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计算机网络实用教程

;本章学习要求：

1、了解网络互连的准则；

2、理解网络互连设备工作原理及互联层次；

3、掌握各种路由协议的配置，包括静态路由协议、动态路由协议；

4、了解Internet接入技术。;5.1网络互连准则;5.2网络互联层次及设备;1、转发器与集线器

转发器又被称为中继器或放大器，执行物理层协议，实现电气信号的“接收-放大-整形-发送”.作为一种物理层设备网络互连部件，转发器用于互连两个完全相同的两类网络（例如：两个以太网段），其主要功能是通过对数据信号的重新发送或者转发，来扩大网络传输的距离。当被延伸的传输媒体为数字信道时，转发器（中继器）根据阈值电平识别输入信号，并将失真了的数字信号还原到原来的形状（整形）；当被延伸的传输媒体是模拟信道时，转发器（放大器）将衰减的信号放大到适合的数值（放大）。转发器最多只能使用四个;转发器的工作原理;集线器（HUB）就是一种具有多个转发端口的特殊转发器，例如8端口、16端口等，如图5-2所示：;2、网络适配器

网络适配器也称网络接口卡（NetworkInterfaceCard,NIC），简称网卡，工作在数据链路层，与传输介质共同实现OSI参考模型中的物理层的全部功能和链路层的大部分功能，即接口的定义、信号的收发、编码、介质访问控制、串并转换等。;对于网卡而言，每块网卡都有一个唯一的网络结点地址，它是网卡生产厂家在生产时烧入ROM（只读存储芯片）中的，我们把它叫做MAC地址（物理地址），是由48比特，6个八位组，每个组用16进制表示，如：00-30-18-A2-18-A6，其中前3个八位组（24位）是由生产网卡的厂商向IEEE申请的厂商地址OUI（organizationallyuniqueidentifier，组织唯一性标识），后3个八位组（24位）由厂商自行分配，如下图所示。;3、网桥与交换机

;;网桥的结构由端口模块，存储模块、软件模块（端口管理软件、协议转换软件、地址表）、转发模块四部分组成，如图5-4所示。

;网桥的工作过程，就是由这四部分相互协调，实现“查找和转发”的过程。网桥从端口模块接收MAC帧，并把帧存放在缓存，即存储模块，软件模块检查该帧的源地址和目的地址，如果目的地址和源地址在同一网络中，则不对其进行转发，这起到了相应的“过滤”作用，从而实现了对网络的隔离。否则，根据它所保持的MAC地址表选择正确的转发端口，由转发模块进行“转发”，若在MAC地址表中未找到表项，则采用扩散算法转发到所有非输入端口。;根据网桥所采用的路由算法的不同，可以将局域网中使用的网桥分为生成树网桥和源路由选择网桥两种。;（2）源路由桥

源路由桥是由发送帧的源工作站负责路由选择。

为了选择最佳路由，源站以广播方式向目的站发送路由选择帧，沿所有可能的路径传送。当路由选择帧到达目的站后，就沿原路径返回源站，带回路由信息，源站从所有可能的路径中选择一条最佳路由，记入本站的路由选择表中。此后凡从这个源站向这个目的站发送的帧，其首部都携带源站所确定的路由信息。

;路由信息可插入在MAC帧的源地址字段SA之后的路由信息（RI）字段中，用于详细说明从源站到目的站所经过的局域网段和网桥，并用MAC帧源地址字段中第一个字节的最低位1表示这种插入，因为源站只能是单个地址，不可能是为组地址，所以可以用这一位来标识。若源地址字段第一个字节的最低位为“0”，则表示该帧仅在本局域网上传送，不需要网桥转发，如下图。

;交换机，也称为交换式集线器，是一种具有多个转发端口的网桥，工作在数据链路层。交换机和网桥的不同在于,交换机端口数较多,交换机的数据传输效率较高。网桥的数据转发功能是通过软件实现的，交换机的数据帧转发功能是通过硬件实现的，传输时延少，由网桥的几百μs减少到几十μs，传输带宽高。交换机的特点有:支持少量的存储能力、少量的地址表（提高查表速度）、处理相同的帧格式（相同类型的网络互连）、具有分割子网的功能、每个端口独享指定的带宽、支持多个独立的数据流，具有较多的吞吐量硬件交换，交换速度快。;4、路由器

路由器是工作在网络层上的网络互连设备，执行OSI网络层及其下层的协议转换。;;;第三层交换技术

第三层交换技术也称多层交换技术或IP交换技术，是相对于传统交换概念而提出的。第三层交换技术就是将交换机制采用硬件进行基于MAC地址转发的思想引入路由器的设计中，大幅度缩短路由器对数据包的处理时间，提高网络数据交换能力。传统路由器通过软件实现路由选择功能，第三层交换的设备通过专用集成电路芯片实现路由选择功能，将数据