线器的类型：按速度划分
传统集线器
传输速度为10Mb/s（10Base-T网络）
快速以太网集线器
传输速度为100Mb/s （100Base-T网络）
10/100M自适应集线器
传输速度自适应
内部有两个网段：10M和100M，集线器根据连接速度将主机 连接到不同网段上。
应用程序进程地
网关
址（端口） （协议转换器）
网络地址 （IP地址）
物理地址 （MAC地址）
路由器 （三层交换机）
网桥、交换机 （网卡）
无
中继器、集线器 、（网卡）
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中继器（集线器）的概念结构
中继器（集线器）
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网桥（交换机）的概念结构
网桥（交换机）
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路由器的概念结构
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我公司宽带运营所用的交换机
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交换机的特点
交换机通过内部的交换矩阵把网络划分为多个网 段——每个端口为一个冲突域；
交换机能够同时在多对端口间无冲突地交换帧。
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例：交换网络的带宽
若交换机每个端口带宽为BW，则交换机构成的网络
网络总带宽 ＝ (BW*n)/2 ～ BW*n
逆向学习——检查收到的报文的源MAC地址：
若收到的报文的源MAC地址不在转发表中，则插入到表中。
每个表项的生存期都是有限的：
在一段时间内未收到以同一MAC地址为源地址的报文时，该表项被 删除，以适应网络拓扑的变化。
想一想：如前图，当刚打开电源时，若站点A向站点C发 送了一个报文，网桥是如何转发该报文的？
是一种网络构造和用户的组织形式：
通过交换机（或路由器）划分； 由网段和站点构成的逻辑工作组。
用交换机划分的若干个VLAN在逻辑上完全独立（可看 作是分离的物理网络），广播帧不会越过逻辑网络边界 ，即：VLAN限制了广播域的范围。
VLAN可跨越交换机。 同一VLAN中的成员不受物理位置的限制而像处于同一
工作原理
网桥有寻址和路由选择能力，路由选择采用查表法：
网桥内的转发表描述了到达每个站点的路由； 转发表主要由端口号和站点MAC地址组成。
工作原理
对于从端口收到的每个报文，查看其目的MAC地址，并与转 发表对照：
• 若目的MAC地址在接收端口的表项中，则丢弃报文——过滤； • 若目的MAC地址在某一端口的表项中，则把报文转发到与该端口连接的
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网桥的优缺点
优点：
可实现不同类型的LAN互连； 能够隔离错误帧，不会使错误扩散； 限制了冲突域的范围； 隔离故障。
缺点：
无法控制广播； 只能用存储转发方式，速度比较慢； 无流量控制，负载重时会出现丢帧现象。
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2. 网络交换机
网络交换机和网桥属同一类设备，工作在数据链路层上 。但网络交换机的端口数多，并且交换速度快。在这个 意义上，网络交换机可看作是多端口的高速网桥。
冲突域/广播域 HUB
总带宽: BW 结点带宽: BW/8
独立的冲突域
网桥或网络交换机
网段1
网段2
HUB
广播域
HUB
交换机只能分隔冲突域，但不能分隔广播域
*
总带宽: BW*2 结点带宽: BW/4
独立的冲突域
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1. 网桥
存储转发设备，工作在数据链路层
用网桥连接的多个网络对外呈现为一个单独的物 理网络
交换机比网桥优越的地方：
交换速度快，可实现线速转发； 能解决网络主干上的通信拥挤问题； 端口密度高，一台交换机可连接多个网段，降低了组网成本。
工作原理与网桥类似：
学习源地址（构造转发表） 过滤本网段帧（隔离冲突域） 转发异网段帧（交换） 广播未知帧（寻找目的站点）
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7.2 中继器与集线器
1. 中继器（Repeater）
工作在物理层 功能：信号整形和放大，在网段之间复制比特流 特点：
不进行存储——信号延迟小 不检查错误——会扩散错误 不对信息进行任何过滤 可进行介质转换——如UTP转换为光纤 用中继器连接的多个网段是一个冲突域 应用注意事项：不能构成环、应遵守以太网的3-4-5规则
HUB
UTP NIC
服务器
*
PC机
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7.3 网桥与网络交换机
交换技术教学片
共享信道LAN的缺点
冲突域中的多个站点同时发送会造成冲突；
因此实际带宽为3～4Mb/s（或30～40Mb/s）
网络中站点越多，冲突现象越严重；
网络总带宽BW ，由于共享信道使得每个站点的平均拥有带宽为 BW/n。
数据发送/接收
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2. 网卡的结构
发送/接收部件——负责信号的发送、接收
载波检测部件——检测介质上有否信号
发送/接收控制部件及数据缓冲区
曼彻斯特编码/解码器——对发送的数据编码，变换成适 合于在LAN上传输的信号或把接收的信号解码为二进制 数据
LAN管理部件
主机总线接口部件
n＝8，BW=10Mb/s时，网络总带宽最高可达80Mb/s；
连接到交换机端口上的每台计算机的带宽为10Mb/s 。
比较：
10Mb/s 的8口集线器构成的网络（连接了8台计算机） 网络总带宽仍为10Mb/s ； 网络中每台计算机的带宽为1.25Mb/s。
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使用网络交换机的好处
CPU(部分网卡有)——增强网卡智能化，减少网络传输对 主机CPU的依赖，提高传输效率
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3．网卡的配置参数
网卡地址：即网卡的物理地址，或称为MAC地址， 固化在网卡硬件中（有些网卡可由用户修改
） 配置参数
•全双工 / 半双工 •传输速率（仅10/100Mbps双速网卡可选）
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以太网卡的类型
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三个基本概念
广播
向网பைடு நூலகம்上的所有设备发送数据
广播域
网络上所有能够接收到同样广播分组的设备的集合
冲突域
网络中的一部分，以网桥、交换机或者路由器为边 界，在冲突域中任意两台主机同时发送数据都会产 生冲突
一个广播域包含一个或多个冲突域
解决的方法
提高网络传输速度——没有从根本上解决问题 网络分段（微网段化）
减少每个网段中站点的数量, 使冲突的概率减小； 增加了网络的总体带宽。
实现网络分段的设备：网桥、交换机、路由器
网桥和交换机可以隔离冲突域 路由器不仅可以隔离冲突域，还能隔离广播域
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网络分段示意
路由器
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网关的概念结构
网关
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7.1 网络接口卡NIC
网络接口卡（网卡）是连接主机与网络的基本设 备
每台主机都应配置一个或多个网卡 每个网卡都有一个或多个网络接口 不能独立工作，必须依赖于宿主主机
连接不同的局域网需要使用不同的网卡
以太网卡 令牌环网卡 FDDI网卡 ATM网卡
分割冲突（碰撞）域——减少了冲突； 允许建立多个连接——提高了网络总体带
宽；
减少每个网段中的站点数——提高了站点 平均拥有带宽；
允许全双工连接——提高带宽； 能够连接不同速度的网段。
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网络交换机应用中的问题
主干/服务器连接
增加1-2个高速端口(Big Pipe)。缓解主干/服务器连接的瓶颈问题 。
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集线器的类型：按是否可管理划分
智能HUB
允许用网管软件对其进行管理的集线器，它内部 包含有CPU等智能控制部件。
在需要进行网络管理的中大型网络系统中，一般 都要求使用智能集线器（后面将要介绍的网络交 换机也需要是智能化的）。
非智能（普通） HUB
不能用网管软件进行管理的集线器。
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2. 集线器
多端口的中继器，工作在物理层 功能：在网段之间复制比特流，信号整形和放大 可认为它是将总线折叠到铁盒子中的集中连接设备 特点：
具有与中继器同样的特点 可改变网络物理拓扑形式：总线连接→星形连接 逻辑上仍是一个总线型共享介质网络
端口数：8，12，16，24
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网络交换机的应用场合
作为LAN核心主干连接设备，如网络中心 、数据中心等；
网络通信流量很大的应用场合，如图像处 理、视频流等；
对网络响应速度要求比较高的场合。
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page 35
以网桥/交换机为核心的网络的特点
每个网段独享带宽
最佳可达到每台主机独享带宽
可以限制冲突，但不能限制广播
有可能产生广播风暴
适用于小型网络到大型园区网络
大型网络中需解决广播问题
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企业网络结构示意图
校园网
千兆主干交换机
二级交换机
HUB
服务器
机房计算机
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1000Mb/s Fiber 100Mb/s UTP
10Mb/s UTP 100Mb/s UTP （连接校园网）
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虚拟局域网（VLAN）
具有惟一的网络地址
根据路径选择方法，有两种网桥：
透明网桥（Transparency Bridge）
由网桥负责路由选择，网桥和路由对站点透明 以太网中最常用
源选径网桥（Source Routing Bridge）
由源站点负责路由选择，网桥和路由对站点不透明
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透明网桥
网段——交换（转发）； • 若目的MAC地址不在表中，则向接收端口外的其他所有端口广播该报文
——广播。
透明网桥工作原理归纳为：基于转发表的过滤、转发和广播。
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网桥转发的例子：A→B， A→C
转发表
A
C
B
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转发表的建立
刚加电时转发表为空；
在转发过程中逆向自学习路由；
*
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1. 网卡的功能
数据缓存
匹配主机数据处理速率与网络的传输速率
封装/解封装
加上控制字段→以帧为单位进行传输→卸下控制字段
介质访问控制
CSMA/CD、Token Passing
串/并转换
将主机的并行数据转换成串行位流
数据编码/解码
转换为适合网络介质传输的信号形式
自动协商：
速度自动协商：10/100Mbps自适应交换机。 半双工/全双工自动协商。
流量控制——背压技术（Back Pressure）
缓冲区大小有限，为防止溢出（帧丢失），快满时向信息到达端 口发送拥塞信号，造成冲突的假象，使发送站点停止发送。
根据错误帧出现概率自动在存储转发方式和直通转发方 式之间进行切换。
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45. 网. 网络接卡口的卡的选种类择
考虑的因素包括：
LAN的类型：Ethernet、Token Ring、ATM、FDDI LAN的速度：10M/100M/1000M、4M/16M、25M/155M 网络接口类型：AUI/BNC、RJ-45、SC/ST/MT-RJ 主机总线类型：ISA、EISA、PCI、USB、PCMCIA 应用场合：服务器、工作站、笔记本 其他附加功能：PnP、防病毒、远程唤醒、链路聚合等
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主机
主机
数据库
企业内部网
集线器
应用服务器
交换机
交换机
应用服务器
防火墙 交换机
交换机
外部访问子网
WEB服务器
WEB服务器
防火墙 路由器
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外界因特网
因特网
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网络设备在OSI体系中的位置
网络设备的功能层次
OSI层次
传输层及以上 网络层
数据链路层 物理层
地址类型
设备