2022/3/23
23
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
• 传输速度自适应
▪ 内部有两个网段：10M和100M，集线器根据连接速度将主机 连接到不同网段上。
2022/3/23
15
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
服务器
18
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
▪ 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
2022/3/23
9
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
▪ 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）
2022/3/23
11
4. 提高网卡性能的技术
• 网络中站点越多，冲突现象越严重； • 网络总带宽BW ，由于共享信道使得每个站点的平均拥有带宽为
BW/n。
▪ 解决的方法
• 提高网络传输速度——没有从根本上解决问题 • 网络分段（微网段化）
▪ 减少每个网段中站点的数量, 使冲突的概率减小； ▪ 增加了网络的总体带宽。
• 实现网络分段的设备：网桥、交换机、路由器
2022/3/23
13
以太网卡的类型
2022/3/23
14
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
• 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
2022/3/23
服务器
PC机
28
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）
▪ 网段之间用交换方式连接。
• 保护投资，便于升级
2022/3/23
25
集线器的类型：按是否可管理划分
▪ 智能HUB
• 允许用网管软件对其进行管理的集线器，它内部 包含有CPU等智能控制部件。
• 在需要进行网络管理的中大型网络系统中，一般 都要求使用智能集线器（后面将要介绍的网络交 换机也需要是智能化的）。
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。
2022/3/23
32
网桥转发的例子：A→B， A→C
转发表
A B
2022/3/23
C
33
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；
▪ 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。
2022/3/23
26
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
2022/3/23
27
例：用集线器搭建简单的网络
▪ 以1台服务器，3台PC机为例：
▪ 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
2022/3/23
22
模块化集线器(Module HUB)
▪ 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
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
2022/3/23
19
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
2022/3/23
20
集线器进行级联
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
2022/3/23
16
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
2022/3/23
7
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
2022/3/23
12
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
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
2022/3/23
10
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）
▪ 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。
▪ 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）。
网段1
网段2
2022/3/23
5
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
2022/3/23
6
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
独立的冲突域
30
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：
▪ 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：
• 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