组网技术(二)网络设备(1)线缆

1、组网技术蒋启强网络硬件设备主要内容 2.1 线缆 2.2 网卡 2.3 集线器 2.4 交换机 2.5 路由器 2.6 服务器线揽传输介质的分类 计算机网络中的传输介质分为有线传输介质和无线传输介质两大类 有线传输介质用于组建有线网络 无线传输介质用于组建无线网络 常用的有线传输介质主要是双绞线、同轴电缆和光纤 无线传输介质是利用电磁波在空间传输，按电磁波频段的不同特性划分 常用的无线传输介质主要有无线电、微波、红外线和激光 常用传输介质的速率等参数 同轴电缆 同轴电缆的中央是铜芯，铜芯外包着一层绝缘层，绝缘层外是屏蔽层 用于局域网的同轴电缆有两种： 一种是为支持以太网设计的，用在符合IEEE

2、 802.3标准以太网网络环境中，阻抗为50 的电缆，又分为RG58A/U标准的细缆和RG11标准的粗缆 另一种是专门用在ARCNET网络环境中阻抗为93 的电缆，为RG62标准 有线电视(CATV)同轴电缆用于 电视机与闭路电视系统的连接， 为RG59标准，阻抗为75 基带同轴电缆基带同轴电缆 一条电缆只用于一个信道，50，用于数字传输。宽带同轴电缆宽带同轴电缆 一条电缆同时传输不同频率的多路模拟信号，75 ，用于模拟传输，300450MHz，100km，需要放大器。 细同轴细同轴 -50 ，D=1.02cm，10Mbps -185m、4中继、5段（925m） -优缺点： * 价格低 * 安

3、装方便 * 抗干扰能力强 * 距离短 * 可靠性差 粗粗同轴同轴 -50 -50 ，D=2.54cm，10Mbps - -500m m、4 4中继、中继、5 5段（段（2500m2500m） -优缺点： * 价格稍高 * 安装方便 * 抗干扰能力强 * 距离中等 * 可靠性好 同轴电缆的技术规格和参数 双绞线 双绞线（Twisted Pair）是由两根相互绝缘的铜导线按照一定的规格互相缠绕在一起而成的网络传输介质，外部包裹屏蔽层或橡塑外皮而构成 非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair，UTP)不用外加屏蔽层，常用的是4对8芯的 双绞线UTP 抗拉线？双绞线种类3 类（带宽

4、16Mbps ）5 类（带宽100 Mbps ）3 类（带宽16 Mbps ）4 类（带宽20 Mbps ）5 类（带宽100 Mbps ）超5 类（带宽155 Mbps ）6 类（带宽200 Mbps ） 非屏蔽双绞线双绞线 屏蔽双绞线用户关心的双绞线的指标： 衰减 近端串扰 直流电阻 特性阻抗 衰减串扰比衰减 Attenuation，是沿链路的信号损失度量。最大衰减（最大衰减（20）频率频率信道信道链路链路3类类4类类5类类3类类4类类5类类1481016202231.2562.51004.27.310.211.514.92.64.86.77.59.9112.54.56.37.09.210

5、.311.412.818.5243.26.18.81013.22.24.366.88.892.14.05.76.38.29.210.311.516.721.6近端串扰 测量一条UTP 链路中从一对线到另一对线的信号耦合。直流电阻：直流环路电阻会消耗一部分信号并转变成热量，它是指一对导线电阻的和。特性阻抗：与环路直接电阻不同，特性阻抗包括电阻及频率自1 100 MHz 的电感抗及电容抗，它与一对电线之间的距离及绝缘的电气性能有关。衰减串扰比（ACR）：在衰减串扰比也称信噪比(ACR),是在某一频率上测得的串扰与衰减的差,是反映电缆性能的另一个重要参数。(串扰-衰减)3类线该电缆的传输特性最高规格

6、为16MHz ，用于语音传输及最高传输速率为10Mbps 的数据传输。4类线该类电缆的传输特性最高规格为20MHz ，用于语音传输和最高传输速率16Mbps 的数据传输。5类线该类电缆增加了绕线密度，外套是一种高质量的绝缘材料，传输特性的最高规格为100MHz ，用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输。双绞线外皮标识“AMPAMP SYSTEMS CABLE E138034 SYSTEMS CABLE E138034 010001002424 AWGAWG ( (ULUL) CMR/MPR OR C(UL) PCC) CMR/MPR OR C(UL) PCCFT4FT4 VERI

7、FIED ETL VERIFIED ETL CAT5CAT5 O44766O44766 FT FT 99079907 ” ”AMP ：代表公司名称。0100 ：表示100 。24 ：表示线芯是24 号的（线芯有22 、24、26 三种规格）。AG ：表示美国线缆规格标准。UL ：表示通过认证的标记。FT4 ：表示4 对线。CAT 5 ：表示5 类线。044766 ：表示线缆当前处在的英尺数。9907 ：表示生产年月。六类双绞线加长型抗拉的模制尾护套防扭曲的能力比标准高出两倍多，不允许跳线的弯曲半径超过1英寸。水晶头信息插座模块压线钳剥线钳打线钳打线保护装置38识别所有接线图错误直通线、交叉线与

8、全反线 网络传输线分为直通线、交叉线和全反线。以双绞线UTP-5与RJ45水晶头制作的网络传输线为例，UTP-5有4对8根线，8根线线序的排列遵循EIA568A或EIA568B标准 线缆的用途与连接 直通线用于异种网络设备之间的互连，例如，计算机与交换机。交叉线用于同种网络设备之间的互连 网线的测试方法 打开主模块的电源开关，若观察到另一模块上的1&2、3&6、4&5、7&8四个指示灯按顺序轮流发光，表示网线制作成功 光缆 外保护套玻璃包层光导纤维 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。 光纤：纤芯-折射率高、玻璃包层-折

9、射率低 亮度调制，有脉冲-1，无脉冲-0 光传输系统：光源、介质、光检测器光源: 850nm/1300nm/1500nm 发光二极管 / 激光二极管介质: 光纤光检测器: 光电二极管PIN/雪崩二极管APD 单向传输，双向需两根光纤光纤传送模式：光纤传送模式：MMFMMF、SMFSMF光纤的直径减小到一个光波波长多束光线以不同的反射角传播多束光线以不同的反射角传播单束光线沿直线传播单束光线沿直线传播光纤技术性能参数 光纤单模多模特性比较光纤单模多模特性比较单单 模模多多 模模用于高速度、长距离成本高窄芯线、需要激光源耗散小、高效用于低速度、短距离成本低宽芯线、聚光好耗散大、低效光纤与电缆线的比

10、较 光纤通信的优点是： 通信容量大（理论上可达到25Tbps）、保密好、抗电磁波幅射干扰、防雷击、传输距离长（无中继下可达200km） 光纤中传输的是光波，外界的电磁干扰与噪声都不能对光信号造成影响 光纤通信的缺点是： 光纤连接困难，成本较高 光纤的连接方式有3种： 可以将它们接入连接头并插入光纤插座 可以用机械方法将其接合 两根光纤可以被融合在一起形成坚实的连接 光纤的组网连接方法 1光纤的连接是一种对接耦合式连接 2多模光纤的ST连接头的制作方法 3法兰盘与连接头 4光纤连接头的接法 5光纤跳线 6光纤终端盒 7光纤的熔接 8连接光纤的设备 9带光纤端口的交换机 10光纤模块 11光纤网卡

11、 12光纤连接的测试方法 光纤连接器由三个部分组成的：两个配合插头和光纤连接器由三个部分组成的：两个配合插头和一个耦合管。两个插头装进两根光纤尾端；耦合管一个耦合管。两个插头装进两根光纤尾端；耦合管起对准套管的作用。如图起对准套管的作用。如图1所示。所示。图1 光纤活动连接器基本结构连接器的类型按接头外形分类FCSCLCNTT公司开发。其外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣 日本NTT公司开发的光纤连接器。其外壳呈矩形，紧固方式是采用插拔销闩式，不需旋转，具有安装密度高的特点。ST由Bell lab开发出来。采用操作方便的模块化插孔闩锁机理制成。其所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC、FC

12、等所用尺寸的一半，为1.25mm，提高了光配线架中连接器的密度。目前，在单模光纤方面，LC类型的连接器实际已经占据了主导地位。 由ATT开发出来，是双锥型连接器。 ST光纤连接器有一个直通和卡口式锁定机构。连接示意光纤要完成传输任务，必须最少一收一发两条芯。 单纤设备可以节省一半的光纤，即在一根光纤上实现数据的接收和发送，在光纤资源紧张的地方十分适用。这类产品采用了波分复用的技术，使用的波长多为1310nm和1550nm。但由于单纤收发器产品没有统一国际标准，因此不同厂商产品在互联互通时可能会存在不兼容的情况。另外由于使用了波分复用，单纤收发器产品普遍存在信号衰耗大的特点。目前市面上的光纤收发

13、器多为双纤产品，此类产品较为成熟和稳定，但需要更多的光纤。光纤收发器通过光纤收发器，先将光纤跳线接入收发器的光口，再用普通双绞线跳线接入交换机的RJ45口光纤模块 通过光纤跳线接入交换机集成的的光口或插入的光纤模块光纤连接器的连接光纤跳线和终端盒网卡网卡的功能及工作原理 网卡负责将用户要传递的数据转换为网络上其他设备能够识别的格式，通过网络介质传输。 每块网卡都有一个唯一的网络节点地址(MAC地址)，该地址在网卡生产厂家生产时就已写入ROM中的绝对不会重复。网卡的分类 按传输速度可分为：10M网卡、10/100M自适应网卡以及千兆(1000M)网卡 按总线类型分，网卡又可分为ISA, VESA

14、, EISA, PCI等类型 按接口类型分，又可分为AUI接口、BNC接口和RJ-45接口网卡分类1. 按总线接口类型分按总线接口类型分（1）ISA总线网卡这是早期的一种的接口类型网卡，ISA总线接口由于I/O速度较慢，随着上世纪90年代初PCI总线技术的出现，很快被淘汰了。目前在市面上基本上看不到有ISA总线类型的网卡。ISA总线型网卡示意图（2）PCI总线网卡 这种总线类型的网卡在当前的台式机上相当普遍，也是目前最主流的一种网卡接口类型。因为它的I/O速度远比ISA总线型的网卡快（ISA最高仅为33MB/s，而目前的PCI 2.2标准32位的PCI接口数据传输速度最高可达133MB/s），

15、所以在这种总线技术出现后很快就替代了原来老式的ISA总线。它通过网卡所带的两个指示灯颜色初步判断网卡的工作状态。 目前主流的PCI规范有PCI2.0、PCI2.1和PCI2.2三种，PC机上用的32位PCI网卡，三种接口规范的网卡外观基本上差不多（主板上的PCI插槽也一样），都如图所示。服务器上用的64位PCI网卡外观就与32位的有较大差别，主要体现在金手指的长度较长，如图所示。PCI32位网卡PCI64位网卡（3）PCI-X总线网卡 这是目前最新的一种在服务器开始使用的网卡类型，它与原来的PCI相比在I/O速度方面提高了一倍，比PCI接口具有更快的数据传输速度（2.0版本最高可达到266MB

16、/s的传输速率）。目前这种总线类型的网卡在市面上还很少见，主要是由服务器生产厂商随机独家提供，如在IBM的X系列服务器中就可以见到它的踪影。PCI-X总线接口的网卡一般32位总线宽度，也有的是用64位数据宽度的。 但目前因受到Intel新总线标准PCI-Express的排挤，是否能最终流行还是未知之数。图 44）PCMCIA总线网卡这种总类型的网卡是笔记本电脑专用的，它受笔记本电脑的空间限制，体积远不可能像PCI接口网卡那么大。PCMCIA总线分为两类，一类为16位的PCMCIA，另一类为32位的CardBus。 CardBus是一种用于笔记本计算机的新的高性能PC卡总线接口标准。该总线标准与

17、原来的该总线标准与原来的PCPC卡标准相比，卡标准相比，具有以下的优势具有以下的优势：第一第一，32位数据传输和33MHz操作。CardBus快速以太网PC卡的最大吞吐量接近90 Mbps，而16位快速以太网PC卡仅能达到20-30 Mbps。第二第二，总线自主。使PC卡可以独立于主CPU，与计算机内存间直接交换数据，这样CPU就可以处理其它的任务。第三第三，3.3V供电，低功耗。提高了电池的寿命，降低了计算机内部的热扩散，增强了系统的可靠性。第四第四，后向兼容16位的PC卡。老式以太网和Modem设备的PC卡仍然可以插在CardBus插槽上使用。图 5（5）USB接口网卡 USB（Unive

18、rsal Serial Bus，通用串行总线）,一种新型的总线技术，其传输速率远远大于传统的并行口和串行口，设备安装简单并且支持热插拔。D-Link DSB-650TX USB接口的网卡2. 按网络接口划分按网络接口划分（1）. RJ-45接口网卡接口网卡这是最为常见的一种网卡，也是应用最广这是最为常见的一种网卡，也是应用最广的一种接口类型网卡，这主要得益于双绞线的一种接口类型网卡，这主要得益于双绞线以太网应用的普及。因为这种以太网应用的普及。因为这种RJ-45RJ-45接口类型接口类型的网卡就是应用于以双绞线为传输介质的以的网卡就是应用于以双绞线为传输介质的以太网中，它的接口类似于常见的电话

19、接口太网中，它的接口类似于常见的电话接口RJ-RJ-1111，但，但RJ-45RJ-45是是8 8芯线，而电话线的接口是芯线，而电话线的接口是4 4芯芯的，通常只接的，通常只接2 2芯线（芯线（ISDNISDN的电话线接的电话线接4 4芯芯线）。在网卡上还自带两个状态批示灯，通线）。在网卡上还自带两个状态批示灯，通过这两个指示灯颜色可初步判断网卡的工作过这两个指示灯颜色可初步判断网卡的工作状态。状态。图 7 笔记本专用的PCMCIA总线接口的网卡，因其结构限制，所以通常不直接提供RJ-45接口，而是通过一条转接线来提供的。 不过也有一些PCMCIA笔记本专用网卡直接提供RJ-45以太网卡。图

20、8（2）BNC接口网卡这种接口网卡对应用于用细同轴电缆为传输介质的以太网或令牌网中，目前这种接口类型的网卡较少见，主要因为用细同轴电缆作为传输介质的网络就比较少。总线接口分别为ISA和PCI的BNC接口网卡（3）AUI接口网卡这种接口类型的网卡对应用于以粗同轴电缆为传输介质的以太网或令牌网中，这种接口类型的网卡目前更是很少见，因为用粗同轴电缆作为传输介质的网络更是少上加少。（4）FDDI接口网卡这种接口的网卡是适应于FDDI网络中，这种网络具有100Mbps的带宽，但它所使用的传输介质是光纤，所以这种FDDI接口网卡的接口也是光模接口的。随着快速以太网的出现，它的速度优越性已不复存在，但它须采

21、用昂贵的光纤作为传输介质的缺点并没有改变，所以目前也非常少见。（5）ATM接口网卡这种接口类型的网卡是应用于ATM光纤（或双绞线）网络中。它能提供物理的传输速度达155Mbps。MMF-SC 光接口 和RJ45电接口 的ATM网卡产品3. 按带宽划分按带宽划分 目前主流的网卡主要有10Mbps网卡、100Mbps以太网卡、10Mbps/100Mbps自适应网卡、1000Mbps千兆以太网卡四种。 千兆以太网(Gigabit Ethernet)是一种高速局域网技术，它能够在铜线上提供1Gbps的带宽。与它对应的网卡就是千兆网卡了，同理这类网卡的带宽也可达到1Gbps。千兆网卡的网络接口也有两种主

22、要类型，一种是普通的双绞线RJ-45接口，另一种是多模SC型标准光纤接口。千兆以太网卡4. 按网卡应用领域来分按网卡应用领域来分 前面所介绍的基本上都是工作站网卡，其实通常也应用于普通的服务器上。但是在大型网络中，服务器通常采用专门的网卡。它相对于工作站所用的普通网卡来说在带宽（通常在100Mbps以上，主流的服务器网卡都为64位千兆网卡）、接口数量、稳定性、纠错等方面都有比较明显的提高。还有的服务器网卡支持冗余备份、热拨插等服务器专用功能。无线网卡网卡的信号灯 网卡一般有两个指示灯 ：“连接指示灯”(LINK灯)一般为绿色；“信号传输指示灯”(DATA灯)一般为红色或黄色。 正常情况下“连接

23、指示灯”应一直亮着，而“信号传输指示灯”在信号传输时应不停闪烁，且闪烁的频率均匀。网卡的组成部分主芯片最常见的8139D芯片主芯片 网卡的主控制芯片是网卡的核心元件，一块网卡性能的好坏和功能的强弱多寡，主要就是看这块芯片的质量。 常见的10/100M自适应网卡芯片有Realtek 8139系列/810X系列、VIA VT610*系列、Intel 82550PM/82559系列、Broadcom 44xx系列、3COM 3C920系列、Davicom DM9102、Mxic MX98715等等。主芯片 网卡芯片也有“软硬”之分 常见的网卡芯片都是把MAC和PHY集成在一个芯片中，但目前很多主板的

24、南桥芯片已包含了以太网MAC控制功能，只是未提供物理层接口，因此，需外接PHY芯片以提供以太网的接入通道。这类PHY网络芯片就是俗称的“软网卡芯片”，常见的PHY功能的芯片有RTL8201BL、VT6103等等。 “软网卡”一般将网络控制芯片的运算部分交由处理器或南桥芯片处理，以简化线路设计，从而降低成本，但其多少会更多占用系统资源. RTL8201BL PHY芯片BOOTROM BOOTROM插座也就是常说的无盘启动ROM接口，其是用来通过远程启动服务构造无盘工作站的。远程启动服务(Remoteboot，通常也叫RPL)使通过使用服务器硬盘上的软件来代替工作站硬盘引导一台网络上的工作站成为可能。网卡上必须装有一个RPL(Remote Program Load远程初始程序加载)ROM芯片才能实现无盘启动，每一种RPL ROM芯片都是为一类特定的网络接口卡而制作的，它们之间不能互换。带有RPL的网络接口卡发出引导记录请求的广播(broadcasts)，服务器自动的建立一个连接来响应它，并加载MS-DOS启动文件到工作站的内存中。BOOTROM 此外，在BOOTROM插槽中心一般还有一颗93C46、93LC46或93c56的EEPROM芯片(93C56是128*16bit的EEPROM，