第2章-网络组件课件

第2章局域网的硬件设备和操作系统1.通信介质

2.通信设备

3.局域网操作系统

上一页第2章局域网的硬件设备和操作系统1.通信介质2.通信1组建局域网的主要设备：通信介质（同轴电缆、双绞线和光纤）、通信设备（集线器、交换机和路由器）、服务器以及一些配件等。在局域网中常见的操作系统包括Windows、UNIX、Linux等。2．1同轴电缆同轴电缆主要用于总线型网络拓扑结构的布线，由一根空心的圆柱网状导体和一根位于中心轴线的内导线组成。组建局域网的主要设备：通信介质（同轴电缆、双绞线和光纤）2

2．1．1粗缆同轴电缆粗缆适用于较大型局域网的网络布线，它的布线距离较长，可靠性较好。在安装时具有如下特点：

（1）粗缆局域网中每段长度500m，最多可采用4个中继器连接5个网段，最大传输距离2.5Km。(2)粗缆不能与网卡直接相连，需通过一个转接器转成AUI接头，然后再接到带有AUI接口的网卡上。

(3)网络安装、维护比较困难，且成本较高。

2．1．2细缆同轴电缆细缆应用于总线型拓扑结构的网络中，在安装时具有如下特点：2．1．1粗缆同轴电缆粗缆适用于较大型局域网的网络3

(1)细缆局域网中每段长度为185m，最多可采用4个中继器连接5个网段，最大传输距离925m。

(2)网卡需要有BNC接口，并由BNCT型头连接到网络中。

(3)在主干线的两端必须分别安装50电阻。

(4)安装简单，成本较低，但受网络布线结构限制，不便于维护。(1)细缆局域网中每段长度为185m，最多可采用4个中继42．2双绞线

双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成，把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞合在一起，每一根导线在传输中发射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。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，但价格低廉。2．2．1非屏蔽双绞线与屏蔽双绞线1．非屏蔽双绞线局域网中常用的双绞线是非屏蔽的5类4对的电缆线，传输速率可达到100Mbit/s。2．2双绞线双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成55类双绞线外层保护胶皮厚，胶皮上标“CAT5”字样；超5类双绞线在传送信号时衰减更小，抗干扰能力更强。使用超5类双绞线，用户设备的受干扰程度只有普通5类线的1／4，且只有该类双绞线的全部4对线都实现全双工通信，主要用于千兆以太网。5类双绞线外层保护胶皮厚，胶皮上标“CAT5”超5类62．屏蔽双绞线屏蔽双绞线的屏蔽套一般采用铝／聚对苯二甲酸乙二醇酯纸带(AL／PET)，能够减小辐射，防止信息被窃，具有较高数据传输率（155Mbit/s）。缺点是价格相对较高，安装时比非屏蔽双绞线困难，必须使用特殊的连接器。2．屏蔽双绞线屏蔽双绞线的屏蔽套一般采用铝／聚对苯二甲酸7

2．2．2双绞线的制作方法双绞线的制作，就是把双绞线的4对8芯网线按一定规则插入到水晶头中，所需材料是双绞线和水晶头；所需工具是一把专用压线钳，双绞线的制作就是网线水晶头的制作。1．直通网线的制作2．2．2双绞线的制作方法双绞线的制作，就是把8

先把4对芯线一字并排排列，然后再把每对芯线分开第1脚——橙白、第2脚——橙色、第3脚——绿白、第4脚——蓝色、第5脚——蓝白、第6脚——绿色、第7脚——棕白、第8脚——棕色，然后用网线钳垂直于芯线排列方向剪齐。自左至右编号的顺序规定为“1.2.3.4.5.6.7.8”。

先把4对芯线一字并排排列，然后再把每对芯线分9按照相同的方法制作双绞线的另一端水晶头，芯线排列顺序一定要与另一端的顺序完全一样，这样整条网线的制作就算完成了。2.交叉网线制作交叉网线一般用在集线器（交换机）的级连和两台计算机用网卡直接连接等情况下。当线的一端从左到右的芯线顺序依次为：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕时，另一端从左到右的芯线顺序则应当依次为：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕。按照相同的方法制作双绞线的另一端水晶头，芯线排列顺序一定10第2章-网络组件ppt课件112．3光纤光缆具有很大的带宽。局域网的主干网都采用光纤作为通信介质。2．3．1光纤的基本特征光纤是以光脉冲的形式传输信号，具有诸多优点：（1）传输的是数字的光脉冲信号，不易被窃听，数据传输安全性高。（2）外界的电磁波不会对光导纤维中的信号造成干扰。（3）信号传输频带宽，传输容量大，可高达几千兆bit/s。（4）传输速度快，且距离长。2．3光纤光缆具有很大的带宽。局域网的主干网都采用光纤12缺点是光纤的成本较高，连接头需要使用熔接的方法制作，且需要专门的设备。2．3．2光纤的结构及通信原理缺点是光纤的成本较高，连接头需要使用熔接的方法制作，且需13下一页使用光纤传输信号时，光纤两端必须配有光发射机和接收机，光发射机负责将电信号转换为光信号，光接收机负责将光信号转换为电信号。实现电光转换的是发光二极管(LED)或注入式激光二极管(ILD)，实现光电转换的是光电二极管或光电三极管。如果信号传输距离较长，还需每隔一定的距离安装一台中继器。2．3．3多模光纤和单模光纤光纤有两种类型：多模光纤和单模光纤。模是指以一定角度进入光纤的一束光。多模光纤分为突变型折射率和渐变型折射率。

下一页使用光纤传输信号时，光纤两端必须配有光发射机和接收14突变型折射率光纤：发光管以小于临界角发射的所有光都在光缆包层界面进行反射，并通过多次内部反射沿纤芯传播，多模渐变型折射率光纤的散射通过使用具有可变折射率的纤芯材料来减小，折射率随离开纤芯的距离增加，导致光沿纤芯的传播好像是正弦波。突变型折射率光纤：发光管以小于临界角发射的所有光都在光缆15多模光纤采用发光二极管LED作为光源，其纤芯较粗，数据传输率低、传输距离短，成本较低。主要用于建筑物内或地理位置较近的区域。所有发射的光都沿直线传播，称为单模光纤。

单模光纤通常使用ILD作为发光元件，成本较高。优点是传输频带宽、容量大、传输距离长。用于建筑物之间或地理分布较远的场合。多模光纤采用发光二极管LED作为光源，其纤芯较粗，数据传162．4网卡

网卡（NetworkInterfaceCard，NIC）即网络适配器，是用来连接计算机与网络的硬件设备，网卡插在计算机或服务器的插槽中，通过网线与网络连接，交换数据和共享资源。2．4．1网卡的功能

1）准备数据：将较高层数据放置在以太网帧内，而接收数据一方的网卡从帧中取出数据并上传到较高层。

2）传送数据：网卡以脉冲的方式将信号通过电缆传送。

2．4网卡网卡（NetworkInterface173）控制数据的流量：网卡负责控制数据的流量，在以太网中，网卡也负责检查数据是否碰撞，如果传送期间有碰撞，则等待一段时间后再进行传送。2．4．2网卡的选择方法1．网卡的接口类型3）控制数据的流量：网卡负责控制数据的流量，在以太网中，182．总线类型PCI网卡以32位传输数据，传输速率可以达到100Mbit/s。

3．传输速率网卡主要有10Mbit/s、10/100自适应、100Mbit/s和1000Mbit/s四类。

一般选择10/100Mbit/s自适应网卡与100Mbit/s网卡。而1000Mbit/s网卡是一种高速局域网技术。

4．是否支持远程启动2．总线类型PCI网卡以32位传输数据，传输速率可以达到195．是否具有完整的适用于各种操作系统的驱动程序；是否具有即插即用功能，简化网卡的安装。5．是否具有完整的适用于各种操作系统的驱动程序20集线器就是一种多端口的中继器。集线器一般有4、8、16、24、32等数量的RJ45接口，通过这些接口，集线器便能为相应数量的电脑完成“中继”功能。2．5集线器

2．5．1集线器的工作原理

集线器处于网络的“中心”，通过集线器对信号进行转发，8台电脑之间可以互连互通。

假如计算机1要将一条信息发送给计算机8，当计算机1的网卡将信息通过双绞线送到集线器上时，集线器并不会直接将信息送给计算机8，它会将信息进行“广播”。集线器就是一种多端口的中继器。集线器一般有4、8、16、21当8个端口上的计算机接收到这条广播信息时，会对信息进行检查，如果发现该信息是发给自己的，则接收，否则不予理睬。

当8个端口上的计算机接收到这条广播信息时，会对信息进行检222．5．2集线器的特点集线器主要有两个特点：1.共享带宽

2.半双工

2．5．3集线器的连接1．集线器的堆叠

堆叠方式是指将若干集线器的以电缆通过堆栈端口连接起来，以实现单台集线器端口数的扩充。

2．5．2集线器的特点集线器主要有两个特点：1.共享带宽232．级联

级联是另一种集线器端口扩展方式，它是指使用集线器普通的或特定的端口来进行集线器间的连接的。（1）使用Uplink端口级联2．级联级联是另一种集线器端口扩展方式，它是指使用集线24第2章-网络组件ppt课件25（2）使用普通端口级联集线器间还可以通过集线器的普通端口进行级联，连接双绞线要用交叉线了，就是说双绞线的两端要跳线，即1-3与2-6脚对调。

（2）使用普通端口级联集线器间还可以通过集线器的普通端口26虽然集线器级连方式有专用“Uplink端口”方式和“普通端口”方式两种，但从网络连接距离来考虑的话最好选用“Uplink端口”方式，因为这种连接方式可以最大限度的保证下一个集线器的带宽和信号强度。虽然集线器级连方式有专用“Uplink端口”方式和“普通272．6交换机交换机也叫交换式集线器，它通过对信息进行重新生成，并经过内部处理后转发至指定端口，具备自动寻址能力和交换作用，由于交换机根据所传递信息包的目的地址，将每一信息包独立地从源端口送至目的端口，避免了和其他端口发生碰撞。2.6.1局域网交换机的工作原理

当控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC的网卡挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口。2．6交换机交换机也叫交换式集线器，它通过对信息进行28目的MAC若不存在，交换机才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部地址表中。2.6.2局域网交换机的特点

如果以太网上拥有大量用户和各式各样的服务器，引起整个网络的性能下降。解决的办法之一就是在以太网上添加一个交换机。1.独享带宽

2.全双工

2．6．3局域网交换机与集线器的区别集线器属于OSI的第一层物理层设备，而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备。目的MAC若不存在，交换机才广播到所有的端口，接收端口回29集线器采用一种“广播”模式，而当交换机工作的时候，只有发出请求的端口和目的端口之间相互响应，而不影响其他端口。

集线器所有端口都是共享一条带宽，在同一时刻只能有两个端口传送数据，其他端口只能等待，工作在半双工模式下；而交换机每个端口都有一条独占的带宽，当两个端口工作时并不影响其他端口的工作，工作在全双工模式下。2.6.4局域网交换机的交换方式

·直通方式(Cutthrough)：

·存储转发方式(Store＆Forward)：

集线器采用一种“广播”模式，而当交换机工作的时候，只有发出30·无碎片直通方式(FragmentFree)

存储转发方式具有最高的交换质量，但速度慢，适用于网络主干的连接。直通方式是最快的一种，由于对任何帧都不作过滤，所以误码率较高，适用于交换式网络的外围连接。2．6．5局域网交换机的选择方法1．外形尺寸2．端口带宽及类型3．光纤接口4．虚拟局域网(VLAN)5．多媒体需求6．第三层交换功能·无碎片直通方式(FragmentFree)存储转发312．7路由器路由器是工作在OSI7层模型中第三层与第四层间的网络设备。

从应用上看，有内部路由器与边界路由器之分。内部路由的主要作用是将不同的网段连接起来，或是将不同网络操作系统上运行的不同协议进行转换，以实现异构互通。

边界路由则以同步方式或异步方式通过专线、公共网接入Internet或实现局域网到局域网的连接。2．7．1路由器的性能和特点

1．路由器性能2．7路由器路由器是工作在OSI7层模型中第三层与第32(1)背板能力：路由器背板容量或者总线能力；(2)吞吐量：路由器包转发能力；(3)丢包率：路由器在稳定的持续负荷下，由于资源缺少在应该转发的数据包中不能转发的数据包所占比例；(4)转发时延：需转发的数据包最后一比特进入路由器端口到该数据包第一比特出现在端口链路上的时间间隔；(5)路由表容量：指路由器运行中可以容纳的路由数量；(6)可靠性：指路由器可用性、无故障工作时间和故障恢复时间等指标。(1)背板能力：路由器背板容量或者总线能力；332．路由器的特点(1)路由器不会发送广播包和多播包。(2)路由器可以设置过滤列表。(3)路由器发送数据包，寻找目的地址是使用逻辑地址。2.7.2路由器的基本功能(1)IP数据报的转发，包括数据报的寻径和传送。(2)子网隔离，抑制广播风暴。(3)维护路由表，并与其他路由器交换路由信息。(4)IP数据报的差错处理及简单的拥塞控制。(5)实现对IP数据包的过滤和记帐。2．路由器的特点(1)路由器不会发送广播包和多播包。234第2章-网络组件ppt课件352.7.3路由器的通信协议(1)静态路由是在路由器中设置的固定的路由表。(2)动态路由是网络中的路由器之间相互通信，传递路由信息，利用收到的路由信息更新路由器的过程。(3)静态路由和动态路由有各自的特点和适用范围，因此在网络中动态路由通常作为静态路由的补充。(4)根据是否在一个自治域内部使用，动态路由协议分为内部网关协议(1GP)和外部网关协议(EGP)。自治域指一个具有统一管理机构、统一路由策略的网络。自治域内部采用的路由选择协议称为内部网关协议，常用的有RIP、OSPF；2.7.3路由器的通信协议(1)静态路由是在路由器中36外部网关协议主要用于多个自治域之间的路由选择，常用的是BGP和BGP-4。2.7.4路由器与交换机的区别(1)交换机工作在OSI七层模型的第二层，即数据链路层；而路由器工作在OSI七层模型的第三层，即网络层。(2)交换机利用物理地址来确定是否转发数据；而路由器则是利用IP地址来确定是否转发数据。(3)传统的交换机只能分割冲突域，而无法分割广播域；而路由器可以分割广播域。(4)交换机用来连接网络中的各个段；而路由器可通过端到端的路由选择来连接两个不同的网络，并实现与Internet的接入。外部网关协议主要用于多个自治域之间的路由选择，372.7.5路由器的主要优缺点1．优点(1)适用于大规模的网络；(2)复杂的网络拓扑结构，负载共享和最优路径；(3)能更好地处理多媒体；(4)安全性高；(5)隔离不需要的通信量；(6)节省局域网的频宽；(7)减少主机负担。2．缺点(1)它不支持非路由协议；(2)安装复杂；(3)价格高。2.7.5路由器的主要优缺点1．优点(1)适用于大规模的382.7.6路由器的选择1．类型要对口实用2．功能要强大实在3．尺寸、品牌要兼顾2.7.7路由器的安装连接基本步骤为：安装路由器硬件→连好路由器与局域网和DTU的接线→配置路由器，局域网电脑安装网卡硬件→设置网卡参数→连上Internet。局域网可以通过宽带、FrameRelay(帧中继)、DDN专线等方式连入Internet。物理网络在Internet中所起的作用仿佛是一根无限延伸的电缆，把所有参与网络中的计算机连接在一起。2.7.6路由器的选择1．类型要对口实用2．功能要强大实在39第2章-网络组件ppt课件401．路由器的安装和设置1．路由器的安装和设置412．配置路由器对路由器的配置最关键是：(1)对广域网串口地址及局域网以太网地址的定义；(2)对广域网的通信协议进行定义；(3)进行路由设置，将局域网的TCP／IP包转发到对应广域网串口上。用CISCO配带的网线一边接到路由器的CONSOLE口上，另一边连到PC机的COMl或COM2口上，打开Windows的超级终端：(1)在超级终端里选择属性；(2)在弹出对话框里单击“配置”；(3)输入正确的Enable密码后可获得超级用户权限，此时可以对路由器进行配置或修改配置。2．配置路由器对路由器的配置最关键是：用422.8局域网操作系统操作系统是局域网中的一个重要组成部分，它用来管理和控制着计算机的软件和硬件资源，并在用户与计算机之间担任着重要的桥梁作用。常见的网络操作系统主要包括UNIX操作系统、Novell公司的Netware操作系统、微软公司的WindowsNT4.0/2000/2003等操作系统以及Linux操作系统。

2．8．1UNIXUNIX操作系统是由美国贝尔实验室开发的一种多用户、多任务的通用操作系统。

2.8局域网操作系统操作系统是局域网中的一个重要组成部43由于其功能强大、技术成熟、可靠性好、网络功能强及开放性好等特色，可满足各行各业实际应用的需求，受到了广大用户的欢迎，已经成为重要的企业级操作平台。

1)可靠性高

2)极强的伸缩性

3)网络功能强

4)强大的数据库支持功能

5)开放性好

UNIX的缺点是一般用户很难掌握，因为UNIX系统自身非常庞大，不同功能之间的关联性很强。

由于其功能强大、技术成熟、可靠性好、网络功能强及开放性好44UNIX的重点是大型的高端网络应用领域。在一般的中小型局域网中没有必要使用UNIX。2．8．2Netware

Netware推出时间较早，且运行稳定，可同时支持多种拓扑结构，具有较强的容错能力。

Netware的特点如下：

1)强大的文件及打印服务能力

2)良好的兼容性及系统容错能力

3)比较完备的安全措施

4)不足之处

UNIX的重点是大型的高端网络应用领域。在一般的中小型局45Netware存在工作站的资源无法直接共享，安装及管理维护比对等网复杂，多用户需同时获取文件及数据时会导致网络效率降低，以及服务器的运算功能没得到发挥等。

2．8．3WindowsNTServer

WindowsNTServer是微软步入网络操作系统市场的拳头产品。

WindowsNT的网络功能及特点：

1)内置的网络功能

2)可实现“复合型网络结构”3)良好的用户界面

Netware存在工作站的资源无法直接共享，安装及管理维464)组网简单，管理方便2．8．4Windows2000Server

Windows2000以WindowsNT4.0/95/98为基础，继承了原有的优点，增加了许多新的特性和功能，使其在可靠性、可操作性、安全性和网络功能方面都得到了加强。在局域网中使用较为广泛的是Windows2000Server和Windows2000AdvancedServer。

1)Windows2000新界面的特色

2）Windows2000新的应用程序

3）Windows2000Server

4)组网简单，管理方便2．8．4Windows200047Windows2000Server是为服务器开发的多用途操作系统，在极大地改善了可靠性和易管理性后，Windows2000Server现在可以轻松地处理几乎所有服务器作业。Windows2000Server最重要的改进是在“活动目录”目录服务技术的基础上，建立了一套全面的、分布式的底层服务。Windows2000Server采用的其他新技术包括最新硬件和设备的良好支持、集成式终端服务、内建虚拟专用网络(VPN)的支持。

网络地址转换(NAT)的功能类似于路由器。Windows2000Server是为服务48

4）Windows2000AdvancedServer

Windows2000AdvancedServer除了具有Windows2000Server的所有功能和特性之外，还有一些专为大型企业级服务器所设计的功能。

Windows2000AdvancedServer对处理器的支持已达到了4路(8个)，具有更高的扩展性、互操作性和可管理性。

Windows2000AdvancedServer集众多网络操作和Internet服务于一身，是较大型网络首选的操作系统。4）Windows2000AdvancedServe495）Windows2000DatacenterServer

具有Windows2000AdvancedServer的所有功能，支持16路(32个)对称多处理器操作、能够管理高达64GB的内存空间，它为大型的数据仓库、经济分析、科学和工程模拟、连机交易服务等应用进行了专门的优化。2．8．5WindowsServer2003WindowsServer2003包括4个产品，分别是WindowsWebServer、WindowsStandardServer、WindowsEnterpriseServer和WindowsDatacenterServer，5）Windows2000Datacen