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1、第三章第三章 网络互联设备网络互联设备本章学习要点本章学习要点:l l了解网络互联的基本概念了解网络互联的基本概念l l掌握网络互联设备的类型、层次与原理掌握网络互联设备的类型、层次与原理l l掌握各层设备的作用、特点与应用掌握各层设备的作用、特点与应用l l掌握掌握Internet硬件接入设备的可选类型硬件接入设备的可选类型l l熟练掌握集线器与交换机的区别与使用熟练掌握集线器与交换机的区别与使用l l了解了解OSI模型与网间互联设备的关系模型与网间互联设备的关系1 13.1 网络互联概述网络互联概述网络互联网络互联：所谓网络互联是指根据实际情况选：所谓网络互联是指根据实际情况选择合适的技术
2、和设备将相互独立的网络或计算择合适的技术和设备将相互独立的网络或计算机连接起来，从而达到数据交换和资源共享的机连接起来，从而达到数据交换和资源共享的目的。目的。3.1.1 网络互联的类型网络互联的类型1.1.网络延伸网络延伸2.2.随着局域网范围的扩展，电缆的长度需要随着局域网范围的扩展，电缆的长度需要增长增长3.3.但是，每种局域网的最大距离都是有限制但是，每种局域网的最大距离都是有限制的。的。2 210BASET：100m10BASE2：185m10BSEE5：500m2.网络分段网络分段在组建局域网时，往往需要进行网络分段。所在组建局域网时，往往需要进行网络分段。所谓网络分段是指将一个大
3、的网络系统分解成几谓网络分段是指将一个大的网络系统分解成几个小的局域网，然后通过网络互联设备（交换个小的局域网，然后通过网络互联设备（交换机、网桥或路由器）将各个子网连接成一个整机、网桥或路由器）将各个子网连接成一个整体网络。体网络。3 33.网络互联的类型网络互联的类型（1）网络互联的应用类型）网络互联的应用类型l l局域网之间的互联局域网之间的互联l l局域网与广域网之间的互联局域网与广域网之间的互联l l局域网通过广域网与局域网通过广域网与Internet之间的互联之间的互联l l多个远程局域网之间互联为广域网多个远程局域网之间互联为广域网4 4（2）互联局域网的类型）互联局域网的类型l
4、 l同构网络同构网络所谓同构网络是指具有相同特性和性质的网所谓同构网络是指具有相同特性和性质的网络，也就是说它们具有相同的通信协议，呈络，也就是说它们具有相同的通信协议，呈现给接入设备的界面也相同。现给接入设备的界面也相同。l l异构网络异构网络所谓异构网络是指具有完全不同的传输性质所谓异构网络是指具有完全不同的传输性质和通信协议的网络。和通信协议的网络。5 54.网络互联必须解决的问题网络互联必须解决的问题l l如何在物理上把两种不同的网络连接起来。如何在物理上把两种不同的网络连接起来。l l如何实现一种网络与另一种网络的互访与如何实现一种网络与另一种网络的互访与通信。通信。l l如何解决两
5、种不同网络之间在协议方面的如何解决两种不同网络之间在协议方面的差异。差异。l l如何处理两种网络之间在传输速率方面的如何处理两种网络之间在传输速率方面的差别。差别。6 63.1.2 网络互联的层次网络互联的层次1.1.网间互联中的几个重要概念网间互联中的几个重要概念2.2.（1）网络的互联接）网络的互联接3.3.互联接（简称互连）：指在物理网络之间互联接（简称互连）：指在物理网络之间必须必须4.4.存在一条以上的物理连接线路。存在一条以上的物理连接线路。5.5.（2）网络的互通）网络的互通6.6.互通信（简称互通）：指在网络互联接的互通信（简称互通）：指在网络互联接的基础基础7.7.上，网络之
6、间可以进行数据交换的手段。上，网络之间可以进行数据交换的手段。7 7（3）网络的互操作）网络的互操作指网络中的计算机具有透明地访问对方资源的指网络中的计算机具有透明地访问对方资源的能力，这种能力是建立在互联接和互通基础之能力，这种能力是建立在互联接和互通基础之上，通过高层软件实现的。上，通过高层软件实现的。注意：注意：互联接、互通和互操作分别表示了不同互联接、互通和互操作分别表示了不同层次的内涵，互联接是网络连接的物质基础，层次的内涵，互联接是网络连接的物质基础，互通是通信手段，互操作是网络互联的最终目互通是通信手段，互操作是网络互联的最终目的，只有解决好这三个层次上的问题才能真正的，只有解决
7、好这三个层次上的问题才能真正实现网络的实现网络的“互联互联”。8 82.网间互连设备的层次网间互连设备的层次l l物理层的设备物理层的设备主要设备有：主要设备有：中继器中继器和和集线器集线器。物理层互连设备的主要功能：对不同电物理层互连设备的主要功能：对不同电缆段之间的信号进行复制、整形、再生缆段之间的信号进行复制、整形、再生和转发位信号。和转发位信号。使用物理层互连设备连接的网络使用物理层互连设备连接的网络在物理在物理上上成为成为一个网络一个网络。适用范围：局域网的延伸和扩展。适用范围：局域网的延伸和扩展。9 9l l数据链路层的互连设备数据链路层的互连设备数据链路层的互连设备数据链路层的互
8、连设备主要设备有：主要设备有：主要设备有：主要设备有：网桥网桥网桥网桥和和和和传统交换机。传统交换机。传统交换机。传统交换机。功能：数据存储、接收、根据物理地址进行功能：数据存储、接收、根据物理地址进行功能：数据存储、接收、根据物理地址进行功能：数据存储、接收、根据物理地址进行过滤和有目的地转发数据帧。过滤和有目的地转发数据帧。过滤和有目的地转发数据帧。过滤和有目的地转发数据帧。l l网络层的互连设备网络层的互连设备网络层的互连设备网络层的互连设备主要设备有：路由器。主要设备有：路由器。主要设备有：路由器。主要设备有：路由器。功能：路径选择、拥塞控制和控制广播信息功能：路径选择、拥塞控制和控制
9、广播信息功能：路径选择、拥塞控制和控制广播信息功能：路径选择、拥塞控制和控制广播信息主要用于：不同网络之间的互连。如，当一主要用于：不同网络之间的互连。如，当一主要用于：不同网络之间的互连。如，当一主要用于：不同网络之间的互连。如，当一个局域网通过广域网与远程局域网连接时，个局域网通过广域网与远程局域网连接时，个局域网通过广域网与远程局域网连接时，个局域网通过广域网与远程局域网连接时，就应当使用这层设备。就应当使用这层设备。就应当使用这层设备。就应当使用这层设备。1010l l高层互连设备高层互连设备主要设备：网关。主要设备：网关。当互连的网络的传输层及以上层协议不同当互连的网络的传输层及以上
10、层协议不同时就需要网关进行协议转换。时就需要网关进行协议转换。目前使用最多的是：应用层网关。目前使用最多的是：应用层网关。11113.2 物理层的互联设备物理层的互联设备1.1.中继器中继器l l中继器的功能中继器的功能用于连接两个网络的电缆段。它可以放大、用于连接两个网络的电缆段。它可以放大、整形、再生电缆上的数字信号，并按原来的整形、再生电缆上的数字信号，并按原来的方向重新发送该再生信号。方向重新发送该再生信号。l l中继器的使用规则中继器的使用规则在在10Mb/s以太网中应遵循以太网中应遵循5-4-3规则。规则。1212 l l使用和选择中继器时应注意的事项使用和选择中继器时应注意的事项
11、网段的接口。网段的接口。网段扩展的极限距离。网段扩展的极限距离。使用中继器时，应注意所连接的各个网使用中继器时，应注意所连接的各个网段的高层协议的兼容。段的高层协议的兼容。2.以太网集线器以太网集线器l l集线器的分类集线器的分类1313独立型共享式集线器独立型共享式集线器堆叠式集线器堆叠式集线器模块化集线器模块化集线器l l使用集线器时应注意的因素使用集线器时应注意的因素中继规则。低速以太网的中继规则。低速以太网的5-4-3规则，高规则，高速以太网的级连规定。速以太网的级连规定。集线器工作在物理层，因此要求它所连接集线器工作在物理层，因此要求它所连接的各个网段，在物理层以上使用相同或兼的各个
12、网段，在物理层以上使用相同或兼容协议。容协议。1414l l网络接口。网络接口。RJ-45，BNC，AUI，光纤接口。，光纤接口。把双绞线，细缆，粗缆或光纤等不同传输介把双绞线，细缆，粗缆或光纤等不同传输介质的以太网连接在一起。质的以太网连接在一起。l l传输速率。传输速率。l l共享带宽。共享带宽。3.3 数据链路层的互联设备数据链路层的互联设备当使用数据链路层的互联设备来连接两个或两当使用数据链路层的互联设备来连接两个或两个以上的网络时，允许物理层和数据链路层的个以上的网络时，允许物理层和数据链路层的协议相同或不同，但网络层以上的协议要兼容协议相同或不同，但网络层以上的协议要兼容或相同。或
13、相同。15153.3.1 网桥网桥l l网桥的定义和应用条件网桥的定义和应用条件网桥是用来连接两个或多个在数据链路层以下网桥是用来连接两个或多个在数据链路层以下具有相同或兼容协议的网络互联设备，它由软具有相同或兼容协议的网络互联设备，它由软件和硬件共同组成。件和硬件共同组成。网桥工作在网桥工作在OSI的第的第2层，层，IEEE802的的MAC子层。使用网桥连接多个网络时，这些网络的子层。使用网桥连接多个网络时，这些网络的物理层和数据链路层可以使用相同或不同的协物理层和数据链路层可以使用相同或不同的协议，但高层的协议应当相同或兼容。议，但高层的协议应当相同或兼容。16162.网桥的理论功能网桥的
14、理论功能一个典型的网桥是包括具有一个典型的网桥是包括具有CPUCPU、存储器和两、存储器和两个网络接口的计算机。网桥不运行应用软件，个网络接口的计算机。网桥不运行应用软件，它只完成一个功能：它只完成一个功能：帧过滤帧过滤，在需要时网桥才，在需要时网桥才转发帧。特别地，如果一台计算机向同一网段转发帧。特别地，如果一台计算机向同一网段上的另一台计算机发送帧，网桥就无需向另一上的另一台计算机发送帧，网桥就无需向另一网段转发该帧。当然，如果局域网支持广播或网段转发该帧。当然，如果局域网支持广播或组播，网桥就必须传输每一个广播帧或组播帧组播，网桥就必须传输每一个广播帧或组播帧使这个扩展桥接局域网象单个较
15、大的局域网。使这个扩展桥接局域网象单个较大的局域网。1717为决定是否要转发帧，网桥使用帧头部的物理为决定是否要转发帧，网桥使用帧头部的物理地址。网桥知道网中每台计算机的位置。当帧地址。网桥知道网中每台计算机的位置。当帧从一个网段到达时，网桥就取出并检查目标地从一个网段到达时，网桥就取出并检查目标地址。如果目的计算机所在网段与该帧所到达的址。如果目的计算机所在网段与该帧所到达的网段相同，网桥不转发而把它丢弃。如果目的网段相同，网桥不转发而把它丢弃。如果目的计算机不在该帧所到达的网段上，则网桥把该计算机不在该帧所到达的网段上，则网桥把该帧转发到另一网段。帧转发到另一网段。1818l网桥的内部结构
16、网桥的内部结构网段网段A网段网段B网桥网桥MAC1MAC2MAC3MAC4 MAC5 MAC6122 2MAC6MAC62 2MAC5MAC52 2MAC4MAC41 1MAC3MAC31 1MAC2MAC21 1MAC1MAC1端口端口端口端口站地址站地址站地址站地址 端口管端口管理软件理软件 网桥协网桥协议实体议实体缓存缓存端口端口2端口端口112站表（A）（B）（C）（X）（Y）（Z）图图3-1 网桥内部结构网桥内部结构1919l透明网桥透明网桥目前使用最多的网桥是目前使用最多的网桥是透明网桥透明网桥(transparent bridge)。透明。透明是指局域网上的站点并不知道所是指局域
17、网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥，因发送的帧将经过哪几个网桥，因为网桥对各站来说都是看不见的。为网桥对各站来说都是看不见的。2020l透明网桥的逆向学习功能和转发表的建立过程透明网桥的逆向学习功能和转发表的建立过程uu逆向学习和转发表的建立逆向学习和转发表的建立一个网桥首次启动时，这个转发表是空的，每一个网桥首次启动时，这个转发表是空的，每条记录都是随着时间增加逐渐加上去的。那么条记录都是随着时间增加逐渐加上去的。那么这些记录是怎样被增加上去的呢？如图这些记录是怎样被增加上去的呢？如图3-1所所示，假设主机示，假设主机A向网段向网段B中的一个主机发送一中的一个主机发送一个帧，网桥接
18、收到这个帧，并且记录：个帧，网桥接收到这个帧，并且记录：从主从主机机A来的帧由端口来的帧由端口1接收到接收到。按这种方法网桥。按这种方法网桥就可以建立起这个转发表。就可以建立起这个转发表。2121在端口在端口x x收到帧收到帧站表中有目的站站表中有目的站方向为端口方向为端口x按站表中方向转发帧按站表中方向转发帧源站在站表中源站在站表中更新站表和定时器更新站表和定时器将源站地址加入站表将源站地址加入站表并置新的定时器并置新的定时器向除向除x x以外的所有以外的所有端口转发此帧端口转发此帧丢弃此帧丢弃此帧N NY YY YY YN N透明网桥工作透明网桥工作流程流程N N2222l生成树算法（生成
19、树算法（Spanning Tree)如果扩展局域网内没有产生环，前面所讲的如果扩展局域网内没有产生环，前面所讲的策略可以很好地工作。环的产生使得帧有可策略可以很好地工作。环的产生使得帧有可能永远在扩展局域网中循环。如下图所示，能永远在扩展局域网中循环。如下图所示，网桥网桥B1、B4和和B6就形成了一个环。就形成了一个环。2323B3B5B2ABCDEFGHIB7B1B6B42424uu环产生的原因环产生的原因网络由不只一个管理员管理，在这种情况网络由不只一个管理员管理，在这种情况下，可能没有人知道网络的整体结构，这就下，可能没有人知道网络的整体结构，这就意味着可能添加一个引起环的网桥而无人知意
20、味着可能添加一个引起环的网桥而无人知道。道。有目的地在网络中建立环，以便在网桥发有目的地在网络中建立环，以便在网桥发生故障时提供冗余。生故障时提供冗余。2525无论环是怎样产生的，网桥必须能正确处理无论环是怎样产生的，网桥必须能正确处理环。那么，我们让网桥运行一个分布式生成环。那么，我们让网桥运行一个分布式生成树算法可以解决这个问题。树算法可以解决这个问题。2626u生成树算法生成树算法怎样才能产生一棵生成树呢？实际上产生生成怎样才能产生一棵生成树呢？实际上产生生成树的主要思想就是为网桥选择转发分组的端树的主要思想就是为网桥选择转发分组的端口。具体算法如下：口。具体算法如下：首先假定每个网桥都
21、有一个唯一的标示符，不首先假定每个网桥都有一个唯一的标示符，不妨设为：妨设为：B1、B2、B3，以此类推。，以此类推。（1）选择具有最小标示符的网桥作为生成树）选择具有最小标示符的网桥作为生成树的根。的根。（2）每个网桥计算到根的最短路径，并记下）每个网桥计算到根的最短路径，并记下路径经过它的那些端口。路径经过它的那些端口。2727（3）所有连接到给定局域网的网桥选出一个）所有连接到给定局域网的网桥选出一个负责向根网桥转发帧的指派网桥。负责向根网桥转发帧的指派网桥。B3B5B2ABCDEFGHIB7B1B6B4ABB5CDB2EFB1GHB42828由于扩展局域网中的网桥不能看到整个网络的由于
22、扩展局域网中的网桥不能看到整个网络的拓扑结构，更不用说窥视其他网桥的内部，看拓扑结构，更不用说窥视其他网桥的内部，看他们的标示符了。因此，为了实现上述算法，他们的标示符了。因此，为了实现上述算法，网桥彼此间需要交换配置消息，然后根据这些网桥彼此间需要交换配置消息，然后根据这些消息确定他们是否是消息确定他们是否是根网桥根网桥或或指派网桥指派网桥。2929uu配置消息包含以下配置消息包含以下3条信息：条信息：l l正在发送信息的网桥的标示符。正在发送信息的网桥的标示符。l l发送网桥认定的根网桥的标示符。发送网桥认定的根网桥的标示符。l l从发送网桥到根网桥的距离，以跳数来衡量从发送网桥到根网桥的
23、距离，以跳数来衡量uu初始化时，每个网桥都认为自己是根，并给初始化时，每个网桥都认为自己是根，并给每个端口发送配置信息，标志自己是根并给出每个端口发送配置信息，标志自己是根并给出到根的距离为到根的距离为0。在某个端口接收到配置消息。在某个端口接收到配置消息后，网桥要检查这个消息是否优于该端口已经后，网桥要检查这个消息是否优于该端口已经记录的配置消息。记录的配置消息。3030uu如果新消息优于当前记录的消息，网桥则丢如果新消息优于当前记录的消息，网桥则丢弃旧消息并保存新消息。然而，它首先给到根弃旧消息并保存新消息。然而，它首先给到根的距离字段加的距离字段加1，因为，这个网桥到根的距离，因为，这个
24、网桥到根的距离比发送消息的网桥到根的距离远一跳。比发送消息的网桥到根的距离远一跳。uu当一个网桥接收到表示它不是根网桥的配置当一个网桥接收到表示它不是根网桥的配置消息时（这个消息来自一个有更小标示符的网消息时（这个消息来自一个有更小标示符的网桥），这个网桥会终止生成自己的配置消息。桥），这个网桥会终止生成自己的配置消息。3131下面举一个例子下面举一个例子假定把从节点假定把从节点Y到节点到节点X，距离是，距离是d的配置消的配置消息表示为（息表示为（Y,d,X)。下面以节点。下面以节点B3的活动为的活动为例，介绍上述过程。例，介绍上述过程。3232B3B5B2ABCDEFGHIB7B1B6B4(
25、B2,0,B2)(B2,1,B3)(B1,0,B1)(B1,1,B2)(B1,1,B5)33333 网桥的实际作用和设计要点网桥的实际作用和设计要点（1）网络分段）网络分段网桥常用来分割一个负载过重的网络。因为，网桥常用来分割一个负载过重的网络。因为，网桥具有帧过滤功能，这样，一个设计良好的网桥具有帧过滤功能，这样，一个设计良好的网络可以使大多数数据帧不用跨越网桥就可以网络可以使大多数数据帧不用跨越网桥就可以传送，从而减少独立网段上的信息流量，通常传送，从而减少独立网段上的信息流量，通常一个设计良好的网络，可以阻挡一个设计良好的网络，可以阻挡70%的通信的通信量进入其他网段。量进入其他网段。3
26、434（2）延伸网络的距离）延伸网络的距离使用中继器和集线器扩展局域网时要受网络设使用中继器和集线器扩展局域网时要受网络设计标准中最大尺寸的限制，而网桥可以在更大计标准中最大尺寸的限制，而网桥可以在更大范围内扩展局域网的距离。范围内扩展局域网的距离。（3）使用网桥互联网络的条件）使用网桥互联网络的条件网桥工作在数据链路层，可以连接第网桥工作在数据链路层，可以连接第1层和第层和第2层使用相同或不同协议的多个网络，但是层使用相同或不同协议的多个网络，但是3层层以上应当使用相同或兼容的协议。以上应当使用相同或兼容的协议。特别是特别是，网，网桥要使用数据帧头部的物理地址，因此，使用桥要使用数据帧头部的
27、物理地址，因此，使用网桥互联的网络应具有相同地址格式，如，以网桥互联的网络应具有相同地址格式，如，以太网和以太网的互联，以太网和太网和以太网的互联，以太网和802.5的互联的互联3535（4）使用网桥设计网络的要点）使用网桥设计网络的要点在使用网桥连接网络时，要注意它在网络中的在使用网桥连接网络时，要注意它在网络中的位置。例如，如果将客户机和服务器分别放置位置。例如，如果将客户机和服务器分别放置在两个网络段中，而客户机又需要经常访问服在两个网络段中，而客户机又需要经常访问服务器，这时若将网桥放置在客户机和服务器所务器，这时若将网桥放置在客户机和服务器所在的两个网络之间，将会带来不好的通信效在的
28、两个网络之间，将会带来不好的通信效果。果。36364.网桥的分类网桥的分类（1）按网桥硬件所处的位置分类）按网桥硬件所处的位置分类l l内部网桥：在服务器的内部安装，使用两块内部网桥：在服务器的内部安装，使用两块网卡加上相应的软件就可以组成内部网桥。网卡加上相应的软件就可以组成内部网桥。l l外部网桥：一般是专用的硬件设备。外部网桥：一般是专用的硬件设备。（2）按网桥分布的地理范围分类）按网桥分布的地理范围分类l l近程网桥：连接两个相邻的局域网段。近程网桥：连接两个相邻的局域网段。l l远程网桥：连接两个远程网段。此时，要使远程网桥：连接两个远程网段。此时，要使用两个远程网桥，远程网桥要成对
29、使用。用两个远程网桥，远程网桥要成对使用。37375.网桥的应用特点网桥的应用特点（1）优点）优点l l网桥通过对不需要传递的数据进行过滤网桥通过对不需要传递的数据进行过滤来实现基于物理地址的网络间的通信分来实现基于物理地址的网络间的通信分段。段。l l网桥可以互联两个或多个网络。也就是网桥可以互联两个或多个网络。也就是说，网桥可以连接使用不同传输介质、说，网桥可以连接使用不同传输介质、不同介质访问控制方式、但高层协议相不同介质访问控制方式、但高层协议相同或兼容的有条件同构的网络。同或兼容的有条件同构的网络。l l通过网桥的过滤性能，隔离了不需要传通过网桥的过滤性能，隔离了不需要传播的信息。播
30、的信息。3838（2）缺点）缺点l l要求网络层以上的协议相同或兼容。要求网络层以上的协议相同或兼容。l l网桥会处理接收到的数据信息，从而降网桥会处理接收到的数据信息，从而降低网络的性能。低网络的性能。l l网桥传递所有的广播信息，因此难以避网桥传递所有的广播信息，因此难以避免广播风暴。免广播风暴。l l网桥没有路径选择能力，在存在多路径网桥没有路径选择能力，在存在多路径时，网桥只使用某一固定的路径。时，网桥只使用某一固定的路径。39393.3.2 以太网交换机以太网交换机1.1.以太网交换机与集线器的异同以太网交换机与集线器的异同2.2.(1)不同之处不同之处3.3.在在OSI/RM中，工
31、作的层次不同。中，工作的层次不同。4.4.工作原理不同。工作原理不同。l l以太网交换机的工作原理以太网交换机的工作原理以太网交换机和网桥有很相似的工作原理。那以太网交换机和网桥有很相似的工作原理。那么交换机是怎样决定将一个分组放到哪个输出么交换机是怎样决定将一个分组放到哪个输出端口上，才能把分组传送到它应该去的地方端口上，才能把分组传送到它应该去的地方呢？呢？4040最常用的方法有两种：最常用的方法有两种：l l数据报数据报或或无连接无连接的方法。的方法。l l虚电路虚电路或或面向连接面向连接的方法。的方法。uu源路由选择。源路由选择。下面分别介绍数据报和虚电路方法。下面分别介绍数据报和虚电
32、路方法。数据报方法数据报方法数据报方法的思想很简单，只需要确保每个分数据报方法的思想很简单，只需要确保每个分组带有足够的信息，使得任何一个交换机都能组带有足够的信息，使得任何一个交换机都能决定怎样使它到达目的地，也就是说，需要每决定怎样使它到达目的地，也就是说，需要每个分组都带有完整的目的地址信息。个分组都带有完整的目的地址信息。4141交换机交换机1主机主机D主机主机C主机主机A320交换机交换机2主机主机E主机主机F3121交换机交换机3主机主机G主机主机H主机主机B00123数据报转发：示例网络数据报转发：示例网络目的地址目的地址端端 口口ABCDEFGH30332100交换机交换机2的
33、转发表的转发表4242虚电路方法虚电路方法在虚电路方法中，一个主机把分组发送到另一在虚电路方法中，一个主机把分组发送到另一个主机的过程可以看成两个阶段：第一个阶段个主机的过程可以看成两个阶段：第一个阶段是是“建立连接建立连接”，第二个阶段是，第二个阶段是“数据传输数据传输”。在建立连接阶段，需要在源主机和目的主机之在建立连接阶段，需要在源主机和目的主机之间的每一个交换机上建立连接状态。可以有两间的每一个交换机上建立连接状态。可以有两种方法来建立连接状态：第一，由网络管理员种方法来建立连接状态：第一，由网络管理员配置连接状态，这样建立的虚电路是配置连接状态，这样建立的虚电路是“永久永久的的”PV
34、C，管理员可以删除它。，管理员可以删除它。4343第二，主机发送消息给网络，建立连接状态。第二，主机发送消息给网络，建立连接状态。由于人工配置非常复杂，所以一般采用第二种由于人工配置非常复杂，所以一般采用第二种方法。方法。虚电路交换机的连接状态由虚电路交换机的连接状态由VC表中的每个连表中的每个连接记录组成。一个连接记录包括以下几部分：接记录组成。一个连接记录包括以下几部分：l l输入接口，此输入接口，此VC的分组从该接口到达。的分组从该接口到达。l l输入输入VCI，虚电路标示，包含在每个到达的，虚电路标示，包含在每个到达的分组中。分组中。l l输出接口，此输出接口，此VC的分组从该接口离开
35、交换机。的分组从该接口离开交换机。l l输出输出VCI，用于输出分组。，用于输出分组。4444交换机交换机1主机主机D主机主机C主机主机A320交换机交换机2主机主机E主机主机F3121交换机交换机3主机主机G主机主机H主机主机B00123 5 11 7 4471154545由此可见：由此可见：uu交换机具有过滤、学习功能，有些交换交换机具有过滤、学习功能，有些交换机还有差错控制的功能。机还有差错控制的功能。uu集线器则没有这些功能，当它检测到某集线器则没有这些功能，当它检测到某个以太网端口转发来的数据帧时，它会个以太网端口转发来的数据帧时，它会直接将该数据帧发往其他所有的端口，直接将该数据帧
36、发往其他所有的端口，这样就会导致共享式局域网中的竞争信这样就会导致共享式局域网中的竞争信道问题，而且集线器不能保证数据传输道问题，而且集线器不能保证数据传输的完整性和正确性。的完整性和正确性。4646网络工作方式和冲突域不同网络工作方式和冲突域不同uu集线器采用广播模式进行工作，因此用集集线器采用广播模式进行工作，因此用集线器组成的网络，它的冲突域是整个网络。线器组成的网络，它的冲突域是整个网络。当网络较大时，网络的性能会由于冲突的当网络较大时，网络的性能会由于冲突的激增，而急剧下降。激增，而急剧下降。uu交换机在工作的时候，只在发出请求的端交换机在工作的时候，只在发出请求的端口和目的端口之间
37、进行通信，不会影响其口和目的端口之间进行通信，不会影响其他端口，这样就减少了信号在网络上发生他端口，这样就减少了信号在网络上发生碰撞的机会。因此，它的冲突域是端口，碰撞的机会。因此，它的冲突域是端口，只要各计算机不访问同一个端口，而且端只要各计算机不访问同一个端口，而且端口设置为全双工就不会发生冲突。口设置为全双工就不会发生冲突。4747节点享有的带宽不同节点享有的带宽不同uu共享式集线器的多个端口共享一条信道共享式集线器的多个端口共享一条信道的带宽，在同一时刻只能在两个端口之的带宽，在同一时刻只能在两个端口之间传送数据。间传送数据。uu交换机可以为每个端口的用户或节点提交换机可以为每个端口的
38、用户或节点提供专用带宽的通信信道，并允许多对节供专用带宽的通信信道，并允许多对节点用户同时按端口的带宽传递信息。点用户同时按端口的带宽传递信息。4848端口的通信模式不同。端口的通信模式不同。逻辑拓扑结构不同。逻辑拓扑结构不同。（2）相同之处）相同之处2.有关交换机的基本概念有关交换机的基本概念（1）交换机端口参数和类型）交换机端口参数和类型单单/多多MAC地址的交换机地址的交换机l l单单MAC地址交换机主要用于连接终端用户地址交换机主要用于连接终端用户的计算机，不能用来连接集线器。这类端的计算机，不能用来连接集线器。这类端口被称为专用端口。口被称为专用端口。l l多多MAC地址交换机可用来
39、连接集线器或其地址交换机可用来连接集线器或其他交换机等多个用户的共享设备。用于连他交换机等多个用户的共享设备。用于连接共享设备的端口称为共享端口。接共享设备的端口称为共享端口。4949端口密度：通常是指以太网交换机能够提端口密度：通常是指以太网交换机能够提供的供的10Mb/s的端口的数目，有时也定义的端口的数目，有时也定义为设备端口的数量。通常以太网交换机的为设备端口的数量。通常以太网交换机的端口密度为端口密度为8的倍数（的倍数（8口、口、16口、口、24口口和和32口等），所谓口等），所谓16口，即该交换机可口，即该交换机可以提供以提供16个个10Mb/s的端口。的端口。高速端口：主要用于连
40、接高速设备。这类高速端口：主要用于连接高速设备。这类端口又分为，端口又分为，100Mb/s的专用端口和共的专用端口和共享端口。享端口。5050管理端口：在交换机上通常配置有管理端管理端口：在交换机上通常配置有管理端口，用来连接一个终端或计算机，通过这口，用来连接一个终端或计算机，通过这个终端或计算机对交换机的其他端口进行个终端或计算机对交换机的其他端口进行配置，如，配置配置，如，配置VLAN等。等。其他端口：扩展端口，用于和其他类型的其他端口：扩展端口，用于和其他类型的网络或介质连接（网络或介质连接（BNC、AUI和光纤端口和光纤端口等）。等）。5151（2）背板带宽）背板带宽在交换机内部也有
41、在交换机内部也有CPU、内存和主板。只不过、内存和主板。只不过这些部件都是为数据交换而设计的。这些部件都是为数据交换而设计的。背板带宽：背板带宽：又称为背板吞吐量。交换机中的背又称为背板吞吐量。交换机中的背板相当于计算机中的主板，背板带宽就相当于板相当于计算机中的主板，背板带宽就相当于总线速率，它是交换机的接口处理器和数据总总线速率，它是交换机的接口处理器和数据总线间所能吞吐的最大数据量。如，一台背板带线间所能吞吐的最大数据量。如，一台背板带宽为宽为2.4Gb/s的的24口交换机可以为每个端口口交换机可以为每个端口平均分配平均分配100Mb/s的带宽速率。的带宽速率。5252(3)MAC地址与
42、支持地址与支持MAC地址的数量地址的数量MAC地址的作用地址的作用MAC地址的组成地址的组成MAC地址的数量地址的数量交换机可以记忆连接端口上的计算机网卡的交换机可以记忆连接端口上的计算机网卡的MAC地址，但是这个连接数量是有限的。地址，但是这个连接数量是有限的。比如，一台标识为比如，一台标识为2K的交换机，当其通过共享的交换机，当其通过共享端口，用端口，用Hub或其他交换机来扩展连接时，最或其他交换机来扩展连接时，最多可以连接多可以连接2048台电脑或网络设备。台电脑或网络设备。5353（4）交换机的类型）交换机的类型l l独立式独立式l l堆叠式堆叠式l l模块式模块式3.选择交换机的要点
43、选择交换机的要点（1）按应用规模选择）按应用规模选择（2）按采用的技术类型选择）按采用的技术类型选择（3）支持的）支持的MAC地址数量选择地址数量选择54543.4 网络层的互联设备网络层的互联设备网络层的互联设备主要是路由器（网络层的互联设备主要是路由器（router)。1.1.路由器的基本概念路由器的基本概念2.2.路由器的主要功能是接收来自各个端口的数路由器的主要功能是接收来自各个端口的数据据3.3.分组，进行路由选择，并从合适的端口将接分组，进行路由选择，并从合适的端口将接收收4.4.到的数据分组转发出去。到的数据分组转发出去。5.5.路由器：用来连接多个复杂网络，具有路由路由器：用来
44、连接多个复杂网络，具有路由选选6.6.择功能，网络层使用可路由协议的，工作在择功能，网络层使用可路由协议的，工作在7.7.OSI/RM第第3层的网络互联设备。层的网络互联设备。5555（2）路由表）路由表路由表：用来存储所连接子网的状态信息，路由表：用来存储所连接子网的状态信息，如，网络上路由器的个数、相邻路由器的名如，网络上路由器的个数、相邻路由器的名字、网络地址以及相邻路由器之间的距离等字、网络地址以及相邻路由器之间的距离等内容。路由器在工作时，正是利用路由表来内容。路由器在工作时，正是利用路由表来进行路由选择，确定数据包的最佳转发路进行路由选择，确定数据包的最佳转发路径。常见的路由表有以
45、下两类：径。常见的路由表有以下两类：5656l l静态路由表静态路由表由系统管理员事先设置好的，固定不变的路由由系统管理员事先设置好的，固定不变的路由表。它不会随未来网络结构的改变而改变。表。它不会随未来网络结构的改变而改变。l l动态路由表动态路由表它是一种可以根据网络系统的运行情况，自动它是一种可以根据网络系统的运行情况，自动调整的路由表。使用动态路由表的路由器会根调整的路由表。使用动态路由表的路由器会根据路由选择协议提供的功能，自动学习和记忆据路由选择协议提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况。网络运行情况。57572.路由器的工作原理路由器的工作原理(1)(1)IP地址及其规定地址及其
46、规定l l编址方案编址方案IP地址的结构如上图，每个地址的结构如上图，每个IP地址由两部分地址由两部分组成：组成：网络地址网络地址（网络（网络ID或网络编号），或网络编号），主主机地址机地址（主机（主机ID或主机编号）。或主机编号）。在在IPv4中，中，IP地址由地址由32位二进制比特位组位二进制比特位组成，每成，每8位为一段，这样可以分成位为一段，这样可以分成4段。段。网络地址网络地址 主机地址主机地址5858为了便于记忆，每一段可以用一个十进制数表为了便于记忆，每一段可以用一个十进制数表示，这样一个示，这样一个32位的位的IP地址可以用地址可以用4个十进制个十进制数来表示，他们中间用数来表
47、示，他们中间用“.”分隔，称为分隔，称为“点点分十分十进制进制”表示方法。表示方法。例如：，就是用点分十进制例如：，就是用点分十进制表示的表示的IP地址。地址。它的二进制表示为：它的二进制表示为：1100101011001010 0110011101100111 0010111100101111 00110100001101005959uu网络地址：用来辨认或标识一个网络的。网络地址：用来辨认或标识一个网络的。uu主机地址：用来辨认或标识网络中的每一台主机地址：用来辨认或标识网络中的每一台采用采用TCP/IP协议的主机的。协议的主机的。注意注意：同一网络同一网络中的所有主机的中的所有主机的网络
48、地址都是网络地址都是相同的相同的，而，而主机地址都不相同主机地址都不相同。l lIP地址的分类地址的分类IP地址的类型反映了以下内容：地址的类型反映了以下内容：uu网络地址使用哪些位。网络地址使用哪些位。6060uu主机地址使用哪些位。主机地址使用哪些位。uu每类网络中包含的网络数目。每类网络中包含的网络数目。uu每类网络中可能包含的主机数目。每类网络中可能包含的主机数目。那么那么IP地址主要分为地址主要分为A、B、C、D、E五类，五类，常用的是常用的是A、B，C三类地址；三类地址；D D类地址为组播类地址为组播地址，地址，E E类地址为保留地址，以备特殊用途。类地址为保留地址，以备特殊用途。
49、6161 A A、B B、C C三类地址的网络号分别占用三类地址的网络号分别占用1 1、2 2和和3 3个字节长度。个字节长度。A A类地址的网络号的最高位为类地址的网络号的最高位为0 0；B B类地址的网络号的最高两位为类地址的网络号的最高两位为1010；C C类地类地址的网络号的最高三位为址的网络号的最高三位为110110。它们主机号分。它们主机号分别占用别占用3 3、2 2、1 1个字节长度。个字节长度。实际上当某个单位申请实际上当某个单位申请IPIP地址时，只是获地址时，只是获得一个网络号，各主机号则由单位自行分配。得一个网络号，各主机号则由单位自行分配。6262uuA类地址：类地址：
50、这样这样A类地址的网络号范围为：类地址的网络号范围为：00000000-01111111用十进制表示网络号为用十进制表示网络号为0-1270网络号网络号主机号主机号网络地址网络地址主机地址主机地址 31 30 29 28 27 26 25 24 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 06363uuB B类地址类地址这样这样B类地址的网络号范围为