计算机网络互连设备
计算机网络(第三版)第5章 习题答案
1．广义的网络互连可以在那几个层次上实现？分别需要用到哪些网络互连设备？答：广义的网络互连包括：物理层的互连、数据链路层互连、网络层互连、高层互连。
1）物理层的互连是在不同的电缆段之间复制位信号。
物理层的连接设备主要是中继器。
2）数据链路层互连是在网络之间存储转发数据帧。
互连的主要设备是网桥。
3）网络层互连是在不同的网络之间存储转发分组。
互连的主要设备是路由器。
4）传输层及以上各层的互连属于高层互连。
实现高层互连的设备是网关。
2．为什么说因特网可以在不可靠的网络层上实现可靠的传输服务？答：因为因特网的网络层使用数据报通信，没有应答，重传等保证机制，所以提供的是一种不可靠的网络服务；因特网的可靠传输服务主要由TCP协议来完成，TCP协议不仅保证可靠传输，还提供流量控制和拥塞控制等服务，这样TCP与IP协议的结合就可以完成可靠的网络传输服务。
3．有人说，既然局域网接入因特网需要使用路由器，而路由器已经能完成本地网络与因特网之间的连接问题，何必还要使用NAT或PAT？请你对这个疑问做出合理的解答。
答：（略）4．因特网中存在三种地址和两种地址转换机制，这两种机制的特点和区别是什么？这三种地址存在的意义何在？答：因特网上普遍存在的三种地址分别是主机域名，IP地址和局域网卡上的MAC地址，两种地址转换机制分别是DNS（用于完成主机域名到IP地址的转换，是一个全球性的分布式应用）和ARP（完成局域网内主机IP到MAC地址的转换，是一种局部性的应用）。
存在的意义是主机域名可以帮助人们记忆网络主机地址，因为它是用英文拼写，IP地址则是完成TCP/IP网络通信所必须，是用IP地址可以唯一性的确定通信所需的网络主机或路由器，所有域名也必须转换成IP地址之后才能用于网络通信。
MAC地址是网卡的物理地址，它由48位二进制数表示。
MAC地址是网卡的物理地址。
每块网卡都有一个唯一的MAC地址。
虽然此地址没法改变，但是可以通过软件的方法欺骗系统。
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。
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。
网络互相连接起来要使用一些中间设备
专题六：网络互联网络互相连接起来要使用一些中间设备中间设备又称为中间系统或中继relay系统。
物理层中继系统：转发器repeater。
数据链路层中继系统：网桥或桥接器bridge。
网络层中继系统：路由器router。
网桥和路由器的混合物：桥路器brouter。
网络层以上的中继系统：网关gateway。
网络互连使用路由器当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为这仅仅是把一个网络扩大了，而这仍然是一个网络。
网关由于比较复杂，目前使用得较少。
互联网都是指用路由器进行互连的网络。
由于历史的原因，许多有关TCP/IP 的文献将网络层使用的路由器称为网关。
网络互联技术：桥接源路由桥（SRB:Source Route Bridge 用于令牌环网络（Token Ring 数据传送路径在发送时，由源接点确定通过发送探路者帧来选择路径，路径记录到数据帧的RIF中网络互联技术：交换交换机（Switch 传统交换机工作于第二层类似一台多端口的网桥发送和接收站点间具有专用通道，可以全双工模式进行操作提高了网络的吞吐量网络互联技术：交换交换机和网桥的区别1. 实现方式：网桥软件，交换机硬件2. 端口：网桥端口较少，最多16个；交换机可支持更多的端口3. STP:网桥所有端口一个Spanning Tree 交换机每个端口一个Spanning Tree instance网络互联技术：交换交换机的交换方式存储转发式（Store and froward:将整个帧接受后再转发直通式（Cut-through：接收目的地址后立即转发无分段（Fragment free:接收到64字节后再转发，界于上面两种之间的方式（Cisco 专有）Redundant Topology冗余拓扑Server/host X Router Y Segment 1 Segment 2 冗余拓扑消除了单点失效的可能冗余拓扑会产生广播风暴broadcast storms 多个帧复制multiple frame copies and MAC 地址表的不稳定问题广播风暴Broadcast StormsServer/host X Router Y Segment 1 Broadcast Switch A Switch B Segment 2 Host X sends a Broadcast广播风暴Broadcast StormsServer/host X Router Y Segment 1 Broadcast Switch A Switch B Segment 2 Host X sends a Broadcast 广播风暴Broadcast StormsServer/host X Router Y Segment 1 Switch A Broadcast Switch B Segment 2 交换机反复的传播广播流量多回路问题Multiple Loop Problems Server/host Broadcast Loop Loop Loop Workstations 全互连的拓扑结构可能产生回路第 2 层没有一种机制来停止loopSolution: 生成树协议Spanning-Tree Protocol x Block 通过将一端口设置为阻塞状态来避免有回路的网络拓扑. 生成树协议:用于在桥接网络中维护一条无循环路径通过传送桥接协议数据单元BPDU，运行STA来进行。
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。
计算机网络基础项目4使用物理层互连设备
光纤接头的制作（熔接）
光纤接头制作必须用专用的设备。设备较贵，有专门做这项业务的公司，以熔 接一芯为收费单位。
认识无线网络
任何不用布线而实现设备连接的方法都可以称为无线联网。
无线介质的分类
① 无线电波：无线电的频率范围在10KHz~1GHz之间，其中大部 分是国家管制的频段，需要申请使用。无线电广播是全方向的，也 就是说不必将接收信号的天线放在一个特定的地方或指向一个特定 的方向。无线局域网中所使用的网卡如图所示。
① 传输距离较远。 ② 有一定的安全性。 ③ 适用于语音与视频的传输。
光纤的结构
光纤是指使用玻璃纤维或塑料纤维传输数据信号的网络传输介质。 光纤一般由纤芯、反射层和塑料保护层组成。
光纤的结构
光纤的特点
光纤介质的特点是传输距离远、传输速度快以及传输频带较宽。 光纤中传输的是光信号，不受电磁干扰的影响。 所以光纤正在被广泛地应用于通信网络和计算机网络的组建中。
10Mbps/100Mbps 自适应网卡满足大多数的需要
（5）在出现的对话框中 ，选择“不要搜索。我要 自已选择要安装的驱动程 序”项。
2.网卡驱动程序的安装
（6）在出现的对话框中， 选择“网络适配器”项， 单击“下一步”按钮。
2.网卡驱动程序的安装
（7）在出现的对话框中 ，选择“从磁盘安装”按 钮。
2.网卡驱动程序的安装
（8）在出现的对话框中，选择驱动程序存放的路径.
任务1 网线的制作与测试
【任务描述】
掌握直通线与交叉线的制作规范和方法。
网络设备（网卡、集线器、交换机）之间一般采用双绞 线进行连接。双绞线有4组共8根线，用颜色来区分，白 橙与橙、白蓝与蓝、白绿与绿、白棕与棕两两绞在一起。 常用于星型拓扑结构的网络中。双绞线的8根线要接入 RJ-45连接头（俗称“水晶头”）。