计算机网络建设施工与管理第三章网络设备课件

1、第三章 网络设备本章介绍建设计算机网络中所用到的各种网络设备，其中包括网卡、集线器、交换机、路由器、服务器、光端机、MODEM及MODEM池等。介绍每种设备的分类、工作原理和连接方法。可以从不同的角度对网卡进行分类。下面介绍五种分类情况。 1、按带宽分类 网卡按其带宽分类有10Mbps，100Mbps，10Mbps/100Mbps（自适应网卡）以及1000Mbps。所谓带宽，就是网卡处理网络数据的最大能力。用每秒处理的二进制位来表示，单位是Mbps，平时我们讲一个网卡是100M的，就是说它的带宽为100Mbps。带宽越高，速度越快，但价格也越高。有许多网卡既可以接到10Mbps的网络上，也可以

2、接到100Mbps的网络上，并且随着网络传输速率的变化而改变，这种网卡称作自适应网卡。一、网卡介绍 网 卡2、按可连接的传输介质分类 目前，网卡可连接的传输介质主要有同轴电缆、双绞线、光纤和无线四种。网卡上与这些传输介质相连的部件称作插座（connector）或端口（port）。(1) 双绞线网卡 目前用得最多的是连接双绞线的10Mbps/100Mbps自适应网卡，如右图所示。 双绞线网卡 下图为光纤网卡，它的速度目前可达到1000Mbps，但价格太贵，一般只用在服务器上。(2) 光纤网卡在光纤网卡的光纤接头处一般有发送指示灯（TX）、接收指示灯（RX）、链路状态灯（LINK）等。为将光纤网卡

3、接到带有光接头的交换机，需有2根光纤跳线。两根光纤跳线（双联SC头）(3) 无线网卡及接入点设备AP 按有无物理上的通信电缆网卡可以分类为：有线网卡和无线网卡。下图所示为用于笔记计算机上的无线网卡及配套设备，即无线接入点或称作无线访问点AP。无线网卡及无线访问点（AP） 3、按网卡的接口总线分类 台式PC机的网卡按总线分类主要有：ISA总线、PCI总线网卡。前者是一种16位总线，所对应的ISA总线插座的带宽为15.9Mbps，目前已过时。而后者是一种32位总线，所对应的PCI总线带宽为127.2Mbps。PCI网卡比ISA总线要快的多。PCI总线网卡 除此之外，在笔记本计算机上所专用的网卡，采

4、用了PCMCIA总线网卡，这种网卡大小与一个名片大小接近，厚约5mm。笔记本计算机所用的PCMCIA网卡PCMCIA网卡还需要一根专用的连接线，它的一头接PCMCIA网卡，另一头有一个RJ-45插座。将它接到以太网双绞线的RJ-45头，RJ-45双绞线的另一头接到HUB上。PCMCIA网卡至RJ-45的转接线接双绞线的RJ-45接PCMCIA4、其它分类方式网卡还可以按可接的拓扑结构分类，可分为总线型和令牌环型网卡。总线型网卡用得最多，前面所介绍的网卡都为总线型的。1、安装网卡时所涉及到的重要概念 MAC（Medium Access Control）地址:，即“媒体访问控制”地址。它负责标识局

5、域网上的一台主机，使以太帧能在局域网中正确传送。每块网卡的MAC在全世界是独一无二的编号，由厂家分配给每一个网卡。中断号: 二、安装网卡 2、网卡的安装步骤安装网卡有三步：(1)将网卡装入计算机主板上;(2)安装网卡驱动程序;(3)设置TCP/IP协议等。三、安装网卡驱动程序有的通用的网卡，Windows 95/98内部自带这些网卡的驱动程序，当安装Windows 95/98时，会自动检测并安装它的驱动程序。但少数网卡，需要由网络工程师手动安装。一般来说，即使同一个网卡，在不同的操作系统下，所用的驱动程序也不一样。 如果计算机系统中已装了网卡,则当用户为计算机安装Windows ME或更高版本

6、的操作系统时, 一般会自动将网卡驱运程序装好. 四、配置TCP/IP协议 1、安装TCP/IP协议 网卡驱动程序安装完成后，还需要安装协议，这样网络才能正常工作。常见的协议很多，如Netbeui，IPX/SPX，TCP/IP等。相互联网的计算机，无论安装哪种协议，彼此都必须有一样的协议。 对于Windows ME或更高版本的操作系统,通常会自动安装TCP/IP协议.2、设置IP地址及子网掩码设置本机的IP地址及子网掩码3、网关的设置 网关（GATEWAY）是局域网的出口。目前的网关设备多用路由器实现。 对于左边的四台计算机,其网关应设成27.120.151.1，而右边四台计算机的网关应设成27

7、.122.1.1。 HDLC27.120.151.1027.120.151.1127.120.151.1227.120.151.127.122.1.1027.122.1.1127.122.1.1227.122.1.127.121.1.127.121.1.2路由器 A路由器 B在局域网上的计算机配置中指定网关的IP 地址。上网用户的网关的IP 地址由网关中心（或ISP）的工作人员提供。 即使一个局域网与外界不互联也要配置网关，此时网关的IP地址可以随便设定。4、DNS服务的设置单击“DNS配置”标签，进入DNS配置状态对话框，如图所示。 输入DNS服务器的有关参数输入本机的主机名，在“域”后输入

8、本计算机所在的域选择五、网卡的测试方法Ping 命令的使用 网卡的测试主要是测试其是否连通，可以用Windows 95/98自带的DOS命令ping.exe，它位于C:WINDOWS文件夹下，该命令的使用格式为：Ping 目标主机的IP地址/目标主机名使用方法为：单击“开始”“运行”，出现如图所示的画面。测试本机的网卡是否安装正常选择用ping命令测试网卡是否安装正常Reply from 27.120.151.83: bytes=32 time10ms TTL=32 片刻后即消失，表明网卡是连通的，否则，就会显示出错信息。这一行显示信息的含义是：发出的ping IP 地址为27.120.151

9、.83的主机后，已从这台主机上返回数据包，返回数据包所花的时间小于10ms。本机的IP 地址就为27.120.151.83，所以，这实际上是对本机网卡的测试。 注：IP地址换成主机名亦可。六、无线网卡安装与配置 (安装网卡的具体操作见随书光盘中的视频)集线器一、作用与功能集线器又称HUB，是一种将多台计算机连接到一起，从而构成一个计算机局域网的网络设备。集线器（HUB）相当于一个多口的中继器，一条公共的总线，能实现简单的共享和地址保护。它工作在物理层，可连接多台计算机。集线器的后面板 TP-Link 10BASE 以太HUB集线器的前面板TP-Link 10BASE 以太HUBABCDHGFE

10、HUB 用集线器（HUB）构成以太局域网（LAN）的方法集线器与双绞线的接线方法ABCEFGHDHUB用HUB组建的网络，在物理上为星型结构但HUB在逻辑上为总线结构ABCDEFGHHUB总线二、集线器的级联HUB之间的连接称作级联（cascade）。级联又称串联。所谓级联，就是将多个集线器当作主机连接到上级集线器的以太端口。级联有两种方法，一种是将下级HUB的Up-Link口通过普通的双绞线与上级HUB的任何一个RJ-45口（非Up-Link口）相接。另一种是用一条级联线将下级HUB的任何一个RJ-45口（非Up-Link口）与上一级的任何一个RJ-45口相连（非Up-Link口）。可进行多

11、级HUB级联，但级联总数不要超过4级。 HUB的通过双绞线级联三、典型集线器的技术指标以TP-Link 的TP-HP10M系列的集线器为例，技术指标为： 遵循IEEE802.3 10BASE-T，10BASE-2，10BASE-5标准； 8/16/24个10Mbps端口； 内置BNC及AUI端口（其中HP8MU、HP16MU、HP24E 3种型号的HUB没有BNC和AUI口）； 每端口自动隔离； 面板指示灯显示工作状态； 冲突检测及处理； 1个Up-Link 口以实现级联；三、典型集线器的技术指标（续） 协议：CSMA/CD； 数据传送速率：以太网：10Mbps（半双工）； 拓扑结构：10BA

12、SE-T：星形，10BASE2、10BASE5：总线； 网络电缆：UTP：3、5类（最长100m）； STP：100m； 电源：170120V，50/60Hz 交流电； RG-58A/U50欧姆细缆：185m； AUI电缆：50m； 功耗最大：15W； 工作温度：050。交换机 1、交换机的作用 为减少用集线器连接计算机所带来的冲突问题，较高级的网络一般采用交换机（Switch）来连接计算机。 交换机可以执行帧转发方式，还可以执行直通（cut-through）帧转发方式。 一、交换机的作用与分类 2、交换机的工作原理 （见随书光盘视频）二、交换机与HUB的区别 1、集线器（HUB）用于多台计算

13、机共享一网段；而交换机（Switch）可以根据数据的目的MAC地址选择路由。所以交换机的使用可以提高网络的速度和减轻服务器的负担。2、交换机可以提高原有网络的性能，保护原有的投资，降低原有的响应速度，提高网络的负载能力，而集线器只是单纯的放大和转发信息。3、交换机的带宽是独占的，而集线器的带宽是共享的。当然交换机的价格也比集线器的价格高。10Mbps交换机-Catalyst 1924(Catalyst 1924 前面板指示灯的含义和端口介绍见随书光盘中的视频)三、Cisco 公司Catalyst系列交换机介绍2、 Catalyst 2900系列介绍 Catalyst 2900系列是目前用量较多

14、的交换机，它比1900系列的速度快，而且就每个端口的价格来说也是较便宜。Catalyst 2900系列网络交换机包括12/16/24/48个10/100自适应RJ-45端口，对应于这些端口的数量，各有一种交换机产品，称为Catalyst 2912、Catalyst 2916、Catalyst 2924和Catalyst 2948。带有后缀C的为具有光纤接口，如Catalyst 2948C。带有M的为模块化的。此外，在2900系列中，还有两款用得不多的C2948G和C2948G-L3产品。Catalyst 2924交换机前面板(Catalyst 2924 前面板指示灯的含义和端口介绍见随书光盘中

15、的视频) 在扩展插槽中可以插入两种扩展插卡：1000M扩展插卡和100M扩展插卡。如图为1000M扩展插卡，Cisco公司的定货号为WS-X2931-XL。Catalyst 2924千兆扩展插卡在将1000M扩展插卡插入Catalyst 2924M-XL交换机后，再根据使用的光纤情况选择千兆光纤模块（GBIC）。千兆光纤模块有单模和多模之分，将GBIC插入扩展插卡，下图就是插好扩展插卡并在扩展卡上又插入一个多模GBIC的Catalyst 2924M-XL交换机。Catalyst 2924M-XL交换机若选用100M光纤扩展插卡，就不需要GBIC。下图的Catalyst 2924M-XL交换机左

16、边的扩展插槽插入了1000M扩展插卡和多模GBIC，右边的扩展插槽插入的是100M光纤扩展插卡。Catalyst 2924M-XL交换机3、Catalyst 3500系列Catalyst 3500系列有3508G、3512、3524和3548等4种型号，其中最常用的是Catalyst 3548交换机，它的前面板如下图所示。 Catalyst 3548LX交换机具有48口的10/100M自适应RJ-45端口，它的右边有两个千兆插口，这两个插口可以插入单模或多模的GBIC，也可以插入千兆堆叠模块。 四、交换机的级联与堆叠 交换机连接就是将一台交换机与另一台或多台交换机进行连接，用来解决需要进行联网

17、的计算机数量大于交换机的端口数量的问题，接连接方法的不同，又分为级联和堆叠两种方法。1、交换机的级联 交换机的级联方法是：将一台作为主交换机，其他的交换机作为二级交换机，将二级交换机的某个端口与主交换机的普通端口连接。如图即是通过“双绞级联线”将三台交换机级联。交换机的级联双绞线级联线与双绞跳线从外观上是相同的，只是在卡接RJ-45水晶头时，线序与普通双绞线的线序不同，下图就是级联用的双绞线。双绞级联线可以用光纤进行级联。如果距离不远，只用光纤跳线将交换机级联。下图是光纤级联跳线，它就是普通的光纤跳线。 用光纤跳线可以实现交换机级联2、交换机的堆叠(1) 什么是交换机的堆叠除了使用级联可以将数

18、量较多的计算机连接起来外，还可以使用堆叠的方式。将多台交换机堆叠式连接后，几台交换机合在一块类似于台堆叠在一起的交换机可以看作为一台具有很多端口的大型交换机。堆叠与级联的区别是：级联是通过交换机的某一个端口与上级交换机进行连接，连接的端口可能成为传输的瓶颈；堆叠是将交换机的背板通过高速线缆连接在一起，这样在堆叠的交换机的端口之间具有较好的性能。(2)交换机的堆叠接线方法要对交换机进行堆叠，需要使用支持堆叠功能的堆叠式交换机。Cisco 公司的Catalyst 3500就是一种具有堆叠功能的交换机。下图为Catalyst 3500的堆叠线。 堆叠使用的连接线（50cm）Catalyst 3548

19、交换机的堆叠连接方式五、为什么要对交换机进行配置 对于大多数小型非网管型交换机，其使用方法与集线器（HUB）一样，根本不需任何配置，接上电源，插好网线就可以正常工作。而对于网管型交换机，为了使其正常工作，改善网络性能，就需要对它进行软件配置。对交换机进行软件配置的主要目的是： 设置交换机的名称和IP地址，实现远程管理； 实现VLAN划分。六、交换机配置方法的分类 交换机进行配置有两种方法：（1）本地配置； （2）远程配置。 本地配置（即将交换机的Console端口连接配置计算机）是最常用、最基本的，是网络管理员必须掌握的管理和配置交换机的方式。而远程配置方法只有在本地配置成功后才可进行。七、配

20、置计算机与交换机的连接 (见随书光盘中的视频)八、交换机工作模式的分类与转换 (见随书光盘中的视频)九、交换机的基本配置命令的用法 (见随书光盘中的视频)十、用“Sybex Virtual Lab”软件模拟配置交换 (见随书光盘中的视频)十一、第三层交换机 1. 什么是第三层交换机 所谓第三层交换机，就是将路由与交换合二为一的设备。它的工作原理是：第三层交换机上的路由器在对第一个数据流进行路由后，将会产生一个MAC地址与IP地址的映射表，此后，如果有同样目的IP地址的数据流再次通过这台第三层交换机时，将根据此映射表直接从第二层的MAC地址进行交换，而不是通过第三层的IP地址进行路由。由于对数据

21、帧的第二层MAC地址的处理要比从第三层IP地址的处理的速度快，因而提高了数据帧转发的效率。采用此技术的交换机我们常称为第三层交换机。 Catalyst 6000交换机是高性能的第三层交换机。可实现千兆、多层交换。支持冗余的电源、冗余的系统时钟及冗余的交换模块。所有的模块均为可热插拔的模块。 Catalyst 6000交换机使用Cisco统一的IOS软件，使熟悉Cisco产品的用户可以方便地配置交换机。 Catalyst 6000系列交换机由Catalyst 6000子系列和Catalyst 6500子系列组成。每个子系列都支持6和9槽的版本。最大支持384个10/100Mbps以太网端口或19

22、2个100FX快速光纤以太网端口，以及最大130个千兆以太端口。 2、Cisco Catalyst 6000系列简介Catalyst 6506交换机 路由器 路由器的主要工作是对数据进行桥接（Bridging）和路由（Routing）。 路由器用于分隔不同的网络，进行网络之间的数据传输。路由和桥接属于不同的两种通讯方式。路由是向目标网传播，而桥接是向目标网以外的网络传播，但大多数路由器都具备有桥接的功能。 路由器的功能比网桥更强。 一、路由器的工作原理 当一个网络中的某一台计算机向另一目标计算机发送数据时，发送数据的计算机将数据分成很小的片段数据包（一般是IP数据包），每一个IP数据包中包含了

23、源计算机的IP地址和目标计算机的IP地址等信息。(路由器对收到的IP数据包的处理过程见随书光盘中的视频) 二、典型路由器Cisco2511介绍 Cisco2511后面板 Cisco2511前面板Cisco 2511路由器的前后面板如图所示。它包括有两个异步口插座、两个同步口插座、一个AUI口插座、一个进行本地配置用的控制口（CON端口）和一个通过MODEM远程配置路由器的辅助控制口（AUX端口）。三、Cisco公司系列路由器简介 低档（或称简单的）路由器有Cisco700、Cisco 800、Cisco 1600、Cisco 1700系列，主要用于家庭；中档的路由器有Cisco 2500、Ci

24、sco 2600、Cisco 3600和AS3600系列，主要用于小型办公室、分公司和小型校园网，高端的路由器有Cisco 4000和Cisco 7000和Cisco 12000GSR系列，主要用于中心节点。Cisco系列路由器 四、路由器与内部局域网的连接 一个单位的内部局域网要与外部的广域网连接，一般是通过路由器实现的。内部局域网一般是由交换机（或是用HUB）将一些计算机连在一起的，下图给出了典型的路由器接局域网的方案。路由器与本地局网的连接在路由器和交换机进行连接时，在物理上可以把路由器看作是一台普通的计算机一样，通过双绞线将路由器连接到交换机的任何一个端口。有些路由器本身带有RJ-45

25、插口 ，直接将双绞线插入路由器的RJ-45插座中，就可完成连接。有些路由器（如Cisco 2511）没有RJ-45口，只有AUI口，则必须使用AUI到RJ-45转换器，才能用双绞线将转换器与交换机相接。路由器与交换机接线时需要AUI转双绞线的“AUI到RJ-45转换器”五、路由器与外部网的连接 路由器与外部网的连接的典型接线如下图所示。六、路由器与配置计算机的连接 路由器与配置计算机的接法(具体连接方法见随书光盘中的视频)七、路由器工作模式的分类与转换 (见随书光盘中的视频)八、路由器的基本配置方法 路由器可以工作静态路由和动态路由两种方式，前者适用于小型网络，后者适用于大型网络。静态路由方式

26、，配置路由器的基本步骤是：“用户模式”“特权模式”“全局配置模式”“配置以太口”“配置同步口”“配置静态路由”“将配置信息保存到NVRAM中”。动态路由方式配置路由器的基本步骤是：“用户模式”“特权模式”“清除路由器NVRAM中的原有配置信息，重启路由器”“全局配置模式”“配置以太口”“配置同步口”“配置路由协议”“增加想要播报的网络号”“将配置信息保存到NVRAM中”。 (路由器的具体配置方法见随书光盘中的视频)九、用“Sybex Virtual Lab”软件模拟配置路由器 (路由器的具体配置方法见随书光盘中的视频)十、路由器与交换机的主要区别 路由器与交换机的主要区别是： 工作层次不同；

27、数据转发所依据的地址不同； 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； 路由器提供了防火墙的服务； 交换机一般用于LAN-WAN的连接，路由器用于WAN-WAN之间的连接，可以解决不同帧结构的网络之间转发分组。 路由器可以根据线路带宽、距离、线路拥塞程度，决定数据包经由哪些路径到达目的网段，而交换机不具备这一能力。服务器 服务器是用来提供服务的（或硬软件资源的）计算机。 按照使用规模的大小及可靠性的高低，可以把服务器分成“入门级服务器”、“部门级服务器”、“企业级服务器”、“机架式服务器”几种。其中“入门级服务器”又称作“工作组级服务器”。一、服务器的作用与分类 二、

28、PC 型服务器与PC机的主要区别 主要区别:高可靠与多CPU内存纠错磁盘镜像热插拔技术（如磁盘热插拔、网卡热插拔、电源热插拔）磁带备份服务器专用网卡;高速SCSI硬盘RAID镜像SCSI硬盘热插拨见光盘视频调制解调设备 普通的调制解调器的作用是将传输介质中传输的模拟信号变成计算机可以处理的数字信号。MODEM的主要技术指标有：速率、是否支持传真/语音功能、是否能防雷击、能兼容的协议标准等。在没有特别指明某MODEM为基带的情况下，所讲到的MODEM就是普通MODEM。一、普通MODEM MODEM的分类情况： 1.按速率分类 MODEM按照数据传送速率的不同，目前主要有33.6 kbps和56

29、 kbps两种。2.按安装位置分类 普通调制解调器按调制解调器的安装的位置可分为外置调制解调器和内置调制解调器。此外，还有一种软MODEM。软MODEM又称Win MODEM，它们通常是用较少的芯片去完成传统MODEM的工作，而相对于内置MODEM所缺少的芯片所担任的工作，是靠主机的CPU来完成的，要占用CPU资源。二、ADSL设备（滤波器和ADSL MODEM） 1、 如何才能使普通电话线路变成ADSL线路 将现有电话线改装为ADSL传输系统只需在用户端将电话线接入DSLAM(Digital Subscribeline Access Multipexer，数字用户线路访问多路复用器)等DSL

30、接收器即可。 NJEA-100 ADSL设备2、ADSL调制解调器与PC机及电话线的连接3、拨号软件的安装ADSL使用的是PPPoE（Point-to-Point Protocol over Ethernet，以太网上的点对点协议）虚拟拨号软件。Windows 9x/Me/2000/NT：可选EnterNet、WinPoET和RasPPPoE。其中，EnterNet是现在比较常用的一款，EnterNet300适用于Windows 9x；EnterNet500适用于Windows 2000/XP。（具体安装方法，参见本书配套光盘。）三、MODEM池 1、什么是MODEM池在ISP服务商（或提供电

31、话拨号上网的校园网、企业网的网管中心）那里，需要有一些MODEM，这些MODEM称作MODEM池（MODEM pool）。给MODEM池的每台MODEM申请一根电话线路，并将每台MODEM与一根电话线路相接，从而让外地的用户可以通过电话线路用拨号的方式连接到ISP（或校园网、企业网）。2、MODEM池的实现方法 (1)路由器接多MODEM方法 路由器与MODEM的硬件接法 使用调制解调器用于IP（SLIP/PPP）拨号池的配置方法 拨入服务的创建由以下几部分组成：创建接口配置IP地址池对线路进行配置，以支持创建的接口创建拨入用户帐户 配置Cisco2511路由器的IP拨入服务(2)硬件RAS服

32、务器法SuperStack II RAS 1500 MODEM池 RAS 1500简介 RAS 1500是多协议拨号路由器、终端服务器，又叫做远程存取服务器RAS（Remote Access Server）。RAS 1500是3COM公司的一个可堆叠（堆栈）的设备，称作RAS 1500栈。 RAS 1500 由一个基本的路由模块（RM）、端口扩展模块（PEM）、用户可安装的输入/输出I/O模块组成。RAS 1500集成了多协议的远程存取服务器，广域网路由器，带有高性能的56kbps（V.90）和（或）ISDN调制解调器。RAS 1500栈（一台路由模块RM和两台端口扩展模块PEM）典型应用 R

33、AS 1500可提供5种基本的服务，即：IP终端服务，网络拨号存取，拨出存取（NCSI或telnet），局域网-局域网路由、桥接。RAS 1500在ISP服务商中的应用四、基带MODEM 1、什么是基带MODEM基带MODEM常用于本地路由器与远程路由器之间。基带MODEM有很多型号，下图为ASM-40型基带MODEM的外观图。ASM-40 外型ASM-40是一个高速、同步、短范围MODEM，全双工操作方式，它还可以作为波特率和接口转换器。ASM-40有10种可选的通信速率，最高速率高达2048 kbps，工作距离达1.75 km。它的一边接数字信号（数据终端一侧），另一边为模拟信号（接通信线路）。它的内部组成框图如下图所示。ASM-40内部组成框图2、什么时候用到基带MODEM 一个点到点应用的示意图 当距离超过1.7km时，要用接续电路，常用的方法是用光纤中继。也就是在下图中的这两台基带MODEM ASM-40之间接上光端机。3、基带MODEM的工作原理（1）DIG DIG是数字回环测试开关，当它被按下时，让ASM-40按回路2（loop2）方式接收它自己发出的数据。用来自检调制解调器是否工作正常，如图所示。让本地接收到的数据返回发送端（2）ANAANA是本地回环（V.45 loop3）测试开关，当它被按下时，将它的发送端送回到它的接收端。而且，发送端继续将数