計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)10種硬件設(shè)備介紹

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)10種硬件設(shè)備介紹網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要有網(wǎng)卡、中繼器、網(wǎng)橋、集線器、交換機(jī)、路由器、網(wǎng)關(guān)、調(diào)制解調(diào)器、防火墻和傳輸介質(zhì)等。一、網(wǎng)卡網(wǎng)絡(luò)接口卡(Network Interface Card，NIC)，又稱網(wǎng)卡或網(wǎng)絡(luò)適配器，工作在數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)組件，是主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的接口，用于協(xié)調(diào)主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)、指令或信息的發(fā)送與接收，硬件結(jié)構(gòu)如右圖所示。在發(fā)送方，把主機(jī)產(chǎn)生的串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成能通過傳輸媒介傳輸?shù)谋忍亓?；在接收方，把通過傳輸媒介接收的比特流重組成為本地設(shè)備可以處理的數(shù)據(jù)。主要作用：（1）讀入由其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸過來的數(shù)據(jù)包，經(jīng)過拆包，將其變成客戶機(jī)或服務(wù)器可以識(shí)別的數(shù)據(jù)，通過主板上的總線將數(shù)據(jù)傳

2、輸?shù)剿柙O(shè)備中。（2）將PC發(fā)送的數(shù)據(jù)，打包后輸送至其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中。二、中繼器中繼器(Repeater)是網(wǎng)絡(luò)物理層上面的連接設(shè)備。適用于完全相同的兩類網(wǎng)絡(luò)的互連，主要功能是對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行再生和還原，重新發(fā)送或者轉(zhuǎn)發(fā)，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)木嚯x。由于存在損耗，在線路上傳輸?shù)男盘?hào)功率會(huì)逐漸衰減，衰減到一定程度時(shí)將造成信號(hào)失真，因此會(huì)導(dǎo)致接收錯(cuò)誤。中繼器就是為解決這一問題而設(shè)計(jì)的，它完成物理線路的連接，對(duì)衰減的信號(hào)進(jìn)行放大，保持與原數(shù)據(jù)相同。如上圖所示，經(jīng)過遠(yuǎn)距離傳輸過來的信號(hào)經(jīng)過中繼器處理后，再傳輸?shù)礁髟O(shè)備。三、網(wǎng)橋網(wǎng)橋（Bridge）像一個(gè)聰明的中繼器。中繼器從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)電纜里接收信號(hào)，放大它們，將其送

3、入下一個(gè)電纜。相比較而言，網(wǎng)橋?qū)蓚€(gè)相似的網(wǎng)絡(luò)連接起來，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的流通進(jìn)行管理。它工作于數(shù)據(jù)鏈路層，不但能擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的距離或范圍，而且可提高網(wǎng)絡(luò)的性能、可靠性和安全性。網(wǎng)橋可以是專門硬件設(shè)備，也可以由計(jì)算機(jī)加裝的網(wǎng)橋軟件來實(shí)現(xiàn)，這時(shí)計(jì)算機(jī)上會(huì)安裝多個(gè)網(wǎng)絡(luò)適配器（網(wǎng)卡）。上圖是用一個(gè)網(wǎng)橋連接的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)橋的A端口連接A子網(wǎng)，B端口連接B子網(wǎng)。當(dāng)有數(shù)據(jù)包進(jìn)入端口A時(shí)，網(wǎng)橋從數(shù)據(jù)包中提取出源MAC地址和目的MAC地址，以源MAC地址更新轉(zhuǎn)發(fā)表，根據(jù)目的MAC地址查找轉(zhuǎn)發(fā)表，找到該地址所對(duì)應(yīng)的端口號(hào)，進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。四、集線器集線器(Hub)是屬于物理層的硬件設(shè)備，可以理解為具有多端口的中繼器。同樣對(duì)接

4、收到的信號(hào)進(jìn)行再生整形放大，以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離，它采用廣播方式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，不具有針對(duì)性。這種轉(zhuǎn)發(fā)方式有三方面不足：（1）用戶數(shù)據(jù)包向所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送，很可能帶來數(shù)據(jù)通信的不安全因素，數(shù)據(jù)包容易被他人非法截獲；（2）由于所有數(shù)據(jù)包都是向所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送，容易造成網(wǎng)絡(luò)塞車現(xiàn)象，降低了網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行效率。（3）非雙向傳輸，網(wǎng)絡(luò)通信效率低。集線器的同一時(shí)刻每一個(gè)端口只能進(jìn)行一個(gè)方向的數(shù)據(jù)通信，網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行效率低，不能滿足較大型網(wǎng)絡(luò)通信需求。工作過程如下圖所示。五、交換機(jī)交換機(jī)(Switch)是一種用于信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。與集線器廣播的方式不同，它維持一張MAC地址表，可以為接入交換機(jī)的任意兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供獨(dú)享的電信

5、號(hào)通路。主要有二重交換機(jī)和三重交換機(jī)，二層交換機(jī)屬數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備，可以識(shí)別數(shù)據(jù)包中的MAC地址信息，根據(jù)MAC地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，三重交換機(jī)帶路由功能，工作于網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)一般默認(rèn)是二重交換機(jī)。交換機(jī)也有一張MAC-PORT對(duì)應(yīng)表，和網(wǎng)橋不一樣的是，網(wǎng)橋的表是一對(duì)多的(一個(gè)端口號(hào)對(duì)多個(gè)MAC地址)，但交換機(jī)的表卻是一對(duì)一的，根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，工作原理如下圖所示。六、路由器路由器工作在OSI體系結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)層，能夠根據(jù)一定的路由選擇算法，結(jié)合數(shù)據(jù)包中的目的IP地址，確定傳輸數(shù)據(jù)的最佳路徑。同樣是維持一張地址與端口的對(duì)應(yīng)表，但與網(wǎng)橋和交換機(jī)不同之處在于，網(wǎng)橋和交換機(jī)利用MAC地址來確定數(shù)

6、據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)端口，而路由器利用網(wǎng)絡(luò)層中的IP地址，來作出相應(yīng)的決定。由于路由選擇算法比較復(fù)雜，路由器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)速度比網(wǎng)橋和交換機(jī)慢，主要用于廣域網(wǎng)之間或廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)的互連。工作過程見下圖所示，路由器的兩端分別連接局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。其中無線局域網(wǎng)通過無線AP（無線交換機(jī)）級(jí)聯(lián)到上層交換機(jī)中，通過路由器連接到互聯(lián)網(wǎng)。七、網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)(Gate way)又稱網(wǎng)間連接器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器。網(wǎng)關(guān)在傳輸層上以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連，是最復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，僅用于兩個(gè)高層協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)互連。網(wǎng)關(guān)是一種充當(dāng)轉(zhuǎn)換重任的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或設(shè)備。在使用不同的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式或語言，甚至體系結(jié)構(gòu)完全不同的兩種系統(tǒng)之間，網(wǎng)關(guān)是一個(gè)翻譯器。與網(wǎng)橋只

7、是簡單地傳達(dá)信息不同，網(wǎng)關(guān)對(duì)收到的信息要重新打包，以適應(yīng)目的系統(tǒng)的需求。網(wǎng)關(guān)用于類型不同且差別較大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)間的互連，或用于不同體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)或者局域網(wǎng)與主機(jī)系統(tǒng)的連接，一般只能進(jìn)行一對(duì)一的轉(zhuǎn)換，或是少數(shù)幾種特定應(yīng)用協(xié)議的轉(zhuǎn)換。它的概念模型如圖(a)所示。圖(b)給出了網(wǎng)關(guān)的工作原理示意圖。如果一個(gè)NetWare節(jié)點(diǎn)要與TCPIP主機(jī)通信，因?yàn)閮烧叩膮f(xié)議是不同的，所以不能直接訪問。它們之間的通信必須由網(wǎng)關(guān)來完成，網(wǎng)關(guān)的作用是為NetWare產(chǎn)生的報(bào)文加上必要的控制信息，將它轉(zhuǎn)換成TCPIP主機(jī)支持的報(bào)文格式。當(dāng)需要反方向通信時(shí)，網(wǎng)關(guān)同樣要完成TCPIP報(bào)文格式到NetWare報(bào)文格式的轉(zhuǎn)換。八

8、、調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器(Modem)，其實(shí)是Modulator（調(diào)制器）與Demodulator（解調(diào)器）的簡稱，它的作用是模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的“翻譯員”。我們使用的電話線路傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，而PC機(jī)之間傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，當(dāng)通過電話線把電腦連入Internet時(shí)，就必須使用調(diào)制解調(diào)器來轉(zhuǎn)換兩種不同的信號(hào)。當(dāng)PC機(jī)向Internet發(fā)送信息時(shí)，由于電話線傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，所以必須要用調(diào)制解調(diào)器來把數(shù)字信號(hào)翻譯成模擬信號(hào)，才能傳送到Internet上，這個(gè)過程叫做調(diào)制。當(dāng)PC機(jī)從Internet獲取信息時(shí)，由于通過電話線從Internet傳來的信息都是模擬信號(hào)，所以PC機(jī)想要看懂它們，還必須借助調(diào)

9、制解調(diào)器，這個(gè)過程叫作解調(diào)。下圖是ADSL（非對(duì)稱數(shù)字用戶線路）調(diào)制解調(diào)器的一個(gè)例子，電話線分離出的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)被調(diào)制成數(shù)字信號(hào)后傳到網(wǎng)卡上。九、防火墻防火墻(Fire Wall)是一個(gè)位于計(jì)算機(jī)和它所連接的網(wǎng)絡(luò)之間的軟件或硬件(硬件防火墻將隔離程序直接固化到芯片上，因?yàn)閮r(jià)格昂貴，用的較少，如國防部以及大型機(jī)房等)，它實(shí)際上是一種隔離技術(shù)。防火墻是在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)通訊時(shí)執(zhí)行的一種訪問權(quán)限控制，它能將非法用戶或數(shù)據(jù)拒之門外，最大限度地阻止網(wǎng)絡(luò)上黑客的攻擊，從而保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)免受入侵。防火墻主要由服務(wù)訪問規(guī)則、驗(yàn)證工具、包過濾和應(yīng)用網(wǎng)關(guān)4個(gè)部分組成。十、傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送方與接收方之間的物理通路，

10、它對(duì)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信具有一定的影響。常用的傳輸介質(zhì)有：雙絞線、同軸電纜、光纖等。雙絞線是將一對(duì)以上的導(dǎo)線組合封裝在一個(gè)絕緣外套中，為了降低信號(hào)的干擾程度，電纜中的每一對(duì)雙絞線一般是由兩根絕緣銅導(dǎo)線相互扭繞而成，也因此把它稱為雙絞線。雙絞線分為非屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線。非屏蔽雙絞線價(jià)格便宜，傳輸速度偏低，抗干擾能力較差；屏蔽雙絞線抗干擾能力較好，具有更高的傳輸速度，但價(jià)格相對(duì)較貴。同軸電纜：由一根空心的外圓柱導(dǎo)體和一根位于中心軸線的內(nèi)導(dǎo)線組成，內(nèi)導(dǎo)線和圓柱導(dǎo)體及外界之間用絕緣材料隔開。按直徑的不同，可分為粗纜和細(xì)纜兩種：（）粗纜傳輸距離長，性能好但成本高、網(wǎng)絡(luò)安裝維護(hù)困難，一般用于大型局域網(wǎng)的干線；（）細(xì)纜安裝較容易，造價(jià)較低，但傳輸距離短，日常維護(hù)不方便。光纖又稱為光纜或光導(dǎo)纖維，由光導(dǎo)纖維纖芯、玻璃網(wǎng)層和外殼組成。應(yīng)用光學(xué)原理，由光發(fā)送機(jī)產(chǎn)生光束，將電信號(hào)變?yōu)楣庑盘?hào)，再把光信號(hào)導(dǎo)入光纖，在另一端由光接收機(jī)接收光纖上傳來的光信號(hào)，并