数据通信9.ppt

《数据通信9.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数据通信9.ppt（70页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第9章 计算机网络互连,9.1 网络互连 9.2 网络互连新技术 9.3 综合布线技术,9.1 网络互连,9.1.1 网络互连的基本概念 1.什么是网络互连网络互连也称网际互连，是指两个以上的计算机网络，通过一定的方法，用一种或多种通信处理设备相互连接起来，以构成更大的网络系统。2.网络互连的目的 实现不同网络之间的资源共享和不同网络上用户之间信息、数据交换。,9.1.1 网络互连的基本概念,3.网络互连的功能 协调不同的网络体系结构之间的关系，建立不同网络间的物理连接，使不同体系结构的网络系统能够相互容通，以达到不同网络互连的目的。,4.网络互连的任务1).可以扩大网络通信范围与限定信息通

2、信范围。2).实现不同网络之间的连接。3).提高网络系统性能和系统可靠性。,9.1.1 网络互连的基本概念,9.1.1 网络互连的基本概念,5.网络互连设备的层次。每种网络互连设备都有其与OSI七层定义相对应的工作层，这个层表示的是该设备实施网络接续的工作层，即可完成OSI七层对该层规定的功能。第N层设备只共享互连网络的第N层协议。,9.1.2 常用的网络互连设备,9.1.2.1 中继器 1.中继器的工作原理 中继器(Repeater)是工作与OSI物理层的设备。其功能是对于经过信道传输衰减了的信号进行放大、整形和恢复，以免因为信号过弱产生传输错误，并将再生后的信号发送到网络其它网段上。,9.

3、1.2.1 中继器,2.中继器的特性(1)中继器的作用是增加局域网的覆盖区域(2)中继器只是将任何电缆段上的数据发送到另一段电缆上，并不管数据中是否有错误数据或是不适于网段的数据。(3)中继器主要用于线性电缆系统，(4)中继器的主要优点是：信号恢复；隔离故障；实现不同传输媒体连接。中继器的主要缺点是：增加了延时，由于不检测错误信息，会造成传输冗余。,9.1.2.2 集线器,集线器工作原理 集线器(HUB)也是工作于OSI物理层的设备。它的基本功能与中继器相同，只是一个集线器都提供4个以上连接端口，所以，我们也常称其为多端口中继器。集线器具有对信号进行再生和信息包的转发的能力，主要用于共享媒体局

4、域网的建设中,9.1.2.2 集线器,2.集线器的分类 1)根据集线器外形尺寸分类：根据集线器外形尺寸的不同，可分为机架式集线器和桌面式集线器。机架式集线器，符合几何尺寸19英寸的工业规范，是可安装在机柜中的集线器。桌面式集线器不符合几何尺寸19英寸的工业规范，是放在桌面上的集线器。,9.1.2.2 集线器,2)根据集线器端口所提供的数据传输速率分类：根据集线器端口所提供数据传输速率的不同，可分为10Mb/s、100Mb/s和10/100Mb/s双速集线器等三种。3)根据是否可网络管理分类：根据是否可网络管理，可将集线器分为不可网络管理的集线器和可网络管理的集线器两种。4)根据集线器的延扩方式

5、分类：根据集线器的延扩方式的不同，可分为可堆叠集线器和不可堆叠集线器两种。,9.1.2.2 集线器,3.集线器的端口 集线器为连接不同的网络介质提供了常用的端口。传统集线器通常提供RJ-45、BNC和AUI三种端口。一些高档集线器提供光纤端口或其他类型的端口。RJ-45端口是集线器上数量最多的端口其端口数为4的整数倍，例如，4口、8口、16口、24口等。图9-1为集线器常用的端口。,9.1.2.2 集线器,4.集线器的特点1).集线器可方便地扩展网络距离和节点数。同样遵循5-4-3规则。2).集线器安装简单。它不需要任何配置便可使用。3).集线器可连接使用不同的传输介质的网络。4).不检测信息

6、错误。5).不能划分冲突域。由集线器连接的所有端口都在一个冲突域中。,9.1.2.2 集线器,5.集线器的选择在选择集线器时，主要应考虑其数据传输速率、端口数量和外形尺寸。1).端口速率：2).端口数量：3).延扩方式：4).外形尺寸：5).可网络管理：,9.1.2.3.网桥,网桥(Bridge)也称为桥接器，是连接两个及以上网段的存储/转发设备。网桥工作在数据链路层，它能够将一个较大的LAN分割成多个网段，或将两个以上的LAN互连为一个逻辑LAN。,9.1.2.3.网桥,1.网桥的工作原理 网桥工作在数据链路层，当网桥收到数据帧时，它根据数据帧中所带的目的MAC地址查找其内部MAC地址站点与

7、端口连接关系表，以确定该向哪个端口转发数据。站点与端口连接关系表经常简称其为站连表，是网桥通过不断地自学习所获得的端口与MAC地址站点的连接信息。,2.网桥的功能网桥的操作既需要硬件也需要软件，网桥的功能是：在互连局域网之间存储、转发数据帧和实现数据链路层上的协议转换。具体功能包括：（1）匹配不同端口的速度。（2）对帧具有检测和过滤作用，丢弃错误帧。（3）提高网络带宽，扩大网络地理范围。,9.1.2.3.网桥,9.1.2.3.网桥,3.网桥类别 1).透明网桥：2).转换网桥：3).封装网桥：4).源路由网桥4.网桥特点网桥可对网络进行分段。网桥不能隔离广播帧。,交换机(Switching)也

8、是工作在OSI数据链路层(OSI参考模型第二层)的设备。它的工作原理与网桥相同，只是它可提供多个端口的网络连接，因此，也称交换机为多端口的网桥。为了提高LAN性能，在交换机的价格不断下降的今天，许多网络中交换机已经替代集线器来给终端用户提供网络连接，组成交换式局域网。与共享式局域网相比，交换式局域网的数据传输效率更高，更适合于大数据量并且非常频繁地网络通信，因此被广泛应用于传输各种类型的多媒体数据的局域网。,9.1.2.4 交换机,1.交换机与集线器的异同交换机与集线器相同之处：1)交换机与集线器同属于多端口的网络设备。2)交换机与集线器皆可与终端用户直接连接。3)交换机与集线器皆可提供多种传

9、输介质连接端口。交换机与集线器不同之处：1)工作层次不同。交换机工作在数据链路层；集线器工作在物理层。2)交换机每个端口独占带宽；集线器所有端口共享带宽。,9.1.2.4 交换机,9.1.2.4 交换机,3)交换机有全双工和半双工两种传输方式；集线器只有半双工一种传输方式。4)对端口数据处理方式不同：交换机将端口收到的数据只转向目的MAC地址所在的网段端口；集线器是将端口收到的数据转向所有的端口。图9-2（a）和图9-2（b）表示出了交换机与集线器多端口间逻辑连接方式的不同。,9.1.2.4 交换机,图9-2（a）交换机端口间连接 图9-2（b）集线器端口间连接,9.1.2.4 交换机,2.交

10、换机与网桥的异同,交换机与网桥的相同之处：1)工作原理相同，同属数据链路层设备。2)都具有隔离网段、增加带宽的作用。3)都不能隔离广播帧。交换机与网桥的不同之处：1)网桥的端口一般为低速端口，交换机的端口则为高速端口。2)交换机的端口数多于网桥。,9.1.2.4 交换机,3.交换机的分类,1).根据结构分类：根据交换机结构，分为固定端口交换机和模块化交换机。2).根据应用的规模分类根据应用规模，分为桌面交换机、骨干交换机和中心交换机三大类。3).根据交换机工作的协议层分类：根据交换机在OSI参考模型工作的层次不同，分为第2层交换机、第3层交换机和第4层交换机。4).根据交换方式分类：根据交换机

11、在源端口和目的端口间传送数据包时所采用的交换方式的不同，分为直通式交换机、存储转发式交换机和无碎片直通式交换机。,三种交换方式比较：交换速度：直通式交换的交换速度最快，存储/转发交换的交换速度最慢，无碎片直通式交换的交换速度介于两者之间。传输数据的可靠性：直通式交换的可靠性最差，存储/转发交换传输数据的可靠性最高，无碎片直通式交换的传输数据可靠性介于两者之间。,9.1.2.4 交换机,4.交换机的主要参数与选择转发方式：(2)转发速率：(3)管理功能：(4)MAC地址数量：(5)生成树协议：(6)端口：,9.1.2.4 交换机,1.路由器工作原理 当一台主机发送信息给同一子网的另一台主机时，对

12、方可直接接收到，同一子网络中的主机之间的通信不需要通过路由器。如果送给不同子网的主机时，则要选择一个能到达目的子网上的路由器进行转发。同主机一样，路由器在收到数据包时，首先要取出数据包中的目的IP地址与源IP地址，查找路由表判断端口所接的是否是目的子网，如果是目的子网，就直接把分组通过端口送到网络上；如果不是目的网络，则通过下一路由器来转发。如果路由表中查找不到目的IP地址项目，路由器会将数据包送向它的缺省网关处理，即路由表将不知转向何处的数据包都送向缺省网关。路由器通过逐级的传送，最终将数据包送向目的地。对于无法传送的数据包，路由器将丢弃它。,9.1.2.5 路由器,2.路由器的功能路由器具

13、有如下具体功能：1).异种网络互连：主要是指实现具有异种子网协议的网络的互连功能。2).子网协议转换：不同子网间协议转换，包括局域网和广域网。3).路由寻径：路由表的建立、刷新、查找功能。4).速率适配：不同接口具有不同的速率时，路由器可以利用自己的缓存及流量控制协议适配不同的速率。5).隔离网络：路由器不转发广播消息，能够防止广播风暴，提高网络安全。6).备份、流量控制：路由器可实现主备线路的切换及复杂的流量控制。,9.1.2.5 路由器,9.1.2.5 路由器3.路由器的特点 路由器的优点是：1).适用于大规模的网络；2).适用于在复杂的网络拓扑结构中提供最优路径；3).能更好地处理多媒体

14、信息；4).网络安全性高；5).能隔离不需要的通信量；6).节省局域网的频宽；7).可减少主机负担。,路由器的缺点是：1).它不支持非路由协议；2).数据包需要软件处理，容易成为瓶颈；3).安装和调试比较复杂；4).价格高。,9.1.2.5 路由器,9.1.2.5 路由器4.路由器的路由选择方式 典型的路由选择方式有两种：静态路由和动态路由。静态路由是在路由器中设置固定的路由表的一种方式。除非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化，即静态路由是由网络管理员配置的。优点是简单、高效、稳定、可靠。当动态路由与静态路由发生冲突时，以静态路由为准。缺点是实时性不好，不能及时跟随网络的规模、拓扑结构的

15、变化而变化。因此，静态路由一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。,9.1.2.5 路由器动态路由的路由表是网络中的路由器之间按照一定的规则相互通信，相互传递路由信息，并利用收到的路由信息更新路由器表而获得的。动态路由适用于网络规模大、网络拓扑结构复杂且多变的网络的应用。动态路由优点是灵活、实时性好；缺点是没有静态路由稳定、可靠。,9.1.2.5 路由器,1).常用的路由算法(1).距离向量算法：每一台路由器向外发送全部或绝大部分的路由表信息，不过该信息只能发送给临近的路由器。(2).链路状态算法：也称为最短路径优先算法，可以把路由信息传递到网络上的所有节点。不过每一台路由器只是向外界发送

16、描述自己链路状态的那一小部分路由表信息。,2).常用的路由协议大型网络系统，如因特网，可被分解成为多个自治系统(Autonomous System)。自治系统是指一个可以进行自我管理的网络。一个自治系统只负责管理自己内部的路由器。根据自治系统的概念，可以将路由协议分为两大类：l 内部网关协议IGP(Interior Gateway Protocol)内部网关协议是指运行在一个自治系统内部的路由选择协议，一般适用由单个组织(例如ISP)管理的网络，常见的协议有RIP1/RIP2，OSPF等。l 外部网关协议EGP(Exterior Gateway Protocol)外部网关协议是指自治系统之间的

17、路由选择协议，主要用于多个ISP共同管理的网络，如BGP等。,9.1.2.5 路由器,9.1.2.6 网关,1.网关的概念网关(Gateway)又叫协议转换器，是一种复杂的网络连接设备，可以支持不同协议之间的转换，可以实现高层协议不同的网络之间的互连，网关工作在OSI参考模型的高三层，即传输层以上。网关的作用，顾名思义，就是一个网络连接到另一个网络的“关口”，具有对不兼容的高层协议进行转换的能力，为了实现异构设备之间的通信，网关需要对不同的传输链路层、专用会话层、表示层和应用层协议进行翻译和转换。所以说，网关是一个协议转换器。,2.网关地址在Internet网络中，网关实质上是一个网络通向其他

18、网络的IP地址。两个网络要通过一台称为网关的计算机才能实现互联。这台计算机能根据用户通信目标计算机的IP地址，决定是否将用户发出的信息送出本地网络，同时，它还将外界发送给属于本地网络计算机的信息接收过来，它是一个网络与另一个网络相连的通道。为了使TCP/IP协议能够寻址，该通道被赋予一个IP地址，这个IP地址称为网关地址。,9.1.2.6 网关,3.网关设备 现在有很多的硬件网关设备，但从根本上说，网关不能归为一种网络硬件，它是能够连接不同网络的软件和硬件的结合产品。网关可以设在路由器、服务器、微机或大型机上，由于网关具有强大的功能并且大多数时候都和应用有关，它比普通路由器的价格要贵一些。,9

19、.1.2.6 网关,4.网关类型网关的类型一般与应用相联系，常见的网关如下：1).电子邮件网关：2).IBM主机网关：3).因特网网关：4).局域网网关：5).无线网关：,9.1.2.6 网关,9.1.2.6 网关,5.网关的特点在互连设备中，网关的功能要比交换机或路由器等其它网络互连设备更复杂，因此，它传输数据的速度要比交换机或路由器低。正是由于经过网关传输数据的速度较慢，才有可能造成网络堵塞。然而，在某些场合，只有网关能胜任工作，完成特定应用协议的转换。目前，网关已成为网络上每个用户都能访问大型主机的通用工具。,9.2.1 ISDN技术 ISDN的产生：ISDN(Integrated Se

20、rvices Digital Network)是综合业务数字网的简称。2.ISDN概念：是在1972年由原CCITT 首次提出来的,并给出了ISDN的定义，即综合业务数字网ISDN是以电话综合数字网(IDN)为基础发展而成的通信网,它能提供端到端的数字连接性,用来承载包括话音和非话音在内的多种电信业务,客户能够通过有限的一组标准多用途用户网络接口接入这个网络。,9.2 网络互连新技术,3.ISDN的用户/网络接口,9.2 网络互连新技术,TE2,TE1,LT,TA,ET,NT1,NT2,R,S,T,交换局端,U,U,用户端,传输线,V,图9-3 用户/网络接口的参考配置,1)终端设备(TE)：

21、由利用ISDN传输信息的设备组成，如计算机、电话传真机或电视会议机等。将终端设备分为两大类：TE1：称为ISDN标准终端设备，内部具有ISDN接口。例如数字电话机和4类传真机。TE2：称为非ISDN标准终端设备，内部没有ISDN接口。例如具有RS-232物理接口的终端和具有X.25接口的终端等。非ISDN标准终端设备要通过终端适配器(TA)将TE2设备信号转变为ISDN兼容的格式。,图中功能块的作用如下：,图中功能块的作用如下：,2)网络终端(NT)：NT1:NT1包含OSI第一层的功能，即用户线传输终端的有关功能。NT2:也称为智能网络终端。3)线路终端设备(LT)：交换局侧线路终端设备。4

22、)交换终端设备(ET)：交换局侧交换终端设备。,4.ISDN的接入方式ISDN对于用户来说，可以有两种连接方式：BRA：基本速率接入，可提供两个64K的B通道和一个16K的D通道。PRA：基群速率接入，可提供30个64K的B通道和一个64K的D通道。,5.ISDN的应用综合业务数字网主要应用集中在以下三个方面：高速接入Internet 2)远程电视会议 3)做高速数据专线的备份,9.ISDN的优越性可实现通信业务的综合化。可实现高可靠性及高质量的通信。3)使用方便。4)费用低廉。,ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)，中文名字叫非对称数字用户线路。只

23、要在你身边的电话线两端分别接入ADSL MODEM，在这段电话线上便产生了三个信息通道：一个速率为1.5Mb/s-9Mb/s的高速下行通道，用于用户下载信息；一个速率为16Kb/s-1Mb/s的中速双工通道；一个普通的电话服务通道；且这三个通道可以同时工作，传输距离可达3KM-5KM。,9.2.2 ADSL接入技术,1.ADSL接入方式,用户端,电话局,普通电话,ADSL MODEM,ADSL MODEM,电话外线,图9-4 ADSL接入方式,2.ADSL工作原理 ADSL用其特有的调制解调硬件来连接现有双绞线的各端，采用离散多频传输编码技术，它在一条电话线上创建了具有三个信道的管道，如图9-

24、5所示。,图9-5 ADSL工作原理,3.ADSL接入特点,实现Internet高速接入的同时，线路投资及工程费用最低。2)ADSL技术的高下行速率和相对而言较慢的上行速率非常适于Internet浏览。3)ADSL技术使“在家中工作”成为可能,9.3 综合布线技术,9.3.1 综合布线的基本概念 9.3.1.1 综合布线系统的标准1.综合布线系统标准 1).ANSIEIATIA-568(民用建筑线缆标准)。2).ANSIEIATIA-568A(商用建筑线缆标准)。3).ANSIEIATIA-569(民用建筑通信通道和空间标准)。4).ANSIEIATIA-606(民用建筑通信管理标准)。5).

25、ISO/IEC11801(建筑物通用布线的国际标准)。6).CECS92：95/97(我国的建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范)。,9.3.1.2 综合布线系统的特点,1.实用性：2.灵活性：3.开放性：4.模块化：5.扩展性：9.经济性：,意图9.3.2 综合布线系统结构与设计,9.3.2.1 综合布线系统结构,9.3.2.2 综合布线系统设计1.工作区子系统1)工作区子系统的概念 工作区子系统(Work Area Subsystem)又称为服务区子系统，是指由水平(配线)布线系统的信息插座延伸到工作站终端设备的整个区域范围。工作区子系统一般对应于一个房间或一个办公室的空间范围。工作区子系

26、统由RJ-45跳线与信息插座所连接的设备(终端或工作站)组成。,1.工作区子系统,2)工作区子系统设计要点(1)从RJ-45插座到设备间的连线用双绞线，长度一般不超过5m。(2)RJ-45插座必须安装在墙壁上或不易碰到的地方，插座距离地面30cm以上。(3)插座和终端或工作站之间的双绞线按照标准线序接线。,1)水平子系统的概念 水平子系统(Horizontal Subsystem)也称为配线子系统。水平子系统是整个布线系统的一部分，它是指从工作区的信息插座开始到管理子系统的配线架，用于将信息点与垂直干线子系统连接起来。水平子系统由工作区用的信息插座、每层配线设备至信息插座的配线电缆、楼层配线设

27、备和跳线等组成。水平子系统的物理拓扑结构一般为星型。,2.水平子系统,2.水平子系统,2)水平子系统的设计要点(1)水平子系统的传输介质一般用双绞线，长度一般不超过90m。(2)用线必须走线槽或在天花板吊顶内布线，尽量不走地面线槽。(3)确定距管理子系统最近与最远的I/O点位置。(4)计算水平区所需电缆的长度。,3.干线子系统,1)干线子系统的概念 干线子系统(Backbone Subsystem)也称为垂直子系统，它提供整个建筑物综合布线系统干线电缆的路由，是楼层之间垂直干线电缆的统称。它连接各层管理子系统和设备间子系统。在干线子系统中一般使用光缆或大对数的UTP电缆。干线子系统由布线电缆及

28、其相关连接支持硬件组成。,3.干线子系统,2)设计要点(1)传输介质一般用光缆，以提高传输速率。(2)光缆在拐弯处要满足30CM的曲率半径，以防受损。(3)干线电缆的安装要考虑防破坏防雷电的设施。(4)要计算干线子系统所需电缆的长度。,4.管理子系统1)管理子系统的概念管理子系统(Administration Subsystem)由交连、互联和输入/输出(I/O)设备等组成。管理子系统为连接其它子系统提供手段，它是连接干线子系统和水平子系统的设备，设置在每层配线设备的房间内，其主要设备有机柜、电源、双绞线配线架、光纤跳线架和一些必要的网络设备(交换机或HUB等)。,4.管理子系统2)设计要点(

29、1)配线架的配线对数可由管理的信息点数决定。(2)管理子系统要考虑足够的空间放置设备。(3)有交换机和HUB的地方要配置专用稳压电源。(4)要提供设备正常运行地一定温度和湿度。(5)利用配线架的跳线功能可实现灵活和多功能的布线。,5.设备间子系统1)基本概念 设备间子系统(Equipment Room Subsystem)又称为设备子系统，所有楼层的信息资料都由电缆或光缆传送至此，因此设备间子系统是综合布线系统中最主要的管理区域。设备间子系统由设备间中的电缆、连接器和相关支撑硬件组成。,5.设备间子系统2)设计要点(1)设备间子系统要考虑足够的空间放置设备。(2)设备间子系统要有良好的工作环境

30、(满足一定的温度和湿度要求)。(3)设备间要按照机房的建设标准设计。,9.建筑群子系统,1)建筑群子系统的概念 建筑群子系统(Campus Subsystem)也称为校园子系统。建筑群子系统是将一个建筑物中的电缆延伸到建筑群的另外一些建设物中的通信设备和装置。它提供楼群之间通信设施所需的硬件，其中有电缆、光缆和防止电缆的浪涌电压进入建筑物的电气保护设备。建筑群子系统由连接各建筑物之间的综合布线电缆、建筑群配线设备和跳线等组成。,9.建筑群子系统,2)设计要点(1)确定敷设现场的特点。(2)确定电缆类型、规格、参数。(3)确定明显障碍物的位置。(4)确定主电缆路由和备用电缆路由。(5)确定每种方

31、案的劳务成本。,9.3.2.3 综合布线系统的设计等级,1.基本型综合布线系统1)基本配置(1)每个工作区一个信息插座。(2)每个工作区有一条水平布线4对UTP系统。(3)完全采用110A交叉连接硬件，并与未来的附加设备兼容。(4)每个工作区的干线电缆最少有2对双绞线。,9.3.2.3 综合布线系统的设计等级,1.基本型综合布线系统2)基本特点(1)支持所有语音和数据传输应用。(2)支持语音、综合型语音/高速数据传输。(3)便于维护与管理。(4)能支持众多厂家设备和特殊信息的传输。基本型综合布线系统是最经济有效的。,9.3.2.3 综合布线系统的设计等级,2.增强型综合布线系统1)基本配置(1

32、)每个工作区2个以上信息插座。(2)每个信息插座均有一条水平布线4对UTP系统。(3)具有110A交叉连接硬件。(4)每个工作区的干线电缆最少有8对双绞线。,9.3.2.3 综合布线系统的设计等级,2.增强型综合布线系统2)基本特点(1)灵活方便，功能齐全。(2)任一插座都可提供语音和高速数据传输。(3)便于维护与管理。(4)能为众多厂家提供服务环境的布线方案。,9.3.2.3 综合布线系统的设计等级,3.综合型综合布线系统1)基本配置(1)在建筑、建筑群的干线或水平布线子系统中配62.5微米光纤。(2)干线电缆要求：一般计算机网络的配置是：2芯光纤/48座或按信息插座所需线对数的25%配双绞线，楼层间原则上不铺设干线电缆而采用光缆。,9.3.2.3 综合布线系统的设计等级,3.综合型综合布线系统2)基本特点(1)灵活方便，功能齐全。(2)引入光缆，能适用于规模较大的智能大厦。(3)任一插座都可提供语音、视频和高速数据传输。(4)有一个很好的环境，为客户提供服务。综合型综合布线系统方案的功能最强。,