1 网络传输介质与互联设备(了解)
(1)屏蔽类或非屏蔽类双绞线:最常见的网线。
(2)千兆以太网光纤网卡:一般采用SC光纤接口连接,可提供更高的带宽;
(3)BNC接口:粗同轴电缆(长距离传输场景,像有线电视)
(4)AUI接口:细同轴电缆(质地比较柔软,适合需要弯曲和移动的场景,像监控视频、电视信号传输等)
(5)调制解调器:用于数字型信号转换为模拟信号、模拟型号转换为数字信号的双向转换。
2 物理层互联设备(重点)
2.1中继器
(1)中继器的概念
中继器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;
(2)中继器的功能
中继器是最简单的网络互联设备,主要完成物理层的工作,负责在两个节点的物理层上按位传递信息,完成信号的幅值、调整和放大功能,依次来延长网络的传输范围。
(3)中继器的工作原理
中继器连接两个网络节点之间的双向转发工作,在一个接口收到模拟信号后,中继器会针对收到的信号进行信号的复制、调整和放大,然后从另一端接口发送去出去,依次来达到延长网络传输范围的功能。
2.2 集线器
(1)集线器的概念
集线器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。
(2)集线器的功能
与中继器相同。
(3)集线器的工作原理
集线器在一个接口收到模拟信号后,集线器会对收到的信号进行信号的幅值、调整和放大,然后从其他接口统一发送出去,依次达到扩大、延长网络传输范围的功能。
(4)集线器的分类
单中继网段集线器
多网段集线器
端口交换式集线器
网络互联式集线器
交换式集线器
3 数据链路层互联设备(重点)
3.1 网桥
(1)网桥的概念
网桥是一个局域网与另一个局域网之间建立连接的桥梁,能够两个物理网络连接称为一个逻辑网络模式,使这个逻辑网络的行为看起来像一个单独的物理网络一样。
(2)网桥的功能
网桥是数据链路层设备,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,同时又有选择的将有地址的信号从一个传输介质发送到另一个传输介质,并能有效的限制两个介质系统中无关紧要的通信。
(3)网桥的工作原理
网桥是根据数据包的目的MAC地址来转发数据。当一个数据包到达网桥的一个接口时,网桥会读取数据包的源MAC地址,并将其以及对应端口保存在一个转发表中,然后检查目的MAC地址,如果目的MAC地址在对应同一网段的设备,则网桥丢弃该数据帧;如果目的MAC对应于另一网段上的设备,则网桥会将数据帧转发到对应的端口;如果目的MAC属于未知MAC(即不在网桥地址表中的地址),网桥则会将数据帧广播到除接收端口外的所有端口进行泛洪,进行arp学习。
3.2交换机
(1)交换机的概念
交换机(Switch)是一种用于电信网络的设备,它接收传入的数据包并将其快速转发到目的设备。
(2)交换机的功能
1 交换机支持并行通信,提高了交换机的信息吞吐量
2 将传统的一个大局域网上的用户分为若干工作组,每个端口连接一台设备或者连接一个工作组,有效的解决了拥挤现象。
3 虚拟局域网(VLAN)技术的出现,给交换机的使用和管理带来了更大的灵活性。
4 端口密度可以与集线器像媲美。
(3)交换机的工作原理
1 当交换机从某个端口收到一个数据包,它先读取包头中的源MAC地址,这样就知道了源MAC地址的机器是连在那个端口上。
2 再读取包头中的目的MAC地址,并再地址表中查找对应的端口。
3 如果表中有与该目的MAC地址对应的端口,则直接把数据包复制到该端口,然后转发。
4 如果表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上,当目的机器对源机器回应时,交换机又可以学习到一个目的MAC地址与那个端口对应,再下次传送数据时就不再对所有端口继续宁广播学习了。
(4)交换机的转发方式(了解)
1 直通式转发
只检测数据帧前14B(源MAC、目的MAC和类型),然后直接转发;
优点:延迟短、交换速度快
缺点:不具备错误检测和处理能力;对于不同端口速度接口不能简单“接通”
2 存储式转发
先缓存、再检测、后转发。
先将数据包缓存,然后对数据包进行循环冗余检测(CRC),过滤掉不正确的数据包,确认包正确后,取出目的MAC地址,然偶再转发到对应接口。
优点:具有差错冗余检测;支持不同速度的输入输出端口间的数据转发(如果需要支持不同速度端口转发,必须采用存储式转发)。
3 无碎片式转发
检查数据包的长度是否低于64B,如果低于64B则丢弃,对于64B则转发。
优点:交换机速度较快,并且也降低了数据出错的概率,广泛应用于低档交换机。
缺点:长度大于64字节的错误帧仍然会转发,转发延迟大于直通式转发。
4 转发方式选择
如果对数据的传输速率要求不太高,可以选择存储式转发, 如果对网络速度要求较高,则选择直通式转发。
3.3背板带宽(了解)
背板带宽式交换机接口处理器或接口卡和数据总线之间所能吞吐的最大数据量,也称为总线带宽,单位Gbps。
4 网络层互联设备
4.1 路由器
(1)路由器的概念
路由器式连接互联网中各局域网和广域网的不可缺少的设备,会根据整个网络的通信情况自动进行路由选择,以最佳路径,按照先后顺序发送信息给其他网络设备,从而实现信息的路由转发。
(2)路由器的功能
春考:在路由器内部有一个表(叫做路由表),这个表所表述的式如果要去某个地方,下一步应该向哪里走;如果能从路由表中找到数据包下一步往哪里走,把数据链路层信息加上并转发出去;如果不能指导下一步走向哪里,则将次数据包丢弃,然后返回一个信息交给源地址。
正常:数据包转发、网络分段、NAT地址转换、安全性设计、VLAN间路由、高可用性和冗余性设计。
(3)路由器的工作原理
1 在网络间截获发送到远端网段的报文,起转发的作用。
2 选择最合理的路由,引导通信。
3 路由器在转发报文的过程中,为了便于在网络间传送报文,按照预定的规则把大的数据包分解成适当大小的数据包,达到目的地址后再把分解的数据包包装成原有形式。
4 多协议的路由器可以连接使用不同通信协议的网络段,作为不同通信协议网段通信连接平台。
5 路由器的主要任务是把通信引导到目的地网络,然后到达特定的节点地址。
(4)路由器的具体工作过程
PC1向PC2(118.0.6.1)传递信息;
1 PC1将PC2的地址118.0.6.1连同数据信息以数据包的形式发送给路由器R1;
2 路由器R1接收到PC1的数据包后,从报头取出地址118.0.6.1,并根据路径表计算出发往我PC的最佳路径:路由器R1->路由器R2->路由器R5->PC2,并将数据帧转发给路由器R2;
3 路由器R2重复路由器R1的工作,并将数据包转发给路由器R5。
4 路由器R5同样取出目的地址,发现118.0.6.1就在该路由器所连接的网段上,于是将数据帧直接交给PC2。
5 PC2收到PC1的数据帧,宣告依次通信结束。