4 计算机网络硬件基础

4计算机网络硬件基础4.1主要网络终端设备4.1.1服务器服务器（Server）是一台被工作站访问的计算机，其主要任务是运行网络操作系统和其他的应用软件，为网络提供通信控制、管理和共享资源等。服务器是整个网络系统的核心，通常由一台高性能的计算机担任。根据服务器在网络中所承担的任务和所提供的功能不同把服务器分为：文件服务器、数据库服务器和应用服务器。4.1.2工作站工作站（Clent）又称客户机，是指连入网络、并且接收网络服务器控制和管理的，共享网络资源的计算机。客户机与服务器不同，服务器是为网络上许多网络用户提供服务以共享它的资源，而客户机仅对操作该客户机的用户提供服务。工作站可分为:有盘工作站；工作站本身配置硬盘驱动器。无盘工作站；自身没有配置磁盘驱动器。4.2网络适配器网络适配器NIC（NetworkInterfaceCard）也就是俗称的网卡。计算机主要通过网卡接入局域网络。网卡除了起到物理接口作用外，还有控制数据传送的功能。一方面负责接收网络上传过来的数据包，解包后，将数据通过主板上的总线传输给本地计算机；另一方面它将本地计算机上的数据打包后送入网络。另外，网卡还有串/并转换功能。4.2.1网卡的类型及其特点4.2.1.1以接头种类区分网卡上的接头可以有3种选择：AUI接头、BNC接头和RJ-45接头，它们分别用来连接3种不同的网络电缆，即AUI电缆、RG－58A／U电缆和双绞线。目前，通常使用RJ-45接头的网卡。RJ－45接头用来连接非屏蔽双绞线（UTP〕和屏蔽双绞线（STP）两种网络电缆，因易于扩展、系统调试方便，所以得到曾遍采用。4.2.1.2以总线（Bus）接口区分网卡对内则是插在计算机的扩展槽上，通过总线来与计算机沟通。主要有三种类型的总线：ISA和EISA：宽度为8位，后来扩展为16位。EISA是为了提高ISA接口的数据传输率而设计的。PCI：由Intel所主导的总线标准，可以支持32位及64位的数据传输。USB：即“通用串行总线”。有以下特点：高扩展性，“热插拔（“Hotswap）”，“即插即用”。4.2.1.3以数据的传输速率区分目前，以太网网络以带宽区分为10Mb／s、100Mb／s和1000Mb／s三类。因此，相应的也有10Mbps网卡、100Mbps网卡和1000Mbps网卡。100Mbps网卡又称为快速以太网卡。由于其带宽加宽，相对地大幅度提高了网络的整体传输效率，因此，己经成为局域网市场的主流标准。4.2.2无线网卡无线网卡在传送信息时不需要双绞线或同轴电缆。不过，所有的无线网卡都必须另外连上一个“收发天线”。无线网卡的作用类似于以太网中的网卡，作为无线网络的接口，实现与无线网络的连接．根据接口类型的不同，无线网卡主要分为PCMCIA、PCI和USB无线网卡三种类型。4.2.3网卡的硬件地址网卡的硬件地址，又称为MAC地址，无法改动，全球唯一的．MAC地址都是由6个字节（48位）组成，前3个字节是厂商的编号，后3个字节是网卡的编号。由于MAC地址可以惟一的辨识网卡，所以在一些特殊的网络服务中可以起到不可替代的作用，如远程启动和网络连接．4.2.4网卡的选择网卡的选择从以下几方面考虑：①网卡的总线②选择速度为100Mbps的快速以太网网卡时，可适当考虑选用10/100MBbps自适应网卡③是否支持全双工工作模式④是否支持远程启动⑤能够提供多种操作系统下的驱动程序4.2.5网卡的安装与设置网卡的安装与设置有以下几步：１．关闭计算机，切断电源２．打开计算机的机箱３．在主板上找到一个适合所购买网卡的总线插槽４．用螺丝刀把该插槽后的档板去掉５．将网卡插入该总线插槽６．用螺丝将网卡固定好７．把机箱重新盖好，插上与网络相连的电缆，接上交流电源4.3网络传输媒介4.3.1同轴电缆同轴电缆以硬铜线为芯，外包一层绝缘材料。这层绝缘材料外用密织的网状屏蔽导体环绕，网外又覆盖一层保护性材料.同轴电缆可以用于长距离的电话网络、有线电视信号的传输通道以及计算机局域网络。在所有的网线中，同轴电缆的传输速度最低，一般只用于10M网络的连接。4.3.2双绞线双绞线由许多对线组成的数据传输线。双绞线电缆中封装有一对或一对以上的双绞线，每一对双绞线一般由两根绝缘铜导线相互缠绕而成.双绞线可分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）两大类。屏蔽双绞线能减小辐射，防止信息被窃听，同时还具有较高的数据传输率但价格相对较高，安装时要比非屏蔽双绞线困难.但在计算机网络中使用最多的是5类非屏蔽双绞线，4.3.3光纤光纤（FiberOptics）即光导纤维，是一种细小、柔韧并能传输光信号的介质，一根光缆中包含有多条光纤,是由许多根细如发丝的玻璃纤维外加绝缘套组成的。光纤通信的主要组成部件有光发送机、光接收机和光纤，当进行长距离信息传输时还需要中继机。光纤分为单模光纤（SingleModeFiber）和多模光纤（MultiModeFiber）两种。4.3.4无线传输媒介无线传输媒体包括无线电波、微波、红外线和激光。微波通信主要有两种方式：地面微波接力通信和卫星通信。微波在空间主要是直线传播，并且能穿透电离层进入宇宙空间.红外线通过在视野范围内的两个互相对准的红外线收发器之间通过将电信号调制成非相干红外线而形成通信链路,进行数据通信。激光通信系统由视野范围内的两个互相对准的激光调制解调器组成，激光调制解调器通过对相干激光的调制和解调，从而实现激光通信。4.4网络互连设备常用的网络互连设备有中继器、集线器、网桥、交换机、路由器等.各设备工作在OSI模型的不同层次，如图:网络1网间1LAN1网段1LAN2网间2网络2网段2网关、交换机(网络层以上)路由器、交换机(网络层)网桥、交换机(数据链路层)中继器、集线器(物理层)4.4.1中继器中继器的主要功能就是将收到的数据信号放大，然后再将同样的信号重新送入网络的另一边，这样两边的最大距离都可以达到185m，增大了网络的长度.目前，随着同轴电缆在计算机网络中的使用越来越少，中继器也几乎退出了计算机网络市场。4.4.2集线器网络集线器(HUB)通过把逻辑Ethernet连接成物理上的星型拓扑结构而增加了网络的连通性。集线器是对网络进行集中管理的重要工具，像树的主干一样，它是各分枝的汇集点。HUB是一个共享设备，其实质是一个中继器，而中继器的主要功能是对接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离。4.4.2集线器1．集线器的工作特点HUB只是一个多端□的信号放大设备。它在网络中只起到信号的放大和重发作用，其目的是扩大网络的传输范围，而不具备信号的定向传送能力，是一个标准的共享式设备。HUB只与它的上联设备（如上层HUB、交换机或服务器）进行通信。处于同层的各端口之间不会直接进行通信，而是通过上联设备再将信息广播到所有端口上。4.4.2集线器2．集线器在网络中的作用HUB主要用于共享网络的组建，在交换式网络中，HUB直接与交换机相连，将交换机端口的数据送到桌面。3．集线器的分类和特点(1)根据速度的不同，目前市面上用于小型局域网的HUB可分为10M、100M和10/100Mbps自适应三个类型。(2)根据配置形式的不同，HUB可分为独立型HUB、模块化HUB以及可堆叠式HUB三大类。4.4.2集线器模块化HUB中的多块卡通过安装在机架上的通信底板进行互连并进行相互间的通信。可堆叠式HUB是利用高速总线将单个独立型HUB“堆叠”或短距离连接的设备(3)根据对HUB管理方式的不同可分为智能型HUB和非智能型HUB两类.智能型HUB增加了网络的交换功能，具有网络管理和自动检测网络端口速度的能力.(4)每一个单独的HUB根据端口数目的多少一般可分为8口，16口和24口几种.4.4.2集线器4．怎样选择局域网中的集线器（1）以速度为选择标淮集线器主要决定于上连设备的带宽,提供的连接端口数和应用需求三个因素.（2）以能否满足拓展为标准当一个集线器提供的端口不够时，一般有以下两种拓展用户数目的方法：堆叠和级联.（3）以是否提供网管功能为标准4.4.3网桥网桥的功能主要是过滤和转发，由于网桥只将应该转发的信息帧编排到它的通信流量中，因而提高了整体网络的效率。网桥用于连接两个局域网.计算机G计算机A计算机B网桥计算机E计算机D计算机FBBDD集线器计算机C4.4.4交换机交换机又称交换式集线器，分第二层交换机(功能相当于网桥，工作在OSI模型的数据链路层)、第三层交换机(功能相当于路由器，工作在OSI模型的网络层)和高层交换机(功能相当于网关，工作在OSI模型的网络层之上)。其主要特点是：所有端口平时都不连通。当工作站需要通信时，交换机能连通许多对端口，使每一对相互通信的工作站能像独占通信媒体那样，无冲突地传输数据；通信完成后断开连接。4.4.4交换机4.4.4.1网络中的共享和交换共享和交换代表了两种不同的工作机制.在共享式网络中,当数据的传输量和用户数量超出一定的限量时，就会造成碰撞冲突，使网络性能衰退。交换式网络则避免了共享式网络的不足。交换技术的作用便是根据所传递信息包的目的地址，将每一信息包独立地从源端口送至目的踹□，避免了和其他端口发生碰撞.4.4.4交换机4.4.4.2交换机的概念交换机又称为交换式集线器,它不仅具备了集线器的功能，可以同时连接多个网络区段，但是在功能上又类似于桥连接器，可以对数据进行过滤，同时它还可以在多个端口间同时对话．发送和接收数据各不影响。它会记忆哪个地址接在哪个端口上，并决定将数据包送往何处，而不会送到其它不相关的端口.4.4.4交换机4.4.4.3交换机进行数据传送的方式1.直通传输只要从接收到的数据中得到该数据包的目标地址，就立即开始转发，因此数据在交换机里延迟时间很少，可以加快网络数据吞吐量。2.存储转发交换机将接收到的数据保存下来，必须等待所有的数据都到达交换机，然后才开始发送.3.改进型直通传输4.4.4交换机4.4.4.4对称和不对称交换机对称交换机根据位于每个端口的带宽（连接速度）来确定交换机的实际吞吐量。对称交换机用同样的带宽在端口之间提供了交换连接.不对称交换机在不同带宽的端口间提供了变换连接，例如10Mbps端口到100Mbps端口之间的连接。不对称交换机大多应用于客户机／服务器网络中.交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整，以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。4.4.4交换机4.4.4.5交换机的技术指标交换机技术指标较多，主要技术指标如下：1.架插槽数2.扩展槽数3.最大可堆叠数4.端口数：5.支持的网络类型6.背板带宽7.缓冲区大小8.最大MAC地址表的值9.最大电源数：10.支持的协议和标准11.转发机制12.延时13.管理功能14.全双工15.三层交换功能4.4.4交换机4.4.4.6虚拟局域网VLANVLAN技术是指在一个平面物理网络上，根据用途、工作组、应用等划分的逻辑局域网络，与用户的物理位置没有关系。一个逻辑局域网络称为一个VLAN，一个VLAN是一个广播域。每个VLAN有一个ID号，如VLANl的ID号是1。具有相同ID号的VLAN属于同一个VLAN。划分VLAN有四种方法：即按端口划分，按MAC地址划分、按IP地址划分，以及按协议划分。4.4.4交换机4.4.4.7交换机的安装与调试可进行网络管理的交换机上一般都有一个控制台(Console)端口，它是专门用于对交换机进行配置和管理的。待IOS引导完毕进入命令行界面（CommandLineInterface，CLI）交互界面，就可以通过PC在CLI上输入命令对交换机进行配置和管理。CLI包括六种不同的命令行模式:一般用户模式,特权模式,VLAN配置模式,全局配置模式,端口配置模式,线路配置模式.4.4.5路由器4.4.5.1路由器的作用路由器在网络层上实现网络互连需要相对复杂的功能，比如路由的选择、多路重发以及错误检测等.路由器能够隔离广播信息，从而可以将广播风暴的破坏性隔离在局部的网段之内。路由器是局域网和广域网之间进行互连的关键设备，通常的