計算機網(wǎng)絡設備課件

第三章計算機網(wǎng)絡設備網(wǎng)絡設備及部件是連接到網(wǎng)絡中的物理實體。網(wǎng)絡設備的種類繁多,且與日俱增。主要內(nèi)容:3.1傳輸介質(zhì)和連接器3.2網(wǎng)絡適配器3.3調(diào)制解調(diào)器3.4網(wǎng)橋3.5路由器3.6交換機3.7網(wǎng)絡服務器主機網(wǎng)絡工程技術及應用

3.1

傳輸介質(zhì)和連接器

傳輸介質(zhì)連接器直通線、交叉線和全反線網(wǎng)絡工程技術及應用

3.1.1

傳輸介質(zhì)計算機網(wǎng)絡用到的傳輸介質(zhì)有兩大類：有線傳輸介質(zhì)和無線傳輸介質(zhì)。有線傳輸介質(zhì)有：雙絞線、同軸電纜和光纜。在企業(yè)網(wǎng)組網(wǎng)時，用得最多的有線傳輸介質(zhì)是非屏蔽雙絞線(UTP一5)和光纜(光纖)。

常用的無線傳輸介質(zhì)有：無線電、紅外線、微波、激光。

有線傳輸介質(zhì)中，信號的傳播速度是光速的2/3，在無線傳輸介質(zhì)中，信號的傳播速度是光速。網(wǎng)絡工程技術及應用

3.1.1

傳輸介質(zhì)UTP-5非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線（UTP）集中多對雙絞線，外面包一層塑料增強保護層而形成。價格便宜、安裝方便。其特性阻抗為100ΩEIA定義了6類非屏蔽雙絞線，質(zhì)量級別不同，使用也不同。雙絞線施工用到的組網(wǎng)工具有：壓線鉗打線器電纜測試儀等

UTP-5非屏蔽雙絞線網(wǎng)絡工程技術及應用

3.1.1

傳輸介質(zhì)光纖（光纖速率可達幾十G，傳輸距離可達幾十公里）光纖的纖芯采用高純度的二氧化硅，并摻有少量的摻雜劑，以提高纖芯的光折射率。光傳輸工作原理：光纖通過特定角度射入光纖的光來工作。按光纜傳輸點模數(shù)分為單模光纖和多模光纖。光纖通信系統(tǒng)以光波為載體、光導纖維為傳輸介質(zhì)的通信方式。起主導作用的是光源、光纖、光發(fā)送機和光接收機。網(wǎng)絡工程技術及應用光纖跳線

3.1.1

傳輸介質(zhì)光纖技術性能參數(shù)常用傳輸介質(zhì)的速率等參數(shù)網(wǎng)絡工程技術及應用

3.1.2

連接器連接器用于實現(xiàn)網(wǎng)絡節(jié)點設備之間的連接，連接器的位置在連接線兩端。以端節(jié)點與訪問節(jié)點之間的連接器為例，*一般把端節(jié)點一側(cè)的設備稱為數(shù)據(jù)終端設備（DTE）*訪問節(jié)點一側(cè)的設備稱為數(shù)據(jù)電路端接設備（DCE）*

DTE為插頭（針），DEC為插座（孔）連接器的機械尺寸和線序的排列是有規(guī)則的，屬于物理層協(xié)議。網(wǎng)絡工程技術及應用RJ45連接器的構造

3.1.2

連接器RJ45連接器的線序排列遵循EIA/TIA568A和EIA/TIA568B標準標準規(guī)定的線序必須嚴格遵守，UTP-5使用時選擇橙和綠兩個線對，原因有兩個：一是開放性要求，二是每根線的材質(zhì)不一樣EIA/TIA568A和EIA/TIA568B線序排列網(wǎng)絡工程技術及應用

3.1.2

連接器光纖有3種連接器光纖的連接是對接耦合式連接*ST型連接器*SC型連接器*FC型連接器

SC型連接器(左)和FC型連接器(右)

網(wǎng)絡工程技術及應用ST型連接器

3.1.2

連接器網(wǎng)絡中常用的連接器和接口名稱網(wǎng)絡工程技術及應用

3.1.3

直通線、交叉線和全反線直通線用于異種設備之間的連接。交叉線用于同種設備之間的連接。全反線計算機連接網(wǎng)絡設備的控制口，若一端線序為l-8，另一端的線序為8-1。網(wǎng)線的用途

網(wǎng)絡工程技術及應用

3.2

網(wǎng)絡適配器網(wǎng)絡適配器的用途網(wǎng)絡適配器的連接網(wǎng)絡工程技術及應用

3.2.1

網(wǎng)絡適配器的用途網(wǎng)絡適配器又稱網(wǎng)卡，以太網(wǎng)的網(wǎng)卡使用最多，通過以太網(wǎng)卡連接起來的網(wǎng)絡就是以太網(wǎng)。其功能是提供網(wǎng)絡中，計算機主機與網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡接口。網(wǎng)絡適配器實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層的大部分功能，如數(shù)據(jù)幀形成、發(fā)送和接收，數(shù)據(jù)的差錯校驗等。傳輸數(shù)據(jù)時，首先接收計算機數(shù)據(jù)，附加包含校驗及網(wǎng)絡適配器地址(MAC地址)首部，然后轉(zhuǎn)換為傳輸介質(zhì)的發(fā)送信號。按有無物理上的通信線纜分類，分為有線網(wǎng)卡和無線網(wǎng)卡。無線網(wǎng)卡插入可移動計算機主機的擴展槽中，無線網(wǎng)絡訪問點(AP)設備安裝在固定位置上，移動計算機通過AP、無線傳輸協(xié)議接入到無線網(wǎng)絡。網(wǎng)絡工程技術及應用

3.2.2

網(wǎng)絡適配器的連接從CPU觀點來看，網(wǎng)卡同任何I/O控制器設備一樣，可看成是計算機的外部設備，網(wǎng)卡就是I/O適配器。作為I/O適配器，提供網(wǎng)絡節(jié)點(主機)與網(wǎng)絡的連接。

網(wǎng)卡可分為廣域網(wǎng)絡、局域網(wǎng)絡、無線網(wǎng)絡適配器。網(wǎng)絡適配器的連接網(wǎng)絡工程技術及應用

3.3

調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器的作用

Modem的標準和分類

Modem的基本功能網(wǎng)絡工程技術及應用

3.3.1

調(diào)制解調(diào)器的作用調(diào)制解調(diào)器(Modem)屬于DCE，是一種信號變換設備。調(diào)制解調(diào)器是屬于通信子網(wǎng)的設備，其位置通常在用戶的一側(cè)。調(diào)制解調(diào)器用來把計算機設備輸出的數(shù)字信號變換成模擬信號，在電話線(電話網(wǎng)絡)上傳輸。連續(xù)振蕩信號比其他信號傳播更遠，無論使用有線傳輸還是無線傳輸，長距離數(shù)據(jù)傳輸都是采用載波調(diào)制的數(shù)據(jù)傳輸技術。數(shù)字信號的調(diào)制，實際上是用基帶信號對載波信號的3個特征參數(shù)(幅度、頻率和相位)進行調(diào)制，使這些參數(shù)隨基帶脈沖信號的變化而變化。網(wǎng)絡工程技術及應用

3.3.2

Modem的標準和分類

Modem有不同的調(diào)制方式，以支持不同的數(shù)據(jù)傳輸率。

Modem調(diào)制方式和數(shù)據(jù)傳輸率標準由國際電聯(lián)ITU制訂。

Modem的主要分類方法有：*按通信設備劃分，可分為撥號Modem和專線Modem。*按數(shù)據(jù)傳輸方式劃分，可分為同步和異步的Modem。*按通信方式(數(shù)據(jù)傳輸方向)劃分，可分為單向、雙向交替和雙向同時3種。*按照Modem支持的物理接口劃分，可分為支持RS-232C、RS-449、RS-530、V.35以及X.21的接口等Modem。*按Modem安裝位置劃分，可分為外置和內(nèi)置的Modem。網(wǎng)絡工程技術及應用外置Modem背面的接口

3.3.3

Modem的基本功能Modem的基本功能有：提供雙向同時通信方式。自動撥號和應答，安全可靠回呼。自動線路質(zhì)量檢測、自動協(xié)調(diào)速率。自動呼叫監(jiān)視、呼叫等待和自動重撥。支持常用的文件傳輸協(xié)議。具有存儲電話號碼、自動故障診斷、聲光指示等。支持與HayesAT命令集兼容，可以進行編程控制。可用于普通電話線路或?qū)＞€。具有差錯控制、數(shù)據(jù)壓縮和傳真功能。Modem命令集由一組控制、配置和測試Modem的命令組成。網(wǎng)絡工程技術及應用

3.4

網(wǎng)橋網(wǎng)橋的功用網(wǎng)橋的工作原理網(wǎng)絡工程技術及應用

3.4.1

網(wǎng)橋的功用網(wǎng)橋是在數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)網(wǎng)絡互連的網(wǎng)絡互連設備，其實它就是一臺用于局域網(wǎng)絡互聯(lián)的計算機。網(wǎng)橋被廣泛用于異種局域網(wǎng)的互連網(wǎng)橋的特點是：*具有過濾功能，減少網(wǎng)絡擁塞；*網(wǎng)橋擴展了LAN的有效長度；*防止錯誤擴散，網(wǎng)橋隔斷了某些潛在的網(wǎng)絡故障；*提高安全性，提供有容錯能力。網(wǎng)橋可過濾通信量，使局域網(wǎng)的網(wǎng)段上各工作站之間的通信量局限在本網(wǎng)段的范圍內(nèi)。網(wǎng)絡工程技術及應用

3.4.2

網(wǎng)橋的工作原理網(wǎng)橋有自學習功能，采用逆向?qū)W習方法獲得路徑信息。透明網(wǎng)橋能一邊轉(zhuǎn)發(fā)幀，一邊通過學習建立起端口和網(wǎng)絡地址的對照表。網(wǎng)橋的操作過程是：*偵聽每個端口上，是否有幀到達；*保存幀的源MAC地址及接收端口號到站表緩沖區(qū)；*查看接收到每個幀的目的MAC地址，若站緩沖區(qū)無此地址，廣播MAC地址，轉(zhuǎn)發(fā)該幀到所有其它端口，若站緩沖區(qū)存在該MAC地址，則轉(zhuǎn)發(fā)到相應端口。若源MAC地址和目的MAC地址所對應的端口相同，則將該幀丟棄。網(wǎng)絡工程技術及應用

3.5

路由器路由器的作用路由器的結構路由器的工作原理網(wǎng)絡工程技術及應用

3.5.1

路由器的作用路由器(Router)是在網(wǎng)絡層實現(xiàn)異種網(wǎng)絡連接的互連設備。通過路由器可實現(xiàn)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)間的互連。路由器通過路由選擇協(xié)議查看IP地址目的網(wǎng)絡標識，依據(jù)路由表中表項選擇，轉(zhuǎn)發(fā)IP分組到下一跳位置，經(jīng)過若干路由器的逐跳轉(zhuǎn)發(fā)，直到IP分組到達目的網(wǎng)絡。路由表的表項一般由3部分組成:目的網(wǎng)絡(IP地址、子網(wǎng)掩碼)、下一跳地址、TTL。Cisco2811路由器網(wǎng)絡工程技術及應用

3.5.2

路由器的結構路由器由輸入端口、交換結構、選路處理器（路由選擇模塊）、輸出端口組成。路由器的交換結構有三種交換方式：*經(jīng)內(nèi)存交換*經(jīng)一根總線交換*經(jīng)一個互聯(lián)網(wǎng)絡交換。目前路由器主要采用網(wǎng)絡交換方式。路由器的結構網(wǎng)絡工程技術及應用

3.5.3

路由器的工作原理路由器可根據(jù)網(wǎng)絡層的協(xié)議類型、網(wǎng)絡號、主機網(wǎng)址、子網(wǎng)掩碼、高層協(xié)議類型等來監(jiān)控、攔截和過濾信息。路由器通過IP地址和子網(wǎng)掩碼組合區(qū)分各子網(wǎng)。且具有隔離能力，可避免廣播風暴，提高了網(wǎng)絡安全性。路由器還有流量控制能力，可采用優(yōu)化路由算法均衡網(wǎng)絡負載，減少網(wǎng)絡擁塞的發(fā)生。路由器也需要操作系統(tǒng)(IOS)才能進行網(wǎng)絡系統(tǒng)配置。*路由器的主要技術指標*路由器類型指標*路由器的性能指標網(wǎng)絡工程技術及應用

3.6

交換機交換機概述交換機的工作原理交換機的工作方式交換機的分類以太網(wǎng)交換機交換機的級聯(lián)和堆疊多層交換的概念局域網(wǎng)采用三層交換技術三層交換與傳統(tǒng)路由器的比較網(wǎng)絡工程技術及應用

3.6.1

交換機概述交換機(Switch)是一個多端口網(wǎng)橋，各網(wǎng)絡段由網(wǎng)橋連接，交換可以并行工作，可以隔離沖突域。交換機中的電路可把任意端口的網(wǎng)段與其他端口的網(wǎng)段在數(shù)據(jù)鏈路層上連接起來。交換機通過處理幀MAC地址，從一個輸入端向一個或多個輸出端轉(zhuǎn)發(fā)分組，增加了網(wǎng)絡總帶寬。交換機的工作原理及內(nèi)部構造網(wǎng)絡工程技術及應用

3.6.1

交換機概述交換機的重要特性交換機的重要特性主要包括：*MAC地址表的大??；*端口的自適應能力；*模塊的熱插拔；*端口限速；*背板總線帶寬；*轉(zhuǎn)發(fā)速率；*端口聚合。網(wǎng)絡工程技術及應用

3.6.2

交換機的工作原理交換機從源端口讀取幀，依據(jù)幀的目的MAC地址，通過MAC地址（轉(zhuǎn)發(fā)）表，將幀交換到目的端口。交換機采用“逆向?qū)W習”獲得地址表的信息。以太網(wǎng)交換機有多個端口，每個端口可以連接一臺計算機或一個網(wǎng)段，每個端口都有橋接功能，它能夠在任意一對端口間轉(zhuǎn)發(fā)幀。交換機工作原理示意圖網(wǎng)絡工程技術及應用

3.6.3

交換機的工作方式交換機的交換方式有三種：

存儲轉(zhuǎn)發(fā)，其工作原理就是交換機先從通過端口進入緩沖區(qū)的幀中提取目的地址，查找轉(zhuǎn)發(fā)表(端口MAC地址表)，獲得輸出端口號，把幀從輸出端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。直通，其工作原理就是幀格式目的地址字段在前面，不用對整個幀接收緩存，接收到輸入端口的幀目的地址字段6個字節(jié)后，立即查找轉(zhuǎn)發(fā)表，把幀導向輸出端口。碎片丟棄，其工作原理就是依據(jù)最短幀長要求，把輸入端口上收到小于512比特（<6個字節(jié)）的幀丟棄，接收到512比特時，就可根據(jù)目的字段的6個字節(jié)去查轉(zhuǎn)發(fā)表，確定輸出端口，把幀導向輸出端口。網(wǎng)絡工程技術及應用

3.6.4

交換機的分類根據(jù)物理結構可分為：獨立式、堆疊式、模塊化。根據(jù)應用規(guī)?？煞譃椋浩髽I(yè)級、部門級和工作組級。根據(jù)結構可分為：模塊式和固定配置式。模塊式交換機又稱機箱式交換機，可根據(jù)需要配置不同模塊，模塊可插拔，具有很強的擴展性。固定配置交換機一般具有固定的接口配置，硬件不可升級。網(wǎng)絡工程技術及應用

3.6.5

以太網(wǎng)交換機以太網(wǎng)交換機用來構建以太網(wǎng)以太網(wǎng)交換機依據(jù)在組網(wǎng)中位置和作用的不同，可分為：核心層交換機、匯聚層交換機和接入層交換機。交換機的物理接口可分為網(wǎng)絡接口和管理接口。有時也把交換機的物理接口稱為交換機端口。網(wǎng)絡接口連接計算機主機或其他網(wǎng)絡設備，數(shù)據(jù)傳輸率為自適應；管理接口對交換機進行配置和控制管理。交換機支持VLAN，初始時，交換機的所有端口均屬于VLAN1，交換機是即插即用設備。網(wǎng)絡工程技術及應用

3.6.6

交換機的級聯(lián)和堆疊交換機級聯(lián)指兩臺交換機普通端口(RJ45端口)之間連接網(wǎng)線(RJ45網(wǎng)線)，用交叉直通線將交換機連接一起，實現(xiàn)相互之間的通信。交換機堆疊指把交換機背板帶寬通過專用模塊聚集一起，堆疊交換機總背板帶寬是幾臺堆疊交換機背板帶寬之和，使得堆疊交換機集合成為一個整體進行管理。只有可管理、模塊化的交換機才具有堆疊管理功能。有兩種堆疊方法：菊花鏈式堆疊和星型堆疊。堆疊與級聯(lián)區(qū)別：級聯(lián)通過交換機某個端口與上級交換機連接，連接端口可能成為傳輸瓶頸；堆疊將交換機背板帶寬通過高速線路連接一起，端口具有較好性能。網(wǎng)絡工程技術及應用

3.6.7

多層交換的概念二層交換的工作是基于MAC地址，不涉及網(wǎng)絡層功能，沒有路由能力，當轉(zhuǎn)發(fā)目的地址不明的幀時，只能廣播該幀，這樣在網(wǎng)絡中會形成廣播風暴，造成擁塞。一個想法是使交換機既保持交換的高性能，又具有路由能力，這種思想導致三層路由交換機的出現(xiàn)。三層交換出現(xiàn)，解決企業(yè)網(wǎng)劃分子網(wǎng)后，子網(wǎng)之間必須依賴路由器通信，解決了路由器低速、復雜所造成網(wǎng)絡瓶頸問題。具有三層交換功能的設備，實際是帶有第三層路由功能的第二層交換機，是兩者的有機結合。三層交換機能夠?qū)崿F(xiàn)路由器的全部功能，是Intranet的主要組網(wǎng)設備。網(wǎng)絡工程技術及應用

3.6.8

局城網(wǎng)采用三交換技術局域網(wǎng)采用的三層交換技術主要有兩種：下一跳解析協(xié)議和NetFlow交換。第一種三層交換技術稱為下一跳解析協(xié)議(NHRP)，采用“路由一次，隨后交換”技術，例主機A通過路由器與主機B建立通信連接，并學習到A與B間的交換路徑，主機B給出響應，雙方建立交換路徑，路由確定交換路徑，即進行通信。FastIP的工作原理網(wǎng)絡工程技術及應用

3.6.8

局城網(wǎng)采用三交換技術NetFlow交換局域NetFlow交換仍然是在第三層操作

NetFlow交換并沒有建立連接源和目的端系統(tǒng)的第二層交換路徑，它是在單臺路由器上進行的，僅僅是利用先前緩存下來的路由信息。NetFlow工作原理網(wǎng)絡工程技術及應用

3.6.9

三層交換與傳統(tǒng)交換機的比較

三層交換機可完成路由器在局域網(wǎng)的幾乎所有功能。

三層交換機安裝、配置和管理較方便，路由器需記憶很多復雜命令。三層交換與傳統(tǒng)路由器的比較網(wǎng)絡工程技術及應用

3.7

網(wǎng)絡服務器主機服務器主機基本概念服務器主機和集群技術網(wǎng)絡工程技術及應用

3.7.1

服務器主機基本概念服務器為網(wǎng)絡用戶提供共享資源和服務，也是網(wǎng)絡的中樞和信息化的核心。服務器是軟件的概念，人們通常講的服務器其實是裝有服務器軟件的主機。服務器主機一般采用高性能的計算機，采用一系列獨