1第一部分第一部分第一部分第一部分 网络技术网络技术网络技术网络技术第第 3 章章 网络互连设备网络互连设备拟定课时：拟定课时：1小时小时2第第第第3 3章章章章 网络互连设备网络互连设备网络互连设备网络互连设备 3.13.1 中继器和集线器中继器和集线器中继器和集线器中继器和集线器3.2 3.2 网桥和交换机网桥和交换机网桥和交换机网桥和交换机3.33.3 路由器路由器路由器路由器3.43.4 网关网关网关网关3.53.5 复习复习复习复习33.1 3.1 中继器和集线器中继器和集线器中继器和集线器中继器和集线器 3.13.1.1.1 中继器的功能中继器的功能中继器的功能中继器的功能3.3.1.21.2 “5-4-3” “5-4-3”规则规则规则规则3.3.1.31.3 集线器的功能集线器的功能集线器的功能集线器的功能3.1.43.1.4 集线器的应用集线器的应用集线器的应用集线器的应用3.3.1.51.5 集线器的安装集线器的安装集线器的安装集线器的安装43.1.1 3.1.1 中继器的功能中继器的功能中继器的功能中继器的功能中中继继器器(Repeater)最最简简单单的的互互连连设设备备。它它工工作作在在OSI模模型型的的物物理理层层，用用于于扩扩展展LAN网网段段的的长长度度，延延伸伸信信号号传传输输的的范范围围，例例如如可可加加大大线缆的传输距离。线缆的传输距离。中继器可以连接不同类型的线缆。中继器可以连接不同类型的线缆。53.1.1 3.1.1 中继器的功能中继器的功能中继器的功能中继器的功能 中继器的工作就是重发中继器的工作就是重发bit，将所收到的，将所收到的bit信号进行再生和还原并传给每个与之相连信号进行再生和还原并传给每个与之相连的网段。中断器是一个没有鉴别能力的设备，的网段。中断器是一个没有鉴别能力的设备，它会精确的再生所收到的它会精确的再生所收到的bit信号包括错误信信号包括错误信息，而且再生后传给每个与之相连网段而不息，而且再生后传给每个与之相连网段而不管目的计算机是否在该网段上。但是，中继管目的计算机是否在该网段上。但是，中继器的速度很快且时延很小。器的速度很快且时延很小。63.1.2 “5-4-3”3.1.2 “5-4-3”规则规则规则规则通常在一个网络中，最多可以分为通常在一个网络中，最多可以分为5个网段个网段其中用其中用4个中继器个中继器连接连接只允许在其中只允许在其中3个网段包含计算机个网段包含计算机或设备或设备，其他，其他2个网段只能用于延长传个网段只能用于延长传输距离。输距离。73.1.3 3.1.3 集线器的功能集线器的功能集线器的功能集线器的功能 集集线线器器(Hub)其其实实是是一一个个具具有有多多个个端端口口的的中中继继器器。它它可可以以集集中中网网络络连连接接，可可以以重重发发bit信号。信号。 最最常常用用的的集集线线器器是是连连接接以以太太网网中中计计算算机机的的集集线线器器，线线缆缆从从单单个个节节点点的的NIC连连接接到到中中心集线器。一般心集线器。一般824个端口。个端口。 其其他他类类型型的的集集线线器器包包括括用用于于令令牌牌环环网网络络的多站接入单元的多站接入单元(MAU/MSAU)等。等。8中继器和集线器中继器和集线器中继器和集线器中继器和集线器 93.1.4 3.1.4 集线器的应用集线器的应用集线器的应用集线器的应用与计算机直接连接与计算机直接连接与集线器形成堆叠与集线器形成堆叠与集线器形成级联与集线器形成级联103.1.5 3.1.5 集线器的安装集线器的安装集线器的安装集线器的安装购置集线器购置集线器选择安装位置选择安装位置识别接口和指示灯识别接口和指示灯连接电源连接电源连接集线器和计算机连接集线器和计算机集线器互相连接集线器互相连接113.2 3.2 网桥和交换机网桥和交换机网桥和交换机网桥和交换机 3.2.1 网桥的功能网桥的功能3.2.2 网桥的工作原理网桥的工作原理3.2.3 交换机的功能交换机的功能3.2.4 交换机与集线器的区别交换机与集线器的区别3.2.5 交换机的类型交换机的类型123.2.1 3.2.1 网桥的功能网桥的功能网桥的功能网桥的功能 网网桥桥(Bridge)工工作作在在OSI模模型型的的数数据据链链路路层层，可可以以用用于于连连接接具具有有不不同同物物理理层层的的网网络络，如连接使用同轴电缆和如连接使用同轴电缆和UTP的网络。的网络。网网桥桥是是一一种种数数据据帧帧存存储储转转发发设设备备，它它通通过过缓缓存存、过过滤滤、学学习习、转转发发和和扩扩散散等等功功能能来来完成操作完成操作。 13网桥网桥网桥网桥143.2.2 3.2.2 网桥的工作原理网桥的工作原理网桥的工作原理网桥的工作原理(1)(1) 缓存：缓存：缓存：缓存：网桥首先会对收到的数据帧进行网桥首先会对收到的数据帧进行缓存并处理缓存并处理 过滤：过滤：过滤：过滤：判断入帧的目标节点是否位于发判断入帧的目标节点是否位于发送这个帧的网段中，如果是，网桥就不把帧送这个帧的网段中，如果是，网桥就不把帧转发到网桥的其他端口转发到网桥的其他端口 转发：转发：转发：转发：如果帧的目标节点位于另一个网如果帧的目标节点位于另一个网络，网桥就将帧发往正确的网段络，网桥就将帧发往正确的网段153.2.2 3.2.2 网桥的工作原理网桥的工作原理网桥的工作原理网桥的工作原理(2)(2) 学习：学习：学习：学习：每当帧经过网桥时，网桥首先在网每当帧经过网桥时，网桥首先在网桥表中查找帧的源桥表中查找帧的源MAC地址，如果该地址不在地址，如果该地址不在网桥表中，则将有该网桥表中，则将有该MAC地址及其所对应的网地址及其所对应的网桥端口信息加入桥端口信息加入数据帧要去往的目标数据帧要去往的目标MAC地址地址使用的网桥端口使用的网桥端口MAC AMAC A端口端口端口端口3 3MAC BMAC B端口端口端口端口2 2MAC CMAC C端口端口端口端口1 1163.2.2 3.2.2 网桥的工作原理网桥的工作原理网桥的工作原理网桥的工作原理(2)(2) 扩散：扩散：如果在表中找不到目标地址，如果在表中找不到目标地址，则按扩散的办法将该数据发送给与该网则按扩散的办法将该数据发送给与该网桥连接的除发送该数据的网段外的所有桥连接的除发送该数据的网段外的所有网段。网段。 173.2.3 3.2.3 交换机的功能交换机的功能交换机的功能交换机的功能交交换换机机(Switch)其其实实是是更更先先进进的的网网桥桥，它它除除了了具具备备网网桥桥的的所所有有功功能能外外，还还通通过过在在节节点点或或虚虚电电路路间间创创建建临临时时逻逻辑辑连连接接，使使得得整个网络的带宽得到最大化的利用。整个网络的带宽得到最大化的利用。通通过过交交换换机机连连接接的的网网段段内内的的每每个个节节点点，都都可可以以使使用用网网络络上上的的全全部部带带宽宽来来进进行行通通信信，而不是各个节点共享带宽。而不是各个节点共享带宽。18交换机交换机交换机交换机193.2.4 3.2.4 交换机与集线器的区别交换机与集线器的区别交换机与集线器的区别交换机与集线器的区别交交换换机机的的并并行行程程度度更更高高，不不同同于于集集线线器器的的 共共享享带带宽宽。8口口集集线线器器(100Mbps)与与8口口交交换换机机(400Mbps)的带宽比较。的带宽比较。交换机的缓存能力更强交换机的缓存能力更强交换机的智能化程度更高交换机的智能化程度更高交换机具有支持虚拟局域网交换机具有支持虚拟局域网(VLAN)的能力的能力203.2.5 3.2.5 交换机的类型交换机的类型交换机的类型交换机的类型不可管理交换机不可管理交换机不不具具备备可可管管理理性性，没没有有CPU或或集集中中管管理理芯芯片，只是并行程度、吞吐能力等优于集线器。片，只是并行程度、吞吐能力等优于集线器。可管理式交换可管理式交换除除了了具具有有不不可可管管理理交交换换机机的的全全部部功功能能，还还带带有有CPU或或集集中中管管理理芯芯片片，可可以以支支持持VLAN及及SNMP管理，又称为智能型交换机。管理，又称为智能型交换机。213.3 3.3 路由器路由器路由器路由器 3.3.1 路由器的功能路由器的功能3.3.2 路由器的工作原理路由器的工作原理223.3.1 3.3.1 路由器的功能路由器的功能路由器的功能路由器的功能 路路由由器器(Router)工工作作在在OSI模模型型的的网网络络层，因此可以连接层，因此可以连接1层和层和2层结构不同的网络。层结构不同的网络。路路由由器器通通过过在在相相邻邻的的路路由由器器节节点点之之间间进进行行路路径径选选择择(即即路路由由)功功能能，通通过过最最佳佳的的路路径径来传送数据包。来传送数据包。隔离广播，阻止广播风暴。隔离广播，阻止广播风暴。所所有有通通过过路路由由器器连连接接的的网网络络必必须须使使用用相相同的寻址机制同的寻址机制(通常使用通常使用IP地址地址)。23路由器路由器路由器路由器243.3.2 3.3.2 路由器的工作原理路由器的工作原理路由器的工作原理路由器的工作原理(1)(1) 与与网网桥桥和和交交换换机机使使用用帧帧中中的的MAC地地址址转转发发帧帧相相比比较较，路路由由器器是是通通过过数数据据包包中中的的网网络络层层地地址址(如如IP地地址址)来来转转发发数数据据包包的的，不不对对MAC地地址址进进行行操操作作。因因此此，在在用用路路由由器器连连接接的的网网络络上上，源源节节点点不不需需要要知识目的节点的知识目的节点的MAC也能够找到它。也能够找到它。253.3.2 3.3.2 路由器的工作原理路由器的工作原理路由器的工作原理路由器的工作原理(2)(2) 与与网网桥桥和和交交换换机机类类似似，路路由由器器的的内内存存中中也也存存有有一一个个表表，叫叫做做路路由由表表(Routing Table)，其其中中记记录录的的是是数数据据包包地地址址(网网络络层层地地址址)和和物物理理端端口口号号的的对对应应关关系系。路路由由器器根根据据路路由由表表来来转转发发数数据据包包。如如果果包包中中的的目目标标地地址址与与源源地地址址在在同同一一个个网网段段内内，路路由由器器就就数数据据流流限限制制在在那那个个网网段段内内，不不转转发发数数据据包包；如如果果目目标标地地址址在在另另一一个个网网段段，路路由由器器就就把把包包发发送送到到与与目目标标网网段段相对应的物理端口上。相对应的物理端口上。263.4 3.4 网网网网 关关关关 网关（网关（Gateway）可以用于连接具有）可以用于连接具有完成不同的寻址机制、不兼容的协议、不完成不同的寻址机制、不兼容的协议、不同结构和不同数据格式的网络。同结构和不同数据格式的网络。网关从一个网络收到数据包，重新打网关从一个网络收到数据包，重新打包成目的网络能接收并处理的格式。包成目的网络能接收并处理的格式。27网关网关网关网关283.5 3.5 复复复复 习习习习 1. 中继器工作在中继器工作在OSI的第几层，有什么功能的第几层，有什么功能？2. 集线器工作在集线器工作在OSI的第几层，有什么功能的第几层，有什么功能？3. 网桥工作在网桥工作在OSI的第几层，有什么功能？的第几层，有什么功能？ 简述其工作原理。简述其工作原理。4. 交换机工作在交换机工作在OSI的第几层，有什么功能的第几层，有什么功能？ 简述其工作原理。简述其工作原理。5. 路由器工作在路由器工作在OSI的第几层，有什么功能的第几层，有什么功能？ 简述其工作原理。简述其工作原理。6. 网关机什么功能？网关机什么功能？