第2章網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基礎(chǔ)

2.1局域網(wǎng)接口和線纜2.2廣域網(wǎng)接口和線纜2.3邏輯接口的概念和應(yīng)用2.4常用數(shù)據(jù)通信設(shè)備

2.1局域網(wǎng)接口和線纜

2.1.1局域網(wǎng)和接口類型

1．局域網(wǎng)的類型

由于存在著多種分類方法，因此一個(gè)局域網(wǎng)可能屬于多種類型。對局域網(wǎng)進(jìn)行分類常采用以下方法：按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類、按傳輸介質(zhì)分類、按訪問傳輸介質(zhì)分類和按網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分類。

(1)按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類：局域網(wǎng)經(jīng)常采用總線型、環(huán)型、星型和混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此可以把局域網(wǎng)分為總線型局域網(wǎng)、環(huán)型局域網(wǎng)、星型局域網(wǎng)和混合型局域網(wǎng)等類型。這種分類方法反映的是網(wǎng)絡(luò)采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，是最常用的分類方法。

(2)按傳輸介質(zhì)分類：局域網(wǎng)上常用的傳輸介質(zhì)有同軸電纜、雙絞線、光纜等，因此可以把局域網(wǎng)分為同軸電纜局域網(wǎng)、雙絞線局域網(wǎng)和光纖局域網(wǎng)。若采用無線電波、微波，則可以稱為無線局域網(wǎng)。

(3)按訪問傳輸介質(zhì)的方法分類：傳輸介質(zhì)提供了兩臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)互聯(lián)并進(jìn)行信息傳輸?shù)耐ǖ?。在局域網(wǎng)上，經(jīng)常在一條傳輸介質(zhì)上連有多臺(tái)計(jì)算機(jī)，如總線型和環(huán)型局域網(wǎng)，大家共享一條傳輸介質(zhì)，而一條傳輸介質(zhì)在某一時(shí)間內(nèi)只能被一臺(tái)計(jì)算機(jī)所使用，那么在某一時(shí)刻到底誰能使用或訪問傳輸介質(zhì)呢？這就需要有一個(gè)共同遵守的方法或原則來控制、協(xié)調(diào)各計(jì)算機(jī)對傳輸介質(zhì)的同時(shí)訪問，這種方法就是協(xié)議或稱為介質(zhì)訪問控制方法。目前，在局域網(wǎng)中常用的傳輸介質(zhì)訪問方法有以太(Ethernet)方法、令牌(TokenRing)方法、FDDI方法等，因此可以把局域網(wǎng)分為以太網(wǎng)(Ethernet)、令牌網(wǎng)(TokenRing)、FDDI網(wǎng)等。

(4)按網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分類：局域網(wǎng)的工作是在局域網(wǎng)操作系統(tǒng)控制之下進(jìn)行的。正如微機(jī)上的DOS、UNIX、Windows、OS/2等不同操作系統(tǒng)一樣，局域網(wǎng)上也有多種網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)決定網(wǎng)絡(luò)的功能、服務(wù)性能等，因此可以把局域網(wǎng)按其所使用的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)進(jìn)行分類，如Novell公司的Netware網(wǎng)，3COM公司的3+OPEN網(wǎng)，Microsoft公司的WindowsNT網(wǎng)，IBM公司的LANManager網(wǎng)，BANYAN公司的VINES網(wǎng)等。

(5)其他分類方法：按數(shù)據(jù)的傳輸速度分類，可分為

10Mb/s局域網(wǎng)、100Mb/s局域網(wǎng)等；按信息的交換方式分類，可分為交換式局域網(wǎng)、共享式局域網(wǎng)等。

2.局域網(wǎng)接口類型

(1)?BNC接口：以太網(wǎng)使用細(xì)同軸電纜就是使用一個(gè)T形的BNC接頭，插入電纜，并且擰一個(gè)插頭放在計(jì)算機(jī)的背后。

(2)?RJ45接口：關(guān)于RJ45現(xiàn)行的接線標(biāo)準(zhǔn)有T568A和T568B兩種，這兩種標(biāo)準(zhǔn)本質(zhì)上并無區(qū)別，只是線的排列順序不同而已。平常用得較多的是T568B標(biāo)準(zhǔn)。

(3)?ST接口：ST連接器即ST接口。ST接口廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，是最常見的光纖連接器。該連接器使用尖刀型接口。光纖連接器在物理構(gòu)造上的特點(diǎn)可以保證兩條連接的光纖更準(zhǔn)確地對齊，而且可以防止光纖在配合時(shí)發(fā)生旋轉(zhuǎn)。

(4)?SC接口：與上面介紹的用螺旋環(huán)配合的BNC接口不同，SC連接器采用推-拉型連接配合。當(dāng)連接空間很小、光纖數(shù)目又很多時(shí)，SC連接器的設(shè)計(jì)允許快速、方便地連接光纖。

(5)?LC接口：類似于SC型連接器，LC型連接器是一種插入式光纖連接器，有一個(gè)RJ-45型的彈簧產(chǎn)生的保持力小突起。LC型連接器與SC型連接器都是全雙工連接器。

(6)?MT-RJ接口：MT-RJ型接口是一種更新型號(hào)的連接器，其外殼和鎖定機(jī)制類似RJ-45型風(fēng)格，體積大小類似于LC型。標(biāo)準(zhǔn)大小的MT-RJ型接口可以同時(shí)連接兩條光纖，有效密度增加了一倍。MT-RJ小型光纖連接器采用雙工設(shè)計(jì)，體積只有傳統(tǒng)SC型或ST型連接器的一半，因而可以在普通的信息面板上安裝使用，使光纖到桌面輕易成為現(xiàn)實(shí)。2.1.2局域網(wǎng)線纜

1．同軸電纜

同軸電纜(CoaxialCable)是由一根空心的外圓柱導(dǎo)體和其所包圍的單根內(nèi)導(dǎo)線所組成。柱體與導(dǎo)線之間導(dǎo)線用絕緣材料隔開，同軸電纜頻率特性比雙絞線好，能進(jìn)行較高速率的數(shù)據(jù)傳輸。由于它的屏蔽性能好，抗干擾能力強(qiáng)，因此通常多用于基帶傳輸。無論是粗纜還是細(xì)纜均為總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即一根纜上連接多部機(jī)器，這種拓?fù)溥m用于計(jì)算機(jī)密集的環(huán)境。但是若當(dāng)某一連接點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，將會(huì)串聯(lián)影響到整根纜上的所有計(jì)算機(jī)，故障的診斷和修復(fù)都很麻煩。所以，同軸電纜已逐步被非屏蔽雙絞線或光纜取代。

2．雙絞線

雙絞線由一對或多對銅線組成，主要用來傳送數(shù)據(jù)信息，是最常用的線纜。它一般是由8根銅質(zhì)電線組成，這8根電線分成4組，每組電線使用不同的絞合密度絞合在一起，每一組電線都能夠形成一個(gè)完整的通信回路，這樣4組電線就構(gòu)成4個(gè)通信回路。雙絞線有屏蔽雙絞線(STP)和非屏蔽雙絞線(UTP)兩種基本類型，在日常使用中最常用的是非屏蔽雙絞線。

目前，EIA/TIA(電氣工業(yè)協(xié)會(huì)/電信工業(yè)協(xié)會(huì))為非屏蔽雙絞線電纜定義了五種不同質(zhì)量的類型。這5種類型如下：第一類：主要用于傳輸語音(一類標(biāo)準(zhǔn)主要用于20世紀(jì)80年代初之前的電話線纜)，該類雙絞線用于電話線，不用于數(shù)據(jù)傳輸。

第二類：該類包括用于低速網(wǎng)絡(luò)的電纜，這些電纜能夠支持最高4Mb/s的實(shí)施方案。這兩類雙絞線在LAN中很少使用。第三類：該類雙絞線在以前的以太網(wǎng)中(10M)比較流行，最高支持16Mb/s的容量，但大多數(shù)通常用于10Mb/s的以太網(wǎng)，主要用于10base-T。

第四類：該類雙絞線在性能上比第三類有一定改進(jìn)，用于語音傳輸和最高傳輸速率為16Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸。該類雙絞線用于比第三類雙絞線距離更長且速度更高的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，可以支持最高20Mb/s的容量，主要用于基于令牌的局域網(wǎng)和10base-T/100base-T。第五類：該類雙絞線增加了繞線密度，外套一種高質(zhì)量的絕緣材料，用于語音傳輸和最高傳輸速率為100Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸。該類雙絞線用于高性能的數(shù)據(jù)通信時(shí)，支持高達(dá)100Mb/s的容量，主要用于100base-T和10base-T，是最常用的以太網(wǎng)雙絞線。超五類線纜：它是一個(gè)非屏蔽雙絞線(UTP)布線系統(tǒng)，通過對它的“鏈接”和“信道”性能的測試表明，它超過5類線標(biāo)準(zhǔn)TIA/EIA568的要求。與普通的5類UTP比較，其性能得到了很大提高。

3．單模光纖

單模光纖和多模光纖可以從纖芯的尺寸大小來簡單地判別。單模光纖的纖芯很小，直徑約為4μm～10μm。

單模光纖只允許一束光線穿過光纖。因?yàn)槠渲挥幸环N模態(tài)，所以不會(huì)發(fā)生色散。使用單模光纖傳遞數(shù)據(jù)的質(zhì)量更高，頻帶更寬，傳輸距離更長。單模光纖通常被用來連接辦公樓之間或地域分散更廣的網(wǎng)絡(luò)，適用于大容量、長距離的光纖通信。它是未來光纖通信與光波技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

4．多模光纖

多模光纖允許多束光線穿過光纖。因?yàn)椴煌饩€進(jìn)入光纖的角度不同，所以到達(dá)光纖末端的時(shí)間也不同，這就是我們通常所說的模色散。色散從一定程度上限制了多模光纖所能實(shí)現(xiàn)的帶寬和傳輸距離，正是由于這種原因，多模光纖一般被用于同一辦公樓或距離相對較近的區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)連接。

1)常見多模光纖的分類

(1)?50/125μm多模光纖：芯層直徑為50μm，包層直徑為125μm。該光纖適用于在局域網(wǎng)(LAN)中進(jìn)行高比特率、長距離信號(hào)(包括數(shù)據(jù)信號(hào)、音頻及/或視頻信號(hào))的傳輸。

(2)?62.5/125μm多模光纖：芯層直徑為62.5μm，包層直徑為125μm。該光纖適用于在局域網(wǎng)(LAN)中進(jìn)行短距離信號(hào)(包括數(shù)據(jù)信號(hào)、音頻及/或視頻信號(hào))的傳輸。多模光纖又分為多模突變型光纖和多模漸變型光纖。前者纖芯直徑較大，傳輸模態(tài)較多，因而帶寬較窄，傳輸容量較小；后者纖芯中的折射率隨著半徑的增加而減少，可獲得比較小的模態(tài)色散，因而頻帶較寬，傳輸容量較大。實(shí)際中一般都應(yīng)用后者。

2)多模光纖的適用場合

(1)?10Base-T只適用于10Mb/s網(wǎng)絡(luò)，并且使用帶RJ-45接口的非屏蔽雙膠線，同時(shí)它的最大長度為100m。它們只使用兩對網(wǎng)線。

(2)?10Base-2只適用于10Mb/s網(wǎng)絡(luò)，并且使用的是同軸線。其最大長度為185m，同時(shí)用于連接計(jì)算機(jī)的是BNC“T”連接器，在每個(gè)同軸線上都有指定的接口。

(3)?10Base-5只適用于10Mb/s網(wǎng)絡(luò)并且使用的是粗同軸線。其最大長度為500m，同時(shí)與網(wǎng)卡接口的是指定的“AUI”連接器(DB-15)。

(4)?10Base-F只適用于10Mb/s網(wǎng)絡(luò)，并且使用的是

光纖。

2.2廣域網(wǎng)接口和線纜

2.2.1常見廣域網(wǎng)技術(shù)

1．ISDN

基本速率接口(BRI)用于家庭和小企業(yè)，提供2條B信道和1條16?kb/s的D信道。對于大型企業(yè)，ISDN的基群速率接口(PRI)可以滿足。

2．租用線

當(dāng)需要永久專用連接時(shí)，可以使用租用線(LeasedLine)。點(diǎn)到點(diǎn)鏈路可以提供一條預(yù)先建立的廣域網(wǎng)通信路徑，該路徑從用戶通過運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)到達(dá)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)。點(diǎn)對點(diǎn)鏈路一般從運(yùn)營商處租用，所以被稱為租用線。租用線可以提供不同的容量，這些專用鏈路的價(jià)格通常基于所需的帶寬和兩個(gè)連接點(diǎn)間的距離，每條租用線都需要一個(gè)路由器串行接口。租用線廣泛用于廣域網(wǎng)建設(shè)，可以提供永久的專用容量，但是，其仍然存在很多缺點(diǎn)。由于廣域網(wǎng)流量經(jīng)常變化而租用線容量又是固定的，這就造成帶寬很少被完全利用。此外，每個(gè)端點(diǎn)都需要建立一個(gè)路由器接口，這樣位于多點(diǎn)星型中心的路由器將會(huì)非常昂貴。

3．X.25

對應(yīng)于租用線的昂貴，電信運(yùn)營商引入了分組交換網(wǎng)絡(luò)中的共享線路來降低成本。第一個(gè)分組交換網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)就是X.25協(xié)議族。X.25提供了交換式的低比特率以及共享和可變帶寬的服務(wù)。X.25網(wǎng)絡(luò)通常只有最高48?kb/s的低帶寬，除此之外，數(shù)據(jù)分組將受到通常是網(wǎng)絡(luò)的傳輸延遲影響。

4．幀中繼

隨著對高帶寬和低延遲分組交換需求的增加，電信運(yùn)營商又引入了幀中繼(FR)。盡管其網(wǎng)絡(luò)布局和X.25很類似，但還是與X.25不同。幀中繼是一種運(yùn)行在數(shù)據(jù)鏈路層上的更為簡單的協(xié)議。幀中繼不進(jìn)行實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制或流量控制，因此簡化了幀處理，減少了延遲。

5．ATM

在發(fā)展FR的同時(shí)，電信運(yùn)營商又看見了一種比以前能提供更高帶寬的低延遲和低抖動(dòng)的永久共享式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的需求。解決方案就是異步傳輸模式(ATM，AsynchronousTransferMode)。ATM是一種能夠在私有和公共網(wǎng)絡(luò)上傳輸語音、視頻和數(shù)據(jù)的技術(shù)。它建立了一套基于信元而不是基于幀的體系結(jié)構(gòu)。信元具有固定的53字節(jié)長度，這種又小又是固定長度53字節(jié)的信元特別適于傳輸語音和視頻流量。

6．DSL

DSL(數(shù)字用戶環(huán)路)是一種充分利用現(xiàn)有的銅線(電話用戶線)這部分寶貴資源，采用各種高速調(diào)制和編碼的接入技術(shù)，實(shí)現(xiàn)最終用戶的寬帶接入?，F(xiàn)在可以運(yùn)用的DSL技術(shù)有HDSL、SDSL、ADSL、VDSL等。DSL的優(yōu)點(diǎn)在于它能利用現(xiàn)有的市內(nèi)電話網(wǎng)和電話交換局的機(jī)房，可以降低施工和維護(hù)成本，并且對電話業(yè)務(wù)又沒有影響；缺點(diǎn)在于它對線路的質(zhì)量要求較高，當(dāng)線路質(zhì)量不高時(shí)，推廣使用就有困難。

7．電纜調(diào)制解調(diào)器

電纜調(diào)制解調(diào)器可以使用傳輸有線電視的同軸電纜進(jìn)行雙向、高速的數(shù)據(jù)傳輸。它的訪問速度遠(yuǎn)大于租用線的速度，而且價(jià)格更低，更宜安裝，還能提供全天候的連接，并使用戶能夠在接受有線電視的同時(shí)接受送往個(gè)人計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)。2.2.2廣域網(wǎng)接口類型

1．EI

EI的傳輸速率為64kb/s～2Mb/s，采用RJ45和BNC兩種接口。

2．V.24

常見的路由器端為DB50接口，外接網(wǎng)絡(luò)端為25針接口，常接低速M(fèi)odem。在異步工作方式下，通常封裝鏈路層協(xié)議PPP，最高傳輸速率是115200b/s。在同步方式下，可以封裝X.25、幀中繼、PPP、HDLC、SLIP和LAPB等鏈路層協(xié)議，支持網(wǎng)絡(luò)層IP和IPX，而最高傳輸速率僅為64kb/s。

V.24的傳輸距離與傳輸速率有關(guān)。2400b/s：60m；4800b/s：60m；9600b/s：30m；19200b/s：30m；

38400b/s：20m；64000b/s：20m；115200b/s：10m。

3．V.35

常見的路由器端為DB50接口，外接網(wǎng)絡(luò)端為34針接口，常接高速M(fèi)odem。

V.35電纜一般只用于同步方式傳輸數(shù)據(jù)，可以在接口封裝X.25、幀中繼、PPP、SLIP、LAPB等鏈路層協(xié)議，支持網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP和IPX。

V.35電纜傳輸(同步方式下)的公認(rèn)最高速率是2Mb/s。

V.35的傳輸距離與傳輸速率有關(guān)。2400b/s：1250m；4800b/s：625m；9600b/s：312m；19200b/s：156m；38400b/s：78m；56000b/s：60m；64000b/s：50m；2048000b/s：30m。

4．ATM

使用LC或SC等光纖接口，常見帶寬有155M、622M等。

5．POS

使用LC或SC等光纖接口，常見帶寬有155M、622M、2.5G等。2.2.3廣域網(wǎng)線纜

廣域網(wǎng)同樣也使用不少局域網(wǎng)中的線纜，如同軸電纜、雙絞線、光纜(主要是單模光纖)等。當(dāng)然，廣域網(wǎng)也使用自己特殊的線纜，如V.24和V.35規(guī)程的接口線纜。

2.3邏輯接口的概念和應(yīng)用

2.3.1Loopback接口

Loopback接口是應(yīng)用最為廣泛的一種虛接口，幾乎在每臺(tái)路由器上都會(huì)使用。Loopback常見的用途如下。

(1)作為一臺(tái)路由器的管理地址。系統(tǒng)管理員完成網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃之后，為了方便管理，會(huì)為每一臺(tái)路由器創(chuàng)建一個(gè)Loopback接口，并在該接口上單獨(dú)指定一個(gè)IP地址作為管理地址，管理員會(huì)使用該地址對路由器遠(yuǎn)程登錄(Telnet)。該地址實(shí)際上起到了類似設(shè)備名稱一類的功能。

(2)使用Loopback接口地址作為動(dòng)態(tài)路由協(xié)議OSPF、BGP的routerID。動(dòng)態(tài)路由協(xié)議OSPF、BGP在運(yùn)行過程中需要為該協(xié)議指定一個(gè)RouterID，作為此路由器的唯一標(biāo)識(shí)，并要求在整個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)唯一。由于RouterID是一個(gè)32位的無符號(hào)整數(shù)，這一點(diǎn)與IP地址十分相像，而且IP地址是不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)現(xiàn)象的，所以通常將路由器的RouterID指定為與該設(shè)備上的某個(gè)接口的地址相同。

(3)使用Loopback接口地址作為BGP建立TCP連接的源地址。在BGP協(xié)議中，兩個(gè)運(yùn)行BGP的路由器之間建立鄰居關(guān)系是通過TCP建立連接完成的。在配置鄰居時(shí)，通常指定Loopback接口為建立TCP連接的源地址(通常只用于IBGP，原因同上，都是為了增強(qiáng)TCP連接的健壯性(也可以說魯棒性，Robust))。2.3.2子接口

子接口是指在一個(gè)物理接口上建立多個(gè)邏輯子接口。在以下幾種接口類型中，會(huì)經(jīng)常遇到子接口的使用。常見的子接口如下：

(1)?VLAN子接口(802.1Q子接口)：通過802.1Qtag中的VlanID來區(qū)分不同的子接口。

(2)?E1通道化子接口：在controller模式下先定義幾個(gè)邏輯子接口，然后向子接口中添加相應(yīng)的Timeslots，即根據(jù)不同的時(shí)隙，可以區(qū)分不同的子接口。

(3)?ATM、FrameRelayPVC子接口：每條PVC對應(yīng)一個(gè)子接口。在ATM網(wǎng)絡(luò)中，不同的PVC通過VPI/VCI來區(qū)分；在FrameRelay網(wǎng)絡(luò)中，不同的PVC通過DLCI來區(qū)分。

2.4常用數(shù)據(jù)通信設(shè)備

2.4.1網(wǎng)卡

網(wǎng)卡(NetworkInterfaceCard，NIC)也稱為網(wǎng)絡(luò)適配器(NetworkAdaptor)，是個(gè)人計(jì)算機(jī)上網(wǎng)所用到的最基本的設(shè)備。網(wǎng)卡提供的網(wǎng)絡(luò)接口有多種類型，如RJ-45接口、BNC接口、AUI接口等。網(wǎng)卡常見的工作速度有10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s等。大部分網(wǎng)卡可以安裝在計(jì)算機(jī)主板上的擴(kuò)展插槽上或者集成在主板上?，F(xiàn)在用得比較多的是PCI接口的網(wǎng)卡，一般能夠提供10Mb/s～1000Mb/s的網(wǎng)絡(luò)接入速度。網(wǎng)卡對系統(tǒng)資源的占用率較小，且工作性能好、穩(wěn)定性強(qiáng)，是目前最為普遍的聯(lián)

網(wǎng)設(shè)備。一般情況下，個(gè)人計(jì)算機(jī)主板上的網(wǎng)卡速度多是10/100/1000Mb/s，而在服務(wù)器上集成的往往是速度為10/100/1000Mb/s/10000Mb/s的產(chǎn)品。無線網(wǎng)卡主要分為：

(1)筆記本電腦專用網(wǎng)卡，可以插接在筆記本電腦的PCMCIA插槽里。早期的筆記本電腦一般很少有內(nèi)置無線網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，要想使用無線網(wǎng)絡(luò)，可以通過具有PCMCIA接口的無線網(wǎng)卡來實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)連接。

(2)?USB接口無線網(wǎng)卡，網(wǎng)卡與前端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間沒有專用物理連接，使用電磁波來傳送數(shù)據(jù)。

(3)?PCI接口無線網(wǎng)卡，與有線PCI接口網(wǎng)卡相比，它多了一個(gè)接收和發(fā)送天線，是使用無線信號(hào)來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的。（4)集成無線網(wǎng)卡，現(xiàn)在許多筆記本電腦都是采用基于Intel的集成解決方案，它能夠提供比較好的傳輸穩(wěn)定性和安全性。2.4.2調(diào)制解調(diào)器

計(jì)算機(jī)內(nèi)部之間的數(shù)據(jù)傳輸，通常采用并行數(shù)據(jù)傳輸方式。但在進(jìn)行計(jì)算機(jī)間的遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，所采用的傳輸方式一般為串行數(shù)據(jù)傳輸。串行數(shù)據(jù)傳輸一般只需要一對傳輸線路(對于電信號(hào)來說，需要兩根線路才能構(gòu)成電流回路)或一根傳輸線路(對于光信號(hào)來說，一根光纖就可以進(jìn)行光線的傳播了)。在計(jì)算機(jī)與通信線路之間必須添加一個(gè)設(shè)備，使它能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)傳輸出來的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合在串行線路上傳輸?shù)男盘?hào)類型，并通過一定的方法來控制整個(gè)傳輸過程。同樣，來自串行線路上的信號(hào)也可以通過這個(gè)設(shè)備轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠接受的數(shù)據(jù)格式傳輸給計(jì)算機(jī)。連接通信線路與計(jì)算機(jī)的這個(gè)中間設(shè)備就是調(diào)制解調(diào)器(Modem)。2.4.3中繼器

中繼器(Repeater)是位于第一層(OSI參考模型的物理層)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。即當(dāng)數(shù)據(jù)離開源在網(wǎng)絡(luò)上傳送時(shí)，它是轉(zhuǎn)換為能夠沿著網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)傳輸?shù)碾娒}沖或者光脈沖，這些脈沖稱為信號(hào)。當(dāng)信號(hào)離開發(fā)送工作站時(shí)，信號(hào)是規(guī)則的，而且很容易辨認(rèn)出來。但是，當(dāng)信號(hào)沿著網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)傳送時(shí)，隨著經(jīng)過的線纜越來越長，信號(hào)就會(huì)變得越來越弱。中繼器的目的是在比特級(jí)別對網(wǎng)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行再生和重定時(shí)，使它們在網(wǎng)絡(luò)上傳輸更長的距離。2.4.4集線器

集線器又稱HUB，工作在物理層，對信號(hào)只起簡單的再生、放大、除噪作用，如圖2-1所示。通過HUB連接的工作站構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)在物理上是星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但在邏輯上是總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。所有的工作站通過HUB相連都共享同一個(gè)傳輸媒體，所以所有的設(shè)備都處于同一個(gè)沖突域和同一個(gè)廣播域，設(shè)備共享相同的帶寬。圖2-1集線器以太網(wǎng)使用CSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection，帶有沖突監(jiān)測的載波偵聽多址訪問)機(jī)制，如圖2-2所示。當(dāng)終端數(shù)量增多時(shí)，沖突也會(huì)隨之增多，所以一個(gè)沖突域中如果主機(jī)數(shù)量過多，則會(huì)導(dǎo)致過多的沖突存在，將會(huì)消耗有效帶寬，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能下降，甚至造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓。圖2-2CSMA/CD工作流程圖

CSMA/CD是英文CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetected的縮寫，可把它翻譯成載波偵聽多路訪問/沖突檢

測或帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問。所謂載波偵聽(CarrierSense)，意思是網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)工作站在發(fā)送數(shù)據(jù)前都要監(jiān)測總線上有沒有數(shù)據(jù)傳輸。若有數(shù)據(jù)傳輸(稱總線為忙)，則不發(fā)送數(shù)據(jù)；若無數(shù)據(jù)傳輸(稱總線為空)，立即發(fā)

送準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)。所謂多路訪問(MultipleAccess)，意思是網(wǎng)絡(luò)上所有工作站收發(fā)數(shù)據(jù)共同使用同一條總線，且發(fā)送數(shù)據(jù)是廣播式的。所謂沖突(Collision)，意思是若網(wǎng)上有兩個(gè)或兩個(gè)以上工作站同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，在總線上就會(huì)產(chǎn)生信號(hào)的混合，這種情況稱為沖突，也稱碰撞。為了減少?zèng)_突發(fā)生后的影響，工作站在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中還要不停地檢測自己發(fā)送的數(shù)據(jù)，有沒有在傳輸過程中與其他工作站的數(shù)據(jù)發(fā)生沖突，這就是沖突檢測(CollisionDetected)。2.4.5網(wǎng)橋和交換機(jī)

1．網(wǎng)橋

網(wǎng)橋(Bridge)是第二層設(shè)備，它用來創(chuàng)建兩個(gè)或多個(gè)LAN分段，其中每一個(gè)分段都是一個(gè)獨(dú)立的沖突域。換句話說，網(wǎng)橋設(shè)計(jì)可以用來產(chǎn)生更大的可用帶寬。使用網(wǎng)橋的目的是過濾LAN的通信流，使得本地的通信流保留在本地，而讓那些定向到LAN其他部分(分段)的通信流轉(zhuǎn)發(fā)到其他分段。網(wǎng)橋僅僅通過查看MAC地址來過濾網(wǎng)絡(luò)通信流，因此它能夠快速轉(zhuǎn)發(fā)任何代表網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的通信流。

2．交換機(jī)

交換機(jī)，也稱二層交換機(jī)，是數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備，它能夠讀取數(shù)據(jù)包中的MAC地址信息并根據(jù)MAC地址來進(jìn)行交換。它隔離了沖突域，工作在數(shù)據(jù)鏈路層，所以交換機(jī)每個(gè)端口都是單獨(dú)的沖突域。交換機(jī)內(nèi)部有一個(gè)地址表，這個(gè)地址表標(biāo)明了MAC地址和交換機(jī)端口的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)交換機(jī)從某個(gè)端口收到一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，它首先讀取包頭中的源MAC地址，這樣它就知道源MAC地址的機(jī)器是連在哪個(gè)端口上的。接著再去讀取包頭中的目的MAC地址，并在地址表中查找相應(yīng)的端口。如果表中有與該目的MAC地址對應(yīng)的端口，則把數(shù)據(jù)包直接復(fù)制到該端口上；如果在表中找不到相應(yīng)的端口，則把數(shù)據(jù)包廣播到所有端口上。當(dāng)目的機(jī)器對源機(jī)器回應(yīng)時(shí)，交換機(jī)又可以學(xué)習(xí)到目的MAC地址與哪個(gè)端口對應(yīng)，在下次傳送數(shù)據(jù)時(shí)就不再需要對所有端口進(jìn)行廣播了。由于二層交換機(jī)一般具有很寬的交換總線帶寬，所以可以同時(shí)為很多端口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。如果二層交換機(jī)有N個(gè)端口，每個(gè)端口的帶寬是M，而它的交換機(jī)總線帶寬超過

N×M，那么該交換機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)線速交換。二層交換機(jī)對廣播包是不作限制的，它把廣播包復(fù)制到所有端口上。2.4.6路由器

路由器是在OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型中的第三層——網(wǎng)絡(luò)層操作的。路由器內(nèi)部有一個(gè)路由表，這表標(biāo)明了如果要去某個(gè)地方，下一步應(yīng)該往哪走。如圖2-3所示，路由器從某個(gè)端口收到一個(gè)數(shù)據(jù)包，它首先把鏈路層的包頭去掉(拆包)，讀取目的IP地址，然后查找路由表。若能確定下一步往哪送，則再加上鏈路層的包頭(打包)，把該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)出去；如果不能確定下一步的地址，則向源地址返回一個(gè)信息，并把這個(gè)數(shù)據(jù)包丟掉。圖2-3路由器的工作過程路由技術(shù)和二層交換看起來有點(diǎn)相似，其實(shí)還是有區(qū)別的。路由和交換之間的主要區(qū)別就是交換發(fā)生在OSI參考模型的第二層(數(shù)據(jù)鏈路層)，而路由發(fā)生在第三層(網(wǎng)絡(luò)層)，這一區(qū)別決定了路由和交換在傳送數(shù)據(jù)的過程中需要使用不同的控制信息。所以兩者實(shí)現(xiàn)各自功能的方式是不同的。路由技術(shù)由兩項(xiàng)最基本的活動(dòng)組成，即決定最優(yōu)路徑和傳輸數(shù)據(jù)包。其中，數(shù)據(jù)包的傳輸相對較為簡單和直接，而路由的確定則更加復(fù)雜一些。路由算法在路由表中寫入各種不同的信息，路由器會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)包所要到達(dá)的目的地選擇最佳路徑把數(shù)據(jù)包發(fā)送到可以到達(dá)該目的地的下一臺(tái)路由器處。當(dāng)下一臺(tái)路由器接收到該數(shù)據(jù)包時(shí)，也會(huì)查看其目標(biāo)地址，并使用合適的路徑繼續(xù)傳送給后面的路由器。依此類推，直到數(shù)據(jù)包到達(dá)最終目的地。路由器之間可以進(jìn)行相互通信，而且可以通過傳送不同類型的信息維護(hù)各自的路由表。路由更新信息一般是由部分或全部路由表組成的。通過分析其他路由器發(fā)出的路由更新信息，路由器可以掌握整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。鏈路狀態(tài)廣播是另外一種在路由器之間傳遞的信息，它可以把信息發(fā)送方的鏈路狀態(tài)及時(shí)通知給其他路由器。2.4.7路由交換機(jī)

路由交換機(jī)又稱三層交換機(jī)，是一個(gè)帶有第三層路由功能的第二層交換機(jī)，但它是二者的有機(jī)結(jié)合，并不是簡單地把路由器設(shè)備的硬件及軟件簡單地疊加在局域網(wǎng)交換機(jī)上。從硬件上看，第二層交換機(jī)的接口模塊都是通過高速背板/總線(速率可高達(dá)幾十Gb/s)交換數(shù)據(jù)的，在三層交換機(jī)中，與路由器有關(guān)的第三層路由硬件模塊也插接在高速背板/總線上，這種方式使得路由模塊可以與需要路由的其他模塊間高速地交換數(shù)據(jù)，從而突破了傳統(tǒng)的外接路由器接口速率的限制。在軟件方面，第三層交換機(jī)也有重大的舉措，它將傳統(tǒng)的基于軟件的路由器軟件進(jìn)行了界定。其方法是：對于數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)，如IP/IPX包的轉(zhuǎn)發(fā)，即IP/IPX包的轉(zhuǎn)發(fā)過程通過硬件得以高速實(shí)現(xiàn)。對于第三層路由軟件，如路由信息的更新、路由表的維護(hù)、路由計(jì)算、路由的確定等功能，用優(yōu)化、高效的軟件來實(shí)現(xiàn)。

1．路由交換機(jī)進(jìn)行路由的工作過程

下面舉例說明路由交換機(jī)進(jìn)行路由的工作過程：

(1)假設(shè)兩個(gè)使用IP協(xié)議的機(jī)器通過第三層交換機(jī)進(jìn)行通信，機(jī)器A在開始發(fā)送時(shí)，已知目的IP地址，但尚不知道在局域網(wǎng)上發(fā)送所需要的MAC地址。這時(shí)要采用地址解析(ARP)來確定目的MAC地址。

(2)機(jī)器A把自己的IP地址與目的IP地址比較，從其軟件中配置的子網(wǎng)掩碼提取出網(wǎng)絡(luò)地址來確定目的機(jī)器是否與自己在同一子網(wǎng)內(nèi)。

(3)若目的機(jī)器B與機(jī)器A在同一子網(wǎng)內(nèi)，A廣播一個(gè)ARP請求，B返回其MAC地址。A得到目的機(jī)器B的MAC地址后將這一地址緩存起來，并用此MAC地址封包轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。第二層交換模塊查找MAC地址表確定將數(shù)據(jù)包發(fā)向目的端口。

(4)若兩個(gè)機(jī)器不在同一子網(wǎng)內(nèi)，如果發(fā)送機(jī)器A要與目的機(jī)器C通信，發(fā)送機(jī)器A要向“缺省網(wǎng)關(guān)”發(fā)出ARP包，而“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址已經(jīng)在系統(tǒng)軟件中設(shè)置，這個(gè)IP地址實(shí)