免费智能真题库 > 历年试卷 > 信息系统监理师 > 2015年下半年 信息系统监理师 上午试卷 综合知识
  第7题      
  知识点:   网络设备   以太网
  关键词:   网络设备   以太网   网络        章/节:   计算机技术知识与网络知识       

 
以太网中,不同网络设备是根据( )地址来区分的。
 
 
  A.  LLC
 
  B.  MAC
 
  C.  IP
 
  D.  IPX
 
 
 

 
  第14题    2015年上半年  
   38%
电缆传输信道测试不包括(14)检测。
  第7题    2014年上半年  
   44%
Etherent 采用的媒体访问控制方式为(7)。(8)是100Base-T使用的传输介质。
  第13题    2013年上半年  
   36%
将单位内部的局域网接入Internet(因特网)所需使用的接入设备是(13)。
   知识点讲解    
   · 网络设备    · 以太网
 
       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。
 
       以太网
        以太网是最早使用的局域网,也是目前使用最广泛的网络产品。以太网有10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s、10Gb/s等多种速率。
               以太网传输介质
               以太网比较常用的传输介质包括同轴电缆、双绞线和光纤三种,以IEEE 802.3委员会习惯用类似于10Base-T的方式进行命名。这种命名方式由三个部分组成:
               (1)10:表示速率,单位是Mb/s。
               (2)Base:表示传输机制,Base代表基带,Broad代表宽带。
               (3)T:传输介质,T表示双绞线、F表示光纤、数字代表铜缆的最大段长。
               传输介质的具体命名方案如下表所示,了解这些知识是十分必要的。
               
               以太网传输介质表
               
               以太网时隙
               时间被分为离散的区间称为时隙(Slot Time)。帧总是在时隙开始的一瞬间开始发送。一个时隙内可能发送0,1或多个帧,分别对应空闲时隙、成功发送和发生冲突的情况。
                      设置时隙理由
                      在以太网规则中,若发生冲突,则必须让网上每个主机都检测到。信号传播整个介质需要一定的时间。考虑极限情况,主机发送的帧很小,两冲突主机相距很远。在A发送的帧传播到B的前一刻,B开始发送帧。这样,当A的帧到达B时,B检测到了冲突,于是发送阻塞信号。B的阻塞信号还没有传输到A,A的帧已发送完毕,那么A就检测不到冲突,而误认为已发送成功,不再发送。由于信号的传播时延,检测到冲突需要一定的时间,所以发送的帧必须有一定的长度。这就是时隙需要解决的问题。
                      在最坏情况下,检测到冲突所需的时间
                      若A和B是网上相距最远的两个主机,设信号在A和B之间传播时延为τ,假定A在t时刻开始发送一帧,则这个帧在t+τ时刻到达B,若B在t+τ-ε时刻开始发送一帧,则B在t+τ时就会检测到冲突,并发出阻塞信号。阻塞信号将在t+2τ时到达A。所以A必须在t+2τ时仍在发送才可以检测到冲突,所以一帧的发送时间必须大于2τ
                      按照标准,10Mb/s以太网采用中继器时,连接最大长度为2500m,最多经过4个中继器,因此规定对于10Mb/s以太网规定一帧的最小发送时间必须为51.2μs。51.2μs也就是512位数据在10Mb/s以太网速率下的传播时间,常称为512位时。这个时间定义为以太网时隙。512位=64字节,因此以太网帧的最小长度为64字节。
                      冲突发生的时段
                      (1)冲突只能发生在主机发送帧的最初一段时间,即512位时的时段。
                      (2)当网上所有主机都检测到冲突后,就会停发帧。
                      (3)512位时是主机捕获信道的时间,如果某主机发送一个帧的512位时,而没有发生冲突,以后也就不会再发生冲突了。
               提高传统以太网带宽的途径
               以往被淘汰、传统的以太网是以10Mb/s速率半双工方式进行数据传输的。随着网络应用的迅速发展,网络的带宽限制已成为进一步提高网络性能的瓶颈。提高传统以太网带宽的方法主要有以下3种。
                      交换以太网
                      以太网使用的CSMA/CD是一种竞争式的介质访问控制协议,因此从本质上说它在网络负载较低时性能不错,但如果网络负载很大时,冲突会很常见,因此导致网络性能的大幅下降。为了解决这一瓶颈问题,“交换式以太网”应运而生,这种系统的核心是使用交换机代替集线器。交换机的特点是,其每个端口都分配到全部10Mb/s的以太网带宽。若交换机有8个端口或16个端口,那么它的带宽至少是共享型的8倍或16倍(这里不包括由于减少碰撞而获得的带宽)。
                      交换以太网能够大幅度的提高网络性能的主要原因是:
                      .减少了每个网段中的站点的数量;
                      .同时支持多个并发的通信连接。
                      网络交换机有三种交换机制:直通(Cut through)、存储转发(Store and forward)和碎片直通(Fragment free Cut through)。
                      交换式以太网具有几个优点:第一,它保留现有以太网的基础设施,保护了用户的投资;第二,提高了每个站点的平均拥有带宽和网络的整体带宽;第三,减少了冲突,提高了网络传输效率。
                      全双工以太网
                      全双工技术可以提供双倍于半双工操作的带宽,即每个方向都支持10Mb/s,这样就可以得到20Mb/s的以太网带宽。当然这还与网络流量的对称度有关。
                      全双工操作吸引人的另一个特点是它不需要改变原来10Base-T网络中的电缆布线,可以使用和10Base-T相同的双绞线布线系统,不同的是它使用一对双绞线进行发送,而使用另一对进行接收。这个方法是可行的,因为一般10Base-T布线是有冗余的(共4对双绞线)。
                      高速服务器连接
                      众多的工作站在访问服务器时可能会在服务器的连接处出现瓶颈,通过高速服务器连接可以解决这个问题。使用带有高速端口的交换机(如24个10Mb/s端口,1个100Mb/s或1000Mb/s高速端口),然后再把服务器接在高速端口上并使用全双工操作。这样服务器就可以实现与网络200Mb/s或2000Mb/s的连接。
               以太网的帧格式
               以太网帧的格式如下图所示,包含的字段有前导码、目的地址、源地址、数据类型、发送的数据,以及帧校验序列等。这些字段中除了数据字段是变长以外,其余字段的长度都是固定的。
               
               以太网的帧结构
               注:字段的长度以字节为单位
               前导码(P)字段占用8字节。
               目的地址(DA)字段和源地址(SA)字段都是占用6字节的长度。目的地址用于标识接收站点的地址,它可以是单个的地址,也可以是组地址或广播地址,当地址中最高字节的最低位设置为1时表示该地址是一个多播地址,用十六进制数可表示为01:00:00:00:00:00,假如全部48位(每字节8位,6字节即48位)都是1时,该地址表示是一个广播地址。源地址用于标识发送站点的地址。
               类型(Type)字段占用两字节,表示数据的类型,如0x0800表示其后的数据字段中的数据包是一个IP包,而0x0806表示ARP数据包,0x8035表示RARP数据包。
               数据(Data)字段占用46~1500个不等长的字节数。以太网要求最少要有46字节的数据,如果数据不够长度,必须在不足的空间插入填充字节来补充。
               帧校验序列(FCS)字段是32位(即4字节)的循环冗余码。
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第7题    在手机中做本题