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  第10题      
  知识点:   路由器   数据链路层   网络层   网络设备   物理层   链路   网络层协议
  关键词:   数据链路层   网络层   网络设备   物理层   协议   链路   数据   网络        章/节:   计算机技术知识与网络知识       

 
通过网络设备(10)连接两个网络,它们的物理层数据链路网络层协议可以是不同的。
 
 
  A.  路由器
 
  B.  调制解调器
 
  C.  网桥
 
  D.  中继器
 
 
 

 
  第7题    2015年下半年  
   44%
以太网中,不同网络设备是根据( )地址来区分的。
  第8题    2015年上半年  
   33%
以下关于中继器的叙述中,不正确的是(8)。
  第10题    2016年上半年  
   32%
(10)一般不作为核心网络骨干交换机选型的主要原则。
   知识点讲解    
   · 路由器    · 数据链路层    · 网络层    · 网络设备    · 物理层    · 链路    · 网络层协议
 
       路由器
        在广域网通信过程中,需要采用一种称为路由的技术,根据地址来寻找到达目的地的路径,路由器就是实现这个过程的网络设备。路由器在属于不同网络段的广域网和局域网间根据地址建立路由,并将数据送到最终目的地。路由器工作于网络层,它根据IP地址转发数据报,处理的是网络层的协议数据单元。路由器通过逻辑地址进行网络间的信息转发,可完成异构网络之间的互联互通,但只能连接使用相同网络层协议的子网。
        按应用范围的不同,路由协议可分为两类:在一个自治系统(Autonomous System,AS)内的路由协议称为内部网关协议(Interior Gateway Protocol,IGP),AS之间的路由协议称为外部网关协议(Exterior Gateway Protocol,EGP)。所谓自治系统,是指一个互联网络,就是把整个Internet划分为许多较小的网络单位,这些小的网络有权自主地决定在本系统中应采用何种路由选择协议。常用的内部网关协议有RIP-1、RIP-2、IGRP、EIGRP、IS-IS和OSPF。其中前4种路由协议采用的是距离向量算法,IS-IS和OSPF采用的是链路状态算法。对于小型网络,采用基于距离向量算法的路由协议易于配置和管理,且应用较为广泛。但在面对大型网络时,不但其固有的环路问题会变得更难解决,所占用的带宽也将迅速增长,以至于网络无法承受。因此对于大型网络,采用链路状态算法的IS-IS和OSPF较为有效,并且得到了广泛的应用。
 
       数据链路层
        数据链路层在物理层已能将信号发送到通信链路中的基础上,负责建立一条可靠的数据传输通道,完成相邻结点之间有效地传送数据的任务。正在通信的两个站点在某一特定时刻,一个发送数据,一个接收数据。数据链路层通过一系列协议实现以下功能。
        (1)封装成帧。把数据组成一定大小的数据块(称之为帧),然后以帧为单位发送、接收和校验数据。
        (2)流量控制。根据接收站的接收情况,发送数据的一方实时地进行传输速率控制,以免出现发送数据过快,接收方来不及处理而丢失数据的情况。
        (3)差错控制。当接收到数据帧后,接收数据的一方对其进行检验,如果发现错误,则通知发送方重传。
        (4)传输管理。在发送端与接收端通过某种特定形式的对话来建立、维护和终止一批数据的传输过程,以此对数据链路进行管理。
        就发送端而言,数据链路层将来自上层的数据按一定规则转化为比特流送到物理层进行处理;就接收端而言,它通过数据链路层将来自物理层的比特流合并成完整的数据帧供上层使用。最典型的数据链路层协议是IEEE开发的802系列规范,在该系列规范中将数据链路层分成了两个子层:逻辑链路控制层(LLC)和介质访问控制层(MAC)。
        (1)LLC:负责建立和维护两台通信设备之间的逻辑通信链路。
        (2)MAC:就像交通指挥中心控制汽车通行的车道一样,控制多个信息通道复用一个物理介质。MAC提供对网卡的共享访问与网卡的直接通信。网卡在出厂前会被分配给唯一的由12位十六进制数表示的MAC地址,MAC地址可提供给LLC来建立同一个局域网中两台设备之间的逻辑链路。
 
       网络层
        网络层用于从发送端向接收端传送分组,负责确保信息到达预定的目标。看到这里,也许读者会觉得不可思议:数据链路层不是已经保证了相邻结点之间无差错传送数据帧了吗?那么网络层到底有什么用呢?实际上它存在的主要目的就是解决以下问题。
        (1)通信双方并不相邻。在计算机网络中,通信双方可能是相互邻接的,但也可能并不是邻接的,这样当一个数据分组从发送端发送到接收端时,就可能要经过多个其他网络结点,这些结点暂时存储“路过”的数据分组,再根据网络的“交通状况”选择下一个结点将数据分组发出去,直到发送到接收方为止。
        (2)正如前面所阐述的一样,由于OSI参考模型是出现在许多网络协议之后的,它就必须为使用这些已经存在的网络协议的计算机网络之间的相互通信做出贡献。事实上,网络层的一些协议解决了这样的异构网络的互联问题。
        工作在网络层上的协议主要有IP协议和IPX协议。
 
       网络设备
        常见的网络设备简介如下。
               网卡
               网卡也称为网络适配器或网络接口卡(Network Interface Card,NIC)。网卡及其驱动程序事实上已基本实现了网络协议中底部两层的功能。它们具体负责主机向媒体收/发信号,实现帧一级协议的有关功能。
               集线器
               集线器(Hub)也称为线集中器,工作于数据链路层,它收集多个端口传来的数据帧并广播出去。集线器把结点都集中到总线上并相互连接在一起,也可以在hub之间相互用双绞线进一步互联接通。例如,可以先把每个小房间里的计算机连接在相应的一个hub上,再把这些hub互相连接而构成一个LAN网络。hub也可分为共享式hub、堆栈式hub和交换式hub。共享式hub和堆栈式hub整体作为一个网段;而交换式hub的每一个端口都允许作为一个网段,速度非常快。
               重发器
               重发器也称为中继器或转发器,这是一种在物理层上连接网段的小设备。因为信号在传输媒体的线路上传输一段距离后必然会发生衰减或者畸变,通过重发器放大增强信号并进行转发就可以保证信号可靠传输。采用重发器把两条(或更多条)干线连接起来,可以使这两个干线段成为同一个局域网。重发器连接的两个网段必须是同一种类型的局域网。
               网桥
               网桥也称为桥接器(Bridge),这是一种在数据链路层把同段互相连接起来的设备。在网桥中可以进行两个网段之间的数据链路层的协议转换。网桥最重要的功能是对数据进行过滤,即在网桥中保存着所连接的每个网段上所有站点的地址。当收到一个帧时,可以只让必要的数据信息通过网桥或只向相应的网段转发。
               交换机
               交换机也称为交换器。一台具有基本功能的以太网交换机的工作原理相当于一个具有很多个端口的多端口网桥,即是一种在LAN中互联多个网段,并可进行数据链路层和物理层协议换的网络互联设备。当一个以太网的信息帧到达交换机的一个端口时,交换机根据在该帧内的目的地址,采用快速技术把该帧迅速地转发到另一个相应的端口(相应的主机或网段)。目前在以太网交换机中最常用的高速切换技术有直通式和存储转发式两类。
               交换机可以分为二层交换机、三层交换机和多层交换机。二层交换机工作在数据链路层,起到多端口网桥的作用,主要用于局域网互联。三层交换机工作在网络层,利用IP地址进行交换,相当于带路由功能的二层交换机。多层交换机工作在高层(传输层以上),这是带协议转换的交换机。
               路由器
               在广域网通信过程中,需要采用一种称为路由的技术,根据地址来寻找到达目的地的路径,路由器就是实现这个过程的网络设备。路由器在属于不同网络段的广域网和局域网间根据地址建立路由,并将数据送到最终目的地。路由器工作于网络层,它根据IP地址转发数据报,处理的是网络层的协议数据单元。路由器通过逻辑地址进行网络间的信息转发,可完成异构网络之间的互联互通,但只能连接使用相同网络层协议的子网。
               按应用范围的不同,路由协议可分为两类:在一个自治系统(Autonomous System,AS)内的路由协议称为内部网关协议(Interior Gateway Protocol,IGP),AS之间的路由协议称为外部网关协议(Exterior Gateway Protocol,EGP)。所谓自治系统,是指一个互联网络,就是把整个Internet划分为许多较小的网络单位,这些小的网络有权自主地决定在本系统中应采用何种路由选择协议。常用的内部网关协议有RIP-1、RIP-2、IGRP、EIGRP、IS-IS和OSPF。其中前4种路由协议采用的是距离向量算法,IS-IS和OSPF采用的是链路状态算法。对于小型网络,采用基于距离向量算法的路由协议易于配置和管理,且应用较为广泛。但在面对大型网络时,不但其固有的环路问题会变得更难解决,所占用的带宽也将迅速增长,以至于网络无法承受。因此对于大型网络,采用链路状态算法的IS-IS和OSPF较为有效,并且得到了广泛的应用。
               网关
               网关也称为网间连接器、信关或联网机,是网络层以上的中继系统。用网关连接两个不兼容的系统要在高层进行协议转换,因此,网关也称为协议转换器。
               调制解调器
               调制解调器同样也是应用在广域网上,作为末端系统和通信系统之间信号转换的设备。它分为同步和异步两种,分别连接路由器的同步端口和异步端口,同步用于专线、帧中继和X.25等高速网络连接,异步用于PSTN的低速连接。调制解调器工作于物理层,它的主要作用是信号变换,即把模拟信号变换成数字信号,或者把数字信号变换成模拟信号。
 
       物理层
        物理层的所有协议就是人为规定了不同种类的传输设备、传输媒介如何将数字信号从一端传送到另一端,而不管传送的是什么数据。它是完全面向硬件的,通过一系列协议定义了通信设备的机械、电气、功能和过程特征。
        (1)机械特征:规定线缆与网络接口卡的连接头的形状、几何尺寸、引脚线数、引线排列方式和锁定装置等一系列外形特征。
        (2)电气特征:规定了在传输过程中多少伏特的电压代表1,多少伏特代表0。
        (3)功能特征:规定了连接双方每个连接线的作用,即哪些是用于传输数据的数据线,哪些是用于传输控制信息的控制线,哪些是用于协调通信的定时线,、哪些是用于接地的地线。
        (4)过程特征:具体规定了通信双方的通信步骤。
 
       链路
        链路(link)指的是从发信点到收信点(即从信源到信宿)的一串结点和线路。链路通信是指端到端的通信。
        计算机网络从逻辑结构上可以分成两部分:负责数据处理、向网络用户提供各种网络资源及网络服务的外层用户资源子网和负责数据转发的内层通信子网。通信子网由分组交换结点(简记为R)及连接这些结点的链路组成,负责在主机(Host,H)间传输分组。资源子网由连在网上的主机构成,为网上用户提供共享资源,入网途径和方法。局域网中的每台主机都通过网卡连接到传输介质上,网卡负责在各个主机间传递数据,显然,网卡和传输介质构成了局域网的通信子网,而主机集合则构成了资源子网。用户子网指的是由主计算机、终端、通信控制设备、连网外设、各种软件资源等组成。通信子网分为点对点通信子网和广播式通信子网。它主要有三种组织形式:结合型、专用型和公用型,如下图所示。
        
        网络的组织形式
        计算机网络也可以看作是在物理上分布的相互协作的计算机系统。其硬件部分除了单体计算机、光纤、同轴电缆以及双绞线等传输媒体之外,还包括插入计算机中用于收发数据分组的各种通信网卡(在操作系统中,这些网卡不当成一种外部设备),把多台计算机连接到一起的集线器(hub,该设备近年正逐步被相应的交换机取代),扩展带宽和连接多台计算机用的交换机(switch)以及负责路径管理、控制网络交通情况的路由器或ATM交换机等。其中路由器或ATM交换机是构成广域网络的主要设备,而交换机和集线则是构成局域网络的主要设备。这些设备都可看作一种专用的计算机。
        综上所述,计算机网络是一个由不同传输媒体构成的通信子网,与这个通信子网连接的多台地理上分散的具有唯一地址的计算机,将数据划分为不同长度分组进行传输和处理的协议软件以及应用系统所组成的传输和共享信息的系统。
 
       网络层协议
        网络层提供两种服务,即面向连接的服务和无连接的服务。ISO 8348文件定义了面向连接的服务(CONS),与此对应的协议是CCITT X.213,这两个文件的规定与X.25分组级协议(PLP)一致。ISO8473文件定义了无连接的网络服务(CLNS)。在OSI参考模型中,各个层次除了服务定义文件外,还有定义该功能的协议规范文件,但是在网络层没有相应的协议规范文件。
        ISO 8878文件(或X.223)类似于网络层的协议规范,它规定了从X.213服务原语到X.25分组协议的映像关系。
        另外,关于网际互联,ISO 9542描述了端系统和中间系统(ES-IS)之间的通信协议,ISO 10589描述了中间系统与中间系统(IS-IS)之间的通信协议。
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第10题    在手机中做本题