《网络互联设备》

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1、第7章网络互联设备7.1中继器和集线器7.2网络适配器——网卡7.3调制解调器7.4网桥7.5交换机7.6路由器7.7网关7.8防火墙小结习题与思考7.1中继器和集线器7.1.1中继器中继器(RP，Repeater)是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。中继器是最简单的网络互联设备，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，以此来延伸网络的长度。它在OSI参考模型中的位置如图7.1所示。图7.1OSI上的中继器由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度时

2、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。一般情况下，中继器的两端连接的是相同的媒体，但有的中继器也可以完成不同媒体的转接工作。从理论上讲中继器的使用是无限的，网络也因此可以无限延长。事实上这是不可能的，因为网络标准中都对信号的延迟范围作了具体的规定，中继器只能在此规定范围内进行有效的工作，否则会引起网络故障。以太网络标准中就约定一个以太网上只允许出现5个网段，最多使用4个中继器，而且其中只有3个网段可以挂接计算机终端。中继器是一个用来扩展局域网的硬件设备。它把两段局

3、域网连接起来，并把一段局域网上的电信号增强后传输到另一段上。中继器对它所连接的局域网是不可见的(透明)。中继器能持续检测电缆中模拟信号的设备。当中继器检测到一根电缆中有信号传来时，它便转发一个放大的信号到另一根电缆。中继器是一种放大模拟或数字信号的网络连接设备。由于信号在传输过程中有衰减，因此，必须对其放大以使其传输得更远一些。这就是中继器完成的功能。中继器属于OSI模型中的物理层，因而没有必要解释它所传输的信号。例如，它们不能降低所传输的信号的质量，也不能提高所传输的信号的质量，更不能纠正错误信号。它们只是转发信号，但同时它们也转发了信号的噪声，从这个意

4、义上讲，它们不是智能设备。中继器不仅功能有限，而且作用范围也有限。一个中继器只包含一个输入端口和一个输出端口，所以它就只能接收和转发数据流。此外，中继器只适用于总线拓扑结构的网络(总线型网络)。使用中继器的好处是扩展网络的成本较低廉。例如，假设你需要把位于某一地域的一个以太网络连接到另外的一个以太网上，最近的数据接口在200m开外，网络采用的是10Base2以太网，而这种网络的线缆的最大传输距离是185m。在这种情况下，利用一个中继器，最大传输距离就可以再增加185m，从而把一个以太网连接到另外一个以太网。但要注意，仍然存在总的最大传输距离。因为整个网络传

5、输距离不能超过1000m，所以扩展线缆的传输距离时，不能依次级联5个以上的中继器。图7.2给出了使用中继器连接的示意图。图7.2中继器连接两个以太网7.1.2集线器集线器(HUB)是中继器的一种形式，区别在于集线器能够提供多端口服务，也称为多口中继器。集线器产品发展较快，局域网集线器通常分为五种不同的类型，它将对LAN交换机技术的发展产生直接影响。1.单中继网段集线器在硬件平台中，第一类集线器是一种简单中继LAN网段，最好的例子是叠加式以太网集线器或令牌环网多站访问部件(MAU)。某些厂商试图在可管理集线器和不可管理集线器之间划一条界限，以便进行硬件分类。

6、这里忽略了网络硬件本身的核心特性，即它实现什么功能，而不是如何简易地配置它。2.多网段集线器多网段集线器是从第一类集线器直接派生而来的，采用集线器背板，这种集线器带有多个中继网段。多网段集线器通常是有多个接口卡槽位的机箱系统。但是，一些非模块化叠加式集线器现在也支持多个中继网段。多网段集线器的主要技术优点是可以将用户分布于多个中继网段上，以减少每个网段的信息流量负载，网段之间的信息流量一般要求独立的网桥或路由器。3.端口交换式集线器端口交换式集线器是在多网段集线器基础上将用户端口和多个背板网段之间的连接过程自动化，并通过增加端口交换矩阵(PSM)来实现的。

7、PSM提供一种自动工具，用于将任何外来用户端口连接到集线器背板上的任何中继网段上。这一技术的关键是“矩阵”，一个矩阵交换机是一种电缆交换机，它不能自动操作，要求用户介入。它不能代替网桥或路由器，并不提供不同LAN网段之间的连接性，其主要优点就是实现移动、增加和修改的自动化。4.网络互联集线器端口交换式集线器注重端口交换，而网络互联集线器在背板的多个网段之间实际上提供一些类型的集成连接。这可以通过一台综合网桥、路由器或LAN交换机来完成。目前，这类集线器通常都采用机箱形式。5.交换式集线器目前，集线器和交换机之间的界限已变得模糊。交换式集线器有一个核心交换式

8、背板，采用一个纯粹的交换系统代替传统的共享介质中继网段。此类产品已