计算机网络设备

第5章计算机网络设备
5.1 网卡
5.1.1 网卡的功能
网络适配卡又称网络接口卡,简称网卡.提供了计算机和网络缆线之间的物理接口.
1.实现局域网中传输介质的物理连接和电气连接;
2.代表着一个固定的地址;
3.对发送和接收的信号进行转换,执行网络控制命令;
4.实现OSI开放系统七层模型中的数据链路层的功能;
5.对传送和接收的数据进行缓存.
6.按照OSI协议物理层传输的接口标准,实现规定的接口功能.
5.1.2 网卡的工作原理
在网卡上有一定数目的缓冲存储器,当网上传来的数据到达本工作站时,首先被暂时存放在网卡的缓存中,由网卡来通知CPU在某个时候来处理新来的数据.
5.1.3. 网卡的类型
(1)按总线的类型分类
网卡按总线类型可分为ISA总线型网卡,PCI总线型网卡,PCMCIA总线型网卡,USB网络适配器.
(2)按网络类型分类
网卡按网络类型可分为以太网卡,令牌环网卡和ATM网卡等.
(3)按网卡的连接头分类
网卡按网卡的连接头可分为BNC连接头,RJ45连接头,,AUI连接头,光纤网卡以及无线网卡等.早期产品中还有同时具有BNC连接头和RJ45连接头的网卡.
(4)按传输速率分类
网卡按其传输速率(带宽)分为10Mbps,100Mbps,1000Mbps网卡以及10M/100Mbps,10M/100M/1000Mbps自适应网卡等.
5.1.4.网卡的选购要点
网卡的选购要综合考虑组网类型,计算机扩展槽类型,使用环境,实现的功能和要求,性价比等因素.
5.2 集线器
5.2.1.集线器的功能
集线器(HUB)是一种连接多个用户节点的设备,每个经集线器连接的节点都需要一条专用电缆,集线器内部采用电气互连的结构,从某种意义可以将集线器看作是多埠中继器,其数据传输控制方式都是采用CDMA/CD方式,也就是说,集线器上所有的端口共享同一个带宽.集线器在OSI模型中也是处于物理层.
5.2.2.集线器的分类
(1)按端口数量分类
集线器端口数量有5口,8口,12口,16口,24口,48口等,最常用的是24口集线器.
(2)按带宽分类
集线器按带宽可分为10Mbps,100Mbps,10M/100Mbps自适应,1000Mbps和100M/1000Mbps自适应等.自适应集线器又称"双速"集线器,其中内置了两条总线,分别工作在两种速率下.
(3)按可管理性分类
集线器按可管理性分为不可网管集线器(俗称"傻HUB" 或哑集线器)和可网管集线器(也称智能集线器).
(4)按扩展能力分类
集线器按扩展能力分为独立集线器,堆叠式集线器.
选择集线器一般要考虑数据传输速率,端口数,可扩展性,是否内置交换模块,是否提供网管功能以及外形尺寸等方面.
集线器的连接
(1)集线器常见端口
集线器常见端口包括RJ-45端口,BNC端口,AUI端口,光纤端口等.堆叠集线器还具有堆叠端口,分别标注为"UP"和"DOWN",其作用是用来连接两个堆叠集线器.
(2)集线器的堆叠和级联
集线器的堆叠将若干集线器用专用连接电缆通过堆叠端口连接起来(从一台集线器的"UP"堆叠端口直接连接到另一台集线器的"DOWN"堆叠端口),以实现单台集线器端口数的扩充.
集线器的级联是指使用集线器普通的或特定的端口("级联端口",一般标有"UPLink")来进行集线器间的连接.利用Uplink端口级联使用直通双绞线,利用普通端口级联使用交叉双绞线.集线器间的级联除了能够增加集线器的端口数量外,还可以增大局域网的范围.
5.3 交换机
5.3.1.网桥的作用与交换机的出现
网桥(Bridge)也称桥接器,是在数据链路层上实现不同网络互连的连接设备,用它可以完成具有相同或相似体系结构网络系统的连接.当两个网段分别连接到网桥的两个端口时,各网段中的广播信号并不会越过网桥,只有标明了发送给另一个网段的信号,才会通过网桥.
网桥的基本特征是:
(1)网桥能够互连两个采用不同数据链路层协议,不同传输介质,不同传输速率的网络;
(2)网桥以接收,存储,地址过滤与转发的方式实现互连的网络之间的通信;
(3)用网桥互连的网络在数据链路层以上采用相同的协议;
(4)网桥可以分隔两个网络之间的广播通信量,有利于改善网络的性能与安全性.
网桥最常见的用法是用于互连两个局域网.网桥的标准有两个,分别是由IEEE802.1和IEEE802.5制定的,它们的区别在于路由选择的策略是不同的.基于208.1标准的网桥是由网桥自己来决定路由选择,而局域网上的各站不负责路由选择,因此这类网桥又称为透明网桥,透明网桥的最大优点是容易安装.基于802.5标准的网桥是由发送帧的源节点负责路由选择,即它假定了每一个节点在发送帧时都已经清楚地知道发往各个目的节点的路由,源节点在发送帧时需要将详细的路由信息放在帧的首部,因此这类网桥又称为源路选网桥.网桥虽然很好,但由于网桥技术比较复杂,因此造价较高.
2.交换机
1993年,局域网交换设备出现,交换技术其实是在各端口之间实现的简化的,低成本的桥接技术,交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发,而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其它信息.与多口网桥不同的是交换机转发延迟很小,操作接近单个局域网性能,远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能.
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.现在已有以太网,快速以太网和ATM技术的交换产品.
5.3.2 三种交换技术
(1)端口交换
(2)帧交换:有直通交换和存储转发两种处理方式.
(3)信元交换
5.3.3.局域网交换机的种类
(1)按传输介质和传输速率划分
按照传输介质和传输速率,交换机可分为以太网交换机,千兆以太网交换机,FDDI交换机,ATM交换机和令牌环交换机等多种.
(2)按应用领域划分
按照应用领域,交换机可分为工作组交换机,部门级交换机和企业级交换机.
5.3.4 局域网交换机的选择
局域网交换机最主要的指标是端口的配置,数据交换能力,包交换速度等因素.
在选择交换机时要注意:
外形尺寸,可管理性,端口带宽及类型以及系统的扩展能力,主干线连接手段,交换机总交换能力,是否需要路由选择能力,是否需要热切换能力,是否需要容错能力,能否与现有设备兼容等因素.
5.3.5交换机应用中几个值得注意的问题
(1)交换机网络中的瓶颈问题
(2)网络中的广播帧
(3)虚拟网的划分
虚拟网是交换机的重要功能.虚拟网是在交换式局域网的基础上,结合网络软件建立起的一个可跨接不同物理局域网,不同类型网段的各站点的逻辑局域网,也称虚拟工作组.一个虚拟工作组可以跨越不同的交换平台或智能集线器,一个工作站也可以属于不同的虚拟网.网络管理员可以根据不同的需要,通过相应的网络软件灵活地建立和配置虚拟网,并为每个虚拟网分配它所需要的带宽.虚拟网简化了网络的管理,整个虚拟网的建立,修改,删除非常方便,并且由于只有位于同一虚拟子网中的用户可以互相通信,可以比较有效地避免"广播风暴".
通常虚拟网的实现形式有三种:静态端口分配,动态虚拟网,多虚拟网端口配置.
5.4 路由器
路由器工作在OSI开放式互连模式的第三层网络层,路由器在网络互连中起着至关重要的作用,主要用于局域网和广域网的互连.
5.4.1路由器的功能
路由器是一种用于路由选择的专用设备,它的工作是记住和跟踪其它网络的情况,通过一个接口接收一个包并将它从另一个(或同一个)接口发向正确的目的地,即路由器就是为信息寻找到达目标节点的工具.
路由器的主要功能为:路径选择,数据转发(又称为交换)和数据过滤.路由器的功能可以由硬件来实现,也可以由软件来实现,或者是两者结合来实现.
5.4.2 路由选择
路径选择:路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径,并将数据有效地传送到目的站点.为了完成这项工作,在路由器中保存着各种传输路径的相关数据——路由表,供路由选择时使用.路由表中保存着子网的标志信息,网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容.路由选择就是从路由表中寻找一条将数据包从源主机发送到目的主机的传输路径的过程.
路由表分为静态路径表和动态路径表.
5.4.3 路由协议
路由协议是指路由选择协议,是实现路由选择算法的协议.
网络互连中常用的路由协议有:RIP(路由信息协议),OSPF(开放式最短路径优先协议),IGRP(内部网关路由协议)等.其中,RIP是基于距离向量的路由协议,在RIP中,路由器检查从源路由器到目的路由器的每条路径,并选择站点数最少的路径到达目的地.
5.4.4 路由器的数据转发
当一个路由器收到一个IP数据包时,它将根据数据包中的目的IP地址查找路由表,根据查找的结果将此IP数据包送往对应端口.下一台IP路由器收到数据包后继续转发,直至发到目的地.
路由器的另外一个重要作用就是充当过滤器,将来自对方网络的不需要的数据阻止在网络之外,进而减少网络之间的通信量.
5 .路由器的种类
(1)按支持网络协议的能力分类
按支持网络协议的能力可把路由器分为单协议路由器,多协议路由器.
( 2 )按工作位置分类
按工作位置路由器可分为访问(Access)路由器和边界(Boundary)路由器.
( 3 )按连接规模和能力分类
按连接规模和能力路由器可分为区域路由器,企业路由器和园区路由器等.
6.路由器的选择
在选择路由器时,需要考虑管理方式,多协议支持,安全性,地址转换功能等因素.
5.6 其它网络设备简介
5.6.1 调制解调器
1.调制解调器的功能
计算机通过电话拨号上网时,需要有能将数字信号转换为模拟信号及模拟信号转换成数字信号的转换装置,前者叫调制,后者叫解调,把两种功能做在同一台设备上,就叫调制解调器,即Modem.
通过普通电话线传输数据的Modem作为连接PC机和网络的主要设备,具有使用方便,价格适中,功能齐全的特点,对Internet的普及和发展起到了极其重要的作用.
2.调制解调器的分类
调制解调器可以分为外置式MODEM,内置式MODEM,USB MODEM以及PCMCIA接口的MODEM.
5.6.2 中继器
1.中继器的作用
中继器(RP,repeater)是连接网络线路的一种装置,它在OSI参考模型中的位置是最底层——物理层,只是起到一个放大信号,延伸传输介质的作用,与高层协议无关.
2.中继器的特点
常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作,负责在两个节点物理层上按位传递信息,完成信号的复制调整和放大功能,以此来延长网络段的长度或将两个网络段连接在一起.
5.6.3 收发器
收发器就是接收信号,发送信号的设备.
其作用是完成不同的网络传输介质,传输形式之间的互联.
收发器的种类很多,包括:光纤-双绞线收发器,同轴电缆收发器,卫星收发器,微波收发器等等.
5.6.4 ISDN终端适配器
ISDN是一种新的传输线路,当通过ISDN传输数据时,必须配置一台ISDN Terminal Adapter ,即ISDN终端适配器,简称TA,它的作用主要是将PC或模拟语音信号调制成ISDN标准的帧.

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