计算机网络硬件：选择网络传输介质及网卡.ppt

计算机网络硬件 选择网络传输介质及网卡 本次课的目标 拟实现的能力目标能正确识别传输介质能正确使用网络接线能进行网卡硬件和驱动程序的安装 相关支撑知识传输介质特性网卡功能 分类 一 网卡 网络适配器 网络适配器NIC NetworkInterfaceCard 也称网卡 网卡是构成计算机网络系统中最基本的 最重要的和必不可少的连接设备 计算机主要通过网卡接入网络 网卡的作用 代表固定的网络地址在网络中传输数据 必须确定数据从哪台计算机来 到哪台计算机去 如何标识这些计算机呢 这就要靠网卡的物理地址来标识 数据从一台计算机传输到另外一台计算机时 也就是从一块网卡传输到另一块网卡 即从源网络地址传输到目的网络地址 以太网网卡的物理地址 EthernetAddress 是由十六进制数表示的 长度为6个字节的一组数字 IEEE802标准为每个网卡规定了一个6个字节48位的全局地址 它是站点的全球唯一的标识符 与其物理位置无关 MAC地址 物理地址 MAC地址的前3个字节 高24位 由IEEE统一分配给厂商 低24位由厂商分配给每一块网卡 所有厂商生产的所有网卡 物理地址绝对不会相同 网卡地址也是称为网卡的物理地址 可以认为就是该网卡所在站点的MAC地址 转换数据并将数据送到网线上网络上传输数据的方式与计算机内部处理数据的方式是不相同的 它必须遵从一定的数据格式 通信协议 当计算机将数据传输到网卡上时 网卡会将数据转换为网络设备可处理的字节 那样才能将数据送到网线上 网络上其它的计算机才能处理这些数据 接收数据并转换数据格式在网络中 网卡的工作是双重的 一方面它将本地计算机上的数据转换格式后送入网络 另一方面它负责接收网络上传过来的数据包 对数据进行与发送数据时相反的转换 将数据通过主板上的总线传输给本地计算机 网卡分类 按网卡的工作方式可分为 半双工 它的意思是虽然网卡可以接收发送数据 但是一次只能做一种动作 不能同时收发 全双工 就是能够 同时 接收与发送信号 例如电话就是一种全双工传输设备 我们在听对方讲话的同时 也可以发话给对方 理论上 全双工传输可以提高网络效率 但是实际上仍是配合其他相关设备才有用 例如必须选用双绞线的网络缆线才可以全双工传输 而且中间所接的集线器可交换机 也要能全双工传输 最后 所采用的网络操作系统也得支持全双工作业 如此才能真正发挥全双工传输的威力 一般来说 现在绝大部分的网卡都是全双工的了 按网卡的工作对象可分为普通工作站网卡和服务器专用网卡 普通工作站网卡是一般计算机上使用的网卡 主要特点是价康物美 兼容性强等特点 如图2 1所示为普通PCI网卡 服务器专用网卡是为了适应网络服务器的工作特点而专门设计的 价格较贵 但性能很好 图2 2是Intel千兆以太网卡 PRO 1000XTServerAdapter 它从电路设计 布局 用料上都比普通网卡高出不少档次 图2 2Intel的千兆位以太网卡 按网卡的总线类型可分为ISA网卡 EISA网卡和PCI网卡 因PC技术的发展 先后出现了不同接口类型的网卡 主要有以下几种 ISA网卡 工业标准结构 较原始的计算机上使用的总线结构 8位或16位机器主板上使用 已淘汰 EISA网卡 扩展工业标准结构 使用32位的总线结构 在386 486主板上可以找到 也渐渐的淡出市场 PCI网卡 即插即用总线结构 现在的主流总结结构方式 还有专门用于笔记本计算机的PCMCIA网卡 按网卡的接口类型可分为BNC接口 AUI接口 RJ 45接口及光纤接口根据传输介质的类型不同 主要有以下几种 BNC接口 细缆 网卡 用于总线结构的细同轴电缆中 AUI接口 粗缆 网卡 通常只有在连接粗同轴电缆 RJ 11 网线 或是连接收发器时才会使用 RJ 45接口网卡 双绞线 现在市场上的主要的接口方式 采用此接口的网卡速率有10Mbps 100Mbps和1000Mbps 按用于连接传输介质的端口的数量 可以将网卡分为单接口网卡 双接口网卡 如RJ 45 BNC 3端口网卡 如RJ 45 BNC AUI 等 光纤接口网卡 正在进入主流的接口方式 但还比较贵 按网卡的传输速率可分为10Mbps网卡 100Mbps网卡 10 100Mbps自适应网卡 1000Mbps网卡几种 10Mbps网卡 老的EISA网卡 或者带BNC口与RJ 45口的网卡 100Mbps网卡 传输速率固定为100Mbps的网卡 10 100Mbps自适应网卡 自适应是指网卡可以与远端网络设备 集线器或交换机 自动协商 确定当前的可用速率是10Mbps还是100Mbps 1000Mbps网卡 服务器应该采用千兆以太网网卡 这种网卡多用于服务器与交换机之间的连接 以提高整体系统的响应速率 网卡的选择 目前绝大多数的网络采用以太网技术 下面重点以以太网网卡为例 讨论选购网卡时应注意的问题 购买时应注意以下几个重点 网卡的总线类型现在市场上的主流总线接口是PCI接口 ISA接口已很少出现在主板上 而且PCI接口支持即插即用 速度相对比较快 而且安装设置相对比较容易 所以现在应该选择PCI接口的网卡为好 网卡的速度 网卡的接口类型 网卡的兼容性适用性好的网卡应通过各主流操作系统的认证 至少具备如下操作系统的驱动程序 Windows Netware Unix Linux等 相应的 市场上主流的网卡一般都带有这几种操作系统的驱动程序 另外 有的网卡在BootROM上做文章 加入防病毒功能 有的网卡则与主机板配合 借助一定的软件 实现远程唤醒 WakeonLAN 功能 可以通过网络远程启动计算机 还有的计算机则将网卡集成到了主机板上 网卡生产商 二 传输媒体 介质 传输介质的基本功能是携带数据信息 传输介质有许多类型的 典型的有 同轴电缆 非屏蔽双绞线 屏蔽双绞线 光缆等 影响传输介质选用的指标有 传输距离网络拓扑的结构成本安装的难易容量抗干扰能力 可靠性 传输频率与传输速率的区别 线缆的频带带宽 MHZ 表示的是单位时间内线路中的信号振荡的次数 是一个表征频率的物理量 线缆上传输的数据速率 Mbps 表示的是单位时间内线路中传输的二进制位的数量 是一个表征速率的物理量 传输频率表示传输介质提供的信息传输的基本带宽 带宽取决于所用导线的质量 每一根导线的精确长度及传输技术 有线传输媒体 双绞线 常见双绞线的型号 同轴电缆 同轴电缆 细同轴50 D 1 02cm 10Mbps185m 4中继 5段 925m 优缺点 价格低安装方便 T型连接器 BNC接头 Terminator 抗干扰能力强距离短可靠性差 同轴电缆 粗同轴50 D 2 54cm 10Mbps500m 4中继 5段 2500m 优缺点 价格稍高安装方便 收发器 收发器电缆 Terminator 抗干扰能力强距离中等可靠性好 光纤 依靠光波承载信息速率高 通信容量大仅受光电转换器件的限制 100Gb s 传输损耗小 适合长距离传输抗干扰性能极好 保密性好轻便 光纤传输原理 利用了光的反射 光从一种介质入射到另一种介质时会产生折射 折射量取决于两种介质的折射率 当入射角 临界值时产生全反射 不会泄漏 光纤 纤芯 折射率高 玻璃包层 折射率低亮度调制 有脉冲 1 无脉冲 0光传输系统 光源 介质 光检测器光源 850nm 1300nm 1500nm发光二极管 激光二极管介质 光纤光检测器 光电二极管PIN 雪崩二极管APD单向传输 双向需两根光纤 用光纤传输电信号时 在发送端先将其变成光信号 而在接收端又要由光检测器还原成电信号 光纤的电信号传送过程如图2 7所示 图2 7光纤的电信号传送过程 光缆外观图光缆结构示意图 光纤 光纤的分类 单模光纤 单束光 纤芯直径一般在8 10 m之间 包层直径为125 m 传输距离长 用于室外 较贵多模光纤 多束光 纤芯直径一般在50 100 m之间 包层直径为125 230 m之间 传输距离短 用于室内 便宜 介质的比较 无线介质 使用电磁波或光波携带信息无需物理连接适用于长距离或不便布线的场合易受干扰 微波通信载频2 40GHZ范围 频率高 可同时传送多路信息 沿直线传播 受距离限制 直接传播的距离与天线高度有关 天线越高传输越远 超过一定的距离需中继 地面微波接力 卫星通信 微波通信的一种特殊形式 利用地球同步卫星做中继转发微波信号 容量大 传输距离远 但是传输延迟时间长 地球同步卫星 传输介质的选择 传输介质的选择要从以下因素来考虑 网络拓扑的结构 实际需要的通信容量 可靠性要求 能承受的价格范围 双绞线的显著特点是价格便宜 但与同轴电缆相比 其带宽受到限制 对于单个建筑物内的低通信容量网络来说 双绞线