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局域网相关技术及解决方案 1 Internet及其服务 n1.1 Internet的发展史 n1什么是Internet nInternet的发展史 n1.2 Internet提供的服务 n1电子邮件服务（E_Mail） n3文件传输协议 n4远程登录 n1.3 Internet的管理 1什么是Internet Internet是全球计算机系统的集合，这些计算机通过主干 系统互联在一起，在一套完整的编址和命令系统，它不独 立隶属于某一个人、单位、组织或国家，它是一个开放的 世界性网络。 Internet是在通信网络基础上，以TCP/IP协议为 基标、以 域名地址和IP地址为标识 、以网关和路由为转换协议 的工 具构成的网络的集合。Internet实质上是由遍布全球的各种 计算机网络互连而成的网络，而不论这些网络类型的异同 、规模大小和地址位置的远近。图2-1为Internet的结构示 意图。 1什么是Internet (继续的) 图 2-1 Internet结构示意图 Internet的发展史 Internet的前身是由美国高级研究计划局建立的ARPAnet 网。1968年美国国防部高级研究计划局进行了分组交换技 术的研究，并导致了TCP/IP网络协议 的出现和发展，并 使用TCP/IP网络协议 将全美军方的所有局域网连接起来。 1972年，ARPRnet实验人员首次成功地发了世界上第一 件电子邮件（E_Mail），1973年，ARPRnet和其他网络系 统连接成功，可以通过无线电话 系统和地面移动网络系 统进行连接，从此网络的发展日趋成熟。1995年美国国家 科学基金会宣布，不再向互联网络提供资金，从此，网络 进入市场经济 ，完全走向商业化道路。 1996年2月，我国有资格设置独立国际信息出口的Internet 服务机构有四个：中国公用计算机互联网络（CHINANET ）、中国教育研究网（CERNet）、中国科技网（CSTNet ）、中国金桥网（CHINAGBN）。 1电子邮件服务（E_Mail） 电子邮件根据计算机的存储、转发 原理，克服时间 、地理位置上的差 距，实现 文字、声音、图像和视频 等多种信息的传递 。它是Internet 上重要的通信服务方式，是用户或用户组 之间通过计 算机网络收发信 息的服务，为世界各地用户提供了一种极为快速、简便和经济 的交换 信息渠道。除了提供电子邮件服务之外，还可以使用E_Mail给邮 寄列 表中的每个注册成员分发电 子邮件或提供电子期刊。目前电子邮件已 成为网络用户之间快速、简便、可靠且成本低廉的通信手段，并占了 Internet上60%以上的活动。 电子邮件的格式为用户名主机域名 ，用户可以通过网络申请一个免 费的电子邮件地址，也可以通过申请Internet用户帐 号获取一个收费 的电子邮件地址。如到263申请一个用户名为User1的电子邮件地址， 则全称为。电子邮件的用户名只能是由字母或数据组 成。 1电子邮件服务（E_Mail） (继 续的) 电子邮件系统使用客户/服务器模式工作，用户可以使用任何客户端 的电子邮件应用程序（如Microsoft Outlook或FoxMail等）编辑 、收发 、阅读 和管理电子邮件。 SMTP简单邮简单邮 件传输协议传输协议 电子邮件的传递 是由一个标准化的简单邮 件传输协议 SMTP（ Simple Message Transfer Protocol）来完成的。SMTP是TCP/IP应用 层协议 的一部分，它描述了电子邮件的信息格式和传输处 理方式。 SMTP是运行在邮件服务器上，将邮件从发送端传递 到接收端，也称 为电 子化邮局。当它接收客户端提交来的发送邮件请求时，首先根据 E_Mail地址与由件人邮箱所有的邮局建立TCP连接，然后将邮件传送 给接收方的邮件服务器上的SMTP程序接收到邮件之后，将邮件存放 在收件用户的邮箱中，等待收件人使用自己的客户端电子邮件应用程 序来取走、阅读 。 1电子邮件服务（E_Mail） (继 续的) POP邮邮局协议协议 POP3（Post Office Protocol 3）邮局协议，为邮件系统 提供了一种收邮件的方式，用户可以使用客户端邮件程序 直接将信件下载到本地计算机，脱机阅读邮 件。如果电子 邮件服务系统不支持POP3，用户则必须登录到邮件服务 器上连机查阅邮 件。因此，使用客户端电子邮件软件时， 必须在该软件上设置外发邮件服务器SMTP和接收邮件服 务器POP3的地址，这两个服务器可以相同也可以不同， 如263的SMTP和POP3服务器分别为“263.”和 “263.net”。 1电子邮件服务（E_Mail） (继 续的) 超媒体信息服务务WWW WWW（World Wide Web）是全球信息网，它是Internet提供的重要 服务之一，是一种基于超文本（HyperText）的信息查询 和浏览 的方 式，起源于欧洲核子物理研究中心（CERN）研制的分布式超媒体信息 查询 系统。提供了文本、声音、动画等多媒体信息查询 和浏览 。通过 Internet用户可以方便的查询 信息、并在各种信息之间切换并调用希望 的文本、图像和声音等。 超文本传输协议传输协议 WWW服务是基于超文本传输协议 HTTP（Hypertext Transfer Protoco ）协议 的，它是一种通用的面向对象的协议 ，Web页浏览 器是HTTP 的客户端应用程序，Web是依靠HTTP协议进 行传输 的。HTTP协议 实现 的也是一种基于客户/服务器模式的，Web浏览 器向Web服务器 发送资源请求信息，各个站点的Web服务器负责 响应浏览 器提交的访 问请 求。 1电子邮件服务（E_Mail） (继 续的) Web服务器返回的Web页可以是已经写好并保存 发服务器中的静态网页，也可以是服务器动态创 建的、用来响应用户输入信息的页面，或者是列 出Web站点上可用文件和文件夹的目录列表页面 。 1电子邮件服务（E_Mail） (继 续的) 统统一资资源定位符 统一资源定位符URL（Uniform Resource Locator）是一 种地址标识方法，便于浏览器访问不信息资源。这些资源 可以是Web文档、图片、应用程序等。URL的格式如下： 协议:/主机名.域名/路径/文件名。 例如：/index.html 3文件传输协议 文件传输协议 FTP（File Transfer Protocol）用于控制在 计算机网络上主机之间传送文件，它是Internet提供的基本 服务之一，不受位置、联接方式、以及使用的操作系统的 限制。主要功能是执行从一台计算机到另一台计算机完整 的文件拷贝，它可以传送任何类型的文件：文本文件、二 进制文件、图像文件、声音文件、数据压缩文件等。由于 FTP是建立两台主机之间的直接连接，因此，比电子邮件 等其它方式交换数据都快的多。 3文件传输协议 (继续的) FTP协议 采用客户/服务器工作模式，用户通过运行客户端FTP应用程 序和远程服务器建立连接，登录对 方的FTP服务器上，FTP服务器专 为用户提供免费共享软件、电子杂志、技术文档或提供上载软 件存储 空间等供Internet用户共享。使用FTP可以传输 任何类型的文件：文本 文件、二进制文件、图像文件、声音文件和数据压缩 文件等。 在Internet上有很多提供匿名FTP服务器，使用公用的帐号： anonymous、guest或ftp，密码 使用真实的电子邮件地址。上网的任何用户与FTP服务器建立连接后 ，使用匿名的访问 方式可以登录到FTP服务器。匿名FTP对使用权限 有一定的限制，通常仅允许一定范围的文件下载，不允许文件上传。 3文件传输协议 (继续的) 使用FTP登录: 使用FTP进行文件传输 的方法有三种：使用FTP进行文件传输 的方法 有三种：FTP命令、浏览 器、FTP客户端应用程序，在浏览 器中的使 用方法与使用HTTP方式一样，这里不再缀述。在Windows操作系统 中，安装了TCP/IP协议 后，系统将在Windows目录下自动安装ftp.exe 程序。 在命令行下使用ftp的方法： 在MS-DOS方式下直接输入ftp命令，则系统的命令提示符由c变为 ftp ，使用help 或?显示所有的ftp命令，使用quit命令退出ftp登录。 4远程登录 远程登录Telnet是Internet提供的最基本的信息服务之一，远程登录是 在网络通信协议 Telnet的支持下使用本地计算机暂时 成为远 程计算机 仿真终端的过程，用户通过远 程登录使自己的计算机成为远 程计算机 的终端，与当地用户一样可以访问远 程系统权 限允许的资源。在远 程计算机上登录，必须事先成为该计 算机系统的合法用户并拥有相应 的帐号和口令，登录时 要给出远程计算机的域名或IP地址，并按照系 统提示，键入用户名及密码，登录成功后，使可以实时 的使用该系统 对外开放的功能和资源。在远地系统中，虚拟终 端是对终 端的仿真， 因此，Telnet也被称为远 程登录的虚拟终 端协议 ，或称为终 端仿真协 议。 远程登录方法 通过过Telnet协议进协议进 行远远程登录录有三种方法：MS-DOS命令、浏览浏览 器和 Telnet客户户端应应用程序。在Windows操作系统统中，安装了TCP/IP协议协议 后，系统统将在Windows目录录下自动动安装telnet.exe文件，它是一个以 Telnet方式连连接到Internet的客户户端应应用程序。只要Windows开菜单单 中运行“telnet”命令，在出现现的画面中选择连选择连 接的主机、端口和终终端 类类型即可。 Internet的管理 网络信息中心NIC（Network Information Center）为各级 用户提供Internet网络资源信息服务，NIC并不是一个单独 的机构，而是Internet社全中一类机构的通称，Internet中有 很多大大小小的NIC，NIC的作用是向用户提供服务，并且 负责管理和分配自己拥有的网络资源， 几乎每一个具有一定规模的Internet服务提供机构都有自己 的NIC，如：设在美国的InternetNIC是InternetNIC，亚太 网络信息中心为APNIC，中国互联网络信息中心是CNNIC 。CNNIN是中国政府授权的国内最高级别的国家级网络信 息中心，其宗旨是为中国的Internet提供用户服务的管理， 促进我国互联网络事业的发展。 2 局域网及其作用 n1 局域网的作用 n1快速信息交流 n信息管理无纸化 n3运行费用低 n4企业内部资源共享和全方位服务 n2 局域网的组成部分 n3 典型的局域网解决方案 n1企业级 局域网的配置 n工作组级 局域网配置 1快速信息交流 利用企业内部的局域网平台，和电子邮件等形式， 可以方便快速的在企业内部传递和发布信息，各种文档资 料、技术报告、通知等以电子化的手段取代书面文件可以 提高工作效率。 信息管理无纸化 在局域网服务器上安装了IIS(Internet Information System)之后，局域网可以利用最先进的、基于Web的 Brower/Server计算模式来构造企业的信息管理系统，它把 传统的C/S模型中的服务器分为一个应用服务器（ Application Server）一个或多个数据库服务器（ Database Server），在服务器上集中了所有的应用逻辑， 所有的开发与维护工具。 在客户机上通过直观、易于使用的浏览器获取Web服 务器上的信息，Web服务器通过HTTP建立了内部页面与各相 关后端数据库的超文本链接，企业内部的用户都可以通过 浏览器查询网络服务器上的所有信息。 3运行费用低 采用了局域网进行企业内部的信息交流与协作，简 化了繁琐的行政手段，可以减少大量的行政管理人员，可 以对员工进行联机培训，自由安排培训时间 和内容，提高 了效率，也可以节省大量的办公费用。 4企业内部资源共享和全方位服 务 建立局域网后，企业内部各部门之间可以方便的实 现资源共享，包括：数据共享、软件共享、应用程序 共享，尤其是比较昂贵而各部门又必须使用的设备。 局域网可以提供的服务包括：WWW信息发布、FTP 文件传输、电子邮件服务、新闻组讨论、协同工作和 对外交流等。 局域网是一个开放系统，支持多个厂商，有的厂 商还可以为企业提供一套完整的解决方案，有的 提供部分组件，局域网一般由如下的组件构成： 计算机网络设备（集线器、交换机、路由器等） 支持TCP/IP协议的网络操作系统 局域网服务器 域网客户机 其它组件（应用程序、防火墙和代理服务器等） 2局域网的组成部分 3 典型的局域网解决方案 在第一章已经简单 介绍了组建局域网基本过程，在组建局 域网之前首先要根据单位具体需求，进行科学地规划，依据 局域网的规模的大小，可以将局域网分为企业级和工作组级 。 1企业级局域网的配置 企业级的局域网 能要求完整，各部门之间需要 进行快速的信息交流，但不同的用户所享有的资 源不同，企业内部的局域网需要接入Internet，企 业内部的资源要有一定的安全保证。图 2-2为企 业级局域网规划图。 图 2-2 企业级局域网规划配置 1企业级局域网的配置 (继续的) 因此企业级 的局域网解决方案中需要 考虑如下的配置： 交换多快速以太网 若干高档的服务器 服务器的操作系统选择 Windows Server2000 Advanced 或Unix。 客户机采用Windows 98或Windows2000 Professional Web服务器采用Windows Server 2000 Advanced 的IIS 可路由的三层交换机 路由器 防火墙技术 Proxy代理服务器 工作组级局域网配置 在一个小型的局域网中，要求实现的功 能较少，组网的目的只是为了企业内部的资 源共享（中小企业部门）或Internet接入共 享（网吧），图2-3为工作组级局域网规划 图，这种局域网的只需要考虑如下的配置： 快速以太网结构 高档PC机服务器 Windows NT 4.0操作系统的客户/服务器模式或Windows 98对等网模 式 安装Windows NT 4.0的IIS4.0 集线器将所有计算机连接起来 代理服务器连接Intnernet 工作组级局域网配置 (继续的) 图 2-3 工作组级局域网规划配置 3 网络互连介质与硬件设备 n3.1 网络介质 n1同轴电缆 n双绞线 n3光纤 n4无线通信 n3.2 网络适配器（网卡） n1网卡的工作对象 n网卡的分类 n3.3 中继器(Repeater) n3.4 集线器(Hub) n1集线器的作用 n集线器的工作原理 n3集线器的种类： n3.5 网桥（Bridge） n1网桥的工作原理 n网桥的实现 n3网桥的分类 n4网桥的适用场合 n3.6 交换机（Switch） n1交换式局域网的特 点和组成 n交换机的功能 n3交换机的分类 n4选择 交换机考虑 的问题 n3.7 路由器(Router) n1路由器的和要功能 n路由器的工作原理 n3可路由的协议 n4路由器与网桥有区别 n5选择 路由器 n3.8 网关（GateWay） n1网关的工作原理 1同轴电缆 几年前，同轴电缆 是局域网中应用最广泛的 传输介质，当时很多人把它看成局域网的唯一传 输介质。 同轴缆的物理特性 同轴电缆 是由两个导体组成，它允许在较宽的频率范围 内工作。其结构中由铜线芯、绝缘橡胶层、铜网屏蔽层和 外皮保护层，四层构成。其中铜线芯、铜网屏蔽层构成网 络传输 信号的导体。 外皮保护层 铜芯 铜网屏蔽层 绝缘橡胶层 图 2-4 同轴电缆 1同轴电缆 (继续的) 同轴电缆 的分类与传输 特性 根据电缆阻抗特性，主要分为75和50电缆。 75电缆适用于宽带传输 ，主要用于有线电视 网中，即我 们通常所说的电视天线；50电缆适用于基带传输 ，一般 用于总线结 构的以太网中。 根据电缆的粗细可将50电缆分为粗缆和细缆两种。粗 缆直径为10mm，比较坚硬，信号传输距离较远，在 10Mbps的传输速率时，传输距离可以达到500米，一般用 于网络中的主干电缆。细缆直径为5mm，相对比较柔韧 ，在10Mbps的传输速率时，信号最长的传输距离可以达 到185米，一般直接和网卡连接。同轴电缆 价格高，安装 复杂，一般由专业人员安装。 1同轴电缆 (继续的) 收发器和BNC接插件 收发器有多种，这里主要说的是粗缆收发器，它是粗缆用 于连接集线器、计算机等其他设备用的部件。收发器的一 端通过轴头连 接器固定在粗缆上，另一端通过收发器电缆 和网络设备连 接。 BNC接插件用于同轴电缆 和其他设备的连接。它是一系列 不同连接器的统称。其中BNC电缆连 接器固定在一段细缆 的两个端点，以便和其他的BNC连接器接插；BNC T型连 接器（只用于细缆），水平的两端接插电缆连 接器，垂直 的一段接插网卡或集线器等设备；BNC桶型连接器，用于 连接两段电缆；NBC终结器，连接在网路的终点，大多插 在连接末端计算机BNC T型连接器的盲端，它是一个50欧 姆的电阻，用于网络信号到达总线的终点时反射回网路。 图 2-5 BNC T型连接器和BNC电缆连接器 双绞线 双绞线 由按规则 螺旋结构排列的两根、四根或八根绝缘导线组 成， 这是局域网布线中最常使用的一种传输 介质。 双个绞线物理特性的分类 双绞线 是成对出现的，每一对双绞线 一般由两根绝缘导线缠绕 而成 ，每根铜导线绝缘层 上分别涂有不同的颜色，便于区别。 双绞线 可分为屏蔽双绞线 （STP）和非屏蔽双绞线 （UTP）两种，屏 蔽双绞线 比非屏蔽双绞线 多一层网状屏蔽金属材料，它有较强的抗电 磁干扰的能力，这种结构能减少辐射，防止信息被窃听，它具有较高 的数据传输 率（5od 屏蔽双绞线传输 速度最高可达155 Mbps），可以 支持较远 的数据传送，但价格较贵 。非屏蔽双绞线 价格便宜，容易安 装，应用广泛，非溃适用于结构化布线。常用的非屏蔽双弱线有3类 、4类、5类和超5类四种。屏蔽绞线 主要有3类和类两种。 双绞线 (继续的) 非屏蔽双绞线的传输特性 3类双绞线 最高传输速度为16MHz，最高传输速率为10Mbps，一般用于语音的 10Mbps以太网的数据传输。 4类双绞线 最高传输速度为20MHz，最高传输速率为16Mbps，可用于语音的 10Mbps以太网的数据传输，主要用于令牌环网。 5类双绞线 1、2线对 4、5线对 3、6线对 7、8线对 最高传输速度为100MHz，最高传输速率为155Mbps，可用于语音 的10Mbps以太网的数据传输，传输的最大距离为100m，是目前局域网 中使用最广泛的传输介质。超5类双绞线的衰减和干扰更小，目前主要 用于千兆位以太网。 双绞线 (继续的) 1、2线对 4、5线对 3、6线对 7、8线对 图 2-6 5类双绞线 图2-7 RJ-45水晶头 双绞线 (继续的) 5类双绞线的特点 五类非屏蔽双绞线 由四对相互缠绕 的线对 构成，所以五类双绞线 是由外皮保护层 包裹的八芯线。线芯铜线 的直径为0.4mm0.65mm， 八个线芯的绝缘层颜 色不同。白橙、橙对绕 称为1、2芯，白绿、绿 对绕 称为3、6芯，蓝、白蓝对绕 称为4、5芯，白棕、棕对绕 称为7、 8芯。对绕 的目的是使信号传输时 ，对外的电磁辐射和遭受外部的电 磁干扰减少到最小。这四对线 在局域网的使用中，只用2对（1、2芯 为接收对，3、6芯为发 送对），另外2对（4、5、7、8芯）不用。 双绞线 与其他设备 的连接时，依靠相应的接头和插座。双绞线 的 两端安装接头。连接的设备 （网卡、集线器）上有固定插座。稍微复 杂点的连接时，也把插座安装在墙上，墙上的插座叫接口面板，面板 上的插座叫跳线模块。用于五类非屏蔽双绞线 的接头称为RJ-45接头 ，它与双绞线连 接时要使用专用工具。双绞线 的连接根据所连接的网 络的不同，分为直通线和交叉线，直通线中双绞线 两头的两个RJ-45 接头按相同的顺序连接，交叉线中的两个RJ-45接头接法不同。 双绞线 (继续的) 直通线：两个RJ-45接头都按下面的顺序连接； 1 2 3 4 5 6 7 8 白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕 交叉线中，一个RJ-45接头按下面的方式连接 1 2 3 4 5 6 7 8 白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕 另一个RJ-45接头方式连接如下（将段号线与6号线交换一下位置）： 1 2 3 4 5 6 7 8 白橙、绿、白绿、蓝、白蓝、橙、白棕、棕 3光纤 光纤是一种直径为50100m的柔软、能传导的光束的传 输介质，多种玻璃和塑料可以用来制造光纤，其中使用超 高纯度石英纤维制作的光纤可以利到最低的传输损 耗。 图 2-8 光纤 包层 护套 光纤芯 3光纤 (继续的) 光纤的物理特性 光纤具有圆柱型的形状，由三个同心部分组成：光纤芯、 包层、护套。中心是光传播的玻璃芯，多膜光纤芯的直径 是50um，单膜光纤芯的直径为8um10um。包层围着一 层折射率比芯低的玻璃封套，最外面的是一层薄的塑料护 套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护 。多膜光纤芯因直径较粗，可以传输不同波长的几束光线 。单膜光纤芯直径很细，造成光线的入射角接近水平，可 以使光线传送的更远，但由于制作的材料和工艺要求高， 价格较贵。目前大多在局域网中使用的光缆是多膜光纤， 信号传输距离可以达到2000M。 3光纤 (继续的) 光纤的分类 模：是指以一定角度进入光纤的光束。根据传输点模数的不同 ，光纤可分为单模光纤和多模光纤。 单光纤：光纤的纤芯直径为28m，采用激光二极管LD作为 光源，单模光纤的传输频带宽 、容量大、传输距离长， 但因需要激光源，因此成本较高，只有在远距离传输或进 行音视频传时 者使用单模光纤。 多模光纤：多模光纤的纤芯直径较大，约为50125m，采用 发光二极管LED作为光源，多模光纤传输 速度低、距离短 ，整体传输性能差，但成本低，因此在进行局域网或城域 网连接时，可用多模光纤连接地理位置相邻的建筑物。 3光纤 (继续的) 光纤的传输特性 光纤传导 信号是建立在光学全反射的原理上。当光线由一 种介质转入另一种介质时，光线会发生折射和反射。折射 量和反射量的多少，取决于两种介质的特性（它们的折射 率）和光线的入射角度。当光线的入射角大于介质折射的 临界值时，光线将完全反射，而不会折射到另一种介质中 。因而，光线就将被完全限制在光纤之中，而无损耗地传 播较远的距离。 在布线系统中，需要有光纤插座、光纤跳线盘等无源部件 ，还应包括光发射/接收模块、光纤集线器等有源设备。 3光纤 (继续的) 发射/接收模块又称作光电转换 器或光纤收发器。它是将光缆和局 域网其他设备进 行连接的关键部件。所起的作用是将光缆中的光 脉冲信号和其他设备 中的电信脉冲号相互转换 。在光纤收发器上 一般配有多种可供选择 的光接头和RJ-45 插口，安装使用时用光纤 插座连接光纤和光接头。 图2-9 100M多膜光纤收发器 4无线通信 无线通信是指利用红外线、激光或微波等为介质的通信媒体，这 三种技术需要在发送方和接收方之间有一条可见的通路，由于这些系 统工作在高频范围见 ，因此可以实现 通信量大、可移动性、数据传输 度高等优点。 红外线主要利用红外光在两台计算机之间进 行通信，通信带宽 大 、容量大、传输 速度快，可实现 点到点的传输 ，但传输 距离短，也容 易受其它光的干扰。 激光是利用相干光源对激光进行调制，以实现 数据的传输 ，但激 光收发器的硬件可以造成少量辐射，因此需要经过许 可才能安装。 无线波包括微波与卫星通信，可以覆盖一个很广的范围，传输 距 离较远 ，其缺点中保密性差，因此需要对传输 的数据进行加密，增加 了系统的开销。 网络接适配器或接口卡(Network Interface Card， NIC)，简称为网卡，网卡工作于OSI模型的物理层，是 计算机和传输介质的接口。网卡是计算机中最基本的网 络连接设备，负责计 算机之间数据的发送和接收。 3.2 网络适配器（网卡） 1网卡的工作对象 服务器专用网卡 服务器专门网卡是为适应网络服务器的工作特点而专 门设计 的，它的主要特点是网卡上采用了专用的控制芯片 ，大量的工作由这些芯片直接完成，减轻了服务器CPU的工 作负荷。 PC机网卡 这种网卡是PC机上通用的，价格低廉、工作稳定、使用 效率高。 笔记本专用网卡 为了适应笔记本体积小的特点，专门设计 的一种适用 于笔记本的网卡PCMCIA。 网卡的分类 按数据传输 的速度 可分为10M网卡适用于10Mbps的网络；100M网卡 适用于100Mpbs的网络；10100M自适应网卡可适用于 两种网络，网卡可自动识别 所连接的网络是哪一种传输率 而自动启动相应的传输率。 按总线 的类型 根据总线类 型的不同，主要分为ISA网卡、IEISA网卡和PCI网卡三种 。 ISA 线的网卡速度一般为10M，ISA网卡的接口形式可以是BNC（细缆 接口）或RJ-45接口（双绞线 接口），一般使用同轴电缆 和双绞线 作 为传输 介质。 PCI总线 的网卡传输 速度为10M1000M之间，网卡的接口一般为RJ-45 接口。 网卡的分类 (继续的) 图 2-10 为两种类型的网卡 ISA网卡 PCI网卡 T型头 3.3 中继器(Repeater) 中继器是最简单 的网络互连设备 ，主要完成物理层的功能，负责 在一个网段中的两个节点物理层上按位进行信息传输 ，其作用是放 大信号以驱动长 距离的电缆 ，从而增加信号传输 的距离。它连接同 一个网络的两个或多个网段。传输 介质超过了网段长度后，可用中 继器延伸网络的距离，对弱信号予以再生放大，以太网常常利用中继 器扩展总线 的电缆长 度，IEEE802标准规定一个物理网络中，每个 网段最大长度185米，最多允许四个中继器接五个网段，因此，增加 中继器后最大网络电缆长 度可提高到925米。中继器连接的是一个网 络中的不同的网段而不是子网，中继器工作在物理层，不提供网段隔 离功能。 中继器工作在OSI参考模型的物理层，对信号只进行简单 的放大 处理，因此，它不能隔离网络上的广播风暴，也不能把两上网络分支 隔离开来，一个网络上出现故障，则整个网络将瘫痪 。 图 2-11 中继器连接两个网段 中器是一种简单 的网络连 接设备 ，在下面的场合可以考虑使用 中继器来扩展网络： 需要再生信号，扩大网络的距离。 同一网络中连接不同的通信介质。 网络分支的数据流量不大的情况下要实现 网络间 的互连。 组建网络的成本不能太高的情况下要实现 网络互连，可以考虑 利用中继器来实现 网络的互连。 各个网络的分支的体系结构相同，并且访问 方式或遵守的协议 也相同，也可以使用中继器实现 网络互连 不需要对各个网络分支间的信息进行隔离。 中继器适用的场合 3.4 集线器(Hub) 集线器（Hub）是一种能够改变网络传输 信号 扩展网络规模、构建网络、连接PC、服务器和外 设的最基本的网络连接设备。集线器是特殊的中 继器，中继器的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；而集线器能 够提供多端口服务，所以又称为多端口中继器。 1集线器的作用 集线器属于数据通信设备，工作在局域网环境中，集线器 是一种以星型拓朴结构将通信线路集中在一起的设备，相 当于总线，主要用于OSI参考模型的物理层，因此，集线 器又称为物理层设备 。 集线器主要用于共享网络的组建，是解决从服务器直接到 桌面的最佳、最经济的解决方案。集线器作为网络传输 介 质间的中央节点，克服了介质单一通路的缺陷。在集线器 为中心的优点是：在网络系统中某条线路或某节点出现故 障时，它不会影响网上的其它节点正常工作。图2-12为由 集线器连接的网络： 1集线器的作用 (继续的) 图 2-12 集线器连网应用 1集线器的作用 (继续的) 当集线器的一个端口接收到信号后，由于信号在传输过 程中已经有了衰减，所以集线器便将该信号再生到发送时 的状态，然后转发到集线器的所有处理工作状态的端口上 ，从集线器的工作方式可以看出，集线器在网络中只起到 信号放大的作用，目的是扩展网络的传输范围，只是一个 标准共享式设备，不具备信号定向的能力。 集线器的工作原理 在以太网环境下，集线器的端口接收到一台主机 发送的数据帧。对两段电缆之间的电信号进行中 继，然后将数据帧广播到每个工作的端口（数据接 收端口除外），由CSMACD机制决定最终的接 受方。 3集线器的种类： 集线器可以从技术应用两个方面进行如下的分 类： (1)按速度分类： 根据速度的不同，目前市场上的用于中小型局域网的集线器可分 为10M、100M、10/100M自适应三种类型。 而10/100Mb/s以太网自适应双速集器（Dual Speed Hub）作一种新 兴产 品，受到中小企业的关注。 10/100Mb/s以太网双集线器的每个端口都内建自适应模型，自动感应 并调整接入速率，任意一个端口都能以即插即用的方式工作在10Mb/s 或100Mb/s速率下，透明地在标准以太网快速以太网之间进 行通信 ，不需要特殊的软件配置。 应该 注意的是，目前先进的双速集线器自适应能力完全是自动的，不 需要人工干预，而早期的双速集线器需要人工设置每一个端口的接入 速率。 3集线器的种类： (继续的) (2)按配置形式不同分类 根据配置形式的不同，集线器或分为独立型、模块化及堆叠式集线器 三大类，其功能特点如下： 独立型集线器 独立型集线器是最早使用于LAN的设备，它具有价格低、 故障查找容易、网络管理方便等优点。但这类集线器的工 作性能较差，尤其是速度上缺乏优势，最早主要是为了克 服总结构的网络布线困难易出故障的问题而引入的，一 般不带网管功能，没有容错能力，不能支持多个网段，不 能同时支持多协议。使用独立集线器的网络结构简单，所 有节点通过非屏蔽双绞线与集线器连接，构成星型拓朴， 适用于小型工作组规模有网络，一般支持824端口，可以 利用串接方式连接多个调制解调器来扩充端口。 3集线器的种类： (继续的) 模块化集线器 模块化集线器一般带有机架多个卡槽，每个卡槽中可安装一块卡，每块 卡的功能相当于一个独立型集线器，多块卡通过安装在机架上的通信底板互连 并进行相互间的通信。模块化集线器在较大的网络中便于实施对用户的集中 管理，所以在大型网络中得到了广泛的应用。 堆叠式集线器 堆叠式集线器由多个集线器串接在一起，提供大量的并列端口，以星型拓 朴连接多个节点。堆叠式集线器工作原理与独立型集线器没有本质的区别， 只是在任一入口接收的信号，可以通过底线广播到所有端口，每个集线器都用 线串接起来，如从X端口接到的信号，则可通过串接线，广播到所有集线器底 线，再广播到所有端口。 3集线器的种类： (继续的) (3)根据管理方式分类 根据对集线器管理方式的不同可分为智能型集线器和非智 能型集线器两类。 智能型集线器 智能型集线器(Intelligent Hub)改进了普通集线器的缺点。增加了网络的交换功 能，具有网络管理自动检测 网络端口速度的能力（类似于交换机的功能） ，目前智能型集线器已向着交换功能发展，缩短了集线器与交换机之间的距 离。 非智能型集线器 与智能型集线器相比，非智能型集线器只起到简单的信号放大作用，无法对网 络性能进行优化。早期使用的共享式集线器一般为非智能型的，而现在流行 的100M集线器10/100M自适应集线器多为智能型集线器。非智能型集线器 不能用于对等网络，而且在所组成的网络中必须有一台服务器。 3集线器的种类： (继续的) (4)根据端口数分类 每个集线器根据其端口数的多少可分为8口、12口、16口、 24口几种。 以上我们分别按不同有类型介绍了集线器，目的是便于 广大读者对集线器的功能特性有一个较为清楚的认识， 但平时企业中使用的集线器可能是其中某个特定的类型， 目前使用的集线器多为10/100自适应型。图2-13为8口和 24口集线器样品。 3集线器的种类： (继续的) 图 2-13 不同端口数的集线器 8口集线器 24口集线器 网桥也称桥接器，是一种比中继器稍为高级的网络互 联设备 ，它不但可以重生信号，还具有一定的隔离作用 ，可以把两个网络分支的信息流和故障隔离开来，是一种 具有一定智能的设备，可以连接两个不同协议的网络， 如令牌环网和以太网。 3.5 网桥（Bridge） 1网桥的工作原理 网桥工作在OSI模型的数据链路层，它能完成比中继器更 多的功能，局域网间的数据链路层按帧传送信息。网桥可 以将两个不同的拓朴结构、不同网络操作系统、不同协议 的局域网连接起来，扩展网络的物理距离和范围，并对数 据流通进行管理，以提高网络的性能。如图示2-14所示为 网桥连接的两个不同拓朴的网络。 网桥的另一个重要的功能是对扩展的网络状态进行监督 ，其目的是为更好的调整拓朴的逻辑结 构，有些网桥还可 以对转发 和丢失的数据帧进行统计，以便进行系统维护 。网桥管理还可以间接监示和修改转发地址数据库，允许 网络管理模块确定网络用户站点的位置，以方便管理更大 扩展的网络。 网桥 令牌环网 以太网 图 2-14 网桥连接不同拓朴的网络 1网桥的工作原理 (继续的) 网桥的主要功能如下： 能够在数据帧上重生数据； 检查每个数据帧的目的地址和源地址； 建立一个路由表，网桥的一个重要特点是能够识别 数据帧 中的地址，并由此建立一个路由表； 有选择的传送数据，在网桥连接的网络中，数据的发送是 有选择的，其选择过 程如下： 网桥接到数据帧后，分析源地址是否加入路由表，如果没加入 ，则将其源地址加入路由表。 分析数据帧的目的地址，如果目的地址中路由表中，并且和源 地址在一胀网络中，则不转发该 数据帧，可以隔离网络风 暴， 提高网络速度。如果目的地址不在路由表中，出把该帧发 送到 数据帧源地址之外的网络分支中去； 路径的选择 ：在网络中可能有多个网桥构成网状结构的网络连 接，当两台计算机之间多于一条路径时，可能产生数据包的循 环问题 ，在网桥中不允许同时有几条路径向一个目的地址发送 数据，为此，IEEE对网桥制定了801d标准的生成树算法，以此 来保证经过 网桥的两个站点在进行通信进只有一条数据链路， 通过生成树算法后，由多个网桥构成的网状结构变成了树状结 构，尽管通过网桥的两个站点之间可能有多个物理链路，但在 实际应 用时只能一条唯一的通路。 网桥的实现 网桥可以是一个独立的设备，也可以以其他 形式出现，如网卡、计算机中安装网桥软件等， 如果网络操作系统支持网桥的功能，可以服务器 安装多个网卡来实现网桥的功能。这种网桥称为 内置式网桥。 3网桥的分类 网桥分为内桥、外桥和远程桥。 内桥：是通过文件服务器中的不同网卡连接起来的局 域网。 外桥：安装在工作站上，实现两个相似局域网的连接 ， 外桥可分为专用和非专用。专用只能用来建 立 两个网络之间的连接，管理网络之间的通信 ； 非专用既可以作网桥也可以作工作站使用。 远程桥：远程桥一般作用调制解调器等更件设备实 现 两个远程局域网之间的连接。 4网桥的适用场合 网桥的适用场合： 在下面的情况下，可以考虑使用网桥作为扩展设备： 需要扩展一个网络，使网络能连接更多的计算机； 需要连接不同的网络分支，如令牌环网、以太网、令牌总线 网等； 网络中有不的物理介质； 需要减少不同网络之间的数据流量，隔离广播风暴。 网桥的优点： 设备简单 ，容易实现 ； 灵活性好，适用性强； 可以连接不同的网络分支； 能够分割网络，减少网络流量； 传输 距离比中继器更远； 价格便宜。 3.6 交换机（Switch） 1交换式局域网的特点和组成 局域网的核心技术是采用局域交换机。交换机提供多个端口， 它的本质是一个多路网桥，每个端口可以连接一个局域网段、 HUB、一台高性能的服务器或单个工作站，交换机提供大容量动 态交换带宽 ，并采用MAC帧直接交换技术，可以使接入的多个 站点间同时建立多个并行的通信链路，站点间沿指定的路径转发 报文，使争夺式“共享性”信道，转变为 “分享式”信道，最大程度 地减少了网络帧 的碰撞和转发 延迟，使带宽 和效率成倍的增加 。 1交换式局域网的特点和组成 ( 继续的) 交换机具有集线器的功能，能进行数据的转发 ，但是交换成与集线器 最大的区别是交换机以交换方式处理端口资料，交换机将接收到的数 据帧，直接转发给 数据的目的端口或目的地址所有的默认网关，从而 提高了网络的效率；而集线器以共享的方式处理端口接收到的数据， 然后以广播的方式发送给全网中的所有端口，从而增加了网络的流量 ，容易引起网络风 暴。传统 的交换机只具有和多路网桥相似的功能， 故称为二层交换机（L2）。新型的交换机引入了路由技术，已成为网 桥和路由技术的综合产品，可以完成网络层 的路由选择 ，因此称为第 三层交换（L3）。 交换技术通过共享式和专用局域网的分段来划分带宽 ，将基于集线器 的共享式网络公成多个较少的共享式子网络，主要连接部分则交换机 实现 独占带宽 ，消除各节点带宽 的争用，为每一个节点提供尽可能大 的带宽 。图2-15是交换机连接的网络。 1交换式局域网的特点和组成 ( 继续的) 图 2-15 交换机连接的网络 LAN1 交换机的功能 交换机在源端口和目的端口之间提供点到点的连接，增加 了网络吞吐量，可以使同样带宽 的线路中传输更多的信息 ，而保证每个链路都独占网络带宽 。交换器可以同时建立 多个传输路径，所以在应用连接多台服务器的网段上可以 收到明显的效果。交换机主要用于连接HUB、Server或分 散式主干网。交换机的主要功能如下： 交换机的功能 (继续的) 采用使用硬件实现，速度快，可以为每一个节点提供全部 网络带宽 ； 交换机按数据包中和MAC地址转发数据，而不考虑数据包 中的登记处内容，延时少； 每个端口都提供专用的带宽，交换机提供的总带宽为 每个 端口带宽之和； 流量控制：交换机提供足够的缓冲区并通过流量控制来消 除网络拥塞。当多个网段或两个高速度网络突发访问 服务 器时，瞬时的信息流量很大超过交换机的总带宽 ，这时可 以使用交换机提供的缓冲区将数据先保存以缓冲区中，等 大流量的瞬间过去后，再将缓冲区中的数据转以给目的端 口，从而达到了流量控制的目的。流量控制技术提高了网 络的交换性能，缓解或消除了网络拥塞。 交换机的功能 (继续的) 转发 机制：交换机的每个端口都相当于一个桥，每个桥都具有各个网 段的地址表，可以将发向该网段的数据包全部接收到之后再将数据包 转发 到目的端口。 网络管理：交换机大多连接的一个网段或一个局域网，交换机与 SNMP兼容，收集网络的流量和状态信息，提供排除故障和改变流量 的依据。交换机实现 网络管理的途径有两种： 通过交换机以的芯片收集管理信息保存于专门的管理器中供各站查询 用一台PC机作为专门 的管理机收集交换朵的统计信息和各端口的信 息。 子网划分功能：一个大的网络中可能有多个部门，每个部门内容的信 息交流量较大，而部门之间的信息交流不多，为了减少网络中信息的 流量，可以使用交换机将信息流量较多的节点连接成为一个子网，每 个子网成为一个冲突域，子网内可以使用集线器连接所有的节点，这 样即可扩大网络的范围，也减少了网络中的信息流量，从而提高了网 络的效率。 3交换机的分类 按采用技术分类 直通交换(cutthrough)：这种交换方式对传输 的信息帧只读目的地址 不作校验，直接端口将收到的数据帧转发 到目的端口，即一旦收到信 息包中的目标地址，在收到全帧之前便开始转发 。直通式交换方式速 度快、延时少，但不负责对 数据帧的校验，因此不管服务器连接交换 机的哪一个端口，只要发现错误 的数据帧，即将数据帧丢 弃而要求源 端重发，增加服务器CPU的负荷，可能降低网络效率。适用于同速率 端口和碰撞误码 率低的环境。 存储转发 (storeandforward)：这种交换方式把端口收到的全 部信息帧放在缓存器内存中，并进行检测 ，对坏包要求重发，无错的 包转发 到目的端口。这种方式正确可靠性高，无需文件服务器负责 管 理数据包，但交换机的延进会增加，这种交换方式适用于不同速率端 口和碰撞，误码 串高的环境。 3交换机的分类 (继续的) 按使用的网络技术分类 交换机可分为以太网交换机、令牌环网交换机、FDDI 交换机、ATM交换机、快速以太网交换机、光交换机、帧 中继交换机等 按速率分类 交换机根据其速度可分为10Mb/s、100Mb/s、 10/100Mb/s自适用及1000Mb/s类型的以矿网交换机。 按端口数分类 交换机按端口数可分为6口、8口、12口、24口、32口 、48口等。图2-16是两款不同端口数的交换机。 3交换机的分类 (继续的) 图 2-16 各种交换机 48口交换机 24口交换机 4选择交换机考虑的问题 局域网交换机是组成网络系统的核心设备，对用 户而言，交换机的主要指标是价格、端口配置、 数据交换能力、包交换速度等因素。因此在选择 交换机时，应尽可能的从这几个方面考虑从而尽 量满足用户的需求。 3.7 路由器(Router) 路由器是在多个网络和介质之间实现 网络互联 的一种设备，是一种比网桥更高级、更复杂的网 络互联设备 ，路由器工作在网络层，它网关、网 桥、交换机的功能集于一体，可以将不同协议的网 络视为 子网而实现网络互联，主要是能跨越广域 网（WAN）将远程的LAN 互联成一个大的互联网 络。图2-17是CISCO的两款路由器。 CISCO 3640 路由器 CISCO 2610 路由器 图 2-17 CISCO 路由器 1路由器的和要功能 （1）实现 网络互联：路由器的主要功能是实现 真正意义上的网络互联， 可以实现 异质网络、多个子网和广域网的互联。在多网络互联的环境 中，路由器只接受源站或其他路由器的信息，不关心网络中使用的硬 件设备 ，只要求设备 运行与网络层协议 相一致的软件。 （2）进行复杂的路径控制和管理：路由器的主要功能是为经过 它的每个 数据包寻找一条最佳传输 路径，并将该数据的效地址传送到目的站。 路由器存放着一个路由表，在路由表中保存着子网的标志信息、网上 路由器的个数、下一个路由 器的名字或IP地址等内容。路由表可以由 网络系统管理员手工配置一个静态的路由表，也可以利用路由器通过 选路协议 学习的功能自动配置动态 路由表。静态路由表一旦配置完成 ，经过该 路由器的所有数据包均遵循该路由表设置的路径传输 数据， 若网络中有某台路由器发