常见组网设备（PPT96页)

包头职业技术学院计算机网络技术与应用——常见网络设备网络设备2网络设备的分类3网络设备NetworkDevices网络接口设备网络适配器NIC调制解调器Modem网络连接设备集线器HUB交换机Switch网络互连设备中继器Repeater网桥Bridge路由器Router网关Gateway网络布线设备网络辅助设备网络设备的功能是什么？网络设备的基本工作原理是什么？如何选用（设计）网络设备？如何评价（比较）网络设备？如何安装和使用网络设备？如何管理和配置网络设备？如何维护和监控网络设备？怎样学习网络设备的知识？4物理层设备51、调制解调器Modem•基于PSTN实现计算机联网的信号转换与通信设备2、光纤收发器FiberConverter•基于光纤/光缆传输介质实现计算计联网的信号转换设备3、中继器Repeater•通信信号的放大与整形设备，用来实现物理网络的互连4、集线器HUB•多端口中继器，用来实现物理网络的组建与信号传输早期远程网络主要通过租用电信部门广泛建立的公用交换网络PSTN(PublicSwitchedTelephoneNetwork)通信线路实现，专门铺设远程网络通信线路在很多情况下虽然可行，但费用很高。传统PSTN中用户终端线路传输的信号是模拟信号，而计算机处理的是数字数据/信号，必须在这两种信号间进行转换才可利用PSTN线路实现计算机联网，这个转换设备就是调制解调器Modem。调制解调器是两个设备的合成体，用于双向计算机网络通信。调制器Modulator：把计算机需要传输的数字数据信号调制为适合PSTN线路的模拟信号。解调器Demodulator：把来自PSTN线路的模拟通信信号转换为数字信号并提取其中的通信数据。除了必要的信号转换之外，Modem还须完成计算机通信所需的物理层和数据连路层的相关通信控制工作，这由相应的通信协议来实施。Modem不是纯粹的物理层设备。MODEM概述6PSTN网络系统构成7端局端局长途局中心局长途局本地回路准长途干线高带宽长途干线准长途干线本地回路光纤、微波、同轴双绞线双绞线MODEM的工作原理8Modem属于网络接口设备，工作在OSI/RM的物理层和数据连路层（部分）。物理层协议：规定通信双方的信号传输与交互的一系列规则，主要由CCITT（ITU）根据不同的数据传输速率制定，如V.22、V.32、V.32bis、V.34、V.34+、V.90、V.92等数据链路层协议：规定通信双方的数据传输于交互的一系列规则，典型的协议有三种：•面向字符的仿真终端(SimulationTerminal)协议•面向字符的SLIP(SerialLineInternetProtocol)•面向比特流的PPP(PointtoPointProtocol)MODEM的工作协议9MODEM的使用方式10利用Modem和PSTN建立起来的网络往往称为拨号网络Dial-upNetwork，这种网络可按需建立和拆除。内置Modem卡：独立的可安装到总线扩展槽中的Modem。外置Modem：具有独立供电装置的独立网络设备，连接到计算机串行口。主板集成的Modem：直接由主机板提供。PCMCIAModem：笔记本电脑使用。机架式Modem（池）：ISP使用。无线Modem：手机GPRS/CDMA网络使用。其他工业用Modem等。MODEM的分类11Modem硬件的安装：根据不同类型的Modem进行不同方式的安装。线路的连接：电话线（LineIn）、数据线（串行电缆/USB电缆）。驱动程序的安装和有关硬件参数的配置。拨号网络Dial-UpNetwork的建立和设置。网络层协议的配置和应用软件的安装。注意外界的强干扰信号、雷雨天气禁用。MODEM的安装与使用12DSL（DigitalSubscriberLine数字用户线路）Modem技术：利用PSTN线路直接传输数字信号，获得更高的通信性能，同时保留传统的语音通信。最典型的应用模式是ADSL（非对称式DSL），上行和下行的数据传输速率不相同。Cable（电缆）Modem技术：利用已有的有线电视系统线路传输计算机通信信号，同时保留传统的电视信号传输。该技术对ADSL技术形成一定的冲击。两种新型MODEM技术13光纤收发器的主要作用是实现光、电信号的相互转换，因此又称为光电转换器。其作用也可理解为光信号和电信号的相互调制解调，因此也有地方称为光纤Modem。早期组网时，由于光纤、光缆成本较高，因此使用频率较低。当需要在电信号网络中使用光纤提高通信质量和距离时，可以使用光纤收发器实现光电信号转换，从而实现光信号传输和电信号传输的无缝对接。随着网络中使用的光纤、光缆越来越多，频繁使用外置独立的光纤收发器会带来一些问题，因此当前有许多网络通信设备把光纤收发器直接集成在设备内部，由此直接提供光纤接口。有些光纤收发器使用外置独立电源，有些自身集成电源电路。光纤收发器概述14光纤收发器的分类按光纤类型分类：单模和多模光纤收发器按光纤数量分类：单纤和双纤收发器按传输速度分类：10、100、1000Mbps等按物理结构分类：桌面独立式和机架式光纤收发器提供的端口类型电信号端口：RJ-45端口光信号端口：SC【方】、ST【圆】等光纤端口光纤收发器的使用注意事项收发双方最好使用同一品牌同一型号同一批次的产品大多数光纤收发器仅支持全双工工作模式，注意温度适应性光纤收发器的分类与使用15光纤收发器设备16中继器Repeater是简单的网络设备，一般提供两个等同的网络端口，其作用是把从一个网络端口接收到的通信信号经过内部电子线路的整形放大后从另一个网络端口转发出去。因此又称为转发器，可双向转发通信信号。当一个网络中的通信信号在一段传输介质上不能顺利传输到目的节点时，可利用中继器有效扩大联网范围和距离。中继器工作在OSI/RM的最低层物理层，仅处理通信信号，不理解信号中包含的通信数据。因此可认为中继器不具备任何智能，能转发任何类型的数据包，不管数据包正确与否，也不论是单播、组播还是广播数据包。中继器概述17从另一个角度看，也可以把中继器看作是网络互连设备，把位于不同位置的两个物理网段互连起来，但要求互连的这两个物理网段的物理层一致，也即中继器的每个网络端口是一致的。利用中继器把两个物理网段互连后形成的一个大网段应看作是同一个物理网络。在同一个物理网络中可以使用的中继器数量往往是有限制的，原因是通信双方在通信过程中需要保障数据的传输时间和响应时间。既有电信号的中继器，也有光信号的中继器，还有无线信号的中继器，应根据不同的信号类型选择相应的中继器类型，不能混用。中继器概述18中继器的使用1910BASE-2/10BASE-5以太网中使用中继器时存在5-4-3规则的限制，组网时必须遵循。5：整个物理网络一共可以包含5个互连在一起的网段Segment4：整个物理网络中最多可以放置4个中继器。3：整个物理网络的5个网段中最多允许3个网段可以接入计算机节点。另外：每个中继器对于整个网络而言均算作2个节点。中继器连接的网络/网段20从本质上讲，集线器HUB是一个多端口的中继器，它也仅工作在OSI/RM的最低层物理层，其内部也仅处理通信信号而不涉及信号中的通信数据。集线器提供多个相同的网络端口，每个网络端口可连接一联网设备。和中继器不同的是集线器一般提供使用双绞线的RJ-45端口，有些可能提供少量AUI端口或BNC端口。发明集线器是为了改善和解决总线拓扑结构的10BASE-2以太网的种种弊端问题，使网络组建简单化，使网络工作更加稳定可靠，使网络故障范围缩减在较小的范围内。集线器概述21使用集线器作为连网设备而形成的拓扑结构是星型结构，但本质上并没有改变网络通信的工作原理。从集线器的工作原理来看，集线器内部实际上仍然是一条总线，所有的网络端口“挂”在这条总线上，当一个网络端口收到通信信号后经过整形放大处理后送到这条内部总线上“广播”到其他所有网络端口上，连接在这些端口上的设备都可以接收到这个相同的通信信号。从工作原理可以看出集线器是典型网络共享设备，所有网络端口共享整个网络带宽，因此其网络通信性能是比较低的，这是导致集线器被效率更高的网络交换机代替的主要原因。集线器概述22集线器的使用23从每个集线器网络端口用一根双绞线连接到一个网络设备，这条双绞线的最大距离是100米。“Hub”本意是“中心”的意思，集线器是一种中心节点设备，很多连接网络设备节点的通信线路在集线器处集中。只有集线器本身损坏才会导致整个网络瘫痪，某个网络端口故障不会影响到其他的网络端口。每个网络端口的地位是等同无差别的。集线器的工作原理24所有端口同在一个物理网段和物理网络一个集线器提供的网络端口数量是有限的，而网络的规模在不断扩张，单个集线器不能满足组网需求，多个集线器共同工作是组网的必然要求。集线器之间相互连接的形式串联(级联Cascade)：利用已有的RJ-45端口（通用端口/专用级联端口）或专门的BNC端口/AUI端口实现级联，简单易行，基本不增加成本，但要占用可用端口。串联的方式可增加网络覆盖范围。并联(堆叠Stack)：利用集线器背板专门的堆叠端口实施多集线器连接，堆叠之后的多个集线器形成一个逻辑上的整体。堆叠端口增加了集线器的成本，而且堆叠只能在近距离内实现。多个集线器堆叠或级联后形成了一个更大的物理网络，连接在所有集线器端口上的网络设备在更大的范围中共享网络带宽，导致整个网络的通信性能进一步降低。集线器的互联25集线器的级联26集线器的堆叠27不同厂家集线器使用的堆叠技术各不相同，因此只能使用同一厂家同一型号的多个集线器进行堆叠。集线器的堆叠方式有两种不同的实现方式，由集线器提供不同的堆叠模块和堆叠电缆来实现，不能混合使用。几个集线器堆叠成功后形成一个更大的集线器整体，它们同在一个物理网段，共享同一个冲突域和广播域。按提供的RJ-45端口数量分类5口、8口、12口、16口、24口等按传输速率/带宽分类10M、100M、10/100M双速自适应按配置形式分类独立式、堆叠式、模块式按是否提供智能功能分类普通型、智能型按是否提供网管功能分类非网管型、网管型按安装形式分类桌面式、机架式集线器的分类28普通集线器选择合适的位置放置，适合接线和调试观察，注意水火安全、通风良好等。机架式集线器必须使用厂商提供的配件正确地安装到指定类型的机架上。集线器使用过程注意：供电良好、防雷措施、防尘防湿、不要重物堆压等。各种集线器端口连接形式正确，操作得当。集线器的上电初始化和工作过程中注意有关指示灯的状态变化。智能集线器的管理与维护。集线器的安装与使用29数据链路层设备和物理层设备的功能类似，用来实现物理网络/网段的组建，形成通信网络的物质基础。数据链路层设备不仅处理物理层的通信信号，还要上升到数据链路层处理数据帧。在数据帧处理的基础上可以实现更多的网络功能，并可有效提升网络的性能。数据链路层设备工作在两个协议层次上，其内部构成比物理层设备复杂，工作原理也更加复杂，所涉及的技术特性也多。本课程主要涉及以太网数据链路层设备，包括网卡、网桥和交换机，因此在学习这些设备时应努力联系前面学习的以太网技术。数据链路层设备概述30网卡是网络接口卡的简称，缩写为NIC(NetworkInterfaceCard)，又称为网络适配器(NetworkAdapter)。网卡是连接连网设备（计算机等）和网络传输介质的网络接口设备，它的基本功能是实现通信信号与数据的收/发，以及为数据收/发而做的相关工作，如数据格式的转换与通信规程控制等。网卡是计算机等连网设备与物理网络之间连接的“咽喉”通道，直接决定了连网设备所能达到的网络通信性能。网卡的一端与连网设备的总线连接，一方面接受来自总线的需要发送的数据和控制指令，另一方面向总线发送收到的数据和相关状态信息。网卡的另一端与物理网络的传输介质相连