网络硬件与组网技术

网络硬件与组网技术1、局域网中的硬件分类与功能一、网卡网络接口卡（NIC—NetworkInterfaceCard）又称为网络适配器功能：与驱动程序结合实现计算机上使用的数据链路层协议的各种功能。还提供数据链路层硬件（或MAC)的地址。分类：按照传输速率分：10M网卡，10M/100M自适应网卡以及千兆网卡按照主板总线类型分：ISA，VESA，EISA，PCI按照连线类型分：RJ45，BNC，AUI按照是否需要网线分：有线网卡，无线网卡其他：服务器专用网卡，笔记本专用网卡，USB网卡…应用领域：

千兆网卡应用于服务器，10M，100,10/100M网卡应用于一般用途

总线类型一般选用PCI类型

接口类型一般为RJ45 BootROM，WakeonLAN2、局域网的媒体同轴电缆双绞线光缆3、网络连接设备一、集线器（HUB）

指共享式集线器。是局域网中计算机和服务器的连接设备，是局域网的星型连接点。数据从网络站发送到集线器上后，被集线器中继到其他所有端口，共网络上所有用户使用。一般以端口数量分有：8口、12口、16口、24口等，速度有10M和100M集线器分类1、单中继网段集线器

一种简单中继器2、多网段集线器

从第一类直接派生出来，带有多个中继网段，可以将用户分布于多个中继网段上，以减少每个网段的信息流量负载3、端口交换式集线器

是对第二种集线器的连接过程自动化，注重端口交换4、网络互连式集线器5、交换式集线器

二、交换机特指交换式集线器是为了提高原有网络的性能同时保护原有投资，降低网络响应时间，提高网路负载能力的设备。与集线器的区别：1、集线器属于OSI物理层设备，而交换机属于数据链路层设备2、集线器是广播式工作模式，交换机则属于端口對端口的工作模式3、集线器所有端口共享一条带宽，交换机每个端口都有一条独占带宽三、中继器用于延伸局域网，在物理层连接两个网，在局域网间传递信息，起到信号放大、整形和传输作用以太网络标准规定：一个以太网中只允许出现5个网段，最多使用4个中继器，且其中只有3个网段可以挂接计算机终端四、网桥与中继器一样，也是连接两个网段的设备，其用途为当达到连接限制的最大值时，对LAN进行扩展工作模式：工作在数据链路层的MAC子层上，可以截取所有网络信息流并读取每一帧上的目标地址，确定帧是否转发给下一个网络。功能：学习、过滤和转发优点：1、纳入存储转发功能，使其适应于连接使用不同MAC协议的两个LAN，可构成不同LAN混连的网络环境2、中继功能仅依赖于MAC帧的地址，对高层协议完全透明3、将较大LAN分成段，有利于改善可靠性、可用性和安全性缺点：1、与中继器相比会增加时延2、不提供流量控制功能，在流量较大时可能过载造成帧丢失五、网关用于连接网络层之上执行不同协议的子网组成异构的互联网，能实现异构设备之间的通信，对不同的传输层、会话层、表示层、应用层协议进行翻译和变换。具有对不兼容的高层协议进行转换的功能。概念上与网桥相似，不同点是：1、网关用于实现不同局域网的连接2、网关建立在应用层，网桥建立在数据链路层六、路由器用于连接多个逻辑上分开的网络（所谓逻辑上分开的网络是代表一个单独的网络或一个子网），路由器具有选择路径的功能优点：适用于大规模网络；网络结构复杂，负载共享和最有路径；能更好地处理多媒体，安全性高；格里不需要通信量，节省局域网频宽；减少主机负担；缺点：不支持非路由协议；安装复杂；价格高4、局域网常见的结构及组成概述LAN：由特定类型的传输媒体和网络适配器互联在一起的计算机，并受网络操作系统监控的网络系统覆盖范围小，比广域网传输速率高，具有较低的时延和较小的误码率可靠性高，成本低，组网灵活，易于管理局域网类型对等网络没有专门的服务器，计算机之间也没有级别之分，每台计算机都作为自己的服务器，网络中没有专门的网络管理员。安装步骤：1、安装网卡，制作电缆（使用交叉接法）2、设置网络协议和服务3、设置工作组和IP地址（应使用Internet保留地址）专用服务器网络狭义的概念，只专门提供某种服务的计算机，而不再兼作其他用途，其它计算机称为工作站所有工作站以服务器为中心进行工作，相互之间无法直接通信。客户机/服务器网络服务器主要完成管理外设、控制对共享数据库的操作，接受并应大客户机请求的后台工作等，与客户关系紧密地操作（如管理用户接口、数据处理和报告请求等工作）交给不同的客户机完成，构成一个分布式系统其工作模式为——请求/响应典型结构：网站局域网的组成计算机：PC传输媒体:双绞线、同轴电缆、光纤、网络适配器：网卡网络接头接口：RJ45,BNC网络系统软件:网络协议，通信软件，网络操作系统网络拓扑结构和访问控制学习要点点到点结构总线结构令牌环结构FDDI结构星型结构1点到点方式连接数：n*(n-1)/2ABCDEABM1M2电话网2总线结构

总线拓扑采用单一信道作为传输介质，所有站点通过专门的连接器接到这根称为总线的公共信道上。任何一个站发送的信息都可沿着总线向两个方向扩散，并且总能被总线上的每一个站所接收。使用这种拓扑需解决的问题是，多个站点同时发送数据时会产生信息的碰撞而造成冲突，必须采用相应的媒体访问控制机制来解决这个问题。常用的方法是采用CSMA/CD协议和令牌传递总线协议。

总线拓扑结构简单，布线容易，站点扩展灵活方便，可靠性高。缺点是故障检测和隔离较困难，总线负载能力有限。

总线形式(共享介质带宽)集线器形式(共享集线器带宽)ALOHA访问控制方式ALOHA协议：70年代由夏威夷大学开发，自由发送数据，等待2τ

的时间，无应答则重发数据，发生冲突则等待一段时间后重发数据，多次失败后停止发送。时隙ALOHA协议：在ALOHA协议的基础上，将时间划分成多个时隙，各个站点只能在时隙开始时才能够发送数据，可以减少冲突的发生。总线局域网访问控制方法

基于IEEE802.3的总线局域网使用CSMA/CD技术进行访问控制，最初由Xerox公司于1975年研制成功。当时的数据率为2.94Mbps，在一条1公里长的电缆上连接了100多个工作站，并以曾经在历史上表示传播电磁波的以太“Ether”来命名。以太网的成功促使Xerox、DEC、和Intel联合起来推出商业产品，并为以太网制订了一个标准，这个标准后来成为IEEE802.3的基础。

CSMA/CD为英文CarrierSenseMultipleAccessWithCollisionDetection的缩写，称为带有冲突检测的载波侦听多路访问。载波侦听多路访问CSMA常用的CSMA技术有三种：非坚持CSMA、1-坚持CSMA和P-坚持CSMA。①非坚持CSMA非坚持CSMA的基本思想是，当一个站要发送数据时，首先侦听信道；若信道空闲就立即发送数据；若信道忙则放弃侦听，随机等待一段时间后再重新开始侦听。②1-坚持CSMA1-坚持CSMA的基本思想是，当一个站要发送数据时，首先侦听信道；若信道空闲就立即发送数据；若信道忙则继续侦听，直到信道空闲就立即发送；若有冲突，等待一段随机时间后重新侦听信道。载波侦听多路访问（CSMA）

③P-坚持CSMAP-坚持CSMA的基本思想是，当一个站要发送数据时，首先侦听信道；若信道空闲，以P的概率发送数据，以（1—P）的概率延迟一个时间单位再侦听；若信道忙，则继续侦听。冲突检测和退避

在CSMA方式下，由于信道的传播延迟，当两个站侦听到总线上没有信号而发送数据时仍会发生冲突。但CSMA算法没有冲突检测功能，即使冲突已发生，仍然要将已损坏的帧发送完，从而降低了总线的利用率。一种CSMA的改进方案是使站点在数据发出后继续侦听信道，一旦检测到冲突，就立即停止发送，并向信道上发一串阻塞信号用以强化冲突，使各站都知道已发生了冲突。这样信道的容量不致因白白传送已损坏的帧而浪费。这种方法称为带有冲突检测的载波侦听多路访问，即CSMA/CD。

检测方法：信号电平法、过零点检测、数据对比3令牌环结构令牌环（TokenRing）于1969年由美国贝尔实验室的Newhall等人研制成功，1985年IBM公司推出了IBM令牌环网，该网络后来成为IEEE802.5标准的基础。

在令牌环网中，设置了一个称为令牌（token）的特殊标记，规定只有获得令牌的站才有权利发送数据，数据发送后立即释放令牌供其他站使用。就单令牌体制而言，因为环中只有一个令牌，所以任何时刻最多只有一个站发送数据，而且令牌和数据的发送方向是固定的。

令牌环的工作原理

令牌实际上是一个特殊的帧，其中有一位称为令牌比特（即帧格式中的T比特）。当一个站想发送数据时，必须首先截获空闲令牌，这时发送站将令牌比特置为1，然后发送数据；如果经过的令牌其令牌比特为1，则只能耐心等待。

令牌环的工作原理

每个站检测所经过的数据帧中的目的地址，如果与本站地址相符，则复制该帧，然后将该帧转发给下一个站；否则仅转发该数据帧。

令牌环的工作原理

数据帧回到发送站时，发送站在检查该帧是否已被目的站接收的同时，清除该帧，产生一个新的令牌，并将它发送给下一站，使环路中有令牌继续流动。释放令牌又可以分为正常释放和早期释放两种。

环接口在令牌环网中，每个站通过干线耦合器TCU（TrunkCouplingUnit）与电缆相连。干线耦合器是一个关键的部件，具有收听和发送两种工作方式。当一个站不处于发送数据的状态时，其干线耦合器就工作在收听方式。4FDDI结构光纤分布式数据接口FDDI（FiberDistributedDataInterface）是一种高性能的光纤令牌环局域网，它由ANSIX3T9.5委员会制定，后被ISO通过为国际标