第4章计算机网络互联设备
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（1）层次一：使用中继器或集线器在不同电缆段之间复制 位信号。
（2）层次二：使用网桥或交换机在局域网之间存储、转发 帧。
（3）层次三：使用路由器在不同网络间存储、转发分组。 （4）层次四：使用协议转换器提供高层接口。
4.2 计算机局域网互联设备 4.2.1 物理层互联设备—集线器
集线器在本质上是一种特殊的中继器。中继器的主 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；而集线器除了具有中继器的功 能外，还能够提供多端口的服务，所以又可以称 它为多端口中继器。所以，集线器只能互联两个 相同的网络（如以太网和以太网），从网络覆盖 的物理范围上增大网络的规模。
1 交换机的分类与选择
（1）交换机的分类 交换机根据速率可以分为10Mbps、100Mbps、
10/100Mbps以及千兆位等类型的交换机。 交换机根据使用的网络技术可以分为：以太网交换
机、令牌环交换机、FDDI交换机、ATM交换机、 快速以太网交换机等。 如果按交换机的应用领域来划分，可分为台式交换 机、工作组交换机、主干交换机、企业级交换机、 分段交换机、端口交换机、网络交换机等。
进制位为“1”，则再看第二个二进制位，若为“0”，则 该Iຫໍສະໝຸດ Baidu地址为B类。若前二个二进制位为“11”，则再看第 三个二进制位，若为“0”，该IP地址为C类。若前三个二 进制位为“111”，则再看第四个二进制位，若为“0”， 该IP地址为D类，若为“1”，则该IP地址为E类。 ②看IP地址的第一个字节段的十进制位 若为1～126，则该IP地址为A类。若为128～191，则该IP 地址为B类。若为192～223，则该IP地址为C类。若为 224～239，则该IP地址为D类。若为240～254，则该IP 地址为E类。
② 主机寻址规则
• 主机号在同一网络内必须是唯一的。
• 主机号的各个位不能都为“1”，如果所有 位都为“1”，则表示该地址是广播地址， 而非主机的地址。
• 主机号的各个位不能都为“0”，如果各个 位都为“0”，则表示“只有这个网络”， 而这个网络上没有任何主机。
（4）区分IP地址的方法
①看IP地址的前几个二进制位 若第一个二进制位为“0”，则该IP地址为A类。若第一个二
（2）路由器的控制软件是路由器发挥功能的一个关键环节。
软件的安装、参数设置及调试越方便，用户使用起来就 越容易。
（3）随着计算机网络应用的增加，现有的网络规模有可能 不能满足实际需要，会产生扩大网络规模的要求，因此
扩展能力是一个网络在设计和建设过程中必须要考虑的。
扩展能力的大小主要看路由器支持的扩展槽数目或者扩 展端口的数目。
每一个子网的有效主机地址范围 211.87.40.17~.30 211.87.40.33~.46 211.87.40.49~.62 211.87.40.65~.78 211.87.40.81~.94 211.87.40.97~.110 211.87.40.113~.126 211.87.40.129~.142 211.87.40.145~.158 211.87.40.161~.174 211.87.40.177~.190 211.87.40.193~.206 211.87.40.209~.222 211.87.40.225~.238
网关又称为协议转换器，是连接两个协议差 别很大的计算机网络时使用的设备。
4.5.2 网关的工作原理
4.6各种网络互联设备间的比较分析
互联设备 中继器或集线
器 网桥或交换机
路由器
网关
优点
缺点
网络互联容易 价格低
互联规模有限 不能隔离不需要的流量 无法控制信息传输
网络互联容易 提供网络管理 提供安全保密性 协议透明 隔离不必要的流量 交换效率高
4
100 192.168.1.128 192.168.1.129~.158 255.255.255.224
5
101 192.168.1.160 192.168.1.161~.190 255.255.255.224
6
110 192.168.1.192 192.168.1.193~.222 255.255.255.224
网络互联通常是指将不同的网络或相 同的网络用互联设备连接在一起而形成一 个范围更大的网络，也可以是为增加网络 性能和易于管理而将一个原来很大的网络 划分为几个子网或网段。
4.1.2 网络互联的办法
以ISO/OSI开放系统互联参考模型的分层观点考察局域网的 互联由此出发，可将互联划分为四个层次，即物理层、 数据链路层、网络层和高层，与之对应的分别是中继器 或集线器、网桥或交换机、路由器和网关（又称协议转 换器）。
主机
全1
网络
全1
127
随机（通常是1）
本机 本网主机 局域网广播 向网络定向广播 回路
（3）IP地址的寻址规则
① 网络寻址规则 • 网络地址必须唯一。 • 网络号不能以数字127开头，数字127是专门保留
给诊断用的，如127.0.0.1是回送地址，用于回路 测试。 • 网络号的第一个字节不能为255。数字255作为广 播地址。 • 网络号的第一个字节不能为“0”，“0”表示该地 址是本地网络，不能用于传送数据。 • 网络号全部为“0”和全部为“1”的IP地址被保留 使用。
第4章 计算机网络互联设备
本章要点： 网络互联的办法 物理层互联设备—集线器 数据链路层互联设备—交换机 IP地址的作用、组成和子网规划 网络层互联设备—路由器 高层互联设备——网关
本章实训： 子网的规划与划分置 路由器的配置与使用 基于Windows2000server 路由配置方案
4.1 网络互联概述 4.1.1 网络互联的需求
子网掩码 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240
与集线器相比，交换机的优势主要表现为：
（1）交换机通常采用全硬件结构实现，具有速度快，可以 为每一个节点提供全部网络带宽的特点。
（2）交换机与网桥一样按每个数据包中的MAC地址进行转 发，转发时一般不考虑包中的其他信息。与网桥不同的 是交换机的转发延迟很小，远远超过用普通网桥互联网 络的转发性能。
2 路由器的分类 （1）按所处的位置可分为内部路由器和边 界路由器。
（2）按协议的支持情况可分为单协议路由 器和多协议路由器。
3 路由器的选择
（1）由于路由器是网络中比较关键的设备，针对网络存在 的各种安全隐患，路由器必须具有如下的安全特性：
① 可靠性与线路的安全 ② 身份认证
③ 访问控制
④ 信息隐藏
4.3.3 子网的划分方法
为了创建一个子网地址，网络管理员从标准 IP地址的主机号部分“借”位并把它们指 定为子网号部分。
网络号
主机号
标准IP地址
网络号
子网号
主机号 划分子网后的IP地址
借用B类IP地址的一个字节作为子网号
表4-1 C类网络子网划分对应关系表
子网号位数 2 3 4 5 6
子网数 2 6 14 30 62
4.4.2 路由器的工作过程
路由器2 （R2）
工作 站A
路由器1 （R1）
路由器3 （R3）
路由器4 （R4）
路由器5 （R5）
工作 站B
4.4.3 路由表的建立与刷新
路由表的类型 ① 静态路径表 ② 动态路径表
路由标的建立和刷新同样有静态和动态两种 方式。
4.5 高层互联设备——网关 4.5.1 网关的作用
路由器的每个一条连接要占用1个有效的IP地址
4.4 网络层互联设备—路由器 4.4.1 路由器的基本概念
路由器是工作在网络层 的设备，可用于各种 网络的连接，它具有 判断网络地址和选择 路径的功能。它对于 大型的网际网及采用 远程通信连接的广域 网非常关键。
1 路由的作用
（1）网络的互联
（2）路径选择 （3）转发验证 （4）拆包/打包 （5）网络的隔离 （6）流量控制
网络号和主机号
如202.102.134.68 网络号：202.102.134 主机号：68
IP地址分类: 5类
0
8
16
0
网络号
10
网络号
1 10
网络号
24 主机号
31 A类地址
主机号
B类地址
主机号
C类地址
1 11 0
多投点地址
D类地址
1 11 1 0
保留将来使用
E类地址
IP地址的特殊形式
全0
0000。。。00
主机数 62 30 14 6 2
子网掩码 255.255.255.192 255.255.255.224 255.255.255.240 255.255.255.248 255.255.255.252
表4-2 211.87.40.0在掩码为255.255.255.240时的地址分配表
子网 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
（3）可以把每个端口所连接的网络分割为独立的LAN，每 个LAN成为一个独立的冲突域。LAN内可以利用集线器 按照共享式以太网组网规则组成一个共享LAN或扩展 LAN，从而扩大网络范围，这对建立专门的工作组十分 有利。
（4）每个端口都能提供专用的带宽，这与集线器相比有了 质的区别。
（5）流量控制：网桥不具备流量控制能力。 （6）转发机制 （7）网络管理
具有广播风暴现象 不能决定最佳路径 管理控制功能有限 错误处理功能不强 不能完全隔离不必要的流量
适于大规模的复杂网络 容易互联不同类型的局域网
管理控制功能强，安全性、保密 性好
充分隔离不需要的流量
网络设置复杂 不支持非路由协议
（如Net-bios，DECnet LAT 等）
价格昂贵
支持不同协议之间的转换 可以连接不同类型的局域网
（2）交换机的选择
① 注意合适的尺寸。 ② 交换的速度要快。 ③ 端口数要够将来网络升级使用。 ④ 是否需要路由选择能力、是否需要容错能
力、能否与现有设备兼容并顺利衔接。 ⑤ 网络管理能力。
4.3 网络层IP地址 4.3.1 网络层IP地址的作用
IP协议提供了一种互联网通用的地址格式 4.3.2 网络层IP地址的组成
1 集线器的作用与工作原理
集线器在网络中的主要作用是作为多端口的信号放 大设备。
集线器
工作站
服务器
2 集线器的选择
集线器的选择一般可遵循以下标准： （1）以外形尺寸为选择依据 （2）以带宽为选择依据 （3）以是否可管理为选择依据 （4）按照扩展方式选择
4.2.2 数据链路层互联设备—交换机
交换机属于数据链路层设备，相当于一个多端口 的网桥，使用交换机可以互联两个或两个以上 的相似局域网（如以太网和以太网的互联）。
配置复杂 价格昂贵
4.7 实训 4.7.1 实训1 子网的规划与划分
一、实验目的 1. 使学生掌握子网规划的方法 2. 使学生掌握在内部局域网上划分逻辑子 网并应用和测试的方法
二、实验内容 1. 在内部局域网上划分逻辑子网 2. 应用和测试
三、实验步骤 1 在内部局域网上划分逻辑子网
表4-4 192.168.1.0在掩码为255.255.255.224时的地址分配表
子网 子网号
子网地址
1
001 192.168.1.32
每一个子网的有效主机 地址范围
192.168.1.33~.62
子网掩码 255.255.255.224
2
010 192.168.1.64
192.168.1.65~.94
255.255.255.224
3
011 192.168.1.96 192.168.1.97~.126 255.255.255.224
子网号 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110
子网地址 211.87.40.16 211.87.40.32 211.87.40.48 211.87.40.64 211.87.40.80 211.87.40.96 211.87.40.112 211.87.40.128 211.87.40.144 211.87.40.160 211.87.40.176 211.87.40.192 211.87.40.208 211.87.40.224
（2）层次二：使用网桥或交换机在局域网之间存储、转发 帧。
（3）层次三：使用路由器在不同网络间存储、转发分组。 （4）层次四：使用协议转换器提供高层接口。
4.2 计算机局域网互联设备 4.2.1 物理层互联设备—集线器
集线器在本质上是一种特殊的中继器。中继器的主 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；而集线器除了具有中继器的功 能外，还能够提供多端口的服务，所以又可以称 它为多端口中继器。所以，集线器只能互联两个 相同的网络（如以太网和以太网），从网络覆盖 的物理范围上增大网络的规模。
1 交换机的分类与选择
（1）交换机的分类 交换机根据速率可以分为10Mbps、100Mbps、
10/100Mbps以及千兆位等类型的交换机。 交换机根据使用的网络技术可以分为：以太网交换
机、令牌环交换机、FDDI交换机、ATM交换机、 快速以太网交换机等。 如果按交换机的应用领域来划分，可分为台式交换 机、工作组交换机、主干交换机、企业级交换机、 分段交换机、端口交换机、网络交换机等。
进制位为“1”，则再看第二个二进制位，若为“0”，则 该Iຫໍສະໝຸດ Baidu地址为B类。若前二个二进制位为“11”，则再看第 三个二进制位，若为“0”，该IP地址为C类。若前三个二 进制位为“111”，则再看第四个二进制位，若为“0”， 该IP地址为D类，若为“1”，则该IP地址为E类。 ②看IP地址的第一个字节段的十进制位 若为1～126，则该IP地址为A类。若为128～191，则该IP 地址为B类。若为192～223，则该IP地址为C类。若为 224～239，则该IP地址为D类。若为240～254，则该IP 地址为E类。
② 主机寻址规则
• 主机号在同一网络内必须是唯一的。
• 主机号的各个位不能都为“1”，如果所有 位都为“1”，则表示该地址是广播地址， 而非主机的地址。
• 主机号的各个位不能都为“0”，如果各个 位都为“0”，则表示“只有这个网络”， 而这个网络上没有任何主机。
（4）区分IP地址的方法
①看IP地址的前几个二进制位 若第一个二进制位为“0”，则该IP地址为A类。若第一个二
（2）路由器的控制软件是路由器发挥功能的一个关键环节。
软件的安装、参数设置及调试越方便，用户使用起来就 越容易。
（3）随着计算机网络应用的增加，现有的网络规模有可能 不能满足实际需要，会产生扩大网络规模的要求，因此
扩展能力是一个网络在设计和建设过程中必须要考虑的。
扩展能力的大小主要看路由器支持的扩展槽数目或者扩 展端口的数目。
每一个子网的有效主机地址范围 211.87.40.17~.30 211.87.40.33~.46 211.87.40.49~.62 211.87.40.65~.78 211.87.40.81~.94 211.87.40.97~.110 211.87.40.113~.126 211.87.40.129~.142 211.87.40.145~.158 211.87.40.161~.174 211.87.40.177~.190 211.87.40.193~.206 211.87.40.209~.222 211.87.40.225~.238
网关又称为协议转换器，是连接两个协议差 别很大的计算机网络时使用的设备。
4.5.2 网关的工作原理
4.6各种网络互联设备间的比较分析
互联设备 中继器或集线
器 网桥或交换机
路由器
网关
优点
缺点
网络互联容易 价格低
互联规模有限 不能隔离不需要的流量 无法控制信息传输
网络互联容易 提供网络管理 提供安全保密性 协议透明 隔离不必要的流量 交换效率高
4
100 192.168.1.128 192.168.1.129~.158 255.255.255.224
5
101 192.168.1.160 192.168.1.161~.190 255.255.255.224
6
110 192.168.1.192 192.168.1.193~.222 255.255.255.224
网络互联通常是指将不同的网络或相 同的网络用互联设备连接在一起而形成一 个范围更大的网络，也可以是为增加网络 性能和易于管理而将一个原来很大的网络 划分为几个子网或网段。
4.1.2 网络互联的办法
以ISO/OSI开放系统互联参考模型的分层观点考察局域网的 互联由此出发，可将互联划分为四个层次，即物理层、 数据链路层、网络层和高层，与之对应的分别是中继器 或集线器、网桥或交换机、路由器和网关（又称协议转 换器）。
主机
全1
网络
全1
127
随机（通常是1）
本机 本网主机 局域网广播 向网络定向广播 回路
（3）IP地址的寻址规则
① 网络寻址规则 • 网络地址必须唯一。 • 网络号不能以数字127开头，数字127是专门保留
给诊断用的，如127.0.0.1是回送地址，用于回路 测试。 • 网络号的第一个字节不能为255。数字255作为广 播地址。 • 网络号的第一个字节不能为“0”，“0”表示该地 址是本地网络，不能用于传送数据。 • 网络号全部为“0”和全部为“1”的IP地址被保留 使用。
第4章 计算机网络互联设备
本章要点： 网络互联的办法 物理层互联设备—集线器 数据链路层互联设备—交换机 IP地址的作用、组成和子网规划 网络层互联设备—路由器 高层互联设备——网关
本章实训： 子网的规划与划分置 路由器的配置与使用 基于Windows2000server 路由配置方案
4.1 网络互联概述 4.1.1 网络互联的需求
子网掩码 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240
与集线器相比，交换机的优势主要表现为：
（1）交换机通常采用全硬件结构实现，具有速度快，可以 为每一个节点提供全部网络带宽的特点。
（2）交换机与网桥一样按每个数据包中的MAC地址进行转 发，转发时一般不考虑包中的其他信息。与网桥不同的 是交换机的转发延迟很小，远远超过用普通网桥互联网 络的转发性能。
2 路由器的分类 （1）按所处的位置可分为内部路由器和边 界路由器。
（2）按协议的支持情况可分为单协议路由 器和多协议路由器。
3 路由器的选择
（1）由于路由器是网络中比较关键的设备，针对网络存在 的各种安全隐患，路由器必须具有如下的安全特性：
① 可靠性与线路的安全 ② 身份认证
③ 访问控制
④ 信息隐藏
4.3.3 子网的划分方法
为了创建一个子网地址，网络管理员从标准 IP地址的主机号部分“借”位并把它们指 定为子网号部分。
网络号
主机号
标准IP地址
网络号
子网号
主机号 划分子网后的IP地址
借用B类IP地址的一个字节作为子网号
表4-1 C类网络子网划分对应关系表
子网号位数 2 3 4 5 6
子网数 2 6 14 30 62
4.4.2 路由器的工作过程
路由器2 （R2）
工作 站A
路由器1 （R1）
路由器3 （R3）
路由器4 （R4）
路由器5 （R5）
工作 站B
4.4.3 路由表的建立与刷新
路由表的类型 ① 静态路径表 ② 动态路径表
路由标的建立和刷新同样有静态和动态两种 方式。
4.5 高层互联设备——网关 4.5.1 网关的作用
路由器的每个一条连接要占用1个有效的IP地址
4.4 网络层互联设备—路由器 4.4.1 路由器的基本概念
路由器是工作在网络层 的设备，可用于各种 网络的连接，它具有 判断网络地址和选择 路径的功能。它对于 大型的网际网及采用 远程通信连接的广域 网非常关键。
1 路由的作用
（1）网络的互联
（2）路径选择 （3）转发验证 （4）拆包/打包 （5）网络的隔离 （6）流量控制
网络号和主机号
如202.102.134.68 网络号：202.102.134 主机号：68
IP地址分类: 5类
0
8
16
0
网络号
10
网络号
1 10
网络号
24 主机号
31 A类地址
主机号
B类地址
主机号
C类地址
1 11 0
多投点地址
D类地址
1 11 1 0
保留将来使用
E类地址
IP地址的特殊形式
全0
0000。。。00
主机数 62 30 14 6 2
子网掩码 255.255.255.192 255.255.255.224 255.255.255.240 255.255.255.248 255.255.255.252
表4-2 211.87.40.0在掩码为255.255.255.240时的地址分配表
子网 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
（3）可以把每个端口所连接的网络分割为独立的LAN，每 个LAN成为一个独立的冲突域。LAN内可以利用集线器 按照共享式以太网组网规则组成一个共享LAN或扩展 LAN，从而扩大网络范围，这对建立专门的工作组十分 有利。
（4）每个端口都能提供专用的带宽，这与集线器相比有了 质的区别。
（5）流量控制：网桥不具备流量控制能力。 （6）转发机制 （7）网络管理
具有广播风暴现象 不能决定最佳路径 管理控制功能有限 错误处理功能不强 不能完全隔离不必要的流量
适于大规模的复杂网络 容易互联不同类型的局域网
管理控制功能强，安全性、保密 性好
充分隔离不需要的流量
网络设置复杂 不支持非路由协议
（如Net-bios，DECnet LAT 等）
价格昂贵
支持不同协议之间的转换 可以连接不同类型的局域网
（2）交换机的选择
① 注意合适的尺寸。 ② 交换的速度要快。 ③ 端口数要够将来网络升级使用。 ④ 是否需要路由选择能力、是否需要容错能
力、能否与现有设备兼容并顺利衔接。 ⑤ 网络管理能力。
4.3 网络层IP地址 4.3.1 网络层IP地址的作用
IP协议提供了一种互联网通用的地址格式 4.3.2 网络层IP地址的组成
1 集线器的作用与工作原理
集线器在网络中的主要作用是作为多端口的信号放 大设备。
集线器
工作站
服务器
2 集线器的选择
集线器的选择一般可遵循以下标准： （1）以外形尺寸为选择依据 （2）以带宽为选择依据 （3）以是否可管理为选择依据 （4）按照扩展方式选择
4.2.2 数据链路层互联设备—交换机
交换机属于数据链路层设备，相当于一个多端口 的网桥，使用交换机可以互联两个或两个以上 的相似局域网（如以太网和以太网的互联）。
配置复杂 价格昂贵
4.7 实训 4.7.1 实训1 子网的规划与划分
一、实验目的 1. 使学生掌握子网规划的方法 2. 使学生掌握在内部局域网上划分逻辑子 网并应用和测试的方法
二、实验内容 1. 在内部局域网上划分逻辑子网 2. 应用和测试
三、实验步骤 1 在内部局域网上划分逻辑子网
表4-4 192.168.1.0在掩码为255.255.255.224时的地址分配表
子网 子网号
子网地址
1
001 192.168.1.32
每一个子网的有效主机 地址范围
192.168.1.33~.62
子网掩码 255.255.255.224
2
010 192.168.1.64
192.168.1.65~.94
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