《网络连接设备》PPT课件

网络连接设备,4.1网卡,网络适配器又称网卡或网络接口卡（NIC），英文名NetworkInterfaceCard。它是使计算机联网的设备。平常所说的网卡就是将PC机和LAN连接的网络适配器。网卡（NIC）插在计算机主板插槽中，负责将用户要传递的数据转换为网络上其它设备能够识别的格式，通过网络介质传输。它的主要技术参数为带宽、总线方式、电气接口方式等。它的基本功能为：从并行到串行的数据转换，包的装配和拆装，网络存取控制，数据缓存和网络信号。目前主要是8位和16位网卡。网卡必须具备两大技术：网卡驱动程序和I/O技术。驱动程序使网卡和网络操作系统兼容，实现PC机与网络的通信。I/O技术可以通过数据总线实现PC和网卡之间的通信。网卡是计算机网络中最基本的元素。在计算机局域网络中，如果有一台计算机没有网卡，那么这台计算机将不能和其他计算机通信，也就是说，这台计算机和网络是孤立的。,连接速度分为10M、10/100M自适应、1000M、100/1000M自适应根据总线分类ISA接口网卡PCI接口网卡PCMCIA网卡,ISA接口网卡,PCI接口网卡,PCMCIA网卡,根据应用领域分类,根据端口类型分类RJ-45端口AUI端口BNC端口光纤端口无线端口,4.1.2网卡性能的评价和选择标准,端口类型工作速度是否支持全双工工作模式总线类型是否支持多操作系统对服务器端网卡的特殊要求较高的吞吐能力较低的CPU占用率可网管和带宽汇聚（群集）,4.2集线器,集线器（HUB）是对网络进行集中管理的最小单元，像树的主干一样，它是各分枝的汇集点。HUB是一个共享设备，其实质是一个中继器，而中继器的主要功能是对接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离。正是因为HUB只是一个信号放大和中转的设备，所以它不具备自动寻址能力，即不具备交换作用。所有传到HUB的数据均被广播到之相连的各个端口，容易形成数据堵塞，因此有人称集线器为“傻HUB”。,4.2.1集线器在网络中的作用,集线器是一种最为基础的网络集线设备，它主要工作于OSI的物理层。同时我们也已经知道它几乎是不需任何软件配置，一种完全即插即用的纯硬件式设备。集线器本身只是一个多端口的中继器。,4.2.2集线器的分类,1.根据端口的不同来分集线器通常都提供三种类型的端口，即RJ-45端口、BNC端口和AUI端口，以适用于连接不同类型电缆构建的网络。一些高档集线器还提供有光纤端口和其他类型的端口。,（1）RJ-45接口RJ-45接口可用于连接RJ-45接头，适用于由双绞线构建的网络，这种端口是最常见的，一般来说以太网集线器都会提供这种端口。我们平常所讲的多少口集线器，就是指的具有多少个RJ-45端口。如图3所示。集线器的RJ-45端口即可直接连接计算机、网络打印机等终端设备，也可以与其他交换机、集线器等集线设备和路由器进行连接。需要注意的是，当连接至不同设备时，所使用的双绞线电缆的跳线方法有所不同。,（2）BNC端口BNC端口就是用于与细同轴电缆连接的接口，它一般是通过BNCT型接头进行连接的，图4所示的是一个集线器BNC端口通过BNC型接头连接的示意图。,大多数10Mbit/s集线器都拥有一个BNC端口。当集线器同时拥有BNC和RJ-45端口时，由于既可通过RJ-45端口与双绞线网络连接，又可通过BNC接口与细缆网络连接，因此，可实现双绞线和细同轴电缆两个采用不同通讯传输介质的网络之间的连接。这种双接口的特性可用于兼容原有的细同轴电缆网络（10Base-2），并可实现逐步向主流的双绞线网络（10Base-T）的过渡，当然还可实现与远程细同轴电缆网络（少于185米）之间的连接，下图5所示的是一种通过集线器所带有的BNC接口与双绞线RJ-45接口连接两种不同传输介质网络的网络连接示意图。,同样，如果两个网络之间的距离大于100米，使用双绞线不能实现两个网络之间的连接时，这时也可以通过集线器的BNC端口利用细同轴电缆传输将两个输网络连接起来，而两个网络都可以仍采用双绞线这种廉价、常见的传输介质，如图所示。不过要注意的是这两个网络之间的距离仍不能大于185m。,（3）AUI端口AUI端口可用于连接粗同轴电缆的AUI接头，因此这种接口用于与粗同轴电缆网络的连接，它的示意图如图7所示，目前带有这种接口的集线器比较少，主要是在一些骨干级集线器中才具备。,（4）集线器堆叠端口这种端口当然是只有可堆栈集线器才具备的，它的作用也就是如它的名字一样，是用来连接两个可堆栈集线器的。一般来说一个可堆栈集线器中同时具有两个外观类似的端口：一个标注为UP，另一个就标注为DOWN，在连接时是用电缆从一个集线器的UP端口连接到另一个可堆集线器的DOWN端口上，都是母头，所以连接线端就必须都是公头了，不过这种连接线是购买可堆栈集线器时厂家就会为您提供的，如果损坏或丢失，也可直接在电脑城做一条，只要对商家讲明用途即可，端口示意图如下图9所示。,4.2.3计算机网络收发器,由于采用粗同轴电缆作为传输介质的网络造价较高，且布线较为困难，所以，实践中真正用于粗同轴电缆进行布线的情况已十分少见。不过，由于单段粗同轴电缆的（10Base-5）所支持的传输距离高达500米，因此，完全可以使用粗同轴电缆作为较远距离网络之间连接的通讯电缆。因此，也可以作为一种廉价的远程连接解决方案。连接图参照上图6所示，所不同的这里所采用的网络间的连接介质为粗同轴电缆。借助于收发器，AUI端口也可实现与RJ-45接口、BNC接口甚至光纤接口的连接。下图8所示的从左至右分别为：AUItoRJ-45收发器（用于实现AUI端口与RJ-45接口的连接）、AUItoBNC收发器（用于实现AUI端口与BNC接口的连接）、AUItoST收发器（用于实现AUI端口与光纤接口的连接）。当然这种收发器种类还有许多，如RJ-45toRS-232、RJ-45toBNC等。,4.3计算机网络中的交换机,交换机常采用的数据帧交换技术存储转发StoreandForward直通式CutThrough无碎片直通式FragmentFreeCutThrough,存储转发StoreandForward交换机接收到数据帧时，先存储在一个共享缓冲区中，然后进行差错校验和过滤处理（滤掉不健全和有冲突的帧），最后再将数据按目的地址发送到指定的端口。直通式CutThrough只对接收到的数据帧的目的地址信息进行检查，然后立刻按指定的地址转发出去，而不做差错和过滤处理。无碎片直通式FragmentFreeCutThrough碎片是指当信息发送中突然发生冲突时，因为双方立即停止发送数据帧而在网络中产生的不健全的帧。碎片是无用的信息，必须将其滤除。无碎片直通方式先对接收到的数据帧存储其中的部分字节（前64个字节），然后进行差错检验，如果有错，立即滤除，并要求对方重发此帧，否则认为该帧健全，并立刻转发出去,4.3.4交换机的分类和特点,根据技术来分以太网交换机ATM交换机FDDI交换机令牌环交换机,根据交换机的结构分固定端口交换机模块化交换机,根据交换机所在的协议层来分,第二层交换机第三层交换机具有路由功能，可以实现不同网段之间数据的线速交换，提供VLAN第四层交换机可以使用相关功能（HTTP、FTP、Telnet等）进行数据交换和处理，从而实现带宽分配、故障诊断和对TCP/IP应用程数据流进行访问控制等功能。,4.4窄带接入设备Modem,Modem得标准V.90标准Rockwell的K56flex和USR的X2两大标准体系V.92标准语音数据同传、QuickConnect、V.44压缩技术、脉冲编码调制（PCM）上行,4.5窄带数字接入设备ISDN,ISDN（综合业务数字网）ISDN的发展是与社会经济和文化的发展分不开的。社会经济和文化的发展往往对通信服务提出新的需求，而这些需求又反过来促进生产的发展。许多国家的电信部门和电子工业部门为了适应社会经济发展的需要，也为了其自身的发展，不断开拓新技术和新服务。然而原有的解决这一问题的途径，一个是利用原有的网络开放新业务，另一个是开发新的网络。前者往往受旧网络体制的限制，人们不得不建设新的网络。,正是这样，一系列新的业务网诞生了，如：传真网，用户电报网，各种速率的电路交换数据网，分组数据网以及各类专用网等。然而多种网络的繁殖给用户和通信经营者带来了不少新的问题。网络多，设备多，接口种类多，规范多等问题对使用与经营管理都带来了很多不便，而且从通信发展的总体来看也并不经济。人们开始意识到为某种业务设立新网络的做法不宜继续下去，应该有长远的，通盘的考虑，建立一个提供多种综合业务的网络，这种网络就是ISDN。,ISDN起源于1967年，但是直到1980年才明确定义。国际电报电话咨询委员会CCITT（现ITU-T）对ISDN是这样定义的：ISDN是以综合数字电话网（IDN）为基础发展演变而成的通信网，能够提供端到端的数字连接，用来支持包括话音在内的多种电信业务，用户能够通过有限的一组标准化的多用途用户-网络接口接入网内。,根据上述定义，可以把ISDN的特点归纳为以下几条：1.ISDN是以综合数字电话网（IDN）为基础发展而成的通信网；2.ISDN支持端到端的数字连接；3.ISDN支持电话及非话等各种通信业务；4.ISDN提供标准的用户-网络接口，便于各种用户终端接入。相关接口图如下：,说明：一般NT1只有两个S/T接口。而且，只有两个设备能同时使用。,ISDN可分为两种：窄带（N-ISDN）宽带（B-ISDN）ISDN用户端网络接口有两种类型PRI（基群速度接口）BRI（基本速度接口）BRI接口又叫2B+D“一线通”业务向用户提供的有基本速率（2B+D，144kbps）和一次群速率（30B+D，2Mbps）两种接口。基本速率接口包括两个能独立工作的B信道（64Kkbps）和一个D信道（16Kkbps），其中B信道一般用来传输话音、数据和图像，D信道用来传输信令或分组信息。,4.5.2ISDN的特点,（1）、多种业务的兼容性利用一对用户线可以提供电话、传真、可视图文用数据通信等多种业务。若用户需要更高速率的信息，可以使用一次群用户接口，连接用户交换机、可视电话、会议电视或计算机局域网。此外ISDN用户在每一次呼叫时，都可以根据需要选择信息速率、交换方式等。（2）、数字传输ISDN能够提供端到端的数字连接，即终端到终端之间的通道已完全数字化，具有优良的传输性能，而且信息传送速度快。（3）、标准化的接口ISDN能够提供多种业务的关键在于使用标准化的用户接口。该接口有基本速率接口和一次群速率接口。基本速率接口有两条64kbit/s的信息通路和一条16kbit/s的信令通路，简称2B+D；一次群接口有30条64kbit/s的信息通路和一条64kbit/s的信令通路，简称30B+D。标准化的接口能够保证终端间的互通。1个ISDN的基本速率用户接口最多可以连接8个终端，而且使用标准化的插座，易于各种终端的接入。（4）、使用方便用户可以根据需要，在一对用户线上任意组合不同类型的终端，例如可以将电话机、传真机和PC机连接在一起，可以同时打电话，发传真或传送数据。（5）、终端移动性ISDN的终端可以在通信过程中暂停正在进行的通信，然后在需要时再恢复通信。这一性能给用户带来了很大的方便，用户可以在通信暂停后将终端将移至其它的房间，插入插座后再恢复通信。同时还可以设置恢复通信的身份密码。（6）、费用低廉ISDN是通过电话网的数字化发展而成的，因此只需在已有的通信网中增添或更改部分设备即可以构成ISDN通信网，ISDN能够将各种业务综合在一个网内，以提高通信网的利用率，此外ISDN节省了用户线的投资，可以在经济上获得较大的利益。,ISDN相对于传统电话的优点,1)综合的通信业务：一条电话线可当两条用，可以使用两部电话，在上网的同时拨打、接听电话、收发传真；还可以使用两台计算机同时上网。通过配置适当的终端设备，也可以实现可视电话或会议电视功能。2)呼叫速度快：现在通过Modem上网传输速率低、质量差；ISDN呼叫连接速度快，用户线传输速率是64Kbps或128Kbps。用Modem上网需40秒左右，用ISDN仅需3-10秒。3)传输质量高：ISDN采用端到端数字传输，接收用户端声音失真很小，而数据传输比特误码性能比传统电话线路至少改善十倍。4)使用灵活方便：用户使用一个入网接口和普通电话号码就能从网络得到多种服务，用户可在这个接口上连接不同种类的终端。5)费用适宜：由于使用单一网络提供多种服务，提高了网络资源利用率，可用低廉的费用向用户提供服务。,常用名词解释,远程供电：在本地不接电源的情况下，由交换机提供电源供ISDN终端设备工作。在此情况下，一般只能使用一个B通道。目前只有NT1、NT1+及CS-NT-Internet支持远程供电，各种TA尚不支持。激活：初始化ISDN接口，如U口、S/T接口，建立通信通路。激活可分为冷激活和热激活。冷激活即在不接电源的情况下（需提供远供），插入U口线激活终端设备；热激活即在终端设备有接电源的情况下，插入U口线激活终端设备。通常可通过电话机的摘挂机来激活终端设备。每种ISDN终端设备都有其激活的指示灯，终端设备有没有被激活应以其指示灯为标准，而不应以拿起话机有无拨号音为准。在ISDN终端设备激活后，话机应能拨通其他电话。去激活：与激活相对的状态，接口不工作时处于的休眠状态，以节省电能。来电显示制式：显示来话号码的方式，一般有FSK和DTMF制式。ISDN的来电显示制式为FSK。动态带宽分配：当用户使用2B上网时，可抽取一个B通道进行语音通话，通话结束后再将该B通道归还给上网通信。,ISDN终端设备,ISDN用户终端设备主要有NT（NetworkTermination：网络终端）TA（TerminalAdapter：终端适配器）TE（TerminalEquipment：终端设备）ISDN代理服务器ISDN路由器等,网络终端NT即用户与网络连接的第一道接口设备，NT又包括NT1（第一类网络终端）和NT2（第二类网络终端）。通过NT1用户可以同时在互不影响的情况下拨打电话和上网。NT1有两个接口，即“U接口”和“S/T接口”。U接口与电信局电话线相接，S/T接口则为用户端接口，可为用户接入数字电话或数字传真机等TE1设备、终端适配器TA和PC卡等多个ISDN终端设备。有些网络终端将NT1功能与ISDN终端集成在一起，其中比较常见的是NT1，它除了具备NT1所有功能外，还有两个普通电话的插口，一个可插普通电话机，另一个可插G3传真机。电话机和传真机的操作与现代普通通信设备的操作完全一样，并能同时使用，互不干扰。NT2具有OSI结构第二和三层协议处理和多路复用功能，相当于PABX、LAN等的终端控制设备，NT2还具有用户室内线路交换和集线功能，原则上ISDN路由器、拨号服务器、反向复用器等都是NT2设备。因此，NT1设备是家用用户应用的网络终端，而NT2是中小企业用户应用的网络终端。,对于用户而言，虽然用户端线路和普通模拟电话线路是完全相同的，但是用户设备不再直接与线路连接。所有终端设备都是通过NT1上的两个S/T接口接入网络的。通常情况下，用户端设备连接方式如下图所示。图中NT1是网络终端1，完成用户终端信号和线路信号的转换。NT1一般提供一个接口插槽，两个S/T接口插槽，可以同时连接两台终端设备。接口采用RJ11的插头，S/T采用RJ45的插头。,终端适配器TA又叫ISDNModem，是将现有模拟设备的信号转换成ISDN帧格式进行传递的数模转换设备。由于从电信局到用户的电话线路上传输的信号是数字信号，而我们原来普遍应用的大部分通信设备，如模拟电话机、G3传真机、PC机，以及Modem等都是模拟设备，这些设备如果需要继续在ISDN中使用，用户就必须购置终端TA的连接方式如下图所示。一般TA具有与计算机相同的RS232数据接口，可以直接连接到计算机的串行口。普通电话机和传真机则通过标准RJ11插头连接。,终端设备TETE又可分为TE1（第一类终端设备）和TE2（第二类终端设备）。其中，TE1通常是指ISDN的标准终端设备，如ISDN数字电话机、G4传真机等。它们符合ISDN用户与网络接口协议，用户使用这些设备时可以不需要终端适配器TA，直接连入网络终端NT。TE2则是指非ISDN终端设备，也就人们普遍使用的普通模拟电话机、G3传真机、PC机、调制解调器等。显然，使用TE2设备，用户必须购买终端适配器TA才能接入网络终端NT；而TE1设备则是直接接入NT，但这些设备要求用户重新购买，且价格较贵。ISDN路由器ISDN路由器属于第二类网络终端NT2。ISDN路由器可以使局域网用户更快捷地在Internet上漫游或快速完成局域网间的互连。ISDN路由器的功能类似于一个标准路由器，其接口多种多样，依据路由器所处位置和不同应用的组合，路由器的端口情况有所不同。采用ISDN路由器可以使LAN上的多台计算机共享一条ISDN。,4.6宽带接入设备ADSL,ADSL是英文AsymmetricalDigitalSubscriberLoop（非对称数字用户环路）的英文缩写。ADSL技术是运行在原有普通电话线上的一种新的高速宽带技术，它利用现有的一对电话线，为用户提供上、下行非对称的传输速率（带宽）。非对称主要体现在上行速率（最高640Kbps）和下行速率（最高8Mdps）的非对称性上。上行（从用户到网络）为低速的传输，可达640Kbps；下行（从网络到用户）为高速传输，可达8Mbps。它最初主要是针对视频点播业务开发的，随着技术的发展，逐步成为了一种较方便的宽带接入技术，为电信部门所重视。可以实现许多以前在低速率下无法实现的网络应用。,4.5.2ADSL技术的特点,ADSL这种宽带接入技术具有以下特点：1、可直接利用现有用户电话线，节省投资；2、可享受超高速的网络服务，为用户提供上、下行不对称的传输带宽。3、节省费用，上网同时可以打电话，互不影响，而且上网时不需要另交电话费。4、安装简单，不需要另外申请增长率加线路，只需要在普通电话线上加装ADSLMODEM，在电脑上装上网卡即可。,ADSL技术与其它常见接入技术的对比1、ADSL与普通拨号Modem的比较比起普通拨号Modem的最高速率56K，ADSL的速率优势是不言而喻的。而且它在同一铜线上分别传送数据和语音信号，数据信号并不通过电话交换机设备，所以在线并不需要拨号，这意味着上网无须缴纳额外的话费。2、ADSL与ISDN的比较二者的相同点是都能够进行语音、数据、图象的综合通信，但ADSL的速率是ISDN的60倍左右。ISDN提供的是2B+D的数据通道，其速率最高可达到144Kbps，接入网络是窄带的ISDN交换网络，而ADSL的下行速率可达8Mbps,它的语音部分走的是传统的PSTN网，而数据部分则接入宽带ATM平台。,ADSL协议,ADSL根据它接入互联网方式的不同，它所使用的协议也略有不同，当然了不管ADSL使用怎样的协议，它都是基于TCP/IP这个最基本的协议，并且支持所有TCP/IP程序应用。专线接入方式就是ISP提供静态IP地址，主机名称等，由于ADSL技术已经是直接输出局域网信号，所以其软件的设置和局域网一样并直接使用TCP/IP协议虚拟拨号方式顾名思义，就是上网的操作和普通拨号一样，使用简单，用户熟悉，有账号验证、IP地址分配等过程。但ADSL连接的并不是具体的ISP接入号码如163或169，而是ADSL虚拟专网接入的服务器。根据网卡类型的不同又分为ATM和Ethernet局域网虚拟拨号方式，由于局域网虚拟拨号方式具有安装维护简单等特点，目前成为ADSL虚拟拨号的主流并有自己的一套网络协议来实现账号验证、IP分配等工作，这就是PPPoE、PPPoA协议,PPPoE全称是PointtoPointProtocoloverEthernet（基于局域网的点对点通讯协议），这个协议是为了满足越来越多的宽带上网设备(即ADSL,无线，有线电视等)和越来越快的网络之间的通讯而最新制定开发的标准，它基于两个广泛接受的标准即：局域网Ethernet和PPP点对点拨号协议。对于最终用户来说不需要用户了解比较深的局域网技术只需要当作普通拨号上网就可以了，对于服务商来说在现有局域网基础上不需要花费巨资来做大面积改造，设置IP地址绑定用户等来支持专线方式。这就使得PPPoE在宽带接入服务中比其他协议更具有优势。因此逐渐成为宽带上网的最佳选择。PPPoE的实质是以太网和拨号网络之间的一个中继协议，他继承了以太网的快速和PPP拨号的简单，用户验证，IP分配等优势PPPOA的全称是Point-to-PointProtocol(PPP)OverATM。窄带拨号动态分配IP地址的PPP接入技术被应用到ADSL接入中来。因此IETF(TheInternetEngineeringTaskForce)制定了利用PPP技术完成宽带拨号接入的标准规范RFC2364，称为PPPoverATMAdaptationLayer5(AAL5)。利用RFC2364宽带接入技术能够很好地实现诸如业务选择、VPN利用等一系列附带的特殊功能，为宽带接入的发展提供了更广阔的前景。,4.6.4ADSL设备,ADSL的硬件安装比您以前使用的MODEM稍微复杂一些，与您现在使用的ISDN复杂程度差不多。我们现在假设您已经备齐了以下这些东西:一块10M或10M/100M自适应网卡；一个ADSL调制解调器；一个信号分离器；另外还有两根两端做好RJ11头的电话线和一根两端做好RJ45头的五类双绞网络线。,分离器将电话的进户线接入分离器（见图1）的LINE口。,ADSL调制解调器将另一根双水晶头连线一端接入MODEM（见图2）的LINE口，另一端接入分离器MODEM口。,ADSL路由器,4.7宽带接入设备CableModem,电缆调制解调器又名线缆调制解调器，英文名称CableModem，它是近几年随着网络应用的扩大而发展起来的，主要用于有线电视网进行数据传输。电缆调制解调器（CableModem）技术就是基于CATV（HFC）网的网络接入技术。它把用户要上传的上行数据以5-65M的频率以QPSK或16QAM的调制方式调制之后向上传送，带宽2-3M左右，速率从300到10Mbps。它把从头端发来的下行数据，解调的方式是64QAM或256QAM，带宽6-8M，速率可达40Mbps。,CM接入方式有着突出的优点：通过有线电视同轴电缆（天线）接入因特网，带宽高，不影响收看电视节目不占用电话线，无须交纳电话费不限时间上网，可按流量计费或包月计费接入速率可以高达2M10M(CM速率达10Mbps)安装时间短，专业人员上门安装、调试和维护可以实现影音点播、实时证券交易、互动游戏、查阅信息，更贴近生活,4.7.3CableModem的标准,DOCSIS是北美有线电视调制解调器产品的标准。1994年11月，IEEE计算机协会LAN/MAN标准委员会（IEEEComputerSocietyLAN/NAMStandardsCommittee）宣布成立802.14Cable-TV协议工作组，目的是制定适于在CATV系统上传送双向综合业务的标准，包括传送数据、语音和视频业务的标准，特别是要制定CableModem的MAC层和物理层标准。1997年8月，完整的协议草案已经完成，目前正由各成员审议。1995年11月，美国主要的有线电视经营商：Comcast、Cox、TCI、时代华纳、MediaOne、Rogers以及研究机构CableLabs发起组织MCNS（MultimediaCableNetworkSystem，多媒体电缆网络系统）合作组织，目的是建立一整套协议以在HFC网络上进行高速双