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中继器、集线器、网桥与网关介绍
3.2.5 集线器的选购
选择集线器使用时,应注意所需要的集线器的端口类型 、端口数量、端口速率、网管功能、端口扩展方式(堆叠和 级联)、外形尺寸等。
如果集线器供小型局域网使用,选择固定端口的集线器 即可,而对于用户数量较多的大中型局域网,就要考虑选用 模块化集线器或可堆叠的多端口集线器。
由于连接在集线器上的所有节点均争用同一个上行总线 ,处于同一冲突域内,所以在集线器内所连接节点数目太多 ,就会造成数据冲突。
2.源路由选择网桥 源路由网桥工作在数据链路层的MAC子层,常用
于连接令牌环网或FDDI网的网段。所谓“源路由”,是 指信源站在向信宿站发送信息时,信源站发送的帧中 包含了所有要经过的中间网桥的路径信息系列。每个 中间网桥信息由此网桥的令牌环号和网桥号组成,帧 中间的一串相连的令牌环号和网桥号对系列即构成了 信源站到信宿站的路径。
可网管型集线器可以通过SNMP协议(Simple Network Management Protocol,简单网络管理协议)进行网络管理 ,这种管理大多是通过增加网管模块来实现的。实现网管的 最大用途是用于网络分段,从而缩小广播域,减少冲突提高 数据传输效率。对于大中型网络是必要的。
3.3 网桥
3.3.行缓存并处理 (2)过滤:判断入帧的目标节点是否位于发送这个帧的网段
源路由选择网桥 由主机处理 手工 面向连接 发现帧 不透明 优化 在主机中
3.3.2 网桥的接口
1.以太网接口 以太网接口一般用来连接对应的以太网网段,这类接口
一般工作在全双工或者半双工模式,接头采用RJ-45。 终端的速率为10Mbps或者100Mbps。 2.E1接口 E1接口的连接速率为2.048Mbps,网络接口采用G.703、 G.704或G.823。网络接头采用BNC,线路的编码一般 采用HDB3码。在电信级网桥上通常设置E1接口。 3.配置接口 配置接口用以实现对网桥相关参数的配置,它的接口速 率为19200bps,一般的接口标准为RS-232。
3.安全网关 安全网关是多种技术融合的产物,这里的安全是指防止“
黑客”的访问,以免网络资源被泄密甚至被损害。安全网关是 若干技术的组合,这些技术包括分组过滤器、电路网关和应 用网关。
分组过滤器是最基本的安全屏蔽形式,它是由软件对每 个分组进行合法性判断,以过滤非法分组的传输。电路网关 是借助一个代理服务器,它有一个唯一并公开的地址,把安 全域中的计算机地址隐藏起来,外界用户只面对代理服务器 ,它能阻塞非法访问。
网关是工作在OSI应用层。在一个计算机网络中,当连接不 同类型而协议差别又较大的网络时,则要选用网关设备。网关 将协议进行转换,将数据重新分组,以便在两个不同类型的网 络系统之间进行通信。
在OSI模型中,将网关分成两种:一种是无连接的网关,一 种是面向连接的网关。无连接的网关用于数据报网络的互联, 面向连接的网关用于虚电路网络的互联。
透明网桥采用的算法是逆向学习法(Backward Learning) 。网桥按混杂的方式工作,故它能看见所连接的任一LAN上传 送的帧。查看源地址即可知道在哪个LAN上可访问哪台机器, 于是在散列表中添上一项。
透明网桥的最大优点就是即插即用,一接上就能工作。 但是,网络资源的利用不充分。使用透明网桥时,不需要改 动硬件和软件,也无须设置地址开关及装入路由表或参数, 而只需插入电缆。
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中,如果是,网桥就不把帧转发到网桥的其他端口 (3)转发: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 (4)学习:每当帧经过网桥时,网桥首先在网桥表中查找帧
的源MAC地址,如果该地址不在网桥表中,则将有该MAC地 址及其所对应的网桥端口信息加入 (5)扩散: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桥连接的除发送该数据的网段外的所有 网段。
2.应用网关 应用网关是在使用不同数据格式的系统间进行数据翻
译的系统。典型的应用网关接收一种格式的输入,将之翻 译,然后以新的格式发送。如E-mail可以以多种格式实现 ,提供E-mail的服务器可能需要与各种格式的邮件服务器 交互,实现此功能唯一的方法是支持多个网关接口。
应用网关也可用于将局域网客户机与外部数据源相连 ,这种网关为本地主机提供了与远程交互式应用的连接。 将应用的逻辑和执行代码置于局域网中,客户端避免了低 带宽、高延迟的广域网的缺点,使得客户端的响应时间更 短。应用网关将请求发送给相应的计算机,获取数据。
第3章 中继器、集线器、网桥 和网关
3.1 中继器
中继器(RP,Repeater)工作于OSI的物理层,是 连接网络线路的一种装置,支持远距离的通信,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,以此来延长网络的长度。由于存在损耗, 在线路上传输的信号功率会逐渐衰减,衰减到一定程 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。
3.2.1 集线器的工作原理
1.集线器的作用 (1)在所有网段上强制冲突; (2)恢复信号幅度; (3)信号重计时(本身有计时电路); (4)恢复信号对称性; (5)重构前同步信号(帧前64位同步信号); (6)分段扩展(扩展少于96位信号); (7)故障隔离。
2.集线器的缺陷 ⑴用户带宽共享,带宽受限。 ⑵广播方式,易造成网络风暴。 ⑶非双工传输,网络通信效率低。
应用网关是在每个被保护的主机上安装高度专用的应用 软件,对主机实现更严格的安全性监控。例如病毒检测软件 就属于此范围。所有形式的安全网关,无论是分组级、电路 级,还是应用级的,都能对网络提供必要保护。
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源路由网桥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LAN上。当发送一帧到 另外的LAN时,源机器将目的地址的高位设置成1作为 标记。另外,它还在帧头加进此帧应走的实际路径。
透明网桥和源路由选择网桥的比较
特点 失效处理 配置方式 连接方式 定位 透明性 路由 复杂性
透明网桥 由网桥处理 自动 无连接 逆向学习 完全透明 次优化 在网桥中
1.协议网关 协议网关通常用在具有不同协议的网络间的互联,并完成协议
转换。这一转换过程可以发生在OSI/RM的第二层、第三层 或二、三层之间。常用的协议网关主要有以下两种: (1)隧道网关 隧道是通过不同网络传输数据的通用技术。数据分组被封装在 可以被传输网络识别的数据帧中进行传输,当数据分组到 达目的地时,目的主机解开封装,恢复原来分组。例如, 在IPv4的网络传送IPv6的数据报时就可以使用隧道网关。 (2)专用网关 很多的专用网关能够在传统的大型机系统和分布式处理系统间 建立桥梁。典型的专用网关用于把基于PC的客户端连到局 域网边缘的转换器。该转换器通过X.25网络提供对大型机 系统的访问。
3.3.1 网桥的分类
1.透明网桥 透明网桥(Transparent Bridge)又叫生成树网桥(Spanning
Tree Bridge)。它是目前使用最多的网桥。“透明”是指局域网 上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥,因为网桥 对各站来说是看不见的。透明网桥是一种即插即用设备,其 标准是IEEE 802.1D。
3.2.3 集线器的常见端口
1.RJ-45接口 2.BNC端口 3.AUI端口 4.堆叠端口 5.console端口
3.2.4 集线器的应用
⒈集线器与工作站的连接 集线器与工作站的连接需要使用直通双绞线,将
双绞线的一头插入集线器的一个非Uplink端口,另一头 插入工作站网卡的RJ-45端口即可。这种连接方式组织 的网络拓扑结构为星型。 ⒉集线器与集线器间的连接 ⑴集线器的堆叠 ⑵集线器的级联
3.3.3 基于Windows XP的软件 网桥的实现
网桥的实现可以采用三种方式,即软件、硬件、混合。 软件方式借助于一台高性能的计算机来充当网桥实现,一般 的给该计算机安装至少两个网卡实现多个网段的连接。这种 网桥要实现软件的配置完成,对主机的资源占用量大,硬件 方式是指采用真正的网桥硬件设备。混合方式的实现需要特 殊的VLSI芯片结合一台主机实现,该VLSI芯片分担了网桥的 许多工作,用于降低主机系统资源的占用率。 基于Windows XP的软件网桥的实现过程(略)