计算机网络与通信
第四章
网络设备
教学目的：
?网络设备与网络通信介质共同构成计算机
网络的硬件基础设施, 是计算机网络的重
要组成部分 。
?通过本章学习, 将掌握和了解收发器与网
络转换设备, 中继器, 路由器, 交换机,
网桥与网关等常用的重要网络设备网络适
配器, 网络 。 并了解这些设备的功能, 工
作原理, 关键技术和构成以及其产品分类 。
要求：
?了解和掌握网络适配器, 网络收发器与网
络转换设备, 中继器, 路由器, 交换机,
网桥与网关等网络设备的功能, 工作原理,
关键技术和产品 。
?掌握各种网络设备, 尤其是路由器的选择
与应用 。
学习方法：
?根据标准化开放式的计算机网络层次结构
模型 ISO的七个层次对网络设备进行了归纳
和分类, 可帮助你了解和掌握网络适配器,
网络收发器与网络转换设备, 中继器, 路
由器, 交换机, 网桥与网关等常用的重要
网络设备的工作原理, 产品特性, 使用方
法及选择原则 。
4,1网络设备概述
?为了更好地理解和掌握网络设备的功能和
作用，根据网络设备所工作的协议层次来
对网络设备给予分类。
物理层网络设备
?中继器、网络收发器与网络转换设备是工作在 物理层 的
网络设备。
?中继器用于扩展局域网网段的长度。对于连接网络及其
设备的中继器常常赋予不同的名称：
?多路复用器, 用于增加通信传输媒体的利用率；
?令牌环网中继器, 在相邻的多站点访问单元 MAU 或工作站
与 MAU之间扩展距离；
?以太网中继器, 用于连接多个以太网段；
?集线器 Hub,简称为集线器或 Hub。
?集中器, 将多个数据流的数据集中到相对少的物理传输媒
体中, 以改善布线结构和提高线路的利用效率 。
物理层网络设备
?网络收发器通过 AUI或 MII接口为计算机连网设备提供与
网络传输媒体的物理和信号连接, 并且计算机或网络设
备为网络收发器提供电源 。
?网络转换设备是指网络不同的传输媒体之间的转换设备 。
根据网络转换设备应用环境和性能, 可把网络转换设备
分类为：
?以太网桌面型光纤转换设备
?SNMP可网管的 10兆和 100兆以太网光纤转换设备
?光缆多模 /单模转换器
? 千兆多模扩展器
? 冗错型光缆转换器
数据链路层网络设备
?网络适配器：又称网络接口控制器, 网络
接口卡 （ NIC）, 通常简称网卡, 是将 PC机
或各种计算机连到网络上的关键接口部件 。
?网桥：可将一个较大的 LAN分割为多个网段,
或将两个以上的 LAN互连为一具逻辑上的
LAN。
?网络 交换机：是一种网络设备, 它能接收
信息包, 将其暂时存储, 然后发往另外某
个端口 。
网络层网络设备
??路由器是网络层的互连设备, 为网络的互
连提供了各种类型, 各种速率的链路或通
信子网接口；完成有关的路由算法和提供
路由信息；参与网络管理, 包括流量管理
和服务质量管理, 提供对网络资源的动态
控制以及网络安全管理 。
??第三层交换机实际上是具备路由器功能的
交换机, 这种交换机也称为路由交换机 。
传输层之上的网络设备
?网关：是一种可以把具有不同网络体系结
构的两个（或多个）计算机网络连接起来
的功能装置。
?广义地说，网关是指一个通信设备或程序，
它在网络不同层次之间传递数据，并进行
相应的协议转换。
应用环境
?主机 /终端式网络
?共享式网络
?交换式网络。
应用环境与网络设备
?主机 /终端式网络环境中, 多个终端通过异步通信接口和
通信电缆连结到多路复用器, 多路复用器与主机互连,
使终端用户共享主机资源 。 相应的网络设备就是异步通
信适配器和多路复用器 。
?共享式网络的关键设备为中继器和集线器 （ Hub） 。 集线
器可以提供多个 RJ45接口, 使用集线器连接计算机即可
构成共享式计算机网络 。 采用中继器或集线器级连可以
适当地拓展网络的规模和范围 。 为了更大规模地拓展网
络的规模和范围, 则必须采用网桥桥接技术和网络分段
技术, 包括使用价格昂贵的路由器和提高网络的通信速
率 。
?交换式网络使采用了交换技术的 共享式网络的升级网络 。
网络适配器的功能
?提供网络物理层接口功能, 即网络适配器
与网络通信媒体之间的接口 。
?实现网络协议中的数据链路层大部分功能 。
如数据包的发送和接收, 数据包的格式化,
数据的差错校验等 。
?实现和计算机系统总线信号之间的通信连
接, 包括接收主机发送来的各种控制命令,
并且加以解释执行, 在主机和网络适配器
之间传递数据等 。
网络适配器的分类
?非智能网络适配器：其实现方法中, 是把
通信软件作为主机操作系统下的一个任务
来运行, 通信软件与用户其它任务共享主
机资源 。
?智能网络适配器：其方法中, 采用专用处
理器来运行通信软件, 通信软件可以脱离
主机的影像和干预, 并与用户其它程序并
行执行 。 采用智能网卡, 可提高工作效率,
并使系统易于升级 。
中继器的功能
?中继器具有信号整形放大、再生作用，主要用于扩展局
域网网段的长度（指非电讯部门设施）或延长通信距离
（作为邮电通信设施组成部分）。
?中继器还可以用于改进网络的布线系统, 增加物理输媒
体的利用率 。
?中继器的功能完全可以由硬件实现, 因而具有结构简单,
价格便宜的优点 。 但也有其缺点, 即中继器会再生电子
干扰和错误信号, 网络中连接的中继器数目会由于信号
传输时延和信号传输衰减的影响而受到限制 。
网桥的功能
?连接网段增大网络范围的功能；网桥在延
长网络跨度上的功能类似于中继器，然而
它能提供, 智能化, 连接服务，即根据帧
的目的地址（ MAC地址）处于哪一网段来进
行转发或滤除。
?网桥对站点所处网络的了解是靠, 自学习,
实现的。二是包含寻址和路径选择的功能。
有些网桥产品还具有一定的网络管理功能。
网桥相对与中继器的优点：
?（ 1） 使用网桥进行互连克服了物理上的限制, 使
构成 LAN上的站点总数和 LAN网段数很容易扩充 。
?（ 2） 具有存储和转发功能, 可使其适应于连接两
个使用不同 MAC协议的 LAN段, 因而可以构成一个
不同类型的 LAN互连在一起而形成的混合网络环境 。
?（ 3） 网桥的中继功能仅仅依赖于 MAC帧中的目的
地址, 因此对高层协议完全透明 。
?（ 4） 网桥将一个较大的 LAN分成若干段, 有利于
改善网络的可靠性, 可用性和安全性 。
网桥相对与中继器的局限性：
?（ 1） 时延较大, 网桥在进行转发前接收帧
并存储在缓冲器中, 其传输时延比中继器
大 。
?（ 2） 网桥不提供流控功能, 因此在流量较
大时有可能使其过载, 从而造成帧的丢失 。
网桥的分类
?透明网桥
?源路由网桥
?源路由透明网桥
?封装网桥
?翻译网桥
透明网桥
?所谓“透明”是指它对所连接的任何网络站点都
完全透明，用户即感觉不到它的存在，也无法对
网桥寻址，所有的路由判断全部由网桥自己确定；
?透明网桥不仅用于同种 MAC协议的 LAN之间的互
连，而且可以用于任何 MAC标准的不同类的 LAN
互连。
?当网桥连接在网络中时，它能自动初始化并对自
身进行配置，不需要人工作任何配置。
源路由网桥 SRB
?源路由网桥与透明网桥的一个基本区别是，源路
由网桥要求信息源（不是网桥本身）提供传递帧
到目的站点所需的完整的路由信息。
?使用源路由网桥时，网桥不需要保存转发数据基，
它对帧实施转发和滤除的根据是帧信封内包含的
路由信息。
?信源站点在发送数据时要写入所到达站点的完整
的路由。当信源站点不知道该路由时，必须先通
过“路由探询过程”来获得。
源路由透明网桥 SRTB
?组合实现了透明网桥和源路由网桥的标准。
?使用寻径信息指示位 RII来区分收到的帧是采用
源路由网桥的帧还是采用透明网桥的帧。如果
RII位为 1，该帧有寻径信息字段 RIF,则该网桥
使用源路由网桥 SRB算法，如 RII位为 0，即没有
RIF,则该网桥使用透明网桥连接。
?允许两种不兼容的环境并存，同时也允许源路由
网桥 SRB网桥和透明网桥上的端结点之间通信。
封装网桥
?封装网桥通常用于连接 FDDI主干网或广域
网 。
?封装网桥与转换网桥不同, 封装网桥是将
接收到的帧置于 FDDI主干网使用的信封内,
并将封装的帧转发到 FDDI主干网, 进而传
递到其他封装网桥, 再由封装网桥去拆除
信封, 送到指定的目的工作站点 。
翻译网桥
?翻译网桥又称转换网桥 。
?翻译网桥是透明网桥的一种特殊形式 。 它为在物
理层和数据链路层使用不同协议的 LAN提供连接
服务 。 翻译网桥通过处理与每种 LAN类型相关的
信封来提供连接服务 。 翻译网桥提供的处理由于
令牌环网和以太网信封类似而比较简单 。 但是由
于这两种 LAN帧长不同, 翻译网桥又不能将长帧
分段, 所以在使用这种网桥时, 所互连的 LAN所
发送的帧长限制在被两种 LAN都能接收的范围内 。
第四章
网络设备
教学目的：
?网络设备与网络通信介质共同构成计算机
网络的硬件基础设施, 是计算机网络的重
要组成部分 。
?通过本章学习, 将掌握和了解收发器与网
络转换设备, 中继器, 路由器, 交换机,
网桥与网关等常用的重要网络设备网络适
配器, 网络 。 并了解这些设备的功能, 工
作原理, 关键技术和构成以及其产品分类 。
要求：
?了解和掌握网络适配器, 网络收发器与网
络转换设备, 中继器, 路由器, 交换机,
网桥与网关等网络设备的功能, 工作原理,
关键技术和产品 。
?掌握各种网络设备, 尤其是路由器的选择
与应用 。
学习方法：
?根据标准化开放式的计算机网络层次结构
模型 ISO的七个层次对网络设备进行了归纳
和分类, 可帮助你了解和掌握网络适配器,
网络收发器与网络转换设备, 中继器, 路
由器, 交换机, 网桥与网关等常用的重要
网络设备的工作原理, 产品特性, 使用方
法及选择原则 。
4,1网络设备概述
?为了更好地理解和掌握网络设备的功能和
作用，根据网络设备所工作的协议层次来
对网络设备给予分类。
物理层网络设备
?中继器、网络收发器与网络转换设备是工作在 物理层 的
网络设备。
?中继器用于扩展局域网网段的长度。对于连接网络及其
设备的中继器常常赋予不同的名称：
?多路复用器, 用于增加通信传输媒体的利用率；
?令牌环网中继器, 在相邻的多站点访问单元 MAU 或工作站
与 MAU之间扩展距离；
?以太网中继器, 用于连接多个以太网段；
?集线器 Hub,简称为集线器或 Hub。
?集中器, 将多个数据流的数据集中到相对少的物理传输媒
体中, 以改善布线结构和提高线路的利用效率 。
物理层网络设备
?网络收发器通过 AUI或 MII接口为计算机连网设备提供与
网络传输媒体的物理和信号连接, 并且计算机或网络设
备为网络收发器提供电源 。
?网络转换设备是指网络不同的传输媒体之间的转换设备 。
根据网络转换设备应用环境和性能, 可把网络转换设备
分类为：
?以太网桌面型光纤转换设备
?SNMP可网管的 10兆和 100兆以太网光纤转换设备
?光缆多模 /单模转换器
? 千兆多模扩展器
? 冗错型光缆转换器
数据链路层网络设备
?网络适配器：又称网络接口控制器, 网络
接口卡 （ NIC）, 通常简称网卡, 是将 PC机
或各种计算机连到网络上的关键接口部件 。
?网桥：可将一个较大的 LAN分割为多个网段,
或将两个以上的 LAN互连为一具逻辑上的
LAN。
?网络 交换机：是一种网络设备, 它能接收
信息包, 将其暂时存储, 然后发往另外某
个端口 。
网络层网络设备
??路由器是网络层的互连设备, 为网络的互
连提供了各种类型, 各种速率的链路或通
信子网接口；完成有关的路由算法和提供
路由信息；参与网络管理, 包括流量管理
和服务质量管理, 提供对网络资源的动态
控制以及网络安全管理 。
??第三层交换机实际上是具备路由器功能的
交换机, 这种交换机也称为路由交换机 。
传输层之上的网络设备
?网关：是一种可以把具有不同网络体系结
构的两个（或多个）计算机网络连接起来
的功能装置。
?广义地说，网关是指一个通信设备或程序，
它在网络不同层次之间传递数据，并进行
相应的协议转换。
应用环境
?主机 /终端式网络
?共享式网络
?交换式网络。
应用环境与网络设备
?主机 /终端式网络环境中, 多个终端通过异步通信接口和
通信电缆连结到多路复用器, 多路复用器与主机互连,
使终端用户共享主机资源 。 相应的网络设备就是异步通
信适配器和多路复用器 。
?共享式网络的关键设备为中继器和集线器 （ Hub） 。 集线
器可以提供多个 RJ45接口, 使用集线器连接计算机即可
构成共享式计算机网络 。 采用中继器或集线器级连可以
适当地拓展网络的规模和范围 。 为了更大规模地拓展网
络的规模和范围, 则必须采用网桥桥接技术和网络分段
技术, 包括使用价格昂贵的路由器和提高网络的通信速
率 。
?交换式网络使采用了交换技术的 共享式网络的升级网络 。
网络适配器的功能
?提供网络物理层接口功能, 即网络适配器
与网络通信媒体之间的接口 。
?实现网络协议中的数据链路层大部分功能 。
如数据包的发送和接收, 数据包的格式化,
数据的差错校验等 。
?实现和计算机系统总线信号之间的通信连
接, 包括接收主机发送来的各种控制命令,
并且加以解释执行, 在主机和网络适配器
之间传递数据等 。
网络适配器的分类
?非智能网络适配器：其实现方法中, 是把
通信软件作为主机操作系统下的一个任务
来运行, 通信软件与用户其它任务共享主
机资源 。
?智能网络适配器：其方法中, 采用专用处
理器来运行通信软件, 通信软件可以脱离
主机的影像和干预, 并与用户其它程序并
行执行 。 采用智能网卡, 可提高工作效率,
并使系统易于升级 。
中继器的功能
?中继器具有信号整形放大、再生作用，主要用于扩展局
域网网段的长度（指非电讯部门设施）或延长通信距离
（作为邮电通信设施组成部分）。
?中继器还可以用于改进网络的布线系统, 增加物理输媒
体的利用率 。
?中继器的功能完全可以由硬件实现, 因而具有结构简单,
价格便宜的优点 。 但也有其缺点, 即中继器会再生电子
干扰和错误信号, 网络中连接的中继器数目会由于信号
传输时延和信号传输衰减的影响而受到限制 。
网桥的功能
?连接网段增大网络范围的功能；网桥在延
长网络跨度上的功能类似于中继器，然而
它能提供, 智能化, 连接服务，即根据帧
的目的地址（ MAC地址）处于哪一网段来进
行转发或滤除。
?网桥对站点所处网络的了解是靠, 自学习,
实现的。二是包含寻址和路径选择的功能。
有些网桥产品还具有一定的网络管理功能。
网桥相对与中继器的优点：
?（ 1） 使用网桥进行互连克服了物理上的限制, 使
构成 LAN上的站点总数和 LAN网段数很容易扩充 。
?（ 2） 具有存储和转发功能, 可使其适应于连接两
个使用不同 MAC协议的 LAN段, 因而可以构成一个
不同类型的 LAN互连在一起而形成的混合网络环境 。
?（ 3） 网桥的中继功能仅仅依赖于 MAC帧中的目的
地址, 因此对高层协议完全透明 。
?（ 4） 网桥将一个较大的 LAN分成若干段, 有利于
改善网络的可靠性, 可用性和安全性 。
网桥相对与中继器的局限性：
?（ 1） 时延较大, 网桥在进行转发前接收帧
并存储在缓冲器中, 其传输时延比中继器
大 。
?（ 2） 网桥不提供流控功能, 因此在流量较
大时有可能使其过载, 从而造成帧的丢失 。
网桥的分类
?透明网桥
?源路由网桥
?源路由透明网桥
?封装网桥
?翻译网桥
透明网桥
?所谓“透明”是指它对所连接的任何网络站点都
完全透明，用户即感觉不到它的存在，也无法对
网桥寻址，所有的路由判断全部由网桥自己确定；
?透明网桥不仅用于同种 MAC协议的 LAN之间的互
连，而且可以用于任何 MAC标准的不同类的 LAN
互连。
?当网桥连接在网络中时，它能自动初始化并对自
身进行配置，不需要人工作任何配置。
源路由网桥 SRB
?源路由网桥与透明网桥的一个基本区别是，源路
由网桥要求信息源（不是网桥本身）提供传递帧
到目的站点所需的完整的路由信息。
?使用源路由网桥时，网桥不需要保存转发数据基，
它对帧实施转发和滤除的根据是帧信封内包含的
路由信息。
?信源站点在发送数据时要写入所到达站点的完整
的路由。当信源站点不知道该路由时，必须先通
过“路由探询过程”来获得。
源路由透明网桥 SRTB
?组合实现了透明网桥和源路由网桥的标准。
?使用寻径信息指示位 RII来区分收到的帧是采用
源路由网桥的帧还是采用透明网桥的帧。如果
RII位为 1，该帧有寻径信息字段 RIF,则该网桥
使用源路由网桥 SRB算法，如 RII位为 0，即没有
RIF,则该网桥使用透明网桥连接。
?允许两种不兼容的环境并存，同时也允许源路由
网桥 SRB网桥和透明网桥上的端结点之间通信。
封装网桥
?封装网桥通常用于连接 FDDI主干网或广域
网 。
?封装网桥与转换网桥不同, 封装网桥是将
接收到的帧置于 FDDI主干网使用的信封内,
并将封装的帧转发到 FDDI主干网, 进而传
递到其他封装网桥, 再由封装网桥去拆除
信封, 送到指定的目的工作站点 。
翻译网桥
?翻译网桥又称转换网桥 。
?翻译网桥是透明网桥的一种特殊形式 。 它为在物
理层和数据链路层使用不同协议的 LAN提供连接
服务 。 翻译网桥通过处理与每种 LAN类型相关的
信封来提供连接服务 。 翻译网桥提供的处理由于
令牌环网和以太网信封类似而比较简单 。 但是由
于这两种 LAN帧长不同, 翻译网桥又不能将长帧
分段, 所以在使用这种网桥时, 所互连的 LAN所
发送的帧长限制在被两种 LAN都能接收的范围内 。
