常用网络设备

常用网络设备网卡也叫“网络适配器”，英文全称为“NetworkInterfaceCard”，简称“NIC”，网卡是局域网中最基本的部件之一，它是连接计算机与网络的硬件设备。无论是双绞线连接、同轴电缆连接还是光纤连接，都必须借助于网卡才能实现数据的通信。网卡的主要工作原理是整理计算机上发往网线上的数据，并将数据分解为适当大小的数据包之后向网络上发送出去，就是实现数据的串并转换。此外，由于局域网上传酸送的数据速率与计算机总线的数据速率是不一样的，网卡的另一个作用就是缓存数据以调整它们之间的速率匹配问题。网卡并不是一个自治的系统的，它自己没有电源，需要主机供给，因此也称之为半自治系统。对于网卡而言，每块网卡都有一个唯一的网络节点地址，它是网卡生产厂家在生产时烧入ROM（只读存储芯片）中的，我们把它叫做MAC地址（物理地址），且保证绝对不会重复。我们日常使用的网卡都是以太网网卡。目前网卡按其传输速度来分可分为10M网卡、10/100M自适应网卡以及千兆（1000M）网卡。如果只是作为一般用途，如日常办公等，比较适合使用10M网卡和10/100M自适应网卡两种。如果应用于服务器等产品领域，就要选择千兆级的网卡。中继器中继器是一种解决信号传输过程中放大信号的设备，它是网络物理层的一种介质连接设备。由于信号在网络传输介质中有衰减和噪声，使有用的数据信号变得越来越弱，为了保证有用数据的完整性，并在一定范围内传送，要用中继器把接收到的弱信号放大以保持与原数据相同。使用中继器就可以使信号传送到更远的距离。集线器集线器（HUB）属于数据通信系统中的基础设备，它和双绞线等传输介质一样，是一种不需任何软件支持或只需很少管理软件管理的硬件设备。它被广泛应用到各种场合。集线器工作在局域网（LAN）环境，像网卡一样，应用于OSI参考模型第一层，因此又被称为物理层设备。集线器内部采用了电器互联，当维护LAN的环境是逻辑总线或环型结构时，完全可以用集线器建立一个物理上的星型或树型网络结构。在这方面，集线器所起的作用相当于多端口的中继器。其实，集线器实际上就是中继器的一种，其区别仅在于集线器能够提供更多的端口服务，所以集线器又叫多口中继器。依据IEEE802.3协议，集线器功能是随机选出某一端口的设备，并让它独占全部带宽，与集线器的上联设备（交换机、路由器或服务器等）进行通信。由此可以看出，集线器在工作时具有以下两个特点。首先是Hub只是一个多端口的信号放大设备，工作中当一个端口接收到数据信号时，由于信号在从源端口到Hub的传输过程中已有了衰减，所以Hub便将该信号进行整形放大，使被衰减的信号再生（恢复）到发送时的状态，紧接着转发到其他所有处于工作状态的端口上。从Hub的工作方式可以看出，它在网络中只起到信号放大和重发作用，其目的是扩大网络的传输范围，而不具备信号的定向传送能力，是一个标准的共享式设备。因此有人称集线器为“傻Hub”或“哑Hub”。其次是Hub只与它的上联设备（如上层Hub、交换机或服务器）进行通信，同层的各端口之间不会直接进行通信，而是通过上联设备再将信息广播到所有端口上。由此可见，即使是在同一Hub的不同两个端口之间进行通信，都必须要经过两步操作：第一步是将信息上传到上联设备；第二步是上联设备再将该信息广播到所有端口上。路由器路由器的主要功能就是进行路由选择。当一个网络中的主机要给另一个网络中的主机发送分组时，它首先把分组送给同一网络中用于网间连接的路由器，路由器根据目的地址信息，选择合适的路由，把该分组传递到目的网络用于网间连接的路由器中，然后通过目的网络中内部使用的路由协议，该分组最后被递交给目的主机。路由器和网桥的概念类似，都是接收协议数据单元PDU，检查头部字段，并依据头部信息和内容的一张表来进行转发。但实际上，网桥只检查数据链路帧的帧头，并不查看和修改帧携带的网络层分组头部；而路由器则检查网络层分组头部，并根据其中的地址信息作出决定，当它把分组下传到数据链路层时，它不知道也不关心它是通过以太网还是令牌环网进行传送。二层/三层交换（L2/L3交换）一般的以太网交换机，实现OSI二层交换帧不作任何修改，仅仅查一下交换表，进行转发。路由器/三层交换机（具有路由功能的交换机），工作在网络层，类似于以太网交换机，只是交换的对象是分组，而不是帧。通过IP地址来确定是哪个子网的结点，帧可能会发生变化，经路由器后变成新的帧。三层交换机充分利用路由器的三层功能，既保留了二层交换机灵活的虚拟局域网（VLAN）划分和高交换速度的优点，又解决了二层网络无法处理的“广播风暴”问题，它与传统路由器的最大区别是通过硬件完成第三层报文的高速路由和交换，并且在引入路由器计费和访问控制功能的情况下仍然能保持线速。随着交换技术的发展，现在许多厂商的交换机已能支持第四层交换。交换机以太网交换机，也称为交换式集线器，是简化（典型）的网桥，一般用于互连相同类型的LAN（例如：以太网/以太网的互连）。交换机和网桥的不同在于：交换机端口数较多；交换机的数据传输效较高。以太网交换机采用存储转发（Store-Forward）技术或直通（Cut-Through）技术来实现信息帧的转发。直通交换：当接收到一个帧的目的地址（MAC地址）后马上决定转发的目的端口，并开始转发，而不必等待接收到一个帧的全部字节后再进行转发。相对存储转发技术而言，降低了传输延迟，但在传输过程中不能进行校验，同时也可能传递广播风暴。存储转发交换：从功能上讲，就是网桥所使用的技术，等到全部数据都接收后再进行处理，包括校验、转发等。相对于直通技术而言，传输延迟较大。一些交换机可以同时使用上述两种技术。当网络误码率较低时采用直通技术，当网络误码率较高时则采用存储转发技术。这种交换机被称为自适应交换机。调制解调器调制解调器是一种能够使电脑通过电话线同其他电脑进行通信的设备。因为电脑采用数字信号处理数据，而电话系统则采用模拟信号传输数据。为了能利用电话系统来进行数据通信，必须实现数字信号与模拟式的互换。调制解调器的功能由三个因素来确定：速率、错误纠正和数据压缩。目前市场上的调制解调器重要有四种：外置调制解调器、内置调制解调器、PCMCIA卡式调制解调器（主要用于笔记本电脑）、电缆调制解调器。调制解调器具有两个功能：一是调制和解调功能，二是提供硬件纠错、硬件压缩、通信协议等功能。当这两个功能都是由固化在调制解调器中的硬件芯片来完成时，即其所有功能都由硬件完成，这种调制解调器俗称为硬“猫”。目前大多数的调制解调器都是硬“猫”。网关网关（Gateway）是连接两个不同网络协议、不同体系结构的计算机网络的设备。网关有两种：一种是面向连接的网关，一种是无连接的网关。网关可以实现不同网络之间的转换，可以在两个不同类型的网络系统之间进行通信，把协议进行转换，将数据重新分组、包装和转换。网桥网桥（Bridge）是网络结点设备，它能将一个较大的局域网分割成多个网段，或者将两个以上的局域网（可以是不同类型的局域网）互连为一个逻辑局域网。网桥的功能就是延长网络跨度，同时提供智能化连接服务，即根据数据包终点地址处于哪一个网段来进行转发和滤除。网络常用概念（1）防火墙:它是一块硬体或软件，在联网环境中发挥作用，以避免安全策略中禁止的一些通信，与建筑中的防火墙功能相似。它有控制信息基本的任务在不同信任的区域。典型信任的区域包括网际网络（一个没有信任的区域）和一个内部网络（一个高信任的区域）。最终目标是提供受控连通性在不同水平的信任区域通过安全政策的执行和连通性模型之间根据最少特权原则。（2）VPN技术:它是虚拟专用网络，是一门网络新技术，为我们提供了一种通过公用网络安全地对企业内部专用网络进行远程访问的连接方式。我们知道一个网络连接通常由三个部分组成：客户机、传输介质和服务器°VPN同样也由这三部分组成，不同的是VPN连接使用隧道作为传输通道，这个隧道是建立在公共网络或专用网络基础之上的⑶服务器（Server）广义来说，服务器是指提供服务的软件或硬件，或两者的结合体。这里所说的服务器是指局域网络服务器。按服务器所提供的功能不同又分为：文件服务器（FileServer）和应用服务器（ApplicationServer）。文件服务器通常提供文件和打印服务；应用服务器包括数据库服务器、电子邮件服务器、打印服务器，通信服务器等。根据硬件配置不同，服务器又可分为工作组服务器和部门级服务器。服务器是大负荷的机器，因为在为整个网络服务时，服务器的工作量是普通工作站工作量的几倍甚至几十倍。所以，服务器常采用对称多处理机主板并安装两个或多个（成对）CPU，硬盘常采用SCSI总线接口。⑷工作站（WorkStation）当一台计算机连接到网络上时，它就成为网络上的一个节点，又称为网络工作站或网络客户，简称工作站。工作站仅仅为它们的操作者服务，而服务器则为网络上的许多人共享它的资源。有些被称为无盘工作站的计算机没有它自己的磁盘驱动器，这样的工作站必须完全依赖于局域网中服务器来获得文件。网络中的传输媒体传输媒体是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路。计算机网络中采用的传输媒体可分为有线和无线两大类。双绞线、同轴电缆和光纤是常用的三种有线传输媒体。卫星通信、无线通信、红外通信、激光通信以及微波通信的信息载体都属于无线传输媒体。传输媒体的特性对网络数据通信质量有很大影响，这些特性是：（1）物理特性：说明传输媒体的特征。（2）传输特性：包括是使用模拟信号发送还是数字信号发送，调制技术、流量及传输的频率范围。（3）连通性：点到点或多点连接。（4）地理范围：网上各点间的最大距离，能用在建筑物内、建筑物之间或扩展到整个城市。（5）抗干扰性：防止噪音、电磁干扰对数据传输影响的能力。（6）相对价格：以元件、安装和维护的价格为基础。（一）双绞线双绞线是出现最早的传输介质，也是目前使用最广泛的通信媒体，双绞线的英文名字叫Twist-Pair。是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线采用了一对互相绝缘的金属导线互相绞合的方式来抵御一部分外界电磁波干扰。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可以降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。“双绞线”的名字也是由此而来。双绞线一般由两根22-26号绝缘铜导线相互缠绕而成，实际使用时，双绞线是由多对双绞线一起包在一个绝缘电缆套管里的。典型的双绞线有四对的，也有更多对双绞线放在一个电缆套管里的。这些我们称之为双绞线电缆。与其他传输介质相比，双绞线在传输距离，信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制，但价格较为低廉。双绞线常见的有3类线，5类线和超5类线，以及最新的6类线，前者线径细而后者线径粗，型号如下：1）一类线：主要用于传输语音（一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆），不同于数据传输。2）二类线：传输频率为1MHZ，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输，常见于使用4MBPS规范令牌传递协议的旧的令牌网。3）三类线：指目前在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆，该电缆的传输频率16MHz，用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输主要用于10BASE--T。4）四类线：该类电缆的传输频率为20MHz，用于语音传输和最高传输速率16Mbps的数据传输主要用于基于令牌的局域网和10BASE-T/100BASE-T。5）五类线：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，传输率为100MHz，用于语音传输和最高传输速率为10Mbps的数据传输，主要用于100BASE-T和10BASE-T网络。这是最常用的以太网电缆。6）超五类线：超5类具有衰减小，串扰少，并且具有更高的衰减与串扰的比值（ACR）和信噪比（StructuralReturnLoss）、更小的时延误差，性能得到很大提高。超5类线主要用于千兆位以太网（1000Mbps）。7）六类线：该类电缆的传输频率为1MHz〜250MHz，六类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比（PS-ACR）应该有较大的余量，它提供2倍于超五类的带宽。六类布线的传输性能远远高于超五类标准，最适用于传输速率高于1Gbps的应用。六类与超五类的一个重要的不同点在于：改善了在串扰以及回波损耗方面的性能，对于新一代全双工的高速网络应用而言，优良的回波损耗性能是极重要的。六类标准中取消了基本链路模型，布线标准采用星形的拓扑结构，要求的布线距离为：永久链路的长度不能超过90m，信道长度不能超过100m。目前，双绞线可分为非屏蔽双绞线（UTP=UNSHILDEDTWISTEDPAIR）和屏蔽双绞线（STP=SHIELDEDTWISTEDPAIR）。屏蔽双绞线电缆的外层由铝铂包裹，以减小辐射，但并不能完全消除辐射，屏蔽双绞线价格相对较高，安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难。非屏蔽双绞线电缆具有以下优点：（1）无屏蔽外套，直径小，节省所占用的空间；（2）重量轻，易弯曲，易安装；（3）将串扰减至最小或加以消除；（4）具有阻燃性；（5）具有独立性和灵活性，适用于结构化综合布线。每条双绞线两头都必须通过安装RJ-45连接器（俗称水晶头）才能与网卡和集线器（或交换机）相连接°RJ-45连接器的一端连接在网卡上的RJ-45接口，另一端连接在集线器或交换机上的RJ-45接口。RJ-45非屏蔽双绞线连接器有8根连针，在10BASE-T标准中，仅使用4根，即第1对双绞线使用第1针和第2针，第2对双绞线使用第3针和第6针（第3对和第4对作备用），具体使用时可参照厂家提供的说明书。必须采用专用的卡线钳才能制作处理网线接头（RJ-45接头）。（二）同轴电缆同轴电缆是由一根空心的外圆柱导体和一根位于中心轴线的内导线组成。内导线和圆柱导体及外界之间用绝缘材料隔开。根据传输频带的不同，同轴电缆可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆两种类型。按直径的不同，同轴电缆可分为粗缆和细缆两种。细缆近年来发展较快，所以计算机局域网中一般如无特殊要求都使用细缆组网。细缆一般用于总线型网布线连接。利用T型BNC接口连接器连接BNC接口网卡，两端头需安装终端电阻器。细缆网络每段干线长度最大为185米，每段干线最多接入30个用户。如要拓宽网络范围，需使用中继器，如采用4个中继器连接5个网段，使网络最大距离达到925米。细缆安装较容易，而且造价较低，但因受网络布线结构的限制，其日常维护不甚方便，一旦一个用户出故障，便会影响其他用户的正常工作。粗缆适用于较大局域网的网络干线，布线距离较长，可靠性较好。用户通常采用外部收发器与网络干线连接。粗缆局域网中每段长度可达500米，采用4