计算机外部设备使用与维护之网络设备(ppt 93页).ppt

第6章网络设备 随着计算机技术的飞速发展 计算机网络已经渗透到社会的各个领域 与我们的生活密切相关 网络控制着社会经济的发展 也使人们的工作和生活方式发生了巨大的变化 但是 随着网络规模的扩大 影响网络稳定运行的问题也大大增加 如交换机 调制调解器 路由器以及通信线路等网络硬件设备的故障问题 网络服务软件和管理软件的设置 优化问题 网络安全问题等 要解决这些问题 就要先了解局域网 了解路由器 交换机 网关等网络设备 6 1调制解调器 Modem 我们常说的Modem 其实是Modulator 调制器 与Demodulator 解调器 的简称 中文称为调制解调器 也有人根据Modem的谐音 亲昵地称之为 猫 我们知道 计算机内的信息是由 0 和 1 组成数字信号 而在电话线上传递的却只能是模拟信号 于是 当两台计算机要通过电话线进行数据传输时 就需要一个设备负责数字信号与模拟信号间或模拟信号与数字信号间的转换 通常称为数 模D A 模 数转换或A D转换 这个数模转换器就是Modem 计算机在发送数据时 先由Modem把数字信号转换为相应的模拟信号 这个过程称为 调制 经过调制的信号通过电话载波传送到另一台计算机之前 也要经由接收方的Modem负责把模拟信号还原为计算机能识别的数字信号 这个过程我们称 解调 正是通过这样一个 调制 与 解调 的数模转换过程 从而实现了两台计算机之间的远程通讯 6 1 1Modem的分类 一般来说 根据Modem的形态和安装方式 可以大致可以分为以下四类 1 外置式Modem外置式Modem放置于机箱外 通过串行通讯口与主机连接 如图6 1所示 这种Modem方便灵巧 易于安装 闪烁的指示灯便于监视Modem的工作状况 但外置式Modem需要使用额外的电源与电缆 2 内置式Modem内置式Modem安装机箱内 插在主板的扩展插槽上 如图6 2所示 无需额外的电源与电缆 且价格比外置式Modem要便宜一些 3 PCMCIA插卡式Modem插卡式Modem如图6 3所示 主要用于笔记本电脑 体积纤巧 配合移动电话 可方便地实现移动办公 图6 1外置式Modem图6 2内置式Modem 图6 3插卡式Modem图6 4机架式Modem 4 机架式Modem机架式Modem相当于把一组Modem集中于一个箱体或外壳里 并由统一的电源进行供电 如图6 4所示 机架式Modem主要用于电信局 校园网 金融机构等网络的中心机房 除以上四种常见的Modem外 还有ISDN调制解调器 CableModem和ADSL调制解调器 CableModem利用有线电视的电缆进行信号传送 不但具有调制解调功能 还集路由器 集线器 桥接器于一身 理论传输速度可达10Mbps以上 通过CableModem上网 每个用户都有独立的IP地址 相当于拥有了一条个人专线 Modem的最重要技术指标是传输速率 指的是Modem每秒钟传送的数据量大小 我们平常说的56K 128K 等 指的就是Modem的传输速率 传输速率以bps 比特 秒 为单位 因此 一台56K的Modem每秒钟可以传输56000bit的数据 6 1 2Modem的传输模式 Modem最初只是用于数据传输 然而 随着用户需求的不断增长以及厂商之间的激烈竞争 目前市场上越来越多的出现了一些 二合一 三合一 的Modem 这些Modem除了可以进行数据传输以外 还具有传真和语音传输功能 1 传真模式 FaxModem 通过Modem进行传真 除省下一台专用传真机的费用外 好处还有很多 如可以直接把计算机内的文件传真到对方的计算机或传真机 而无需先把文件打印出来 可以对接收到的传真方便地进行保存或编辑 可以克服普通传真机由于使用热敏纸而造成字迹逐渐消退的问题 由于Modem使用了纠错的技术 传真质量比普通传真机要好 尤其是对于图形的传真更是如此 目前的FaxModem大多遵循V 29和V 17传真协议 其中V 29支持9600bps传真速率 而V 17则可支持14400bps的传真速率 2 语音模式 VoiceModem 语音模式主要提供了电话录音留言和全双工免提通话功能 真正使电话与电脑融为一体 这里 我们主要讨论的是一种新的语音传输模式 DSVD DigitalSimultaneousVoiceandData DSVD是由Hayes Rockwell U s Robotics Intel等公司在1995年提出的一项语音传输标准 是现有的V 42纠错协议的扩充 DSVD通过采用DigiTalk的数字式语音与数据同传技术 使Modem可以在普通电话线上一边进行数据传输一边进行通话 DSVDModem保留了8K的带宽 也有的Modem保留8 5K的带宽 用于语音传送 其余的带宽则用于数据传输 语音在传输前会先进行压缩 然后与需要传送的数据综合在一起 通过电话载波传送到对方用户 在接收端 Modem先把语音与数据分离开来 再把语音信号进行解压和数 模转换 从而实现的数据 语音的同传 DSVDModem在远程教学 协同工作 网络游戏等方面有着广泛的应用前景 但在目前 由于DSVDModem的价格比普通的VoiceModem要贵 而且要实现数据 语音同传功能时 需要对方也使用DSVDModem 从而在一定程度上阻碍了DSVDModem的普及 6 1 3Modem的安装 Modem的安装过程可以分为硬件安装与软件安装两部分 1 Modem的硬件安装 1 外置式Modem的安装第一步 连接电话线 把电话线的RJ11插头插入Modem的Line接口 再用电话线把Modem的Phone接口与电话机连接 第二步 关闭计算机电源 将Modem所配的电缆的一端 25针阳头端 与Modem连接 另一端 9针或者25针插头 与主机上的COM口连接 第三步 将电源变压器与Modem的POWER或AC接口连接 接通电源后 Modem的MR指示灯应长亮 如果MR灯不亮或不停闪烁 则表示未正确安装或Modem自身故障 对于带语音功能的Modem 还应把Modem的SPK接口与声卡上的LineIn接口连接 当然也可直接与耳机等输出设备连接 另外 Modem的MIC接口用于连接驻极体麦克风 但最好还是把麦克风连接到声卡上 2 内置式Modem的安装第一步 根据说明书的指示 设置好有关的跳线 由于COM1与COM3 COM2与COM4共用一个中断 因此通常可设置为COM3 IRQ4或COM4 IRQ3 第二步 关闭计算机电源并打开机箱 将Modem卡插入主板上任一空置的扩展槽 第三步 连接电话线 把电话线的RJ11插头插入Modem卡上的Line接口 再用电话线把Modem卡上的Phone接口连接 此时拿起电话机 应能正常拨打电话 2 Modem的软件安装当硬件安装完成后 打开计算机 外置式Modem还应打开Modem的开关 对于大多数Modem Windows会报告 找到新的硬件设备 此时只需选择 硬件厂商提供驱动程序 并插入Modem的安装盘即可 如果Windows启动后未能侦测到Modem 也可以按以下步骤完成安装 第一步 进入Windows的 控制面板 双击 调制解调器 图标 并在属性窗口中单击 添加 按钮 第二步 选中 不检测调制解调器 而将从清单中选定一个 然后单击 下一步 第三步 在Modem列表中选择相应的厂商与型号 然后单击 下一步 或者插入Modem的安装盘后 选择 从磁盘安装 即可 要证明Modem是否安装成功 可使用Windows附件中的电话拨号程序随便拨打一个电话 如果成功的话 说明Modem已被正确安装 对于上网用户 还需要安装拨号网络和协议 3 Modem指示灯的含义MR Modem已准备就绪 并成功通过自检 TR 终端准备就绪 SD Modem正在发出数据 RD Modem正在接收数据 OH 摘机指示 Modem正占用电话线 CD 载波检测 Modem与对方连接成功 RI Modem处于自动应答状态 某些Modem用AA表示HS 高速指示 速率大于9600 6 1 4Modem的芯片 Modem的芯片就好像处理器的品牌一样有不同厂家的产品 其中占有量最大的是ROCKWELL芯片 它占全球市场份额的70 左右 地位和处理器市场上的Intel差不多 目前国内大多数外置Modem产品采用的都是ROCKWELL芯片 其次是TI芯片 著名的USR 大黑猫 就用TI芯片 除此以外 还有CurissLogic的产品 不过使用这种芯片的外置Modem比较少 总的来看 采用ROCKWELL芯片的Modem的性能和稳定性都比采用其他芯片的Modem要好 但USR的 大黑猫 是个特例 在国际市场上TI芯片的交易价格要比ROCKWELL芯片低一些 6 1 5Modem常见故障的处理 1 56K的Modem不能上到56K 1 实际的56Kmodem最高速度只能达到53K左右 考虑各种影响 56Kmodem的速度一般在45 53K之间 2 电话线路在很大程度上影响Modem的传输速度 如果电话线路质量不好 线路电压不稳 56K的Modem就上不到56K 另外使用分机上网 也会影响上网速度 3 未安装正确的驱动程序 4 和ISP使用的协议不同 只有您的Modem和您的ISP协议相同时 Modem才会达到56K的标准 排除以上原因 56KModem仍速度远远低于53K 这就是您的Modem硬件问题 可以考虑更换或送修了 2 Modem经常掉线 产生掉线问题可能有以下几种原因 1 电话线路质量不好 2 若数据终端就绪 DTR 信号无效持续的时间超过Modem默认设置值 就会引起掉线 3 如果您的电话具有 呼叫等待 这一程控电话新功能 每当有电话打进来 调制解调器就会受到干扰而断开 4 另外 Modem本身的质量以及不同Modem间的兼容性问题也是引起Modem掉线的一个普遍存在的原因 3 Modem无拨号音当在夜深人静的时候上网时 为了不使拨号音影响别人睡眠 可以通过适当的AT命令来改变 可以用ATM0设置Modem无拨号音 而ATM1设置Modem从拨号到连接时有拨号音 对于音量的选择您可以通过以下指令改变 ATL0 低音量 ATL1 低音量 ATL2 中音量 ATL3 高音量 4 传真速率达不到14400Modem的最大传真速率是14400 而发传真时速率只有9600 这是因为大部分传真机的发送和接受速率都是9600 只有使用速率是14400或是33600的传真机 Modem的传真速率才会达到14400 6 2集线器 图6 5RJ45接口集线器图6 6USB口集线器 随着网络技术的发展 集线器技术也在不断改进 如在集线器中加入了一些交换机 SWITCH 技术 具有堆叠技术的堆叠式集线器 有的集线器还具有智能交换机功能 可以说集线器产品已在技术上向交换机技术进行了过渡 具备了一定的智能性和数据交换能力 但随着交换机价格的不断下降 仅有的价格优势已不再明显 集线器的市场越来越小 处于淘汰的边缘 尽管如此 集线器对于家庭或者小型企业来说 在经济上还是有一点诱惑力的 特别适合家庭几台机器的网络或者中小型公司作为分支网络使用 HUB是一个多端口的转发器 当以HUB为中心设备时 网络中某条线路产生了故障 并不影响其它线路的工作 所以HUB在局域网中得到了广泛的应用 大多数的时候它用在星型与树型网络拓扑结构中 以RJ45接口与各主机相连 也有BNC接口 普通集线器外部板面结构非常简单 高档集线器从外表上看 与现代路由器或交换式路由器没有多大区别 尤其是现代双速自适应以太网集线器 由于普遍内置有可以实现内部10Mb s和100Mb s网段间相互通信的交换模块 使得这类集线器完全可以在以该集线器为节点的网段中 实现各节点之间的通信交换 有时也将此类交换式集线器简单地称之为交换机 这些都使得初次使用集线器的用户很难正确地辨别它们 但根据背板接口类型来判别集线器 是一种比较简单的方法 6 2 1集线器的分类 1 按照对输入信号的处理方式 集线器可以分为无源HUB 有源HUB和智能HUB 1 无源HUB不对信号做任何的处理 对介质的传输距离没有扩展 并且对信号有一定的影响 连接在这种HUB上的每台计算机 都能收到来自同一HUB上所有其它电脑发出的信号 2 有源HUB有源HUB与无源HUB的区别就在于它能对信号放大或再生 这样它就延长了两台主机间的有效传输距离 3 智能HUB智能HUB除具备有源HUB所有的功能外 还有网络管理及路由功能 在智能HUB网络中 不是每台机器都能收到信号 只有与信号目的地址相同地址端口计算机才能收到 有些智能HUB可自行选择最佳路径 这就对网络有很好的管理 2 按结构和功能分类 集线器可分为未管理的集线器 堆叠式集线器和底盘集线器三类 1 未管理的集线器最简单的集线器通过以太网总线提供中央网络连接 以星形的形式连接起来 这称之为未管理的集线器 只用于很小型的至多12个节点的网络中 在少数情况下 可以更多一些 未管理的集线器没有管理软件或协议来提供网络管理功能 这种集线器可以是无源的 也可以是有源的 有源集线器使用得更多 3 堆叠式集线器堆叠式集线器是稍微复杂一些的集线器 堆叠式集线器最显著的特征是8个转发器可以直接彼此相连 这样只需简单地添加集线器并将其连接到已经安装的集线器上就可以扩展网络 这种方法不仅成本低 而且简单易行 3 底盘集线器底盘集线器是一种模块化的设备 在其底板电路板上可以插入多种类型的模块 有些集线器带有冗余的底板和电源 同时 有些模块允许用户不必关闭整个集线器便可替换那些失效的模块 集线器的底板给插入模块准备了多条总线 这些插入模块可以适应不同的段 如以太网 快速以太网 光纤分布式数据接口 FiberDistributedDataInterface FDDl 和异步传输模式 AsynchronousTransferMode ATM 中 有些集线器还包含有网桥 路由器或交换模块 有源的底盘集线器还可能会有重定时的模块 用来与放大的数据信号关联 3 按局域网的类型分类 集线器可分为五种不同类型 1 单中继网段集线器最简单的集线器 是一类用于最简单的中继式LAN网段的集线器 与堆叠式以太网集线器或令牌环网多站访问部件 MAU 等类似 2 多网段集线器从单中继网段集线器直接派生而来 采用集线器背板 这种集线器带有多个中继网段 其主要优点是可以将用户分布于多个中继网段上 以减少每个网段的信息流量负载 网段之间的信息流量一般要求独立的网桥或路由器 3 端口交换式集线器该集线器是在多网段集线器基础上 将用户端口和多个背板网段之间的连接过程自动化 并通过增加端口交换矩阵 PSM 来实现的集线器 PSM可提供一种自动工具 用于将任何外来用户端口连接到集线器背板上的任何中继网段上 端口交换式集线器的主要优点是 可实现移动 增加和修改的自动化特点 5 网络互联集线器端口交换式集线器注重端口交换 而网络互联集线器在背板的多个网段之间可提供一些类型的集成连接 该功能通过一台综合网桥 路由器或LAN交换机来完成 目前 这类集线器通常都采用机箱形式 6 交换式集线器目前 集线器和交换机之间的界限已变得模糊 交换式集线器有一个核心交换式背板 采用一个纯粹的交换系统代替传统的共享介质中继网段 此类产品已经上市 并且混合的 中继 交换 集线器很可能在以后几年控制这一市场 应该指出 这类集线器和交换机之间的特性几乎没有区别 6 2 2集线器的工作特点 依据IEEE802 3协议 集线器功能是随机选出某一端口的设备 并让它独占全部带宽 与集线器的上联设备 交换机 路由器或服务器等 进行通信 由此可以看出 集线器在工作时具有以下两个特点 首先 Hub只是一个多端口的信号放大设备 工作中当一个端口接收到数据信号时 由于信号在从源端口到Hub的传输过程中已有了衰减 所以Hub便将该信号进行整形放大 使被衰减的信号再生 恢复 到发送时的状态 紧接着转发到其他所有处于工作状态的端口上 从Hub的工作方式可以看出 它在网络中只起到信号放大和重发作用 其目的是扩大网络的传输范围 而不具备信号的定向传送能力 是 个标准的共享式设备 因此有人称集线器为 傻Hub 或 哑Hub 其次 Hub只与它的上联设备 如上层Hub 交换机或服务器 进行通信 同层的各端口之间不会直接进行通信 而是通过上联设备再将信息广播到所有端口上 由此可见 即使是在同一Hub的不同两个端口之间进行通信 都必须要经过两步操作 第一步是将信息上传到上联设备 第二步是上联设备再将该信息广播到所有端口上 不过 随着技术的发展和需求的变化 目前的许多Hub在功能上进行了拓宽 不再受这种工作机制的影响 由Hub组成的网络是共享式网络 同时Hub也只能够在半双工下工作 Hub主要用于共享网络的组建 是解决从服务器直接到桌面最经济的方案 在交换式网络中 Hub直接与交换机相连 将交换机端口的数据送到桌面 使用Hub组网灵活 它处于网络的一个星型结点 对结点相连的工作站进行集中管理 不让出问题的工作站影响整个网络的正常运行 并且用户的加入和退出也很自由 6 2 3集线器的工作原理 在环型网络中只存在一个物理信号传输通道 都是通过一条传输介质来传输的 这样就存在各节点争抢信道的矛盾 传输效率较低 引入集线器这一网络集线设备后 每一个站是用它自己专用的传输介质连接到集线器的 各节点间不再只有一个传输通道 各节点发回来的信号通过集线器集中 集线器再把信号整形 放大后发送到所有节点上 这样至少在上行通道上不再出现碰撞现象 但基于集线器的网络仍然是一个共享介质的局域网 这里的 共享 其实就是集线器内部总线 所以当上行通道与下行通道同时发送数据时仍然会存在信号碰撞现象 当集线器将从其内部端口检测到碰撞时 产生碰撞强化信号 Jam 向集线器所连接的目标端口进行传送 这时所有数据都将不能发送成功 形成网络 大塞车 正因为集线器的这一不足之处 所以它不能单独应用于较大网络中 通常是与交换机等设备一起分担小部分的网络通信负荷 集线器的数据传输效率是比较低的 因为它在同一时刻只能有一个方向的数据传输 也就是所谓的 单工 方式 如果网络中要选用集线器作为单一的集线设备 则网络规模最好在10台以内 而且集线器带宽应为10 100Mbps以上 集线器除了共享带宽这一不足之处外 还有一个方面在选择集线器时必须要考虑到它的广播方式 因为集线器属于纯硬件网络底层设备 基本上不具有 智能记忆 能力 也不具备交换机所具有的MAC地址表 所以它发送数据时都是没有针对性的 而是采用广播方式发送 也就是说当它要向某节点发送数据时 不是直接把数据发送到目的节点 而是把数据包发送到与集线器相连的所有节点 这种广播发送数据方式有两方面不足 一是用户数据包向所有节点发送 很可能带来数据通信的不安全因素 很容易被他人非法截获数据包 二是由于所有数据包都是向所有节点同时发送 加上以上所介绍的共享带宽方式 就更加可能造成网络塞车现象 更加降低了网络执行效率 6 2 4局域网集线器的选择 由于交换机技术的发展 在局域网尤其是 些大中型局域网中 集线器已逐渐退出应用 而被交换机代替 目前 集线器主要应用于一些中小型网络或大中型网络的边缘部分 下面以中小型局域网的应用为特点 介绍其选择方法 1 以速度为标准集线器速度的选择 主要决定于以下3个因素 1 上联设备带宽如果上联设备允许跑100Mbit s 自然可购买lOOMbit s集线器 否则lOMbit s集线器应是理想选择 由于是对于网络连接设备数较少 而且通信流量不是很大的网络来说 lOMbit s集线器就可以满足应用需要 2 提供的连接端口数由于连接在集线器上的所有站点均争用同一个上行总线 所以连接的端口数目越多 就越容易造成冲突 同时 发往集线器任一端口的数据将被发送至与集线器相连的所有端口上 端口数过多将降低设备有效利用率 依据实践经验 一个lOMbit s集线器所管理的计算机数不宜超过15个 lOOMbit s的不宜超过25个 如果超过 应使用交换机来代替集线器 3 应用需求传输的内容不涉及语音 图像 传输量相对较小时 选择10Mbit s即可 如果传输量较大 且有可能涉及多媒体应用 注意集线器不适于用来传输时间敏感性信号 如语音信号 时 应当选择100Mbit s或10 100Mbit s自适应集线器 10 100Mbit s自适应集线器的价格一般要比100Mbit s的高 2 以能否满足拓展为标准当一个集线器提供的端口不够时 一般有以下两种拓展用户数目的方法 1 堆叠堆叠是解决单个集线器端口不足时的一种方法 但是因为堆叠在一起的多个集线器还是工作在同一个环境下 所以堆叠的层数也不能太多 然而 市面上许多集线器以其堆叠层数比其他品牌的多而作为卖点 如果遇到这种情况 要区别对待 一方面可堆叠层数越多 一般说明集线器的稳定性越高 另一方面可堆叠层数越多 每个用户实际可享有的带宽则越小 2 级连级连是在网络中增加用户数的另一种方法 但是此项功能的使用 般是有条件的 即Hub必须提供可级连的端口 此端口上常标为 Uplink 或 MDI 的字样 用此端口与其他的Hub进行级连 如果没有提供专门的端口而必须要进行级连时 连接两个集线器的双绞线在制作时必须要进行错线 3 以是否提供网管功能为标准早期的Hub属于一种低端的产品 且不可管理 近年来 部分集线器在技术上引进了交换机的功能 可通过增加网管模块实现对集线器的简单管理 SNMP 以方便使用 但需要指出的是 尽管同是对SNMP提供支持 不同厂商的模块是不能混用的 同时同一厂商的不同产品的模块也不同 4 适当考虑品牌和价格高档Hub主要还是由品牌占领 如3COM Intel Bay等 它们在设计上比较独特 一般几个甚至是每个端口配置一个处理器 当然 价格也较高 我国台湾地区的D Link和Accton占有了中低端Hub的主要份额 联想 实达 TPLink等公司分别以雄厚的实力向市场上推出了自己的产品 这些中低档产品均采用单处理器技术 其外围电路的设计思想大同小异 实现这些思想的焊接工艺手段也基本相同 价格相差不多 近来 随着交换机产品价格的日益下降 集线器市场日益痿缩 不过 在特定的场合 集线器以其低延迟的特点可以用更低的投入带来更高的效率 交换机不可能完全代替集线器 6 2 5集线器的安装 了解集线器的工作原理后 下面介绍集线器在局域网中的安装与连接方法 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 包括后面将要讲到的交换机 路由器等都一样 集线器的接口相对来说是最简单的 为了熟练地掌握集线器的各种应用连接 有必要对集线器的一些主要接口进行认识 1 集线器常见端口集线器通常都提供三种类型的端口 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 一些高档集线器还提供有光纤端口和其他类型的端口 1 RJ 45接口RJ 45接口可用于连接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 一般来说以太网集线器都会提供这种端口 我们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RJ 45端口可直接连接计算机 网络打印机等终端设备 也可以与其他交换机 集线器等集线设备和路由器进行连接 需要注意的是 当连接至不同设备时 所使用的双绞线电缆的跳线方法有所不同 2 BNC端口BNC端口就是用于与细同轴电缆连接的接口 它一般是通过BNCT型接头进行连接的 大多数10Mbit s集线器都拥有一个BNC端口 当集线器同时拥有BNC和RJ 45端口时 由于既可通过RJ 45端口与双绞线网络连接 又可通过BNC接口与细缆网络连接 因此 可实现双绞线和细同轴电缆两个采用不同通讯传输介质的网络之间的连接 这种双接口的特性可用于兼容原有的细同轴电缆网络 10Base 2 并可实现逐步向主流的双绞线网络 10Base T 的过渡 当然还可实现与远程细同轴电缆网络 少于185米 之间的连接 同样 如果两个网络之间的距离大于100米 使用双绞线不能实现两个网络之间的连接时 这时也可以通过集线器的BNC端口利用细同轴电缆传输将两个输网络连接起来 而两个网络都可以仍采用双绞线这种廉价 常见的传输介质 不过要注意的是这两个网络之间的距离仍不能大于185m 3 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 主要是在一些骨干级集线器中才具备 由于采用粗同轴电缆作为传输介质的网络造价较高 且布线较为困难 所以 实践中真正用于粗同轴电缆进行布线的情况已十分少见 不过 由于单段粗同轴电缆的 10Base 5 所支持的传输距离高达500米 因此 完全可以使用粗同轴电缆作为较远距离网络之间连接的通讯电缆 因此 也可以作为一种廉价的远程连接解决方案 4 集线器堆叠端口这种端口当然是只有可堆栈集线器才具备的 它的作用也就是如它的名字一样 是用来连接两个可堆栈集线器的 一般来说一个可堆栈集线器中同时具有两个外观类似的端口 一个标注为 UP 另一个就标注为 DOWN 在连接时是用电缆从一个集线器的 UP 端口连接到另一个可堆集线器的 DOWN 端口上 都是 母 头 所以连接线端就必须都是 公头 了 不过这种连接线是购买可堆栈集线器时厂家提供的 2 集线器的安装集线器的安装相对简单 尤其是傻瓜集线器 只要将其固定在配线柜并插上电源线即可 需要连接哪根双绞线 就把哪根双绞线的RJ 45头插入至集线器端口即可 智能集线器虽然也是固定好就能使用 不过 如果想实现远程管理 就必须进行必要的配置 为集线器指定IP地址信息 另外在一些大的网络中一般都采用机架式集线器 这样就涉及到集线器的机架安装了 6 2 6集线器常见故障的处理 对于最普通最常用的星型拓扑结构来说 集线器 HUB 是心脏部分 一旦它出现问题 整个网络便无法工作 所以它的好坏对于整个网络来说都是相当重要的 集线器 HUB 或交换机 Switch 是局域网中用的最为普及的设备 一般情况下 它们为用户查找网络故障提供方便 如通过观察与HUB 或Switch 连接端口的指示灯是否发亮 可以判断网络连接是否正常 对于lO lOOMb s自适应HUB 或Switch 而言 还可通过连接端口指示灯的不同颜色来判断被连接的电脑是工作在10Mb s状态下 还是lOOMb s状态下 所以 在大多数应用场合 HUB 或Switch 的使用是有利于网络维护的 但是 因为HUB 或Switch 的使用不当或自身损坏 都将给网络的连接带来问题 1 集线器在100Mb s网络中的应用故障在局域网中 当网络的连接范围较大时 可通过HUB之间的级联扩大网络的传输距离 在10Mb s网络中最多可级联四级 使网络的最大传输距离达到600m 但当网络从10Mb s升级到100Mb s或新建一个100Mb s的局域网时 如果采用普通的方法对100MHUB进行连接 将使局域网络无法正常工作 众所周知 在100Mb s网络中只允许对两个100Mb s的HUB进行级联 而且两个10Mb sHUB之间的连接距离不能大于5m 所以100Mb s局域网在使用HUB时最大距离为205m 如果实际连接距离不符合以上要求 网络将无法连接 2 集线器在进行级联时的应用故障某单位自行组建一个局域网 使用了两个16口 还带一个级联端口 的10M共享式集线器 所有电脑通过HUB与总机房的HUB相连 其中HUBA通过级联端口连接到HUBB的第16个端口上 HUBB通过级连端口连接到总机房的HUB上 其他端口分别连接工作站 整个工作站使用静态IP地址 其值分别为192 168 0 2 192 168 0 3 依次类推 192 168 0 1分配给NT服务器使用 每台电脑 包括服务器 的子网掩码全部为255 255 255 0 在正式连接服务器前每设置一台工作站 都使用Ping命令进行测试 结果全部都连通 而且HUBA所连接的工作站全部也能用Ping命令与HUBB所连接的工作站相通 但是 当连入了服务器后 只有HUBB所连接的工作站能够登录服务器 而HUBA所连接的工作站却无法登录 通过观察电脑上网卡的指示灯 以及两个HUB上各端口的指示灯 除发现HUBB的第16个端口与HUBA的级联端口对应的指示灯不亮外 所有网卡和其他端口的指示灯都均匀发亮 说明电脑与HUB之间的连接均正常 因此问题极有可能是出在HUBA的级联端口与HUBB的第16个端口上 按照这种情况 开始怀疑在HUBA的级联端口和HUBB的第16个端口中至少有一个端口是坏的 为了进一步确认其端口是坏的 可将两个HUB的位置进行的调换 但结果依然如旧 接下来试着把连接HUBA级联端口的双绞线插在了HUBB的别处的一个普通端口上 结果问题解决了 网络中所有的工作站都能与服务器连通 而且两个HUB所连接的工作站都能相互得到响应 由此可以看出 有些HUB的级联端口和与之紧靠的一个端口不是独立的两个端口 而应属于同一个端口 虽然存在两个独立的物理端口 以前的许多HUB是使用了一个拨动开关在两个端口之间进行级联端口的选择 而在随后推出的产品中却省了这个开关 但如果将其中一个端口作为级联端口使用 另一个端口将无效 3 HUB经常烧坏经测试 其中A楼的电源系统已经老化 零线绝对电压是30V 火线绝对电压是250V 而用万用表量电压还是220V UB到B楼HUB 则两个HUB要承受30V的电势差 很可能因此而损坏 解决的办法很简单 只需在A楼的交换机房接一根地线即可 6 3交换机 交换 switching 是按照通信两端传输信息的需要 用人工或设备自动完成的方法 把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称 广义的交换机 switch 就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备 图6 7是D Link千兆以太网交换机DGS 1224T交换机 这款千兆网络交换机为二层工作组交换机 内存512KB 交换方式为存储 转发 背板带宽48Gbps 具有24个端口 2个模块化插槽 全面支持全双工模式 在计算机网络系统中 交换概念的提出是对于共享工作模式的改进 我们以前介绍过的HUB集线器就是一种共享设备 HUB本身不能识别目的地址 当同一局域岗内的A主机给B主机传输数据时 数据包在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的 由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收 也就是说 在这种工作方式下 同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯 如果发生碰撞还得重试 图6 7D Link千兆以太网交换机 交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵 交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上 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 网卡的硬件地址 的NIC 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 目的MAC若不存在广播到所有的端口 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MAC地址表中 使用交换机也可以把网络 分段 通过对照MAC地址表 交换机只允许必要的网络流量通过交换机 通过交换机的过滤和转发 可以有效的隔离广播风暴 减少误包和错包的出现 避免共享冲突 交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输 每一端口都可视为独立的网段 连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽 无须同其他设备竞争使用 当节点A向节点D发送数据时 节点B可同时向节点C发送数据 而且这两个传输都享有网络的全部带宽 都有着自己的虚拟连接 如果使用的是10Mbps的以太网交换机 那么该交换机这时的总流通量就等于2 10Mbps 20Mbps 而使用10Mbps的共享式HUB时 一个HUB的总流通量也不会超出10Mbps 总之 交换机是一种基于MAC地址识别 能完成封装转发数据包功能的网络设备 交换机可以 学习 MAC地址 并把其存放在内部地址表中 通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径 使数据帧直接由源地址到达目的地址 6 3 1交换机的分类 从广义上来看 交换机分为两种 广域网交换机和局域网交换机 广域网交换机主要应用于电信领域 提供通信用的基础平台 而局域网交换机则应用于局域网络 用于连接终端设备 如PC机及网络打印机等 从传输介质和传输速度上可分为以太网交换机 快速以太网交换机 千兆以太网交换机 FDDI交换机 ATM交换机和令牌环交换机等 从规模应用上又可分为企业级交换机 部门级交换机和工作组交换机等 各厂商划分的尺度并不是完全一致的 一般来讲 企业级交换机都是机架式 部门级交换机可以是机架式 插槽数较少 也可以是固定配置式 而工作组级交换机为固定配置式 功能较为简单 另一方面 从应用的规模来看 作为骨干交换机时 支持500个信息点以上大型企业应用的交换机为企业级交换机 支持300个信息点以下中型企业的交换机为部门级交换机 而支持100个信息点以内的交换机为工作组级交换机 本文所介绍的交换机指的是局域网交换机 6 3 2交换机的功能 学习以太网交换机 了解每一端口相连设备的MAC地址 并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中 转发 过滤 当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时 它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口 如该数据帧为广播 组播帧则转发至所有端口 消除回路 当交换机包括一个冗余回路时 以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生 同时允许存在后备路径 交换机除了能够连接同种类型的网络之外 还可以在不同类型的网络 如以太网和快速以太网 之间起到互连作用 如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等的高速连接端口 用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽 一般来说 交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段 但是有时为了提供更快的接入速度 可以把一些重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上 这样 网络的关键服务器和重要用户就拥有更快的接入速度 支持更大的信息流量 6 3 3交换机与集线器的区别 交换机与集线器的区别从大的方面来看有三点 1 从OSI体系结构来看集线器属于第一层物理层设备 而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备 也就是说集线器只是对数据的传输起到同步 放大和整形的作用 对于数据传输中的短帧 碎片等无法进行有效的处理 不能保证数据传输的完整性和正确性 而交换机不但可以对数据的传输做到同步 放大和整形 而且可以过滤短帧 碎片等 2 从工作方式看集线器是一种广播模式 也就是说集线器的某个端口工作的时候 其它所有端口都能够收听到信息 容易产生广播风暴 当网络较大时网络性能会受到很大影响 而交换机能够避免这种现象 当交换机工作的时候 只有发出请求的端口与目的端口之间相互响应而不影响其它端口 因此交换机能够隔离冲突域和有效地抑制广播风暴的产生 3 从带宽来看集线器不管有多少个端口 所有端口都共享一条带宽 在同一时刻只能有两个端口传送数据 其它端口只能等待 同时集线器只能工作在半双工模式下 而对于交换机而言 各个端口都有一条独占的带宽 当两个端口工作时不影响其它端口的工作 同时交换机不但可以工作在半双工模式下也可以工作在全双工模式下 6 3 4交换机常见故障的处理 在网络硬件设备中 交换机的故障相对来说是比较少的 下面介绍交换机的常见故障及处理方法 1 将某工作站连接到交换机后 无法Ping通其它电脑 看桌面上 本地连接 图标显示网络不通 或者是在某个端口上连接的时间超过了10秒 超过了交换机端口的正常反应时间 采用重新启动交换机的方法 一般能解决这种端口无响应的问题 但端口故障则需要更换接入端口 2 将某工作站连接到交换机上的几个端口后 无法Ping通局域网内其它电脑 但桌面上 本地连接 图标仍然显示网络连通 先检查这些被Ping的电脑是否安装有防火墙 三层交换机可以设置VLAN 虚拟局域网 不同VLAN内的工作站在没设置路由的情况下无法Ping通 因此要修改VLAN的设置 使它们在一个VLAN中 或设置路由使VLAN之间可以通讯 3 某交换机连接的所有电脑都不能正常与网内其它电脑通讯这是典型的交换机死机现象 可以通过重新启动交换机的方法解决 如果重新启动后 故障依旧 则检查一下与交换机连接的所有电脑 看逐个断开连接的每台电脑的情况 慢慢定位到某个故障电脑 会发现多半是某台电脑上的网卡故障导致的 4 有网管功能的交换机的某个端口变得非常缓慢 最后导致整台交换机或整个堆叠都慢下来 通过控制台检查交换机的状态 发现交换机的缓冲池增长得非常快 达到了90 或更多 首先应该使用其它电脑更换这个端口上的原来的连接 看是否由这个端口连接的电脑的网络故障导致 也可以重新设置出错的端口并重新启动交换机 也有可能是这个端口损坏了 6 4路由器 所谓 路由 是指把数据从一个地方传送到另一个地方的行为和动作 而路由器 正是执行这种行为动作的机器 它的英文名称为Router 是使用一种或者更多度量因素的网络层设备 它决定网络通信能够通过的最佳路径 图6 8所示的是一台TP Link宽带路由器 路由器是互联网络中必不可少的网络设备之一 是一种连接多个网络或网段的网络设备 它能将不同网络或网段之间的数据信息进行 翻译 以使它们能够相互 读 懂对方的数据 从而构成一个更大的网络 路由器有两大典型功能 即数据通道功能和控制功能 数据通道功能包括转发决定 背板转发以及输出链路调度等 一般由特定的硬件来完成 控制功能一般用软件来实现 包括与相邻路由器之间的信息交换 系统配置 系统管理等 图6 8TP Link路由器 路由器主要有以下几种功能 1 网络互连路由器支持各种局域岗和广域网接口 主要用于互连局域网和广域网 实现不同网络互相通信 2 数据处理提供包括分组过滤 分组转发 优先级 复用 加密 压缩和防火墙等功能 3 网络管理路由器提供包括配置管理 性能管理 容错管理和流量控制等功能 路由器是一种负责寻径的网络设备 它在互连网络中从多条路径中寻找通讯量最少的一条网络路径提供给用户通信 路由器用于连接多个逻辑上分开的网络 对用户提供最佳的通信路径 它利用路由表为数据传输选择路径 路由表包含网络地址以及各地址之间距离的清单 并利用路由表查找数据包从当前位置到目的地址的正确路径 路由器使用最少时间算法或最优路径算法来调整信息传递的路径 如果某一网络路径发生故障或堵塞 路由器可选择另一条路径 以保证信息的正常传输 还可进行数据格式的转换 成为不同协议之间网络互连的必要设备 路由器使用寻径协议来获得网络信息 采用基于 寻径矩阵 的寻径算法和准则来选择最优路径 按照OSI参考模型 路由器是一个网络层系统 路由器分为单协议路由器和多协议路由器 为了完成 路由 的工作 在路由器中保存着各种传输路径的相关数据 路由表 RoutingTable 供路由选择时使用 路由表中保存着子网的标志信息 网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容 路由表可以是由系统管理员固定设置好的 也可以由系统动态修改 可以由路由器自动调整 也可以由主机控制 在路由器中涉及到两个有关地址的名字概念 那就是 静态路由表和动态路由表 由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态 static 路由表 一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的 它不会随未来网络结构的改变而改变 动态 Dynamic 路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表 路由器根据路由选择协议 RoutingProtocol 提供的功能 自动学习和记忆网络运行情况 在需要时自动计算数据传输的最佳路径 6 4 2路由器与交换机的区别 总的来说 路由器与交换机的主要区别体现在以下几个方面 1 工作层次不同最初的的交换机是工作在OSI RM开放体系结构的数据链路层 也就是第二层 而路由器一开始就设计工作在OSI模型的网络层 由于交换机工作在OSI的第二层 数据链路层 所以它的工作原理比较简单 而路由器工作在OSI的第三层 网络层 可以得到更多的协议信息 路由器可以做出更加智能的转发决策 2 数据转发所依据的对象不同交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址 而路由器则是利用不同网络的ID号 即IP地址 来确定数据转发的地址 IP地址是在软件中实现的 描述的是设备所在的网络 有时这些第三层的地址也称为协议地址或者网络地址 MAC地址通常是硬件自带的 由网卡生产商来分配的 而且已经固化到了网卡中去 一般来说是不可更改的 而IP地址则通常由网络管理员或系统自动分配 3 传统的交换机只能分割冲突域 不能分割广播域 而路由器可以分割广播域由交换机连接的网段仍属于同一个广播域 广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播 在某些情况下会导致通信拥挤和安全漏洞 连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域 广播数据不会穿过路由器 虽然第三层以上交换机具有VLAN功能 也可以分割广播域 但是各子广播域之间是不能通信交流的 它们之间的交流仍然需要路由器 现在有些工作在第三层 网络层 的交换机 也能实现路由器的功能 局域网里已普遍使用交换机 代替以前的路由器 局域网与广域网的互联才使用路由器 4 路由器提供了防火墙的服务路由器仅仅转发特定地址的数据包 不传送不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送 从而可以防止广播风暴 交换机一般用于LAN WAN的连接 交换机归于网桥 是数据链路层的设备 有些交换机也可实现第三层的交换 路由器用于WAN WAN之间的连接 可以解决异性网络之间转发分组 作用于网络层 他们只是从一条线路上接受输入分组 然后向另一条线路转发 这两条线路可能分属于不同的网络 并采用不同协议 相比较而言 路由器的功能较交换机要强大 但速度相对也慢 价格昂贵 第三层交换机既有交换机线速转发报文能力 又有路由器良好的控制功能 因此得以广泛应用 通过以上的学习应该对交换机 集线器 路由器有一些了解 目前的使用主要还是以交换机 路由器的组合使用为主 具体的组合方式可根据具体的网络情况和需求来确定 6 4 3路由器常见故障的处理 在路由器出现的故障中 大体可以分为两类 一类是硬故障 一类是软故障 这里的分类方法并没有严格的标准 只是为了方便而已 在实践中应该具体问题具体分析 1 系统不能正常加电表现为当打开路由器的电源开关时 路由器前面板的电源灯不亮 风扇不转 这时要重点检查电源系统 看供电插座是否有电 电压是否在规定的范围内 如果供电正常 应该检查电源线是否完好 接触是否牢靠 必要时可以换一根 如果还不行 可以判定问题应该出在路由器的电源上 可以看看路由器电源保险是否完好 如果烧了应该更换 如果还不行只好送修 2 部件损坏这类情况在硬件故障中是比较常见的一类 这里的部件往往是接口卡 表现为当把有问题部件插到路由器中时 系统其他部分都工作正常 但无法正确识别有问题的部件 这时往往是因为部件本身有问题 还有一种情况 就是部件可以被正确识别 但做完配置后 保证配置正确 接口就是不能正常工作 这时往往是因为存在物理故障 要确认以上这两种情况 最好用相同型号的好的部件替换怀疑有问题的部件 就可以确认问题是否存在 3 系统软件损坏这种故障似乎应该归入软