网络管理－LAN硬件概述

1、网络管理LAN硬件概述LAN硬件概述目标学完这一章，你将能够做以下事情：列出三种主要的LAN电缆种类和各自的优缺点。 描述IEEE 802.3/ethernet LAN的特性。 描述IEEE 802.5令牌环网的特性。 描述FDDI LAN的特性。 描述转发器，集线器，网桥，交换机，路由器和网关的作用。 描述转发器，集线器，网桥，交换机，路由器和网关的不同之处。 描述这些网络设备在OSI模型中各自的作用。 列出三种不同的LAN拓扑结构。 描述两种不同的LAN存取方式。 LAN硬件设备LAN由以下一些硬件组成：服务器和工作站 LAN界面卡 传输媒介 其它网络设备-转发器-集线器-网桥-交换机-路

2、由器 每一个LAN都可能有工作站和服务器节点，每一个节点都有一个或者多个网络界面卡（NICS）。这些机器可以连接多种不同的传输媒介，如同轴电缆，光纤，和双绞线。它们可以组织成为不同的拓扑结构，包括总线型，环形，和星型结构。可以使用许多不同的方法存取传输媒介，包括令牌传递，和载波多路存取/碰撞检测（CSMA/CD)。在LAN中还有其它的硬件，包括：转发器 集线器 网桥 交换机 路由器 这一章覆盖了在局域网中十分普遍的设备和相关的硬件。并且会解释每一个设备的作用。还有与LAN硬件相关的主题，例如传输媒介类型，LAN拓扑结构，和LAN存取方式。传输媒介传输媒介用于连接局域网中的设备，设备和设备之间通

3、过它来传输数据信号。一些传输媒介能支持比其它媒介更大的传输量。传输数据的能力不仅要看能通过它传输的数据量，而且还要看传输的速度和无干扰传输的距离。影响数据传输的因素有带宽，电子干扰，和衰减。带宽 这是信道容量的一个量度；带宽越宽，容量越大。带宽能够由一个信道组成（基 带），或者能由多个信道组成（宽带）。电子干扰 电子“噪声”的来源可能是电话线，电源线，和荧光灯这些能够干扰网络电缆传 输数据的东西。衰减 在传输过程中，信号会变弱。当信号变弱，外部的电子干扰会增强，就会发生错 误。为了增强信号，模拟信号传输中可以使用放大器，数字信号传输可以使用转 发器。双绞线双绞线是由两个单独的电线组成，每一根线

4、由不同颜色的塑料绝缘包裹，两条线绞缠在一起成为一对。非屏蔽的双绞线最初是设计为电话线。由于技术的发展，双绞线能够同时用于语音和数据信号的传输。双绞线支持的传输距离为100米。如果使用放大器和转发器，这个距离还可以增大。非屏蔽双绞线的类型 带宽 指定 支持的规范 电缆长度 3类 15MHz 语音级 10Base-T和100VG-AnyLAN 100m 4类 20MHz none 10Base-T和100VG-AnyLAN 100m 5类 100MHz 数据级 10Base-T,100-BaseT和100VG-AnyLAN 100m(前两种）或者200m（后一种） 新的网络通常选择5类双绞线。多数

5、的公司仍旧有三类双绞线，因为它支持电话线并且在10M网络中工作得很好。双绞线使用的标准的连接器为RJ-45(8-pin)。和50-pin的连接器。同轴电缆同轴电缆是由一根中心的导线周围环绕一层“屏蔽”，组成。屏蔽可以为一层铜质的网格，或者是一层铝箔套。在中心导线和周围屏蔽之间是一种绝缘材料。同轴电缆比双绞线更重，更硬。同轴电缆支持模拟信号传输，如语音，文字和视频。它很容易分接，这使扩展网络相对容易。同样它相对容易安装，这使其在LAN中使用得很频繁。在典型的情况下，同轴电缆被用作主干线路。同轴电缆支持的传输速率为10Mbps。光纤光纤是由玻璃纤维组成，通过光脉冲来传输数据。光纤能够支持极高的带宽

6、。并且不受电子干扰，能够在很长的距离内提供很低的误码率。这种电缆十分便宜，但是不容易卷曲，因此不易安装。当前只能用于点到点的连接。光纤传输支持的传输率可以为10M和100M。支持语音，数据，和视频传输。LAN传输媒介的一个对比 双绞线 同轴电缆 光纤 传输率 10Mbps和100Mbps（100米） 10Mbps(500米） 10Mbps到100Mbps(1km) 灵活性 灵活 不灵活 灵活 容易安装 非常容易 相对容易 困难 费用 不贵 中等 不贵，但是安装时候很贵 可靠性 好 好 非常好 以下因素是选择传输媒介时，应该考虑的事情：可靠性 容易安装和维护 灵活性(有重新配置的能力） 费用 使

7、用条件 最大传输率 数据的安全 抗干扰性 LAN拓扑结构拓扑结构表明网络的物理线路或电缆的布局。三种基本类型是：总线型，星型，和环型。总线型是一种常用的连线方式，所有的设备都连接在同一条电缆上，没有任何设备有比其它设备更大的优先级。总线型的网络是由设备顺序地间隔地连接在一起。设备通过电缆分接头连接到一起。在同一时刻，信息是以广播的方式传输到各个方向。环型网络是由工作站与工作站连接成为环型。数据通过中继的方式在工作站和工作站之间传输。星型拓扑结构主要用在集线器和交换机，一个输入信号被复制成为多个输出信号。当单独使用一个星型结构时，它的实现同一个“折叠的总线”结构相同。LAN的存取方式存取方式就是

8、在网络中如何获得对网络带宽的使用，目的是为了发送信息到网络中的其它节点。CSMA/CD CSMA/CD代表载波检测，多路存取和冲撞检测。这种方式可以定义为等待，发送，和监听一个节点存取网络的时候，首先它会发送一个信息，然后监听网络中是否有信息的冲突。如果有冲突，所有的冲突的节点会检测到这种情况，然后等待一段时间重新发送这条信息。CSMA/CD在用户很多的时候效率很低，但是许多用户同时发送信息的可能性是很小的。注意： CSMA/CD是IEEE 802.3 和以太网存取方式。令牌传递 在这种方式下，一个令牌以一种持续的方式在节点和节点之间传递。节点只有拥有令牌才能存取网络。如果这个节点没有信息传递

9、，它会传递令牌给下一个节点。令牌传递提供给每一个用户存取网络的机会。令牌传递在网络负载很重的情况下很有效。但是，由于网络中的一些错误导致令牌的丢失。会使整个网络失效。注释：令牌传递能够用于环型和总线型的拓扑结构：IEEE 802.4 = 令牌总线IEEE 802.5 = 令牌环FDDI = 令牌环IEEE 802.3 标准IEEE 802.3 标准的主要特征有：拓扑结构 总线型存取方式 CSMA/CD信号技术 基带，10MHz,差分曼彻斯特编码。IEEE802.3标准的最大的优点就是有大量的制造商设计的节点和其它设备。许多机构已经安装了IEEE802.3电缆。IEEE802.3网络叫以太网。但

10、是以太网并不完全符合所有的IEEE802.3标准。10BASE5 10-M基带以太网规范，使用标准的（细）50-ohm基带同轴电缆，每一个段的限制长度为500米10BASE2 10-M基带以太网规范，使用50-ohm粗的同轴电缆，每段限制的最大长度为185米。10BASET 10-M基带以太网规范，使用两对双绞线（3，4，5类）：一对用于数据传输，一对用于数据接 收。10BaseT每段的最大长度的限制为100米。IEEE802.3还包括有其它一些重要的规范。100BASET 100-M基带以太网规范，使用非屏蔽的双绞线（UTP）。100VG-AnyLAN 一种新的网络技术，在IEEE802.1

11、2中定义，以每秒100M的速率传输以太网/IEEE802.3和令牌环网/IEEE802.5的帧。这种技术支持所有的网络设计规则和以太网和令牌环网的拓扑结构。这种特征让用户在提高传输速率的同时最大限度的利用原有的网络和基础电缆。快速以太网 快速以太网提供必10BaseT以太网十倍的传输速率。同时保留相同的帧格式，MAC地址和MTU。这种相似性让用户可以使用已有的10BaseT应用和网络管理工具。它基于对IEEE 802.3规范的一个扩展。IEEE802.5标准IEEE 802.5标准的主要的特征有：拓扑结构环型存取方式令牌传递媒介双绞线（多数情况）信号技术基带，1MHz到16MHz，差分曼彻斯特

12、编码。802.5标准定义了一个使用令牌传递数据的环型网络。IEEE 802.5网络通常指的是IBM的令牌环网，因为IEEE 802.5标准是基于IBM开发的LAN技术。这和规范有一点不同，然而，到目前为止，IBM的令牌环网是最流行的IEEE 802.5兼容的网络。FDDI 标准光纤分布数据界面（FDDI)标准的主要特征有：拓扑结构双环存取方式令牌传递媒介双绞线和光纤信号技术基带，100MHz，NRZI编码FDDI网络由两个独立的100Mbps的环组成：分别称为主环和次环。双环的方式提供了网络的冗余，和在网络失效时的重新配置的能力。一个FDDI环有两种类型的终端：双连终端,在这种设备同时连接主环

13、和次环。和单连终端，这种设备只连接主环或者只连接次环。这两种类型的终端在网络出错时都能继续工作。第二种方式能够很容易将出错的终端隔离开。FDDI网络能够包括双环终端（DAS)和单环终端(SAS)和集线器。集线器的作用是以一种星型的方式连接多个单环工作站到FDDI网络。双环工作站同时连接两个环， 在传输出错时，能够提供容错机制。集线器被用来连接单环工作站并且提供连接到到双环的界面。集线器也有容错的能力。转发器和终结器转发器转发器通过复制电信号来扩展一个网络。 转发器传递所有的信号而不进行任何错误检测 转发器同时会传递错误和碰撞信号。 终结器终结器要求在总线型的LAN网段的末尾使用 终结器吸收信号

14、，使其不反射回去。 转发器增大信号的强度，使其能够传输到更远的距离。例如，细缆LAN网络的地最大的传输长度为185米。通过使用转发器，你可以延长这个长度。转发器通常被用来连接两个LAN网段。转发器通过复制信号，然后将其从一个LAN电缆传送到另外一个LAN电缆，但是在物理上还是同一个网络。在任何两个工作站之间，最多可以允许四个转发器和五个同轴网段。在一个有5个网段的配置中，推荐只在三个段内连接工作站，这种限制是为了确保工作站之间的安全碰撞检测。终结器用来在总线的末端吸收电信号，来防止信号发生反射。记住一定要连接终结器。集线器集线器网络信号自动重发到每一个端口 工作方式象一个多口的转发器 物理上星

15、型拓扑结构；但是逻辑上是总线拓扑结构 能够在不影响网络正常运行的情况下方便地增加和移去节点 在传输数据的同时也传输错误和碰撞信号。 工作站的连接通常使用双绞线来代替同轴电缆。 hub 就是一个多口的转发器。hub 为PC和其它系统提供了一种集中的连接点。通过使用集线器，你能够建立分离的网络并且能够扩大整个网络的规模。网桥和交换机网桥网桥包含两个或者更多的分离的网络界面卡，用来连接同一个网络中的不同的网段。 网桥通过目标地址的MAC地址来传输数据帧。 网桥使用“存储和转发”来确保信息传输到另外的网段。 网桥不会传输错误和碰撞信息到另外的网段。 交换机交换机就像一个连接有多个“碰撞域”的多口的网桥

16、， 交换机能够同时保持多个连接；多个活动的电路，能够让数据的传输并行进行。 网桥网桥工作在OSI的数据链路层，被用来连接两个LAN网段。网桥只能解决在数据传输中的源与目标工作站之间的链路层的问题，而不会处理IP地址。 网桥的一个优点是在一个单个的网络中创建另外的“碰撞域”，一个没有网桥的网络只有一个碰撞域，这意味着在同一时刻，网络上只能有一个数据包在传输（没有任何碰撞）。当一个网桥被加入到这个网络中，整个网络被分成两个碰撞域，这意味着网络中可以同时有两个数据包在传输。一个数据包可以在网桥的左边传输，第二个包可以在网桥的右边传输。 网桥使用“存储和转发”技术来确保一个网段中的错误信号不会传递到另

17、外一个网段，包括冲突信号。在网桥左边网段的冲突信号不会影响到网桥右边网段的数据包的传输。 象转发器一样，网桥可以用来扩展一个LAN。网桥可以通过链接层的地址来过滤数据帧，将一个过于繁忙的网络分割为独立的网段。在工作站被添加到一个LAN的左边或者右边，网桥会自动识别。如果帧中的目标地址属于另外一边的工作站，它会仅仅传输这个帧。这会帮助减轻网段的负载。 网桥还能被用来增强网络的安全，方式是通过限制数据的流向。网桥同样能够配置为只传输指定地址的帧 在网络中任何两个节点之间最多可以连接8个网桥。如果在网桥之间使用转发器的话，还可以增加网段的数量。 网桥工作在OSI模型的第二层。因此，它能够连接两种不同

18、类型的网络（例如，以太网和令牌环网）。LAN的配置仍旧和一个单独的网络一样。网络中所有工作站的IP地址都使用同样的网络地址。 交换机交换机能够提供网桥的大多数功能，交换机能够被用来连接不同类型的LAN，能够通过MAC地址来过滤帧，来将一个繁忙的网络隔离为分离的网段。与网桥不同的是，交换机可以管理多个并行的对话。这会帮助提高LAN的性能。交换机工作在OSI模型的第二层。路由器和网关路由器路由器连接不同的网络和不同类型的LAN 路由器传输数据依靠的是目标的IP地址。 路由器之间交换路由信息并且使用这些信息来构建路由表。 每个路由器至少有两个LAN卡；每个卡都有自己的IP地址。 路由器不会发送广播包，广播包会被丢掉 网关网关主要用在广域网中。 路由器路由器连接两个或更多的独立的网络（有不同的网络地址），在连接远程网络的时候需要使用路由器。 路由器能够连接的网络覆盖OSI模型的13层。例如，以太网和X.25分组交换网 路由器能够执行所有的网桥能够进行的工作。 路由器工作在OSI模型的1，2，和3层