《网络互联设备》PPT课件.ppt

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1、第7章 网络互联设备,7.1 中继器和集线器 7.2 网络适配器网卡 7.3 调制解调器 7.4 网桥 7.5 交换机 7.6 路由器 7.7 网关 7.8 防火墙 小结 习题与思考,7.1 中继器和集线器,7.1.1 中继器 中继器(RP，Repeater)是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。中继器是最简单的网络互联设备，主要完成物理层的功能，负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延伸网络的长度。它在OSI参考模型中的位置如图7.1所示。,图7.1 OSI上的中继器,由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减

2、到一定程度时将造成信号失真，因此会导致接收错误。中继器就是为解决这一问题而设计的。它完成物理线路的连接，对衰减的信号进行放大，保持与原数据相同。 一般情况下，中继器的两端连接的是相同的媒体，但有的中继器也可以完成不同媒体的转接工作。从理论上讲中继器的使用是无限的，网络也因此可以无限延长。事实上这是不可能的，因为网络标准中都对信号的延迟范围作了具体的规定，中继器只能在此规定范围内进行有效的工作，否则会引起网络故障。以太网络标准中就约定一个以太网上只允许出现5个网段，最多使用4个中继器，而且其中只有3个网段可以挂接计算机终端。,中继器是一个用来扩展局域网的硬件设备。它把两段局域网连接起来， 并把一

3、段局域网上的电信号增强后传输到另一段上。中继器对它所连接的局域网是不可见的(透明)。 中继器能持续检测电缆中模拟信号的设备。当中继器检测到一根电缆中有信号传来时，它便转发一个放大的信号到另一根电缆。,中继器是一种放大模拟或数字信号的网络连接设备。由于信号在传输过程中有衰减，因此，必须对其放大以使其传输得更远一些。这就是中继器完成的功能。中继器属于OSI模型中的物理层，因而没有必要解释它所传输的信号。例如，它们不能降低所传输的信号的质量，也不能提高所传输的信号的质量，更不能纠正错误信号。它们只是转发信号，但同时它们也转发了信号的噪声，从这个意义上讲，它们不是智能设备。,中继器不仅功能有限，而且作

4、用范围也有限。一个中继器只包含一个输入端口和一个输出端口，所以它就只能接收和转发数据流。此外，中继器只适用于总线拓扑结构的网络(总线型网络)。使用中继器的好处是扩展网络的成本较低廉。例如，假设你需要把位于某一地域的一个以太网络连接到另外的一个以太网上，最近的数据接口在200 m开外，网络采用的是10 Base2以太网，而这种网络的线缆的最大传输距离是185 m。在这种情况下，利用一个中继器，最大传输距离就可以再增加185 m，从而把一个以太网连接到另外一个以太网。但要注意，仍然存在总的最大传输距离。因为整个网络传输距离不能超过1000 m，所以扩展线缆的传输距离时，不能依次级联5个以上的中继器

5、。图7.2给出了使用中继器连接的示意图。,图7.2 中继器连接两个以太网,7.1.2 集线器 集线器(HUB)是中继器的一种形式，区别在于集线器能够提供多端口服务，也称为多口中继器。集线器产品发展较快，局域网集线器通常分为五种不同的类型，它将对LAN交换机技术的发展产生直接影响。 1. 单中继网段集线器 在硬件平台中，第一类集线器是一种简单中继LAN网段，最好的例子是叠加式以太网集线器或令牌环网多站访问部件(MAU)。某些厂商试图在可管理集线器和不可管理集线器之间划一条界限，以便进行硬件分类。这里忽略了网络硬件本身的核心特性，即它实现什么功能，而不是如何简易地配置它。,2. 多网段集线器 多网

6、段集线器是从第一类集线器直接派生而来的，采用集线器背板，这种集线器带有多个中继网段。多网段集线器通常是有多个接口卡槽位的机箱系统。但是，一些非模块化叠加式集线器现在也支持多个中继网段。多网段集线器的主要技术优点是可以将用户分布于多个中继网段上，以减少每个网段的信息流量负载，网段之间的信息流量一般要求独立的网桥或路由器。,3. 端口交换式集线器 端口交换式集线器是在多网段集线器基础上将用户端口和多个背板网段之间的连接过程自动化，并通过增加端口交换矩阵(PSM)来实现的。PSM提供一种自动工具，用于将任何外来用户端口连接到集线器背板上的任何中继网段上。这一技术的关键是“矩阵”，一个矩阵交换机是一种

7、电缆交换机，它不能自动操作，要求用户介入。它不能代替网桥或路由器，并不提供不同LAN网段之间的连接性，其主要优点就是实现移动、增加和修改的自动化。,4. 网络互联集线器 端口交换式集线器注重端口交换，而网络互联集线器在背板的多个网段之间实际上提供一些类型的集成连接。这可以通过一台综合网桥、路由器或LAN交换机来完成。目前，这类集线器通常都采用机箱形式。,5. 交换式集线器 目前，集线器和交换机之间的界限已变得模糊。交换式集线器有一个核心交换式背板，采用一个纯粹的交换系统代替传统的共享介质中继网段。此类产品已经上市，并且混合的(中继/交换)集线器很可能在以后几年控制这一市场。,7.1.3 集线器

8、的选择 集线器(HUB)是对网络进行集中管理的重要工具，像树的主干一样，它是各分枝的汇集点。HUB是一个共享设备，其实质是一个中继器。在网络中，集线器主要用于共享网络的建设，是解决从服务器直接到桌面的最佳、最经济的方案。在交换式网络中，HUB直接与交换机相连，将交换机端口的数据送到桌面。使用HUB组网灵活，它处于网络的一个星型节点，对节点相连的工作站进行集中管理，不让出问题的工作站影响到整个网络的正常运行。由于HUB在网络中的重要作用，因此对于它的选型也是非常重要的。下面我们对此作一剖析。,1) 以带宽为选择标准 根据带宽的不同，目前市面上用于局域网(一般是指小型局域网)的HUB可分为10 M

9、B、100 MB和10/100 MB自适应三种。在规模较大的网络中，还使用1000 MB和100/1000 MB自适应两种。,2) 是否满足拓展需求 每一个单独的HUB根据端口数目的多少一般分为8口、16口和24口几种。当一个集线器提供的端口不够时，一般有以下两种拓展用户数目的方法： (1) 堆叠。堆叠是解决单个集线器端口不足时的一种方法，但是因为堆叠在一起的多个集线器还是工作在同一环境下，所以堆叠的层数也不能太多。然而，市面上许多集线器以其堆叠层数比其他品牌的多而作为自己的卖点，如果遇到这种情况，要分类对待：一方面可堆叠层数越多，一般说明集线器的稳定性越高；另一方面，可堆叠层数越多，每个用户

10、实际可享有的带宽则越小。,(2) 级联。级联是在网络中增加用户数的另一种方法，但是此项功能的使用一般是有条件的，即HUB必须提供可级联的端口，此端口上常标有“Uplink”或“MDI”字样，用此端口与其他的HUB进行级联。如果没有提供专门的端口，当要进行级联时，连接两个集线器的双绞线在制作时必须要进行错线。,3) 是否支持网管功能 根据对HUB管理方式的不同可分为Damp HUB(亚集线器)和Intelligent HUB(智能集线器)两种。Intelligent HUB改进了普通HUB的缺点，增加了网络的交换功能，具有网络管理和自动检测网络端口速度的能力(类似于交换机)。而Damp HUB只

11、起到简单的信号放大和再生的作用，无法对网络性能进行优化。早期使用的共享式HUB一般为非智能型的，而现在流行的100 MB HUB和10/100 MB自适应HUB多为智能型的。非智能型的HUB不能用于对等网络，而且所组成的网络中必须要有一台服务器。但需要指出的是，尽管同样是对网管模块的管理(SNMP)提供支持，但不同厂商的模块是不能混合使用的。同时，同一厂商的不同产品的模块也是不同的。目前，提供SNMP功能的HUB其价格还很高，一般家庭用户不适合选用。如果您使用的环境要求不是很高的话，非智能集线器完全可以满足您的需要。,4) 以外形尺寸为依据 集线器的选购一般是在综合布线结束，骨干设备已经定型之

12、后。如果您的系统比较简单，没有楼宇级别的综合布线，LAN内的用户比较少，SOHO系列的HUB就比较适合您，它们一般都有8个10Base-TX口。为了能够利用多年以前敷设的介质(如粗缆、细缆)，有些集线器留出了BNC、AUI口。如果您已完成整个智能大厦的布线，准备将网络设备置于机柜中。您需要选购几何尺寸符合机架标准的集线器，它们的外观也许不如SOHO系列的集线器美观，但它符合19 in的工业规范，您可以轻松地安装在机柜中。,5) 根据配置形式的不同来分类 根据配置形式的不同，HUB可分为独立型HUB、模块化HUB以及可堆叠式HUB三大类。 (1) 独立型HUB。独立型HUB是最早使用的设备，它具

13、有低价格、容易查找故障、网络管理方便等优点，在小型的局域网中广泛使用。但这类HUB的工作性能比较一般，尤其是在速度上缺乏优势。,(2) 模块化HUB。模块化HUB一般带有机架和多个卡槽，每个卡槽中可安装一块卡，每块卡的功能相当于一个独立型的HUB，多块卡通过安装在机架上的通信底板进行互连并进行相互间的通信。现在常使用的模块化HUB一般具有414个插槽。模块化HUB在较大的网络中便于实施对用户的集中管理，所以在大型网络中得到了广泛应用。,(3) 可堆叠式HUB。可堆叠式HUB是利用高速总线将单个独立型HUB“堆叠”或短距离连接的设备，其功能相当于一个模块化HUB。一般情况下，当有多个HUB堆叠时

14、，其中存在一个可管理HUB，利用可管理HUB可对此可堆叠式HUB中的其他独立型HUB进行管理。可堆叠式HUB可非常方便地实现对网络的扩充，是新建网络时最为理想的选择。,6) 注意接口类型 选用HUB时，还要注意信号输入口的接口类型，与双绞线连接时需要具有RJ-45接口；如果与细缆相连，需要具有BNC接口；与粗缆相连需要有AUI接口；当局域网长距离连接时，还需要具有与光纤连接的光纤接口。早期的10 M HUB一般具有RJ-45、BNC和AUI三种接口。100 M HUB和10/100 M HUB一般只有RJ-45接口，有些还具有光纤接口。,7) 考虑品牌和价格 像网卡一样，目前市面上的HUB基本

15、上由美国产品和我国台湾的产品所占据。近来，我国大陆几家公司也相继推出了集线器产品。但直到目前为止，高档HUB主要还是由美国产品占据，如3Com、Intel等，它们在设计上比较独特，一般几个甚至每个端口配置一个处理器，当然价格比较高。我国台湾的D-LINK和ACCTON的产品占据了中低端市场上的主要份额，而大陆的一些公司如联想、实达也分别推出了自己的产品。中低档产品一般均采用单处理器技术，其外围电路的设计思想也大同小异。各个品牌在质量上差距已经不大。相对而言，我国大陆产品的价格要便宜很多。,7.1.4 10Base-T和100Base-T规则 1. 10Base-T以太网集线器规则 10 Mb/

16、s集线器在连网中继扩展中要遵循10Base-T的5-4-3-2-1的黄金规则： (1) 一个网段最多只能分5个子网段(每网段500 m长)； (2) 一个网段最多只能有4个中继器； (3) 一个网段最多只能有3个子网段含有PC； (4) 另两个网段除了做中继器间链路外，不能接任何节点。,以上就组成一个大型的冲突域，最大站数为1024，全网直径达2500 m。 图7.3展示了上述集成器的5-4-3-2-l设计规则，子网段2和子网段4是用来延长距离的。该规则只适用于10 Mb/s以太网。5-4-3-2-l规则虽只是一个粗略的设计指南，但在大多数情况下非常实用。,图7.3 集线器5-4-3-2-1设

17、计规则,2. 100Base-T快速以太网集线器规则 100Base-T快速以太网集线器和10Base-T以太网集线器的工作方式完全相同，两者的惟一区别是数据传输速度。由于交换机具有分隔网段的功能，当网络中用交换机代替集线器作为集中设备时，只是在每一个网段中适用该规则。交换机的每一个端口就相当于一个网段，凡是级联到交换机同一端口的所有集线器都处于同一个网段。同一网段的所有集线器的拓扑结构必须遵循快速以太网的规则。,对于100Base-T网络，IEEE根据集线器的延时特性定义出两类集线器。类集线器不可以级联，其延时为0.7 s或更小些。在一个100Base-TX网络中只能有一个类集线器，两个站点

18、之间的距离最长为200 m。类中继器的延时为0.46 s或更小些，因此是最优的产品。类集线器可以级联2个，2个集线器之间的距离最长为5 m，所以两个站点之间的最长距离为205 m。,因此，100Base-T快速以太网集线器的规则如下： (1) 所有双绞线的长度不超过100 m(按照EIA568规则)。 (2) 一个单独的快速以太网可以有2个类集线器；连接类集线器的上行链路电缆长度不得超过5 m，线缆安装的总网络直径限制在205 m。 (3) 一个单独的快速以太网只能有一个类集线器；类集线器允许安装两段链路，两段链路的总长不能超过272 m。 (4) 类和类集线器在同一个快速以太网中不能同时使用

19、。,7.2 网络适配器网卡,7.2.1 网卡概述 台式机一般都采用内置网卡来连接网络。网卡也叫“网络适配器”，英文全称为Network Interface Card，简称NIC。网卡是局域网中最基本的部件之一，它是连接计算机与网络的硬件设备。无论是双绞线连接、同轴电缆连接还是光纤连接，都必须借助于网卡才能实现数据的通信。,网卡的主要工作原理是整理计算机上发往网线上的数据，并将数据分解为适当大小的数据包之后向网络上发送出去。对于网卡而言，每块网卡都有一个惟一的网络节点地址，它是网卡生产厂家在生产时烧入ROM(只读存储芯片)中的，我们把它叫做MAC地址(物理地址)，且保证绝对不会重复。,我们日常使

20、用的网卡都是以太网网卡。目前网卡按其传输速度可分为10 M网卡、10/100 M自适应网卡以及千兆(1000 M)网卡。如果只是作为一般用途，如日常办公等，比较适合使用10 M网卡和10/100 M自适应网卡两种。如果应用于服务器等产品领域，就要选择千兆级的网卡。,7.2.2 网卡的类型 1. 按总线接口类型划分 网卡的类型按其总线接口类型一般可分为ISA接口网卡、PCI接口网卡PCI-X接口网卡、PCMCIA接口网卡和USB接口网卡。在服务器上使用的是PCI-X总线接口类型的网卡，笔记本电脑中所使用的网卡是PCMCIA接口类型的。,2. 按网络接口划分 网卡的类型除了可以按其总线接口类型划分

21、外，我们还可按其网络接口类型来划分。网卡最终要与网络进行连接，所以也就必须有一个接口使网线通过它与其他计算机网络设备连接起来。不同的网络接口适用于不同的网络类型，目前常见的接口主要有以太网的RJ-45接口、细同轴电缆的BNC接口和粗同轴电缆的AUI接口、FDDI接口、ATM接口等，相应地也就有这几种接口类型的网卡。而且有的网卡为了适用于更广泛的应用环境，提供了两种或多种类型的接口，如有的网卡会同时提供RJ-45、BNC接口或AUI接口。,3. 按带宽划分 随着网络技术的发展，网络带宽也在不断提高，但是不同带宽的网卡所应用的环境也有所不同，目前主流的网卡主要有10 Mb/s网卡、100 Mb/s

22、以太网卡、10/100 Mb/s自适应网卡、1000 Mb/s千兆以太网卡四种。,4. 按网卡应用领域划分 如果根据网卡所应用的计算机类型来分，可以将网卡分为应用于工作站的网卡和应用于服务器的网卡。前面所介绍的基本上都是工作站网卡，通常它们也可用于普通的服务器上。但是在大型网络中，服务器通常采用专门的网卡。它相对于工作站所用的普通网卡来说，在带宽(通常在100 Mb/s以上，主流的服务器网卡都为64位千兆网卡)、接口数量、稳定性、纠错等方面都有比较明显的提高。还有的服务器网卡支持冗余备份、热插拔等服务器专用功能。 除了以上几类网卡的划分方式外，还有一些非主流分类方式，如现在非常流行的无线网卡。

23、,7.2.3 网卡的选择 1. 明确实际需要 首先，大家要确定网卡的用途。如果是用在服务器中，就要购买服务器专用网卡。如果用在普通的工作站上，采用一般的PC网卡就可以了。 其次，因为兼容性问题，笔者建议大家最好购买采用主流技术的网卡。例如，在带宽方面，市场上的10 Mb/s网卡已被淘汰，而采用“自动协商”管理机制的10/100 Mb/s自适应网卡在市场上已成为绝对的主流产品。如果组建的网络还有其他特殊要求的话，大家就要根据局域网实现的功能和要求来选择网卡。例如，组建的局域网如果要实现远程控制功能，就应该选择带有远程唤醒功能的网卡。,2. 学会鉴别网卡的真假 一款优质网卡应该具备的条件如下： (

24、1) 采用喷锡板。优质网卡的电路板一般采用喷锡板，网卡板材为白色，而劣质网卡为黄色。 (2) 采用优质的主控制芯片。主控制芯片是网卡上最重要的部件，它往往决定了网卡性能的优劣，所以优质网卡所采用的主控制芯片应该是市场上的成熟产品。市面上很多劣质网卡为了降低成本而采用版本较老的主控制芯片，这无疑给网卡的性能打了一个折扣。如图7.4所示即为一款网卡的控制芯片，其中的RTL8139D表明该芯片是10/100 Mb/s自适应芯片。,图7.4 网卡控制芯片,(3) 镀钛金的金手指。优质网卡的金手指选用镀钛金制作，既增大了自身的抗干扰能力又减少了对其他设备的干扰，同时，金手指的节点处为圆弧形设计，如图7.

25、5所示。而劣质网卡大多采用非镀钛金，节点也为直角转折，影响了信号传输的性能。,图7.5 网卡金手指,(4) 是否有无盘启动芯片插槽，无盘启动芯片插槽(如图7.6所示)是用来安装无盘启动芯片的。无盘启动芯片的主要作用是在局域网中，当计算机被作为无盘工作站时，可以通过这块启动芯片来启动计算机。,图7.6 无盘启动芯片插槽,(5) 大部分采用SMT贴片式元件。优质网卡除电解电容以及高压瓷片电容以外，其他阻容器件大部分采用比插件更加可靠和稳定的SMT贴片式元件。劣质网卡则大部分采用插件，这使网卡的散热性和稳定性都不够好。 PCI网卡是现在应用最广泛、最流行的网卡，它具有性价比高、安装简单等特点。USB

26、接口网卡(如图7.7所示)是最近才出现的产品，这种网卡是外置式的，具有不占用计算机扩展槽的优点，因而安装更为方便，主要是为了满足没有内置网卡的笔记本电脑用户。,图7.7 USB接口网卡,随着硬件产品价格的降低，无线网卡将会被越来越多的人使用。无线网卡并不像有线网卡的主流产品只有10/100 Mb/s一种规格，而分为11 Mb/s、54 Mb/s以及108 Mb/s三种传输速率，这三种传输速率分别属于不同的无线网络传输标准。同时，还要考虑到无线网卡的接口类型和价格等因素。和无线网络传输有关的IEEE802.11系列标准中，现在与用户实际使用有关的标准包括802.11a、802.11b和802.1

27、1g，此外还有改进型的802.11g即Super G。,无线网卡按接口分类有PCI接口(内置)、USB接口(外置)和PCMCIA接口(外置)三种。其中，PCI接口无线网卡适用于台式电脑，PCMCIA接口的产品(如图7.8所示)适合笔记本电脑，USB接口的产品可以兼顾台式电脑和笔记本电脑。按天线分类，无线网卡又可分为内置天线与外置天线两种。外置天线可以调节天线的方向从而得到更好的信号接收；而内置天线则方便携带，缺点是天线方向无法调节。,图7.8 PCMICA无线网卡,7.3 调 制 解 调 器,7.3.1 调制解调器的作用 调制解调器(Modem，俗称“猫”)是一种计算机硬件，它能把计算机的数字

28、信号翻译成可沿普通电话线传送的脉冲信号，这一过程被称为调制(Modulator)，而这些脉冲信号又可被线路另一端的另一个调制解调器接收，并译成计算机可识别的数字信息，这一过程被称为解调(Demodulator)。这一简单过程完成了两台计算机间的通信。,7.3.2 调制解调器的种类 1. 按硬件安装方式分类 按硬件安装方式分类，调制解调器有内置式Modem、外置式Modem和PCMCIA Modem三种。 1) 内置式Modem 内置式Modem俗称“内猫”，如图7.9(a)所示。内置式Modem和普通的计算机插卡一样，通常也被称为传真卡(FAX卡)。内置式Modem通常有两个接口，一个标明“L

29、ine”的字样，用来连接电话线；另一个标明“Phone”的字样，用来接电话机。,2) 外置式Modem 外置式Modem俗称“外猫”，如图7.9(b)所示。外置式Modem通常有串口Modem和USB接口Modem之分。,(a),(b),图7.9 内置式和外置式Modem,(1) 串口Modem：多为25针的RS232接口，用来和计算机的RS232口(串口)相连。标有“Line”的接口接电话线，标有“Phone”的接口接电话机。不同的Modem外形不同，但这些接口都是类似的。除此之外，外置Modem通常带有一个变压器，为其提供直流电源。 (2) USB接口Modem：只需将其接在主机的USB接

30、口上即可，支持即插即用，这比内置式Modem和串口Modem在安装上具有优越性。,3) PCMCIA Modem PCMCIA卡式Modem是笔记本电脑的专用产品，功能与普通Modem相同。,2. 根据线路分类 根据线路分类，调制解调器主要有电话调制解调器、ISDN调制解调器、基带调制解调器和ADSL调制解调器。 1) 电话调制解调器 电话调制解调器主要用于数字和模拟信号之间的转换，从而能够通过话音线路传送数据信息。在数据发送方，计算机数字信号被转换成适合通过模拟通信设备传送的形式；而在目标接收方，模拟信号被还原为数字形式。,2) ISDN调制解调器 综合业务数字网(Intergrated S

31、ervices Digital Network，ISDN)能够通过普通电话线实现用户之间的双向数字连接。标准的ISDN终端设备可以直接连入ISDN网络接口，非标准的ISDN终端设备，必须通过ISDN终端适配器(Terminal Adapter，TA)才能连入ISDN基本速率接口(BRI)。从本质上说，ISDN终端适配器就相当于一台ISDN调制解调器。 ISDN调制解调器与一般调制解调器一样分为内置(ISA、PCI)和外置(TA)两种，内置的又有带模拟语音口和不带语音口两种。从表面上看，ISDN连接用的是通常的双绞铜质电话线，但是实际上电话公司或电信提供商安装的是高速数字线路。ISDN调制解调器

32、运行速度最高可达128 kb/s。,3) 基带调制解调器 用于接入DDN网络的调制解调器有基带调制解调器和频带调制解调器两种，其中基带传输是一种重要的数据传输方式，其作用是形成适当的波形，使数据信号在带宽受限的传输信道上通过时，不会由于波形失真而产生码间干扰。,通过数据终端设备接入DDN这种方式是客户直接利用DDN提供的数据终端设备接入DDN，而无需增加单独的调制解调器。这种方式的优点是：通过数据终端设备接入DDN时，在局端无需增加单独的调制解调器，只需在客户端放置数据终端设备；DDN网络管理中心能够对其所属的数据终端设备进行远程系统配置、参数修改和日常维护管理，找出设备本身或所连实线的故障，

33、提高系统可靠性。DDN提供的数据终端设备接口标准符合ITU-TV.24、V.35和X.21建议，接口速率范围为2.4128 kb/s。,4) ADSL调制解调器 固定电话网宽带接入的主要方法是不对称的数字用户环路(Asymetric Digital Subscriber Loop，ADSL)。ADSL使用普通电话线，实现专用的持续在线服务，传送数据、语音和视频信息。ADSL为远程办公者、小型办公室/家庭办公用户、住宅用户以及其他小型商业用户提供了完美的高速数据通信解决方案。,ADSL调制解调器分为内置、外置及USB三种类型。其中外置的ADSL调制解调器安装设置使用较为方便，但价格稍贵，而且由于

34、外置的ADSL调制解调器使用了以太网接口，所以在与计算机连接时还需要一块以太网卡。而PCI接口的内置ADSL调制解调器具备价格便宜、不占外部空间等特点，一般家庭用户可选用内置调制解调器。USB的ADSL调制解调器具备USB接口安装使用方便、支持热插拔和接口速度较快等特点。 ADSL接入的优点是可以利用现有的市内电话网，降低施工和维护成本。缺点是对线路质量要求较高，线路质量不高时推广有困难。它适合于下行传输速率为12 Mb/s的应用。,7.3.3 调制解调器的选择 目前个人电脑接入Internet的方式已经开始变得多样化，宽带的诱惑也离我们越来越近了，高速上网似乎已经不只是一个梦想，不过目前中国

35、宽带这最后“一千米”好像并不像我们想像的那样容易达到，经常是看到线已经接到了门口，却始终无法用到。正是因为这种情况，现在很多朋友购买机器的时候，还依然把调制解调器作为上网的必需配置之一。,外置调制解调器性能稳定，安装和使用都很方便，但是价格方面要高出内置调制解调器很多。从综合角度来考虑，对于一般的用户来说，内置调制解调器的性价比相对要高一些。不过内置调制解调器在选购、安装、使用的每一个环节上都要涉及到一些硬件知识，对于不太懂行的朋友来说，有一定的困难，一不小心很容易被不法商人坑害。选购一款能够用起来“舒心”一点的内置调制解调器需要注意哪些事项呢？具体的安装和使用上，又有哪些常见的问题呢？,(1

36、) 要弄清楚内猫也有软硬之分。软猫实际上是将Modem芯片的部分功能交由CPU处理，目前电脑主机的速度越来越快，对于速度快的系统来说，这样做并不会大幅度降低系统速度，而对于那些本来速度就不是很快的系统来说，使用软猫会给系统带来非常大的负担。此外还要注意的是，软猫是不能在DOS下使用的。如果你选择软猫，要注意它的驱动程序升级情况，是否支持Windows 2000/Linux操作系统等。,(2) 选择哪种芯片的猫比较好。目前中国电信部门使用的大都是Rockwell或其兼容设备，因此相对其他芯片而言，Rockwell芯片的抗干扰能力比较好，特别适合我国的线路。不过具体使用的时候，连接速度和数据的传输

37、速度与电话线的质量还有很大的关系，我们说Rockwell芯片的抗干扰能力强，是在线路相对较好的情况下而言的。 (3) 安装内置猫要注意中断设置，老机器上还有不少使用的是COM口的鼠标，在安装的时候要注意看清楚说明书，因为可能需要做一些跳线的调整。,(4) 电话线的质量非常重要。很多朋友都有这样的苦恼，为什么我的猫明明是56 K的，连接速度却只有40 K左右？这可能是由很多原因导致的，驱动程序的问题、Modem设置上的问题都可能导致连接速度和传输速度不正常，而电话线路不好，往往是Modem无法正常发挥效能的最主要的原因。,7.4 网 桥,7.4.1 网桥的工作原理和功能 网桥工作在数据链路层，将

38、两个局域网(LAN)连起来，根据MAC地址(物理地址)来转发帧，可以看作一个“低层的路由器”(路由器工作在网络层，根据网络地址如IP地址进行转发)。它可以有效地连接两个LAN，使本地通信限制在本网段内，并转发相应的信号至另一网段，网桥通常用于连接数量不多的、同一类型的网段。 网桥并不了解其转发帧中高层协议的信息，这使它可以同时以同种方式处理IP、IPX等协议，它还提供了将无路由协议的网络(如NetBEUI)分段的功能。网桥则只用MAC地址和物理拓扑进行工作，因此它一般适于小型、较简单的网络。,7.4.2 网桥的种类 网桥通常有透明网桥和源路由选择网桥两大类。 1. 透明网桥 简单地讲，使用透明

39、网桥，不需要改动硬件和软件，无需设置地址开关，无需装入路由表或参数，只需插入电缆即可，现有LAN的运行完全不受网桥的任何影响。,2. 源路由选择网桥 源路由选择的核心思想是假定每个帧的发送者都知道接收者是否在同一局域网(LAN)上。当发送一帧到另外的网段时，源机器将目的地址的高位设置成1并作为标记。另外，它还在帧头中加进此帧应走的实际路径。 透明网桥与源路由网桥的比较如表7.1所示。,表7.1 两种网桥的比较,表7.1 两种网桥的比较,7.4.3 远程网桥 远程网桥(Remote Bridge)通常使用远程通信线路连接不同区域的多个LAN网段。远程网桥的使用为网络互联提出了新的挑战。其中之一是

40、LAN与WAN之间的速度差异，尽管目前许多高速WAN技术可建立在物理位置分散的互联网络上，但由于LAN的速度常常比WAN的速度快得多，因此，无法在WAN上运行对延迟非常敏感的LAN的应用程序。 远程网桥无法提高WAN的传输速度，但可以通过足够的缓冲控制3 Mb/s的数据传输能力，这样才不至于对64 kb/s的串行链路造成压力。即先将传送来的数据存储于缓冲区中，然后再以串行链路能够承受的速率转发。只有当少量的突发性数量需要转发，且不会对网桥的缓冲能力有所影响时，这种方法才有效。,7.5 交 换 机,7.5.1 交换机概述 交换机的英文名称为Switch，它是集线器的升级换代产品。从外观上来看，交

41、换机与集线器基本上没有多大区别，都是带有多个端口的长方体。交换机是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。,交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构确定、错误校验、帧序列以及流量控制等。目前一些高档交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN(虚拟局域网)的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有路由器和防火墙的功能。,交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有端口都挂接在这条背部总线上。控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的MAC地址(网卡的硬件地址)

42、对照表以确定目的MAC的NIC(网卡)挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵直接将数据包迅速传送到目的节点，而不是所有节点，目的MAC若不存在才广播到所有的端口。我们可以明显地看出，这种方式一方面效率高，不会浪费网络资源，只是对目的地址发送数据，一般来说不易产生网络堵塞；另一方面数据传输安全，因为它不是对所有节点同时发送，发送数据时其他节点很难侦听到所发送的信息。这也是交换机为什么会很快取代集线器的重要原因之一。,交换机与集线器的区别主要体现在如下几个方面： (1) 在OSI/RM(OSI参考模型)中的工作层次不同。交换机和集线器在OSI/RM开放体系模型中对应的层次不一样，集线器是同时工作在第一

43、层(物理层)和第二层(数据链路层)，而交换机至少是工作在第二层，更高级的交换机可以工作在第三层(网络层)和第四层(传输层)。,(2) 交换机的数据传输方式不同。集线器的数据传输方式是广播(Broadcast)方式；而交换机的数据传输是有目的的，数据只对目的节点发送，只是在自己的MAC地址表中找不到的情况下第一次使用广播方式发送，然后因为交换机具有MAC地址学习功能，第二次以后就不再是广播发送了，又是有目的的发送。这样的好处是数据传输效率提高，不会出现广播风暴，在安全性方面也不会出现其他节点侦听的现象。,(3) 带宽占用方式不同。在带宽占用方面，集线器所有端口是共享集线器的总带宽，而交换机的每个

44、端口都具有自己的带宽，这样交换机实际上每个端口的带宽比集线器端口可用带宽要高许多，也就决定了交换机的传输速度比集线器要快许多。,(4) 传输模式不同。集线器只能采用半双工方式进行传输，因为集线器是共享传输介质的，这样在上行通道上集线器一次只能传输一个任务，要么是接收数据，要么是发送数据。而交换机则不一样，它是采用全双工方式来传输数据的，因此在同一时刻可以同时进行数据的接收和发送，这不但令数据的传输速度大大加快，而且在整个系统的吞吐量方面交换机比集线器至少要快一倍以上，因为它可以使接收和发送同时进行。实际上还远不止一倍，因为端口带宽一般来说交换机比集线器也要宽许多倍。,总之，交换机是一种基于MA

45、C地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。 目前，主流的交换机厂商以国外的Cisco(思科)、3 Com、安奈特为代表，国内主要有华为、D-LINK等。,7.5.2 交换转发方式 1. 交换转发方式 LAN交换模式决定了当交换机端口接收到一个帧时将如何处理这个帧。因此包(或分组)通过交换机所需的时间取决于所选的交换模式。交换有三种模式：存储转发、直通模式和不分段方式。,1) 存储转发 存储转发(Store and Forward)交换是两种基本的LAN交换类型之一。在这种方式下，LAN交换机将接收整个帧并复制到它的缓冲器中，同时进行循环冗余校验(CRC)。如果这个帧有差错，或者太短(包含

46、CRC在内，帧长少于64字节)，或者太长(包含CRC在内，帧长多于1518字节)，那么这个帧将被丢弃；否则确定输出接口，并将帧发往其目的端。由于这种类型的交换要拷贝整个帧，并且进行CRC，因此转发速度较慢，且其延迟将随帧长度不同而变化。,2) 直通模式 直通(Cut Through)模式交换是另一种主要的LAN交换类型。在这种方式下，LAN交换机仅将帧的目的地址(前缀之后的6个字节)拷贝到它的缓冲器中。然后，在交换表中查找该目的地址，从而确定输出接口，将帧发往其目的端。这种直通交换方式减少了延迟，因为交换机读到帧的目的地址，确定了输出接口，就立即转发帧。有些交换机可以自适应地址选择交换方式，它

47、可以工作在直通方式，直到某个端口上的差错达到用户定义的差错极限，交换机会由直通模式自动切换成存储转发模式；而当差错率降低到这个极限以下，交换机又会由存储转发模式切换成直通模式。,3) 不分段方式(改进的直通模式) 不分段方式是直通模式的一种改进形式。在这种方式下，交换机在转发之前等待64字节的冲突窗口。如果一个包有错，那么差错一般都会发生在前64字节中。不分段方式较之直通模式提供了较好的差错检验，而且几乎没有增加延迟。,2. 生成树协议 目前的网桥除支持存储转发方式外，有些网桥也支持直通模式。在直通模式中，帧在高速缓冲区中不存储且不校验，所以可获得更快的速度。但输入/输出端的传输速率必须相同。

48、它常用于传输图像一类要求高速而对误码率要求不高的实时传输中。 在网络设计上为了提高系统容错能力，在两个局域网互联时往往采用两个以上的网桥冗余路径。图7.10所示的这类网络拓扑结构可能会产生帧无限制转发的循环路径。,图7.10 网桥循环连接,在网桥冗余通路的环型拓扑结构中，可使用生成树算法来避免帧转发的循环。生成树算法是一种分布式的算法，它允许网络相互通信，并学习网络结构。为了建造生成树，首先必须选出一个网桥作为生成树的根。 通过选择根桥、根端口，按根到每个网桥的最短路径来构造生成树，使得一个网桥到达任意一个网段只存在惟一的路径(即一种树状结构)，消除了两个网段构成的连接循环，又保持了原网络的物

49、理拓扑结构及网络拓扑关系的连通性。当生成树建立之后，此算法还要继续工作，以便自动地检查拓扑结构的变化并更新生成树。,3. 链路聚合 链路聚合(Trunking)功能是将交换机的多个低带宽交换端口捆绑成一条高带宽链路。可以让交换机之间和交换机与服务器之间的链路带宽有非常好的伸缩性，如可以把2个、3个、4个千兆的链路绑定在一起，使链路的带宽成倍增长。链路聚合技术可以实现不同端口的负载均衡，避免链路出现拥塞现象，同时也能够互为备份，保证链路的冗余性。在这些千兆以太网交换机中，最多可以支持4组链路聚合，每组中最大4个端口。链路聚合一般是不允许跨芯片设置的。 生成树协议和链路聚合都可以保证一个网络的冗余性。在一个网络中设置冗余链路，并用生成树协议让备份链路阻塞，在逻辑上不形成环路。一旦出现故障，即可启用备份链路。,7.5.3 局域网交换机的种类 根据交换机使用的网络传输介质及传输速率的不同，一般可以将局域网交换机分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆(G位)以太网交换机、10千兆(10G位)以太网交换机、ATM交换机、FDDI交换机和令牌环交换机等。下面主要对前6类交换机予以介绍，令牌环交换机由于应用较少，此处略去不讲。,1. 以太网交换机 首先要说明的一点是，这里所指的“以太网交换机”是指带宽在100 Mb/s以下的以太网所用的交换机。下面