互联设备-中继器-路由器等-编程知识

网卡的主要作用

1 在发送方把从计算机系统要发送的数据转换成能在网线上传输的bit 流。

2 在接收方把从网线上接收来的 bit 流重组成计算机系统可以处理的数据。

3 判断数据是否是发给自己的

4 发送和控制计算机系统和网线数据流

计算机的分类

1、台式机

2、小型机和服务器

3、大型机即超级计算机

4、笔记本电脑和掌上型电脑

网卡的MAC地址

 存在形式

由网卡的生产厂商固化在每块网卡只读存储器 (ROM) 中。

 作用

计算机或设备之间进行通信时，需要使用 MAC 地址

 格式

MAC 地址由 48 位二进制数组成，使用 12 个十六进制数字来表示，如00-80-C8-EF-D2-C3 。

中继器和集线器

 中继器的功能

 “ 5-4-3 ” 规则

 集线器的功能

 集线器的应用

 集线器的安装

中继器的功能

 中继器是对衰减变形的信号进行放大整形后，进行传输的设备

 中继器能够延长计算机网络的长度

 即使在数据链路层发生错误，也原封不动的传输数据

 对数据的传输速度不能进行变换

（ 1 ）粗缆以太网的连接

“5-4-3”规则

集线器

集线器 (Hub) 其实是一个具有多个端口的中继器。它可以集中网络连接，可以重发bit 信号。

最常用的集线器是连接以太网中计算机的集线器，线缆从单个节点的NIC 连接到中心集线器。一般 8 - 24 个端口。

中继器和集线器

网桥和交换机

 网桥的功能

 网桥的工作原理

 交换机的功能

 交换机与集线器的区别

 交换机的类型

网桥的工作原理

网桥工作在 O S I 数据链路层上。网桥可以截取所有的网络信息流并读取每一帧上的目标地址，以确定帧是否可以转发给下一个网络。如果网桥得知帧的目标地址与帧的源在同一个段上，那么就根本不必转发，所以它将删除这个帧。如果网桥得知目标是在另一个段上，那么就仅将帧传送到那个段上。如果网桥不知道目标段在哪里，那么网桥将会把帧传输到除源地址之外的所有段上，这个过程称为泛洪。

工作原理图示

网桥的工作原理（1）

缓存： 网桥首先会对收到的数据帧进行缓存并 处理

过滤： 判断入帧的目标节点是否位于发送这个 帧的网段中，如果是，网桥就不把帧转发到网桥的

其他端口

转发： 如果帧的目标节点位于另一个网络，网 桥就将帧发往正确的网段

网桥的工作原理（2）

 网桥执行三种重要功能：学习、过滤和转发。启动网桥后，网桥可以学习网络的拓扑结构、记住所有连接网络的设备地址。这样通过检查其接收的帧的源地址和目标地址，网桥就可以知道在网络上有什么，并将利用这些信息创建桥接表以包含各个网络结点的地址。绝大多数网桥可以在桥接表中存储大量的地址，这个表将成为转发信息流的基础。

学习： 每当帧经过网桥时，网桥首先在网 桥表中查找帧的源 MAC 地址，如果该地址不 在网桥表中，则将有该 MAC 地址及其所对应 的网桥端口信息加入

网桥的学习

交换机概述

 交换机提供了桥接能力以及在现存网络上增加带宽的功能。用于L A N 上的交换机与网桥相似，因为它们都运作在数据链路层( 第 2 层 ) 的 M A C 子层上，都检验着所有进入的网络流量的设备地址。与网桥还有一点相似，交换机保持一张有关地址的信息表，并用该信息来决定如何过滤并转发L A N流量。而与网桥不同，交换机采用交换技术来增加数据的输入输出总和和传输介质的带宽。

交换机的三个功能

1、地址学习

2、帧的转发/过滤

3、回路防止

交换机如何学习主机的位置

 最初开机时 MAC 地址表是空的

 Mac 地址表条目默认老化时间是 300 秒

• 主机 A 发送数据帧给主机 C

• 交换机通过学习数据帧的源 MAC 地址，记录下主机 A 的 MAC 地址

对应端口 E0

• 该数据帧转发到除端口 E0 以外的其它所有端口 ( 不清楚目标主机的

单点传送用泛洪方式 )

• 主机 D 发送数据帧给主机 C

• 交换机通过学习数据帧的源 MAC 地址，记录下主机 D 的 MAC 地址对应

端口 E3

• 该数据帧转发到除端口 E3 以外的其它所有端口 ( 不清楚目标主机的单点

传送用泛洪方式 )

• 交换机 A 发送数据帧给主机 C

• 在地址表中有目标主机，数据帧不会泛洪而直接转发

• 主机 D 发送广播帧或多点帧

• 广播帧或多点帧泛洪到除源端口外的所有端口

网桥与交换机的比较

交换机

 基于硬件实现 (ASIC)

 每个交换机可以有多个生成树

 有更多的端口

网桥

 基于软件实现

 每个桥只能有一个生成树

 每个桥通常最多到 16 个端口

交换机的类型

不可管理交换机

不具备可管理性，没有 CPU 或集中管理芯片，只是并行程度、吞吐能力等优于集线器。

可管理式交换

除了具有不可管理交换机的全部功能，还带有 CPU 或集中管理芯片，可以支持VLAN 及 SNMP 管理，又称为智能型交换机。

交换机与集线器的比较

交换机的并行程度更高，不同于集线器的共享带宽。8 口集线器 (100Mbps) 与 8 口交换机 (400Mbps) 的带宽比较。

交换机的缓存能力更强

交换机的智能化程度更高

交换机具有支持虚拟局域网 (VLAN) 的能力

路由器概述

 路由器的有些功能与交换机类似，如学习、过滤和转发等。但与交换机不同，路由器具有内置的智能功能来指导包流向特定的网络，可以研究网络流量并快速适应在网络中检测到的变化。路由器在O S I 模型的网络层连接 L A N ，从而与交换机相比，可以从包流量中解释更多的信息。

数据包的投递过程

什么是路由

 要实现路由 , 路由器必须知道 :

◦ 目的地址

◦ 源地址

◦ 所有可能的路由路径

◦ 最佳路由路径

◦ 管理路由信息

被路由协议与路由协议

• 路由协议通过在路由器之间共享路由信息来支持被路由协议，路由信息在相邻路由器之间传递，确保所有路由器知道到网络中任何一个路由器的路径。常用的路由选择协议有 RIP 、 IGRP 、 EIGRP 、 OSPF 等。路由器可以同时运行多个独立的路由选择协议，并同时为几个被路由协议创建和维护各自的路由表，描述网络拓补结构，执行路由选择和数据包转发功能。