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
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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
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以太网卡的类型
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三个基本概念
• 广播
– 向网络上的所有设备发送数据
• 广播域
– 网络上所有能够接收到同样广播分组的设备的集合
• 冲突域
– 网络中的一部分，以网桥、交换机或者路由器为边界 ，在冲突域中任意两台主机同时发送数据都会产生冲 突
❖一个广播域包含一个或多个冲突域
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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
– 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
HUB
UTP NIC
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服务器
PC机
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7.3 网桥与网络交换机
• 共享信道LAN的缺点
– 冲突域中的多个站点同时发送会造成冲突；
• 因此实际带宽为3～4Mb/s（或30～40Mb/s）
• 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 ；
AUI接口 RJ-45接口
集线器
AUI接口 RJ-45接口
集线器
10Base-T
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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。
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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网桥转发的例子：A→B， A→C
转发表
A B
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C
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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。
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
• 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
• 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
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：
▪ 并行处理：发送/接收和数据处理同步进行 ▪ 全双工：需集线器/交换机的支持，采用UTP和光纤 ▪ 突发传输方式（每次传送更多的帧）：LAN误码率很低 ▪ 智能网卡（让网卡承担更多的传输任务） ▪ IEEE802.1p ：赋予数据包以优先级（需要OS的支持） ▪ 提高与主机的传输速度：
•采用DMA传送方式，采用PCI总线
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
独立的冲突域
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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
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：
• 中继器（集线器）
主机1 应用层 传输层 互连网层 数据链路层 物理层
中继器 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
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网桥（交换机）的概念结构
• 网桥（交换机）
主机1 应用层 传输层 互连网层 数据链路层 物理层
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
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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
第7章 网络设备
●交换机及其使用 ●路由器及其使用 ●构造简单的网络
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数据库
主
主
企业内部网
机
机
应 用 服
交 换 机
务
器
集线器
交 换 机
应 用 服 务
器
防火墙
外部访问子网
服 务
交换机
交换机
服 务
器
器
防火墙 路由器
外界因特网
因特网
WEB WEB
具有与中继器同样的特点 可改变网络物理拓扑形式：总线连接→星形连接 逻辑上仍是一个总线型共享介质网络
• 端口数：8，12，16，24
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集线器 粗缆/细缆
10Base2 - 细缆Ethernet
集线器 细缆/UTP
10BaseT-双绞线
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10Base5 粗缆Ethernet
• 网桥和交换机可以隔离冲突域 • 路由器不仅可以隔离冲突域，还能隔离广播域
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网络分段示意
冲突域/广播域 HUB
总带宽: BW 结点带宽: BW/8