物理层设备

第七章计算机网络设备【职业能力目标】1）知道计算机网络设备的分类。2）了解各种网络设备的工作原理，清楚主要设备的安装方法。3）理解各种网络设备的作用，为使用和管理这些设备打好基础。7.1物理层设备•网络设备按照其主要用途可以分为三大类：①接入设备。用于计算机与计算机网络连接的设备，常见的有网卡和调制解调器等；②网络互联设备。用于实现网络之间的互联，主要设备有中继器、交换机和路由器等；③网络服务设备。用于提供远程网络服务的设备如网络服务器和网络打印机等。另外，根据这些设备工作的不同层次，又可分为物理层设备、数据链路层设备和网络层设备等。•物理层上的网络设备主要有中继器、调制解调器和集线器。7.1物理层设备7.1.1中继器1．中继器的作用中继器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。它是最简单的网络互连设备，连接同一个网络的两个或多个网段。如以太网常常利用中继器扩展总线的电缆长度，标准细缆以太网的每段长度最大185米，最多可有5段，因此增加中继器后，最大网络电缆长度则可提高到925米。再如，以太网标准规定单段信号传输电缆的最大长度为500米，但利用中继器连接4段电缆后，以太网中信号传输电缆最长可达2000米。中继器只将任何电缆段上的数据发送到另一段电缆上，并不管数据中是否有错误数据或不适于网段的数据.7.1物理层设备•2．中继器的局限•中继器工作于OSI模型的物理层，因此只能连接具有相同物理层协议的网络。当网络负载较重，网段间使用不同的访问方式，或需要数据过滤时，不能使用中继器。•从理论上讲中继器的使用是无限的，网络也因此可以无限延长。事实上这是不可能的，因为网络标准中都对信号的延迟范围作了具体的规定，中继器只能在此规定范围内进行有效的工作，否则会引起网络故障。7.1物理层设备7.1.2调制解调器Modem•1．调制解调器简介•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。•Modem，其实是Modulator（调制器）与Demodulator（解调器）的简称，中文称为调制解调器。也有人跟据Modem的谐音，亲昵地称之为“猫”。7.1物理层设备•2．调制解调器的功能•计算机内的信息是由“0”和“1”组成的数字信号，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我们这里要讨论的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，这个过程我们称“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。7.1物理层设备•3．调制解调器的分类•调制解调器有内置式和外置式，另外较新的还有USB接口的Modem，以及专门用于笔记本电脑的PCMCIA接口的调制解调器。•（1）内置式Modem•内置式和普通的计算机插卡一样，大家都称为传真卡，外置式的却只能叫做调制解调器或Modem了。让我们先来看一下内置式的Modem。•图7-1展示的是一块即插即用的Modem，卡上没有跳线。它有两个接口，一个标明“Line”的字样，用来接电话线；另一个标明“Phone”的字样，用来接电话机。此外它是一块支持语音的Modem卡，除正常的两个插口外，它还有一个麦克风接口和声音出口。7.1物理层设备7.1.2调制解调器Modem一块即插即用的Modem一个Hayes外置调制解调器7.1物理层设备•5．调制解调器的安装•Modem的安装过程可以分为硬件安装与软件安装两步：硬件安装和软件安装。•1）外置式Modem的硬件安装：•第一步：连接电话线。把电话线的RJ11插头插入Modem的Line接口，再用电话线把Modem的Phone接口与电话机连接。•第二步：关闭计算机电源，将Modem所配的电缆的一端（25针阳头端）与Modem连接，另一端（9针或者25针插头）与主机上的COM口连接。•第三步：将电源变压器与Modem的POWER或AC接口连接。接通电源后，Modem的MR指示灯应长亮。如果MR灯不亮或不停闪烁，则表示未正确安装或Modem自身故障。7.1物理层设备•2）Modem的软件安装：•主要是指安装调制解调器的驱动程序。Windows系列的操作系统都具有即插即用功能，操作系统会自动检测连接到计算机上的一些新硬件，并会启动安装向导进行相应驱动程序的安装，用户只需根据安装向导的提示完成相应的设置即可完成新硬件的驱动程序的安装。7.1物理层设备•7.1.3集线器HUB•集线器（HUB）属于数据通信系统中的基础设备，它和双绞线等传输介质一样，是一种不需任何软件支持或只需很少管理软件管理的硬件设备。它应用于OSI参考模型第一层，因此又被称为物理层设备。7.1物理层设备•7.1.3集线器HUB•1．集线器的基本工作原理•引入集线器这一网络集线设备后，每一个站是用它自己专用的传输介质连接到集线器的，各节点间不再只有一个传输通道。集线器的工作原理很简单，以图7-5为例，图中是一个具备8个端口的集线器，共连接了8台电脑。集线器处于网络的“中心”，通过集线器对信号进行转发，8台电脑之间可以互连互通。具体通信过程是这样的：假如计算机1要将一条信息发送给计算机8，当计算机1的网卡将信息通过双绞线送到集线器上时，集线器并不会直接将信息送给计算机8，它会将信息进行“广播”--将信息同时发送给8个端口，7.1物理层设备•7.1.3集线器HUB•当8个端口上的计算机接收到这条广播信息时，会对信息进行检查，如果发现该信息是发给自己的，则接收，否则不予理睬。由于该信息是计算机1发给计算机8的，因此最终计算机8会接收该信息，而其它7台电脑看完信息后，会因为信息不是自己的而不接收该信息。•这种广播发送数据方式有两方面不足：（1）用户数据包向所有节点发送，很可能带来数据通信的不安全因素，一些别有用心的人很容易就能非法截获他人的数据包；（2）由于所有数据包都是向所有节点同时发送，加上以上所介绍的共享带宽方式，就更加可能造成网络塞车现象，更加降低了网络执行效率。7.1物理层设备7.1.3集线器HUB集线器与计算机连接示意图7.1物理层设备•7.1.3集线器HUB•2．集线器的特点•1）共享带宽。集线器的带宽是指它通信时能够达到的最大速度。目前市面上用于中小型局域网的集线器主要有10Mbps、100Mbps和10/100Mbps自适应三种•2）半双工。由于集线器采取的是“广播”传输信息的方式，因此集线器传送数据时只能工作在半双工状态下，比如说计算机1与计算机8需要相互传送一些数据，当计算机1在发送数据时，计算机8只能接收计算机1发过来的数据，只有等计算机1停止发送并做好了接收准备，它才能将自己的信息发送给计算机1或其它计算机。7.1物理层设备•7.1.3集线器HUB•3．集线器的分类•1）按端口数量来分•这是最基本的分类标准之一。目前主流集线器主要有8口、16口和24口等大类。•2）按带宽划分•集线器也有带宽之分，如果按照集线器所支持的带宽不同，我们通常可分为10Mbps、100Mbps、10／100Mbps三种。•3）按照配置的形式分7.1物理层设备•7.1.3集线器HUB•如果按整个集线器的配置来分，一般可分为独立型集线器、模块化集线器和堆叠式集线器三种。•（1）独立型集线器•这种类型的集线器在低端应用是最多的，也是最常见的。独立型集线器是带有许多端口的单个盒子式的产品，独立型集线器之间多数是可以用一段10Base-5同轴电缆把它们连接在一起，以实现扩展级联，这主要应用于总线型网络中，当然也可以用双绞线通过普通端口实现级连，但要注意所采用的网线跳线方式不一样。7.1物理层设备•7.1.3集线器HUB•（2）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。现在常使用的模块化HUB一般具有4～14个插槽。模块化集线器各个端口都有专用的带宽，只在各个网段内共享带宽，网段之间采用交换技术，从而减少冲突，提高通信效率，因此又称为端口交换机模块化HUB。7.1物理层设备7.1.3集线器HUB•（3）堆叠式集线器•堆叠式集线器可以将多个集线器“堆叠”使用，当它们连接在一起时，其作用就像一个模块化集线器一样，堆叠在一起集线器可以当作一个单元设备来进行管理。一般情况下，当有多个HUB堆叠时，其中存在一个可管理HUB，利用可管理HUB可对此可堆叠式HUB中的其他“独立型HUB”进行管理。可堆叠式HUB可非常方便地实现对网络的扩充，是新建网络时最为理想的选择。7.1物理层设备7.1.3集线器HUB•4）从是否可进行网络管理来分•按照集线器是否可被网络管理分，有不可通过网络进行管理的“非网管型集线器”和可通过网络进行管理的“网管型集线器”两种。•（1）非网管型集线器•这类集线器也称为傻瓜集线器，是指既无需进行配置，也不能进行网络管理和监测的集线器。•（2）网管型集线器•这类集线器也称为智能集线器，可通过SNMP协议（SimpleNetworkManagementProtocol，简单网络管理协议）对集线器进行简单管理的集线器，这种管理大多是通过增加网管模块来实现的。7.1物理层设备7.1.3集线器HUB•4．集线器的连接•集线器的连接主要有两种情况：①集线器与集线器的连接。②集线器与网卡之间的连接。•1）集线器之间的连接•当网络中集线器的端口不够用时，可以通过增加集线器来提供更多的端口，此时需要将两个集线器进行连接。通常情况下，集线器之间的连接是采用级联的方式：把网络一端接在集线器的普通端口上，另一端接在另一个集线器的级联端口（UpLink）上。如果集线器没有提供级联端口，可以使用两个普通端口进行连接，此时的连接所用的双绞线需要进行跳线。7.1物理层设备7.1.3集线器HUB•2）集线器与计算机网卡的连接•在集线器的面板上有许多RJ-45端口，将按照直通线制作好的网线的水晶头一端插入集线器的插孔中，另一端插入计算机网卡的插孔中即可。7.1.3集线器HUB作业：7-1-1选择题1）把计算机输出的信号转换成普通双绞线线路上能传输的信号的设备是那种（）A.SDH传输设备B.交换机C.调制解调器D.交接箱2）在中继系统中，中继器处于（）A.物理层B.数据链路层C.网络层D.高层3）电话线连接到Modem时插入的端口为（）A.PHOBEB.LINEC.IND.OUT4)网络中使用互联设备HUB称为（）A.集线器B.路由器C.服务器D.网关5）接口数是集线器的一个参数，12口集线器中的12指的是（）A.所能连接的服务器的数目B.集线器中所有端口数C.可以连接网络个数D.所能连接工作站数目•7-1-2填空题•1）网络设备按照其主要用途可以分为三类：接入设备；；网络服务设备。•2）物理层上的设备主要有中继器、和集线器。•3）标准细缆以太网的每段最大长度185，对多可以有5段，因此增加中继器后，最大网络电缆长度可提高到米。•7-1-3简答题•1)简述外置式Modem的硬件安装•2)简述集线器的特点。