火龙果软件《计算机网络技术实用教程》第3章

1、 将计算机连接到网络需要在计算机和联网介质之间有一个将计算机连接到网络需要在计算机和联网介质之间有一个物理接口。物理接口。OSIOSI第第2 2层层数据链路层，定义了用于联网的接口技数据链路层，定义了用于联网的接口技术及通过网络介质传输信息的信令特性。本章首先介绍网络接术及通过网络介质传输信息的信令特性。本章首先介绍网络接口卡的工作原理及信道接入的相关知识，然后介绍工作在口卡的工作原理及信道接入的相关知识，然后介绍工作在OSIOSI第第二层的一些设备，最后讨论网络体系结构以及不同网络体系结二层的一些设备，最后讨论网络体系结构以及不同网络体系结构标准构标准( (包括以太网、令牌环、包括以太网、令

2、牌环、AppleTalkAppleTalk、FDDIFDDI和和ATM)ATM)的详细的详细内容。内容。 串行数据 16 比特并行数据 连接器 连接器 连接器 介质 接口 总线连接器 在计算机内部链接单元的并行线集合称为总线。当数据从在计算机内部链接单元的并行线集合称为总线。当数据从一个组件移动到另一个组件时，它沿着总线移动。一个组件移动到另一个组件时，它沿着总线移动。 目前，现代目前，现代PCPC机中有许多机中有许多PCPC总线类型总线类型( (也称为总线体系结也称为总线体系结构构) )。每条总线的布局和配置都有所区别，因此，使用的任何。每条总线的布局和配置都有所区别，因此，使用的任何适配器

3、卡都必须与插座的总线类型相匹配。适配器卡都必须与插座的总线类型相匹配。 总 线 类 型速 度总 线 大 小用 途ISA10MHz8位或者16位只用于在2002年之前生产的PC机中EISA10MHz16位或者32位过时MCA在PC机中是5MHz到20MHz，在其他设备中是66MHz16位或者32位过时PCI33 MHz和66 MHz32位和64位标准PCI-X66 MHz到533 MHz32位和64位服务器，高速工作站PC卡/PCMCIA33 MHz32位笔记本电脑 微通道体系结构 监控连接器 1. 1. 通用串行总线通用串行总线(USB)(USB) USB 1.0 USB 1.0是相对低速的串

4、行接口，工作的最大带宽是是相对低速的串行接口，工作的最大带宽是12Mbps12Mbps。 USB 2.0 USB 2.0是是USB 1.0USB 1.0的继承，并且可以工作到的继承，并且可以工作到480Mbps480Mbps，比，比USB 1.0USB 1.0快快4040倍。倍。 2. 2. 火线火线(FireWire)(FireWire) FireWire( FireWire(也称为也称为IEEE 1394)IEEE 1394)是一个高速串行总线，是一个高速串行总线，由苹果计算机和德州仪器公司联合开发，工作带宽可达由苹果计算机和德州仪器公司联合开发，工作带宽可达400Mbps400Mbps。

5、 1 1选择网卡选择网卡 当选择网络适配器时，必须首先识别卡必须匹配的物当选择网络适配器时，必须首先识别卡必须匹配的物理特性。包括卡将连接的总线类型理特性。包括卡将连接的总线类型( (例如例如PCIPCI或者或者PCMCIA)PCMCIA)、使用的网络技术类型以及适配器必须适应的连接器或者物使用的网络技术类型以及适配器必须适应的连接器或者物理附件的种类。理附件的种类。 2 2配置网卡配置网卡 3. 3. 设置网络附件设置网络附件 1 1无线网卡无线网卡 无线网络适配器通常比传统的有线无线网络适配器通常比传统的有线NICNIC包括更多的装置包括更多的装置。这类接口通常包含以下一些。这类接口通常包

6、含以下一些( (或所有或所有) )组件：组件： (1) (1) 室内天线和天线电缆室内天线和天线电缆 (2) (2) 使适配器能够工作于特殊网络环境的软件使适配器能够工作于特殊网络环境的软件 (3) (3) 检查初始安装或者因此解决故障的诊断软件检查初始安装或者因此解决故障的诊断软件 (4) (4) 安装软件安装软件 2 2远程启动网卡远程启动网卡 在网络适配器能够使用之前，必须在计算机上安装适在网络适配器能够使用之前，必须在计算机上安装适配器卡的软件驱动程序配器卡的软件驱动程序( (或设备驱动程序或设备驱动程序) )。不正确的驱动。不正确的驱动程序或者错误编写的驱动程序都可能对网络的总体性能

7、造程序或者错误编写的驱动程序都可能对网络的总体性能造成有害的影响，甚至阻止用户的成有害的影响，甚至阻止用户的PCPC机启动。正确驱动程序机启动。正确驱动程序的合适安装非常重要。的合适安装非常重要。 适用于适配器的适用于适配器的3 3个主要供应商标准是：个主要供应商标准是：NDISNDIS、WDMWDM和和ODIODI。这些标准适用于多个网络接口。这些标准适用于多个网络接口。 所有分组都有所有分组都有3 3个基本个基本部分：报头、数据和报尾。部分：报头、数据和报尾。 报 头 数 据 报 尾 当数据移动通过当数据移动通过OSIOSI模型时，首先向下通过发送方的层，然模型时，首先向下通过发送方的层，

8、然后再向上通过接收方的层，每一层添加或者删除它的报头或者后再向上通过接收方的层，每一层添加或者删除它的报头或者报尾信息。报尾信息。 发送方 接收方 应用层 表示层 接收的数据 会话层 网络层 发送的数据 传输层 数据链路层 物理层 任何分组的报头信息都包括任何分组的报头信息都包括这个分组的源和目的地址。通常这个分组的源和目的地址。通常只将分组发送给一台计算机，并只将分组发送给一台计算机，并且称为单播分组。且称为单播分组。 在一些情况下，会为网络上在一些情况下，会为网络上的所有计算机创建一个特殊的分的所有计算机创建一个特殊的分组组( (称为广播分组称为广播分组) )。分组的目的。分组的目的地址允

9、许每台计算机阅读分组并地址允许每台计算机阅读分组并且对分组起作用。且对分组起作用。 在在OSIOSI模型的数据链路层的介质接入控制模型的数据链路层的介质接入控制(MAC)(MAC)子层处理信子层处理信道接入。有道接入。有5 5类主要的信道接入。类主要的信道接入。 1. 1. 竞争竞争 为了组织基于竞争的网络，创建了两个载波接入方法：载为了组织基于竞争的网络，创建了两个载波接入方法：载波侦听多路接入波侦听多路接入/ /碰撞检测碰撞检测(CSMA/CD)(CSMA/CD)和载波侦听多路接入和载波侦听多路接入/ /碰撞碰撞避免避免(CSMA/CA)(CSMA/CA)。 (1)CSMA/CD (2)C

10、SMA/CA (1)CSMA/CD (2)CSMA/CA 2. 2. 交换交换 3. 3. 令牌传递令牌传递 4. 4. 请求优先级请求优先级 5. 5. 轮询轮询 典型的网络体系结构优 点缺 点以太网(CSMA/CD)实现很便宜在具有高业务量的大网络中速度慢LocalTalk(CSMA/CA)在具有低业务量的小型网络中速度快不支持优先级；一台计算机可以垄断网络无线(CSMA/CA)解决了隐藏节点问题由于与AP握手，增加了开销典型的网络体系结构优 点缺 点以太网(从10Mbps到1Gbps)所有用户的更高的接入级别稍贵的设备令牌环(4kbps，16kbps)支持保证的带宽(服务质量)配置和设置

11、通常费时间，并且困难其他的体系结构，包括ATM、话音和数据业务等等在发送方和接收方之间提供了最高的带宽互连典型的网络体系结构优 点缺 点令牌环保证网络上的所有计算机有相同的接入在低业务量环境中速度慢FDDI快速和可靠；适合大的校园主干非常昂贵，因为需要更复杂的设备竞争接入方法的总结竞争接入方法的总结交换接入方法的总结交换接入方法的总结 典型的网络体系结构优 点缺 点100VG-AnyLAN在高和低业务量的环境中非常快提供保证的信道接入；允许特定的计算机比同一网络上的其他计算机有更高的优先级昂贵，因为需要特殊的设备典型的网络体系结构优 点缺 点IBM SNA所有计算机的保障接入支持优先级分配网络

12、介质的使用效率低令牌传递接入方法的总结令牌传递接入方法的总结 请求优先级接入方法的总结请求优先级接入方法的总结 轮询接入方轮询接入方法的总结法的总结 网桥的优点和缺点网桥的优点和缺点 优 点缺 点易于扩展网络距离比中继器慢筛选业务以减轻拥塞传递广播帧连接具有不同介质的网络比中继器更昂贵转换网桥可以连接不同的网络体系结构 交换机具有网桥的几乎所有的特性。网桥和交换交换机具有网桥的几乎所有的特性。网桥和交换机的主要区别在于实现细节。网桥和交换机之间的另机的主要区别在于实现细节。网桥和交换机之间的另一个主要区别是它们执行任务的速度。一个主要区别是它们执行任务的速度。 直通交换：优点是速度。缺点是交换

13、机会不加区别地转发包含错误直通交换：优点是速度。缺点是交换机会不加区别地转发包含错误的帧，因此不必要地占用了带宽。的帧，因此不必要地占用了带宽。 存储转发交换方法：优点是当有许多帧包含有错误时，保留了带宽存储转发交换方法：优点是当有许多帧包含有错误时，保留了带宽使用。缺点是必须读取全部的帧、将其存储在内存中，并且在可以转发使用。缺点是必须读取全部的帧、将其存储在内存中，并且在可以转发它之前检验它。这个过程费时间并且使网络速度下降。它之前检验它。这个过程费时间并且使网络速度下降。 无分段交换：无分段交换：无分段交换读取足够的帧，以确保帧尺寸至少是该网无分段交换读取足够的帧，以确保帧尺寸至少是该网

14、络类型需要的最小尺寸。络类型需要的最小尺寸。 交换技术的优点是它能够将带宽专门用于交换机上的每个端口。交换技术的优点是它能够将带宽专门用于交换机上的每个端口。 交换机的另一个特性是能够将网络分割为虚拟局域网交换机的另一个特性是能够将网络分割为虚拟局域网(VLAN)(VLAN)。 以太网之所以是最流行的网络体系结构，除了它具有易以太网之所以是最流行的网络体系结构，除了它具有易于安装和价格低的优点外，另一个原因是它支持许多不同类于安装和价格低的优点外，另一个原因是它支持许多不同类型的联网介质。型的联网介质。 1 1以太网的帧类型以太网的帧类型 2 2以太网的接入方法以太网的接入方法 类 别总 结I

15、EEE规范802.3优点非常便宜；易于安装和解决故障缺点小的最大电缆段长度拓扑结构星形电缆类型3类或者更高类别的UTP信道接入方法CSMA/CD收发信机位置在NIC上最大的电缆段长度100米(328英尺)设备之间的最小距离N/A最大的分段数1024每个分段的最大设备数2每个网络的最大设备数1024传输速度10Mbps 有有4 4个主要的个主要的10Mbps10Mbps以太网实现：以太网实现：10Base510Base5、10Base210Base2、10BaseT10BaseT、10BaseF10BaseF 1. 10BaseT 2. 10BaseF1. 10BaseT 2. 10BaseF类

16、 别总 结IEEE规范802.3优点长距离缺点较高的费用；安装较困难拓扑结构星形电缆类型光纤信道接入方法CSMA/CD收发信机位置在NIC上最大的电缆段长度2000米(6561英尺)，除了10BaseFP在500米(1635英尺)之外最大的分段数1023每个分段的最大设备数2每个网络的最大设备数1024传输速度10Mbps 100BaseT100BaseT是是10BaseT10BaseT标准标准的扩展。目前，的扩展。目前，100BaseT100BaseT的的IEEEIEEE标准是标准是802.3u802.3u。100BaseT100BaseT标准有标准有3 3个子类定义了电缆类个子类定义了电缆

17、类型：型： 100BaseT4100BaseT4：四对：四对3 3类或者类或者更高类别的更高类别的UTPUTP 100BaseTX 100BaseTX：两对：两对5 5类或者类或者更高类别的更高类别的UTPUTP 100BaseFX 100BaseFX：两股光缆：两股光缆 类 别总 结IEEE规范802.3u优点快速，易于安装和解决故障缺点高费用，有限的距离拓扑结构星形电缆类型3类或者更高类别的UTP 100BaseT45类或者更高类别的UTP 100BaseTX光纤 100BaseFX信道接入方法CSMA/CD收发信机位置在NIC上最大的电缆段长度100米(328英尺) 100BaseT4，

18、100BaseTX2000米(6561英尺) 100BaseFX最大的分段数1023每个分段的最大设备数1每个网络的最大设备数1024传输速度100Mbps 千兆以太网是千兆以太网是1Gbps IEEE 802.3z1Gbps IEEE 802.3z标准。标准。 802.3 802.3规范的两个不同扩展介绍了规范的两个不同扩展介绍了1000BaseX1000BaseX和和1000BaseT1000BaseT： 802.3z-1998802.3z-1998介绍了介绍了1000BaseX1000BaseX规范，包括规范，包括L(L(长波长激光长波长激光/ /光光纤纤) )、S(S(短波长激光短波长

19、激光/ /光纤光纤) )和和C(C(铜跳线电缆铜跳线电缆) ) 802.3ab-1999 802.3ab-1999介绍了介绍了1000BaseT1000BaseT规范，它需要四对规范，它需要四对100100欧姆欧姆5 5类电缆或者更好的电缆。类电缆或者更好的电缆。 1. 1. 双工方式双工方式 2. 1000BaseLX 2. 1000BaseLX 3. 1000BaseSX 3. 1000BaseSX 4. 1000BaseCX 4. 1000BaseCX 5. 1000BaseT 5. 1000BaseT 10G 10G比特以太网是比特以太网是10Gbps IEEE 802.3ae10Gb

20、ps IEEE 802.3ae标准。标准。 10G 10G比特以太网的主要应用是作为网络主干，互连运行比特以太网的主要应用是作为网络主干，互连运行100Mbps100Mbps和和1000Mbps1000Mbps以太网技术的服务器和网络分段。它还可以以太网技术的服务器和网络分段。它还可以用于存储域网用于存储域网(SAN)(SAN)，成为企业级服务器的接口。，成为企业级服务器的接口。 这个技术的实现分为两个基本组：这个技术的实现分为两个基本组：LANLAN应用的应用的10GBASE-R10GBASE-R和和WANWAN应用的应用的10GBASE-W10GBASE-W。 以太网的未来是乐观和快速的。

21、以太网的未来是乐观和快速的。40Gbps40Gbps以太以太网的实现正在进行。网的实现正在进行。 无线以太网：无线以太网：IEEE 802.11bIEEE 802.11b、a a和和g g。 802.11b/a/g 802.11b/a/g技术使用一个接入点技术使用一个接入点(AP)(AP)作为星形拓扑结构网作为星形拓扑结构网络的中心。配备无线络的中心。配备无线NICNIC的工作站向的工作站向APAP发送分组，然后发送分组，然后APAP再将分再将分组发送到目的工作站。组发送到目的工作站。 802.11b/a/g 802.11b/a/g 规定了规定了CSMA/CACSMA/CA接入方法，其中每个发

22、送的分接入方法，其中每个发送的分组都需要一个确认。如果发生碰撞，那么发送站点就会知道分组都需要一个确认。如果发生碰撞，那么发送站点就会知道分组没有安全到达，因为没有确认。组没有安全到达，因为没有确认。 令牌环网络体系结构为用户提供了快速可靠的传输。它的令牌环网络体系结构为用户提供了快速可靠的传输。它的设计使用了一个简单的布线结构，使用双绞电缆通过墙壁上的设计使用了一个简单的布线结构，使用双绞电缆通过墙壁上的插座将计算机连接到网络，大部分布线都在中心位置。插座将计算机连接到网络，大部分布线都在中心位置。 1 1令牌环的作用令牌环的作用 2 2硬件组件硬件组件 3. 3. 在令牌环环境中布线在令牌环环境中布线 Apple Apple计算机公司设计了计算机公司设计了AppleTalkAppleTalk体系结构应用在它的体系结构应用在它的MacintoshMacintosh网络中。网络中。AppleTalkAppleTalk可以运行在许多其他的物理体系可以运行在许多其他的物理体系结