PC机连网设备课件

PC機連網設備

電腦網絡是利用通信設備、通信線路和網路軟體把多臺具有獨立操作能力但地理上分散的電腦連接起來，以實現硬體資源、軟體資源和數據資源共用的電腦系統。電腦網絡是電腦技術和現代通信技術有機結合的產物，尤其是Internet的飛速發展，形成了遍佈全球的電腦互聯和資源共用。電腦網絡若按網路覆蓋的地理範圍可以分為：局域網、城域網和廣域網。局域網採用單一的傳輸介質，城域網和廣域網可以採用多種傳輸介質。電腦網絡若按傳輸介質可以分為：有線網和無線網。有線網的傳輸介質可以是有線電話線（公用電話網PSTN）、有線電視電纜、同軸電纜、雙絞線或光纖；無線網是利用空氣作為傳輸介質，利用電磁波作為載體來傳輸數據。電腦網絡若按網路的拓撲結構可以分為：星形網、匯流排形網路、樹形網路、環形網路和網狀網路等不同類型。10.1

組建電腦網絡的基本硬體設備組建電腦網絡通常需要的硬體設備主要有：網路適配器（網卡）、網路中繼器、網路集線器（HUB）、網橋、伺服器、路由器及傳輸介質等。1．網路適配器（網卡）網路適配器又稱網路介面卡（網卡）是局域網的接入設備，其主要功能是讀入由其他網路設備（路由器、交換器、集線器或其他網卡）傳輸過來的數據包，經過拆包將其轉換成客戶機或伺服器可以識別的數據，通過主機板上的匯流排將數據傳輸到所需設備中（如CPU、記憶體或硬碟）；將PC設備發送的數據，打包後輸送到其他網路設備。網路適配器按匯流排類型可以分為：PCI網卡、ISA網卡、EISA網卡及其他網卡。1．網路適配器（網卡）網路適配器又稱網路介面卡（網卡）是局域網的接入設備，其主要功能是讀入由其他網路設備（路由器、交換器、集線器或其他網卡）傳輸過來的數據包，經過拆包將其轉換成客戶機或伺服器可以識別的數據，通過主機板上的匯流排將數據傳輸到所需設備中（如CPU、記憶體或硬碟）；將PC設備發送的數據，打包後輸送到其他網路設備。網路適配器按匯流排類型可以分為：PCI網卡、ISA網卡、EISA網卡及其他網卡。2．網路中繼器中繼器是網路物理層的一種介質連接設備。由於信號在網路傳輸介質中有衰減和雜訊，為了保證有用數據的完整性，並在一定範圍內傳送，就要通過中繼器把所接收到的弱信號提出，並將其再生放大以保持與原數據信號相同。3．網路集線器（HUB）集線器是在局域網組中最常使用的網路設備之一，集線器實質上是一個特殊的中繼器.它的主要功能是對接收到的信號進行再生放大，以擴大網路的傳輸距離；並且集線器把由一個端口接收到的資訊向所有其他端口分發出去，起到連接網路中的各個節點機的作用。集線器的類型從不同的角度可以有不同的分類方法，根據集線器所具有的功能及可提供的服務進行分類，可以把集線器分為非智能集線器（也稱為啞集線器）和智能集線器兩類。根據集線器的帶寬進行分類，應用於小型局域網的集線器可分為10MB、100MB和10/100MB自適應型三種。根據集線器端口的數目進行分類，集線器可以分為8口、16口和24口等幾種。4．網橋網橋是一個局域網與另一個局域網之間建立連接的橋樑。網橋是屬於鏈路層的一種設備，網橋的作用是擴展局域網絡和通信手段，在各種傳輸介質中轉發數據信號，擴展網路距離，並有選擇地將帶有地址的信號從一個傳輸介質發送到另一個傳輸介質。網橋可分為本地網橋和遠程網橋。本地網橋是指在傳輸介質允許長度範圍內互聯網路的網橋；遠程網橋是指連接的距離超過網路的常規範圍時所使用的網橋，通過遠程網橋所連接的局域網將成為區域網和廣域網。5．路由器路由器是在網路層上實現多個網路之間互聯的設備。當數據從一個子網傳輸到另一個子網時，要通過路由器來完成。通常異種網路互聯或多個子網互聯都應該使用路由器，它是因特網上最為重要的通信設備之一。路由器作為因特網的樞紐，正向著處理速度快、服務品質好、管理更加智能化的方向發展。6．伺服器伺服器從硬體角度是指為網路提供共用資源、控制管理或專門服務的電腦系統。主要有檔伺服器、通信伺服器、列印伺服器、資料庫伺服器等。通常伺服器都使用性能和配置較高的電腦。目前Internet採用客戶機/伺服器（Client/Server）結構，它的各種服務是由相應的伺服器提供，如WWW伺服器、FTP伺服器、E-Mail伺服器等；這裏客戶機是指連入網絡的電腦，它可以接受網路伺服器的控制和管理，能夠共用網路上的各種資源，客戶機要獲取伺服器的各種服務，應該運行相應的客戶程式，在Internet上，客戶機只要具備流覽器程式幾乎可以與Internet上大多數伺服器相連，而不需要安裝各種客戶程式。7．傳輸介質傳輸介質又稱為通信介質或媒體，它是電腦網絡數據傳輸的通道。傳輸介質決定了網路的數據傳輸速度、網路段的最大長度、傳輸的可靠性及網卡的複雜性。通常電腦網絡的傳輸介質有：有線方式的雙絞線、同軸電纜和光纖；無線方式的無線電波及通信衛星。（1）雙絞線：雙絞線（TwistPair）是直接採用標準的電話線來傳遞資訊的媒體，由於電話線採用了一對互相絕緣的金屬導線以互相絞和的方式來抵禦一部分外界電磁波的干擾，故稱“雙絞線”。（2）同軸電纜：同軸電纜（CoaxialCable）是內、外兩層導體之間用絕緣材料互相隔離，內導體是單股實芯線或多股膠合線，外導體是一圈導體編織層並與內導體在同一個軸心上，所以稱為同軸電纜。（3）光纖：光纖全稱為光導纖維（OpticFiber）,它是用純石英以特別的工藝拉成的細絲，光纖的直徑約為10～100μm，比頭髮絲還細，但它可以在很短的時間內傳遞巨大數量的資訊。（4）無線方式：採用無線方式使用無線電波通過自由空間傳遞數據，可省去線路的架設，允許數字終端設備在一定範圍內移動，為邊遠山區、沿海島嶼的PC機入網和可攜式電腦入網提供了條件。（5）通信衛星：為了增加微波的傳輸距離，可將微波中繼站放到人造衛星上，從而形成衛星通信系統。衛星通信系統是一種特殊的微波中繼系統。通信衛星有兩類，一類是同步地球通信衛星，另一類是近地軌道通信衛星。10.2局域網國際IEEE對局域網所下的定義是：局域網是一個通信系統，它允許很多彼此獨立的電腦在適當的區域內，以適當的傳輸速率直接進行溝通的通信系統。也就是說，局域網是在一個小範圍內（幾十米至數公里）的電腦網絡，它支持各種數據通信設備之間的設備互聯、資訊交換和資源公享。局域網的硬體構成主要包括：伺服器、工作站、網卡、中繼器、集線器、網橋（網關）等；軟體構成主要包括：網路操作系統、網路功能軟體、資料庫軟體、用戶應用軟體等局域網的體系結構由物理層、介質訪問控制層和邏輯鏈路控制層三層協議構成。以太網是目前應用最廣泛的一類局域網，屬於基帶匯流排局域網。它的核心技術是採用CSMA/CD通信控制機制，從理論上講，一個以太網應包括單獨的一根以太網同軸電纜，多臺電腦通過網卡連接到這根電纜上。隨著以太網技術的發展，以太網從標準以太網發展為快速以太網、千兆以太網，目前正向萬兆以太網發展。標準以太網數據傳輸速率為10Mb/s，快速以太網數據傳輸速率為100Mb/s，千兆以太網數據傳輸速率為1Gb/s，萬兆以太網數據傳輸速率為10Gb/s。10.3PC機接入技術運用建網設備和傳輸介質可以組建主幹傳輸網絡，而如何將PC機接入到這些網路上，則有很多方法和技術選擇。其中最簡便的方法是利用現有的公用電話網（PSTN）加數據機（Modem俗稱“貓”）將PC機接入因特網，即撥號上網。此外還有以下方法:運用綜合業務數字網（ISDN）將PC機入網。運用非對稱數字用戶專線（ADSL）將PC機入網。運用有線電視網將PC機入網。利用局域網將PC機入網。運用無線接入技術將PC機入網。10.3.1利用公用電話網將PC機入網PC機上網最簡便的方法是利用公用電話網撥號上網。利用PSTN網把PC機接入因特網時，必須使用數據轉換裝置，即數據機（Modem）。1．數據機的作用當PC機通過PSTN網向網上發送資訊時，必須先將PC機的數字信號變換成模擬信號才能在PSTN網上傳送；而當PC機由PSTN網上接收數據時，必須先把PSTN網上傳輸的模擬信號變換成數字信號，才能被PC機接收。所以數據機的作用是：當PC機向網上發送數據時，Modem把數字信號轉換為相應的模擬信號，這種轉換稱為：調製，調製後的模擬信號可以通過電話線發送（上網）；當PC機由網上接收數據時，Modem則把模擬信號轉換為相應的數字信號，這種轉換稱為解調，解調後的數字信號才能輸入電腦，從而實現了電腦之間的遠程通信。2．Modem的分類數據機按其安裝形式和所處位置可以分為：外置式、內置式、PCMCIA插卡式和機架式四類。（1）外置式Modem：外置式Modem安裝在PC機的機箱外，通過串行通信口與主機連接。這種Modem易於安裝、使用方便靈巧，不受機箱內各種連線產生的電磁干擾，閃爍的指示燈便於監視Modem的工作狀況。只是外置式Modem需要使用額外的電源與電纜。（2）內置式Modem：內置式Modem安裝在PC機的主機箱內部，直接插在擴展槽上，不需要單獨的電源，價格較外置式便宜，但安裝時需要對中斷和COM口進行設置，較為繁瑣。（3）PCMCIA插卡式Modem：插卡式Modem主要用於筆記本電腦，插在筆記本電腦的PCMCIA插槽上，體積小巧。配合移動電話，可方便地實現移動上網。（4）機架式Modem：機架式Modem把一組Modem集中在一個箱體或外殼裏，公用一個電源。機架式Modem主要應用於電信局、校園網、金融機構等網路的中心機房。3．Modem的傳輸速率Modem的數據傳輸速率是指每秒鐘可傳輸的數據量，單位是b.s（比特/秒）。通常所說的33.6K、56K等，指的就是Modem的數據傳輸速率。目前Modem主流產品的數據傳輸速率是56kb/s。只是由於許多ISP（因特網服務提供商）並末提供56k的接入服務，加之電話線路的品質不佳，ISP不能提供足夠的帶寬，或者對方Modem速率太低等原因，都會降低數據傳輸速率，因此未必能實現56kb/s的最大數據傳輸速率。4．Modem的傳輸協議Modem的傳輸協議包括調製協議、差錯控制協議、數據壓縮協議和文件傳輸協議。（1）調製協議：不同的傳輸協議可以支持不同的調製技術和傳輸速率，調製協議有多種，其中V.32是非同步/同步4800/9600b/s全雙工標準協議；V.32bis是V.32的增強版，支持14400b/s的傳輸速率；V.34是同步28800b/s全雙工標準協議；而V.34+則是同步全雙工33600b/s標準協議。以上標準都是由ITU（國際通信聯盟）制定。（2）差錯控制協議：隨著數據傳輸速率不斷提高，電話線路上的雜訊、電流的異常突變等都會造成數據傳輸錯誤。差錯控制協議要解決的就是如何在高速傳輸中保證數據的準確性。有兩個工業標準：MNP4和V4.2，其中MNP4是微軟公司制定的傳輸協議，而V4.2則是國際電信聯盟制定的MNP4改良版，它包含了MNP4和LAP-M兩種控制演算法。因此，使用V4.2協議的Modem可以和一個只支持MNP4協議的Modem建立無差錯控制連接，反之則不能。（3）數據壓縮協議：為了增大數據的傳輸量，縮短傳輸時間，現在大多數Modem在傳輸時都要先對數據進行壓縮。數據壓縮協議也有兩個工業標準：MNP5和V4.2bis。MNP5採用了Run-Length編碼和Huffman編碼兩種壓縮演算法，最大壓縮比為2:1。而V4.2bis採用了Lempel-Ziv壓縮技術，最大壓縮比可達4:1。（4）檔傳輸協議：檔傳輸是電腦交換數據的主要形式。在進行檔傳輸時，為使檔能被正確識別和傳送，需要在兩臺電腦之間建立統一的傳輸協議。這個協議包括了檔的識別、傳送的起止時間、錯誤的判斷與糾正等。常見的傳輸協議有ASCII傳輸協議、XMODEM傳輸協議、YMODEM傳輸協議、ZMODEM傳輸協議等。其中ASCII傳輸協議傳輸速度快，但只能傳輸文本檔；XMODEM傳輸速度較慢；YMODEM是XMODEM的改良版；ZMODEM採用流式傳輸方式，傳輸速度快，還具有自動改變區段大小、中斷點續傳、快速錯誤檢測等功能，所以目前較流行的檔傳輸協議是ZMODEM。10.3.2綜合業務數字網（ISDN）與PC機的接入綜合業務數字網ISDN（IntegratedServiceDigitalNetwork）是以綜合數字電話網（IDN）為基礎發展而形成的數字交換和數字傳輸相結合的電信業務網。ISDN網以其迅速、準確、經濟、有效的方式提供各種通信網絡中現有的業務，只要是可以轉換成數字信號，包括文字、數字、語音、圖像等都能在ISDN中進行傳輸。ISDN網的主要特點是：數據傳輸速度快，最高數據傳輸速率可達128KB/s；數據傳輸品質好，使用靈活方便。ISDN網與電話網的最大區別在於它能夠提供端到端的全數字連接，而傳統的電話網中，從PC機到交換機之間的傳輸是模擬方式，PC機上網時必須使用數據機。而ISDN網則改變了傳統電信網模擬用戶環路的狀態，使全網數位化成為現實。1．ISDN網的介面類型ISDN網的介面有基本速率介面BRI（“窄帶ISDN”）和基群速率介面PRI（“寬頻ISDN”）。（1）基本速率介面：BRI介面採用雙絞線傳輸，速率可達144kb/s，它提供兩個能獨立工作的B通道（每個速率為64kb/s）和一個D通道（16kb/s）（—稱為B+D），B通道用於傳輸話音、數據等，D通道用於傳輸信令。在一條電話線上可以同時實現兩路不同方式的傳輸，可以一邊上網，一邊打電話；也可以兩人同時打電話。如果兩個通道都用作數據傳輸，則可提供數據傳輸速率為128kb/s的通信。根據接入終端的不同，BRI介面有三種接入方式：TEl為一類終端，是ISDN標準終端，如ISDN數字電話機；TE2為二類終端，是ISDN非標準終端，如模擬電話機；NTl是網路終端，是用戶傳輸線路的終端裝置，通過使用ISDN適配器可將非ISDN終端轉換為ISDN終端。如果用BRI介面將PC機接入因特網，數據傳輸速率比使用Modem方式上網要快得多。（2）基群速率介面：PRI有30個B通道和一個D通道，每個B通道和D通道的數據傳輸率均為64kb/s（稱為30B+D），可提供速率為2Mb/s的通信。其中B通道用來傳輸話音、數據和圖像，D通道用來傳輸信令或分組資訊。PRI中可將任意6個B通道構成384kb/s的H0通道，或者將30個B通道構成一個1920kb/s的H12通道。PRI介面有兩種接入方式：一種是光纜接入方式，傳輸距離可達20km以上；另一種是HDSL（高比特用戶數字線）方式，傳輸距離只有3.5km。PRI介面的接入設備包括PRI接入伺服器、ISDN用戶交換機、PRI路由集成器等，PRI介面主要用於大量數據的傳輸。2．ISDN網終端適配器ISDN網終端適配器可分為內置式和外置式兩種。內置式適配器又稱ISDN適配卡，可以直接插入PC機的ISA或PCI插槽內，安裝十分方便，只是由於適配卡與PC機匯流排連接要佔用PC機的一部分資源，而且PC機必須開機才能傳輸資訊和接收資訊。外置式適配器又稱ISDNTA，TA是一個獨立的ISDN終端設備。它除了具備內置式適配器的功能還提供了兩個模擬電話介面，只要插入普通電話既可在ISDN線路上撥打電話，又可以接傳真機或Modem，能互不干擾地同時撥打電話、收發傳真、上網通信等。3．PC機接入ISDN網將PC機接入ISDN網的BRI介面是由網路終端NTl和ISDN適配器來實現的。網路終端NTl為ISDN適配器提供了介面和接入方式。網路終端NTl一般都由電信部門在安裝時提供。現在常見的NTl有兩種，一種是NTl，另一種是NTlplus，其中NTlplus綜合了NTl和TA的功能，把TA上提供的兩個標準模擬電話介面（POTl和POT2）也集成在NTlplus中。NTlplus的普通電話介面（U介面）直接與電信部門的ISDN線路連接，兩個數字介面（S/T介面）可接入各種ISDN標準設備，如ISDN適配器、數字電話等。10.3.3非對稱數字用戶專線（ADSL）與PC機的接入ADSL（AsymmetricalDigitalSubscriberLine）是非對稱數字用戶專線，它是xDSL傳輸技術中最常使用的一種。在電話線路兩端加裝ADSL專用Modem，接上電源無需撥號即可實現數據的高速傳輸，它的帶寬至少為lMb/s。ADSL是一種非對稱的傳輸模式，它的數據上傳速度與數據下載速度不一致。目前數據上傳速度一般只有640kb/s～1Mb/s，而數據下載速度一般為1Mb/s～8Mb/s，理想狀態下最大可達到10Mb/s。有效傳輸距離一般在3～5km。ADSL基本上能滿足全螢幕動態視頻圖像的傳輸要求，它將成為Internet高速衝浪、視頻點播（VOD）、遠程局域網絡訪問等理想的接入方式。1．ADSL的特點（1）ADSL可以與普通電話共存於一條電話線上，可以在同一條電話線上接聽、撥打電話同時上網進行數據傳輸，互不影響。（2）ADSL使用的是專線，數據信號並不通過電話交換機設備，表明使用ADSL上網不需要繳付額外的電話費，節省了費用。（3）ADSL用戶可以獨享8Mb/s帶寬，數據傳輸速度十分可觀。2．ADSL的實現技術ADSL是利用電話銅線作為傳輸介質，在電話線兩端分別加裝ADSLModem便可以在這段電話線上產生三個資訊通道：一個是標準電話服務通道；一個是速率為16kb/s～1Mb/s的中速雙工通道，用於上傳數據；一個是速率為1Mb/s～9Mb/s的高速下行通道，用於下載資訊，這三個通道可以同時工作。實現這三個資訊通道的核心技術是數字信號的調製解調技術。目前被廣泛採用的ADSL調製解調技術有CAP抑制載波幅度/相位調製技術和DMT離散多音頻調製技術兩種，其中DMT多音頻調製解調技術是目前最具前景的調製解調技術。3．ADSLModem的分類ADSLModem可分為內置、外置及USB三種類型。（1）外置的ADSLModem安裝、使用較方便，但價格稍貴，而且由於外置的ADSLModem使用了以太網介面，所以在與PC機連接時還需要使用以太網卡。（2）內置PCI介面的ADSLModem價格便宜，不佔用外部空間，PC機可以選用內置Modem。（3）USB介面的ADSLModem具有支持熱插拔、介面速度快的特點。10.3.4有線電視網、電纜數據機與PC機的接入電纜數據機（CableModem）是近兩年開始使用的一種超高速數據機。使用CableModem可以把PC機接入有線電視網，利用有線電視網進行數據傳輸，可達到高速訪問因特網的目的。1．CableModem的工作原理CableModem的工作原理與普通電話撥號上網使用的Modem一樣，都是通過對發送或接收的數字信號進行編碼、調製或解調、解碼來進行數據傳輸的，不同之處在於它是通過有線電視的某個傳輸頻道來進行調製解調的。使用CableModem傳輸數據時，利用的是現有的同軸電纜頻帶中的一部分頻道，它將整個頻帶劃分為3部分，分別用於數字信號上傳、數字信號下傳及電視節目（模擬信號）下傳。一般同軸電纜的帶寬為5～750MHz，數字信號上傳使用的頻帶為5～42Mhz，模擬信號下傳為50～550MHz，數字信號下傳則為550～750MHz。這樣數字數據和模擬數據就可互不干擾，同時傳送，實現上網的同時收看電視節目。為了進行高速數據傳輸，CableModem使用正交調幅QAM數字調製技術，該方式採用振幅（波高）及相位混合調製方法，讓單位頻率(1Hz)中放入更多的數據。CableModem的數據傳輸是用一個個頻道來區分的。上面的27Mb/s或是36Mb/s都是指一個頻道所能達到的最高數據傳輸速率，可採取增加新頻道的方式來提高數據傳輸速率。2．CableModem的類型CableModem按其調製、解調功能可分為單向服務和雙向服務兩種。有的CableModem不具備將數字信號轉換成模擬信號的功能，因此不能支持PC機上傳數據，必須用一臺普通的數據機利用電話線實現上傳數據，這就是所謂的單向CableModem。能實現數據下載而且能進行數據上傳的CableModem稱為雙向CableModem。雙向CableModem按速率又劃分為對稱速率型和非對稱速率型兩種:對稱速率型的上傳速率和下載速率相同，在500kb/s～2Mb/s之間；非對稱速率的下載速率高於上傳速率，下載速率為2～40Mb/s，上傳速率在500kb/s～10Mb/s之間。實際應用中下載速率通常為3～10Mb/s，上傳速率可在200kb/s～2Mb/s間任選。由於因特網的大多數應用是非對稱的，所以非對稱型CableModem占主導地位。10.3.5無線接入技術無線接入技術是以無線技術（多為移動通信技術）為傳輸介質向使用者提供固定的或移動的接入服務。1．無線局域網無線局域網（WLAN）是電腦網絡與無線通信技術相結合的產物。它是在不採用傳統電纜線的前提下，提供傳統的有線局域網的所有功能，同時無線局域網技術具有很好的靈活性，它的通信範圍不受環境條件的限制，網路的傳輸範圍大大拓寬，最大傳輸範圍可達到幾十千米。此外，相對於有線網路，無線局域網的組建、配置和維護較為容易。無線局域網在有線局域網的基礎上通過無線HUB、無線訪問節點、無線網橋、