计算机外围设备-电子教案第6章

上上一21世纪人类社会将是完全信息化的社会，进入21世纪来，各国都投入了大量的人力物力致力于信息基础设施的建设。计算机网络成为当前最热门的学科之一。近十几年来，因特网深入到千家万户，对科学、技术乃至整个社会的发展产生了巨大的影响。人们已经认识到“信息社会的基础是网络”。越来越多的单位和企业在进行网络设备的研发、和生产制造。本章介绍常见的计算机网络设备。上上一异步串行通调制解调网络连接设习题6.16.1异步串行 异步串行通信是当前网络通信的基本工作方式。所谓串行通信是通信双方用一对通信线路以二进制数码位串的形式互相进行数据传输。串行通信方式的数据传输速率低于并行通信方式。前面介绍的显示器、打印机、磁盘、绘图仪等设备都是以并行通信方式和主机交换数据的。网络中的通信不能采用并行方式，因为对网络通信来说，并行通信线路成本高，通信设备复杂，干扰严重，几乎无法实现。串行 口标准RS-6.1.16.1.1串行通信传输方式网络通信线传输的信号有基带方式和载波方式两种。而载波方式根据载波信号的形式又可以分为模拟传输和数字传输两种。基带传输即按数字信号的原样进行直接传输。计算机中的数字信号为规整的矩形波，即上升、下降沿陡直，顶部平直的波形。由于通信线路中电阻、电感、电容的影响，基带信号在远距离传输中必然会出现波形畸变及延时。而且数字波频率越高，脉宽越窄，形成的畸变越严重，从而引起数据传输错误。而且基带传输要求传输线路有比传输数字波本身更宽的频带。由于计算机产生的数字信号频率变化很大，无法使不同频率的数字通过同一频带的传输线路。因此，一条线路只能传送一组数据。载波传输是利用调制解调器将基带数字信号用交流正弦波来调制成为交流信号，再通过线路传输。对数字信号进行调制的方法通常有以下几种。⑴调幅制：又称为幅移键控（ASK），以调制波的两种幅度值来表示数字信号的“1”和“0”。⑵调频制：又称为频移键控（FSK），以调制波的频率变化来表示数字信号的“1”和“0”。⑶调相制：又称为相移键控（PSK），以调制波的两种相位变化来表示数字信号的“1”和“0”。经过调制后的信号成为交流信号，可以在通信线远距离传输。数据传输按其对线路的使用方式来分有以下几种形式。⑴单工通信:线的数据只能沿一个方向传输，而不是交互式的。如现在的广播、电视大多采用这种方式。⑵半双工通信:通信双方可以发送也可以接收，但发送和接收不同时进行。如一些步话机就是采用这种方式。以上两种方式进行数据通信时，仅需要一组信道即可实现，线路简单。⑶全双工通信:允许通信双方同时发送和接收信息。在基带方式下，全双工通信只能在两组线实现。而在调制载波方式中可以利用一组通信线的两个信道来实现。在数据通信领域，表示数据传输速度的技术指标有两种：⑴波特率：指在载波通信中，线传送的编码信号的传输速率。一般波特率由MODEM的速度决定。⑵数传率：指通信线路中传输有效数据的传输速度。一般指信息源与MODEM之间数据的传输速度。这两种指标互有联系，又不完全相同，但都反映了通信线路和设备的基本性能。6.1.26.1.2串行 口标准RS-在串行通信中广泛采用的接口标准是RS-232C。RS-232C标准的正规名称是：“数据终端设备和数据通信设备之间串行二进制的接口”。⑴数据终端设备DTE(DataTerminalEquipment通信线路终端一侧的计算机或终端称为DTE⑵数据通信设备DCE(Dommunications通常将连接通信线路一侧的调制解调器称为DCERS-232C标准规定了DTE和DCE连接的三个方面的特性⑴RS-232C接口的机械特⑵交换线路的功能描⑶电信号特⒈⒈RS-232CRS-232C标准规定采用一对物理连接器，至于连接器本身的物理特性，标准没有任何定义，实际应用中多采用DB-25连接器。这对连接器插头的一侧为DCE。每个连接器定义了24条“交换线路”。它们用以指定电路名，且对应于用序号作标识的一个引脚。各个引脚的信号名称列于教材表6-1中。RS-232C所定义的是DTE与DCE之间的传输信号。应该注意的是，对同一信号的引脚而言，若DTE一侧为输出，则对DCE一侧即为输入，反之亦然。通常，技术手册上列出的信号名称均是从DTE角度出发说明的。的表6-1列出的25条交换线路中删掉没有定义的和专门用于同步传输的信号线，只有11条线路是为异步传输服务的，并了信号的流向。用于异步传输的11条信号线列于的表6-2中。⑴保护地线（引脚⑵信号地线（引脚⑶发送（引脚4）、清除发送（引脚⑷数据设备就绪（引脚⑸数据终端就绪（引脚⑹载波检测（引脚⑺指示（引脚⑻数据信号速率选择（引脚⑼发送数据（引脚⑽接收数据（引脚⒊RS-232C⒊RS-232CRS-232C标准定义的电信号特性主要表现在以下4个方面。⑴信号逻辑电平：RS-232C标准规定了双极性逻辑电平，即逻辑电平由电压幅值和信号极性共同描述。实际定义4个逻辑电平，其中2个输入信号的逻辑电平，2个输出信号的RS-232C逻辑电平的定义如表6-3所示⒊RS-232C⒊RS-232C⑵信号电平转换：RS-232C标准定义的逻辑电平（EIA电平）不能直接用于计算机电路（TTL电平）。为此，要进行EIA电平与TTL电平的转换。完成这项工作的集成电路称之为EIA线路驱动器和EIA线路。前者用于TTL电平到EIA电平的转换，供DTE输出信号使用；后者用于EIA电平到TTL电平的转换，供DTE输入信号使用。⑶信号传输速率：RS-232C标准允许信号传输速率在0～20000bps范围内。在实际应用中，往往限制在19200bps以内。同时，连接电缆的长度不超过50ft（约15m）。如IBM公司提供的异步通信电缆是一条长为10英尺的全电缆，用于连接DCE和DTE。但若能保证电缆总有效电容小于2500pF，则电 上上一⒊RS-232C⒊RS-232C⑷信号接口安全性：RS-232C标准接口能承受任何两个引脚的短接（其短路电流不应超过0.5A），而确保本身及所连接的设备不受损坏。这种接口安全性还保证某个引脚错误接到其它引脚时也不致损坏设备。但当这些引脚错接到其它不同于EIA电平的电压或电流设备上，接口无法提供安全保证，可能会导致电路损坏。6.26.2调制解调器调制解调器（modem）是结合了数据通信和计算机技术，用于数据通信的一个重要设备，是计算机进入网络通信线路的必备设备，尤其是在单机用户拨号Internet时是不可缺少的硬件设备。近年来随着计算机通信技术的发展，调制解调器在功能和性能方面有了极大的发展，数据传输率由过去最高9600bps发展到现在的56Kbps。并且在自适应控制、数据压缩、网络编码调制技术等方面都有重大突品结构更加小型化、智能化、多功能化，使用更加方便。6.2.16.2.1调制解调器的概述调制解调器的名称modem是由modulation（调制）和demodulation(解调)两个英文单词的字头组成的。这正好调制解调器是一种能通过标准的线路传输信息的通信设备。二进制数字信号受到传输距离的限制（一般过50m），在远距离数字通信中，需要借助于调制解调器把数字信号转换成模拟信号。在网络通信传输信息时，调制解调器将计算机的数字信号强制加载（调制）到线路中连续的载波频率上；而在接收时，调制解调器对载波进行过滤（解调），并将分离出来的信号以数字形式传送给计算机。发送方把计算机的数字信号转变为模拟载波信号的过程称为调制(modulation)，接收方把模拟载波信号转变为计算机能接收的数字信号的过程称为解调(demodulation)。通常，调制和解调的过程是相互的，把这两个功能的装置制作在一起，就成了调制解调器。高级调制解调器除了能传送和接收外，还具有自动拨号、回答和重拨等功能。然而，调制解调器应有适当的通信软件支持，否则就不能正常工作。⑴有线调制解调基带调制解调器：传输速率较高，通常作为某些高速的通信设备之一。话带调制解调器：工作在线上，是常用的一种调制解调器，目前最高速率为56Kbps。根据我络通信的发展现状，在数据通信时经常选用话带调制解调器通过线进行数⑵无线调制解调调制解调器按安装的位置又可分为内置式调制解调器与外置式调制解调器两种。6.2.26.2.2调制解调器对数字信号的调制方式调制解调器常用的信号调制方式有3种。大多数通信系统都选择正弦波信号作为载波，而利用正弦波信号的幅度、频率和相位3个参数进行调制来携带数据信息。从而组成调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）3种基本调制方式。计算机中是用数字信号对载波调制，数字信号是开关量，所以数字调制信号也称为键控信号。相应的调制信号又称为幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。在相位调制时，为克服绝对相移造成相位模糊，常采用差分相移键控（DPSK）方式。频移键控调制方式主要用于低速、异步传输的调制解调器，相应的ITUV系列建议主要有V.21和V.23两种建议，分别对应于调制速率为300bps和600bps/1200bps的调制解调器。FSK的解调方式有相干解调和非相干解调两种。相干解调又分相关和匹配滤波器两种；非相干解调又分为限幅鉴率、过零检测及分路滤波包络检测解调。相干解调在相同的误码率条件下，较非相干解调可提高信噪比1～2dB但是，相干解调必须在接收端产生与发送信号同频率、同相位的相干载波，在FSK信号中提取相干载波是比较的，因此实际应用中多采用非相干解调。⒉差分相移键控（DPSK）调差分相移键控调制多用于中速调制解调器，主要的类型V.22建议系列、V.26建议系列、V.27建议系列。其中V.22建议为差分移相四相调制，调制速率为600波特，传输速率为1200bps。V.26建议的调制解调器也是差分移相四相调制，它与V.22建议的调制解调器的区别在于：V.26建议是在四线租用线使用的2400bps的调制解调器，调制速率为1200波特(Baud)，而V.22建议为公共交换网和点对点两线线上使用的，采用频率分割技术的2400bps双工调V.27建议的4800bps调制解调器采用八相差分调制，调制速率为1600波特，可在租用的线上进行全双工或半双工方式工作，并设有一个手动调节的均衡

上一⒊调相调幅相结合的调制调相调幅相结合的调制一般用于中速的调制解调器。其的ITU-V建议是V.29。V.29建议的调制解调器采用调相和调幅相结合（八相四幅）的调制方式，调制速率为2400波特，传输速率为9600bps。可降速至7200bps或4800bps操作。上一智能调制解调器以微处理器和超大规模集成电路组成，体积小、重量轻、功能更强，除了通常调制解调器所具有的同步/异步操作、二线拨号或2/4线操作、自动拨号/应答和人工发送/应答、单音/脉冲拨号、外部AT命令设置，以及V.25bis异步/同步命令设置外，智能调制解调器的功能还包括完全呼叫返回、呼叫者ID检测、MNP4/5级差改正/数据压缩、模拟/数字环路、流量控制、非易失性器、发送和接收Fax能力（速率为14400bps可变）、数据自动检测或Fax呼叫、语音压缩功能、自动降速或恢复调定的速率功能、诊断与监视线路状态等强大而新颖的功能。ITU也同时为智能调制解调器的标准化和规范化提出了系列相应的建议，如V.32、V.32bis、V.24、V.42、V.42bis，以及 制定的V.90等，数据传输速率位于14.4～56Kbps范围内

上一6.2.36.2.3调制解调器和计算机的连接调制解调器上一般有两个RJ11端口，用于连接线的接头，一个端口标有“LINE”，用于连接外线；另一个端口标有“PHONE”，用于连接机。这样，在不使用调制解调器连接Internet时，就可供用户正常地使用。调制解调器在使用时需要通过一根数据线与计算机上的RS-232口相连，同时还要把线的两线（或四线）接头调制解调器的线端口中。当然，在线的另一端也应配有一个调制解调器和ISP的主机相连，以便响应用户的拨号呼叫。调制解调器通常采用串行异步方式工作。调制解调器与计算机的连接见图6-3所示。上一图6-3调制解调器与计算机的连如图6-3中（a）所示的是内置式调制解调器，即调制解调器卡，直接插在微机的扩展槽中。如（b）所示的是外接式调制解调器，做成32开书本大小的小盒子，通过9芯或25芯电缆与微机的串口1或串口2相连。外接式调制解调器的传输速率比内置式调制解调器要快得

上一一个调制解调器由调制、解调和接口三部分构成。不同类型的调制解调器其调制和解调方式不同，但接口都符合CCITT（国际电报咨询）制定的相应标准。图6-4给出了调制解调器接口与计算机之间的信号连接方式。图6-4调制解调器接口与计算机之间的信号连

上一上上一调制解调器的两个接口：与外线相连的通信线路接口和与计算机相连的接口。对于作为数据终端设备（DTE）的计算机和数据通信设备（DCE）的调制解调器之间的通信，CCITTv.24建议对其连线作了规定，定义了100系列和200系列两种接口线。200系列接口线是专为自动呼叫功能而设置的，不需要自动呼叫时不使用。在串行自动呼叫设备中，自动呼叫也是通过100系列接口线与DTE接口，撤消了v.24中的200系列接口线。⑴接口线定义(见的表6-⑵接口线的功⑶接口线之间的动作关⑷接口连接器：DTE和DCE之间的接口安装在连接器中，这是一种25针的连接器。6.36.3网络连接设备网络传输介网集线交换6.3.16.3.1网络传输介质传输介质即信号传输线，是网络设备互连的基本工具。组建局域网时最常用的传输电缆有三种：同轴电缆、双绞线和光纤。在组建城域网和广域网时还用微波设备、无线电通信设备和公用线等，这些都属于物理层设备。同轴电缆（coaxialcable）是组建局域网最常用的传输介质，它是导线和层共用同一的电缆。在双绞线还未盛行之前，同轴电缆曾经是主宰局域网传输媒介的主品。与双绞线相比，其特点是：电缆弹性好，价格便宜。传输距离较长，容易安装，抗恶劣环境效果比较好。同轴电缆的结构图664从里到外分别是铜芯、绝缘材料层、层和塑料外壳 图6-6同轴电缆的结铜芯：信息的传输媒介，位于同轴电缆的最里层。有时也用许多细小的铜丝绞合而成。绝缘材料层：用来铜芯与层的金属包覆层：层通常为金属丝编织成网状包覆，用来隔离外界的电磁干扰。它可以吸收游离的电子，以保证内层铜芯中信号传输的稳定性。塑料外壳：为了绝缘以及保护线材的功能，塑料层通常做得较厚，具有良好的弹性。基带同轴电缆的层是用铜丝编织成网状包覆绝缘材料层，其特征阻抗为50Ω（如RG-8、RG-58等）。宽带同轴电缆的层通常是用铝冲压成的，其特征阻抗为75Ω（如RG-59）。按同轴电缆的直径大小，可分为细缆和粗缆两细缆的直径为几毫米，安装比较简单，造价低，安装时要切断电缆，两头须装上基本网络连接头BNC接头，然后接在型连接器两端。连接方式简单，不需要另外购置集线器等设备，十分适合架设机器摆放位置较为集中的小型以太网络。但要注意缆线总长度不要超过185米，否则信号将严重衰减。当接头多时，容易产生接触不良，这是以太网最常见的故障之一

上一粗缆由于直径相对较粗，其弹性就较差，不适合在室内狭窄的环境下架设，而适用于大型的局域网，它的传输距离长，可靠性高。安装时不用切断电缆，可以根据需要灵活调整入网的计算机的位置。但是粗缆不能直接与计算机连接，必须安装收发器和收发器电缆，安装难度大，所以总体造价高。粗缆由于其强度大，最大传输距离也长，主要用做网络的主干线，连接由数个细缆所连成的网络。常用的同轴电缆有RG-8（50Ω）、RG-11（50Ω）、RG-（50Ω）、RG-59（75Ω）、RG-62（93Ω）等。阻抗是同轴电缆的一个重要性能指标，它表示电缆对传输信号的损耗情况。组建局域网中最常用的细缆（RG-58）和粗缆（RG-11）的特性如中表6-6所示上一双绞线（twistedpair）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。它的原理是：如果外界电磁信号在两条导线上产生的干扰大小相等而相位相反，那么这个干扰信号就会互相抵消。可见双绞线的能力在很大程度上取决于绞合的紧密程度。我们把两条对绞的称为一对（pair）,这也是双绞线最基本的单位。通常使用的双绞线在一条线中有四对绞线，呈现橙色、蓝色、绿色、棕色4种颜色，也就是有8条铜线。双绞线主要分为带有层的双绞线（Twisted-Pair，简称STP）和无双绞线（UnshieldedTwisted-Pair，简称UTP）。带层的双绞线具有更好的抵抗电磁干扰的能力，但价格较贵。现在常用的一般是无屏蔽双绞线

上一国际电气工业（EIA）根据双绞线的电气特性将无屏蔽双绞线分为五个等级（见表6-7），它们的主要区别在于缠绕的绞距，等级越高的双绞线，其绞合的越紧，因此能力也越强，传输性能也越好。表6-7双绞线的等上一上上一光缆又叫光导纤维，简称光纤，是一种传输光束的细微而柔软的传输介质，由一束纤维组成。光缆是以光脉冲的形式来传输信号，是数据传输中效率最高的传输介质。它的材质也以玻璃或有机玻璃为主。它由纤维芯、包层和保护套组成。光缆的主要优点有：⑴数据传输安全性⑵传输不会⑶传输距离⑷传输速度目前光纤主要用在大型的局域网（如大学的校园网）中作主干线路。网络中另外一类信息传输方式是利用微波、红外、及激光，这类传输介质称为直线介质。它们由和设备组成，以空气或真空为介质。其特点是具有极高的数据传输率，可达到每秒几兆位，缺点是受气候影响大，性能差。在设计计算机网络选择网络传输介质时，需要考虑的有关6.3.26.3.2网卡网卡(网络接口卡，NetworkInterfaceCard，NIC)又称网络适配器，是计算机局域网中最重要的连接设备。它插在PC机主机扩展槽中，通过它，计算机主机就和网络相连接。它与网络操作系统配合工作，控制网络上信息的发送与接收。网卡的基本功能包括数据转换（并行到串行）、包的装配与拆装、网络存取控制、数据缓存。不同类型的网卡使用不同的传输介质，采用不同的网络协议。两个互相通信的计算机的网卡应采用相同的协议。在网络中，网卡的工作是双重的，一方面它负责接收网络上传过来的数据包，解包后，将数据通过主板上的总线传输给本地计算机；另一方面它将本地计算机上的数据打包后送入网络。网卡上一般有一个或多个网络接口，用来把计算机连接到网络上。网卡是网络通信中的主要部件之一，它的质量好坏，将直接影响网络的功能。如图6-9所示是两个网

上一图6-9网上一⑴按介质协议分类：可分为Ethernet（以太网）et、TokenRing（令牌环网）、FDDI（光纤分布式接口）、ATM（异步传输方式）、FastEthernet（高速以太网）网卡等⑵按网卡所支持带宽的不同：可分为10M网卡、100M网卡、10/100M自适应网卡、1000M网卡几种。实际是网卡传输速率的等级，10M、100M是指传输速率为10Mb/s、100Mb/s。⑶按总线宽度分类：可以分为8位、16位和32位网卡。工作站上通常采用16位或32位网卡，服务器则以采用32位网卡为主。⑷按总线类型分类：可以分为ISA、EISA、PCI、MCA、SBUSPCMCIA网卡等。其中ISA网卡和PCI网卡较常使用不同工作对象和不同服务器的工作特点而专门设格贵，但性能很好。市场上出售的主要是兼容网根据传输介质的不同，网卡有AUI接口（粗缆接口）、BNC接口（细缆接口）和RJ-45接口（双绞线接口）三种接口类型。市场上常见的10M网卡主要有单口网卡（RJ-45接口或BNC口）和双口网卡（RJ-45和BNC两种接口），带有AUI粗缆接口的网卡较少。而100M和1000M网卡一般为单口卡（RJ-45接口）。从总线结构看，ISA接口的网卡已基本被淘汰，现在普遍采用PCI接口，另外还有PCMIA接口的笔记本电脑网卡。网卡的端口方面，BNC头（T形连接器，用于连接同轴电缆）和AVI（粗缆连接器）曾被广泛使用，目前已基本被淘汰。现在网卡主要采用RJ-45连接器。从数据传输方式看，现在网卡都支持全双工模上一制以以太网卡的结构(如图6-12所示)说明。以太网卡主要由局域理部件、微处理器、曼彻编码/译、发送器和发送控制部件、和接收控制部件、载波检测部件等组成。这些部件互相配合，实现了以太网的CSMA/CD介质控制图6-12以太网卡结构

上一上上一⑴局域理部分:负责执行所有的规程和数据处理⑵微处理器:它是网卡的，其作用类似于计算机中的CPU，它控制网卡上的数据操作、数据传输、接收和碰撞检测等。微处理器部分包括微处理器、RAM和ROM。有些网卡上没有微处理器，其功能由局域理部分完成。⑶曼彻编码/译：以太网规定数据的传输必须用曼彻编码进行。当计算机希望将数据发送到网络上时，总是以并行的方式逐字节地传给LAN管理部分。LAN管理部分串行传给“不归零（NRZ）曼彻 编”，NRZ曼彻编收到NRZ信号后，进行曼彻 编码，接着交给发送器发当从网络上接收到曼彻编码后，将其传给曼NRZ ，将其转换为NRZ信号，再传给LAN管理部分⑷发送器和发送控制部分：发送器和发送控制部分负责帧的发送。发送器接收来自曼彻编码/译的数据，并在发送控制部分允许时将数据发送出去。⑸和接收控制部分：和接收控制部分负责帧的接收。网络上发来的信号一方面发送给，同时要发送给接收控制部分。接收控制部分根据LAN管理部分和接收到的信号，判定是否有载波存在，从而确定接收控制器的工作。每个网卡在出厂时都被赋予了一个全世界范围内惟一的地址，称为网卡的网络地址（也称为MAC地址）。衡量网卡优质与否的要素是它的网络吞吐量、它对系统的支持、它对CPU的占用率。统的支持和对CPU的占用率直接关系到它的可用性和适应性。选购网卡应考虑的几个方面因⑵总线接口方⑶网卡兼容性和运用⑷网卡生产6.3.36.3.3集线器集线器（hub）是局域网中的重要部件之一，它是网络连线的转接点，局域网上的所有节点一般都通过集线器互相连接。从工作原理上看，集线器实质上是一个多端口的中继器。它工作在OSI七层模型中的物理层，可以将多个网络段连接起来，或转接多个终端，进行信息转发。集线器是基于星型拓扑结构网络的接线点，它在星型拓扑结构的局域网中起着枢纽的作用。集线器的基本功能是信息分发，它把一个端口接收的所有信号向所有端口分发出去。集线器在旧网络和一些要求带宽不高的网络中使用，它正逐步退出Internet骨干网而被以太网交换机所取代。由于它是一种廉价的局域网设备，组网灵活，在我国的一些中小企业和学校中，仍然在广泛使用

上一⑴按外形尺寸分类：分机架式集线器和桌面式集线器两种。机架式集线器：是指几何尺寸符合工业规范、可以安装在19英寸机柜中的集线器，该类集线器以8口、16口和24口的设备为主流。由于集线器统一置放于机柜中，既方便了集线器间的连接或堆叠，又方便了对集线器的管桌面式集线器：是指几何尺寸不符合19英寸工业规范、不能够安装在机柜中、只能直接置放于桌面的集线器。该类集线器大多遵循8～16口规范，也有个别4～5口的产品，仅适用于只有几台计算机的超小型网络。桌面型集线器不适合对设备管理有较高要求的环境，因为当配备多个集线器时，由于尺寸或形状的不同，很难统一放置和管理集线器。不论是机架式集线器，还是桌面式集线器，只是在外形尺寸上不同，其工作原理和构造是一样的，因此不存在兼容性问题

上一⒉集线器的种类⒉集线器的种类(续按带宽分类：有10Mbps集线器、100Mbps集线器、10/100Mbps双速集线器三种10Mbps集线器中的所有端口只能提供10Mbps的带宽，100Mbps集线器中的所有端口只能提供100Mbps带宽，而10100Mbps自适应集线器双速集线可以在10Mbps100Mbps之间进行切换。目前几乎所有的双速集线器均可以自适应，每个端口都能自动判断与之相连接的设备所能提供的连接速率，并自动调整至与之相适应的最高速率。双速集线器有内置交换模块与无交换模块两类，前者可以作为小型局域网的主干设备，后者一般作为小型网络的接入设备。在实际应用中有些用户为减少交换机的负载、提高网络的速度，在选用与交换机相连的集线器时，也可以选择具有交换模块的双速集线

上一⒉集线器的种类⒉集线器的种类(续⑶按管理方式分类:可分为哑集线器（damphub）和智能集线器（inligenthub）两种。所谓哑集线器，是指不可管理的集线器，属于产品；而智能集线器，是指能够通过SNMP（SimpleNetworkManagementProtocol，简单网络管理协议）对集线器进行简单管理的集线器，比如启用和关闭某些端口等。这种管理大多是通过增加模块来实现的。上一⒉集线器的种类⒉集线器的种类(续⑷按扩展方式分类:可分为可堆叠集线器和不可堆叠集线器两种。当集线器的端口不够用时，可通过两种扩展方式来增加端口数：堆叠和级联。堆叠是指能够使用专门的连接线，通过的端口将若干集线器堆叠在一起，从而将堆叠中的几个集线器视为一个集线器来使用和管理。目前，几乎所有的机架式集线器均可进行堆叠和级联，而桌面式集线器则大多只能级联而不能够堆叠。堆叠数量可以达到5～8层，如全向的QH516-S集线器可以叠6层。可堆叠的层数越多，说明集线器的稳定性越高，当然价格也就越贵。级联是在网络中增加节点数的另法，但是此项功能使用一般是有条件的，即集线器必须提供可级联的端口，此口上常标有Uplink或MDI字样

上一集线器在由于工作在物理层，其工作实质相当于一个中继器。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。集线器在物理作用上来说是一种特殊的多端口数据信号再生放大器，作为网络传输介质间的节点，它克服了介质单一通道的缺陷。正因为集线器只是一个信号放大和中转的设备，所以它不具备交换功能。也由于集线器使用星型布线，如果一个工作站出现问题，不会影响整个网络的正常运行。集线器的基本功能是信息分发，它把一个端口接收的所有号向所有端口分发出去。有些集线器在分发前将弱信号重新生成，有些集线器则整理信号的时序以提供所有端口间的同步数据通信。上一6.3.46.3.4交换机目前交换机正在迅速代替集线器，成为组建和升级局域网的首选设备。交换机的功能是简单地进行信息的网间转发而不考虑其他信息。在信息转发中，转发延迟比网桥小得多，接近于单个局域网的性能，交换技术允许局域网段进行带宽调整，可以减轻信息流的瓶颈现象。现在已经有使用于以太网、快速以太网、FDDI和ATM的交换机产品。交换机有两种信息转发模式，即穿越式交换模式和发式交换模式。穿越式交换模式是在交换机收到整个数据帧之前就启动转发操作，这种转发模式转发速度快，而延迟相对较小，但可能出现转发不完整数据帧的情况，当在不同速率的网络间转发时需要加缓冲。转发式交换模式是在读入整个数据帧并进行检查后，启发转发操作，因此，可以去掉损坏的帧，进行数据流管理，缺点是延迟较

上一按照使用的网络类型，网络交换机可以分为FDDIATM以太网交换机目前占局域网交换机的绝大多数，现在几乎成为局域网的标准交换设备。这里就介绍以太网交换机。⒉⒉以太网交换机的端端口是交换机连接网络传输介质的接口部分。目前以太网交换机的端口大多数为RJ-45端口。一般交换机的RJ-45端口数量为8的倍数，如8换机、16换机、24换机、32换机等，多以16口、24口为主

上一上上一背板带宽也称背板吞吐量，类似于电脑主板上的总线，是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。一台交换机的背板带宽越高，处理数据的能力就越强，同时价格也越高。一般来说，一台背板带宽为2.4Gbps（吉位每秒）的24换机（如全向QS-524V交换机），每端口平均分配100Mbps，足以满足大多数数据传输业务对网络速度的要求。对于中等规模以上的局域网来说，网络中心的主干交换机对背板带宽的要求自然比下一级交换机高，一般要达到几十甚至几百吉位每秒。⒋支持的⒋支持的MAC交换机能够记住连接在端口的计算机网卡的MAC地址，但是有一定的数量限制。现在的中小型交换机都能支持到2K以上的MAC地址，也就是说，这个交换机最多可以通过集线器扩展端口连接2024台电脑。但是能够达到这个规模的局域网，已经是大型局域网，肯定不会只用一台交换机的。因此现在一般交换机支持的MAC“可堆叠”是指交换机可以通过堆叠模块，将两台或两台以上的交换机逻辑上合并成一台交换机，相当于扩展了端口数量。堆叠相当于并联电路，级联相当于串联电路，并联的效率比串联的效率要高得多。对于一个不断在扩展的网络来说，中心交换机必须有堆叠能力，才能满足不断增长的对端口数量的需要。虚拟局域网（virtualLAN）的原理与硬盘的逻辑分区很类似，是把一台交换机的端口分割成为几组，一组称为一个虚拟局域网。虚拟局域网之间的广播数据不能扩散到其他子网中，以保障网络上资源的私有性和安全性。在大中型局域网中，虚拟局域网显得很有必要，因为大型局域网产生广播风暴的可能性大大增加，而虚拟局域网能够有效 可交换机是指能够通过软件（如浏览器）进行诸如查看交换机的工作状态、开通或封闭某些端口等管理操作的交换机。对一个大中型局域网来说，能够监视和控制交换机尤其是中心交换机，对于保障网络的安全具有重要的实用价值

上一上上一6.46.4网络互联设备网络互联是指把不同结构的网络互相联接起来，达到能互相通信交换信息的目的。是局域网-局域网、局域网-广域网、广域网-广域网、局域网-主机之间的连通性和互操作能力的体现。互联网络不是一种新的物理网络，而是在现有网络的基础上，依靠网络互联设备和各种模型、协议、规程，将各种物理网络连接起来，避开复杂的细节，实现信息交换和资源共享。网络互联设备是实现网络互联的关键，本节介绍网络互联设备。网络互联设备的4种主要类型是中继器、网桥、路由器和网关，这些设备在实现局域网-局域网的连接中相对于OSI参考模型的不同层。中继器在OSI参考模型的第1层建立局域网-局域网的连接，网桥在第2层，路由器在第3层，网关在第4～7层。每种网络互联设备提供的功能与OSI参考模型规定的相应层的功能一致，但它们都可以使用所有低层提供的功能。中继网路由网6.4.16.4.1中继器中继器（repeater）又称重发器，是传统总线型网络中使用最多的互联设备，其功能是将两个或两个以上的以太网网段连接起来，实现信息的逐位放大和重发，以保证数据远距离传输时的可靠性。如图6-18所示是中继器的外形。图6-18中继中继器是最简单的一种网络互联设备，它工作在OSI7上的传输信号，将因衰减而变得不完整的信号经过整理后重新获得完整的信号再继续传送，以延伸信号的传输距离。中继器是一种用于实现网络的物理层级连接的产品，它只能用于连接具有同样层协议的局域网，只能放大电气信号，而不能控制路由选择，也没有管理功能，仅能对所连接的网段进行信息流的简单、放大，而不能进行识别和过滤。中继器还常用于改变网络的拓扑结构。如总线型的以太网常以垂直粗缆作为主干线，而用中继器将各层的水平细缆连接到主干线上。使用多接口的中继器可以组成树型拓扑结构。⑴两个中继器之间的连接电缆不能太长，总长不要超过250m。⑵由于中继器对信号有延迟，因此网络对使用中继器的个数有限制，根据延迟性能的不同，规定的个数也不同，如以太网规定。连接不同网段的不能超过5个。⑶以太网不能用中继器连接成为环型6.4.26.4.2网桥网桥（bridge）又称桥接器，是一种在OSI参考模型的第2层（数据链路层）实现局域网互联的设备。它在两个局域网段之间在链路层对帧进行接收、与转发，它把两个物理网络（段）连接成一个逻辑网络，使这个逻辑网络的行为看起来就像一个单独的物理网络一样。因为网桥是在数据链路层对帧进行转发，与协议无关，因此不同类型的网络也可以通过网桥连通。网桥的主要功能是对信息的过滤和转发。它首先一个网络上的信息包，根据传送信息的目的地址决定是否传送到另一个网络。如果目的地址在同一网络，则采用过滤方式，不使数据进入另一个网络；如果目的地址在其他网络，则就转发。由于网桥工作在数据链路层，不涉及通信协议，不需要网络参数，数据以透明方式传送。因此网桥有较强的数据筛选和转发能力。网桥使用简单，价格便宜，且不受通信协议的影响，可以在不同结构的网络之间交换信息，例如以太网与FDDI之间。远程网桥更可以实现局域网与广域网之间的联接。网桥是工作在数据链路层的联接设备，它允许在不同的网卡间传输信息。数据链路层又分为控制层（MAC）和逻辑链路控制层（LLC），LLC作为上层，它接收链路层数据帧，对帧进行校验并按MAC层提供的地址将帧在LLC层转发。如果只有MAC层，则要桥接的两个网必须是同样的网；如果同时具有MAC层和LLC层，则网桥可在不同架构的网络间传送信息。网桥的主要特点⑴可以实现不同类型的局域网互⑵可以实现大范围局域网的互⑶可以错误帧，提高了网络运行的可靠性⑷进一步提高了网络的安全按照网桥所在的物理位置，是运行在服务器上还是作为服务器外的一个单独的物理设备，可以把网桥分为网桥和外部网桥两类。网桥存在于文件服务器中，外部网桥则建立在一个工作站上。外部网桥又按其所在工作站的工作特点可以分为外部网桥和非外部网桥；按外部网桥互联目标之间的距离，又可以分为本地网桥和网桥两种。⑴网桥和外部网⑵本地网桥和网⑶透明网桥和源选径网6.4.36.4.3路由器⒈⒈什么是路由路由器（Router）是工作在OSI参考模型的第三层（网络层）上的智能型的网络互联设备，它是具有连接不同类型网络的能力，并能够选择数据传送路径的网络设备。路由器有三个特征：①工作在网络层上。②能够连接不同类型的网络。③能够选择数据传送的路径。它较好地解决了异种网络互联的问题，如采用IP路由器和TCP/IP协议，可以将以太网与X.25广域网相联。所谓路由就是指通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标地点的活路由器是互联网的主要节点设备。路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择（routing）。路由器是不同网络之间互相连接的枢纽，路由器系统构成了基于TCP/IP的国际互联网络Internet的主体脉络，也可以说，路由器构成了Internet的骨架。它的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一