计算机网络硬件选择网络传输介质及网卡课件

计算机网络硬件：选择网络传输介质及网卡计算机网络硬件：选择网络传输介质及网卡1本次课的目标本次课的目标l拟实现的能力目标l能正确识别传输介质l能正确使用网络接线l能进行网卡硬件和驱动程序的安装。l相关支撑知识l传输介质特性l网卡功能、分类本次课的目标拟实现的能力目标2一、网卡（网络适配器）一、网卡（网络适配器）l网络适配器NIC（Network Interface Card）也称网卡。网卡是构成计算机网络系统中最基本的、最重要的和必不可少的连接设备，计算机主要通过网卡接入网络。一、网卡（网络适配器）网络适配器NIC（Network In3网卡的作用网卡的作用 代表固定的网络地址代表固定的网络地址l在网络中传输数据，必须确定数据从哪台计算机来，到哪台计算机在网络中传输数据，必须确定数据从哪台计算机来，到哪台计算机去，如何标识这些计算机呢？这就要靠网卡的物理地址来标识。去，如何标识这些计算机呢？这就要靠网卡的物理地址来标识。l数据从一台计算机传输到另外一台计算机时，也就是从一块网卡传数据从一台计算机传输到另外一台计算机时，也就是从一块网卡传输到另一块网卡，即从源网络地址传输到目的网络地址。输到另一块网卡，即从源网络地址传输到目的网络地址。l以太网网卡的物理地址以太网网卡的物理地址(Ethernet Address)(Ethernet Address)是由十六进制数表示的、是由十六进制数表示的、长度为长度为6 6个字节的一组数字。个字节的一组数字。lIEEE802IEEE802标准为每个网卡规定了一个标准为每个网卡规定了一个6 6个字节个字节4848位的全局地址，它是位的全局地址，它是站点的全球唯一的标识符，与其物理位置无关。站点的全球唯一的标识符，与其物理位置无关。MACMAC地址（物理地址（物理地址）地址）lMACMAC地址的前地址的前3 3个字节（高个字节（高2424位）由位）由IEEEIEEE统一分配给厂商，低统一分配给厂商，低2424位由位由厂商分配给每一块网卡。所有厂商生产的所有网卡，物理地址绝对厂商分配给每一块网卡。所有厂商生产的所有网卡，物理地址绝对不会相同。不会相同。l网卡地址也是称为网卡的物理地址，可以认为就是该网卡所在站点网卡地址也是称为网卡的物理地址，可以认为就是该网卡所在站点的的MACMAC地址。地址。网卡的作用 代表固定的网络地址4l 转换数据并将数据送到网线上l网络上传输数据的方式与计算机内部处理数据的方式是不相同的，它必须遵从一定的数据格式(通信协议)。当计算机将数据传输到网卡上时，网卡会将数据转换为网络设备可处理的字节，那样才能将数据送到网线上，网络上其它的计算机才能处理这些数据。l 接收数据并转换数据格式l在网络中，网卡的工作是双重的：一方面它将本地计算机上的数据转换格式后送入网络；另一方面它负责接收网络上传过来的数据包，对数据进行与发送数据时相反的转换，将数据通过主板上的总线传输给本地计算机。转换数据并将数据送到网线上5网卡分类网卡分类l 按网卡的工作方式可分为：按网卡的工作方式可分为：l 半双工：它的意思是虽然网卡可以接收发送数据，半双工：它的意思是虽然网卡可以接收发送数据，但是一次只能做一种动作，不能同时收发。但是一次只能做一种动作，不能同时收发。l 全双工：就是能够全双工：就是能够“同时同时”接收与发送信号，例如接收与发送信号，例如电话就是一种全双工传输设备，我们在听对方讲话的电话就是一种全双工传输设备，我们在听对方讲话的同时，也可以发话给对方。理论上，全双工传输可以同时，也可以发话给对方。理论上，全双工传输可以提高网络效率，但是实际上仍是配合其他相关设备才提高网络效率，但是实际上仍是配合其他相关设备才有用。例如必须选用双绞线的网络缆线才可以全双工有用。例如必须选用双绞线的网络缆线才可以全双工传输，而且中间所接的集线器可交换机，也要能全双传输，而且中间所接的集线器可交换机，也要能全双工传输；最后，所采用的网络操作系统也得支持全双工传输；最后，所采用的网络操作系统也得支持全双工作业，如此才能真正发挥全双工传输的威力。一般工作业，如此才能真正发挥全双工传输的威力。一般来说，现在绝大部分的网卡都是全双工的了。来说，现在绝大部分的网卡都是全双工的了。网卡分类 按网卡的工作方式可分为：6 按网卡的工作对象可分为普通工按网卡的工作对象可分为普通工作站网卡和服务器专用网卡作站网卡和服务器专用网卡l 普通工作站网卡是一般计算机上使用的网卡，主要特点是价康物美，兼容性强等特点，如图2-1所示为普通PCI网卡。按网卡的工作对象可分为普通工作站网卡和服务器专用网卡 7l 服务器专用网卡是为了适应网络服务器的工作特点而专门设计的，价格较贵，但性能很好。图2-2是Intel千兆以太网卡PRO/1000 XT Server Adapter，它从电路设计、布局、用料上都比普通网卡高出不少档次。图2-2 Intel的千兆位以太网卡 服务器专用网卡是为了适应网络服务器的工作特点而专门设计的8 按网卡的总线类型可分为按网卡的总线类型可分为ISA网卡、网卡、EISA网卡和网卡和PCI网卡网卡l因因PC技术的发展，先后出现了不同接口类型的网卡，主技术的发展，先后出现了不同接口类型的网卡，主要有以下几种：要有以下几种：l ISA网卡：工业标准结构，较原始的计算机上使用的网卡：工业标准结构，较原始的计算机上使用的总线结构，总线结构，8位或位或16位机器主板上使用，已淘汰。位机器主板上使用，已淘汰。l EISA网卡：扩展工业标准结构，使用网卡：扩展工业标准结构，使用32位的总线结位的总线结构，在构，在386，486主板上可以找到，也渐渐的淡出市场。主板上可以找到，也渐渐的淡出市场。l PCI网卡：即插即用总线结构，现在的主流总结结构网卡：即插即用总线结构，现在的主流总结结构方式，还有专门用于笔记本计算机的方式，还有专门用于笔记本计算机的PCMCIA网卡。网卡。按网卡的总线类型可分为ISA网卡、EISA网卡和PCI网9l 按网卡的接口类型可分为按网卡的接口类型可分为BNC接口、接口、AUI接口、接口、RJ-45接口及光接口及光纤接口纤接口l根据传输介质的类型不同，主要有以下几种：根据传输介质的类型不同，主要有以下几种：l BNC接口接口(细缆细缆)网卡：用于总线结构的细同轴电缆中。网卡：用于总线结构的细同轴电缆中。l AUI接口接口(粗缆粗缆)网卡：通常只有在连接粗同轴电缆网卡：通常只有在连接粗同轴电缆(RJ-11)网线、网线、或是连接收发器时才会使用。或是连接收发器时才会使用。l RJ-45接口网卡接口网卡(双绞线双绞线)：现在市场上的主要的接口方式，采用：现在市场上的主要的接口方式，采用此接口的网卡速率有此接口的网卡速率有10Mbps、100Mbps和和1000Mbps。l按用于连接传输介质的端口的数量，可以将网卡分为单接口网卡、按用于连接传输介质的端口的数量，可以将网卡分为单接口网卡、双接口网卡双接口网卡(如如RJ-45+BNC)、3端口网卡端口网卡(如如RJ-45+BNC+AUI)等。等。l 光纤接口网卡：正在进入主流的接口方式，但还比较贵。光纤接口网卡：正在进入主流的接口方式，但还比较贵。按网卡的接口类型可分为BNC接口、AUI接口、RJ-4510l 按网卡的传输速率可分为按网卡的传输速率可分为10Mbps网卡、网卡、100Mbps网网卡、卡、10/100Mbps自适应网卡、自适应网卡、1000Mbps网卡几种：网卡几种：l 10Mbps网卡：老的网卡：老的EISA网卡、或者带网卡、或者带BNC口与口与RJ-45口的网卡。口的网卡。l 100Mbps网卡：传输速率固定为网卡：传输速率固定为100Mbps的网卡。的网卡。l 10/100Mbps自适应网卡：自适应是指网卡可以与远自适应网卡：自适应是指网卡可以与远端网络设备端网络设备(集线器或交换机集线器或交换机)自动协商，确定当前的可自动协商，确定当前的可用速率是用速率是10Mbps还是还是100Mbps。l 1000Mbps网卡：服务器应该采用千兆以太网网卡，网卡：服务器应该采用千兆以太网网卡，这种网卡多用于服务器与交换机之间的连接，以提高整这种网卡多用于服务器与交换机之间的连接，以提高整体系统的响应速率。体系统的响应速率。按网卡的传输速率可分为10Mbps网卡、100Mbps网11网卡的选择网卡的选择l目前绝大多数的网络采用以太网技术，下面重点以以太网网卡为例，讨论目前绝大多数的网络采用以太网技术，下面重点以以太网网卡为例，讨论选购网卡时应注意的问题。购买时应注意以下几个重点：选购网卡时应注意的问题。购买时应注意以下几个重点：l 网卡的总线类型网卡的总线类型l现在市场上的主流总线接口是现在市场上的主流总线接口是PCIPCI接口，接口，ISAISA接口已很少出现在主板上，而接口已很少出现在主板上，而且且PCIPCI接口支持即插即用、速度相对比较快，而且安装设置相对比较容易，接口支持即插即用、速度相对比较快，而且安装设置相对比较容易，所以现在应该选择所以现在应该选择PCIPCI接口的网卡为好。接口的网卡为好。l 网卡的速度网卡的速度l 网卡的接口类型网卡的接口类型l 网卡的兼容性网卡的兼容性l适用性好的网卡应通过各主流操作系统的认证，至少具备如下操作系统的适用性好的网卡应通过各主流操作系统的认证，至少具备如下操作系统的驱动程序：驱动程序：WindowsWindows、NetwareNetware、UnixUnix、LinuxLinux等。相应的，市场上主流的网等。相应的，市场上主流的网卡一般都带有这几种操作系统的驱动程序。卡一般都带有这几种操作系统的驱动程序。l另外，有的网卡在另外，有的网卡在BootROMBootROM上做文章，加入防病毒功能；有的网卡则与主机上做文章，加入防病毒功能；有的网卡则与主机板配合，借助一定的软件，实现远程唤醒板配合，借助一定的软件，实现远程唤醒(Wake on LAN)(Wake on LAN)功能，可以通过网功能，可以通过网络远程启动计算机；还有的计算机则将网卡集成到了主机板上。络远程启动计算机；还有的计算机则将网卡集成到了主机板上。l 网卡生产商网卡生产商网卡的选择目前绝大多数的网络采用以太网技术，下面重点以以太网12二、传输媒体二、传输媒体(介质介质)l传输介质的基本功能是携带数据信息。l传输介质有许多类型的，典型的有：同轴电缆、非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线、光缆等。l影响传输介质选用的指标有：l传输距离 l网络拓扑的结构l成本 l安装的难易 l容量 l抗干扰能力、可靠性二、传输媒体(介质)传输介质的基本功能是携带数据信息。13传输频率与传输速率的区别传输频率与传输速率的区别l线缆的频带带宽(MHZ)：表示的是单位时间内线路中的信号振荡的次数，是一个表征频率的物理量。l线缆上传输的数据速率(Mbps)：表示的是单位时间内线路中传输的二进制位的数量，是一个表征速率的物理量。l传输频率表示传输介质提供的信息传输的基本带宽，带宽取决于所用导线的质量、每一根导线的精确长度及传输技术。传输频率与传输速率传输频率与传输速率 3 3类类UTPUTP4 4类类UTPUTP5 5类类UTPUTP超超5 5类类*传输频率传输频率MHXZMHXZ16162020100100200200600600传输速率传输速率MbpsMbps10101616155155100100*传输频率与传输速率的区别线缆的频带带宽(MHZ)：表示的是单14有线传输媒体有线传输媒体l双绞线有线传输媒体双绞线15计算机网络硬件选择网络传输介质及网卡课件16常见双绞线的型号常见双绞线的型号最高传输频率 最高传输速率 主要应用 最大网段长度 连接器采用形式 3类双绞线16MHZ 10Mbps 语音和10Mbps的以太网 100米 RJ 4类双绞线 20MHZ 16Mbps 语音传输 100Mbps的以太网 100米 RJ5类双绞线 100MHZ 100Mbps 语音 100 BASE-T以太网 100米 RJ 超5类双绞线 200MHZ 1000Mbps 100米 RJ 6类双绞线 250MHz 2.4Gbps 100米RJ7类双绞线 600MHZ 100米RJ常见双绞线的型号最高传输频率 最高传输速率 主要应用 最大网17同轴电缆同轴电缆同轴电缆18同轴电缆同轴电缆l细同轴l50 ，D=1.02cm，10Mbpsl185m、4中继、5段（925m）l优缺点：价格低l安装方便（T型连接器、BNC接头、Terminator）l抗干扰能力强l距离短l可靠性差同轴电缆细同轴19同轴电缆同轴电缆l粗同轴l50，D=2.54cm，10Mbpsl500m、4中继、5段（2500m）l优缺点：l价格稍高l安装方便（收发器、收发器电缆、Terminator）l抗干扰能力强l距离中等l可靠性好 同轴电缆粗同轴20光纤光纤l依靠光波承载信息l速率高，通信容量大 仅受光电转换器件的限制（100Gb/s）l传输损耗小，适合长距离传输l抗干扰性能极好，保密性好l轻便光纤依靠光波承载信息21光纤传输原理光纤传输原理利用了光的反射利用了光的反射l光从一种介质入射到另一种介质时会产生折射。折射量取决于两种介质的折射率。当入射角临界值时产生全反射，不会泄漏。l光纤：纤芯-折射率高、玻璃包层-折射率低l亮度调制，有脉冲-1，无脉冲-0l光传输系统：光源、介质、光检测器l光源:850nm/1300nm/1500nml发光二极管/激光二极管l介质:光纤l光检测器:光电二极管PIN/雪崩二极管APDl单向传输，双向需两根光纤光纤传输原理利用了光的反射光从一种介质入射到另一种介质时22l用光纤传输电信号时，在发送端先将其变成光信用光纤传输电信号时，在发送端先将其变成光信号，而在接收端又要由光检测器还原成电信号。号，而在接收端又要由光检测器还原成电信号。光纤的电信号传送过程如图光纤的电信号传送过程如图2-72-7所示。所示。图图2-7 2-7 光纤的电信号传送过程光纤的电信号传送过程用光纤传输电信号时，在发送端先将其变成光信号，而在接收端又要23 光缆外观图 光缆结构示意图 光纤外 护套加固材料塑料屏蔽层玻璃纤维和屏蔽层 光缆外观图 光缆结构示意图 光纤外24光纤的分类l单模光纤单模光纤 ：单束光，纤芯直径一般在：单束光，纤芯直径一般在8 810m10m之间，包之间，包层直径为层直径为125m125m，传输距离长，用于室外，较贵，传输距离长，用于室外，较贵l多模光纤：多束光，纤芯直径一般在多模光纤：多束光，纤芯直径一般在 50 50100m100m之间，之间，包层直径为包层直径为125 125 230m230m之间，传输距离短，用于室内，之间，传输距离短，用于室内，便宜便宜光纤的分类单模光纤：单束光，纤芯直径一般在810m之间25介质的比较介质的比较介质介质速率速率距离距离抗干扰抗干扰价价格格安装方便安装方便表示表示同轴同轴低低10M10M中等中等185/500185/500较好较好中中等等较方便较方便10BASE-210BASE-210BASE-510BASE-5双绞线双绞线中等中等10M/100M/10M/100M/1000M1000M短短100100不好不好(UTP)(UTP)好好(STP)(STP)低低方便方便10BASE-T10BASE-T100BASE-TX100BASE-TX1000BASE-T1000BASE-T光纤光纤高高100M/1000100M/1000M M长长10001000以上以上很好很好昂昂贵贵不方便不方便1000BASE-LX1000BASE-LX1000BASE-SX1000BASE-SX介质的比较介质速率距离抗干扰价格安装方便表示同轴低中等较好中26无线介质无线介质l使用电磁波或光波携带信息l无需物理连接l适用于长距离或不便布线的场合l易受干扰无线介质使用电磁波或光波携带信息27l微波通信l载频240GHZ范围，频率高，可同时传送多路信息。沿直线传播，受距离限制，直接传播的距离与天线高度有关，天线越高传输越远，超过一定的距离需中继。微波通信28地面微波接力地面微波接力地面微波接力29卫星通信卫星通信l微波通信的一种特殊形式。利用地球同步卫星做中继转发微波信号。容量大，传输距离远，但是传输延迟时间长。卫星通信微波通信的一种特殊形式。利用地球同步卫星做中继转发微30地球同步卫星地球同步卫星地球同步卫星31传输介质的选择传输介质的选择l传输介质的选择要从以下因素来考虑：网络拓扑的结构、传输介质的选择要从以下因素来考虑：网络拓扑的结构、实际需要的通信容量、可靠性要求、能承受的价格范围。实际需要的通信容量、可靠性要求、能承受的价格范围。l 双绞线的显著特点是价格便宜，但与同轴电缆相比，双绞线的显著特点是价格便宜，但与同轴电缆相比，其带宽受到限制。对于单个建筑物内的低通信容量网络其带宽受到限制。对于单个建筑物内的低通信容量网络来说，双绞线性能价格比可能是最好的。来说，双绞线性能价格比可能是最好的。l 同轴电缆的价格要比双绞线贵一些，对于大多数局域同轴电缆的价格要比双绞线贵一些，对于大多数局域网来说，需要连接较多设备而且通信容量相当大时可以网来说，需要连接较多设备而且通信容量相当大时可以选择同轴电缆。选择同轴电缆。l 光纤作为传输介质，与同轴电缆和双绞线相比具有一光纤作为传输介质，与同轴电缆和双绞线相比具有一系列优点：频带宽、速率高、体积小、重量轻、衰减小、系列优点：频带宽、速率高、体积小、重量轻、衰减小、能电磁隔离、误码率低等，已广泛用于高速数据通信网。能电磁隔离、误码率低等，已广泛用于高速数据通信网。随着光通信技术的发展和成本降低，光纤作为网络的传随着光通信技术的发展和成本降低，光纤作为网络的传输介质也得到了普遍采用。输介质也得到了普遍采用。传输介质的选择传输介质的选择要从以下因素来考虑：网络拓扑的结32课堂小结课堂小结l网卡、传输介质的作用课堂小结网卡、传输介质的作用33