常用网络设备设备.docx
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物理层设备
1.调制解调器
调制解调器的英文名称为modem，来源于Modulator/Demodulator，即调制器/解调器。
⑴工作原理
调制解调器是由调制器与解调器组合而成的，故称为调制解调器。
调制器的基本职能就是把从终端设备和计算机送出的数字信号转变成适合在电话线、有线电视线等模拟信道上传输的模拟信号；解调器的基本职能是将从模拟信道上接收到的模拟信号恢复成数字信号，交给终端计算机处理。
⑵调制与解调方式
调制，有模拟调制和数字调制之分。
模拟调制是对载波信号的参量进行连续地估值；而数字调制使用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息，在接收端对载波信号的离散参量进行检测。
调制是指利用载波信号的一个或几个参数的变化来表示数字信号的一种过程。
调制方式相应的有：
调幅、调频和调相三种基本方式。
调幅：
振幅调制其载波信号将随着调制信号的振幅而变化。
调频：
载波信号的频率随着调制信号而改变。
调相：
相位调制有两相调制、四相调制和八相调制几种方式。
⑶调制解调器的分类
按安装位置：
调解解调器可以分为内置式和外置式
按传输速率分类：
低速调制解调器，其传输速率在9600bps以下；中速调制解调器，其传输速率在9.6～19.2kbps之间；高速调制解调器，传输速率达到19.2～56kbps。
⑷调制解调器的功能
ü差错控制功能：
差错控制为了克服线路传输中出现的数据差错，实现调制解调器至远端调制解调器的无差错数据传送。
ü数据压缩功能：
数据压缩功能是为了提高线路传输中的数据吞吐率，使数据更快地传送至对方。
⑸调制解调器的安装
调制解调器的安装由两部分组成，线路的连接和驱动程序的安装。
线路连接：
ü将电话线引线的一端插头插入调制解调器后面LINE端口。
ü将调制解调器的PHONE接口与电话机相连。
ü将随调制解调器提供的串口连接电缆一端插入调制解调器，另一端插入计算机后面的COM1或COM2串口。
ü连接调制解调器的电源。
安装调制解调器的驱动程序：
打开“控制面板”，在控制面板窗口中选择电话机形状的“调制解调器”图标，双击该图标，屏幕则会弹出“调制解调器属性”对话框，在向导下进行安装。
⑹CableModem
CableModem（电缆调制解调器）是一种连接于有线电视网、通过有线电视的电缆网络向用户提供高速数据连接的设备。
CableModem通过有线电视网进行高速访问时，一般的连接方式为：
一端与计算机相连，一端与有线电视插座相连。
CableModem按速率可以分为两种：
对称速率型和非对称速率型，前者的上行速率和下行速率相同，在500K-2Mbps之间；后者的下行速率高于上行速率，下行速率为2-40Mbps，上行速率在500K-10Mbps间，通常在实际应用中，下行速率为3～10Mbps，上行速率可在200k～2Mbps间任选。
连接图：
2．中继器
中继器是一种简单的网络互联设备，工作于OSI的物理层。
它主要负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。
一般情况下，中继器的两端连接的是相同的媒体。
⑴中继器的功能（板书）
中继器又称为“转发器”，主要作用是对信号进行放大、整形，使衰减的信号得以再生，并沿着原来的方向继续传播，在实际使用中主要用于延伸网络长度和连接不同网络。
扩展网络：
连接网络：
⑵中继器分类
粗缆中继器、细缆中继器、双绞线中继器、光纤中继器、混合型中继器。
⑶中继器的特点与不足
特点：
中继器工作在物理层，它不解释也不改变接收的信号，只是增强信号起着延长传输距离的作用，对高层协议是透明的，用中继器连接的网络在物理上和逻辑上是同一个网络，相当于用同一条电缆组成的一个更大的网络。
不足：
中继器只是物理层设备，它既不关心帧的起点，也不关心帧的格式，不具有过滤作用。
3.集线器
⑴集线器的概念
集线器又称集中器，平时人们都习惯地称之为“Hub”，是双绞线网络中将双绞线集中到一起以实现连网的物理层网络设备，对信号有整形放大的作用，其实质是一个多端口的中继器。
集线器是一个共享设备，网络中所有用户共享一个带宽；集线器又是一个多端口的信号放大设备；集线器主要用于星型以太网中。
⑵集线器的分类
依据带宽分类：
可以将集线器分为10Mbps、100Mbs、10/100Mbps自适应型双速集线器和1000Mbps集线器。
依据管理方式分类：
集线器可以分为哑集线器和智能集线器。
依据配置形式分类：
独立集线器、模块化集线器和可堆叠式集线器
独立集线器
模块化集线器
可堆叠式集线器
⑶集线器的连接
集线器的连接主要有两种情况，一种是集线器与网卡之间的连接，另一种是集线器与集线器的连接。
ü集线器与计算机网卡的连接
ü集线器与集线器的连接
数据链路层设备
1.网卡
网卡是网络接口卡的简称，也称为网络适配器，是计算机网络中必不可少的基本网络设备。
网卡是网络接入设备，是单机与网络中其他计算机之间通信的桥梁，为计算机之间提供透明的数据传输，每台接入网络的计算机都必须安装网卡。
⑴网卡的结构
网卡是一块布满了芯片和电路的电路板，这些芯片和电路板主要由以下几个部分组成：
LAN管理部分、微处理器部分、曼彻斯特编码器、发送和发送控制部分与接收和接收部分组成。
⑵网卡的分类
网卡种类繁多，可以从其总线类型、网络接口、网络类型、支持的带宽等不同的角度进行划分。
按总线类型划分：
按总线类型，可以将网卡分为ISA网卡、PCI网卡及专门用于笔记本电脑的PCMCIA网卡。
ISA总线网卡PCI总线网卡
PCMCIA总线网卡64位千兆网卡
按带宽划分：
网卡有10Mbps网卡、100Mbps网卡、10/100Mbps自适应网卡和10/100/1000Mbps自适应网卡和千兆网卡。
双口（RJ-45+BNC）网卡光纤口网卡
主板上集成有网卡
⑶网卡的性能指标
ü连接器类型
ü传输速率
ü是否支持全双工
ü总线结构
ü对多操作系统的支持
ü是否支持远程唤醒
ü是否支持远程启动
⑷网卡的安装
网卡的安装包括硬件的安装和驱动程序的安装。
ü硬件的安装：
关闭主机电源，打开主机箱，用水洗手或用手摸一下墙壁等装置，以释放手上的静电，防止静电破坏网卡；拧下主机箱后部挡板上固定防尘片的螺丝，取下防尘片，将网卡对准插槽，然后用适当的力气平稳地将网卡向下压入槽中；将网卡的金属档板用螺丝固定在条形窗口顶部的螺丝孔上，这个小螺丝既固定了网卡，又能有效地防止短路和接触不良，还连通了网卡与电脑主板之间的公共地线；合上主机箱盖。
ü驱动程序的安装：
安装好网卡后，打开计算机电源，启动计算机操作系统，正常情况下，此时系统会提示发现新的硬件设备，需要安装驱动程序。
将装有网卡驱动程序的软盘或光盘插入计算机的相应设备中，根据计算机的安装提示，进行相应的选择设置就可以完成网卡驱动程序的安装。
2.交换机
交换机又称为网络开关，是专门设计的、使计算机能够相互高速通信的独享带宽的网络设备，属于集线器的一种。
⑴交换与交换机
在计算机网络系统中，交换概念的提出主要是为了改进共享工作模式，交换机拥有一条带宽很高的背部总线和内部交换矩阵，所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路接收到数据包后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的地址挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速地将数据包传送到目的端口。
⑵交换机的分类
工作组交换机：
工作组交换机是最常见的一种交换机，其特征是端口数量少，为信息点小于100台的计算机联网提供交换环境，对带宽的要求不高，网络的扩展性不高，一般为固定配置而非模块化配置。
部门级交换机：
部门级交换机可以是固定配置，也可以是模块配置，一般有光纤接口。
企业级交换机：
企业级交换机属于高端交换机，它采用模块化的结构，可作为网络骨干构建高速局域网，企业级交换机的信息点在500个以上。
企业级交换机仅用于大型网络，且一般作为网络的骨干交换机。
此外根据交换机的结构可分为固定端口交换机和模块化交换机。
⑶工作原理
当交换机控制电路从某一端口收到一个数据帧后，将立即在其内存的地址表中进行查找，以确认该目的地址的网卡连接在哪一个端口，然后将该帧转发至该端口。
如果在地址表中没有找到该物理地址，也就是说，该目的物理地址是首次山现，则将其广播到所有端口。
拥有该物理地址的网卡在接收到该广播帧后，将会立即做出应答，从而使交换机将其端口号物理地址添加到交换机中的地址表中。
⑷数据交换方式
交换机主要是采用直通式、存储转发式和碎片隔离等方式进行数据交换
直通式：
直通式交换机在输入端口检测到一个数据包后，交换机只检查数据包的包头，并从包头中取出目的地址，通过内部动态查找换算成相应的输出端口，在输入输出交叉处接通，把数据包直接发送到该端口，这样就完成了交换工作。
存储转发方式：
它首先把输入端口的数据包存储起来，然后进行CRC（循环冗余码校验）检查，在对错误包处理后才取出数据包的目的地址，通过查找表转换成输出端口进出包。
碎片隔离式：
介于前两者之间的一种解决方案。
它检查数据包的长度是否够64个字节，如果小于64字节，说明是假包，则丢弃该包；如果大于64字节，则发送该包。
⑸交换机的主要技术指标
ü端口数量
ü端口速率
ü机架插槽数和扩展槽数
ü背板带宽
ü支持的网络类型
ü支持的物理地址数量
ü最大可堆叠数
ü可网管
ü最大SONET端口数
ü支持的协议和标准
3.网桥
网桥又称为桥接器，是连接两个局域网的一种存储—转发设备。
⑴网桥的基本功能
ü能匹配不同端口的速率
ü对帧具有检测和过滤的作用
ü网桥能扩大网络地理范围
ü提升带宽
ü连接不同传输介质的网络
ü学习功能
⑵网桥的工作原理
网桥从端口接收到网段传送的各种帧，每当收到一个帧时，就先放在其缓冲区中。
若此帧未出现差错，且欲发往目的站地址属于另一个网段，则通过查找站表，将收到的帧送往对应的端口转发出去，否则就丢弃此帧。
仅在同一网段中通信的帧，不会被网桥转发到另一个网段去。
⑶网桥的分类
网桥分为内桥、外桥和远程桥三类。
内桥：
内桥是文件服务器的一部分，它在文件服务器中，利用不同网卡把局域网连接起来。
外桥：
外桥不同于内桥，是独立于被连接的网络之外的、实现两个相似的不同网络之间连接的设备。
通常用连接在网络上的工作站作为外桥。
远程桥：
远程桥是实现远程网之间连接的设备，通常是用调制解调器与通信媒体连接，如用电话线实现两个局域网的连接。
网络及以上层设备
1.路由器
路由器是网络层的中继系统，是一种可以在速度不同的网络、和不同媒体之间数据转换的，基于在网络层协议上保持信息、管理局域网至局域网的通信，适用在运行多种网络协议的大型网络中使用的互联设备。
⑴路由器的功能
ü路径选择：
对于路径选择问题来说，路由器是在支持网络层寻址的网络协议及其结构上进行的，其工作就是要保证把一个进行网络寻址的报文传送到正确的目的网络中。
ü连接功能：
路由器能支持单段局域网间的通信，并可提供不同网络类型、不同速率的链路或子网接口。
ü网络地址判断、最佳路由选择和数据处理功能：
ü设备管理功能：
⑵路由器的分类
根据不同的划分方法，路由器可以分成不同的种类：
按照协议来分：
分为单协议路由器和多协议路由器
按照使用场所来分：
分为本地路由器和远端路由器
接入级路由器
骨干级路由器
根据路由器的技术特点和应用特点：
路由器分为骨干级路由器、企业级路由器和接入级路由器。
⑶路由器的配置
路由器上的管理配置端口将路由器与计算机连接起来，通过“超级终端”中“Hypertrm”应用程序登录路由器，为路由器设置用户名和密码，并为各端口设置相应的IP地址、使用的协议等。
完成后可通过局域网用Telnet命令登录路由器进行配置。
⑷路由器与网桥的比较
路由器的互联能力比网桥强：
网桥工作在数据链路层，用网桥互联的两个网络在数据链路层以下可以是不相同的；路由器工作在网络层，用路由器互联的两个网络在网络层以下可以是不相同的。
路由器比网桥更有效地传输信息：
网桥能够通过路由表，根据MAC子层的地址为MAC帧选择路径，转发或过滤MAC帧；路由器是通过路由表，根据分组中包含的网络层地址为分组选择路径，但它并不是使用路由表找到其他网络中指定设备的地址，是依靠其他的路由器来完成任务的。
当一个网络向另一个网络发送信息包或帧时，路由器丢弃了外层，重新打包重新传输数据，接收端的路由器重新将数据组成适合本网络的信息包或帧。
网桥与高层协议无关：
它把几个物理层网络连接起来，提供给用户的仍然是一个逻辑网络，用户根本不知道网桥的存在；路由器是网络层设备，用户需要为它分配网络地址，并在应用软件中使用这些地址参数。
路由器安装比较复杂：
与网桥不同，路由器是与协议相关的，网间连接中每一种高层协议必须分开配置，必须为一种协议提供一个单独协议的路由器。
网络层以下的低层协议不能使用路由器。
2.网关
网关又称为信关，它是工作在互联网络中OSI传输层上的设施，它不一定是一台设备，有可能是在一台主机中实现网关功能的一个软件，多数网关是用来互联网络的专用系统。
⑴工作过程
假定两个主机的高层协议中传输层协议不相同，为了使两个主机能通信，就要在传输层上做协议转换。
如果所用的通信子网不同，则还要对低层协议进行转换。
对传输层的协议转换可以包括协议分组的重新装配，长数据的分段、地址格式的转换以及对操作规程的适配等。
这些功能都是通过网关实现的，网关在这两个网中分别作为一个网络客户。
在实际网络互连中，协议的转换并不一定是一层一层转换的，这就类似于OSI各层的实现，在实现过程中不一定要有明显的分层服务界面，只要对外界提供符合一定规则的协议动作即可。
此外，不同的网络协议之间的各个协议层不一定是一一对应的，因此很可能从应用层开始一直到传输层一起都需要进行协议转换。
⑵常见网关
ü电子邮件网关：
通过这种网关可以从一种类型的邮件系统向另一种类型的邮件系统传输数据。
电子邮件网关允许使用不同电子邮件系统的人相互收发邮件。
ü因特网网关：
这种网关用于管理局域网和因特网间的通信。
因特网网关可以限制某些局域网用户访问因特网，或者限制某些因特网用户访问局域网，防火墙可以看作是一种因特网网关。
ü局域网网关：
通过这种网关，运行不同协议或运行于不同层上的局域网网段间可以相互通信。
允许远程用户通过拨号方式接入局域网的远程访问服务器可以看作局域网网关。
üIP电话网关：
实现公用电话网和IP网的接口，是电话用户使用IP电话的接入设备。
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