【正文】 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 中繼器和集線器 網(wǎng)絡(luò)適配器 —— 網(wǎng)卡 調(diào)制解調(diào)器 網(wǎng)橋 交換機(jī) 路由器 網(wǎng)關(guān) 防火墻 小結(jié) 習(xí)題與思考 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 中繼器和集線器 中繼器 中繼器 (RP， Repeater)是連接網(wǎng)絡(luò)線路的一種裝置，常用于兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間物理信號(hào)的雙向轉(zhuǎn)發(fā)工作。中繼器是最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，主要完成物理層的功能，負(fù)責(zé)在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的物理層上按位傳遞信息，完成信號(hào)的復(fù)制、調(diào)整和放大功能，以此來(lái)延伸網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度。它在 OSI參考模型中的位置如圖 示。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層局域網(wǎng) 1物理層中繼器應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層局域網(wǎng) 2圖 OSI上的中繼器 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 由于存在損耗 ， 在線路上傳輸?shù)男盘?hào)功率會(huì)逐漸衰減 ， 衰減到一定程度時(shí)將造成信號(hào)失真 ， 因此會(huì)導(dǎo)致接收錯(cuò)誤 。 中繼器就是為解決這一問(wèn)題而設(shè)計(jì)的 。 它完成物理線路的連接 ， 對(duì)衰減的信號(hào)進(jìn)行放大 ， 保持與原數(shù)據(jù)相同 。 一般情況下，中繼器的兩端連接的是相同的媒體，但有的中繼器也可以完成不同媒體的轉(zhuǎn)接工作。從理論上講中繼器的使用是無(wú)限的，網(wǎng)絡(luò)也因此可以無(wú)限延長(zhǎng)。事實(shí)上這是不可能的，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中都對(duì)信號(hào)的延遲范圍作了具體的規(guī)定，中繼器只能在此規(guī)定范圍內(nèi)進(jìn)行有效的工作，否則會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)故障。以太網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中就約定一個(gè)以太網(wǎng)上只允許出現(xiàn) 5個(gè)網(wǎng)段，最多使用 4個(gè)中繼器，而且其中只有 3個(gè)網(wǎng)段可以掛接計(jì)算機(jī)終端。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 中繼器是一個(gè)用來(lái)擴(kuò)展局域網(wǎng)的硬件設(shè)備 。 它把兩段局域網(wǎng)連接起來(lái) ， 并把一段局域網(wǎng)上的電信號(hào)增強(qiáng)后傳輸?shù)搅硪欢紊?。 中繼器對(duì)它所連接的局域網(wǎng)是不可見(jiàn)的 (透明 )。 中繼器能持續(xù)檢測(cè)電纜中模擬信號(hào)的設(shè)備。當(dāng)中繼器檢測(cè)到一根電纜中有信號(hào)傳來(lái)時(shí)，它便轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)放大的信號(hào)到另一根電纜。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 中繼器是一種放大模擬或數(shù)字信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備。由于信號(hào)在傳輸過(guò)程中有衰減，因此，必須對(duì)其放大以使其傳輸?shù)酶h(yuǎn)一些。這就是中繼器完成的功能。中繼器屬于 OSI模型中的物理層，因而沒(méi)有必要解釋它所傳輸?shù)男盘?hào)。例如，它們不能降低所傳輸?shù)男盘?hào)的質(zhì)量，也不能提高所傳輸?shù)男盘?hào)的質(zhì)量，更不能糾正錯(cuò)誤信號(hào)。它們只是轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)，但同時(shí)它們也轉(zhuǎn)發(fā)了信號(hào)的噪聲，從這個(gè)意義上講，它們不是智能設(shè)備。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 中繼器不僅功能有限，而且作用范圍也有限。一個(gè)中繼器只包含一個(gè)輸入端口和一個(gè)輸出端口，所以它就只能接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)流。此外，中繼器只適用于總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò) (總線型網(wǎng)絡(luò) )。使用中繼器的好處是擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的成本較低廉。例如，假設(shè)你需要把位于某一地域的一個(gè)以太網(wǎng)絡(luò)連接到另外的一個(gè)以太網(wǎng)上，最近的數(shù)據(jù)接口在 200?m開(kāi)外，網(wǎng)絡(luò)采用的是 10 Base2以太網(wǎng)，而這種網(wǎng)絡(luò)的線纜的最大傳輸距離是 185?m。在這種情況下，利用一個(gè)中繼器，最大傳輸距離就可以再增加 185?m，從而把一個(gè)以太網(wǎng)連接到另外一個(gè)以太網(wǎng)。但要注意，仍然存在總的最大傳輸距離。因?yàn)檎麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸距離不能超過(guò) 1000?m，所以擴(kuò)展線纜的傳輸距離時(shí)，不能依次級(jí)聯(lián) 5個(gè)以上的中繼器。圖 。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 圖 中繼器連接兩個(gè)以太網(wǎng) 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 集線器 集線器 (HUB)是中繼器的一種形式 ， 區(qū)別在于集線器能夠提供多端口服務(wù) ， 也稱為多口中繼器 。 集線器產(chǎn)品發(fā)展較快 ，局域網(wǎng)集線器通常分為五種不同的類型 ， 它將對(duì) LAN交換機(jī)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生直接影響 。 1. 單中繼網(wǎng)段集線器 在硬件平臺(tái)中，第一類集線器是一種簡(jiǎn)單中繼 LAN網(wǎng)段，最好的例子是疊加式以太網(wǎng)集線器或令牌環(huán)網(wǎng)多站訪問(wèn)部件(MAU)。某些廠商試圖在可管理集線器和不可管理集線器之間劃一條界限，以便進(jìn)行硬件分類。這里忽略了網(wǎng)絡(luò)硬件本身的核心特性，即它實(shí)現(xiàn)什么功能，而不是如何簡(jiǎn)易地配置它。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 2. 多網(wǎng)段集線器 多網(wǎng)段集線器是從第一類集線器直接派生而來(lái)的，采用集線器背板，這種集線器帶有多個(gè)中繼網(wǎng)段。多網(wǎng)段集線器通常是有多個(gè)接口卡槽位的機(jī)箱系統(tǒng)。但是，一些非模塊化疊加式集線器現(xiàn)在也支持多個(gè)中繼網(wǎng)段。多網(wǎng)段集線器的主要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是可以將用戶分布于多個(gè)中繼網(wǎng)段上，以減少每個(gè)網(wǎng)段的信息流量負(fù)載，網(wǎng)段之間的信息流量一般要求獨(dú)立的網(wǎng)橋或路由器。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 3. 端口交換式集線器 端口交換式集線器是在多網(wǎng)段集線器基礎(chǔ)上將用戶端口和多個(gè)背板網(wǎng)段之間的連接過(guò)程自動(dòng)化，并通過(guò)增加端口交換矩陣 (PSM)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 PSM提供一種自動(dòng)工具，用于將任何外來(lái)用戶端口連接到集線器背板上的任何中繼網(wǎng)段上。這一技術(shù)的關(guān)鍵是“矩陣”，一個(gè)矩陣交換機(jī)是一種電纜交換機(jī)，它不能自動(dòng)操作，要求用戶介入。它不能代替網(wǎng)橋或路由器，并不提供不同 LAN網(wǎng)段之間的連接性，其主要優(yōu)點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)、增加和修改的自動(dòng)化。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 4. 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)集線器 端口交換式集線器注重端口交換，而網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)集線器在背板的多個(gè)網(wǎng)段之間實(shí)際上提供一些類型的集成連接。這可以通過(guò)一臺(tái)綜合網(wǎng)橋、路由器或 LAN交換機(jī)來(lái)完成。目前，這類集線器通常都采用機(jī)箱形式。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 5. 交換式集線器 目前，集線器和交換機(jī)之間的界限已變得模糊。交換式集線器有一個(gè)核心交換式背板，采用一個(gè)純粹的交換系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的共享介質(zhì)中繼網(wǎng)段。此類產(chǎn)品已經(jīng)上市，并且混合的 (中繼 /交換 )集線器很可能在以后幾年控制這一市場(chǎng)。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 集線器的選擇 集線器 (HUB)是對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中管理的重要工具，像樹(shù)的主干一樣，它是各分枝的匯集點(diǎn)。 HUB是一個(gè)共享設(shè)備，其實(shí)質(zhì)是一個(gè)中繼器。在網(wǎng)絡(luò)中，集線器主要用于共享網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，是解決從服務(wù)器直接到桌面的最佳、最經(jīng)濟(jì)的方案。在交換式網(wǎng)絡(luò)中， HUB直接與交換機(jī)相連，將交換機(jī)端口的數(shù)據(jù)送到桌面。使用 HUB組網(wǎng)靈活，它處于網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)星型節(jié)點(diǎn)，對(duì)節(jié)點(diǎn)相連的工作站進(jìn)行集中管理，不讓出問(wèn)題的工作站影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。由于 HUB在網(wǎng)絡(luò)中的重要作用，因此對(duì)于它的選型也是非常重要的。下面我們對(duì)此作一剖析。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 1) 以帶寬為選擇標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)帶寬的不同，目前市面上用于局域網(wǎng) (一般是指小型局域網(wǎng) )的 HUB可分為 10 MB、 100 MB和 10/100 MB自適應(yīng)三種。在規(guī)模較大的網(wǎng)絡(luò)中，還使用 1000 MB和 100/1000 MB自適應(yīng)兩種。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 2) 是否滿足拓展需求 每一個(gè)單獨(dú)的 HUB根據(jù)端口數(shù)目的多少一般分為 8口 、 16口和 24口幾種 。 當(dāng)一個(gè)集線器提供的端口不夠時(shí) ， 一般有以下兩種拓展用戶數(shù)目的方法： (1) 堆疊。堆疊是解決單個(gè)集線器端口不足時(shí)的一種方法，但是因?yàn)槎询B在一起的多個(gè)集線器還是工作在同一環(huán)境下，所以堆疊的層數(shù)也不能太多。然而，市面上許多集線器以其堆疊層數(shù)比其他品牌的多而作為自己的賣點(diǎn)，如果遇到這種情況，要分類對(duì)待：一方面可堆疊層數(shù)越多，一般說(shuō)明集線器的穩(wěn)定性越高；另一方面，可堆疊層數(shù)越多，每個(gè)用戶實(shí)際可享有的帶寬則越小。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 (2) 級(jí)聯(lián)。級(jí)聯(lián)是在網(wǎng)絡(luò)中增加用戶數(shù)的另一種方法，但是此項(xiàng)功能的使用一般是有條件的，即 HUB必須提供可級(jí)聯(lián)的端口，此端口上常標(biāo)有“ Uplink”或“ MDI”字樣，用此端口與其他的 HUB進(jìn)行級(jí)聯(lián)。如果沒(méi)有提供專門的端口，當(dāng)要進(jìn)行級(jí)聯(lián)時(shí)，連接兩個(gè)集線器的雙絞線在制作時(shí)必須要進(jìn)行錯(cuò)線。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 3) 是否支持網(wǎng)管功能 根據(jù)對(duì) HUB管理方式的不同可分為 Damp HUB(亞集線器 )和 Intelligent HUB(智能集線器 )兩種 。 Intelligent HUB改進(jìn)了普通 HUB的缺點(diǎn) ， 增加了網(wǎng)絡(luò)的交換功能 ， 具有網(wǎng)絡(luò)管理和自動(dòng)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)端口速度的能力 (類似于交換機(jī) )。 而 Damp HUB只起到簡(jiǎn)單的信號(hào)放大和再生的作用 ， 無(wú)法對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行優(yōu)化 。早期使用的共享式 HUB一般為非智能型的 ， 而現(xiàn)在流行的 100 MB HUB和 10/100 MB自適應(yīng) HUB多為智能型的 。 非智能型的HUB不能用于對(duì)等網(wǎng)絡(luò) ， 而且所組成的網(wǎng)絡(luò)中必須要有一臺(tái)服務(wù)器 。 但需要指出的是 ， 盡管同樣是對(duì)網(wǎng)管模塊的管理 (SNMP)提供支持 ， 但不同廠商的模塊是不能混合使用的 。 同時(shí) ， 同一廠商的不同產(chǎn)品的模塊也是不同的 。 目前 ， 提供 SNMP功能的HUB其價(jià)格還很高 ， 一般家庭用戶不適合選用 。 如果您使用的環(huán)境要求不是很高的話 ， 非智能集線器完全可以滿足您的 需要 。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 4) 以外形尺寸為依據(jù) 集線器的選購(gòu)一般是在綜合布線結(jié)束，骨干設(shè)備已經(jīng)定型之后。如果您的系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，沒(méi)有樓宇級(jí)別的綜合布線，LAN內(nèi)的用戶比較少， SOHO系列的 HUB就比較適合您，它們一般都有 8個(gè) 10BaseTX口。為了能夠利用多年以前敷設(shè)的介質(zhì)(如粗纜、細(xì)纜 )，有些集線器留出了 BNC、 AUI口。如果您已完成整個(gè)智能大廈的布線，準(zhǔn)備將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備置于機(jī)柜中。您需要選購(gòu)幾何尺寸符合機(jī)架標(biāo)準(zhǔn)的集線器，它們的外觀也許不如SOHO系列的集線器美觀，但它符合 19 in的工業(yè)規(guī)范，您可以輕松地安裝在機(jī)柜中。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 5) 根據(jù)配置形式的不同來(lái)分類 根據(jù)配置形式的不同 ， HUB可分為獨(dú)立型 HUB、 模塊化HUB以及可堆疊式 HUB三大類 。 (1) 獨(dú)立型 HUB。獨(dú)立型 HUB是最早使用的設(shè)備，它具有低價(jià)格、容易查找故障、網(wǎng)絡(luò)管理方便等優(yōu)點(diǎn)，在小型的局域網(wǎng)中廣泛使用。但這類 HUB的工作性能比較一般，尤其是在速度上缺乏優(yōu)勢(shì)。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 (2) 模塊化 HUB。模塊化 HUB一般帶有機(jī)架和多個(gè)卡槽，每個(gè)卡槽中可安裝一塊卡，每塊卡的功能相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立型的HUB，多塊卡通過(guò)安裝在機(jī)架上的通信底板進(jìn)行互連并進(jìn)行相互間的通信。現(xiàn)在常使用的模塊化 HUB一般具有 4～ 14個(gè)插槽。模塊化 HUB在較大的網(wǎng)絡(luò)中便于實(shí)施對(duì)用戶的集中管理，所以在大型網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛應(yīng)用。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 (3) 可堆疊式 HUB?？啥询B式 HUB是利用高速總線將單個(gè)獨(dú)立型 HUB“堆疊”或短距離連接的設(shè)備，其功能相當(dāng)于一個(gè)模塊化 HUB。一般情況下，當(dāng)有多個(gè) HUB堆疊時(shí)，其中存在一個(gè)可管理 HUB，利用可管理 HUB可對(duì)此可堆疊式 HUB中的其他獨(dú)立型 HUB進(jìn)行管理。可堆疊式 HUB可非常方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)充，是新建網(wǎng)絡(luò)時(shí)最為理想的選擇。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 6) 注意接口類型 選用 HUB時(shí)，還要注意信號(hào)輸入口的接口類型，與雙絞線連接時(shí)需要具有 RJ45接口；如果與細(xì)纜相連，需要具有BNC接口；與粗纜相連需要有 AUI接口；當(dāng)局域網(wǎng)長(zhǎng)距離連接時(shí)，還需要具有與光纖連接的光纖接口。早期的 10?M HUB一般具有 RJ4 BNC和 AUI三種接口。 100?M HUB和 10/100?M HUB一般只有 RJ45接口，有些還具有光纖接口。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 7) 考慮品牌和價(jià)格 像網(wǎng)卡一樣，目前市面上的 HUB基本上由美國(guó)產(chǎn)品和我國(guó)臺(tái)灣的產(chǎn)品所占據(jù)。近來(lái)，我國(guó)大陸幾家公司也相繼推出了集線器產(chǎn)品。但直到目前為止，高檔 HUB主要還是由美國(guó)產(chǎn)品占據(jù)，如 3Com、 Intel等，它們?cè)谠O(shè)計(jì)上比較獨(dú)特，一般幾個(gè)甚至每個(gè)端口配置一個(gè)處理器，當(dāng)然價(jià)格比較高。我國(guó)臺(tái)灣的 DLINK和 ACCTON的產(chǎn)品占據(jù)了中低端市場(chǎng)上的主要份額，而大陸的一些公司如聯(lián)想、實(shí)達(dá)也分別推出了自己的產(chǎn)品。中低檔產(chǎn)品一般均采用單處理器技術(shù)，其外圍電路的設(shè)計(jì)思想也大同小異。各個(gè)品牌在質(zhì)量上差距已經(jīng)不大。相對(duì)而言，我國(guó)大陸產(chǎn)品的價(jià)格要便宜很多。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 10BaseT和 100BaseT規(guī)則 1. 10BaseT以太網(wǎng)集線器規(guī)則 10 Mb/s集線器在連網(wǎng)中繼擴(kuò)展中要遵循 10BaseT的 54321的黃金規(guī)則： (1) 一個(gè)網(wǎng)段最多只能分 5個(gè)子網(wǎng)段 (每網(wǎng)段 500 m長(zhǎng) )； (2) 一個(gè)網(wǎng)段最多只能有 4個(gè)中繼器； (3) 一個(gè)網(wǎng)段最多只能有 3個(gè)子網(wǎng)段含有 PC； (4) 另兩個(gè)網(wǎng)段除了做中繼器間鏈路外，不能接任何節(jié)點(diǎn)。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 以上就組成一個(gè)大型的沖突域