第4章计算机网络硬件

第4章计算机网络硬件

4」计算机网络硬件系统基本结7

-4.2通信媒体

■4.3通信控制设备一

■4.4通信子网设备

-4.5服务器与工作站

■4.6网卡

-4.7联网设备

计算机网络硬件系统基本结构

/7/数

及

传

据

通

接/

x数L

输

传

信

l据

口

设

怆

l控l

r交

得

设

制

\换\

\备

资源f网通信r网资源干网

返回

4.2.1双绞线

4.2.2同轴电缆

4.2.3光缆

4.2.4无线通信媒体

返叵

-4.2.1双绞线

双绞线因由两根绝缘的铜线互绞在二

一起构成而得名，即是将两根绝缘

铜线有规则的扭在一起的通信媒体。

外层无金属屏蔽的双绞线被称为韭

屏蔽双绞线(UTP)，外层加上金

属屏蔽包层的双绞线被称为屏蔽双

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绞线(STP).

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■两根导线绞在一起是为减小一根导线中的

电流能量对另一根导线的干扰。对于两根

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导线来说，如果相距很近的平行靠在一起,

一根导线中的电流信号变化会在另一根导

线中产生相似的电流变化,但如果两根导

线之间是相互垂直的靠在一起，则导线之

间几乎互不影响。

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双绞线的基本特性

,也大心方—£、丁昌―>>*,\

不论是STP或是UTP,都具有价格便宜，便

用方便,安装容易的特点，，但由于组成上

的区别、所传信号的区别（模拟信号、数一

据信号），以及电缆规格标准的不同

非屏蔽双绞线特性

■非屏蔽双纹线中不存在物理的电器屏蔽，既没有

金属箝，也没有金属带绕在UTP上，UTP对线对

之间的串线干扰和电磁干扰（EMI）,是通过其

自身的抵消作用以减少电能的吸收和辐射来抵消

的。为网络而设计的UTP不同于其他类型的双绞

线和电话线，其阻抗为100欧姆，线缆外径大约

4.3亳米口UTP通常使用一种称之为RJ・45的8针连

接翳°

■UTP具有许多优点：价格便宜；尺寸小.，布线方

便；其采用星型连接，可靠性好。

-屏蔽双绞线特性

.、工，7.4---.•,->

■屏蔽双绞线结合了同轴电缆和非屏蔽双绞

线的特性，外部包有铝箔或铜编丝网。屏

蔽双绞线有150欧姆阻抗和100欧姆阻抗两

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种。

150欧姆的SIP

150欧姆的STP不仅完全屏蔽以减少电磁干

扰、射频干扰，每一对双线线各自都有屏

蔽层以减少串扰。通过每对线的绞合，STP

又得到抵消作用带来的好处。在传输数据

方面，STP可以用非常快的速度传输信号,

使信号几乎没有变形的机会。但屏蔽又导

致了信号损失，为此，需要增大线对与屏

蔽层之间的距离0这就不可避免的增加线

•缆的尺寸、重量和成本.

100欧姆的STP

■100欧姆的STP最初是为改善双绞线抗电磁干扰、

抗射频干扰设计的，其尺寸和重量无显著变化。

100欧姆的STP提供了比UTP更强的的抗干扰性，

并避免了150欧姆STP所带来的使槽线管阻塞问题

4.2.2同轴电缆

同轴电缆(CoaxialCable)是由中心一根铜导线，外边

套一个导体管构成的传输电缆，导线与导体管之间

费.…，..一―一解边加模射层.由于导

填充绝缘兼支撑物，导体_,_______________

线与导体管之间严格保考F同心，因此称为同轴电缆。

铝网导体

外隔离层

部导体

、内隔离层

(绝缘材料)

同轴电缆分类

2同轴电缆，按电缆的结构和用途可分为:

■射频电缆

■水底电缆一

■长途通信电缆一

■闭路电视电缆

■计算机局域网电缆

同轴电缆的基本特点

*.*.*

■同轴电缆具有较高的抗干扰能力，同轴电

缆具有较宽的可用频带，所以常被用于较

一高速率的数据传专输输系系统统中d。

■:'

■与双级线相比，同轴电缆的抗干扰能力强,

带宽，数据传输速率高，传输距离长，但

价格也高“

50Q同轴电缆

■50◎的同轴电缆又称基带同轴电缆（或

称细缆）。它主要用于数字传输的系统，

一广泛用于局域网。在传输中,其在1km距离

以内数字信号的传输速率上限可达5QMb吟

一般情况下50。同轴电缆传输数据的速率

越高，传输距离就越癌

■50Q的同轴电缆一般用于总线型局域网中,

T型接头作为同幸与甯缆的接人接口1.

75◎同轴电缆~

■75c的同轴电缆又称宽带同轴电缆。它

主要用于模拟传输系统，宽带同轴电缆是

公用天线电视系统的标准传输电缆；宽带

同轴电缆频带宽度可达400.MHz,运行长度

可达100公里。

■宽带系统通常都被分割成多路信道，在

电视广播中常用信道是6MHz,每条信道可

以用于模拟电视或数据流，而信道完全狸

立，因而电视信号与数据可以在同一根电

缆中混合传输。

IVI

4.2.3光缆

-光缆细是而软的可传导光束的光学纤维

（光纤）媒体©

■光纤的制造材料理以是超高纯度的石英，

各种玻璃或塑料。超高高纯纯度度的石英制成的

光纤损耗扑，但4艺复杂；合成玻璃制成

的光纤虽然损耗较大，但比较经济，能提

供良好的性能；塑料制成的鬼纤最经济，

适合短距离和可接受的高损耗场合。

光纤的基本组成

■纤芯。光芯处于最内层，它由一根（或多

根）非常非常细的由玻璃（或塑料，制成

的绞合线（或纤维）组成。

■包层。包层是玻璃或塑料的涂层，具有与

纤维不同的光学特性。

■护套°护套由分层的塑料及其附属材料制

成，用于防潮、防擦伤、压伤和其他环境

遇壁微春

光纤传输特性与分类

光纤进行光传播过程中，光线从光源进入导体

后有两种不同的传输方式，以此，光纤被分为多

模光纤和单模光纤两种。

单模光纤

■光线主要沿光纣的轴心向前传播方式的光

纤是单模光纤。

■单模光纤使用一个注入型激光二极管ILD。

由于ILD是激光射光，光的发散特性很弱，

其不仅在局域网距离内几乎是不可察觉的，

而且其光束即使超出使用范围，他的发散

也不会触及光纤内壁，所以，传输距离要

比多模光缆远得多。

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多模光纤

似

种角

被

线

着

度

包

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层反

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光

纤

光

式

向

传

前

是

纤

多

多

的

播

射

。

包

光

括

和

式

纤

阶

梯

跃

又

折

射

模

射

J度

y

两种。

多模光纤是由发光二极管LED驱动6由

于LED不能紧密地集中光速，其光是发散的,

所以它需要较宽的传输路径，频率较低”

传输距离受到一定的限制。

光纤的特点

•传输频带非常宽，通信容量大一

一・差错率低一

•传输损耗小，中继距离长一

•抗雷电和抗电磁干扰性能强

•无串音干扰、不易被窃听、数据不易被截取,

保密性好

•体积小、重量轻。

4.2.4无线通信媒体

无线传输媒体是利用大气的电磁波传输信号。信号

的发送和接收是通过天线完成的。计算机网络系

统中的无线通信主要是指利用一定范围内的电磁

波进行的通信，即微波通信。

微波传输的特点

(1)传播方式：微波处于频谱的高端，传播是沿

直线进行的，而处于低端的低频电波,传播是向各

个方向扩散的D利用抛物状的天线，可以将微波能

量集中在一个集中的光束上.，使其传播到很员的距

离———------------------------

(2)信道容量：微波能够提供较大的信道容量°

例：一个2MHz的频段可以容纳500条话音线路D

(3)使用和分配：在使用和分配方面，微波是受

管制分配使用的。对局域网来说，可使用的微波频

段范围主要是：2.4GHz-2.484GHZx5.725GHz-

5・825GHz、18.825GHz-19.205GHZo

地面微波通信

微波是沿直线传播的，而地表面是曲面，因

此,限制了地面微波传播的范围口一般微波直接

传输数据信号的距离为40KM到乱KM,为使传输范

围更大，则需要在适当的地点设置信号中继站口

没置中继站的目的主要有：

一■=<*：-.■二..*r・〃*，R/^.1-

(1)信号放大

••・•••

(2)信号失真恢复

g发

微波通信的特点：通信容量大‘受外界干扰小，

俵输质量蠹夕但数掘像密性差或「

卫星微波通信

地面微波通信是利用地面中继系统在地面设置

中继站。这种系统不论在数据传输速度、数据传

输质量，还是在传输范围、传输稳定性等方面都

还不能令用户十分满意，为克服地面微波通信的

不足，通信系统利用人造卫星做中继站转发微波

信号，能使信号在非常大的范围内进行传播。

4.3.2典型^■

返回

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通信控制设备产生的原因

(1)计算机与通信线路上的传输速率不匹配，

所以需要通信控制设备来实现速度的调整和信息

的收发，使主机能更有效地执行用户程序；

(2)通信线路上的数据一般是以串行码传输的，

而计算机中的数据传输则是并行方式进行的,需

要通过通信控制设备对数据传输形式进行转换；

⑶计算机网络所连接的终端设备在同步方式、

编码方式—通信速度,控制字符等方面各不相同，

因此需要通信控制设备对它们进行控制;

(4j通信系统在传送信息时，碓免要产生一定数

量的误差，所以要通过通信控制设备进行差错控

制和异常状态的恢复;

⑸在计算机网络系统中，一般和主机相连接需

要有十几条甚至几十条线路，而计算机的通道却很

少，所以需要通过通信控制设备实现数据信息的

多路复用的转换和恢复处理；

(6)计算机发出和接收的数据都是数字数据，通

:线路上，特别是远程通信线路上通常是对模拟

数据通信,所以需要利用数据通信控制设备实现

数据对调制解调器及自动呼叫应答设备的控制。

通信控制设备的基本功能

■(1)线路控制

■(2)传输控制

■(3)差错控制。

通信控制器（CO

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■通信控制设备必须有缓冲功能，包括位缓冲、字

缓冲冲j、i码组缓冲和报文缓冲。

■通信控制器主要完成如下功能:

（i）设置和拆除通信线路

二*M«-L，U10・-*IWV\»・、♦♦，・1~4I

（2）发送和接收信息

⑶传输控制

⑷与计算机间的信息传送

线路控制器(LC)

■线路控制器一般用于远程终端或智能终端，是端

点与通信线路上调制解调器的接口设备，实际上

它是块插件板。

■线路控制部分完成的功能是：

①由终端发送数据时，将并行数据转变成串行

数据送至调制解调器；

②接受数据时，将串行数据转换为并行数据，

送至终端机或其CPU进行处理；

③产生定时信号，并用硬件确定本终端的地址

号，以便与主机交换信息。

通信处理机(CP)

-CC和LC两种通信处理装置在处理一些问题时，

需要计算机参与完成。为了减轻主机的负担，应

将通信控制程序从主机中分离出来，而由通信处

理机完成。

■例如：

一数据(报文)交换机——H-------

——前端处理机(FEP)———一一I——

线路集中器

4.4」分组装/拆设备及其3

4.4.2多路复用器和集中器

4.4.3调制解调器

返回

4.4.1分组装/拆设备及其交换设备

在分组交换网中，报文从信源发出进入通信

子网，需要将报文拆分成一个个等长的分

组，在接收端，要将分组组合复原成原报

文，这是PAD的主要功能。除此之外，PAD

还具有异步接口控制、数据传送控制、发

送输出控制、输入控制和编辑功能。

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-在应用方面，PAD实际*是分组交换网上

的集中器，主要用于与非X25分组终端的

连接：。

・二三・丁：;、|，二

PAD的主要功能

-提供X.25规程支持，用于与分组交换网连接和非

X.25终端连接；向非X.25终端提供通过分组交换

网的呼叫建立、数据传输和清除功能等。

分组交换设备（PSE）

■分组在分组交换网中从一个节点被转发交换到下

一个节点，就需要有完成交换任务的设备，这就

是PSE。PSE是分组交换网的核心设备，其是一种

多端口的网络设备。

PSE的功能

f-V二

V

■I完成分组交换网中的信息交换和通信处

理任务，为此，PSE的功能包括：

■建立、维持和拆除通信信道，完成通信处理任务；

■将所有信息组成一定格式的数据单元；

■完成交换和存储转发功能；

■完成路由选择和流量控制功能，以及局部的维护,

运行管理、故障报爵珍断等劫能0

PSE分类

・中转交换机负贡信息转发，主要用在大骨干网的一级交换

中心，其所有端口均可作为中继口。中转交换机的特点是

传输速率高，容量大，有较强的路由选择功能。

■本地交换机主要完成本地数据交换任务，用于本地网，属

于局域网交换设备，其中的端口一部分为用户端口，用于

与用户数据终端连接，另一部分用于与中转交换机或中转

/本地交换机连接。

■中转注地交换机既具有中转交换机的功能，及具有本地

交换机的功能“只是其数据传输速率,容量,以及路由选

悻等方面的性能比中转机低,.

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4.4.2多路复用器和集中器

一般的终端设备主要用于人机联系，故其通信的

速率不高。而一条通信线路却可以有较高的传输

速率，因此，有必要把若干终端集中连接起来，

也就是把许多单个信号在单一的传输线路上用单

一的传输设备进行传输，多路复用器和集中器就

是用于当一群终端设备距计算机较远时，为了提

高线路的利用率，而把这些终端集结起来，然后

使其低速终端复用高速或中速传输线路的设备。

多路复用器

多路复用器可将信息群只用一个发射机和接收机进

行长距离的传输。多路复用器通常有两种类型，

就是频分多路复用器FDM和时分多路复用器TDM

两种。频分多路复用器多用于连续信号传输，而

时分多路复用器TDM多用于时间离散的数字信号

的传输。

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集中器

■集中器对各终端发来的信息进行组织.，不工

作的姿端不占用信道。按集中器有无字符级的缓

冲能力，集中器被划分为保持转发式和线路交换

式两种O

■保持转发式集中器可提供字符级的缓冲能力口

其基本原理是由于每一个终端发送信息的时间不

同，数据长度有了差别，因此，集中器内存储器

对各终端的时间进行动态分配通常一组信息包

括同步信号■一终端地址、正文信息，缕正符号、

差错校验信号等，这在微机局部网中经常采用4

多路复用器、集中器与主计算机的连接

STDM

集中器与多路复用器的比较

■复用器可划出若干子信道，使每一个信道对应于

一个终端，而集中器没有这种对应关系，它是采

用动态分配信息的原则，各路信息在网络中均有

相应的地址标志，集中器对每路信息做某些处理

,而复用器是没有的，因此，可以说复用器是透

明的，而集中器是不透明的。

-集中器是以报文为单位传输的，而复用器是

以字符为单位传输的。

■集中器是一台微机，它本身具有存储能力和编

程功能，并且可以配备外部设备，而复用器不具

编程能力，也设有外部设备。

■从应用的配置来看，复用器在使用中是成对使用

的，而集中器是单独使用的。

-集中器的功能比复用器强得多，类似于通信控

制器，因为它具有对线路进行控制，代码转换，

组合报文，进行差错控制等功能，但复用器响应

快，成本低，易实现，因此，选择时，可根据环

境和要求综合分析选用。

4.4.3调制解调器

■调制解调器是同时具有调制和解调两种功能的设

备，它是一种信号变换设备。

-调制解调器是计算机网络通信中极其重要和不可

缺少的设备。

调制解调器的基本结构

CC/----------------X"WV模报信号

产（调附联）——

c做招

I接口

/计算机工

m（解调器卜

VV土电话线C

Y

上在处理电］cvv\慎报信号

调制解调器的主要作用

■信号变换

■同步

■提高数据在传输过程中的抗干扰能力，补偿因某

些有害因素造成的对信号的损害。

-实现信道的多路复用

调制解调器分类

■按速度划分调制解调器：低速、中速、高速。

■按与计算机连接方式分类：独立式和内装式。一

■按调制方法分类：频移键控、相移键控、相位幅

度调制

调制解调器的选择

用户选择调制解调器，首先要了解调制解调器的

基本的调制解调技术，并且要知道常用的国际标

准和工业标准。

用户要根据实际使用环境来确定调制解调器的环

闿IO

要考虑调制解调器的附属功能。

4.5」局域网器与工作站

4.5.2工作站

返回

服务器的概念

■局域网中互联起来的计算机和各种辅助设

备，根据其在网络中的'、服务〃特性，被分

为网络服务器和网络用户工作站°

■在网络系统中，一些计算机或设备应其他

计算机的请求而提供服务，使其他计算机

通过它共享系统资源，这样的计算机或设

'4：―jr,~*bi--Jr-・“，,"d•二■咒

服务器的类型

■设备服务器。

-通信服务器。一

■管理服务器。

■•数据库服务器。

文件服务器

»--------，"▼w---■«r«一■・・▼---W«V，---，，•---■■-r.-■I-V

重要的局域网设备。在局域网中，文件服务

器掌握着整个网络的命脉，一旦文件服务器

出现故障，整个网络就会瘫痪“文件服务器

i::,............................・"二，二:，.、/:二七•....•、・.，<.,-•••

的当次一般都比较高；

应用程序服务器

用来存储可执行的应用程序软件的服务

器为应用程序服务器。应用程序服务器与

文件服务器的区别在于：前者存储着可执

行的应用程序软件，网络中的工作站要运

行服务器中的应用程序就必须通过网络与

服务器建立联接，应用程序在服务器上运

行。,如果服务器中的应用程序可以下载到

网络工作站中，应用程序在工作站上运行,

圾i超图镰n的嘛时一一

网络打印服务器

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