网络互连设备
网络连接设备有哪些？
网络设备简介网络设备及部件是连接到网络中的物理实体。
基本的网络设备主要有：网络终端设备和网络互连设备。
网络终端设备可以给网络用户提供访问网络的入口或者提供网络资源，构成资源子网。
网络互连设备也就说我们常说的网络设备，通过网络设备可以实现网络终端的互连，构成通信子网。
1.网络终端设备网络终端设备一般是指一系列设备，网络用户要么是通过这些设备获取网络中的各种服务，如：用户通过Internet发送邮件；要么是利用这些设备提供网络中的各种服务，如学校网站发布各种教务信息让学生了解学校最新动态。
网络终端设备主要有工作站、服务器、网络打印机、移动手持设备及VoIP电话等。
2.网络设备互联交换机：交换机工作在OSI体系结构的数据链路层，是多端口设备。
交换机提供与集线器类似的功能，但拥有更多的先进性能，能够对任意两个端口进行临时连接。
它包含一个交换矩阵或交换结构，能够用于迅速的连接端口或切断端口间的连接。
路由器：路由器工作在OSI体系结构的网络层，负责在网络上将数据从发送者发送给接受者。
路由器能够读取数据的目的地址并能够确定传输数据的最佳路径。
网关：网关是指任何设备、系统或软件应用程序，他们能够起到将数据从一种格式转化成另外一种格式的功能。
网关一般工作在OSI体系结构的应用层，网络的路由器就是一个网关。
无线接入点：它是用于无线网络的无线交换机，也是无线网络的核心。
无线接入点是一个包含很多内容的名称，它不仅包含单纯性无线计入点（无线AP），也同样是无线路由器等类设备的统称。
单纯性无线接入点工作在PSI体系结构的物理层，在访问接入点覆盖范围内的无线工作站可以通过它过进行相互通信。
单纯性无线AP的工作原理是将网络信号通过双绞线传送过来，经过不同的功率，他可以实现不同程度、不同范围的网络覆盖。
调制解调器：Modem，Modulator（调制器）与Demodulator（解调器）的简称，常被人亲昵地称为猫。
工作于OSI模型的物理层，为数据端设备提供传送数据的通路。
网络互联设备
网络互联设备网络互联是指LAN-LAN WAN-WAN LAN-WAN之间的连通和互操作能力这。
种互操作指的是互联网上一个网络的用户和另一个网络的用户可以透明的交换信息而不管这两个网络上的硬件软件差异。
两个网络互联时它们的差异可以表现在OSI 7层模型之中的任意一层上根据它们实施接续所在的层网络互联设备通常分为如下4种。
1 中继器在物理层上透明的复制二进制位以补偿信号的衰减它不与高层协议发生作用2 网桥在不同或相同类型的LAN之间存储或转发帧，必要时进行链路层上的协议转换3 路由器工作在网络层，在不同的网络间存储并转发包根据信息包的地址将信息包发送到目的地必要时进行网络层上的协议转换4 网关协议转换器对高层协议包括传输层以及更高层进行转换的网间连接器。
它允许使用不兼容的协议如IBM SNA SPX/IPX TCP/IP系统和网络互联。
要搞清它们的区别最容易的方法是将它们与OSI 7层模型对照看它们是在OSI的哪一层实现的参见下表1 10SI层互联设备用途物理层中继器集线器在电缆段间复制比特流数据链路层网桥第二层交换器在LAN间存储转发帧网络层路由器第三层交换器在不同网间存储转发包传输层以上网关提供不同体系间互联接口2 中继器2 1 中继器网络连接最简单的设备就是中继器其作用是对弱信号再生并将再生信号发送到网络的其它分支上提供电流以实现长距离传输中继器工作在OSI模型的最低层物理层只能用来连接具有相同物理层协议的LAN 中继器主要用于扩充LAN电缆段的距离限制比如10BASE 5粗以太网由于收发器只能提供500米的驱动能力而MAC协议允许粗以太网电缆最长为2.5公里这样每500米之间就可以利用中继器来连接但是中继器不具备检错和纠错的功能因此错误的数据经中继器后仍被复制到另一电缆段另外中继器还会引入延时。
2 2 使用注意事项1 用中继器连接的以太网不能形成环2 必须遵守MAC协议定时特性不能用中继器将电缆断无限连起来比如一个以太网上最多有4个中继器连接5个缆线段其中只有3个缆线可以连接计算机2 3 集线器集线器（HUB)是一种特殊的中继器它可以转接多个网络电缆把多个网络段连接起来随着10BASE T标准的推出以及集线器的使用使得总线网络拓扑结构逐渐向星型网络拓扑使用非屏蔽双绞线的模式转化该模式的核心就是集线器它连接网络的各个节点其优点是是当网络上的某个节点或某条线路出现故障时不会影响网络上的其它节点集线器可以分为有源无源智能三种有源集线器对信号有再生和放大作用无源集线器不对信号做处理只是简单的把多段介质相连智能集线器具有有源集线器的全部功能此外还有网络管理路径选择等功能。
网络互连设备
数据链路层网络连接设备
网桥（桥接器，bridge） 网桥是一个局域网与另一个局域网之间建立连接 的桥梁。网桥是属于数据链路层的一种设备，它的 作用是扩展网络和通信手段，在各种传输介质中转 发数据信号，扩展网络的距离，同时又有选择地将 有地址的信号从一个传输介质发送到另一个传输介 质，并能有效地限制两个介质系统中无关紧要的通 信。网桥可分为本地网桥和远程网桥。本地网桥是 指在传输介质允许长度范围内互联网络的网桥；远 程网桥是指连接的距离超过网络的常规范围时使用 的远程桥，通过远程桥互联的局域网将成为城域网 或广域网。如果使用远程网桥，则远程桥必须成对 出现。
物理层网络连接设备（中继器）
中继器的任务就是接收一端电缆上的信号，放大 并重新生成该信号，然后发到另一端电缆上去， 此外它再不执行任何操作。
局域网中最简单、成本最低的网络连接设备 特点： 电信号再生放大转发 中继器的作用是功能是对弱信号进行再 生和转发。中继器检测由某个端口接收的输入信号，将其恢 复为原始的波形和振幅，然后以最小的延迟将这些经过重整 （重定时和恢复）的信号重新发送到接收端口之外的其他各 个端口。 无检错、纠错功能 错误的数据经中继器后仍被复制到另一电 缆段。 用中继器连接的各网段属于同一个网络，具有相同的网络地 址 对数据链路层以上的协议来讲，用中继器互联起来的若干 段电缆与单根电缆之间并没有差别（除了有一定时延）。 用中继器连接的网络段都必须使用同样的介质访问方法。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 中继器一般用于传统以太网之类的总线型电缆系统 ： 器也可以完成不同媒体的转接工作（如粗、细电缆混接）。 增加信号传送距离 相同物理层协议的LAN内（同一网络不同网段）的互连
【透明网桥】
计算机网络互连设备概述
计算机网络互连设备概述1. 引言计算机网络互连设备是指用于互联网互联的各种硬件设备，包括路由器、交换机、防火墙等。
这些设备起到了连接各个计算机和网络的作用，使得信息可以在各个节点之间传递和交换。
本文将对计算机网络互连设备进行概述，介绍其基本概念、分类和功能。
2. 基本概念2.1 路由器路由器是计算机网络中用于转发数据包的设备。
它基于网络层的IP协议，根据不同的目的地址将数据包从一个网络转发到另一个网络，实现了不同网络之间的互连。
路由器具有路由表和转发表，可以根据路由信息进行数据包的选择性发送和转发。
2.2 交换机交换机是计算机网络中用于转发数据帧的设备。
它基于数据链路层的MAC地址来转发数据帧，可以实现多个计算机之间的高速通信。
交换机具有端口和交换表，可以在不同端口之间根据MAC地址进行数据帧的交换。
2.3 防火墙防火墙是计算机网络中用于保护网络安全的设备。
它可以根据一定的安全策略，过滤和监控网络流量，防止非法入侵和数据泄露。
防火墙可以设置访问控制列表、地址转换和虚拟专用网络等安全功能，提高网络的安全性。
3. 分类3.1 按功能分类根据设备的功能不同，计算机网络互连设备可以分为核心设备和边缘设备。
•核心设备主要包括路由器和交换机，用于实现网络的核心功能，如数据路由和数据转发。
•边缘设备主要包括防火墙、网关和代理服务器，用于实现网络与外部网络的接口和连接，保护网络安全。
3.2 按网络拓扑分类根据网络的拓扑结构不同，计算机网络互连设备可以分为星形网络、总线网络和环形网络等。
•星形网络的互连设备一般是交换机，每个计算机都连接到一个交换机上，实现了点对点的通信。
•总线网络的互连设备一般是集线器，所有计算机都连接到一个集线器上，实现了广播式的通信。
•环形网络的互连设备一般是路由器，每个路由器都连接到两个邻近的路由器上，实现了环形的通信。
4. 功能4.1 数据交换计算机网络互连设备可以实现数据的交换和转发。
网络互连的层次和各层次连接使用的设备
网络互连的层次和各层次连接使用的设备网络互联是指：网络在物理上的连接,两个网络之间至少有一条在物理上连接的线路,它为两个网络的数据交换提供了物资基础和可能性,但并不能保证两个网络一定能够进行数据交换,这要取决于两个网络的通信协议是不是相互兼容。
网络互连的层次有：物理层、数据链路层、网络层、传输层及其以上高层。
网络互连的设备主要有：集线器，中继器，交换机，网桥，路由器等。
1.路由器（Router）：是用于连接多个逻辑上分开的网络，它能将不同网络之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读”懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。
逻辑网络是指一个单独的网络或一个子网。
当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器来完成。
因此，路由器具有判断网络地址和选择路径的功能，它能在多网络互联环境中建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网。
路由器是属于网络应用层的一种互联设备，只接收源站或其他路由器的信息，提供网络间的分组转发功能，它不关心各子网使用的硬件设备，但要求运行与网络层协议相一致的软件。
2．网关（Gateway）：是连接两个协议差别很大的计算机网络时使用的设备（通常由软件实现）。
它可以将具有不同体系结构的计算机网络连接在一起。
网关是网络连接设备的重要组成部分，它不仅具有路由的功能，而且能在两个不同的协议集之间进行转换，从而使不同的网络之间进行互联。
3.集线器（HUB）：属于数据通信系统中的基础设备，它和双绞线等传输介质一样，是一种不需任何软件支持或只需很少管理软件管理的硬件设备。
它被广泛应用到各种场合。
集线器工作在局域网(LAN)环境，像网卡一样，应用于OSI参考模型第一层，因此又被称为物理层设备。
集线器内部采用了电器互联，当维护LAN的环境是逻辑总线或环型结构时，完全可以用集线器建立一个物理上的星型或树型网络结构。
在这方面，集线器所起的作用相当于多端口的中继器。
其实，集线器实际上就是中继器的一种，其区别仅在于集线器能够提供更多的端口服务，所以集线器又叫多口中继器。
常见网络互连设备简介
常见网络互连设备简介在校园网建设的设备选购过程中，众多的网络设备常常让我们眼花缭乱、不知所措。
应用决定功能，需要什么样的功能取决于正确的应用分析。
有了应用目标，再根据不同设备的功能决定选用什么样的设备，这样才不至于出现杀鸡用牛刀之类不必要的浪费。
下面对常用网络设备功能和应用做简单介绍，但愿对大家有所帮助。
一、路由器（Router）路由器是用来连接局域网与广域网的，是校园网的核心设备，也是较贵的设备。
路由器工作在网络层，具有地址翻译、协议转换和数据格式转换等功能，通过分组转发来实现网络互连，有很强的异种网连接能力，并有路径选择和子网划分功能。
市场上的路由器，其具体功能和档次千差万别。
在校园网的网络中心，要求快速的包交换能力与高速的网络接口，可使用高端的核心路由器；而网络边缘的接入，要求相对低速的端口及较强的控制能力，通常使用中低端的接入路由器。
对于规模较小且采用ADSL与Internet相连接的校园网来说，不必购置专门的路由器，可以使用“宽带路由器”（或带路由功能的ADSL Modem）配合交换机来实现Internet接入及内部互连。
二、中继器（Repeater）又称转发器，用于连接局域网的多个网段，实现网络在物理层的连接，有中继放大信号并按原方向传输的作用。
中继器是扩展网络最廉价的选择，并可连接不同传输介质的网络，但是只能用于相同协议的同构型网络的连接，且没有隔离和过滤功能。
受5-4-3规则的限制，以太网中最多可使用四个中继器。
使用中继器连接以后的两个网段仍为一个网络，如果希望连接后是两个网络，则应选择网桥。
集线器（Hub）实际上是多口的中继器，又称集中器，用于连接多台电脑或其他网络设备，是校园网中最常见的网内连接设备。
集线器的速度通常为10M，并且其带宽是各个端口共享的，同一时刻只能为一个客户服务。
集线器会产生广播风暴，在级联时还受到5-4-3规则的约束。
基于集线器的共享式网络在校园网中已较少使用。
网络互连的层次和各层次连接使用的设备
网络互连的层次和各层次连接使用的设备网络互联是指：网络在物理上的连接,两个网络之间至少有一条在物理上连接的线路,它为两个网络的数据交换提供了物资基础和可能性,但并不能保证两个网络一定能够进行数据交换,这要取决于两个网络的通信协议是不是相互兼容。
网络互连的层次有：物理层、数据链路层、网络层、传输层及其以上高层。
网络互连的设备主要有：集线器，中继器，交换机，网桥，路由器等。
1.路由器（Router）：是用于连接多个逻辑上分开的网络，它能将不同网络之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读”懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。
逻辑网络是指一个单独的网络或一个子网。
当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器来完成。
因此，路由器具有判断网络地址和选择路径的功能，它能在多网络互联环境中建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网。
路由器是属于网络应用层的一种互联设备，只接收源站或其他路由器的信息，提供网络间的分组转发功能，它不关心各子网使用的硬件设备，但要求运行与网络层协议相一致的软件。
2．网关（Gatewa y）：是连接两个协议差别很大的计算机网络时使用的设备（通常由软件实现）。
它可以将具有不同体系结构的计算机网络连接在一起。
网关是网络连接设备的重要组成部分，它不仅具有路由的功能，而且能在两个不同的协议集之间进行转换，从而使不同的网络之间进行互联。
3.集线器（HUB）：属于数据通信系统中的基础设备，它和双绞线等传输介质一样，是一种不需任何软件支持或只需很少管理软件管理的硬件设备。
它被广泛应用到各种场合。
集线器工作在局域网(LAN)环境，像网卡一样，应用于OSI参考模型第一层，因此又被称为物理层设备。
计算机网络课件-第三章网络互连
图3-4 网关连接
思考：请对几种互连方式从互连设备、互
连层次、应用场合、功能、优点、缺点进
行对比。
互连。
（3）网络层互连：用于局域网域局域网的互连、 局域网与广域网、广域网与广域网的互连，互连 设备是路由器（Router），实现网络层及网络层 以下各层的协议转换。 （4）网络层以上的互连：互连设备是网关 （Gateway），负责网络层以上各层的协议转换。
3、网络互连设备
1．中继器 2．网桥 3．路由器 4．协议转换器（网关）
3.1.2 网络互连的种类和方式
1、网络互连的种类：
局域网和局域网的互连
局域网和广域网的互连
局域网—广域网—局域网的互连 广域网和广域网的互连
2、网络互连的方式
根据网络进行网络互连所在的层次，常用的互连设备有
以下几类：
（1）物理层互连：可以连接两个同质的网络，如两个以 太网，物理层互连设备为中继器（Repeater），中继 器可把两个数据链路层以及以上各层完全相同的网络 连接起来。实际上是把多个网段连接在一起，形成一 个范围延伸了的局域网。 （2）数据链路层互连：用于两个局域网的互连，当两个 局域网的MAC层不同时，可以使用网桥（Bridge）实现
图3-3 用路由器连接网络
路由器的数据交换
A
数据包 传送到：目的主机（网络地址） Router 1（物理地址） 数据包 Router 1 传送到：目的主机（网络地址） Router 2（物理地址）
Router 2
Router 3
传送到：目的主机（网络地址） Router 3（物理地址）
第3章 主要内容
• 3.1 网络互连 的概念 • 3.2 互连设备
本章学习目标
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路由器的功能
➢ 第一，网络互连：路由器支持各种局域网和广域 网接口，主要用于互连局域网和广域网，实现不 同网络互相通信。
➢ 第二，数据处理：提供包括分组过滤、分组转发、 优先级、复用、加密、压缩和防火墙等功能；
➢ 第三，网络管理：路由器提供包括配置管理、性 能管理、容错管理和流量控制等功能。
路由器的分类
防火墙的主要功能
（1）根据安全策略来防止非法用户进入内部网络。 （2）监视网络的安全性，并对检测到的对网络的攻击向管
理员报警。
（3）进行网络地址转换（NAT），将有限的公有IP地址动 态或静态地与内部的IP地址对应起来，从而缓解地址空间 短缺的问题，并增强网络的安全性。
（4）VPN功能。通过VPN，将企事业单位在地域上分布在 各地的LAN或专用子网，有机地联成一个整体，不仅省去 了专用通信线路，而且为信息共享提供了技术保障。
（5）记录和审计网络连接情况（如Internet连接情况），据 此调查潜在的带宽瓶颈位置，核算网络连接费用。
防火墙（Firewall）的类型
➢ 电路级防火墙：会话层 ➢ 代理服务器防火墙：优点是安全，缺点是速
度较慢。 ➢ 包过滤防火墙：网络层和传输层。 ➢ 状态包过滤防火墙：在包过滤的基础上，通
过基于上下文的动态包过滤模块检查，增强 了安全性。当前，绝大多数防火墙属于此类。
➢ 根据交换机端口结构划分
固定端口交换机、模块化交换机
➢ 根据是否支持网管功能划分
网管型交换机、非网管型交换机
➢ 根据是否具有安全功能划分
安全智能交换机、非安全交换机
➢ 根据工作原理划分（属于交换机的变异）
二层交换机、三层交换机、多层交换机等
路由器
➢ 所谓“路由”，是指把数据从一个地方传送到另 一个地方的行为和动作，而路由器，正是执行这 种行为动作的机器，它的英文名称为Router，是 一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不 同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，以 使它们能够相互“读懂”对方的数据，从而构成 一个更大的网络
• 将网络互相连接起来要使用一些互连设备（中间 设备）。
2 网络互连的方式
• 网络互连的层次关系见下图。
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• LAN-LAN
– 互连层次 LAN-LAN网络互连发生在OSI/RM的数据链路层。
– 互连设备 LAN-LAN网络的互连设备是网桥、中继器或交换机。
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网络互连设备
1 什么是互连设备 2. 常用互连设备有哪些 3.各种互连设备有何功能 4.网络设计中应该如何选
择互连设备
示范：锐捷出口产品清单配置
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§1 网络互连的概述
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1 互联网的概念
• 计算机网络往往由许多种不同类型的网络互连而 成，即从功能上和逻辑上看，这些计算机网络已 经组成了一个大型的计算机网络，称为互连网络 （internetwork），也简称为互联网。
➢ 作用：不仅能扩展网络的距离，而且还能提高网络的性 能、可靠性和安全性。（像一个聪明的中继器）。
交换机
➢ 交换机是一种具有简化、低价、高性能和高端口 密集特点的交换产品。
➢ 二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包 中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将 这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个 地址表中
交换机和桥运行在链路层
数据链路层
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1234
• 每段有自己的冲突域 • 所有的段都在同一广播域
或
12
交换机的分类
➢ 根据采用的技术划分
以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机、令牌环交换机等
➢ 根据交换机应用网络层次划分
核心层交换机、汇聚层交换机和接入层交换机
由器”
防火墙
➢ 防火墙一方面阻止来自因特网的对受保护网络的未授权或 未验证的访问，另一方面允许内部网络的用户对因特网进 行Web访问或收发E-mail等。
➢ 防火墙也可以作为一个访问因特网的权限控制关口，如允 许组织内的特定的人可以访问因特网。
➢ 现在的许多防火墙同时还具有一些其他特点，如进行身份 鉴别，对信息进行安全（加密）处理，防止病毒与黑客入 侵等等。
网络互连设备根据它工作的网络层次和所支持的协议可 分为几种类型： • 网卡
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ中继器和集线器
• 网桥和交换机（第二层交换机) • 路由器/第三层交换机 • 防火墙
• 网关
常用的网络互连设备有中继器、网桥、路由器、交换机和 防火墙等
中继器
➢ 中继器（Repeater）是在物理层上实现局域网网 段互联的设备，负责联接各个电缆段，对信号进 行放大和整形，用来驱动长线电缆，起到在不同 电缆段间复制信号的作用。
➢ 严格说来，它不能算作网络互联设备，只是一种 网段扩展设备。
集线器
➢ 集线器（HUB）是物理层设备，是对网络进行集 中管理的最小单元。对传输的电信号进行整型、 放大。
➢ 集线器相当于是多个端口的中继器。
集线器
➢ 集线器采用共享带宽的方式进行数据的传输
集线器
集线器广播传输
网桥
➢ 网桥（Bridge）也叫桥接器，是一个局域网与另一个局 域网之间建立连接的桥梁。网桥是属于数据链路层的设 备。
➢ 按性能档次分为高、中、低档路由器。 ➢ 从结构上分为“模块化路由器”和“非模块化路
由器” ➢ 从功能上划分，可将路由器分为“骨干级路由
器”，“企业级路由器”和“接入级路由器”。 ➢ 按所处网络位置划分通常把路由器划分为“边界
路由器”和“中间节点路由器” ➢ 从性能上可分为“线速路由器”以及“非线速路
路由器和交换机的区别
三层交换机在体系结构上已有很大的改观，路由和交换通过 ASIC充分揉合，第一个包经过路由算法确定路径后，后续的数 据包交由交换引擎实现线速度交换。当然，把所有的路由算法 都固化还很困难，这就是今天的三层交换机要么不能100%实现 线速交换，要么只能支持有限的简单的路由协议的原因。传统 的路由器随着 Internet 的发展也继续保持其生命力。 复杂 的协议 （如 BGP、 MPLS），新的功能和应用（如VPN、 Security)都离不开软件和 CPU 的计算,但路由器在体系结构 上也进行了非常大的改进,并融合了越来越多的固件和ASIC。
• LAN-WAN – 互连层次 LAN-WAN的互连发生在网络层。 – 互连设备
• LAN-WAN的互连设备是路由器。 • WAN-WAN
– 互连层次
WAN-WAN互连发生在OSI/RM的传输层及其上层。
– 互连设备 WAN-WAN的互连设备是网关。
§3 网络互连设备
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