计算机网络设备的连接与调试

,中等职业学校电子信息类教材,网络设备的连接与调试 杨军 主编,第1章 网络传输介质,网络传输介质是信息传输的物理通道，提供可靠的物理通道是信息能够正确、快速传递的前提。在网络设计时，必须确定使用什么传输介质，选择不同的传输介质，网络整体性能上会有很大的差异。目前常用的网络传输介质有双绞线、同轴电缆、光纤和无线传输介质等四大类。,1.1 双绞线,双绞线电缆（简称双绞线）是将一对或一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中而形成的一种传输介质，是目前局域网最常用的一种传输介质。为了降低信号的干扰程度，电缆中的每一对双绞线由两根绝缘铜导线相互扭绕而成，双绞线因此而得名。双绞线作为网络连接的传输介质，其本身质量的好坏直接影响整个网络的传输速度。在不使用中继器的情况下，双绞线的最大传输距离是100米。,1.1.1 双绞线的分类,双绞线一般分为屏蔽（STP）双绞线和与非屏蔽（UTP）双绞线两种。,1.1.1 双绞线的分类,屏蔽双绞线（STP）屏蔽双绞线外面包有一层屏蔽用的金属网，它的抗干扰性能强于非屏蔽双绞线。屏蔽双绞线的屏蔽作用只有在整个电缆均有屏蔽装置，并且两端正确接地的情况下才起作用。它要求整个系统全部是屏蔽器件，包括电缆、插座、水晶头和配线架等，同时建筑物需要有良好的地线系统。事实上，在实际施工时，很难实现全部接地，这样反而可能使屏蔽层本身成为最大的干扰源，从而导致性能甚至不如非屏蔽双绞线。所以，除非有特殊需要，通常在综合布线系统中多采用非屏蔽双绞线。,1.1.1 双绞线的分类,非屏蔽双绞线（UTP）TIA/EIA（美国电信工业协会和美国电子工业协会）将非屏蔽双绞线按电气性能分为以下几类：一类线：铜线无缠绕，支持低于100KHz的频率，用于模拟电话。只能传声音，不能传数据。二类线：铜线无缠绕，包含4对线，支持4Mbps的数据传输，用于语音、综合业务数字网等。三类线：铜线有缠绕，支持10Mbps的传输速率，是10M以太网的标准用线，绞合程度为每0.305米3绞。四类线：铜线有缠绕，且较紧密，支持16Mbps的传输速率，一般用于16Mbps的令牌环网。五类线：铜线有缠绕，且紧密，绞合程度为每0.025米3绞，支持100Mbps的数据传输，是100M以太网的标准用线。,1.1.1 双绞线的分类,超五类线：高质量的铜线和高紧密度缠绕，性能比五类线更高，目前广泛应用于数据传输和语音通信领域。支持100Mbps的数据传输，是100M以太网的标准用线。超五类非屏蔽双绞线采用8条芯线和1条抗拉线，芯线颜色分别为橙白、橙、绿白、绿、蓝白、蓝、棕白和棕。,1.1.1 双绞线的分类,六类线：高质量的铜线和高紧密度缠绕，性能比超五类线更高。支持1000Mbps的传输速率，目前应用于服务器机房的布线，以及准备升级至千兆以太网的综合布线系统中。六类非屏蔽双绞线在外形和结构上与超五类非屏蔽双绞线有一定的差别，不仅增加了绝缘的十字骨架，将双绞线的4对线分别置于十字骨架的4个凹槽内，而且电缆的直径也更粗。,1.1.2 双绞线的选购,包装箱质地和印刷外皮颜色及标志绞合密度导线颜色阻燃情况,1.1.2 双绞线的选购,目前市场上常见的品牌主要有安普（AMP）、西蒙（Siemon）、朗讯（Lucent）、丽特（NORDX/CDT）等几家公司。,1.1.3 双绞线的制作,双绞线的标准接法,目前，最常使用的是TIA/EIA制定的TIA/EIA 568A标准和TIA/EIA 568B标准。TIA/EIA 568A标准的线序从左到右依次为：1绿白、2绿、3橙白、4蓝、5蓝白、6橙、7棕白、8棕。TIA/EIA 568B标准的线序从左到右依次为：1橙白、2橙、3绿白、4蓝、5蓝白、6绿、7棕白、8棕。,1.1.3 双绞线的制作,双绞线的标准接法,双绞线的连接方式主要有直通方式和交叉方式。直通方式的双绞线简称直通线，一般主要用于计算机与集线器（或交换机）或配线架与集线器（或交换机）之间的连接，直通线的电缆两端都应按TIA/EIA 568A标准（或TIA/EIA 568B标准）的线序连接。交叉方式的双绞线简称交叉线，一般用于集线器与集线器或网卡与网卡之间的连接。交叉线的电缆一端按TIA/EIA 568A标准的线序连接，另一端应按TIA/EIA 568B标准的线序连接。,（a）直通线示意图 （b）交叉线示意图,1.1.3 双绞线的制作,RJ-45水晶头,由于RJ-45头像水晶一样晶莹透明，所以也被称为“水晶头”。双绞线的两端必须都安装RJ-45插头，以便插在网卡、集线器或交换机的RJ-45端口上。,水晶头虽小，在网络中其重要性一点都不能小看，有相当一部分网络故障是因为水晶头质量不好而造成的。选购水晶头时应注意以下几个方面：标识：名牌产品在塑料弹片上都有厂商的标注。透明度：质量好的产品晶莹透亮。可塑性：用线钳压制时可塑性差的水晶头会发生碎裂等现象。弹片弹性：质量好的水晶头用手指拨动弹片会听到铮铮的声音，将弹片向前拨动到90度，弹片也不会折断，而且会恢复原状并且弹性不会改变，将做好的水晶头插入集线器或网卡中的时候能听到清脆的“咔”的响声。,1.1.3 双绞线的制作,制作工具,在双绞线制作中，最简单的方法仅需一把压线钳即可，如右图所示。该工具上有三处不同的功能，最前端是剥线口，它用来剥开双绞线的外皮；中间是压制RJ-45头工具槽，这里可以将RJ-45头与双绞线合成；离手柄最近端是锋利的切线刀，此处用来切断双绞线；压线钳具有剪线、剥线和压线三种用途。,1.1.3 双绞线的制作,双绞线的制作步骤,剥线用压线钳的切线刀口将线头剪齐，将双绞线一端放到RJ-45压线钳前端的剥线槽口中，放入长度以抵到RJ-45压线钳另一端的挡板为宜。然后轻轻握下RJ-45压线钳把手，千万别用力压下工具把手，以刀口略微压在双绞线外皮为佳，然后将压线钳以双绞线为圆心保持刀口压在双绞线外皮的力度旋转半圈，此时就能用手轻易地剥去双绞线的外皮。,1.1.3 双绞线的制作,双绞线的制作步骤,理线剥去外皮，将缠绕的四对线分开，按照TIA/EIA 568A（或568B）标准来排列。然后用手按紧排列好的线对，把参差不齐的前端用压线钳的切线刀剪整齐。,1.1.3 双绞线的制作,双绞线的制作步骤,插线一只手捏住水晶头，将水晶头有弹片一侧向下，另一只手把排列整齐的八根线顺着RJ-45水晶头的线槽一直推到底为止。,1.1.3 双绞线的制作,双绞线的制作步骤,压线将RJ-45头插入压线钳的工具槽中，并一直推到底，然后用力握紧RJ-45压线钳把手，直至将水晶头的八片金属片压到底。,1.1.3 双绞线的制作,按照相同的方法制作双绞线的另一端水晶头，要注意的是芯线排列顺序一定要与另一端的顺序完全一样，这样一条直通双绞线的制作就算完成了。交叉线的制作步骤与直通线的制作完全一样，只是线缆两端的RJ-45头的线序排列不同而已。,1.1.4 双绞线的布线,信息插座,信息插座一般安装在墙面上，也有的安装在桌面和地面上，其主要作用是为了方便工作站的移动，并且保持整个布线的美观。,常见的墙面、桌面及地面型信息插座,1.1.4 双绞线的布线,信息模块,与信息插座配套的是信息模块，这个模块就安装在信息插座中，通过它把从交换机出来的双绞线与到工作站端的双绞线相连。,各种不同类型的信息模块,1.1.4 双绞线的布线,打线钳,信息插座与模块是嵌套在一起的，埋在墙中的双绞线是通过信息模块与外部双绞线进行连接的，墙内部的双绞线与信息模块的连接是通过把双绞线的8条芯线按规定的顺序卡入信息模块的对应线槽中的。双绞线的卡入需用一种专用的卡线工具，称之为“打线钳”。,常见的几款打线工具,1.1.4 双绞线的布线,信息模块的标准接法,交换机或集线器到网络模块之间的双绞线接线方法是按照EIATIA 568标准进行，有EIATIA 568A和EIATIA 568B两种端接方式。 TIA/EIA 568A标准的线序从左到右依次为：1绿白、2绿、3橙白、4蓝、5蓝白、6橙、7棕白、8棕。TIA/EIA 568B标准的线序从左到右依次为：1橙白、2橙、3绿白、4蓝、5蓝白、6绿、7棕白、8棕。,1.1.4 双绞线的布线,信息模块的制作步骤,用剥线工具在离双绞线一端130mm长度左右把双绞线的外包皮剥去。,1.1.4 双绞线的布线,信息模块的制作步骤,把剥开的4对双绞线芯线分开，但为了便于区分，此时最好不要拆开各芯线线对，只是在卡相应芯线时才拆开，如左下图所示。按照信息模块上所指示的芯线颜色线序，两手平拉上一小段对应的芯线，稍稍用力将导线一一置入相应的线槽内，如右下图所示。,1.1.4 双绞线的布线,信息模块的制作步骤,全部芯线都嵌入好后即可用打线钳再一根根把芯线进一步压入线槽中，确保接触良好，如左图所示。然后剪掉模块外多余的线，如右图所示。,1.1.4 双绞线的布线,信息模块的制作步骤,使用钳子将信息模块的塑料插座帽压紧，固定在信息模块上，这样一个信息模块就制作好了，然后再把制作好的信息模块放入信息插座中。,1.2 同轴电缆,同轴电缆也是局域网中最常见的传输介质之一，它主要应用于环形和总线形等小型局域网中。同轴电缆以硬铜线为芯，外包一层绝缘材料组成。这层绝缘材料用密织的网状导体环绕，网外又覆盖一层保护性材料。,1.2.1 同轴电缆的分类,同轴电缆根据传输频带的不同，可以分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆两大类。应用于计算机网络的同轴电缆属于基带同轴电缆，有线电视所用的是宽带同轴电缆。同轴电缆按直径的不同可以分为粗同轴电缆与细同轴电缆两种。,1.2.2 与同轴电缆相关的材料,1.2.2 与同轴电缆相关的材料,网线钳网线钳是用来卡住BNC连接器外套与基座的，它有一个用于压线的六角缺口，如左下图所示。,剥线钳剥线钳是制作细缆时必备的工具，它的主要功能是用来剥掉细缆导线外部的两层绝缘层。如右下图所示。,1.2.3 细同轴电缆的制作,剥线,用同轴电缆专用剥线钳将细缆外皮剥除，露出芯线长约3mm，白色保护层约4mm，屏蔽层约8mm，如下图所示。,1.2.3 细同轴电缆的制作,连接芯线,将探针套入网线的芯线上，一直要插到底，然后再把套上探针的芯线插入到同轴电缆专用压线钳中间的探针小圆孔中，压紧，使探针与网线芯线紧连，如下图所示。,1.2.3 细同轴电缆的制作,装配BNC接头,将BNC连接器金属套环套入压好镀金探针的细同轴电缆，然后再将网线连接探针的一端从BNC接头小的一端插入（也要插到底），如下图所示。,1.2.3 细同轴电缆的制作,压线,把套在网线的金属套环推到网线与BNC连接器连接处，再把网线钳的六角缺口卡在确定好的套环位置上，紧握网线钳手柄，紧压，使网线与BNC连接器通过BNC金属套环紧紧连接起来，如下图所示。压好后的金属套环呈六角形。,1.3 光纤,光纤通信是一门新兴的通信技术，发展非常迅速，现已成为大容量通信领域中的主要支柱。光纤与电导体构成的传输媒体最基本的差别是，它的传输信息是光束，而非电气信号。因此，光纤传输的信号不受电磁的干扰，是网络传输介质中性能最好、应用前途最广泛的传输介质。,1.3.1 光纤的概述,光纤是指使用玻璃纤维或塑料纤维传输数据信号的网络传输介质。它由纤维芯，包层和保护套组成。光纤的结构与同轴电缆很相似，中心为一根由玻璃或透明塑料制成的光导纤维、周围包裹着保护材料，根据需要还可以将多根光纤组合在一根光缆里面。,1.3.1 光纤的概述,光纤应用光学原理，由光发送机产生光束，将电信号变为光信号，再把光信号导入光纤，在另一端由光接收机接收光纤上传来的光信号，并把它变为电信号，经解码后再处理。与其它传输介质比较，光纤的电磁绝缘性能好、信号衰减小、频带宽、传输速度快、传输距离远。主要用于传输距离较长的主干网连接。为使用光纤传输信号，光纤两端必须配有光发射机和接收机，光发射机执行从光信号到电信号的转换。实现电光转换的通常是发光二极管(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。,1.3.1 光纤的概述,根据光在光纤中的传播方式，光纤分为两种类型：多模光纤和单模光纤。单模光纤采用窄的核心（约等于光波的波长），允许光纤以单一反射角度进入光纤线缆，以注入式激光二极管（ILD）发光。散射小，效率高，单段配线距离约20公里，一般适用于长距离传输，价格较为昂贵。多模光纤采用有散发特性的大直径核心，提供多种反射角度，以发光二极管（LED）发光，散射大，效率较低，单段配线距离约为2公里，一般适用于近距离局域网环境，价格较为便宜。,1.3.2 光纤连接器,光纤连接器有多种，它既适合单模光纤使用，也适合多模光纤使用，主要包括SC、ST、FC和MTRJ等光纤连接器。为了建立可靠的连接，光纤连接器必须使光纤几乎完全对齐，否则会产生漏光，导致光纤中传输信号的损失。,SC连接器,ST连接器,1.3.2 光纤连接器,FC连接器 MT-RJ连接器,1.3.3 光纤收发器,光纤收发器是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太网传输媒体转换单元，在很多地方也被称之为光电转换器或光纤转换器。,一款D-Link公司生产的光纤收发器,1.3.3 光纤收发器,光纤收发器分类,按速率来分，光纤收发器可以分为单10M、100M的光纤收发器、10/100M自适应的光纤收发器和1000M光纤收发器。按结构来分，可以分为桌面式（独立式）光纤收发器和机架式光纤收发器。按光纤来分，可以分为多模光纤收发器和单模光纤收发器。按光纤数量来分，可以分为单纤光纤收发器和双纤光纤收发器。,1.3.3 光纤收发器,光纤收发器的应用,光纤以太网收发器是一种功能强大，结构小巧，安装灵活的网络媒体转换器，它通过把原来在双绞线上传输的电信号转换为在光纤上传输的光信号，从而延伸了以太网的连接距离，打破了利用双绞线只能传输100米的距离限制。,光纤收发器的一种典型应用的连接示意图,1.3.3 光纤收发器,光纤收发器的应用,光纤收发器另一种典型应用的连接示意图,1.4 无线传输介质,无线传输介质通过空气传输信号。空气既可以传输数字信号，又可以传输模拟信号。红外线、无线电波、微波等无线传输介质都可以通过空气传输信号。目前在局域网或广域网的组建过程中，很多有线传输介质无法铺设的场合正在越来越多地使用无线传输介质，以实现数据的传输。,1.4.1 无线电波,无线电波可以穿过墙壁，在空气中可以向任何方向传播。它在电磁波谱中的频率低于微波，频率范围在104108Hz之间，无线电系统使用这一频段的无线电波来传输数据。大多数无线电频率的使用是有标准的，并且需要得到无线电管理委员会的批准。无线电波传输的距离较远，很适于移动工作站或野外工作站之间的联网，但是保密性差，信号很容易被窃听。无线电波的传输需要使用不同种类的发送天线和接收天线。无线电波应用在计算机网络中主要有低功率单一频率、高功率单一频率和扩展频谱等三类。 无线电波传输的优点是信号的传输能够穿过墙壁和其他建筑物，因此不需要在发送端和接收端之间清除障碍。无线电波信号的传输也存在着一些问题，比如无线电信号的传播方向是多方向的，因此信号很容易被截获。无线电波受电磁干扰的影响较大，且无线电信号的传输距离受发射器发射功率的限制较大。,1.4.2 微波,所谓微波是指频率大于1GHz的无线电波。如果应用较小的发射功率（约一瓦）配合定向高增益微波天线，再在每隔1680KM的距离设置一个中继站就可以架构起微波通信系统。数字微波设备所接收与传送的是数字信号，数字微波采用正交调幅（QAM）或移相键送（PSK）等调幅方式，传送语音、数据或影像等数字信号。微波传播的类型可分为两种，一是自由空间传播（Free Space Transmission），另一种则是视线传播。,1.4.3 卫星,卫星其实就是非地面微波，有些情形下工作在与地面系统同一频率范围上。最常见的卫星系统就是同步地球轨道（GEO），GEO始终处在赤道正上方的位置上，高度大约为50000公里。在这样的位置及高度，卫星与地球表面总是保持相对位置。近地轨道（LEO）卫星处在非赤道轨道上，高度也低得多。中间地球轨道（MEO）卫星的高度介于两者之间，在这样的轨道和高度，LEO和MEO无法保持各自的相对位置。相反，它们绕着地球高速旋转，非常类似电子绕着原子核高速旋转。 卫星具有诸多优点，包括覆盖区域广泛。由于处在50000公里的高度，它们所能发射及接收信号的范围很大。因此，卫星在点对多点和广播应用具有很大优势。与所有微波系统一样，卫星的性能随天气的变化而有所不同。传播延迟是卫星的一大问题，因为信号要在发射器和接收器之间通过长达500000公里的距离所以即使以光速传输，也需要一段时间。,1.4.4 红外线,红外线及其它自由空间光学系统用于短程应用，在可以获得直接视线的场合最有效。红外线主要用于无法快速或经济地获得有线连接这类情形下的LAN桥接。用于WLL应用的红外系统正在开发中。红外线传输由一对红外发送器和红外接收器组成，红外发生器和红外接收器将不相干的红外光进行调制，就可以在没有建筑物遮挡的环境中进行视距通信。红外线的传输是成直线的，所以发射器和接收器必须相互对准。红外线传输主要有点对点和广播式两种方式。最常用的是点对点的方式，如我们经常使用的遥控器，它是使用高度聚焦的红外线光束来控制一点到另一点的传输。红外点对点传输系统需要在一条直线上传输，近距离红外线传输系统的价格相对较低。,第2章 网卡,网络接口卡(NIC，Network Interface Card)，简称网卡，又叫做网络适配器 。,2.1 网卡概述,2.1.1 网卡的工作原理,网卡在发送数据时，首先侦听介质（连接网卡的网线）上是否有载波（载波由电压指示）。如果有，则认为其他站点正在传送信息，然后继续侦听介质。一旦通信介质在一定时间段内是安静的，即没有被其他站点占用，则开始进行帧数据发送，同时继续侦听通信介质，以检测冲突。在发送数据期间，如果检测到冲突，则立即停止该次发送，并向介质发送一个“阻塞”信号，告知其他站点已经发生冲突，从而丢弃那些可能一直在接收的受到损坏的帧数据，并等待一段随机时间。然后再进行新的发送。如果重传多次后仍发生冲突，就放弃发送。,2.1.2 网卡的主要功能,读入由其他网络设备（路由器、交换机、集线器或其他网卡）传输过来的数据包，经过拆包，将其变成客户机或服务器可以识别的数据，通过主板总线将数据传输到相应的设备中（如CPU、内存或硬盘）。将计算机设备发送的数据打包后输送到其他网络设备中。,2.1.3 网卡的技术参数,数据传输速率由于存在多种规范的以太网，所以网卡也存在多种传输速率，以适应它所兼容的以太网。网卡在标准以太网中传输速率为10Mbps，在快速以太网中传输速率为100Mbps，在千兆以太网中传输速率为1000Mbps。总线方式网卡目前主要有PCI、ISA和USB三种总线方式。,2.1.3 网卡的技术参数,芯片网卡的主控制芯片是网卡的核心元件，一块网卡性能的好坏，主要是看这块芯片的质量。,2.1.3 网卡的技术参数,系统资源占用率网卡对系统资源的占用一般感觉不出来，但在网络数据量大的情况下就很明显了，如进行在线点播、语音传输、IP电话通话时。ACPI电源管理ACPI是一种新的工业标准，它通过硬件和操作系统提供支持系统的电源管理功能，支持ACPI电源管理的网卡可以通过计算机的睡眠模式减少电量的损耗。,2.1.3 网卡的技术参数,远程唤醒远程唤醒是一个ACPI功能，它允许用户通过网络远程唤醒计算机，进行系统维护、病毒扫描、数据备份等操作，因此成为很多用户购买网卡时看重的一个指标。要实现远程唤醒功能还要求主板支持远程唤醒，并且网卡和计算机主板都符合PCI2.2规范。兼容性和其它计算机产品一样，网卡的兼容性也很重要，不仅要考虑到和自己的计算机兼容，还要考虑到和它所连接的网络兼容，所以选用网卡尽量采用知名品牌的产品，不仅安装容易，而且还能享受到一定的售后服务。,2.2 网卡的分类,按照网卡的总线接口类型，网卡又可划分为ISA、PCI、PCMCIA和USB四种。,2.2.1 按总线接口分类,2.2.1 按总线接口分类,ISA网卡,ISA总线是16位总线，带宽为8.3MHz，CPU的占用率高，速度较慢，最大传输速率10Mbps。目前这种接口的网卡已经很少见了。,一款ISA总线的网卡,2.2.1 按总线接口分类,PCI网卡,PCI总线为32位总线，带宽为33MHz，CPU的占用率较低，速度快，最大传输速率可达1000Mbps，是目前最流行的网卡。,一款PCI总线的10/100Mbps自适应网卡,2.2.1 按总线接口分类,PCMCIA网卡,PCMCIA网卡是笔记本专用的网卡。,一款笔记本专用的PCMCIA总线接口的网卡,2.2.1 按总线接口分类,USB接口网卡,USB接口网卡是最近才出现的产品，这种网卡是外置式的，具有不占用计算机扩展槽的优点，因而安装更为方便。,一款USB总线接口的网卡,2.2.2 按带宽分类,按照网卡的传输速率（即其支持的带宽）可分为10Mbps网卡、100Mbps网卡、10/100Mbps自适应网卡以及1000Mbps网卡。10Mbps网卡目前，10Mbps网卡除了在老式网络和对传输速率要求不高的网络中使用外，已经很少有人再去用它。10Mbps的网卡多是ISA总线接口的。10/100Mbps自适应网卡10/100Mbps自适应网卡是现在最流行的一种网卡，它的最大传输速率为100Mbps，该类网卡可根据网络连接对象的速度，自动确定是工作在10Mbps还是100Mbps速率下。1000Mbps网卡1000Mbps网卡也称为千兆以太网卡，其价格较贵，主要用于服务器。,2.2.3 按网络接口分类,目前常见的网络接口主要有以太网的RJ-45接口、细同轴电缆的BNC接口、粗同轴电缆的AUI接口和光纤接口等。有的网卡为了适用于更广泛的应用环境，提供了两种或多种类型的接口，如有的网卡同时提供RJ-45、BNC接口或AUI接口。,2.2.3 按网络接口分类,RJ-45接口网卡,这是最为常见的、应用最广的一种接口类型网卡，它主要得益于双绞线以太网应用的普及。这种RJ-45接口类型的网卡应用于以双绞线为传输介质的以太网中，它的接口类似于常见的电话接口RJ-11，但RJ-45是8芯线。在网卡上还自带两个状态批示灯，通过这两个指示灯颜色可初步判断网卡的工作状态。,2.2.3 按网络接口分类,BNC接口网卡,BNC接口网卡应用于用细同轴电缆为传输介质的以太网或令牌网中，目前这种接口类型的网卡较少见，主要因为用细同轴电缆作为传输介质的网络比较少。,2.2.3 按网络接口分类,AUI接口网卡,这种接口类型的网卡应用于以粗同轴电缆为传输介质的以太网或令牌网中，这种接口类型的网卡目前更是少见，因为用粗同轴电缆作为传输介质的网络更少。,AUI接口,2.2.3 按网络接口分类,光纤接口网卡,这种接口的网卡目前主要应用在服务器上，具有1000Mbps的带宽，但它所使用的传输介质是光纤，所以接口也是光纤接口的。,一款千兆光纤接口的网卡,2.3 网卡的硬件结构,网卡的组成和主板相似，都是在一块电路板上镶嵌各种芯片、元件，使其能处理和传输接收到的信号。网卡的功能当然不及主板，但它作为连接多台电脑之间的桥梁，作用之大不可忽视。不同种类的网卡有不同的外形，但它们的基本构成是一样的。网卡基本上分为内置式和外置式两种类型。另外，还有一种是目前常见的主板上集成的网卡。,2.3.1 内置网卡,网卡结构示意图,2.3.1 内置网卡,PCB板网卡的PCB板是网卡上各种芯片和元件的载体，PCB板的选材直接影响了网卡的性能（特别是稳定性）与成本，目前网卡的电路板选材上分为喷锡板和镀金板，一般采用喷锡板的网卡比采用镀金板的网卡好，因为喷锡板不但容易制作出焊点均匀饱满的产品，而且可以有效避免出现堆焊或虚焊等现象。挡板网卡的挡板位于卡的左端，上面有网卡的接口，一般是用不锈钢制成。挡板在网卡安装到主板的插槽时起到固定网卡的作用，另外还可以封住机箱上的空隙，阻挡灰尘的进入。,2.3.1 内置网卡,指示灯多数网卡都提供了2个LED指示灯，用来监视网卡与网络的连接以及数据传送的工作状态。,网卡指示灯,2.3.1 内置网卡,主控制芯片网卡的主控制芯片是网卡的核心元件，它类似于计算机中的CPU，控制着进出网卡的数据流。因此，一块网卡性能的好坏，主要是看这块芯片的性能。自启芯片插槽自启芯片插槽是用来安装自启芯片的。自启芯片的主要作用是在局域网中，当计算机被作为无盘工作站时，可以通过这块启动芯片来启动计算机。金手指金手指是指网卡和主板插槽的接触部分。对于网卡来说，金手指的质量是非常重要的，如果金手指和插槽接触不良会造成网络故障和信号损失，很多硬件故障也由此而起。优质网卡的金手指的制作材料选用的是镀钛金。,2.3.2 外置网卡,USB网卡是外置式的，安装时不占用机箱内的插槽，它所具有的热插拔的优点使安装更为方便，而且它的体积极为小巧，携带非常方便。,USB网卡内部示意图,2.3.3 集成网卡,集成网卡是把网卡芯片整合到主板上面，芯片的运算部分交给CPU或者主板的南桥芯片处理，网卡接口也放置在主板接口中。,2.3.3 集成网卡,常见的网络集成芯片,REALTEK公司的网络芯片,BROADCOM公司的千兆网络芯片,2.4 网卡的安装与设置,下面以最常见的PCI 10/100Mbps自适应网卡为例，介绍网卡的安装。,2.4.1 硬件的安装,网卡的安装关闭计算机的电源，拔下电源插头。打开计算机的机箱，用螺丝刀卸下1根对应PCI总线插槽的挡板条，然后将网卡牢固的插入该槽。如果想使用网卡的远程唤醒（WOL）功能，则需要将网卡提供的远程唤醒连线，一头接在网卡上，另一头接在计算机主板上的3针远程唤醒接口上。拧紧网卡挡板上的固定螺丝，合上机箱。网线的连接将直通双绞线（不能用交叉线）一端的RJ-45接头插入网卡RJ-45插座内，双绞线另一端的RJ-45头插入10Base-T集线器（或交换机）或10Base-T/100Base-TX自适应集线器（或交换机）上的一个端口内。对于100Mbps速度工作的快速以太网，应该使用5类和超5类非屏蔽双绞线（Cat 5 UTP），而且网线长度不能超过100米。,2.4.2 驱动程序的安装,网卡驱动程序是Windows 98与网卡进行通信的软件接口，有了它网卡才能在Windows 98上正常工作。如果计算机配置的即插即用型网卡，则在安装Windows 98时，安装程序会自动识别该网卡并进行配置，尽可能地减少用户的干预。若是安装完Windows 98 后才插入网卡（即插即用型），Windows98在启动时也会自动检测出来，并提示插入Windows 98的安装盘，对其进行设置，以保证各设备之间不会发生配置冲突。如果不是即插即用型的网卡，则Windows 98的添加新硬件向导会指导用户一步步地进行设置。,2.4.3 网卡的设置,安装网络组件以Windows 98为例，当安装好网卡驱动程序后，桌面上多了一个“网上邻居”的快捷图标。右键单击此图标，选择属性后便可进入“网络”属性设置对话窗口，如右图所示。首先单击“添加”按钮，在弹出的窗口中双击“协议”选项，接着在弹出的网络协议选择窗口中单击“Microsoft”，此时右边的列表会列出相关的网络协议。只需添加“TCP/IP”协议就行了（如果系统已经安装TCP/IP协议，就无须添加了）。再次单击“添加”按钮，这次选择“服务”，然后在弹击的窗口中选择“Microsoft 网络上的文件与打印机共享”，将该网络组件也加进去。安装完成后系统需要重新启动。,2.4.3 网卡的设置,设置网络标识再次进入“网络”属性设置窗口单击“标识”选项卡，然后分别输入计算机名、工作组名和计算机说明，如右图所示。,2.4.3 网卡的设置,IP地址的指定进入网络属性设置窗口双击“已安装了下列网络组件”栏中的“TCP/IP”（TCP/IP后面可能会有网卡的名称，不同的网卡的名称是不一样的），在弹出的“TCP/IP属性”窗口中，单击“IP地址”选项卡，然后将默认的“自动获得IP地址”改为“指定IP地址”，并输入新的IP地址和子网掩码，如右图所示。,2.5 网卡的选购,端口类型不同的传输介质，需要不同类型端口的网卡。如果网络中仅仅使用双绞线一种传输介质，只需要网卡有一个RJ-45口就可以了。如果网络中既有双绞线又有细缆，则要考虑多购置一些BNC+ RJ-45双接口的网卡，以适应部分电脑从双绞线移动到细缆或从细缆移动到双绞线的需要。传输速率作为计算机与网络的唯一接口，网卡将直接影响计算机与网络的连接速率，因此，只要资金允许，应该尽量选择10/100Mbps自适应的PCI网卡。支持全双工半双工的意思是指网卡在同一时间内只能发送或接收信息，而全双工网卡，却可以在发送的同时进行接收。,2.5 网卡的选购,总线接口对于现在普通的100Mbps网络，32位接口是充分使用所有带宽的必备条件，而PCI总线的理论带宽是133Mbps，完全可以满足100Mbps网络的需求。PCI总线的网卡的特点是速度快且占用CPU资源少。支持远程唤醒远程唤醒就是在一台电脑上通过网络启动另一台已经关闭电源的电脑，这种功能特别适合机房管理人员使用。支持远程引导如果要组建无盘工作站，所购买的网卡必须具有远程引导芯片插槽，而且要配备专用的远程启动芯片。,2.6 网卡故障的检测与排除,计算机使用过程中经常会遇到网卡故障，一旦遇到网卡故障可以按照以下方法逐步排除。遇到任何有关网卡的故障，首先确认是否安装了正确的驱动程序，所使用的网线类型是否合适，网线的连接是否可靠，以及所连接的集线器或交换机是否工作正常。确认网卡是否可靠地插入了计算机插槽内。检查网线的长度和类型是否合乎要求，请注意最好使用符合EIA/TIA-568标准的网线。检查网卡所插入的PCI插槽在BIOS的设置中有没有被关闭。有些使用PCI总线的计算机CMOS设置程序提供激活或关闭某些PCI插槽的功能。,2.6 网卡故障的检测与排除,更换一块没有问题的网卡重新进行检查。将有问题的网卡插入另一台采用PCI总线的计算机重新进行检查。拨掉计算机中其他所有PCI卡，然后进行检查，如果故障消失，则说明本网卡可能和其它PCI设备的中断值发生了冲突。因为某些有缺陷的即插即用型BIOS程序可能将某些已经被使用的中断号分配给新插入的网卡，从而导致使用同一中断号的两个设备都不能正常工作。此时必须利用CMOS设置程序手工更改计算机主板关于各PCI插槽的中断配置。利用网卡提供的LED状态指示灯来帮助你进行故障分析和定位，具体指示灯的状态说明，请查看网卡的说明书。,第3章 集线器,3.1 集线器概述,集线器的英文名称是“HUB”，英文“HUB”是“中心”的意思，集线器是中继器的一种，其区别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。集线器主要以优化网络布线结构，简化网络管理为目标而设计的。集线器（HUB）是对网络进行集中管理的最小单元，像树的主干一样，它是各分枝的汇集点。,一款常见的24口集线器,3.1.1 集线器的工作原理,集线器工作于OSI模型的第一层，即“物理层”，其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，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。集线器只是一个信号放大和中转的设备，它不具备交换功能。集线器主要应用于星型以太网中，如果一个工作站出现问题，不会影响整个网络的正常运行。集线器的基本工作原理是使用广播技术，也就是集线器从任一个端口收到一个数据包后，它都将此信息包广播发送到其他的所有端口。,3.1.2 集线器的特点,集线器的优点是：当网络系统中某条线路或某节点出现故障时，不会影响网上其他节点的正常工作，这就是集线器刚推出时与传统的总线网络的最大的区别和优点，因为它提供了多通道通信，大大提高了网络通信速度。集线器的主要不足体现在如下几个方面：用户带宽共享，带宽受限。集线器的每个端口并没有独立的带宽，而是所有端口共享总的背板带宽，用户端口带宽较窄，且随着集线器所接用户的增多，用户的平均带宽不断减少，不能满足当今许多对网络带宽有严格要求的网络应用，如多媒体、流媒体应用等环境。广播方式，易造成网络风暴。集线器是一个共享设备，它的主要功能只是一个信号放大和中转的设备，不具备自动寻址能力，即不具备交换作用，所有传到集线器的数据均被广播到与之相连的各个端口，容易形成网络风暴，造成网络堵塞。非双工传输，网络通信效率低。集线器同一时刻每一个端口只能进行一个方向的数据通信，而不能像交换机那样进行双向传输，网络执行效率低，不能满足较大型网络通信需求。,3.2 集线器的分类,集线器按照不同的分类标准，分为不同的种类，如按集线器的尺寸分类有机架式集线器和桌面式集线器，按照提供的带宽有10Mbps集线器、100Mbps集线器、10/100Mbps自适应集线器3种。,1、按尺寸分类,集线器按照外形尺寸有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。由于集线器统一放置在机柜中，既方便了集线器间的连接或堆叠，又方便了对集线器的管理，如右图所示是三款常见的机架式集线器。,1、按尺寸分类,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接816口规范，也有个别45口的产品，仅适用于只有几台计算机的超小型网络，如右图所示是一款常见的桌面式集线器。,2. 按带宽分类,集线器按提供的带宽划分有10M bps集线器、100M bps集线器、10/100M bps自适应集线器3种。,10M bp集线器10M bps集线器是指该集线器中的所有端口只能提供10M bps的带宽。这种集线器是属于低档集线器产品。方便与原来的同轴电缆网络相连，有的10Mbps集线器还提供了BNC（细同轴电缆接口）或AUI（粗同轴电缆接口）。,一款带有BNC端口的10Mbps的集线器,2. 按带宽分类,100M bps集线器100M bps集线器是指该集线器中的所有端口只能提供100M bps带宽。这种集线器目前是比较先进的一种集线器，要求上联设备支持IEEE802.3U（快速以太网协议），在实际中应用较多。10100Mbps自适应集线器10/100M bps自适应集线器是指该集线器可以在10M bps和100M bps之间进行切换。目前所有的10/100M bps自适应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，并自动调整到与之相适应的最高速率。,两款10Mbps100Mbps自动适应的集线器,3. 按配置方式分类,一般可分为独立型集线器、模块化集线器和堆叠式集线器三种。,（1） 独立型集线器独立型集线器在低端应用是最多的，也是最常见的。独立型集线器是带有许多端口的单个盒子式的产品，独立型集线器之间多数是可以用一段10Base5同轴电缆把它们连接在一起，以实现扩展级联，这主要应用于总线型网络中，当然也可以用双绞线通过普通端口实现级联，但要注意所采用的网线跳线方式不一样。独立型集线器具有低价格、容易查找故障、网络管理方便等优点，在小型的局域网中广泛使用。但这类集线器的工作性能比较差，尤其是在速度上缺乏优势。,3. 按配置方式分类,（2）模块化集线器模块化集线器在网络中是很流行的，因为它们扩充方便且备有管理选件。模块化集线器配有机架或卡箱，带多个卡槽，每个槽可放一块通信卡。每个卡的作用就相当于一个独立型集线器。当通信卡安放在机架内卡槽时，它们就被连接到通信底板上，这样，底板上的两个通信卡的端口间就可以方便地进行通信。模块化集线器的大小范围可从 4到14个槽，故网络可以方便地进行扩充。例如，有10个通信卡，每一个卡可支持12个用户，则一个集线器就可以支持 120个用户。,3. 按配置方式分类,（3）堆叠式集线器堆叠式集线器可以将多个集线器“堆叠”使用，当它们连接在一起时，其作用就像一个模块化集线器一样，堆叠在一起的集线器可以当作一个单元设备来进行管理。一般情况下，当有多个集线器堆叠时，其中存在一个可管理集线器，利用可管理集线器可对此堆叠式集线器中的其他“独立型集线器”进行管理。堆叠式集线器可以非常方便地实现对网络的扩充，是新建网络时最为理想的选择。,一款3COM的堆叠式集线器示意图,4、 按管理方式分类,（1）亚集线器这类集线器也称为傻瓜集线器，是指既无需进行配置，也不能进行网络管理和监测的集线器。该类集线器属于低端产品，通常只被用于小型网络，这类产品比较常见，集线器只要插上电，连上网线就可以正常工作。这类集线器虽然安装使用方便，但功能较弱，不能满足特定的网络需求。,4、 按管理方式分类,（2）智能集线器这类集线器也称为可网管型集线器，可通过SNMP协议（Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议）对集线器进行简单管理，这种管理大多是通过增加网管模块来实现的。,一款DLink可网管集线器产品示意图,Console端口,3.3 集线器的安装与连接,3.3.1 集线器的安装,网络接入设备最重要的是它的接口技术，不同的接口应用于不同的应用环境，不同的应用又对应于相应的接口，不仅集线器如此，包括后面将要介绍的交换机、路由器等都一样。集线器的接口相对来说是最简单的，为了使大家熟练地掌握集线器的各种应用连接，我们先来认识一下集线器的一些主要接口。,集线器的常见端口集线器通常有三种类型的端口，即RJ-45端口、BNC端口和AUI端口，以适用于连接不同类型电缆构建的网络。,集线器的常见端口,RJ-45端口RJ-45端口可用于连接RJ-45接头，适用于由双绞线构建的网络，这种端口是最常见的，平常所讲的多少口集线器，就是指的具有多少个RJ-45端口。,集线器的常见端口,BNC端口BNC端口就是用于与细同轴电缆连接的接口，它一般通过BNC T型接头进行连接。,集线器BNC端口通过BNC- T型接头连接的示意图,集线器的常见端口,通过集线器的BNC端口连接两种不同传输介质网络的网络连接示意图,集线器的常见端口,AUI端口AUI端口可用于连接粗同轴电缆的AUI接头，因此这种接口用于与粗同轴电缆网络的连接；目前带有这种接口的集线器比较少，以前也主要是在一些骨干级集线器中才具备。,集线器的AUI端口,集线器的常见端口,堆叠端口堆叠端口只有堆叠式集线器才具备，它的作用是用来连接两个堆叠式集线器的。一般来说一个堆叠式集线器中同时具有两个外观类似的端口：一个标注为“UP”，另一个标注为“DOWN”，在连接时是用电缆从一个集线器的“UP”端口连接到另一个堆叠式集线器的“DOWN”端口上，连接线在购买堆叠式集线器时由厂家提供。,集线器的堆叠端口,机架式集线器的安装,集线器从结构上来讲有机架式和桌面式的两种，一般部门多采用桌面式；企业机房通常采用机架式。机架式的集线器一般都是与其它设备（如机架式交换机、机架式路由器等）一起安装在机柜中，这些机柜当然在业界都有相应的结构标准的，特别是在尺寸方面有严格的规定（如宽度，1U（单元）的高度等），这样所有设备都可以方便、美观地安装在一起，这就是为什么集线器里面空空的，却非要做得一样大的原因所在，当然尺寸大也有另一方面好处，那就是可以更好地散热。根据安装设备数量的不同，还可以选择不同高度的机柜。机柜的高度通常以“U”作为单位，“U”其实就是“Unit”的意思，中文的意思就是“单元”，1U=1.75英寸。,机架式集线器的安装,机架式集线器的安装步骤,固定安装支架在将集线器安装至机柜之前，应当先在集线器规定的位置上安装固定支架，这是为以后将集线器安装在机架上做准备。不同的集线器，所安装的支架有较大的差异，不过，安装原理基本上是一致的。,网络设备的安装支架,安装支架的固定方式,机架式集线器的安装,机架式集线器的安装步骤,固定设备安装支架固定好之后，接下来要做的就是把安装好支架的集线器设备放入机柜相应位置，并且固定在机柜中了；其实这种安装方法很容易，实际上只是固定几个镙钉即可。,设备固定示意图,3.3.2 集线器的连接,集线器与工作站的连接集线器与工作站的连接只需要一根直通双绞线，将双绞线的一头插入集线器的一个非Uplink端口，另一头插入工作站网卡的RJ-45端口就行了。,集线器与工作站的连接示意图,3.3.2 集线器的连接,集线器与集线器间的连接集线器的堆叠集线器的堆叠是通过厂家提供的一条专用连接电缆，从一台堆叠式集线器的“UP”堆叠端口直接连接到另一台堆叠式集线器的“DOWN”堆叠端口。堆叠中的所有集线器可视为一个整体的集线器来进行管理，也就是说，堆叠中所有的集线器从拓朴结构上可视为一个集线器。,3Com的SuperStack II PS Hub 40/50堆叠式集线器的堆叠连接示意图,3.3.2 集线器的连接,集线器的级联集线器的级联是集线器端口扩展的另一种方式，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。所谓普通端口就是通过集线器的某一个常用端口（如RJ-45端口）进行连接，而所谓特殊端口就是集线器为级联专门设计的一种“级联端口”，一般都标有“Uplink”字样。,使用Uplink端口级联目前多数集线器都有“Uplink”级联端口，如右图所示是一款带有“Uplink”端口的集线器。,3.3.2 集线器的连接,集线器与集线器间的连接,使用Uplink端口级联,使用普通端口级联,3.4使用集线器组建局域网,1、使用单一集线器组建小型局域网,无论哪种集线器，都采用星型网络拓扑结构。使用5类或超5类非屏蔽双绞线连接，双绞线的最大长度不能超过100米，每台计算机的网卡使用直通双绞线与集线器相连。如果是组建10Base-T的局域网，在计算机中安装10Mbps或10/100Mbps自适应的网卡，应选择10Mbps的集线器；双绞线选择3类以上的非屏蔽双绞线，双绞线的长度小于100米。如果组建100Base-TX的局域网，在计算机中安装100Mbps或10/10Mbps自适应网卡，集线器应选择100Mbps或10/100Mbps自适应集线器，双绞线选择5类以上的非屏蔽双绞线，双绞线的长度小于100米。,3.4使用集线器组建局域网,2、使用多个集线器组建局域网,如果网络中的计算机数量多于单一集线器的端口数量时，可以将两个以上的集线器级联，用于组建局域网。两台集线器之间通过双绞线级联，根据两台集线器连接的端口方式，选择不同的双绞线的接线方式。如果两台集线器通过普通端口进行级联，需使用交叉双绞线；如果两台集线器通过Uplink端口级联，需使用直通双绞线。,3.5 集线器的选购,1以速度为标准 集线器速度的选择，主要决定于以下三个因