数据链路层设备.ppt

7.2数据链路层设备 7.2.1网卡 1什么是网卡什么是网卡 计算机与外界局域网的连接是通过主机箱内插入一块计算机与外界局域网的连接是通过主机箱内插入一块网络接口板网络接口板（或者是在笔记本电脑中插入一块PCMCIA卡）。网络接口板又称为通信适配器或网络网络接口板又称为通信适配器或网络适配器适配器（adapter）或网络接口卡NIC（Network Interface Card）但是现在更多的人愿意使用更为简单的名称“网卡”。7.2数据链路层设备 7.2.1网卡 2网卡的功能网卡是工作在数据链路层的网络组件，是局域网中连接计算机和传输介质的接口，不仅能实现与局域网传实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，还涉及帧的发输介质之间的物理连接和电信号匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。编码与解码以及数据缓存的功能等。7.2数据链路层设备 7.2.1网卡 3选购网卡时应考虑的因素选购网卡时应考虑的因素在组网时是否能正确选用、连接和设置网卡，往往是能否正确连通网络的前提和必要条件。一般来说，在选购网卡时要考虑以下因素：网络类型：网络类型：现在比较流行的有以太网，令牌环网，FDDI网等，选择时应根据网络的类型来选择相对应的网卡。7.2数据链路层设备 7.2.1网卡 传输速率：传输速率：应根据服务器或工作站的带宽需求并结合物理传输介质所能提供的最大传输速率来选择网卡的传输速率。以以太网为例，可选择的速率就有10Mbps，10/100Mbps，1000Mbps，甚至10Gbps等多种，但不是速率越高就越合适。例如，为连接在只具备100M传输速度的双绞线上的计算机配置1000M的网卡就是一种浪费，因为其至多也只能实现100M的传输速率。7.2数据链路层设备 7.2.1网卡 总线类型总线类型：计算机中常见的总线插槽类型有：ISA、EISA、VESA、PCI 和 PCMCIA等。在服务器上通常使用PCI或EISA总线的智能型网卡，工作站则采用PCI或ISA总线的普通网卡，在笔记本电脑则用PCMCIA总线的网卡或采用并行接口的便携式网卡。目前PC机基本上已不再支持ISA连接，所以当为自己的PC机购买网卡时，千万不要选购已经过时的ISA网卡，而应当选购PCI网卡。7.2数据链路层设备 7.2.1网卡 网卡支持的电缆接口网卡支持的电缆接口：网卡最终是要与网络进行连接，所以也就必须有一个接口使网线通过它与其它计算机网络设备连接起来。不同的网络接口适用于不同的网络类型，目前常见的接口主要有以太网的RJ-45接口、细同轴电缆的BNC接口和粗同轴电缆的AUI接口、FDDI接口、ATM接口等。而且有的网卡为了适用于更广泛的应用环境，提供了两种或多种类型的接口，如有的网卡会同时提供RJ45、BNC接口或AUI接口。价格与品牌价格与品牌：不同速率、不同品牌的网卡价格差别较大。7.2数据链路层设备 7.2.1网卡 4网卡的安装网卡的安装网卡的安装包括硬件的安装和驱动程序的安装。1）硬件的安装）硬件的安装关闭主机电源，打开主机箱，用水洗手或用手摸一下墙壁等装置，以释放手上的静电，防止静电破坏网卡；拧下主机箱后部挡板上固定防尘片的螺丝，取下防尘片，将网卡对准插槽，然后用适当的力气平稳地将网卡向下压入槽中；将网卡的金属档板用螺丝固定在条形窗口顶部的螺丝孔上，这个小螺丝既固定了网卡，又能有效地防止短路和接触不良，还连通了网卡与电脑主板之间的公共地线；合上主机箱盖。7.2数据链路层设备 7.2.1网卡 2）驱动程序的安装）驱动程序的安装安装好网卡后，打开计算机电源，启动计算机操作系统，正常情况下，此时系统会提示发现新的硬件设备，需要安装驱动程序。将装有网卡驱动程序的软盘或光盘插入计算机的相应设备中，根据计算机的安装提示，进行相应的选择设置就可以完成网卡驱动程序的安装。7.2数据链路层设备7.2.2 交换机交换机又称为网络开关，是专门设计的、使计算交换机又称为网络开关，是专门设计的、使计算机能够相互高速通信的独享带宽的网络设备，机能够相互高速通信的独享带宽的网络设备，属于集线器的一种，但是和普通的集线器在功能上有很大区别。普通的集线器只能起到收发数据的作用，而交换机可以智能地分析数据包，有选择地将其发送出去。如图7-7就是一个局域网交换机。局域网中的交换机局域网中的交换机 7.2数据链路层设备7.2.2 交换机1交换机的工作原理交换机英文名称为Switch，也称为交换式集线器，它是一种基于MAC地址(网卡的硬件标志)识别，能够在通信系统中完成信息交换功能的设备。其工作原理可以简单地描述为“存储转发”四个字，四个字，比如有两台计算机(A和B)通过交换机来连接，如果A要向B传输数据，交换机首先可以将连接到A端口发送的信息先储存下来，然后查找交换机内的MAC地址列表，每一个MAC地址对应一台计算机，找到后会与B之间架起一条临时的专用数据通道，并将数据发送到B中(如图7-8所示)。因为交换机支持“全双工”模式，所以B在接收A发送数据的同时，还可以向A或其他的计算机发送数据。7.2数据链路层设备7.2.2 交换机如果在MAC地址中没有B的地址信息，那么交换机可以通过“MAC地址学习”功能将连接到自身的B计算机MAC地址记住，形成一个节点与MAC地址的对应表。图7-8 计算机A和B交换数据示意图7.2数据链路层设备7.2.2 交换机2交换机交换机MAC地址学习地址学习每个交换机内部都要有一张每个交换机内部都要有一张MAC地址表，用来记地址表，用来记录每个端口连接到计算机上的网卡地址（录每个端口连接到计算机上的网卡地址（MAC地地址）。址）。在交换机刚刚打开电源时，其地址表是一片空白。那么交换机的地址是怎样建立起来的呢？当一台打开电源后，安装在该计算机中的网卡会定期发出空闲包或信号，交换机可据此得知它的存在以及其MAC地址。并把这个MAC地址和它所连接到的端口对应起来，作为一条记录保存到交换机的MAC地址表中。由于交换机能够自动根据收到的以太网中的源物理地址更新地址表的内容，所以交换机使用的时间越长，地址表中存储的MAC地址就越多，未知的MAC地址就越少，因而广播包就越少，速度就越快。如图7-9所示。7.2数据链路层设备7.2.2 交换机图7-9 交换机的MAC地址学习7.2数据链路层设备7.2.2 交换机3交换机的三种转发方式目前交换机的数据交换方式，主要是采用存储转目前交换机的数据交换方式，主要是采用存储转发式、直通式和碎片隔离式三种。发式、直通式和碎片隔离式三种。（1）存储转发式是计算机网络领域使用得最为广泛的技术之一，在这种工作方式下交换机的控制器先缓存输入到端口的数据包，然后进行CRC校验，滤掉不正确的帧，确认包正确后，取出目的地址，通过内部的地址表确定相应的输出端口，然后把数据包转发到输出端口。7.2数据链路层设备7.2.2 交换机（2）直通式在输入端口检测到一个数据包后，只检查其包头，取出目的地址，通过内部的地址表确定相应的输出端口，然后把数据包转发到输出端口这样就完成了交换。因为它只检查数据包的包头（通常只检查14个字节）。（3）碎片隔离式是介于直通式和存储转发式之间的一种解决方案，它检查数据包的长度是否够64 Bytes（512bit）如果小于64 Bytes，说明该包是碎片（即在信息发送过程中由于冲突而产生的残缺不全的帧），则丢弃该包，如果大于64 Bytes，则发送该包。该方式的数据处理速度比存储转发方式快，但比直通式慢。7.2数据链路层设备7.2.2 交换机4交换机的主要技术指标交换机的主要技术指标（1）交换方式）交换方式是指交换机传输数据的方式，是指交换机传输数据的方式，比如主流的交换方式就是存储转发(Store and Forward)，该方式是交换机在接收到全部数据包后再转发。（2）包转发率）包转发率是指交换机转发数据包的速度，单位一般为是指交换机转发数据包的速度，单位一般为pps(包每秒包每秒)，一般交换机的包转发率在几十kpps到几百kpps不等，包转发率越大网速越快。全双工与半双工以及端口不同传输速率的包转发率都是不同的。7.2数据链路层设备 7.2.2 交换机 （3）背板带宽）背板带宽是指交换机接口处理器和数据总线之间所能吞吐的最是指交换机接口处理器和数据总线之间所能吞吐的最大数据量，背板带宽越宽越好，大数据量，背板带宽越宽越好，它是衡量交换机数据处理能力的关键指标之一。目前，一般5口和8口桌面交换机的背板带宽在1Gbps3.2Gbps之间，专业交换机的背板带宽更高，比如一般的千兆交换机背板带宽可以达到8.8Gbps。（4）VLAN全称Virtual Local Area Network(虚拟局域网)，通过交换机的VLAN功能可以将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段(或者说是更小的局域网)，从而实现虚拟工作组的数据交换技术。通过VLAN还可以防止局域网产生广播效应，加强网段之间的管理和安全性。7.2数据链路层设备 7.2.2 交换机（5）堆叠）堆叠是指通过专用的连接电缆将两台或多台交换机相互连接起来，比如要连接两台交换机，可以从一台堆叠交换机的UP堆叠端口直接连接到另一台堆叠交换机的DOWN堆叠端口，以实现单台交换机端口数的扩充。7.2数据链路层设备 7.2.2 交换机5交换机的分类交换机的分类目前，市场上可供选择的交换机种类比较多，按端口可以分为5口、8口、16口以及24口等交换机；按端口的传输速率可以分为10Mbps交换机、100Mbps交换机、10Mbps/100Mbps自适应交换机、10Mbps/100Mbps/1000Mbps自适应交换机以及1000Mbps交换机；按照最广泛的普通分类方法，局域网交换机可以分为工作组交换机、部门能交换机和企业能交换三类。7.2数据链路层设备7.2.3网桥网桥工作在数据链路层，将两个局域网（网桥工作在数据链路层，将两个局域网（LAN）连起来，根据连起来，根据MAC地址（物理地址）来转发帧，地址（物理地址）来转发帧，可以看作一个可以看作一个“低层的路由器低层的路由器”（路由器工作在网络层，根据网络地址如IP地址进行转发）。它可以有效地联接两个LAN，使本地通信限制在本网段内，并转发相应的信号至另一网段，网桥通网桥通常用于联接数量不多的、同一类型的网段。常用于联接数量不多的、同一类型的网段。7.2数据链路层设备7.2.3网桥1网桥的工作原理如图7-10所示，网桥的端口1与网段A相连，端口2与网段B相连。网桥从端口接收到网段传送的各种帧，每当收到一个帧时，就先放在其缓冲区中。若此帧未出现差错，且欲发往目的站地址属于另一个网段，则通过查找站表，将收到的帧送往对应的端口转发出去，否则就丢弃此帧。仅在同一网段中通信的帧，不会被网桥转发到另一个网段去。7.2数据链路层设备7.2.3网桥图7-10 网桥的工作原理7.2数据链路层设备7.2.3网桥2网桥的分类网桥通常有透明网桥和源路由选择网桥两大类。透明网桥透明网桥简单的讲，使用这种网桥，不需要改动硬件和软件，无需设置地址开关，无需装入路由表或参数。只须插入电缆就可以，现有LAN的运行完全不受网桥的任何影响。7.2数据链路层设备7.2.3网桥源路由选择网桥源路由选择网桥源路由选择的核心思想是假定每个帧的发送者都知道接收者是否在同一局域网（LAN）上。当发送一帧到另外的网段时，源机器将目的地址的高位设置成1作为标记。另外，它还在帧头加进此帧应走的实际路径。另外，根据网桥在网络中所处位置的不同另外，根据网桥在网络中所处位置的不同又可分为内桥、外桥和远程桥。又可分为内桥、外桥和远程桥。7.2数据链路层设备作业：7-2-1选择题1）网卡是计算机与（）相连的设备。A.接口 B.传输介质 C.计算机 D.以上都不对2）交换机工作在（）A.物理层 B.数据链路层 C.网络层 D.高层3）当你需要把一个LAN分成两个子网时，你可以选用的网络设备是（0A.网桥 B.网关 C.路由器 D.Modem7.2数据链路层设备7-2-2填空题1)数据链路层的网络设备主要有网卡、和网桥。2）目前交换机的数据交换方式，主要采用 、直通式和碎片隔离式。3）根据网桥在网络中所处位置的不同可分为内桥、外桥和 。7-2-3简答题1)简述交换机的MAC地址的学习过程。2)简述交换机的主要技术指标。7.2数据链路层设备7.2.3网桥