网关
应用层/ 传输层
IP IP DL DL PHY PHY
主机2 应用层 传输层 互连网层 数据链路层 物理层
网络1
网络2
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7.1 网络接口卡NIC
• 网络接口卡（网卡）是连接主机与网络的基本设备
• 每台主机都应配置一个或多个网卡 • 每个网卡都有一个或多个网络接口 • 不能独立工作，必须依赖于宿主主机
• 想一想：如前图，当刚打开电源时，若站点A向站点C发 送了一个报文，网桥是如何转发该报文的？
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假定主机A向主机B当发透送明一网个桥数据将包改，变两各个自网的桥路同由时表以指明主
网段1
网段2
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路由器的概念结构
• 路由器
主机1 应用层 传输层 互连网层 数据链路层 物理层
路由器 互连网层 DL DL PHY PHY
主机2 应用层 传输层 互连网层 数据链路层 物理层
子网1
子网2
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网关的概念结构
• 网关
主机1 应用层 传输层 互连网层 数据链路层 物理层
▪ 配置参数（跳线设置 / 软件设置 / PnP） •中断请求号 IRQ（一般为3） •I/O基地址 I/O Base（一般为300H） •存储器基地址 Memory Base (一般为0C8000H) •全双工 / 半双工 •传输速率（仅10/100Mbps双速网卡可选）
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4. 提高网卡性能的技术
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网桥转发的例子：A→B， A→C
转发表
A
C
B
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转发表的建立
• 刚加电时转发表为空；
• 在转发过程中逆向自学习路由；
• 逆向学习——检查收到的报文的源MAC地址：
• 若收到的报文的源MAC地址不在转发表中，则插入到表中。
• 每个表项的生存期都是有限的：
• 在一段时间内未收到以同一MAC地址为源地址的报文时，该表项被删 除，以适应网络拓扑的变化。
• 若目的MAC地址在接收端口的表项中，则丢弃报文——过滤； • 若目的MAC地址在某一端口的表项中，则把报文转发到与该端口连接的
网段——交换（转发）； • 若目的MAC地址不在表中，则向接收端口外的其他所有端口广播该报
文——广播。
❖透明网桥工作原理归纳为：基于转发表的过滤、转发和广播。
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• 源选径网桥（Source Routing Bridge）
• 由源站点负责路由选择，网桥和路由对站点不透明
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透明网桥
• 工作原理
• 网桥有寻址和路由选择能力，路由选择采用查表法：
• 网桥内的转发表描述了到达每个站点的路由； • 转发表主要由端口号和站点MAC地址组成。
• 工作原理 • 对于从端口收到的每个报文，查看其目的MAC地址，并与转 发表对照：
可进行介质转换——如UTP转换为光纤
用中继器连接的多个网段是一个冲突域
▪ 应用注意事项：不能构成环、应遵守以太网的5-4-3规则
主机2 应用层 传输层 互连网层 数据链路层 物理层
网段2
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2. 集线器
• 多端口的中继器，工作在物理层 • 功能：在网段之间复制比特流，信号整形和放大 • 可认为它是将总线折叠到铁盒子中的集中连接设备 • 特点：
网桥 DL
PHY PHY
主机2 应用层 传输层 互连网层 数据链路层 物理层
网段1
网段2
• 存储转发设备，工作在数据链路层
• 用网桥连接的多个网络对外呈现为一个单独的 物理网络
• 具有惟一的网络地址
• 根据路径选择方法，有两种网桥：
• 透明网桥（Transparency Bridge）
• 由网桥负责路由选择，网桥和路由对站点透明 • 以太网中最常用
• 连接不同的局域网需要使用不同的网卡
• 以太网卡 • 令牌环网卡 • FDDI网卡 • ATM网卡
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1. 网卡的功能
• 数据缓存
• 匹配主机数据处理速率与网络的传输速率
• 帧的封装/解封装
• 加上控制字段→以帧为单位进行传输→卸下控制字段
• 介质访问控制
• CSMA/CD、Token Passing
网络分段示意
冲突域/广播域 HUB
总带宽: BW 结点带宽: BW/8
独立的冲突域
网桥或网络交换机
网段1
网段2
HUB
广播域
HUB
总带宽: BW*2 结点带宽: BW/4
独立的冲突域
❖交换机只能分隔冲突域，但不能分隔广播域
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1. 网桥
主机1 应用层 传输层 互连网层 数据链路层 物理层
• 非智能（普通） HUB
• 不能用网管软件进行管理的集线器。 • 小型网络为降低成本，一般使用普通集线器。
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以集线器为核心的网络的特点
• 所有主机共享带宽 • 无法限制冲突和广播 • 适用于小型网络
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例：用集线器搭建简单的网络
• 以1台服务器，3台PC机为例：
• 一台HUB • 4块UTP接口的网卡 • 4台PC机 • 8个RJ45接头（水晶头） • 若干米UTP双绞线
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主机1
7.2 中继器与集线器
应用层 传输层
1. 中继器（Repeater）
互连网层 数据链路层
物理层
中继器 PHY
▪ 工作在物理层 网段1
▪ 功能：信号整形和放大，在网段之间复制比特流
▪ 特点：
不进行存储——信号延迟小
不检查错误——会扩散错误 不对信息进行任何过滤
Repeater
• 串/并转换
• 将主机的并行数据转换成串行位流
• 数据编码/解码
• 转换为适合网络介质传输的信号形式
• 数据发送/接收
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2. 网卡的结构
• 发送/接收部件——负责信号的发送、接收 • 载波检测部件——检测介质上有否信号 • 发送/接收控制部件及数据缓冲区 • 曼彻斯特编码/解码器——对发送的数据编码，变换成适
• 可灵活按需配置，通过插入不 同的插卡满足需求（如插入交 换卡、路由卡、加密卡等）。
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集线器的类型：按速度划分
• 传统集线器
• 传输速度为10Mb/s（10Base-T网络）
• 快速以太网集线器
• 传输速度为100Mb/s （100Base-T网络）
• 10/100M自适应集线器
每个端口的工 作状态指示灯
7x 8x 9x 10x 11x 12x
1x 2x 3x B 4x 5x 6x
RJ-45接口
独立式集线器
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集线器的级联
• 使用双绞线通过集线器的RJ-45端口实现级联；
集线器
RJ-45接口
集线器
集线器
10Base-T
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集线器进行级联
• 使用同轴电缆或光纤，通过集线器提供的向上连接端口实现 级联 ；
合于在LAN上传输的信号或把接收的信号解码为二进制数 据 • LAN管理部件 • 主机总线接口部件 • CPU(部分网卡有)——增强网卡智能化，减少网络传输对 主机CPU的依赖，提高传输效率
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3．网卡的配置参数
▪ 网卡地址：即网卡的物理地址，或称为MAC地址， 固化在网卡硬件中（有些网卡可由用户修改）
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5. 网卡的选择
考虑的因素包括：
▪ LAN的类型：Ethernet、Token Ring、ATM、FDDI ▪ LAN的速度：10M/100M/1000M、4M/16M、25M/155M ▪ 网络接口类型：AUI/BNC、RJ-45、SC/ST/MT-RJ ▪ 主机总线类型：ISA、EISA、PCI、USB、PCMCIA ▪ 应用场合：服务器、工作站、笔记本 ▪ 其他附加功能：PnP、防病毒、远程唤醒、链路聚合等
服务器
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集线器的分类：按结构形式划分
• 独立式集线器(Standalone HUB)
• 独立式集线器是最简单的一种集线器，带有多个（8个、 12个、16个或24个）RJ-45端口；
Ethernet
C 7 8 9101112
7x 8x 9x 10x 11x 12x
A 12 34 56
1x 2x 3x A 4x 5x 6x
AUI接口 RJ-45接口
集线器
AUI接口 RJ-45接口
集线器
10Base-T
10Base-T
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可堆叠式集线器(Stackable HUB)
• 堆叠式集线器带有一个堆叠端口，每台堆叠式集线器通过堆 叠端口，使用一条高速链路实现集线器之间的高速数据传输。
• 这条高速链路是用一根特殊的电缆将两台集线器的内部总线 相连接，因此，这种连接在速度上要远远超过集线器的级联 连接，堆叠连接在一起的HUB在逻辑相当于一台单独的HUB， 可统一管理。
集线器堆叠在一起
后视图
通过背板连接电缆实现高速数据传输
SD
SD
SD
SD
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模块化集线器(Module HUB)
• 模块化集线器，又称为机架式 集线器，它配有一个机架或卡 箱，带多个插槽，每个插槽可 插入一块通信卡(模块)，每个通 信卡的作用就相当于一个独立 型集线器。当通信卡插入机架 内的卡槽中时，它们就被连接 到机架的背板总线上，这样两 个通信卡上的端口之间就可以 通过背板的高速总线进行通信 。