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  • 转载|数据链路层设备有哪些

    千次阅读 2018-11-08 00:19:57
    数据链路层设备有哪些——网卡  网卡是局域网中提供各种网络设备与网络通信介质相连的接口,全名是网络接口卡,也叫网络适配器,其品种和质量的好坏直接影响网络的性能和网上所运行软件的效果。网卡作为一种I/O...

            数据链路层的设备与组件是指那些同时具有物理层和数据链路层功能的设备或组件。数据链路层的设备与组件主要有网卡、网桥和交换机。

    数据链路层设备有哪些——网卡

      网卡是局域网中提供各种网络设备与网络通信介质相连的接口,全名是网络接口卡,也叫网络适配器,其品种和质量的好坏直接影响网络的性能和网上所运行软件的效果。网卡作为一种I/O接口卡插在主机板的拓展槽上,其基本结构包括接口控制电路、数据缓冲器、数据链路控制、编码解码电路、内收发器、介质接口装置等6大部分。

      网卡用于物理层和数据链路层。在数据链路层,网卡包含设备的物理地址用于执行特定网络系统结构所要求的数据格式化操作和介质接入操作的组件。作为操作系统和网卡之间接口的设备驱动器也是数据链路层的一部分。

      (1)网卡的类型

      各种网卡从外形上看都差不多,但不同类型的网卡其性能差别很大,甚至不能相互替代和兼容。必须保证网卡的类型和所使用的网络类型相匹配,这是一条基本的要求。按照网络技术分类网卡可分为以太网卡、令牌环网卡、FDDI网卡等,按照传输速率分类网卡可分为10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s和10Gb/s等多种速率的网卡。

      (2)网卡的驱动程序

      驱动程序是连接操作系统和硬件设备的一套软件系统。网卡驱动程序是数据链路层上的组成部分,可以在网络控制面板上找到,并实现对网卡的控制。大部分数据链路层的工作由网卡或交换机内部的芯片来完成。然而,设备驱动程序作为数据链路层的一部分,主要用于充当网卡和网络层之间的接口。因而,网卡驱动程序为网络中的操作而进行的正确配置和优化措施就显得尤为重要。

      (3)网卡的工作模式

      一些网卡能够工作在很多模式下。这种网卡可以被设计成依据所连接的设备自动选择最佳工作模式。网卡通常能够兼容的工作模式有如下几种:10Mb/s半双工、10Mb/s全双工、100Mb/s半双工、100Mb/s全双工。

      (4)网卡MAC地址

      每一网卡在出厂时都被分配了一个全球唯一的地址标识,该标识被称为网卡地址或媒体访问控制地址,由于该地址是固化在网卡上的,所以又被称为物理地址或硬件地址。网卡由48bit长度的二进制数组成。

     

     

    数据链路层设备有哪些——网桥

      网桥(Bridge)是早期的两端口二层网络设备,用来连接不同网段。网桥的两个端口分别有一条独立的交换信道,不是共享一条背板总线,可隔离冲突域。网桥比集线器(Hub)性能更好,集线器上各端口都是共享同一条背板总线的。后来,网桥被具有更多端口、同时也可隔离冲突域的交换机(Switch)所取代。

      (1)网桥的基本特征

    1.网桥在数据链路层上实现局域网互连;

    2.网桥能够互连两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质与不同传输速率的网络

    3.网桥以接收、存储、地址过滤与转发的方式实现互连的网络之间的通信;

    4.网桥需要互连的网络在数据链路层以上采用相同的协议

    5.网桥可以分隔两个网络之间的通信量,有利于改善互连网络的性能与安全性。

      (2)网桥原理

      网桥将两个相似的网络连接起来,并对网络数据的流通进行管理。它工作于数据链路层,不但能扩展网络的距离或范围,而且可提高网络的性能、可靠性和安全性。网络1和网络2通过网桥连接后,网桥接收网络1发送的数据包,检查数据包中的地址,如果地址属于网络1,它就将其放弃,相反,如果是网络2的地址,它就继续发送给网络2.这样可利用网桥隔离信息,将同一个网络号划分成多个网段(属于同一个网络号),隔离出安全网段,防止其他网段内的用户非法访问。由于网络的分段,各网段相对独立(属于同一个网络号),一个网段的故障不会影响到另一个网段的运行。

     

      网桥可以是专门硬件设备,也可以由计算机加装的网桥软件来实现,这时计算机上会安装多个网络适配器(网卡)。

      网桥的功能在延长网络跨度上类似于中继器,然而它能提供智能化连接服务,即根据帧的终点地址处于哪一网段来进行转发和滤除。网桥对站点所处网段的了解是靠“自学习”实现的,有透明网桥、转换网桥、封装网桥、源路由选择网桥。网桥示意如图所示。

    数据链路层设备有哪些——交换机

      交换机也是工作在数据链路层的网络互连设备,是局域网组网中最常用也是最主要的网络设备之一。交换机的种类很多,如以太网交换机、FDDI交换机、帧中继交换机、ATM交换机和令牌交换机等。

      (1)交换机的功能

      所有交换机的基本功能都是相同的,即接收帧、寻找通向目的地址的端口、发送帧。

      (2)交换机的工作方式

      一些交换机在发送帧前,可以帮助网络检查更多的帧信息,而不仅仅是检查源地址和目的地址。正是基于这些区别,交换机有4种方式。

    1)直通交换

    2)无碎片帧交换

    3)存储转发交换

    1. 自适应交换

     

    来源:中科院长春光机所  

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  • 网络设备

    千次阅读 2019-03-07 23:39:49
    物理层:中继器、集线器 数据链路层:网桥、交换器 网络层:路由器 网络层以上:网关

    物理层:中继器、集线器

    数据链路层:网桥、交换器

    网络层:路由器

    网络层以上:网关

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  • 网络层设备

    千次阅读 2019-01-08 00:05:08
    网络层设备层设备:中继器(repeater),集线器(hub) 主要功能就是对信号进行放大和整形。我们可以认为这样滴设备就是一条线缆一样。那么只 不过这条线缆具有信号滴放大和整形滴作用 在总线型网络中,避免冲突...

    网络各层设备
    一层设备:中继器(repeater),集线器(hub)
    主要功能就是对信号进行放大和整形。我们可以认为这样滴设备就是一条线缆一样。那么只
    不过这条线缆具有信号滴放大和整形滴作用
    在总线型网络中,避免冲突滴方式是一种叫做CSMA/CD滴东东
    二层设备:网桥(Bridge),交换机(switch)。
    区别:
    1.网桥是靠软件实现滴,交换机靠ASIC硬件实现。所以交换机滴转发效率要比网桥快很多。
    2.网桥最多支持16个端口,交换机理论上可以无限支持。
    3.网桥分成很多种类,而交换机只是实现其中滴一个功能,就是透明网桥。

    二层设备对于一层设备来说,提升滴功能就是可以认识二层地址了(二层地址有很多种,现阶段理解为MAC地址就行了)。认识二层地址滴好处就是不会像集线器那样,从一个端口收到数据,会转发到所有端口。
    二层设备是可以学习端口上连接滴设备滴MAC地址。所以,数据会根据二层设备上学习到滴MAC地址信息进行数据转发。
    正是因为有了MAC地址表,所以才充分避免了冲突,因为交换机通过目的MAC地址知道应该把这个数据转发到哪个端口。而不会像HUB一样,会转发到所有滴端口。所以,交换机是可以划分冲突域滴。因为冲突会导致网络传输效率降低。所以划分多个冲突域,减小冲突域范围是很有必要滴。
    交换机每一个端口就是一个冲突域。是说接在交换机端口上滴设备有可能会在这个范围内冲突。但是绝对不会和交换机上其他端口滴设备发生冲突。

    三层设备:三层交换机,路由器(Router )。
    区别:
    1.三层交换机端口多于路由器。但是三层交换机只有快速以太口和吉比特以太口,不如路由器接口种类丰富。
    2.三层交换机滴路由功能是通过在二层交换机上增加一个路由模块来完成。
    只是一块ASIC卡。所以三层处理能力不如路由器(不是转发能力)。
    在三层设备上,比二层设备更突出的一个功能就是能够隔离广播域。在一层和二层设备上,广播是会被发到所有滴端口,除了发出广播滴端口。这个功能是通过一个叫做路由表滴东东实现滴。这个类似于交换机里面滴MAC地址表。但是这里面放滴是IP地址信息。
    路由器不像交换机,交换机不配置滴话也是可以正常使用滴。路由器是必须要配置滴,至少要给每一个接口上配置一个IP地址,路由器才能够正常滴工作。
    记住一点,路由器上每个接口滴IP地址不能够在同一个网段(不懂滴这里先记下,网段这个概念在讲IP地址之后就懂了)。
    广播是不能够透过路由器滴接口从一端转发到另一端滴(严格来讲,这种说法是错误滴,不过现阶段讲错在哪就多了,所以暂且认为路由器可以隔离所有广播)。这样,我们就可以靠路由器来隔离广播域了。因
    为很多协议都是基于广播实现滴(比如ARP和DHCP等),所以,网络中广播多了也会影响网络滴性能。隔离广播域也是很必要滴。是接收处理,但不转发。因为在同一个网段滴广播,任何本网段内滴设备都必须处理.
    三层交换机接口分为两种,一个是switchport,一个是routed port。缺省情况下,所有滴都是switchport。switchport只能配置VLAN信息,trunk信息。不能配置IP地址。

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  • TCP/IP协议各网络设备

    千次阅读 2019-11-20 19:44:40
    中继器工作在OSI的一物理,我们知道,超5类线的传输距离最大为100米,超过这个距离信号就会衰减,中继器就是为了防止信号变差,将网络信号进行再生和重定时。 二、集线器(Hub) 集线器的特性与中继器相似,...

    一、中继器(Repeater

      中继器工作在OSI的一层物理层,我们知道,超5类线的传输距离最大为100米,超过这个距离信号就会衰减,中继器就是为了防止信号变差,将网络信号进行再生和重定时。

    二、集线器(Hub)

      集线器的特性与中继器相似,工作在一层物理层,它相当于多端口的中继器。它将连接到端口的计算机组成一个局域网,他会将数据广播到其它所有连接到端口的计算机上,每台计算机检查自己的MAC地址符不符合目标地址,不符合就不接收数据。由于集线器发送数据的特点导致了数据的不安全,另外集线器不允许多路同时通信,如果两台电脑同时向集线器发数据,集线器会向所有设备发送冲突信息。集线器属于早期网络设备,它只是将数据信号放大并进行傻瓜式的群发,并不认识地址或数据中的任何信息,现在基本上被交换机所替代。

    三、交换机(Switch)

      交换机解决了集线器的缺点,它根据数据MAC地址只将数据发送到目标计算机,而且可以多路同时通信。所以说交换机比集线器聪明了,因为它工作在OSI的第二层数据链路层,它可以知道数据帧的MAC地址。

      现在有了三层交换机。

    四、路由器(Router)

      路由器产生于交换机之后,它与集线器、交换机的作用有明显区别,它能够将整个互联网络分割成逻辑上独立的网络单位,为经过路由器的IP数据报寻找一条最佳的传输路径,将该数据传送到目的点。路由器工作在OSI的三层网络层,所以能够跨越不同的物理网络类型(以太网、FDDI等)。

      路由器可以隔离广播风暴而交换机不能。

    五、网关(Gateway)

      网关是指连接两个不同的网络(不同网段或不同接口协议类型)的设备,所以它又称网间连接器、协议转换器。网关不特指某一种设备,路由器很显然能够实现网关的功能,三层交换机、防火墙、服务器等也可以作为网关来使用

      在没有路由器的情况下,两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的,因为PC和二层交换机不具备路由寻址能力,要实现这两个网络之间的通信,则必须通过网关。一台主机可以有多个网关,默认网关的意思是一台主机如果找不到可用的网关,就把数据包发给默认指定的网关,由这个网关来转发数据包,所以一般在计算机上我们将路由器地址设为默认网关。

    六、家用路由器

     家用路由器跟我们计算机网络中所说的路由器还是有很大区别的, 一般计算机网络中说的路由器只负责数据路由(决定哪里收的数据包要发到哪里,要不要扔掉),其他功能由专门的设备来另外处理。

     现在的家用路由器集合了Router + Switch + NAT + DHCP服务器 + PPPoE客户端 + Firewall + 无线AP等功能为一体。

     1、家用路由器现在大都提供了switch的功能,所以可以拿来当交换机来使用。如下所示一个家庭路由器和一台交换机组成了一个11 LAN(包括路由器)的本地网络,如果用路由器替换交换机的话,只需将路由器的LAN口来当做交换机的端口来使用(有的可能还需要登陆路由器设置页面将DHCP设置为不启用)。

        

      2、NAT是为了解决IPV4类IP地址稀少的问题而诞生的,它使得若干个私有地址能够共用一个internet公网地址,并且他把内部地址对外隐藏起来,具有安全性。

          在最初的Internet体系结构中,每个主机都有一个全局的唯一IP地址,能够直接相互通信,而现在的Internet是由一个全局地址空间和许多私有地址空间组成。一个内网的计算机想与外界进行通信的话,NAT会随机分配一个未使用的端口号,并在路由器的路由表中与内网计算机形成一一映射关系 ,即 [内网IP+端口号] 转换为[公网IP+NAT分配的端口号],NAT将内网计算机向外发送的IP数据报里填充[公网IP+端口号],而在收到外面的IP数据包后,NAT根据端口号,进行比对路由表映射,看是哪个内网主机的数据包,将数据包发给相应的内网计算机。

       上面所说的端口映射是动态的,即当有连接的时候NAT自动分配端口,当连接关闭时,NAT会释放分配给这条连接的端口,以便以后的连接可以继续复用。还有一种静态端口映射,就是在NAT上开放一个固定的端口,然后设置此端口收到的数据要转发给内网哪个IP和端口,不管有没有连接,这个映射关系都会一直存在,这样就可以让公网主动访问内网的一个电脑。 使用动态端口映射只能是内网计算机主动去连接外网,然后二者再进行通信,外网中的计算机是无法主动连接内网计算机进行通信的,这就导致产生了P2P通信技术。

        家庭无线路由器提供自动NAT功能,当内网主机发送的数据到达Router时,路由器会根据NAT策略将私网IP转换为PPP拨号分配的IP,然后再发到Internet上。

      3、DHCP是动态主机配置协议的简称,它是一个局域网的网络协议,使用UDP,属于应用层协议,主要作用是给内部网络自动分配内网IP地址,路由器出口地址(网关)、DNS域名服务器地址等。

         DHCP协议采用客户端/服务器模型,普通电脑中都内置有DHCP客户端模块, 电脑接上网络后,DHCP客户端发现新连通的网络,会在该网络上找DHCP服务器,DHCP服务器将给电脑提供合理的网络配置,并把设置信息传回本机。现在的家用路由器集成了DHCP服务器功能,在我们电脑的网络设置中如果设置的是“自动获得IP地址”和“自动获得DNS服务器地址”那么使用的就是DHCP服务器发回来的设置。

      4、PPPOE虚拟拨号方式是ISP运营商方便有效地完成对用户的管理一种认证技术,通过pppoe协议,可以使以太网的主机通过一个简单的桥接设备连到一个远端的接入集中器上,远端接入设备能够实现对每个接入用户的控制和计费。

      5、无线AP:AP是Access Point的简称,无线AP即无线接入点,俗称“热点”。

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