1、第第4章章 計算機網絡設備計算機網絡設備主講：周藝華Email:北京工業大學軟件學院北京工業大學軟件學院主要內容主要內容4.1 中繼器中繼器4.2 網橋網橋4.3 集線器集線器4.4 交換機交換機4.5 路由器路由器4.6 網關網關4.1 中繼器中繼器 1. 1.中繼器的概念中繼器的概念 又稱轉發器或重發器，它對信號整形和放大，在網又稱轉發器或重發器，它對信號整形和放大，在網段之間拷貝比特流。段之間拷貝比特流。2. 2. 中繼器的主要作用中繼器的主要作用 減少衰減效應。減少衰減效應。一般以太網遵循一般以太網遵循543規則，即規則，即5個網段，個網段，4個中繼個中繼器，只有其中器，只有其中3個網

2、段允許掛接計算機終端。個網段允許掛接計算機終端。原因原因1：傳輸延遲可能導致網絡沖突。（數據包發送：傳輸延遲可能導致網絡沖突。（數據包發送端由于延遲會收不到確認信號，認為數據丟失會重發端由于延遲會收不到確認信號，認為數據丟失會重發信息。）信息。）原因原因2：可能導致數據遭到破壞。中繼器在整形、放：可能導致數據遭到破壞。中繼器在整形、放大重傳過程中會導致數據損壞。大重傳過程中會導致數據損壞。4.1 中繼器中繼器避免沖突：避免沖突：如果電纜段太長，信號太弱，該點可能如果電纜段太長，信號太弱，該點可能檢測不到有數據在傳輸，就有可能試圖發送數據造檢測不到有數據在傳輸，就有可能試圖發送數據造成沖突。使用

3、中繼器可以避免這種沖突。成沖突。使用中繼器可以避免這種沖突。分割網絡段：分割網絡段：使網絡較少的受到網絡電纜段開的使網絡較少的受到網絡電纜段開的影響。影響。4.1 中繼器中繼器3. 3. 中繼器的缺點中繼器的缺點不能用于隔離網段間不必要的流量。（一個網段內不能用于隔離網段間不必要的流量。（一個網段內的信息流量會傳播到其他網段。）的信息流量會傳播到其他網段。）不能互連不同類型的網絡，但可以連接不同的介質。不能互連不同類型的網絡，但可以連接不同的介質。不僅放大了網絡上的幀，同時也放大了噪聲。不僅放大了網絡上的幀，同時也放大了噪聲。4.4.注意事項注意事項使用中繼器連接的互聯網不能形成環路。使用中繼

4、器連接的互聯網不能形成環路。遵循遵循MAC協議的定時特性，不能用中繼器將電纜無協議的定時特性，不能用中繼器將電纜無限制的連接起來。限制的連接起來。4.2 網橋網橋1.1. 網橋的概念網橋的概念 網橋是在數據鏈路層實現網絡互聯的存儲轉網橋是在數據鏈路層實現網絡互聯的存儲轉發設備。發設備。網橋實際上是將分離的局域網連接成一個邏網橋實際上是將分離的局域網連接成一個邏輯上單一的局域網，一個局域網用戶可以透輯上單一的局域網，一個局域網用戶可以透明地通過網橋訪問另一個網絡上的資源。明地通過網橋訪問另一個網絡上的資源。4.2 網橋網橋2. 2. 網橋的主要作用網橋的主要作用擴展擴展LAN的有效長度。的有效長

5、度。通信分段，減少了網絡擁塞。網橋具有過濾功能，通信分段，減少了網絡擁塞。網橋具有過濾功能，僅有部分數據量被向前傳遞，減少了不必要的數據僅有部分數據量被向前傳遞，減少了不必要的數據流量。流量。防止錯誤擴散，網橋隔斷了某些潛在的網絡故障。防止錯誤擴散，網橋隔斷了某些潛在的網絡故障。出于安全目的，可將具有保密數據的主機放在相同出于安全目的，可將具有保密數據的主機放在相同網段上，再用網橋將它們與網段上，再用網橋將它們與LAN的其他部分相連。的其他部分相連。為了提供容錯能力，可以用多個網橋連接網段。為了提供容錯能力，可以用多個網橋連接網段。網橋具有學習和自選路徑的能力。網橋具有學習和自選路徑的能力。4

6、.2 網橋網橋2. 2. 網橋的類型網橋的類型 透明網橋透明網橋連接兩個或多個網段，每一個網段使用相同技術，連接兩個或多個網段，每一個網段使用相同技術，但每一個端口的速率可以不同。但每一個端口的速率可以不同。透明網橋的工作原理：透明網橋的工作原理：學習源地址，過濾本網段幀，學習源地址，過濾本網段幀，轉發異網段幀，廣播未知幀。轉發異網段幀，廣播未知幀。4.2 網橋網橋例例1：主機：主機E給主機給主機A發送數據：發送數據：Bridge1Bridge2LAN1LAN2LAN4ABCDPort cPort dPort ePort bPort aLAN3A cB cE cC eD d EaE b D b

7、C bB aADiscard!4.2 網橋網橋例例2：主機：主機E給主機給主機D發送數據：發送數據：Bridge1Bridge2LAN1LAN2LAN4ABCDPort cPort dPort ePort bPort aLAN3 cE d D eC cB cAEaE b D bC bB aAforward!4.2 網橋網橋例例3：主機：主機E給主機給主機Y發送數據：發送數據：Bridge1Bridge2LAN1LAN2LAN4ABCDPort cPort dPort ePort bPort aLAN3EaE b D bC bB aAflood! cE d D eC cB cAFlood!4.2

8、 網橋網橋 源路由網橋源路由網橋源路由選擇網橋主要用于網絡連接速率不同的網源路由選擇網橋主要用于網絡連接速率不同的網間轉發間轉發。源路由網橋通過發送特殊的探測幀以找出到達目源路由網橋通過發送特殊的探測幀以找出到達目的地的最佳路徑。的地的最佳路徑。Host XB3B4B2B1Host Y L3 L1 L2 L44.2 網橋網橋 封裝網橋封裝網橋用于通過不同的中間通信途徑，連接兩個或多個用于通過不同的中間通信途徑，連接兩個或多個相同的局域網網段。中間通信途徑可以是：相同的局域網網段。中間通信途徑可以是：FDDI、X.25、PPP。 翻譯網橋翻譯網橋為物理層和數據鏈路層使用相同或不同協議的為物理層和

9、數據鏈路層使用相同或不同協議的LAN提供網絡連接服務。轉換網橋修改轉發的幀，提供網絡連接服務。轉換網橋修改轉發的幀，以適應目的地局域網的技術。以適應目的地局域網的技術。4.3 集線器集線器1.1.集線器的概念集線器的概念 簡單的集線器就是多端口的中繼器簡單的集線器就是多端口的中繼器 集線器的功能集線器的功能信號的再生和轉發信號的再生和轉發碰撞檢測和通告碰撞檢測和通告 從物理角度看，集線器基于星型拓撲建網從物理角度看，集線器基于星型拓撲建網 從邏輯角度看，集線器是總線拓撲從邏輯角度看，集線器是總線拓撲4.3 集線器集線器MAC aMAC bMAC cPORT1 PORT2PORT NbbbACB

10、集線器基本工作流程集線器基本工作流程集線器基本工作流程4.3 集線器集線器2.2.集線器的分類集線器的分類（1 1）按信號處理方式分）按信號處理方式分無源集線器無源集線器：不對信號做任何處理不對信號做任何處理有源集線器：有源集線器：對信號進行再生和放大對信號進行再生和放大智能集線器：智能集線器：具有網絡管理具有網絡管理SNMPSNMP等功能。等功能。（2 2）從局域網角度分）從局域網角度分單中繼網段集線器：單中繼網段集線器：4.3 集線器集線器 多中繼網段集線器：多中繼網段集線器：網段之間的連接一般通過獨立的網橋或路由器網段之間的連接一般通過獨立的網橋或路由器 端口交換式集線器端口交換式集線器

11、在多網段集線器的基礎上，將用戶端口和多個背板網在多網段集線器的基礎上，將用戶端口和多個背板網段之間的連接過程自動化，并通過增加端口交換矩陣段之間的連接過程自動化，并通過增加端口交換矩陣來實現的集線器。來實現的集線器。4.3 集線器集線器 網絡互聯集線器網絡互聯集線器在在背板的多個網段之間可提供一些類型的集成連接，該背板的多個網段之間可提供一些類型的集成連接，該功能通過一臺綜合網橋、路由器或局域網交換機來完成。功能通過一臺綜合網橋、路由器或局域網交換機來完成。 交換式集線器（交換式集線器（交換機交換機）采用一個純粹的交換式系統代替傳統的共享介質中繼網采用一個純粹的交換式系統代替傳統的共享介質中繼

12、網段。段。4.3 集線器集線器（3 3）按功能分）按功能分 基本型集線器基本型集線器功能較簡單，具有診斷故障點的功能，不具備網絡管理功能較簡單，具有診斷故障點的功能，不具備網絡管理的功能。的功能。只支持一種媒體訪問方法。只支持一種媒體訪問方法。 智能型集線器智能型集線器具有網絡管理（具有網絡管理（SNMPSNMP）功能的多功能集線器：）功能的多功能集線器：如統計端如統計端口數據流量，用戶端口管理等。口數據流量，用戶端口管理等。支持多種傳輸媒體：支持多種傳輸媒體：雙絞線、光纖、同軸電纜等。雙絞線、光纖、同軸電纜等。支持網橋和路由器支持網橋和路由器 與網橋和路由器協同工作。與網橋和路由器協同工作。

13、4.3 集線器集線器 協調以太網與令牌網的通信。協調以太網與令牌網的通信。 支持廣域網連接，如支持廣域網連接，如T1T1和幀中繼。和幀中繼。具備自處理能力具備自處理能力有的集線器本身具有分組過濾功能。有的集線器本身具有分組過濾功能。具有網絡管理能力具有網絡管理能力支持遠程撥號管理和控制臺管理方式，方便故障排除。支持遠程撥號管理和控制臺管理方式，方便故障排除。具有容錯功能：具有容錯功能： 中繼分散中繼分散: : 冗余電源：冗余電源：4.3 集線器集線器 機架型集線器機架型集線器集線器中包含了數種可擴充的模塊（如集線器中包含了數種可擴充的模塊（如10Base-T10Base-T、TokenRing

14、TokenRing等模塊），通常具備等模塊），通常具備SNMPSNMP網管功能。網管功能。3.3.集線器的使用集線器的使用（1 1）級聯方式）級聯方式UPLINK(上連口)100 m100 m100 m100 m（2 2）堆疊方式：）堆疊方式：用專用電纜將用專用電纜將HUBHUB兩兩相接。兩兩相接。4.3 集線器集線器4.4.集線器自適應技術集線器自適應技術 自適應技術可以使一條鏈路兩端的設備相互交自適應技術可以使一條鏈路兩端的設備相互交換各自的配置信息，使設備在可能的最優模式換各自的配置信息，使設備在可能的最優模式下進行互操作。（單工下進行互操作。（單工/ /雙工，雙工，10/100M10/

15、100M自適應）自適應） 自適應可堆疊集線器的特點自適應可堆疊集線器的特點端口密度高，可堆疊端口密度高，可堆疊6 6層以上。層以上。擴展性好：可選用光纖模塊上連主干網。擴展性好：可選用光纖模塊上連主干網。良好的網絡管理功能：良好的網絡管理功能：IntelDeviceViewIntelDeviceView、基于、基于WebWeb的管理工具或基于的管理工具或基于ConsoleConsole進行設置。進行設置。性價比高：單口價格較低性價比高：單口價格較低4.3 集線器集線器5.5.集線器的選擇集線器的選擇 基本技術指標基本技術指標集線器的類型、支持的標準（集線器的類型、支持的標準（802.3802.

16、3）和設備功能）和設備功能( (自適應、端口數，是否內部有交換模塊等自適應、端口數，是否內部有交換模塊等) ) 合理布局自己的網絡合理布局自己的網絡準確計算可堆疊集線器所需的端口數。準確計算可堆疊集線器所需的端口數。盡量采用更短的網線。盡量采用更短的網線。集線器位置電源的穩定性和設備的安全性。集線器位置電源的穩定性和設備的安全性。 正確選擇產品類型正確選擇產品類型適合的就是最好的。（一個適合的就是最好的。（一個1616口的集線器性價比好口的集線器性價比好于二個于二個8 8口的。）口的。）4.3 集線器集線器 充分考慮網絡系統的升級能力充分考慮網絡系統的升級能力考慮到升級需要：可以選用具有自適應

17、技術的集線考慮到升級需要：可以選用具有自適應技術的集線器。器。考慮到端口擴展：可以選用具有堆疊功能的集線器。考慮到端口擴展：可以選用具有堆疊功能的集線器。考慮到網絡管理：可以選用具有遠程控制和操作的考慮到網絡管理：可以選用具有遠程控制和操作的集線器。集線器。 不要盲目追求桌面交換配置不要盲目追求桌面交換配置現代集線器的功能與交換機相近。現代集線器的功能與交換機相近。交換機的價格大大高于集線器價格。交換機的價格大大高于集線器價格。有些場合不需要交換機。如網絡規模較小，沖突范有些場合不需要交換機。如網絡規模較小，沖突范圍小，不需隔離沖突域；交換機放置不合理，增加圍小，不需隔離沖突域；交換機放置不合

18、理，增加傳輸延遲等。傳輸延遲等。4.4 交換機交換機1.1.交換機的概念及性質交換機的概念及性質 具有流量控制功能的多端口網橋。具有流量控制功能的多端口網橋。交換機內保存有每一個網段上所有節點的物理地址，交換機內保存有每一個網段上所有節點的物理地址，只允許必要的網絡流量通過交換機。只允許必要的網絡流量通過交換機。把一個大的網絡劃分為幾個獨立的沖突域，有效的把一個大的網絡劃分為幾個獨立的沖突域，有效的降低了網絡中的信號碰撞率，降低了網絡中的信號碰撞率，緩解了網絡擁擠緩解了網絡擁擠。網絡關鍵服務器和重要用戶可以完全獨享本節點所網絡關鍵服務器和重要用戶可以完全獨享本節點所擁有的整個網段資源，提供更快

19、的接入速度。擁有的整個網段資源，提供更快的接入速度。全雙工可以成倍的增加網絡帶寬。全雙工可以成倍的增加網絡帶寬。4.4 交換機交換機MAC aMAC bMAC dPORT1 PORT2PORT NMAC cPORT1PORT2PORT2MAC aMAC bMAC cPORT N MAC dMAC TABLEbbbADCB4.4 交換機交換機PORT1 PORT2PORT N網段1網段3網段2ABCDcPORT1PORT2PORT2MAC aMAC bMAC cPORT N MAC dMAC TABLE網段的形成：4.4 交換機交換機2.2.交換機的工作原理交換機的工作原理從源端口讀取幀，根據目

20、的從源端口讀取幀，根據目的MAC地址，以極快的速地址，以極快的速度將幀交換到適當的目的端口度將幀交換到適當的目的端口交換機往往具有交換機往往具有“自學習自學習”功能，即當主機第一次功能，即當主機第一次發送數據分組時，交換機通過檢查其源地址記住具發送數據分組時，交換機通過檢查其源地址記住具體設備的位置體設備的位置交換機建立主機地址表后，就不再需要將數據分組交換機建立主機地址表后，就不再需要將數據分組發往所有端口，這就大大節省了網絡帶寬發往所有端口，這就大大節省了網絡帶寬如果它在查表后仍不知道將某個幀發往何處，它將如果它在查表后仍不知道將某個幀發往何處，它將采取采取“洪泛洪泛”的方法向除到來端口以

21、外的所有端口的方法向除到來端口以外的所有端口轉發該幀轉發該幀4.4 交換機交換機3.3.交換機與其他主要中繼設備的比較交換機與其他主要中繼設備的比較 交換機與傳統集線器的比較交換機與傳統集線器的比較共享式交換式4.4 交換機交換機（1）數據轉發給哪個端口）數據轉發給哪個端口u集線器將數據轉發給所有端口；所有的數據都可以在所有的路徑上流動。u交換機基于MAC地址作出決定；數據在交換機內部可以采用獨立路徑。（2）集線器所有端口共享一個帶寬，）集線器所有端口共享一個帶寬，交換機每個端口有自己獨立的帶寬，互不影響。（3）集線器所有端口均是同一個沖突域，）集線器所有端口均是同一個沖突域，交換機每個端口下

22、是一個獨立的沖突域。4.4 交換機交換機 交換機與路由器的比較交換機與路由器的比較交換機不能隔離廣播信息。交換機不能隔離廣播信息。路由器可以隔離廣播信息。路由器的整個安裝過程路由器可以隔離廣播信息。路由器的整個安裝過程比即插即用的交換機要復雜的多。比即插即用的交換機要復雜的多。4.4 交換機交換機PORT1 PORT2PORT N網段1網段3網段2ABCDPORT1PORT2PORT2MAC aMAC bMAC cPORT N MAC dMAC TABLExx = MAC“FFFFFFFFFFFF 未知或廣播未知或廣播xx透明網橋相當于交換環境下的廣播風暴：4.4 交換機交換機PORT1 PO

23、RT2PORT N子網：子網：192.0.1.XXXABCD子網：子網：192.3.96.XXX子網：子網：192.2.16.XXXPORT 1PORT 2PORT NROUTE TABLE192.0.1.XXX192.2.16.XXX192.3.96.XXXaaIP: aaMAC: aIP: ccMAC: caa路由器的基本工作流程4.4 交換機交換機aaaaPORT1 PORT2PORT N子網：子網：192.0.1.XXXABCDPORT 1PORT 2PORT NROUTE TABLE子網：子網：192.3.96.XXX子網：子網：192.2.16.XXX192.0.1.XXX192.

24、2.16.XXX192.3.96.XXXIP: aaMAC: aIP: ccMAC: c廣播域路由器對廣播的限制：廣播廣播bbXbb:192.2.16.2554.4 交換機交換機4.4.交換機的主要交換技術交換機的主要交換技術（1 1）三種數據傳送方式）三種數據傳送方式 存儲轉發存儲轉發(store and forward)(store and forward)端口將整個數據幀完整接收下來，存儲在共享存儲端口將整個數據幀完整接收下來，存儲在共享存儲器中。器中。對幀進行差錯校驗。如數據幀存在錯誤、太長（大對幀進行差錯校驗。如數據幀存在錯誤、太長（大于于1518B1518B）、太短（小于）、太短（

25、小于64B64B），丟棄。），丟棄。交換模塊取出幀的目的地址交給端口查詢模塊。交換模塊取出幀的目的地址交給端口查詢模塊。端口查詢模塊查出幀所要轉發的正確端口號，并通端口查詢模塊查出幀所要轉發的正確端口號，并通知交換模塊。知交換模塊。4.4 交換機交換機交換模塊將處理過的幀送還共享緩沖器，并發送到交換模塊將處理過的幀送還共享緩沖器，并發送到正確的端口線路上。正確的端口線路上。存儲轉發方式的交換機在接收數據幀時延遲較大，存儲轉發方式的交換機在接收數據幀時延遲較大，且越大的數據幀延遲時間越長。且越大的數據幀延遲時間越長。 直通方式（直通方式（cut throughcut through）端口在接收幀

26、的端口在接收幀的1414個字節后，交換模塊便取出幀的個字節后，交換模塊便取出幀的目的地址，并送交端口查詢模塊。目的地址，并送交端口查詢模塊。端口查詢模塊從地址映射表中查出幀所要轉發的正端口查詢模塊從地址映射表中查出幀所要轉發的正確的端口號，并通知交換模塊。確的端口號，并通知交換模塊。交換模塊將幀發送到正確的端口線路上。交換模塊將幀發送到正確的端口線路上。4.4 交換機交換機采用這種轉發方式，數據幀在完全接收之前就已經采用這種轉發方式，數據幀在完全接收之前就已經轉發了。從而減少了傳輸的延遲，同時也削減了對轉發了。從而減少了傳輸的延遲，同時也削減了對數據幀的錯誤檢測能力。數據幀的錯誤檢測能力。 改

27、進型直通傳送（改進型直通傳送（modified cut throughmodified cut through）也稱為也稱為無碎片直通方式無碎片直通方式（fragment free cut fragment free cut throughthrough）. .從數據幀的前從數據幀的前6464個字節到達后，就檢查個字節到達后，就檢查這這6464個字節數據的正確性，如果正確無誤就可以繼個字節數據的正確性，如果正確無誤就可以繼續傳送。續傳送。數據幀較大時，近似以直通方式傳遞，數據幀較小數據幀較大時，近似以直通方式傳遞，數據幀較小時，近似存儲傳發方式。時，近似存儲傳發方式。 自適應方式自適應方式根據

28、出錯率，自動切換轉發方式。根據出錯率，自動切換轉發方式。4.4 交換機交換機（2 2）第三層交換）第三層交換 將傳統路由器的數據包處理功能和交換機的速將傳統路由器的數據包處理功能和交換機的速度優勢結合在一起，同時在第二層和第三層上度優勢結合在一起，同時在第二層和第三層上工作，稱為多層交換機或路由交換機。工作，稱為多層交換機或路由交換機。 默認情況下按第二層信息進行轉發。默認情況下按第二層信息進行轉發。 在特殊情況下使用第三層信息進行轉發。在特殊情況下使用第三層信息進行轉發。4.4 交換機交換機5.5.交換機的交換方式交換機的交換方式（1 1）端口交換）端口交換端口交換交換機的每個端口分配一個交

29、換機的每個端口分配一個MACMAC地地址。址。交換機能對與之相連的每個端口進交換機能對與之相連的每個端口進行通信量檢查，對數據幀的源端口行通信量檢查，對數據幀的源端口和目的端口進行標識，并建立源到和目的端口進行標識，并建立源到目的端口的專用電路。目的端口的專用電路。4.4 交換機交換機（2 2）網段交換）網段交換網段交換4.4 交換機交換機交換機的每個端口分配一個以上的交換機的每個端口分配一個以上的MACMAC地址，借此將地址，借此將端口按需連接到某一網段上。端口按需連接到某一網段上。每端口的費用比網橋或路由器的價格低。每端口的費用比網橋或路由器的價格低。比路由器易于調試和管理比路由器易于調試

30、和管理速度快，時延小。速度快，時延小。（3 3）企業交換機）企業交換機也交模塊交換機，機箱內可插入也交模塊交換機，機箱內可插入10Base-T10Base-T、100Base-T100Base-T模塊、千兆模塊、萬兆模塊、模塊、千兆模塊、萬兆模塊、FDDIFDDI模塊等，連入任何一模塊等，連入任何一種模塊的用戶均可訪問其他網絡技術中的用戶種模塊的用戶均可訪問其他網絡技術中的用戶。4.4 交換機交換機6.6.交換機的幾種機制交換機的幾種機制（1 1）尋址機制）尋址機制單播：單播：廣播：廣播：多播：交換機無法自動學習到某一多播域內每一多播：交換機無法自動學習到某一多播域內每一設備與交換機端口的對應

31、關系。設備與交換機端口的對應關系。（2 2）虛網機制）虛網機制通過虛網機制，物理上保持所有設備連成一體，通過虛網機制，物理上保持所有設備連成一體，邏輯上所有設備被成組隔離。邏輯上所有設備被成組隔離。通過虛網劃分可實現組播傳送。通過虛網劃分可實現組播傳送。4.4 交換機交換機（3 3）網絡管理功能）網絡管理功能使用使用SNMPSNMP或或RMONRMON（網絡管理程序的擴展）不僅可（網絡管理程序的擴展）不僅可以監控每一臺網路設備，還可以對關鍵網路區域以監控每一臺網路設備，還可以對關鍵網路區域進行重點管理。進行重點管理。VLANVLAN管理，有效的隔離廣播或多播流量。管理，有效的隔離廣播或多播流量

32、。（4 4）端口擁塞控制機制）端口擁塞控制機制擁塞發生在輸入端口：增加緩存。擁塞發生在輸入端口：增加緩存。擁塞發生在輸出端口。擁塞發生在輸出端口。增加緩存。增加緩存。數據接收端口產生一個虛擬碰撞，迫使發送方暫數據接收端口產生一個虛擬碰撞，迫使發送方暫時停止數據傳送。時停止數據傳送。4.4 交換機交換機合理設計交換網絡架構，使交換機上數據轉發端合理設計交換網絡架構，使交換機上數據轉發端口的速率遠大于數據接收端口的速率。口的速率遠大于數據接收端口的速率。7.7.交換機間的連接交換機間的連接考慮考慮鏈路冗余鏈路冗余和交換機間的和交換機間的帶寬瓶頸帶寬瓶頸問題。問題。4.4 交換機交換機Segment

33、 1Segment 2Server/host XRouter Y4.4 交換機交換機Segment 1Segment 2Server/host XRouter Y BroadcastSwitch ASwitch B4.4 交換機交換機Segment 1Segment 2Server/host XRouter Y BroadcastSwitch ASwitch B4.4 交換機交換機Segment 1Segment 2Server/host XRouter Y BroadcastSwitch ASwitch B4.4 交換機交換機交換機在冗余連接的環路中，任何時刻只允許有交換機在冗余連接的環路中

34、，任何時刻只允許有一條鏈路工作，另一條鏈路處于備份狀態。一條鏈路工作，另一條鏈路處于備份狀態。生成樹生成樹( Spanning Tree )( Spanning Tree )（擴展樹）（擴展樹）802.Q802.Q協議協議可以在交換機之間實現冗余連接又避免出現環路。可以在交換機之間實現冗余連接又避免出現環路。(2) (2) 鏈路聚合鏈路聚合解決交換機間的帶寬瓶頸問題。解決交換機間的帶寬瓶頸問題。主要功能就是將多個物理端口（一般為主要功能就是將多個物理端口（一般為2 28 8個）個）綁定為一個邏輯的通道，使其工作起來就像一個綁定為一個邏輯的通道，使其工作起來就像一個通道一樣。通道一樣。將多個物理

35、鏈路捆綁在一起后，提升了整個網絡將多個物理鏈路捆綁在一起后，提升了整個網絡的帶寬。的帶寬。4.4 交換機交換機(3) (3) 堆疊堆疊可通過專業的堆疊線連接可通過專業的堆疊線連接多臺交換機的堆疊是靠一個提供背板總線帶寬的多臺交換機的堆疊是靠一個提供背板總線帶寬的垛口堆疊母模塊與單口堆疊子模塊相連實現的垛口堆疊母模塊與單口堆疊子模塊相連實現的. .(4) (4) 上連上連交換機通過上連端口實現與主干交換機的連接。交換機通過上連端口實現與主干交換機的連接。4.4 交換機交換機8.8.交換機的基本應用交換機的基本應用(1)(1)與與HubHub共同串接共同串接交換機交換機HubHubHubHub4.

36、4 交換機交換機服務器以全雙工方式與服務器相連接。服務器以全雙工方式與服務器相連接。HubHub以半雙工方式與交換機相連接。以半雙工方式與交換機相連接。(2)(2)與交換機共同串接與交換機共同串接交換機交換機4.4 交換機交換機兩兩之間可跑全雙工速度。兩兩之間可跑全雙工速度。核心交換機的最高帶寬大大提高。核心交換機的最高帶寬大大提高。(3)(3)用交換機連接網際網用交換機連接網際網用交換機連接用交換機連接EthernetEthernet與其他網絡（與其他網絡（FDDIFDDI、ATMATM等），以提高網際間的數據傳輸率。等），以提高網際間的數據傳輸率。4.4 交換機交換機9.9.交換機的選擇交

37、換機的選擇（1 1）性能特性）性能特性 交換機的端口特性和可擴充能力。（與現有設備兼容，交換機的端口特性和可擴充能力。（與現有設備兼容，與未來技術順利銜接）與未來技術順利銜接） 對高層協議透明。支持對高層協議透明。支持IPXIPX、IPIP、DECnetDECnet等。等。 線速的包轉發線速的包轉發/ /過濾速率。過濾速率。 是否即插即用，支持全雙工模式等。是否即插即用，支持全雙工模式等。 端口速度的自感應性（端口速度的自感應性（10/100M10/100M）, ,是否支持對主干網的是否支持對主干網的連接。連接。 是否支持是否支持Spanning TreeSpanning Tree協議。協議。

38、 是否支持是否支持RMONRMON網管功能。網管功能。4.4 交換機交換機 是否支持是否支持VLANVLAN。 交換機的性價比不僅僅要考慮每端口的價格，如果有千交換機的性價比不僅僅要考慮每端口的價格，如果有千兆端口，還要考慮每千兆的價格等因素。兆端口，還要考慮每千兆的價格等因素。（2 2）行為特性）行為特性 對壞幀的行為對壞幀的行為 對不足長度幀的處理對不足長度幀的處理 對超長幀的處理對超長幀的處理 對廣播風暴的處理對廣播風暴的處理 通信量過載的處理通信量過載的處理（3 3）根據實際情況選用（不要盲目）交換機）根據實際情況選用（不要盲目）交換機4.4 交換機交換機 負載較小時，不要使用交換機，

39、會引入較大的延遲。負載較小時，不要使用交換機，會引入較大的延遲。 位置放置不合理，當交換機幾乎轉發所有的幀時，會造位置放置不合理，當交換機幾乎轉發所有的幀時，會造成性能下降。成性能下降。4.5 路由器路由器1.1.路由器的概念及性質路由器的概念及性質（1 1）路由器工作在路由器工作在OSIOSI參考模型的第參考模型的第3 3層，網絡層，層，網絡層，負責接收來自各個網絡入口的分組，并把分組從其負責接收來自各個網絡入口的分組，并把分組從其相應的出口轉發出去。相應的出口轉發出去。（2 2）路由器和網橋的不同：）路由器和網橋的不同： 路由器與路由器與OSIOSI模型網絡層的協議有關，而網橋卻獨立于模型

40、網絡層的協議有關，而網橋卻獨立于網絡層協議。網絡層協議。 網橋一般情況下連接同類型的網絡（網橋一般情況下連接同類型的網絡（Ethernet to Ethernet to EthernetEthernet）, ,路由器則可以連接不同類型的網絡。路由器則可以連接不同類型的網絡。 網橋依據數據幀的網橋依據數據幀的MACMAC地址來傳送，而路由器依據數據地址來傳送，而路由器依據數據包的包的“網絡地址網絡地址”進行傳送。進行傳送。4.5 路由器路由器 網橋在傳送過程中只會網橋在傳送過程中只會沿一條路徑傳送，沿一條路徑傳送，網橋在源站和網橋在源站和目的站存在多重路徑是不能迅速找出最佳路徑的（如源目的站存在

41、多重路徑是不能迅速找出最佳路徑的（如源路由網橋。）路由網橋。） 路由器能有效地利用多條路徑，信息沿路徑表所指定的路由器能有效地利用多條路徑，信息沿路徑表所指定的兩個站點之間的最佳路徑向前傳送。兩個站點之間的最佳路徑向前傳送。 網橋無法隔離廣播風暴，路由器可以隔離廣播風暴。網橋無法隔離廣播風暴，路由器可以隔離廣播風暴。 路由器比網橋更智能，功能更強，價格更貴。路由器比網橋更智能，功能更強，價格更貴。4.5 路由器路由器2.2.路由器的功能路由器的功能 路徑決定（用相應的路由算法確定路徑）、封包交路徑決定（用相應的路由算法確定路徑）、封包交換。換。 封包（封裝的數據包）在通過網間網傳遞時，它的封包

42、（封裝的數據包）在通過網間網傳遞時，它的物理地址將改變，而協議地址仍保持不變。物理地址將改變，而協議地址仍保持不變。 具有具有LANLAN段間段間“防火墻防火墻”的作用，隔離的作用，隔離“廣播風廣播風暴暴”。 具有通信流量控制功能和分組分段功能。具有通信流量控制功能和分組分段功能。 支持多種協議：路由器是協議相關的，選用多協議支持多種協議：路由器是協議相關的，選用多協議路由器時要考慮互聯時的兼容性。路由器時要考慮互聯時的兼容性。 路由器由于處理較高層次協議，對網絡的控制管理路由器由于處理較高層次協議，對網絡的控制管理功能更強，但處理復雜；另外還要進行流量控制，功能更強，但處理復雜；另外還要進行

43、流量控制，選擇最優路徑，對數據分組分段等，因而數據轉發選擇最優路徑，對數據分組分段等，因而數據轉發速度比網橋慢。速度比網橋慢。4.5 路由器路由器MR1MR2MR3MDR1R2R34.5 路由器路由器3.3.路由協議標準路由協議標準 RIPRIP協議協議 OSPFOSPF協議協議 IS-ISIS-IS（OSIOSI提出的中間系統提出的中間系統- -中間系統）協議中間系統）協議4.4.路由選擇算法的度量方式路由選擇算法的度量方式 路徑長度路徑長度數據包所經過的所有鏈路的權值之和。數據包所經過的所有鏈路的權值之和。數據包從源到目標所經歷的站點數目（如路由器數據包從源到目標所經歷的站點數目（如路由器

44、和網橋等）。和網橋等）。 可靠性可靠性4.5 路由器路由器由網絡管理員給每一條鏈路分配相應的可靠性等由網絡管理員給每一條鏈路分配相應的可靠性等級，這樣可以計算從源到目的端的總的可靠性級級，這樣可以計算從源到目的端的總的可靠性級別。別。 延遲延遲路由延遲是通過互聯網將數據包從源向目標發送路由延遲是通過互聯網將數據包從源向目標發送所需的時間。所需的時間。 帶寬帶寬鏈路所能達到的最大傳輸量的額定值。鏈路所能達到的最大傳輸量的額定值。 負載負載網絡資源的繁忙程度。例如：可以用網絡資源的繁忙程度。例如：可以用CPUCPU的利用的利用率，每秒處理數據包的次數來計算。率，每秒處理數據包的次數來計算。4.5 路由器路由器5.5.路由選擇算法的類型路由