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第四章计算机网络设备教学内容与要求1、理解网卡的作用2、理解中继器的作用3、理解集线器的作用4、理解路由器的作用5、理解调制调解器的作用6、了解交换机、网关、网桥的作用4.1网卡网卡即网络接口卡，是计算机的硬件。网卡的分类：1）支持的网络类型以太网卡、令牌环网卡、ATM网卡2）接口类型ISA网卡、PCI网卡、EISA网卡3）连接介质RJ-45接口、BNC接口、AUI接口4）用途服务器网卡、工作站网卡、无线网卡、笔记本网卡5）发送速率10Mbps网卡、100Mbps网卡、10/100Mbps网卡一般网卡无线网卡无线上网卡4.1.2网卡的功能1、实现局域网中传输介质的物理连接和电气连接2、代表一个固定的地址3、执行网络控制命令4、实现OSI模型中的数据链路层的功能5、对传送和接收的数据进行缓冲6、按照OSI协议网络层传输的接口标准，实现规定的功能总结网卡的主要功能有以下三个：1.数据的封装与解封：发送时将上一层交下来的数据加上首部和尾部，成为以太网的帧。接收时将以太网的帧剥去首部和尾部，然后送交上一层；2.链路管理：主要是CSMA/CD协议的实现；3.编码与译码：即曼彻斯特编码与译码。4.1.3网卡的工作原理对传送和接收的数据进行缓冲4.1.4选购网卡选购网卡时考虑的因素：网络类型：现在比较流行的有以太网，令牌环网，ATM网，FDDI网等，选择时应根据网络的类型来选择相对应的网卡。传输速率：应根据服务器或工作站的带宽需求并结合物理传输介质所能提供的最大传输速率来选择网卡的传输速率。以以太网为例，可选择的速率就有10Mbps，10/100Mbps，1000Mbps，甚至10Gbps等多种，但不是速率越高就越合适。例如，为连接在只具备100M传输速度的双绞线上的计算机配置1000M的网卡就是一种浪费，因为其至多也只能实现100M的传输速率。总线类型：计算机中常见的总线插槽类型有：ISA、EISA、VESA、PCI和PCMCIA等。在服务器上通常使用PCI或EISA总线的智能型网卡，工作站则采用可用PCI或ISA总线的普通网卡，在笔记本电脑则用PCMCIA总线的网卡或采用并行接口的便携式网卡。目前PC机基本上已不再支持ISA连接，所以当为自己的PC机购买网卡时，千万不要选购已经过时的ISA网卡，而应当选购PCI网卡。网卡支持的电缆接口：网卡最终是要与网络进行连接，所以也就必须有一个接口使网线通过它与其它计算机网络设备连接起来。不同的网络接口适用于不同的网络类型，目前常见的接口主要有以太网的RJ-45接口、细同轴电缆的BNC接口和粗同轴电AUI接口、FDDI接口、ATM接口等。而且有的网卡为了适用于更广泛的应用环境，提供了两种或多种类型的接口，如有的网卡会同时提供RJ-45、BNC接口或AUI接口。价格与品牌：不同速率、不同品牌的网卡价格差别较大4.2中继器中继器（Repeater）中继器又称转发器或者收发器。中继器（Repeater）工作于OSI的物理层，是局域网上所有节点的中心，它的作用是放大信号，补偿信号衰减，支持远距离的通信。中继器仅适用于以太网，可将两段或两段以上以太网互连起来。中继器功能：是通过对数据信号的重新发送或者转发，来扩大网络传输的距离，重新生成信号（即对原信号进行放大和整形）。原理：中继器是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。中继器是最简单的网络互联设备，主要完成物理层的功能，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。中继器的应用中继器的主要优点是：安装简便，使用方便，价格便宜。中继器的主要缺点：1、用于局域网之间有条件的连接2、不能提供所连接网段之间的隔离功能3、不能控制广播风暴4、扩展网段和网络距离时，其数目有所限制使用和选择中继器：1、网段的接口。2、网段扩展的极限距离。3、使用中继器时，协议应当兼容。4.3集线器集线器（Hub）主要指共享式集线器。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。集线器分类：按结构和功能分类，可分为：1、独立型共享式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。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。3、模块化集线器模块化集线器一般都配有机架，带有多个卡槽，每个槽可放一块通信卡，每个卡的作用就相当于一个独立型集线器，多块卡通过安装在机架上的通信底板进行互连并进行相互间的通信。4.3.2集线器的功能集线器的英文称为“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。4.4网桥4.4.1网桥的定义网桥是一种基于物理地址来过滤、存储和转发数据帧的互连设备。网桥将两个相似的网络连接起来。它一般由软件和硬件组成，工作于数据链路层。4.4.2网桥的分类1、按网桥硬件所处的位置分类内部网桥和外部网桥2、按网桥分布的地理范围分类近程网桥和远程网桥近程网桥联通两个相邻的局域网段；远程网桥被用来连接两个或多个相距较远的LAN。比如，某个公司分布在多个城市中，该公司在每个城市中均有一个本地的LAN，最理想的情况就是所有的LAN均连接起来，整个系统就像一个大型的LAN一样。4.4.3网桥的特点1、网桥工作在数据链路层，对高层协议是透明的。能够转发任何网络层协议的数据流。是一种存储转发设备。2、网桥与网络层无关。转发所以广播帧，没有隔离广播信息的能力。3、网桥能够互联不同的网络，在不同的局域网之间提供转换功能。4.4.4网桥的工作原理当使用网桥连接两段LAN时，网桥对来自网段1的MAC帧，首先要检查其终点地址。如果该帧是发往网段1上某一站的，网桥则不将帧转发到网段2，而将其滤除；如果该帧是发往网段2上某一站的，网桥则将它转发到网段2.这表明，如果LAN1和LAN2上各有一对用户在本网段上同时进行通信，显然是可以实现的。4.5交换机交换机的英文名称之为“Switch”，它是集线器的升级换代产品，从外观上来看的话，它与集线器基本上没有多大区别，都是带有多个端口的长方形盒状体。交换机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。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。交换机4.5.1交换机和网桥一样，工作在第二层。交换机可以根据MAC地址决定数据的转发。交换机与集线器不同点：交换机接收到的源地址的数据包转发到目的端口所在的网络接口上。集线器接收到的源地址的数据包转发到所有端口，所有设备都能收到数据包。交换机具有多个冲突域，有几个端口就有几个冲突域；集线器有却只有一个冲突域；交换机每个端口都通过唯一的一个节点与一个段相连，所以节点和段享有完全的带宽集线器不能够。4.5.2交换机的类型1、独立交换机2、模块化交换机3、可堆叠式交换机4.5.3交换机的选购1、按应用规模选择2、从技术角度选择3、支持的MAC地址数量4.4.5三种交换技术1、端口交换最早应用2、帧交换目前应用最广的局域网交换技术；1】直通交换2】存储转发3、信元交换ATM局域网4.6路由器路由器又称为选径器，是网络层互联设备，主要用于局域网—广域网互联。4.6.1路由器的分类1、近程路由器和远程路由器近程路由器用来连接本地网络的传输介质，例如：光纤、双绞线、同轴电缆远程路由器用来连接远程介质和设备，例如：电话线要求配调制解调器。2、静态路由器和动态路由器静态路由器管理员可以修改网络的路径表。动态路由器自动修改路由器信息。3、单协议路由器和多协议路由器单协议路由器连接的两个网络的网络层的路由协议必须是一样多协议路由器可以连接使用不同路由通信协议的网络。4.6.2路由器的主要特点特点如下：1、路由器可以互联不同的协议、不同的传输介质、不同的拓扑结构和不同的传输速率的异种网。广泛用于LAN—WAN—LAN2、路由器工作在网络层，他与网络层协议有关。3、对大型网络进行微段化，将分段后的网络用路由器连接。可以提高网络性能，提高网络带宽的目的。4.6.3路由器的基本工作原理路由器具备两个最基本的功能，即路由选择和数据转发。路由选择是一个相当复杂的问题。路由选择是网络中所有节点共同协调工作的结果。当网络发生拥塞时，尤其需要能缓解这种拥塞的路由策略，但恰恰在这种条件下，更难从网络中其他节点获得所需的路由信息。路由器转发数据默认方式是NAT方式简单点来说就是上网需要IP地址但是你家有两台电脑只有一个帐号不能获得两个地址那么就在路由上开NAT把ISP（例如电信）给的IP地址分配给路由把你的两台电脑映射到路由上去所以在外面看只有一台电脑是路由替这两台电脑去连接的然后再吧信息发送给你们等于路由是个中介而外面是看不到你里面的两台电脑的调制解调器MOdulator/DEModulator(调制器/解调器)的缩写。它是在发送端通过调制将数字信号转换为模拟信号，而在接收端通过解调再将模拟信号转换为数字信号的一种装置。计算机内的信息是由“0”和“1”组成数字信号，而在电话线上传递的却只能是模拟电信号。于是，当两台计算机要通过电话线进行数据传输时，就需要一个设备负责数模的转换。这个数模转换器就是Modem。计算机在发送数据时，先由Modem把数字信号转换为相应的模拟信号，这个过程称为“调制”。经过调制的信号通过电话载波传送到另一台计算机之前，也要经由接收方的Modem负责把模拟信号还原为计算机能识别的数字信号，这个过程称为“解调”。正是通过这样一个“调制”与“解调”的数模转换过程，从而实现了两台计算机之间的远程通讯。网关网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关在传输层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关的结构也和路由器类似，不同的是互连层。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。在使用不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。同时，网关也可以提供过滤和安全功能。大多数网关运行在OSI7层协议的顶层--应用层。网关大家都知道，从一个房间走到另一个房间，必然要经过一扇门。同样，从一个网络向另一个网络发送信息，也必须经过一道“关口”，这道关口就是网关。顾名思义，网关(Gateway)就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。按照不同的分类标准，网关也有很多种。TCP/IP协议里的网关是最常用的，在这里我们所讲的“网关”均指TCP/IP协议下的网关。那么网关到底是什么呢？网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。比如有网络A和网络B，网络A的IP地址范围为“192.168.1.1~192.168.1.254”，子网掩码为255.255.255.0；网络B的IP地址范围为“192.168.2.1~192.168.2.254”，子网掩码为255.255.255.0。在没有路由器的情况下，两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的，即使是两个网络连接在同一台交换机(或集线器)上，TCP/IP协议也会根据子网掩码(255.255.255.0)判定两个网络中的主机处在不同的网络里。而要