第2章 计算机网络硬件基础

第2章计算机网络硬件基础本章主要内容数据线的分类与制作常用的计算机网络硬件的概念、分类、功能和特点常用的计算机网络硬件的安装和配置2.1数据线的分类与制作2.1.1双绞线及制作双绞线RJ-45水晶头双绞线网线制作工具双绞线的制作直通RJ-45接头的制作1－3、2－6交叉接法2.1数据线的分类与制作2.1.2光纤光通信系统图光纤组成图示2.1数据线的分类与制作2.1.3同轴电缆局域网中最常见的传输介质之一同轴电缆网线的制作材料及工具同轴电缆(包括“粗缆”和“细缆”)中继器、收发器、收发器电缆、粗/细同轴电缆网线附件、同轴电缆网线压线钳等2.2网卡2.2.1网卡的概念网卡即网络适配器，又称NIC，是将若干计算机连接成一个网络系统不可缺少的硬件设备之一网络适配器的基本功能是：网卡实现工作站与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，接收和执行工作站与服务器送来的各种控制命令，完成物理层的功能。每一块网卡都有全球惟一的物理地址。称之为MAC地址2.2网卡2.2.2网卡的分类1.按总线接口类型分ISA总线网卡PCI总线网卡PCI-X总线网卡PCMCIA总线网卡USB接口网卡2.2网卡2.按网络接口划分RJ-45接口网卡BNC接口网卡AUI接口网卡FDDI接口网卡ATM接口网卡2.2网卡3.按带宽划分10Mbps网卡100Mbps网卡10Mbps/100Mbps网卡1000Mbps以太网卡2.2网卡4.按网卡应用领域来分如果根据网卡所应用的计算机类型来分，可以将网卡分为：应用于工作站的网卡应用于服务器的网卡。2.2网卡2.2.3网卡的安装1．驱动程序的安装（Windows系统）在控制面板中双击“添加新硬件”选项，出现添加新硬件向导对话框单击“下一步”按钮，出现对话框提示用户系统将对新添加的硬件进行搜索先选择第一个单选项，单击“下一步”按钮出现对话框中显示了搜索驱动程序的多种定位方法，根据实际选择一项或多项复选项选择好了驱动程序的位置后，单击“下一步”按钮或者“确定”按钮后即可自动完成驱动的安装了2.2网卡2.网卡的配置安装网络客户安装网络协议配置工作组配置客户机网卡的IP地址2.2网卡2.2.4网卡的选购网卡的材质和制作工艺选择恰当的品牌根据网络类型选择网卡根据计算机插槽总线类型选购网卡根据使用环境来选择网卡2.3服务器概述2.3.1服务器的主要性能特点服务器其实也是一种计算机，它是由PC机发展过来的服务器的四大主要特性可靠性可用性可扩展性可管理性。2.3服务器概述2.3.2服务器的主要外观特点机箱大硬盘、内存容量大主板大有冗余件部件支持热插拨2.3服务器概述2.3.3服务器的分类入门级服务器工作组级服务器部门级服务器企业级服务器图2.5服务器外观2.3服务器概述1.入门级服务器这类服务器是最基础的一类服务器，也是最低档的服务器,其特性如下有一些基本硬件的冗余，如硬盘、电源、风扇等，但不是必须的通常采用SCSI接口硬盘，现在也有采用SATA串行接口的2.3服务器概述部分部件支持热插拨，如硬盘和内存等，这些也不是必须的通常只有一个CPU，但不是绝对，如SUN的入门级服务器有的就可支持到2个处理器的。内存容量也不会很大，一般在1GB以内，但通常会采用带ECC纠错技术的服务器专用内存。2.3服务器概述2．工作组服务器工作组服务器是一个比入门级高一个层次的服务器，但仍属于低档服务器之类,其特性如下通常仅支持单或双CPU结构的应用服务器可支持大容量的ECC内存和增强服务器管理功能的SM总线2.3服务器概述功能较全面、可管理性强，且易于维护采用Intel服务器CPU和Windows/NetWare网络操作系统，但也有一部分是采用UNIX系列操作系统的可以满足中小型网络用户的数据处理、文件共享、Internet接入及简单数据库应用的需求2.3服务器概述3．部门级服务器这类服务器是属于中档服务器之列，一般都是支持双CPU以上的对称处理器结构，具备比较完全的硬件配置，如磁盘阵列、存储托架等。部门级服务器的最大特点就是，除了具有工作组服务器全部服务器特点外，还集成了大量的监测及管理电路，具有全面的服务器管理能力，可监测如温度、电压、风扇、机箱等状态参数，结合标准服务器管理软件，使管理人员及时了解服务器的工作状况。大多数部门级服务器具有优良的系统扩展性2.3服务器概述4．企业级服务器企业级服务器是属于高档服务器行列。企业级服务器最起码是采用4个以上CPU的对称处理器结构，有的高达几十个。另外一般还具有独立的双PCI通道和内存扩展板设计，具有高内存带宽、大容量热插拔硬盘和热插拔电源、超强的数据处理能力和群集性能等企业级服务器产品除了具有部门级服务器全部服务器特性外，最大的特点就是它还具有高度的容错能力、优良的扩展性能、故障预报警功能、在线诊断和RAM、PCI、CPU等具有热插拨性能。2.4集线器2.4.1集线器概述1.集线器的一般应用,集线器常用在一个小型局域网中图2.6集线器的一般应用2.4集线器2.集线器的主要不足用户带宽共享，带宽受限广播方式，易造成网络风暴非双工传输，网络通信效率低2.4集线器2.4.2集线器的分类集线器也像网卡一样是伴随着网络的产生而产生的，它的产生早于交换机，更早于后面将要介绍的路由器等网络设备，所以它属于一种传统的基础网络设备图2.7集线器的外观2.4集线器1．按端口数量来分这是最基本的分类标准之一。按照集线器能提供的端口数来分的话，目前主流集线器主要有8口、16口和24口等2．按带宽划分集线器也有带宽之分，如果按照集线器所支持的带宽不同，通常可分为10Mbps、100Mbps、10/100Mbps三种2.4集线器3．按照配置的形式分按整个集线器的配置来分，一般可分为独立型集线器、模块化集线器和堆叠式集线器三种独立型集线器4．按照管理的方式分按集线器对数据信号的管理方式来分，集线器又可分为：切换式、共享式和可堆叠共享式三种2.4集线器2.4.3集线器的端口类型集线器通常都提供三种类型的端口，即RJ-45端口、BNC端口和AUI端口，以适用于连接不同类型电缆构建的网络。一些高档集线器还提供有光纤端口和其他类型的端口2.4集线器1．RJ-45接口集线器的RJ-45端口即可直接连接计算机、网络打印机等终端设备，也可以与其他交换机、集线器等集线设备和路由器进行连接2．BNC端口BNC端口就是用于与细同轴电缆连接的接口。大多数10Mbit/s集线器都拥有一个BNC端口2.4集线器3．AUI端口AUI端口可用于连接粗同轴电缆的AUI接头，因此这种接口用于与粗同轴电缆网络的连接，目前带有这种接口的集线器比较少，主要是在一些骨干级集线器中才具备4．集线器堆叠端口这种端口当然是只有可堆栈集线器才具备的，它的作用也就是如它的名字一样，是用来连接两个可堆栈集线器的2.4集线器2.4.4集线器的选购要点带宽的选择端口的选择在端口的选择上应充分考虑到网络的发展最好别端口太多网管功能选择2.4集线器2.4.5集线器的网络安装和连接集线器的安装固定安装支架固定设备固定导线器集线器的连接集线器的信号转发原理集线器的堆叠级联2.5交换机概述2.5.1透明网桥网桥的功能过滤和转发协议转换缓冲管理网桥的分类透明网桥源站选路网桥2.5交换机概述透明网桥的工作原理网段1以太　网网段2网桥A的桥接表端口1端口2单播数据包过滤转发主机A的MAC地址AA-AA-AA-AA-AA-AA主机Z的MAC地址ZZ-ZZ-ZZ-ZZ-ZZ-ZZ主机Y的MAC地址YY-YY-YY-YY-YY-YY主机X的MAC地址XX-XX-XX-XX-XX-XX主机C的MAC地址CC-CC-CC-CC-CC-CC主机B的MAC地址BB-BB-BB-BB-BB-BB以太　网HOSTAHOSTBHOSTCHOSTXHOSTYHOSTZ网桥AMAC地址输出接口端口1端口2端口1端口1端口2端口2AA-AA-AA-AA-AA-AAZZ-ZZ-ZZ-ZZ-ZZ-ZZYY-YY-YY-YY-YY-YYXX-XX-XX-XX-XX-XXCC-CC-CC-CC-CC-CCBB-BB-BB-BB-BB-BB图2.8透明网桥的工作原理2.5交换机概述2.5.2交换机的交换方式交换机的工作原理图2.9交换机进行地址学习、数据广播图2.10交换机进行数据转发2.5交换机概述交换机的交换方式存储转发方式（store-and-forward）直通方式（cut-through）无碎片直通方式（Fragmentfreecut-through）2.5交换机概述图2.11交换机的数据转发方式2.5交换机概述网桥和交换机的比较交换机可看作多端口的网桥，两者均通过检查收到帧的源MAC地址来进行地址学习，两者均根据目的MAC地址来做转发决定，两者均转发二层广播。但它们最大的区别在于网桥基于软件，交换机基于硬件2.5交换机概述2.5.3交换机的特性每个端口独享带宽与集线器的共享带宽不同，交换机的各个端口是独享带宽，可以实现全双工通信增大了总带宽若交换机每个端口带宽为BW，共有n个端口，则由该交换机构成的网络的总带宽等于（BW*n）/2或BW*n，其中（BW*n）/2为所有端口以半双工通信方式工作时的总带宽，BW*n为全双工通信时的总带宽2.5交换机概述分割冲突域采用交换机的网络虽然可以提高数据交换的处理能力、分割冲突域，但交换机对于广播的数据是要进行转发的，所以连接在交换机上的设备仍然处于同一个广播域。要隔离广播域，可以使用路由器来实现。但由于路由器的成本较贵，比较经济的隔离广播域的方式是采用虚拟局域网（VLAN）2.5交换机概述2.5.4交换机的分类按照覆盖范围分广域网交换机局域网交换机按连接的网络类型分以太网交换机ATM交换机2.5交换机概述按应用的层次分电信级交换机企业级交换机部门级交换机工作组级交换机桌面型交换机按照交换机的结构分固定端口交换机模块化交换机2.5交换机概述按照工作协议的层次分二层交换机三层交换机四层交换机2.6路由器的基本知识2.6.1路由器硬件介绍CPU存储器ROM（ReadOnlyMemory）只读存储器NVRAM（NonvolatileRandomAccessMemory）非易失性RAM闪存（FLASHMemory）RAM（RandomAccessMemory）2.6路由器的基本知识表2-1路由器软件与存储器的关系文件类型名称存放位置运行位置引导文件BootstrapROMRAMOS映像（image）CiscoIOSFlashRAM配置文件running-configRAMRAMstartup-configNVRAMRAM2.6路由器的基本知识路由器接口局域网接口广域网接口高速同步串口同步/异步串口AUI端口ISDN端口管理端口Console端口AUX端口2.6路由器的基本知识2.6.2路由器工作原理图2.19路由器的工作原理示意图