第5章网络硬件与软件系统

第5章网络硬件与软件系统,5.1网络线缆与测试设备5.2网络设备5.3网络软件系统练习题实验连接网络电缆接头,5.1网络线缆与测试设备,5.1.1双绞线、同轴电缆及光缆5.1.2网络线缆的性能和连接器5.1.3线缆测试设备,第二节数据通信的基本概念,模拟的和数字的数据、信号,第二节数据通信的基本概念,常见术语：数据(data)运送信息的实体。信号(signal)数据的电气的或电磁的表现。“模拟的”(analogous)连续变化的。“数字的”(digital)取值是离散数值。调制把数字信号转换为模拟信号的过程。解调把模拟信号转换为数字信号的过程。单向通信（单工通信）只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。双向交替通信（半双工通信）通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。双向同时通信（全双工通信）通信的双方可以同时发送和接收信息。基带信号就是将数字信号1或0直接用两种不同的电压来表示，然后送到线路上去传输。宽带信号则是将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。,数据通信系统示意,调制解调器,PC机,公用电话网,调制解调器,数字比特流,数字比特流,模拟信号,模拟信号,正文,正文,PC机,无线传输介质通过大气传输,可利用无线电、微波、红外线和激光进行通信。无线通信已广泛应用于电话的领域，构成蜂窝式无线电话网，由于便携式计算机的出现以及在军事、野外等特殊场合下，移动式通信连网的需要促进了数字化无线移动通信的发展。现在已开始出现无线局域网产品，能在一幢楼内提供快速、高性能的计算机连网技术。微波通信的载波频率为240GHZ范围，因为频率很高，可同时传送大量信息，如一个带宽为2MHZ的频段可容纳500条话音线路，用来传输数字信号，可达若干Mbps。微波通信的工作频率很高，与通常的无线电波不一样，是沿直线传播的，由于地球表面是曲面，微波在地面的传播距离有限。直线传播的距离与天线的高度有关，天线越高距离越远，但超过一定的距离后就要用中继站来接力。红外通信和激光通信也像微波通信一样，有很强的方向性，都是沿直线传播的。,传输介质,无线传输介质目前高带宽的计算机通信主要使用三种技术：微波，红外线和激光。这三种技术都需要在发送方和接收方之间有一条视线(line-of-sight)通路，有时统称这三者为视线介质。所不同的是红外通信和激光通信把要传输的信号分别转换为红外光信号和激光信号，再直接在空间传播。这三种视线介质由于都不需要铺设电缆，对于连接不同建筑物内的局域网特别有用。使用无线技术只需在每个建筑物顶上安装设备。这三种技术对环境气候较为敏感，例如，雨、雾和雷电。相对来说，微波对一般雨和雾的敏感度较低。,传输介质,无线传输介质卫星通信卫星通信利用地球同步卫星作中继来转发微波信号，卫星通信可以克服地面微波通信距离的限制。一个同步卫星可以覆盖地球的三分之一以上表面，三个这样的卫星可以覆盖地球上全部通信区域，这样，地球上的各个地面站之间都可以互相通信了。由于卫星信道频带宽，也可采用频分多路复用技术分为若干子信道，有些用于地面站向卫星发送(称为上行信道)，有些用于由卫星向地面转发(称为下行信道)。卫星通信的优点是容量大，距离远；缺点是传播延迟时间长。从发送站通过卫星转发到接收站的传播延迟时间为270ms，且这个传播延迟时间是和两站点间的距离无关的。这相对于地面电缆传播延迟时间约6s/km来说，特别对于近距离的站点，要相差几个数量级。,传输介质,无线传输介质卫星通信,传输介质,无线的特点:安装简单，方便；直线传播,受环境影响较大，抗界干扰能力差；安全性差，性能较不稳定；远距离（卫星）传播，时延较大，不利于音视频应用；,传输介质,5.1.1双绞线、同轴电缆及光缆,1.双绞线双绞线（twistedpair）是最普通的传输介质，它由两根绝缘的金属导线扭在一起而成，如图所示:,双绞线分为有屏蔽双绞（STP)和无屏蔽双绞线（UTP）。,3.3双绞线,一、概述,双绞线电缆（是否屏蔽）,屏蔽双绞线电缆（STP）,非屏蔽双绞线电缆（UTP）,1.屏蔽双绞线,影响屏蔽作用的因素,环境噪声的级别和类型屏蔽层的厚度和所使用的材料接地方法屏蔽的对称性和一致性,结构如图3-11所示,图3-11双绞线结构,2.非屏蔽双绞线,“XBaseT”“X”代表最大数据传输速度为XMbps，“Base”代表采用基带传输方法传输信号，“T”代表UTP。,结构如下图所示：,图3-12非屏蔽双绞线结构,3屏蔽双绞线与非屏蔽双绞线的比较,双绞线的特点,双绞线虽然常常用于传输模拟信号，但同样适合于数字信号的传输。双绞线在传输期间信号衰减较大，当距离较远时信号丢失很多，一般在线路上采用信号放大技术来再生波形。双绞线使用简便，价格便宜，实用性很强，因此在局域网中使用非常普遍。双绞线电缆被国际电气工业协会定义为5种型号，型号越高级别也就越高，性能也越好，也可以按此把UTP分为6类。计算机网络常使用第3种和第5种，即通常所说的3类双绞线和5类双绞线。,UTP分类,1类UTP：主要用于电话连接，通常不用于数据传输。2类UTP：通常用在程控交换机和告警系统。ISDN和T1/E1数据传输也可以采用2类电缆，2类线的最高带宽为1MHz。3类UTP：又称为声音级电缆，是一类广泛安装的双绞线。此类UTP的阻抗为100，最高带宽为16MHz，适合于10Mbit/s双绞线以太网和4Mbit/s令牌环网的安装，同时也能运行16Mbit/s的令牌环网。,4类UTP：最大带宽为20MHz，其他特性与3类UTP完全一样，能更稳定的运行16Mbit/s令牌环网。5类UTP：又称为数据级电缆，质量最好。它的带宽为100MHz，能够运行100Mbit/s以太网和FDDI，此类UTP的阻抗为100，目前己被广泛的应用。6类UTP（超5类UTP）：是一种新型的电缆，最大带宽可以达到1000MHz，适用于低成本的高速以太网的骨干线路。,UTP的主要性能参数,2.同轴电缆同轴电缆（coaxialcable）是网络中最常用的保护套传输介质，共有四层，最内层是中心导体，从里往外依次分为透明绝缘层、金属网屏蔽层和黑色保护套，如图所示。,3.2同轴电缆,同电缆优点：屏蔽好、带宽高和衰减低及安装方便等,一般构成形式：用一条导体线传输信号，导体周围裹一层绝体和一层同心的屏蔽网，屏蔽层和内部导体共轴。,一、概述,1基带同轴电缆同轴电缆：以硬铜线为芯，外包一层用密织的网状导体环绕的绝缘材料。网状导体外又覆盖一层保护性材料。用于数字传输。特性：（1）高带宽；（2）极好的噪声抑制。同轴电缆的带宽取决于电缆长度。线缆中间还须要使用中继器。应用：（1）有线电视；（2）某些局域网。2宽带同轴电缆宽带同轴电缆：使用有限电视电缆进行模拟信号传输的同轴电缆系统。,二、常见的同轴电缆,图3-8同轴缆结构,3.宽带系统与基带系统的区别：覆盖的区域广。,主要电气参数：特性阻抗；衰减；传播速度；直流回路电阻。主要物理参数：中心导体直径；屏蔽层的内外径；外部隔离材料的材质最小弯曲半径。,三、同轴细缆,1硬件配置,布线硬件,BNC接口的以太网卡网络接口适配器便协式适配器PCMCIA卡,BNC-T型连接器,终端匹配电阻（50殴）,细同轴电缆：中心有一个铜的或敷铜箔膜的铝导线，中轴上包围着一层绝缘泡沫材料。10Base2：“10”代表了它的数据传输速度为10Mbps，“Base”代表了它使用基带传输，“2”代表了最大段长度为185（或粗略为200）米。,电缆系统:细缆(RG-58A/U)（5毫米，50欧姆）BNC连接器插头（安装在两端）BNC桶型连接器（连接两段细缆）BNC终端匹配器（50欧姆）中继器（最多四个）,四、同轴粗缆,4网络实施时的注意事项：（1）不应绞结；（2）弯角半径应大于20cm；（3）各工作站点间的距离应大0.5米；（4）接头安装要牢靠，防止信号短路；（5）走线在电缆槽内，防止电缆损坏；（6）铺设时，不可用力拉扯，防止拉断；（7）两端一定要安装终端器，一个要接地；（8）一般不可在室外，在室外的加装套管。,同轴粗缆：中心为铜导体或敷铜箔膜的铝导体。10Base5：“10”代表10Mbps的吞吐量，“Base”代表是基带传输，“5”代表了粗缆网的电缆最大网段长度为500米。,1粗缆以太网硬件硬件设备：网络接口适配器（AUI接口的以太网卡、PCMCIA卡）收发器(Transceiver)（以太网(IEEE802.3)类型）收发器电缆（AUI电缆）,同轴电缆的规格是指电缆粗细程度的度量，按射频级测量单位（RG）来度量，RG越高，铜芯导线越细，而RG越低，铜芯导线越粗。同轴电缆的品种很多，从较低质量的廉价电缆到高质量的同轴电缆，它们的质量差别很大。,常用的同轴电缆线,3.光缆（光纤）光缆是利用光，而不是电信号来传输信息的。光缆由直径为微米量级的光导纤维组成，它是透明的，且柔韧性非常好，又非常耐用；它的外部包裹着一层更坚韧的固体包层；在最外面还有一层保护层。光缆的四个显著的优点：a)光缆具有很宽的频带传输特性。b)光缆具有无干扰和很高的安全性。c)光缆中信号衰减较小，在很大范围内信号传输都几乎是不变的。d)光缆的信号增强设备间隔很大，因此节省了信号增强设备。,3.4光纤,学习目标：了解光纤的特性，掌握不同连接器的应用学习重点：不同连接器的应用学习难点：光纤的性能,一、什么是光纤,光纤：即光导纤维，是一种传输光束的细而柔韧的媒质。主要性能指标：衰减、许可角、数值孔径、色散。,图3-15衰减与光能量损失百分数之间的关系,1.衰减：作为数据载体的信号（这里是光信号）在功率上的损失或减弱。它的单位是分贝。如图3-15,2.许可角：许可角是指特定的光纤能接受光信号作为其入射角信号的角度。如图3-16,图3-16许可角示意图,图3-17NA值高低的区别。,数值孔径NA：表示一根特定的光纤网线容纳光信号能力。如图3-17,色散：是指不同波长的光穿过光纤时的散射开的现象。如图3-18,图3-18单模光纤的色散,二、光纤通信,光纤通信系统的组成：光源、光纤、光发送机和光接收机。1主要：光源、光纤、光发送机和光接收机如图3-25）所示。光源光源是光波产生的根源；光纤光纤是传输光波的导体；,光发送机光发送机负责产生光束，将电信号转变成光信号，再把光信号导入光纤；光接收机光接收机负责接收从光纤上传输过来的光信号，并将它转变成电信号，经解码后再作相应处理。,图3-19光通信系统结构,2主要特点:（1)传输频带宽、通信容量大，；（2)线路损耗低、传输距离远；（3)抗干扰能力强，应用范围广；（4)线径细、质量小；（5)抗化学腐蚀能力强；（6)光纤制造资源丰富。3缺点：质地较脆、机械强度低,三、光缆分类,按照模数分：单模、多模；按照折射率分布分：跳变式光纤、渐变式光纤1.单模/多模（SMF：SingleModeFibre）单模光纤中光的传输如图3-26所示：,图3-26单模光纤,TIA/TIS-568A规范规定的单模光纤电缆的主要特征如表3-3,表3-3标准中的单模光纤规格,图3-21多模光纤,多模光纤(MMF：MultiModeFibre)中光的传输如图3-27：,TIA/TIS-568A规范规定的多模光纤电缆的主要特征如表3-4：,2.折射率分布,3其它分类方法,表3-5常见的网络类型与光纤的型号对照表,光缆分为两类：单模光缆和多模光缆。几种常用规格的光缆：8.3微米芯线/125微米外层单模62.5微米芯线/125微米外层多模50微米芯线/125微米外层多模100微米芯线/140微米外层多模,5.1.2网络线缆的性能和连接器,1线缆特性及兼容性比较,2.连接器电缆连接器最常用的有以下几种：T型连接器、RJ-11和RJ-45非屏蔽双绞线连接器、DB-9接口、DB-15接口及V35同步接口。a)BNC及T型连接器T型连接器与BNC接插头是细同轴电缆的连接器.,b)缆端匹配器（也称缆端适配器）它安装在同轴电缆（粗缆或细缆）的两端点上，它的作用是防止电缆无匹配电阻或阻抗不正确，无匹配电阻或阻抗不正确，则会引起信号波形反射，造成信号传输错误。c)RJ-11非屏蔽双绞线连接器由普通的电话线插头和插座构成,可用于计算机网络的连接，它使用起来很方便。d)RJ-45非屏蔽双绞线连接器有8根连针，可使用四对双绞线电缆，这是一种型号较大的连接器。,f)DB-9接口是一个9针连接器，是当前机器与线路接口的一种常用方式。g)DB-15接口是用于连接网卡的AUI接口，可将信息通过收发器电缆传送到收发器，然后转入主干介质中。h)V35同步接口是用于连接远程的高速同步接口。i)ST和SC接口光缆连接器,ST是圆形接口；SC是方形接口。,5.1.3线缆测试设备,1.常用测电表常用测电表有各式各样的电压表、电流表等，而使用最广泛的是万用测电表。在计算机网络连接过程中使用测电表是一种较原始的方法，但是当没有其它专用设备时，使用测电表（如：万用测电表等）也不失为一种方法。2.简单测线器有一些测线器是专门而且只能检测线缆的通断，这些测线器体积较小，便于携带，且使用操作非常简单。这类测线器有同轴电缆测线器、双绞线测线器等。,3.时域反射计时域反射计TDR（TIME-DOMAINREFLECTOMETERS）沿电缆定时发送脉冲，用来寻找电缆中的断路或可能妨碍电缆在网络上传送信号的其他毛病。时域反射计即有用于电缆的，也有用于光缆的。4.高级电缆测试仪高级电缆测试仪不仅能够查出电缆断路和性能缺陷，还能显示有关电阻、阻抗和信号衰减等方面的信息。,5.2网络设备,5.2.1服务器、工作站与网卡5.2.2集线器、交换机和光电转换器5.2.3路由器、网关和调制解调器,5.2.1服务器、工作站与网卡,服务器、工作站综述1、服务器、工作站的定义服务器可以是网络的主控计算机，可以控制其它节点对服务器的访问，它主要是集中地为各节点用户提供服务；工作站是用户节点，主要通过服务器得到服务。2、服务器的作用存储大量的共享数据和文件；具有安全管理功能，保证数据和文件的一致性、完整性和实用性；保证通畅的数据文件通信，以便各用户能够协同工作；充分利用各种共享资源（如打印机等）。3、工作站的作用用户可以通过工作站访问服务器；与其它工作站用户进行通信；在用户权限内,共享所有网络资源。,4、服务器、工作站的分类按硬件分类，服务器可分为：基于PC机的服务器、使用小型机或大型机作服务器；工作站可分为：无盘工作站、普通PC工作站。按功能分类，服务器可分为：文件服务器、打印服务器、调制解调服务器等等；工作站可分为：普通用户工作站、超级用户工作站、网管工作站等等。,服务器的类型,1.按应用层次划分为入门级服务器、工作组级服务器、部门级服务器和企业级服务器四类。(1)入门级服务器(2)工作组级服务器(3)部门级服务器(4)企业级服务器,入门级服务器,入门级服务器通常只使用一块CPU，并根据需要配置相应的内存（如256MB）和大容量IDE硬盘，必要时也会采用IDERAID（一种磁盘阵列技术，主要目的是保证数据的可靠性和可恢复性）进行数据保护。入门级服务器主要是针对基于WindowsNT，NetWare等网络操作系统的用户，可以满足办公室型的中小型网络用户的文件共享、打印服务、数据处理、Internet接入及简单数据库应用的需求，也可以在小范围内完成诸如E-mail、Proxy、DNS等服务。,IBMxSeries200入门级服务器,对于一个小部门的办公需要而言，服务器的主要作用是完成文件和打印服务，文件和打印服务是服务器的最基本应用之一，对硬件的要求较低，一般采用单颗或双颗CPU的入门级服务器即可。为了给打印机提供足够的打印缓冲区需要较大的内存，为了应付频繁和大量的文件存取要求有快速的硬盘子系统，而好的管理性能则可以提高服务器的使用效率。,工作组服务器,工作组级服务器一般支持1至2个P处理器或单颗P4（奔腾4）处理器，可支持大容量的ECC（一种内存技术，多用于服务器内存）内存，功能全面。可管理性强、且易于维护，具备了小型服务器所必备的各种特性，如采用SCSI（一种总线接口技术）总线的I/O（输入/输出）系统，SMP对称多处理器结构、可选装RAID、热插拔硬盘、热插拔电源等，具有高可用性特性。适用于为中小企业提供Web、Mail等服务，也能够用于学校等教育部门的数字校园网、多媒体教室的建设等。,如联想针对工作组以及其他小型应用环境推出的万全T200,使用一块Intel?Xeon2.4GHz处理器，标准配置为256MB内存，配备了4个120G7200转SATA（串行ATA接口，一种新的硬盘接口）硬盘，外插4口SATARAID卡。可以提供多种RAID方式。,联想万全T200工作组级服务器,通常情况下，如果应用不复杂，例如没有大型的数据库需要管理，那么采用工作组级服务器就可以满足要求。目前，国产服务器的质量已与国外著名品牌相差无几，特别是在中低端产品上，国产品牌的性价比具有更大的优势，中小企业可以考虑选择一些国内品牌的产品。此外，HP等大厂商甚至推出了专门为中小企业定制的服务器。但个别企业如果业务比较复杂，数据流量比较多，而且资金允许的情况下，也可以考虑选择部门级和企业级的服务器来作为其关键任务服务器。目前HP、DELL、IBM、浪潮都是较不错的品牌。,部门级服务器,部门级服务器通常可以支持2至4个PXeon（至强）处理器，具有较高的可靠性、可用性、可扩展性和可管理性。首先，集成了大量的监测及管理电路，具有全面的服务器管理能力，可监测如温度、电压、风扇、机箱等状态参数。此外，结合服务器管理软件，可以使管理人员及时了解服务器的工作状况。同时，大多数部门级服务器具有优良的系统扩展性，当用户在业务量迅速增大时能够及时在线升级系统，可保护用户的投资。目前，部门级服务器是企业网络中分散的各基层数据采集单位与最高层数据中心保持顺利连通的必要环节。适合中型企业（如金融、邮电等行业）作为数据中心、Web站点等应用。,例如，方正的部门级服务器圆明MT100，其标准配置为256MB内存（最大可以扩充至8GB的内存），使用一颗1.8GHz的Xeon处理器（也可以根据用户的需要扩充为双Xeon2.2GHz）。同时，通过板载芯片实现了对Ultra320硬盘的支持，而且提供了4个热插拔硬盘舱。,方正圆明MT100部门级服务器,企业级服务器,企业级服务器属于高档服务器，普遍可支持4至8个PIIIXeon（至强）或P4Xeon（至强）处理器，拥有独立的双PCI通道和内存扩展板设计，具有高内存带宽，大容量热插拔硬盘和热插拔电源，具有超强的数据处理能力。这类产品具有高度的容错能力、优异的扩展性能和系统性能、极长的系统连续运行时间，能在很大程度上保护用户的投资。可作为大型企业级网络的数据库服务器。,目前，企业级服务器主要适用于需要处理大量数据、高处理速度和对可靠性要求极高的大型企业和重要行业（如金融、证券、交通、邮电、通信等行业），可用于提供ERP（企业资源配置）、电子商务、OA（办公自动化）等服务。如Dell的PowerEdge4600服务器，标准配置为2.4GHzIntelXeon处理器，最大支持12GB的内存。此外，采用了ServerWorksGC-HE芯片组，支持2至4路Xeon处理器。集成了RAID控制器并配备了128MB缓存，可以为用户提供0、1、5、10四个级别的RAID，最大可以支持10个热插拔硬盘并提供730GB的磁盘存储空间。,由于是面向企业级应用，所在在可维护性以及冗余性能上有其独到的地方，例如配备了7个PCI-X插槽（其中6个支持热插拔），而且不需任何工具即可对冗余风扇、电源以及PCI-X进行安装和更换。,DellPowerEdge4600企业级服务器,2.按服务器的处理器架构（也就是服务器CPU所采用的指令系统）划分把服务器分为CISC架构服务器、RISC架构服务器和VLIW架构服务器三种。(1)CISC架构服务器(2)RISC架构服务器(3)VLIW架构服务器,CISC架构服务器,CISC的英文全称为“ComplexInstructionSetComputer”,即“复杂指令系统计算机”，从计算机诞生以来，人们一直沿用CISC指令集方式。早期的桌面软件是按CISC设计的，并一直沿续到现在，所以，微处理器（CPU）厂商一直在走CISC的发展道路，包括Intel、AMD，还有其他一些现在已经更名的厂商，如TI（德州仪器）、Cyrix以及VIA（威盛）等。在CISC微处理器中，程序的各条指令是按顺序串行执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。顺序执行的优点是控制简单，但计算机各部分的利用率不高，执行速度慢。CISC架构的服务器主要以IA-32架构（IntelArchitecture,英特尔架构）为主，而且多数为中低档服务器所采用。,如果企业的应用都是基于NT平台的应用，那么服务器的选择基本上就定位于IA架构（CISC架构）的服务器。如果企业的应用主要是基于Linux操作系统，那么服务器的选择也是基于IA结构的服务器。如果应用必须是基于Solaris的，那么服务器只能选择SUN服务器。如果应用基于AIX（IBM的Unix操作系统）的，那么只能选择IBMUnix服务器（RISC架构服务器）。,RISC架构服务器,RISC的英文全称为“ReducedInstructionSetComputing”，中文即“精简指令集”，它的指令系统相对简单，它只要求硬件执行很有限且最常用的那部分指令，大部分复杂的操作则使用成熟的编译技术，由简单指令合成。目前在中高档服务器中普遍采用这一指令系统的CPU，特别是高档服务器全都采用RISC指令系统的CPU。在中高档服务器中采用RISC指令的CPU主要有Compaq（康柏，即新惠普）公司的Alpha、HP公司的PA-RISC、IBM公司的PowerPC、MIPS公司的MIPS和SUN公司的Spare。,VLIW架构服务器,VLIW是英文“VeryLongInstructionWord”的缩写，中文意思是“超长指令集架构”，VLIW架构采用了先进的EPIC（清晰并行指令）设计，我们也把这种构架叫做“IA-64架构”。每时钟周期例如IA-64可运行20条指令，而CISC通常只能运行1-3条指令，RISC能运行4条指令，可见VLIW要比CISC和RISC强大的多。VLIW的最大优点是简化了处理器的结构，删除了处理器内部许多复杂的控制电路，这些电路通常是超标量芯片（CISC和RISC）协调并行工作时必须使用的，VLIW的结构简单，也能够使其芯片制造成本降低，价格低廉，能耗少，而且性能也要比超标量芯片高得多。目前基于这种指令架构的微处理器主要有Intel的IA-64和AMD的x86-64两种。,3.按服务器按用途划分为通用型服务器和专用型服务器两类。(1)通用型服务器(2)专用型服务器,通用型服务器,通用型服务器是没有为某种特殊服务专门设计的、可以提供各种服务功能的服务器，当前大多数服务器是通用型服务器。这类服务器因为不是专为某一功能而设计，所以在设计时就要兼顾多方面的应用需要，服务器的结构就相对较为复杂，而且要求性能较高，当然在价格上也就更贵些。,专用型服务器,专用型（或称“功能型”）服务器是专门为某一种或某几种功能专门设计的服务器。在某些方面与通用型服务器不同。如光盘镜像服务器主要是用来存放光盘镜像文件的，在服务器性能上也就需要具有相应的功能与之相适应。光盘镜像服务器需要配备大容量、高速的硬盘以及光盘镜像软件。FTP服务器主要用于在网上（包括Intranet和Internet）进行文件传输，这就要求服务器在硬盘稳定性、存取速度、I/O（输入/输出）带宽方面具有明显优势。,而Email服务器则主要是要求服务器配置高速宽带上网工具，硬盘容量要大等。这些功能型的服务器的性能要求比较低，因为它只需要满足某些需要的功能应用即可，所以结构比较简单，采用单CPU结构即可；在稳定性、扩展性等方面要求不高，价格也便宜许多，相当于2台左右的高性能计算机价格。HP的一款Web服务器HPaccessserver，它采用的是PIII1.13Gbit/s左右的CPU，内存标准配置也只有128MB/256MB，与一台性能较好的普通计算机差不多，但在某些方它还是具有PC机无可替代的优势。,4.按服务器的机箱结构来划分，可以把服务器划分为“台式服务器”、“机架式服务器”、“机柜式服务器”和“刀片式服务器”四类。(1)台式服务器(2)机架式服务器(3)机柜式服务器(4)刀片式服务器,台式服务器,台式服务器也称为“塔式服务器”。有的台式服务器采用大小与普通立式计算机大致相当的机箱，有的采用大容量的机箱，像个硕大的柜子。低档服务器由于功能较弱，整个服务器的内部结构比较简单，所以机箱不大，都采用台式机箱结构。这里所介绍的台式不是平时普通计算机中的台式，立式机箱也属于台式机范围，目前这类服务器在整个服务器市场中占有相当大的份额。,DELL塔式服务器,机架式服务器,机架式服务器的外形看来不像计算机，而像交换机，有1U（1U=1.75英寸）、2U、4U等规格。机架式服务器安装在标准的19英寸机柜里面。这种结构的多为功能型服务器。,DELL机架式服务器,对于信息服务企业（如ISP/ICP/ISV/IDC）而言，选择服务器时首先要考虑服务器的体积、功耗、发热量等物理参数，因为信息服务企业通常使用大型专用机房统一部署和管理大量的服务器资源，机房通常设有严密的保安措施、良好的冷却系统、多重备份的供电系统，其机房的造价相当昂贵。如何在有限的空间内部署更多的服务器直接关系到企业的服务成本，通常选用机械尺寸符合19英寸工业标准的机架式服务器。机架式服务器也有多种规格，例如1U（4.45cm高）、2U、4U、6U、8U等。通常1U的机架式服务器最节省空间，但性能和可扩展性较差，适合一些业务相对固定的使用领域。4U以上的产品性能较高，可扩展性好，一般支持4个以上的高性能处理器和大量的标准热插拔部件。管理也十分方便，厂商通常提供人相应的管理和监控工具，适合大访问量的关键应用，但体积较大，空间利用率不高。,机柜式服务器,在一些高档企业服务器中由于内部结构复杂，内部设备较多，有的还具有许多不同的设备单元或几个服务器都放在一个机柜中，这种服务器就是机柜式服务器。,联想机柜式高性能服务器,对于证券、银行、邮电等重要企业，则应采用具有完备的故障自修复能力的系统，关键部件应采用冗余措施，对于关键业务使用的服务器也可以采用双机热备份高可用系统或者是高性能计算机，这样的系统可用性就可以得到很好的保证。,刀片式服务器,刀片式服务器是一种HAHD（HighAvailabilityHighDensity，高可用高密度）的低成本服务器平台，是专门为特殊应用行业和高密度计算机环境设计的，其中每一块“刀片”实际上就是一块系统母板，类似于一个个独立的服务器。在这种模式下，每一个母板运行自己的系统，服务于指定的不同用户群，相互之间没有关联。不过可以使用系统软件将这些母板集合成一个服务器集群。在集群模式下，所有的母板可以连接起来提供高速的网络环境，可以共享资源，为相同的用户群服务。当前市场上的刀片式服务器有两大类：,一类主要为电信行业设计，接口标准和尺寸规格符合PICMG（PCIIndustrialComputerManufacturersGroup）1.x或2.x，未来还将推出符合PICMG3.x的产品，采用相同标准的不同厂商的刀片和机柜在理论上可以互相兼容；另一类为通用计算设计，接口上可能采用了上述标准或厂商标准，但尺寸规格是厂商自定，注重性能价格比，目前属于这一类的产品居多。刀片式服务器目前最适合群集计算和IxP提供互联网服务。,网络适配卡(网卡)网络中每台计算机都必须安装网络适配卡，常称网卡，有时也称做网络适配器或叫网络接口卡（NIC）。1、网卡的功能简言之，网卡的主要功能就是向网上发送信息和从网上获得信息（或说访问网络和被访问）。2、网卡主要性能指标传输速率：网络每秒传输的数据量，以Mbps为单位（即:每秒兆位）。网卡上数据和帧的缓存数量多数网卡都带有缓冲存储器，当发送或接收数据时，数据先被保存在缓冲区中，然后再与结点的其它硬件速率相匹配。,总线目前大都使用PCI卡，总线还可以按数据宽度划分，有：16位网卡、32位网卡等。有无DMA或智能芯片有些网卡带DMA（直接存储器访问）控制器，有了它可以直接访问本结点内存，与内存直接交接数据。DMA可以使网卡的速度有明显提高。连接器设计网卡与网缆相连的接口通常叫连接器。两个接口甚至三个接口的网卡与电缆连接就更灵活。,3、常用网卡Ethernet网卡、TokenRing网卡、光纤分布数据接口（FDDI）网卡、异步传输模式网卡。,网络适配器(NIC),5.2.2集线器、交换机和光电转换器,1.集线器网络集线器(HUB)有许多特色。最简单的集线器通过把逻辑Ethernet连接成物理上的星形拓扑而增加了网络的连通性，它实质是一个多端口中继器。,集线器的英文称为“Hub”。“Hub”是“中心”的意思，集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，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。它工作于OSI(开放系统互联参考模型)参考模型第一层，即“物理层”。集线器与网卡、网线等传输介质一样，属于局域网中的基础设备，采用CSMA/CD（一种检测协议）访问方式。,集线器属于纯硬件网络底层设备，基本上不具有类似于交换机的“智能记忆”能力和“学习”能力。它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：（1）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，一些别有用心的人很容易就能非法截获他人的数据包；（2）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。（3）非双工传输，网络通信效率低。集线器的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双工传输，网络执行效率低，不能满足较大型网络通信需求。,正因如此，尽管集线器技术也在不断改进，但实质上就是加入了一些交换机（SWITCH）技术，发展到了今天的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中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），HUB按照不同的说法有很多种类。,集线器的分类（1）有源、无源集线器和智能集线器无源集线器：只负责把多段介质连在一起，不对信号做任何处理，对介质的传输距离没有扩展，并且对信号有一定的影响，这样它对每一介质段只允许扩展到最大有效距离的一半。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。有源集线器：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。智能集线器：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。,集线器的定义,集线器（HUB）属于数据通信系统中的基础设备，它和双绞线等传输介质一样，是一种不需任何软件支持或只需很少管理软件管理的硬件设备。它被广泛应用到各种场合。集线器工作在局域网(LAN)环境，像网卡一样，应用于OSI参考模型第一层，因此又被称为物理层设备。集线器内部采用了电器互联，当维护LAN的环境是逻辑总线或环型结构时，完全可以用集线器建立一个物理上的星型或树型网络结构。在这方面，集线器所起的作用相当于多端口的中继器。其实，集线器实际上就是中继器的一种，其区别仅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。,集线器的工作特点,依据IEEE8023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：第一：是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”。,第二是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。,集线器分类,1按结构和功能分类按结构和功能分类，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。,(2)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，,2按局域网的类型分类从局域网角度来区分，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成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。,(4)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。(5)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。,局域网集线器选择,随着技术的发展，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100Mbits，自然可购买lOOMbits集线器；否则lOMbits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，lOMbits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lOMbits集线器所管理的计算机数不宜超过15个，lOOMbits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10Mbits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100Mbits或10100Mbits自适应集线器。10100Mbits自适应集线器的价格一般要比100Mbits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，随着技术的发展，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。目前提供SNMP功能的Hub其售价较高，如D-Link公司的DEl824非智能型24口10Base-T的售价比加装网管模块后的DEl8241要便宜1000元左右。,4以外形尺寸为参考如果网络系统比较简单，没有楼宇之间的综合布线，而且网络内的用户比较少，如一个家庭、一个或几个相邻的办公室，则没有必要再考虑Hub的外形尺寸。但是有的时候情况并非如此，例如为了便于对多个Hub进行集中管理，在购买Hub之前已经购置了机柜，这时在选购Hub时必须要考虑它的外形尺寸，否则Hub无法安装在机架上。现在市面上的机柜在设计时一般都遵循19英寸的工业规范，它可安装大部分的5口、8口、16口和24口的Hub。不过，为了防止意外，在选购时一定注意它是否符合19英寸工作规范，以便在机柜中安全、集中地进行管理。,5适当考虑品牌和价格像网卡一样，目前市面上的Hub基本由美国品牌和中国台湾品牌占据，近来大陆几家公司也相继推出了集线器产品。其中高档Hub主要还是由美国品牌占领，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，大陆的联想、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，大陆产品相对略便宜些，正日益占据更大的市场份额。近来，随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,2.交换机交换技术的发展由来已久，早在计算机发明之前的电话通信时期，交换机是电话通信领域的产品。后来由于计算机技术的发展，使得电话通信技术与计算机技术结合，出现了程控交换技术产品程控交换机。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。,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若不存在才广播到所有的端口，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。假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机，那么该交换机这时的总流通量就等于210Mbps20Mbps，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。,交换机功能,转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在M