第03课 网络组建相关设备

第3章 网络组建相关设备本章导读学习目标 本章要点 习 题 本章导读了解常见的网络操作系统 掌握常用的网络通信协议 掌握TCP/IP协议的配置课时安排：2学时 学习目标 组建网络时需要使用很多网络设备，常见的网络设备有网卡、集线器、交换机、路由器等，这些网络设备是组成网络的硬件基础，了解并掌握这些网络设备的知识对组建不同类型的网络有很大帮助。本章要点 网卡的类型与性能Moden的类型与性能集线器与交换机路由器网关和网桥等其他设备 3.1 网卡 网卡是组成电脑网络最重要的物理连接设备之一，也是电脑中发送和接收数据的重要设备之一。网卡的性能对网络信息传输质量的好坏有重大影响。3.1 网卡3.1.1 网卡概念3.1.2 网卡的类型 3.1.3 网卡的选购 3.1.1 网卡概念 网卡（Network Interface Card，简称NIC），又称为网络接口卡、网络适配器，是电脑与网络之间使用最为广泛的硬件设备，它安装在主板的扩展插槽中，通过传输介质与其他设备相连接，便于与其他设备交换数据。信号指示灯挡板3.1.1 网卡概念网卡接口金手指网卡主芯片网卡在网络中主要负责两方面的工作：一是将本地需要传送到网络上的数据封包后发送，二是接收网络中其他主机传送过来的信号并将其数据包还原。3.1.1 网卡概念3.1.2 网卡的类型 网卡可按不同的标准进行分类。常见的网卡分类标准有总线类型、连接对象、传输速率、接口类型等。3.1.2 网卡的类型1.按总线类型分类2.按连接对象分3.按传输速率分4.按接口类型分 1.按总线类型分类 网卡主要有以下两种总线类型：ISA（工业标准结构）PCI（外围部件互连）1.按总线类型分类2.按连接对象分 在不同类型的电脑上，网卡也不同。如服务器上使用的网卡性能明显高于在普通电脑上使用的网卡。按连接对象的不同，网卡又可分为服务器网卡、普通网卡、笔记本网卡和无线网卡等几类。服务器网卡普通网卡笔记本网卡无线网卡 2.按连接对象分2.按连接对象分3.按传输速率分 传输速率是网卡性能的主要指标之一，其单位为Mbps。按传输速率的不同，网卡可分为10M、100M、10/100M自适应、1000M和10/100/1000M自适应网卡。10M网卡100M网卡10/100M自适应网卡1000M网卡10/100/1000M自适应网卡 3.按传输速率分3.按传输速率分4.按接口类型分 网卡的接口类型是指网络信号的输入/输出接口标准，常见的网卡接口类型有RJ-45接口、BNC接口以及采用这两种模式的混合接口。RJ-45接口BNC接口混合接口 4.按接口类型分3.1.3 网卡的选购 在选购网卡时除了需要考虑网络采用的总线类型、传输速率、网卡接口等方面的因素外，还需要考虑网卡的工作模式、是否支持即插即用、是否支持远程启动等因素。3.1.3 网卡的选购1.网卡的工作模式2.是否支持即插即用 3.是否支持远程启动 4.网卡的兼容性 1.网卡的工作模式 网卡的工作模式有两种：一种是全双工工作模式，另一种是半双工工作模式，与此对应的是全双工网卡和半双工网卡。全双工网卡半双工网卡 2.是否支持即插即用 即插即用是非常方便的一个功能，如果网卡支持即插即用，在安装时就会变得非常简单，只要将网卡插好，操作系统就能自动识别该硬件，并安装或提示安装相应的驱动程序。3.是否支持远程启动 远程启动功能在组建无盘工作站时非常有用。另外，网卡支持远程启动功能在一些特殊场合非常有必要，如在家可远程启动公司电脑，然后控制公司电脑来完成一些工作。4.网卡的兼容性 网卡是极易与其他硬件发生冲突的设备，最常见的是与Modem或显卡发生资源占用冲突等问题，因此在选购网卡时其兼容性需要特别注意。最好购买品牌网卡，而不要一味追求价格购买杂牌网卡。3.2 Modem Modem是专门用于拨号连接的设备，属于窄带连接设备，它也是网络中一项重要的连接设备。3.2 Modem3.2.1 Modem的概念3.2.2 Modem的类型3.2.3 Modem的选购3.2.1 Modem的概念 Modem（俗称“猫”）的中文名称为调制解调器，是将数字信号与模拟信号互相转换的设备。通过Modem和电话线，可将电脑连接到网络中。3.2.1 Modem的概念Modem把将要发送的数字信号转换成在传输线路上使用的模拟信号的过程称为“调制”，把从电话线上接收到的模拟信号转换为电脑能够使用的数字信号的过程称为“解调”。Modem就是不断地在调制和解调之间进行切换，使用户的电脑通过普通电话线也能连接到网络。3.2.2 Modem的类型 Modem有两种类型，分别是内置式Modem和外置式Modem，它们分别连接在主机的内部和外部。内置式Modem外置式Modem 3.2.3 Modem的选购 要使用Modem稳定上网，挑选一个好的Modem非常有必要。选购Modem需要考虑以下几个因素：Modem的数据传输率 Modem支持的传输协议 支持语音和传真功能 支持数据压缩功能 区别软硬“猫”3.3 集线器与交换机 在网络中除了网卡和Modem这两种主要的网络设备外，集线器与交换机也是非常重要的网络设备，它们是网络组建的核心枢纽。3.3 集线器与交换机3.3.1 集线器3.3.2 交换机 3.3.1 集线器 最初集线器只是一个多端口的中继器，它有一个端口与主干网相连，并有多个端口连接一组工作站。在以太网中，集线器通常是支持星型或混合型拓扑结构的。在星型结构的网络中，集线器被称为多址访问单元（MAU）。除了连接Macintosh、个人电脑和工作站外，集线器还能与网络中的打印服务器、交换器、文件服务器或其他设备连接。3.3.1 集线器1.集线器的概念2.集线器的分类 3.集线器的选购 1.集线器的概念 集线器（HUB）是将多台电脑通过传输介质连接在一起的网络硬件设备，其工作原理是将网络中传输的信号整形放大后，再转发到其他端口。集线器能够支持各种不同的传输介质和数据传输速率。有些集线器还支持多种传输介质的连接器和多种数据传输速率。1.集线器的概念数据端口上行链接端口（级联端口）管理控制台端口主干网端口连接用发光二极管通信（发送和接收数据）用发光二极管冲突检测用发光二极管（以太网的集线器才提供）电源风扇 1.集线器图2.集线器的分类 按照集线器的工作原理，可将集线器分为独立式、堆叠式、模块式和智能型等几种类型。2.集线器的分类1）独立式集线器 2）堆叠式集线器 3）模块式集线器 4）智能型集线器 3.集线器的选购 怎样才能选择适当的集线器呢？首先，要根据所用的网络模型、传输速率和传输介质来缩小集线器的选用范围。然后根据下面列出的各种参数来决定哪些特性是要特别考虑的，并要注意能否接受它们的价格。性能成本规模和增长率安全性管理的便利性可靠性 3.3.2 交换机随着连接设备硬件技术的提高，已经很难再把集线器和交换机之间的界限划分清楚。交换机可以把一个网络从逻辑上划分成几个较小的段。不像属于OSI模型第1层的集线器，交换机属于OSI模型（关于OSI模型，请参考相关网络层资料）的数据链路层（第2层），并且它还能够解析出MAC地址信息。从这个意义上讲，交换机与网桥相似。但事实上，它相当于多个网桥。3.3.2 交换机1.交换机的概念2.交换机的类型 3.更高层的交换机 1.交换机的概念 交换机（Switch）的功能与集线器一样，但是具有比集线器更强大的功能，它可以把一个网络从逻辑上划分成几个较小的段，每个端口共享带宽。v交换机的所有端口都共享同一指定的带宽。交换机的每一个端口都扮演一个网桥的角色，而且每一个连接到交换机上的设备都可以享有它们自己的专用信道。换而言之，交换机可以把每一个共享信道分成几个信道。1.交换机的概念1.交换机的概念1）在主干网上使用交换机的两种好处2）交换机的缺点 2.交换机的类型 交换机可以分成几类：一种是局域网交换机，适用于局域网；一种是以太网交换机，适用于以太网。尽管以太网交换机比较常见，但局域网交换机还是可以设计成适合于以太网或令牌环网两种类型。局域网交换机还因它所采用的交换方式而异，有快捷模式和存储转发模式两种。2.交换机的类型1）快捷模式2）存储转发模式 3.更高层的交换机 交换机运行在OSI模型的第2层（数据链路层），路由器运行在第3层，集线器运行在第1层。但集线器、网桥、交换机和路由器之间的界限已变得越来越模糊。交换完全是由设备的硬件处理的，而路由则是由设备的软件处理的。能解析更高层的数据使得交换机可以执行先进的过滤、统计和安全功能。第3层和第4层交换机能够比路由器更快地传输数据，而且比路由器更容易安装和配置。3.4 路由器 路由器是一种多端口设备，它可以传输不同的速率并运行于各种环境的局域网和广域网中，也可以采用不同的协议。路由器属于OSI模型的第3层。路由器是依赖于协议存在的，早期其速度比交换机和网桥慢。因为在它们使用某种协议转发数据前，必须将其设置或配置成能识别的协议。3.4 路由器3.4.1 路由器的概念3.4.2 路由器的特征和功能3.4.3 路由协议RIP、OSPF、EIGRP和BGP 3.4.4 桥式路由器和路由交换机 3.4.1 路由器的概念 路由器（Router）采用不同的协议，它是一种连接多个不同网络或多段网络的网络设备。3.4.1 路由器的概念3.4.2 路由器的特征和功能 路由器的稳定性在于它的智能性。路由器不仅能追踪网络的某一节点，还能和交换机一样，选择出两节点间的最近、最快的传输路径，而且它们还可以连接不同类型的网络，所以使得路由器成为大型局域网和广域网中功能强大且非常重要的设备。3.4.2 路由器的特征和功能典型的路由器内部都带有自己的处理器、内存、电源以及为各种不同类型的网络连接器而准备的输入输出插座，通常还具有管理控制台接口。功能强大并能支持各种协议的路由器有好几种插槽，以容纳各种网络接口（RJ-45、BNC、FDDI等）。具有多种插槽以支持不同接口卡或设备的路由器被称为堆叠式路由器。3.4.2 路由器的特征和功能路由器使用起来非常灵活。尽管每一台路由器都可以被指定不同的任务，但所有的路由器都可以完成下面的工作：连接不同的网络、解析第3层信息、连接从A点到B点的最优数据传输路径，在主路径中断后还可以通过其他可用路径重新路由等。3.4.3 路由协议RIP、OSPF、EIGRP和BGP 路由器要找出最优的数据传输路径是一件比较有意义也很复杂的工作。最优路径可能会赖于节点间的转发次数、当前的网络运行状态、不可用的连接、数据传输速率和拓扑结构。为了找出最优路径，各个路由器间要通过路由协议来相互通信。需要区别的是：路由协议与可路由的协议是不同的。3.4.3 路由协议RIP、OSPF、EIGRP和BGP除了寻找最优路径的能力之外，路由协议还可以用收敛时间（路由器在网络发生变化或断线时寻找出最优传输路径所耗费的时间）来表现。3.4.3 路由协议RIP、OSPF、EIGRP和BGP尽管并不需要精确地知道路由协议的工作原理，还是应该对最常见的路由协议有所了解。RIP、OSPF、EIGRP和BGP（还有更多的其他路由协议，但使用都并不广泛）是常见的路由协议，其作用如下：为IP和IPX设计的RIP（路由信息协议）3.4.3 路由协议RIP、OSPF、EIGRP和BGP为IP设计的OSPF（开放的最短路径优先）为IP、IPX和Apple Talk而设计的EIGRP（增强内部网关路由协议）为IP、IPX和Apple Talk而设计的BGP（边界网关协议）3.4.4 桥式路由器和路由交换机 网络界已经采用了网桥路由器或桥式路由器这个术语来表示路由器具备了网桥的某些特征。结合路由器和网桥的优点就是可以转发不可路由的协议，如NetBEUI协议。另外，也可以通过一台设备连接多种网络。桥式路由器支持OSI模型的第2和第3层。对于任何一个包含有第3层地址信息的数据包，它解析出其中的地址信息，而对于其余部分只是将它们转发。3.4.4 桥式路由器和路由交换机另一种路由器的变种：路由交换机，是路由器和交换机结合而成的。它也能解析OSI模型的第2层和第3层的数据（路由交换机也就是本章前面所讲的更高层交换机的别名）。但路由交换机不具有真正路由器的全部特征，因而没有获得网络专业人员的广泛接受。3.5 其他网络设备 在网络中，除了集线器、交换机和路由器等比较重要的网络设备外，还有网关、网桥、中继器等其他重要的网络设备。3.5 其他网络设备3.5.1 网关3.5.2 域名系统及DNS服务器3.5.3 网桥3.5.4 中继器3.5.5 无线设备 3.5.1 网关 网关（Gateway）不能完全归为一种网络硬件。网关可以设在服务器、微机或大型机上。常见的网关有如下几种：电子邮件网关IBM主机网关因特网网关局域网网关 3.5.2 域名系统及DNS服务器 域名系统和DNS服务器是建立在IP地址基础上的，下面将介绍域名系统和DNS服务器的基本概念。3.5.2 域名系统及DNS服务器1.域名系统2.DNS服务器 1.域名系统 由于IP地址书写复杂，且不方便记忆，因此人们喜欢用更简单、方便记忆的域名来表示所访问的网络地址。用在主机名后加上后缀名的方法来标识主机的区域位置，这个后缀名称为域名。网络中的每台主机都是某域的成员，或者说是属于相同组织、IP地址具有相同内容的计算机组中的一员。1.域名系统个人用户可以随意命名工作站的名称，但组织则不能随意地选择自己的域名。Inter NIC已经建立域名命名规范，即Internet上每个组织域的后缀，这些后缀也被称为最高级域（TLD）。而且，每个国家有自己的域后缀，如中国域名后缀为.cn。2.DNS服务器 在网络中提供IP地址与域名之间互相转换的服务器被称为DNS（DNS，Domain Name Server的缩写）服务器。DNS服务器采用反复转寄查询解析和递归解析两种域名解析方法。当用户输入域名时，DNS服务器会自动查询例表中与之对应的IP地址，并将该域名解析后反馈到查询端，引导查询端连接到该域名指向的主机。当用户输入IP地址时，DNS服务器就直接将结果反馈到查询端，并引导查询端连接到该IP地址指向的主机。2.DNS服务器DNS数据库不依赖单个文件或服务器，而是分布在Internet的多个关键电脑上，这样可以避免部分电脑出故障时，Internet仍可以正常运转。3.5.3 网桥 网桥（Bridge）看上去有点像中继器。它具有单个的输入端口和输出端口，它与中继器的不同之处就在于它能够解析收发的数据。网桥属于OSI模型的数据链路层。网桥能够进行流控制、纠错处理以及地址分配，能够解析它所接受的帧，并能指导如何把数据传送到目的地，特别是它能够读取目标地址信息（MAC），并决定是否向网络的其他段转发（重发）数据包。网桥并未与网络直接连接，但它可能已经知道对不同的端口都连接了哪些工作站。网桥转发和过滤数据包的方法有几种。大多数以太网采用的方法是所谓的透明网桥方式。大多数令牌环网采用的方法是源路由网桥方式。能够连接以太网和令牌环网的方法被称为中介网桥方式。3.5.3 网桥根据具体的使用情况网桥可分为内桥、外桥和远程桥3类：内桥外桥远程桥网桥的作用连接两个或两个以上的局域网时可使用网桥。3.5.3 网桥设置在局域网中的某个关键部位，防止因某个节点出现故障而导致整个系统瘫痪。增加联网的工作站之间总的物理距离，并且降低网络连接费用。由于网桥并不是与网络直接连接的，因此使用网桥可加强网络系统的安全性。3.5.4 中继器 中继器（Repeater）属于OSI模型中的物理层，它是一种放大模拟或数字信号的网络连接设备。中继器属于OSI模型中的物理层，因而没有必要解释它所传输的信号。中继器不仅功能有限，而且作用范围也有限。中继器一般还提供隔离功能，因此当一个网段发信号时，会被隔离在本地，而不会影响其余网段。中继器无线网络使用的主要硬件除了3.1.2节介绍的无线网卡外，还有无线接入点（AP）和无线路由器等无线设备。3.5.5 无线设备1.无线接入点2.无线路由器 1.无线接入点 无线接入点的英文名称为AccessPoint，简称AP，无线接入点就相当于一个无线的集线器，有无线网卡的PC、笔记本、PDA可以通过无线接入点连接到无线接入点背后的网络里面。无线接入点的作用是提供电脑无线网卡与网络之间的桥梁。无线接入点还具有网络管理功能，可以对无线网络进行管理。2.无线路由器 一般路由器接入网络时都是有线的，就是用网线把路由器和电脑连起来。如果把一个路由器和一个无线接入点做在一个盒子里面，就不用连接网线了，无线电波代替了网线，于是这个盒子就成了“无线路由器”。3.6 习题 （1）网卡有哪些类型？常见网卡的速率有哪些？（2）网卡有哪些接口，其中使用最广泛的接口是什么？（3）怎样选购一款合适的网卡？（4）Modem可分为哪两种类型，每种类型有什么特点？（5）怎样选购一款合适的Modem？（6）集线器可分为哪些类型，每种类型有什么特点？（7）怎样选购一款合适的集线器？（8）交换机有哪些类型。每种类型有什么特点？（9）集线器与交换机有什么区别？（10）什么是路由器，它具有哪些功能？（11）网桥的功能是什么？