综合布线与网络工程-网络技术基础.ppt

1,网络技术基础,目 录,2.3 网络硬件设备,2.1 网络概述,2.2 TCP/IP模型和IP地址,2.4 网络操作系统,2.5 网络测试与常见故障分类,2,【知识目标】,1.了解计算机网络的产生和发展情况，掌握计算机网络的分类和网络拓扑结构；2.理解网络体系结构和TCP/IP模型，掌握IP地址以及子网掩码的含义；3.掌握网络硬件设备的类型和作用，熟悉网络操作系统的作用，了解常见的几种网络操作系统；4.熟悉常见网络故障的类型，掌握常用网络测试命令的使用方法。,项目2 网络技术基础,3,【能力目标】,1.能够根据给定的IP地址等相关信息进行正确的配置；2.能够根据实际应用，正确进行网络硬件设备的选择和使用；3.能够进行网络常见故障的排除。,项目2 网络技术基础,4,2.1.1 计算机网络的概念,简单地说，计算机网络是将若干台独立的计算机通过传输介质相互连接，并通过网络软件逻辑地相互联系到一起而实现资源共享的计算机系统。“网络”主要包含连接对象、连接介质、连接的控制机制（如约定、协议、软件）以及连接的方式与结构四个方面。“独立”意味着每台联网的计算机都是一个完整的计算机系统，可以独立运行用户的作业；“相互连接”意味着两台计算机之间能够相互交换信息。,2.1 网络概述,5,计算机之间的连接是物理的，是由硬件实现的。计算机网络连接的对象是各种类型的计算机（如大型计算机、工作站、微型计算机等）或其他数据终端设备（如各种计算机外部设备、终端服务器等）。计算机网络的连接介质是通信线路（如光纤、双绞线、同轴电缆、微波、卫星等）和通信设备（网关、网桥、路由器、调制解调器等），其控制机制是各层网络协议和各类网络软件。所以，计算机网络是利用通信线路和通信设备，把地理上分散并具有独立功能的多个计算机系统互相连接起来，按照网络协议进行数据通信，用功能完善的网络软件实现资源共享的计算机系统的集合，即以实现远程通信和资源共享为目的的大量分散但又互联的计算机系统的集合。,2.1 网络概述,6,2.1.2 计算机网络的分类,计算机网络可以按不同的内容进行分类。如按分布地理范围可分为局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）；按交换方式可分为电路交换网、报文交换网和分组交换网；按传输媒体可分为双绞线网络、同轴电缆网络、光纤网络和无线网络；按通信带宽可分为窄带网和宽带网；按信息交换范围可分为内部网和外部网；按社会职能可分为公用网和专用网；按用途可分为教育网、校园网、科研网、商业网、企业网和军事网等。,2.1 网络概述,7,其中按地理范围分类是最常用的分类方法，这种方法按网络覆盖地理范围的大小把计算机网络分为局域网、城域网和广域网三种类型。1.局域网 局域网（Local Area Network，LAN）是将较小地理区域内的计算机或数据终端设备连接在一起组成的计算机网络，其覆盖的地理范围比较小，如一个实验室、一幢大楼、一个校园、一个公司等。局域网主要用于实现短距离的资源共享，它具有传输速率高（1Mbps10Gbps）、误码率低、网络拓扑结构简单和归属明确（一般归单一组织所有和管理）等特点。图2.1为局域网示例。,2.1 网络概述,8,2.1 网络概述,9,2.城域网 城域网（Metropolitan Area Network，MAN）是覆盖范围介于局域网和广域网之间的一种高速网络。城域网设计的目标是满足几十千米范围内的大量企业、机关、公司以及学校等多个局域网互联的需要，以实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频等多种信息的传输功能。图2.2为教育城域网示例。,2.1 网络概述,10,2.1 网络概述,11,3.广域网 广域网（Wide Area Network，WAN）是在一个广阔的地理区域内进行数据、语音、图像信息传输的计算机网络。由于远距离数据传输的带宽有限，因此广域网的数据传输速率比局域网要慢得多。广域网可以覆盖一个城市、一个国家甚至全球。目前流行的Internet（因特网）就是广域网的一种，但它不是独立的网络，它是将全球同类或不同类型的物理网络互联起来，并通过高层协议实现不同网络间的通信，从而实现更大范围的数据共享的功能。图2.3为广域网示例。,2.1 网络概述,12,2.1 网络概述,13,2.1.3 计算机网络的拓扑结构,1.总线形 总线形结构采用一条单根的通信线路（总线）作为公共的传输通道，所有的节点都通过相应的接口直接连接到总线上，并通过总线进行数据传输。总线上的所有节点都可以发送数据到总线上，并沿总线进行传输，但由于所有节点共享同一条公共通道，所以任何时候只允许一个站点发送数据，其他所有节点都可以接收数据。总线形拓扑结构如图2.4所示。,2.1 网络概述,14,2.1 网络概述,15,2.环形 环形结构是各个网络节点通过环接口连在一条首尾相接的闭合环状通信线路中，每个节点设备只能与它相邻的一个或两个设备直接通信。环形结构可以分为两种类型，即单环结构和双环结构。单环结构的数据沿着环向一个方向发送，数据所到达的环中的每个设备都会将数据接收经再生放大后将其转发出去，直到数据到达目标节点为止。双环结构中的数据能在两个方向上进行传输，如果其中一个环发生故障断开，数据可以通过另一个环传输，因此，相比单环结构来说，双环结构具有更好的可靠性。环形拓扑结构如图2.5所示。,2.1 网络概述,16,2.1 网络概述,17,3.星形 星形结构的每个节点都通过一条点对点通信线路与中心节点连接，该中心节点一般为交换机、集线器或路由器等设备。中心节点控制全网的通信，任何两个节点之间的通信都要通过中心节点。目前星形网络拓扑结构是局域网中最常用的结构，在楼宇的综合布线中也多采用星形结构。星形拓扑结构如图2.6所示。,2.1 网络概述,18,2.1 网络概述,19,星形结构具有如下特点：（1）结构简单，管理维护方便；（2）易于实现结构化布线，结构易扩充，易升级；（3）中心节点的负担重，容易成为信息传输的瓶颈，并且中心节点一旦出现故障将会导致全网瘫痪。,2.1 网络概述,20,4.树形 树形结构可以看成是星形拓扑结构的扩展。在树形结构中，节点按层次进行连接，信息交换主要在上、下节点之间进行，相邻及同层节点之间一般不进行数据交换或数据交换量较小。树形拓扑结构易于扩展，便于故障隔离，可靠性高，但由于其对根节点的依赖性大，一旦根节点出现故障，将导致全网瘫痪。树形拓扑结构如图2.7所示。,2.1 网络概述,21,2.1 网络概述,22,5.网状形 网状形结构是指将各网络节点与通信线路互连成不规则的形状，每个节点至少与其他两个节点相连，一般大型网络如广域网都采用网状拓扑结构。网状拓扑结构的特点是可靠性高，但结构复杂，不利于管理和维护，必须采用路由器选择算法与流量控制算法来确定数据的传输路径。网状拓扑结构如图2.8所示。,2.1 网络概述,23,2.1 网络概述,24,2.1.4 综合布线工程网络概述实训,1.实训目的与要求 通过实训了解网络在现实生活中的应用情况；通过观察能够分析网络的拓扑结构，能够分析网络互联的类型。,2.1 网络概述,25,2.实训内容（1）分析现实生活中自己所接触到的应用计算机网络的情况，体会计算机网络的重要性；（2）观察实验室的网络环境，分析其网络拓扑结构，并画出整个校园网的网络拓扑结构图（实验室之外部分请任课教师指导）；（3）分析实验室以及整个校园网的拓扑结构，说明其网络互联的类型；（4）形成校园网拓扑结构以及网络互联类型的实训报告。,2.1 网络概述,26,3.实训条件 使用网络的环境，如机房、实验室、校园网络中心等。4.实训步骤（1）分析现实生活中能接触到的网络环境，如图书馆、食堂、校园一卡通、机房、实验室、教师办公室、宿舍等，体会网络对现实生活的重要性。,2.1 网络概述,27,（2）观察实验室的网络环境，分析其网络拓扑结构，并画出整个校园网的网络拓扑结构图 观察实验室网络连接情况；画出实验室的网络拓扑结构图；观察接入实验室的网络情况，并在教师的指导下分析整个校园网的拓扑结构；画出整个校园网的拓扑结构图。,2.1 网络概述,28,（3）分析网络互联的类型 根据校园网的网络拓扑结构图，分析其中包含的各种网络互联类型；分析各种网络互联的目的。（4）形成校园网拓扑结构以及网络互联类型的实训报告。,2.1 网络概述,29,2.2.1 基本概念,1.分层和协议 由于网络通信过程十分复杂，因此，按计算机网络的功能在逻辑上将其分成若干层，每层的功能是特定的，这些特定功能都是向它的上一层提供一定的服务，并把这种服务是如何实现的细节向上一层屏蔽起来。在计算机网络中能发送和接收信息的软件模块或硬件称为实体。两个实体间只有在能通信的基础上才能交换信息。若要实现通信，就必须能够相互理解，要相互理解就要共同遵守某种相互都能接受的规则、标准和约定，这些为实现网络中信息交换而建立的规则、标准和约定被称为协议。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,30,由于计算机网络是分层的，所以协议也是分层的，并且与计算机网络分层相对应。每一层都建立在下层之上，每一层的目的是为上层提供一定的服务，并对上层屏蔽服务细节。各层协议互相协作，构成一个整体，常称之为协议族。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,31,2.网络体系结构 计算机网络的各层及其协议的集合，称为网络体系结构。网络体系结构如图2.9所示。不同计算机系统中的相同层实体称为对等实体。图2.9中虚线箭头表示的通信称为虚拟通信，实线箭头表示的通信称为实际通信，相应的线路分别称为虚拟通信线路和实际通信线路。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,32,2.2 TCP/IP模型和IP地址,33,虚线箭头还表示对等层之间的数据传送是一种透明的传送。所谓“透明”，即表示某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。数据的透明传送表示虽然数据实际是通过下层的层层服务才到达对等层的一方，但对对等实体来说，就像直接从对等层传过来一样，数据没有发生任何变化，实际通信线路对于对等实体而言好像不存在一样。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,34,3.服务类型 服务提供者为服务用户提供的服务可分为两类，即面向连接服务和无连接服务。面向连接服务是在数据交换之前必须建立连接，而数据交换后则终止这个连接的服务，该服务具有连接建立、数据传输和连接释放三个阶段。在传送数据时是按序传送的，即收发数据的顺序一致。无连接服务是不需要在数据交换前建立连接的服务。传输数据的每个分组携带完整的目的地址，各分组在系统中独立传送。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,35,2.2.2 TCP/IP参考模型,目前TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/Internet协议）体系结构已经成功运用于网络领域，并取得了主导地位而成为事实上的工业标准。TCP/IP体系结构分为四层，即应用层、传输层、网际层和网络接口层。TCP/IP体系结构如图2.10所示。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,36,2.2 TCP/IP模型和IP地址,37,1.应用层 应用层提供应用程序进程之间进行通信的协议，并利用传输层提供的端到端的服务为应用进程之间的通信服务。应用层的主要协议有HTTP、FTP、SMTP和DNS等。不同的应用程序需要不同的协议，例如WWW应用进程之间的通信遵循HTTP协议。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,38,2.传输层 传输层利用网际层提供的服务，为应用层的应用程序提供端到端的通信服务。传输层提供的服务有两种，一种是可靠的面向连接的服务，一种是不可靠的无连接的服务。传输层包含了两个协议：传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）和用户数据报协议UDP（User Datagram Protocol）。传输控制协议TCP是面向连接的、可靠的、端到端的传输协议。用户数据报协议UDP是无连接的、端到端的传输协议。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,39,3.网际层 网际层是通信子网的最高层，向传输层提供统一格式的数据报，是网络互联的基础。网际层提供无连接的数据报传输机制。其基本设计思想为“尽力传送”，不能保证传输的可靠性，纠错重传问题交由传输层来解决。其特点是快速、简单、效率高。网际层的主要工作是分组转发和路由选择。网际层的主要协议有IP、ARP/RARP、ICMP等。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,40,4.网络接口层 严格地说，网络接口层并不是一个层次，TCP/IP体系结构并没有定义与之相应的协议，它只是网际层与硬件设备间的接口，负责接收IP数据报，并通过网络发送出去，或者从网络上接收物理帧，装配成IP数据报上交给网际层。TCPIP体系结构中的应用层、传输层、网际层都有多种协议，构成了TCPIP协议族。因此，通常提到的TCPIP并不一定是指TCP和IP这两个具体的协议，而是表示TCP/IP体系结构或整个TCPIP协议族。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,41,2.2.3 IP地址,1.IP地址的概念 在网络中经常会遇到IP地址这个概念，这也是网络中的一个重要概念。IP地址是用户使用TCP/IP协议的一种最直接的表现形式，只有正确配置了IP地址的相关信息，才能与局域网的用户通信或者连接到Internet上。按照TCP/IP协议规定，IP地址用二进制来表示，每个IP地址长32bit（比特），比特换算成字节，就是4个字节。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,42,为了方便人们的使用，IP地址经常被写成十进制的形式，并且每个数字的取值范围为0255（8位二进制数的取值范围），不同字节之间使用符号“.”分开。于是，上面的IP地址可以表示为“10.0.0.1”。IP地址的这种表示方法叫做点分十进制表示法，这显然比1和0容易记忆得多。IP地址的这种结构可以使人们在Internet上很方便地寻址。由Internet NIC(Internet网络信息中心)统一负责全球Internet IP地址的规划、管理，同时由Internet NIC、APNIC、RIPE三大网络信息中心具体负责美国及其他地区的IP地址分配。通常每个国家需成立一个组织，统一向有关国际组织申请IP地址，然后再分配给客户。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,43,2.IP地址的分类 根据TCP/IP协议，IP地址分成A、B、C、D和E五类。其中A、B、C类IP地址是基本的Internet地址，是分配给全球用户使用的地址；D类地址叫做多播地址，用于多点数据传送；E类地址作为保留地址尚未使用。每类地址都有其范围，表2.1列出了每类地址的取值范围，其中某些地址具有特殊用途，这里并没有除去。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,44,2.2 TCP/IP模型和IP地址,45,各类地址的特点如下：A类：主要用于拥有大量主机的网络，它的特点是网络数少，共126个（和两个网络具有特殊用途），而每个网络中的主机数多，共可以分配给16777216（224）台主机使用。B类：主要用于中等规模的网络，它的网络数有16384（214）个，每个网络中的主机数为65536（216）个。C类：主要用于小型局域网，其特点是网络数多，主机数少。共有2097152（221）个网络，每个网络中可以有256（28）台主机。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,46,D类：用于已知的多点传送或者组的寻址。E类：保留地址，尚未使用。在应用过程中，按主机的IP地址是否需要变化，将IP地址分为固定IP地址和动态IP地址。固定IP地址也称为静态IP地址，是长期固定分配给一台计算机使用的IP地址，一般是特殊的服务器才拥有固定IP地址。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,47,动态IP地址是因为IP地址资源非常短缺（32位二进制数表示的范围有限），通过电话拨号上网或普通宽带上网的用户一般不具备固定IP地址，而是由ISP（Internet Service Provider，网络服务提供商）动态分配，暂时使用的一个IP地址，当连接断开后该IP地址就被回收，分配给其他需要的用户。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,48,IP地址按所使用的范围，可以分为公有IP地址和私有IP地址。公有地址（Public Address，也称为公网地址）由Internet NIC（Internet Network Information Center，因特网信息中心）负责分配和管理，这些IP地址分配给注册的并向Internet NIC提出申请的组织机构。通过公网IP地址可以直接访问因特网，它属于广域网范畴。私有地址（Private Address，也称为专网地址）属于非注册地址，专门为组织机构内部使用，并自行管理的地址，它属于局域网范畴，出了所在局域网是无法访问因特网的，也不能为Internet提供服务。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,49,留用的内部私有地址目前主要有以下几类：A类：B类：C类：各组织机构可以根 据自己的网络规模选择相应的内部私有地址来分配给局域网中的主机使用，并负责相应的维护管理工作，这就是为什么局域网中经常看到以192.168开头的IP地址的原因。局域网IP地址管理工作实际上就是对这类私有地址进行分配和维护。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,50,3.子网和子网掩码 使用32位二进制数表示的IP地址中能表示的网络数是有限的，世界范围内对IP地址的需求量非常大，而且每个网络需要唯一的网络标识。IP地址紧张的解决办法是采用子网寻址技术，将主机标识部分划出一定的位数用做本网的各个子网的网络标识，剩余的主机标识作为相应子网的主机标识部分。划分多少位给子网，主要根据实际需要来定。这样，IP地址就划分为“网络子网主机”三部分，不同的子网就可以分配给不同的组织使用，大大地解决了IP地址浪费的问题。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,51,进行子网划分需要使用子网掩码。子网掩码的作用就是标识本网的子网是如何划分的。子网掩码也是一个32位的二进制数，表达方式是：（1）凡是IP地址的网络和子网标识部分都用二进制数1表示；（2）凡是子网的主机标识部分都用二进制数0表示；（3）同IP一样，用点分十进制书写。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,52,各类IP地址的默认子网掩码（即没有进行子网划分时）为：A类：B类：C类：根据子网掩码的定义，可能出现在上述子网掩码中0的位置上的数字为128、192、224、240、248和252。例如，对C类IP地址进行子网划分，取不同子网掩码时得到的子网数如表2.2所示。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,53,2.2 TCP/IP模型和IP地址,54,用32位二进制数表示的IP地址不便于记忆，因此采用点分十进制形式来表示IP地址。从技术上讲，域名只是一个Internet中用于解决地址对应问题的一种方法。域名的定义需要满足一定的规律，它是一个分级的结构。域名分级结构如图2.11所示。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,55,2.2 TCP/IP模型和IP地址,56,在网络技术中还有一个重要的概念叫网关。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，这里所讲的“网关”均指TCP/IP协议下的网关。网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,57,只有设置好网关的IP地址，TCP/IP协议才能实现不同网络之间的相互通信。那么，这个IP地址是哪台机器的IP地址呢？网关的IP地址是具有路由功能的设备某个端口的IP地址。具有路由功能的设备有路由器、启用了路由协议的服务器、代理服务器等。网关的IP地址一般设置成本网络的第一个可用IP地址或最后一个可用IP地址（即不能使用网络标识地址和广播地址），以方便记忆和管理。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,58,4.IP地址的配置 实际工作中经常需要配置计算机的IP地址，一般来说，配置IP地址时的相关信息如IP地址、网关、子网掩码以及DNS服务器等都需要预先知道，通常由网络管理员负责分配和管理。不同的操作系统如Linux、Unix、Windows等配置IP地址时的操作界面也不同，但需要设置的信息基本相同。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,59,下面以Windows 2000 Server操作系统为例介绍一下IP地址的配置。在Windows 2000 Server操作系统的桌面上右击【网上邻居】，在弹出的菜单中选择【属性】，此时会弹出【网络和拨号连接】窗口，如果正确安装了网卡，那么【网络和拨号连接】窗口中会显示【本地连接】图标。在【本地连接】图标上右击，在弹出的菜单中选择【属性】，此时会出现【本地连接属性】窗口，如图2.12所示。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,60,2.2 TCP/IP模型和IP地址,61,在【本地连接属性】窗口中选择【Internet协议（TCP/IP）】，然后单击【属性】按钮，弹出【Internet协议（TCP/IP）属性】窗口，在该窗口中选择【使用下面的IP地址】选项，然后将网络管理员提供的信息输入到对应的位置上，输入完毕单击【确定】就完成了IP地址相关信息的设置。Windows 2000 IP地址的配置如图2.13所示。如果信息正确，那么此时该计算机就可以连接到局域网中。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,62,2.2 TCP/IP模型和IP地址,63,2.2.4 综合布线工程TCP/IP模型和IP地址实训,1.实训目的与要求 通过实训，加深对TCP/IP模型的理解，体会网络体系结构的作用，并掌握在Windows操作系统中配置IP地址、子网掩码、网关和DNS的方法。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,64,2.实训内容（1）根据给定的IP地址、子网掩码、网关以及DNS等信息对Windows操作系统进行配置；（2）用net send命令给其他同学发送一条信息，根据网络体系结构分析其传输过程；（3）形成IP地址配置和对信息传输过程的理解的实训报告。3.实训条件 计算机（配网卡），局域网环境（学生根据指定信息配置完毕后可以互相通信）。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,65,4.实训步骤（1）配置IP地址、子网掩码、网关以及DNS等信息 为每人分配一个IP地址，其他信息如子网掩码、网关和DNS等都是固定的；将以上信息配置到Windows操作系统上，使各个计算机之间可以互相通信。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,66,（2）用net send命令给其他同学发送一条信息，根据网络体系结构分析其传输过程 查看自己的IP地址；询问要与其通信的同学的IP地址；打开DOS命令提示符（开始运行cmd回车）；在DOS命令提示符中按“net send ip地址 内容”格式输入，其中“ip地址”为要与其通信的同学的IP地址；如果不能成功收到或发送消息，请确保Messenger服务已经运行（开始控制面板管理工具服务Messenger）；,2.2 TCP/IP模型和IP地址,67,能够成功收发后，思考该信息传输过程，体会网络体系结构和TCP/IP模型。（3）形成IP地址配置和对信息传输过程的理解的实训报告。,2.2 TCP/IP模型和IP地址,68,2.3.1 网卡,网络接口卡（Network Interface Card，NIC）简称网卡，又叫网络适配器，是连接计算机和网络硬件的设备，它一般插在计算机的主机扩展槽中。网卡的工作原理为：整理计算机上要发往传输介质上的数据，并将数据分解为适当大小的数据包之后再向网络上发送出去。每块网卡都有一个唯一的网络节点地址，称为网卡的物理地址，它由网卡生产厂家在生产时压入ROM中，且保证全球唯一。,2.3 网络硬件设备,69,可以根据不同的分类标准对网卡进行分类。1.按传输速度分类 目前经常用到的有10M网卡、10/100M自适应网卡和1000M网卡三种，它们价格便宜，比较适合于普通用户。10/100M自适应网卡在各方面都要优于10M网卡。千兆（1000M）网卡主要用于高速服务器。,2.3 网络硬件设备,70,2.按总线接口类型分类 按总线接口类型，网卡分为ISA接口网卡、PCI接口网卡、PCMCIA接口网卡和USB接口网卡。ISA接口网卡已经逐渐退出市场，目前市场上的主流网卡是PCI接口网卡。PCMCIA网卡是笔记本专用网卡，具有即插即用和热插拔特性。USB接口网卡主要是为了满足没有内置网卡的笔记本用户以及无线网卡的需要，它通过主板上的USB接口引出来。PCI总线接口网卡如图2.14所示。PCMCIA总线接口网卡如图2.15所示。,2.3 网络硬件设备,71,2.3 网络硬件设备,72,2.3 网络硬件设备,73,3.按连接线接口类型分类 RJ-45接口采用10BASE T双绞线网络接口类型，它的一端是计算机网卡上的RI45插口，连接的另一端是集线器HUB或交换机上的RJ-45插口。BNC接口采用10BASE 2同轴电缆的接口类型，它同带有螺旋凹槽的同轴电缆上的金属接头连接，如T形头等。AUI接口是为粗同轴电缆网络提供的接口。,2.3 网络硬件设备,74,各种连接线接口类型如图2.16所示。,2.3 网络硬件设备,75,2.3.2 集线器,集线器（HUB）应用很广泛，它不仅用于局域网、企业网和校园网，还可以用于广域网。大多数小型局域网都使用带有RJ-45接头的双绞线组成的星形局域网，这种网络经常要使用到集线器。集线器的功能是分配带宽，将局域网内各自独立的计算机连接在一起并能互相通信。集线器的应用如图2.17所示。,2.3 网络硬件设备,76,2.3 网络硬件设备,77,1.集线器的工作原理 集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离。集线器只是一个信号放大和中转的设备，它不具备交换功能，但是由于集线器价格便宜、组网灵活，所以经常使用它。集线器用于星形网络布线中，如果一个工作站出现问题，不会影响整个网络的正常运行，但当网络中的站点数过多时，网络的有效利用率将会大大降低。所以，当网络较大、用户较多时，只有采用交换机才能保证每台计算机拥有足够的网络带宽。,2.3 网络硬件设备,78,2.集线器的分类（1）按尺寸分类 集线器按照外形尺寸可分为机架式和桌面式两种。机架式集线器是指几何尺寸符合工业规范，可以安装在19英寸机柜中的集线器。桌面式集线器是指几何尺寸不符合工业规范，不能安装在19英寸机柜中，只能直接放置在桌面上的集线器。,2.3 网络硬件设备,79,（2）按带宽分类 集线器按提供的带宽可分为10Mbps集线器、100Mbps集线器和10/100Mbps自适应集线器。10Mbps集线器是指该集线器中的所有端口只能提供10Mbps的带宽。100Mbps集线器是指该集线器中的所有端口只能提供100Mbps的带宽。10/100Mbps自适应集线器是指该集线器可以在10Mbps和100Mbps之间进行切换。,2.3 网络硬件设备,80,（3）按管理方式分类 集线器按管理方式可分为哑集线器（Damp HUB）和智能集线器（Intelligent HUB）。哑集线器是指不可管理的集线器，属于低端产品。智能集线器是指能够通过SNMP（Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议）对集线器进行简单管理的集线器，比如启用和关闭某些端口等，这种管理大多是通过增加网管模块来实现的。,2.3 网络硬件设备,81,（4）按扩展方式分类 集线器按照扩展方式可分为堆叠式集线器和级联式集线器。堆叠式集线器是指能够使用专门的连接线，通过专用的端口将若干集线器堆叠在一起，从而将堆叠在一起的几个集线器视为一个集线器来使用和管理。级联式集线器是在网络中增加节点数的一种方法，但是有一个前提条件必须具备：集线器必须提供可级联的端口，此端口上常标有Uplink或MDI字样，可用此端口与其他的集线器进行级联。如果没有提供专门的端口，在进行级联时，连接两个集线器的双绞线在制作时必须要进行错线。,2.3 网络硬件设备,82,堆叠和级联两种扩展方式如图2.18所示。,2.3 网络硬件设备,83,2.3.3 交换机,交换机也叫交换式集线器，是局域网中的一种重要设备，它可将用户收到的数据包根据目的地址转发到相应的端口。交换机与一般集线器的区别在于：集线器是将数据转发到所有的集线器端口，即同一网段的计算机共享固有的带宽，传输通过碰撞检测进行，同一网段计算机越多，传输碰撞也越多，传输速率就会变慢；而交换机每个端口为规定带宽，有独特的传输方式，传输速率不受计算机台数影响，所以它更优秀。交换机可以将多个局域网网段连接到一个大型网络上，其应用如图2.19所示。,2.3 网络硬件设备,84,2.3 网络硬件设备,85,图2.19所示的网络结构，可以对交换机进行如下分类：1.根据结构特点分类 根据结构特点，交换机可分为机架式、带扩展槽固定配置式和不带扩展槽固定配置式三种。机架式交换机是一种插槽式交换机，其扩展性较好，可支持不同的网络类型。带扩展槽固定配置式交换机是一种有固定端口数并带有少量扩展槽的交换机。不带扩展槽固定配置式交换机仅支持一种类型的网络（一般是以太网），可应用于小型企业或办公室环境下的局域网。随着价格的降低，这种交换机逐步取代了传统的集线器。,2.3 网络硬件设备,86,2.根据应用规模分类 根据应用规模，交换机可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机。企业级交换机属于高端交换机，它采用模块化的结构，可作为网络骨干来构建高速局域网。企业级交换机如图2.20所示。,2.3 网络硬件设备,87,2.3 网络硬件设备,88,部门级交换机属于面向部门的以太网交换机，可以是固定配置，也可以是模块配置，一般有光纤接口，它具有较为突出的智能型特点。部门级交换机如图2.21所示。,2.3 网络硬件设备,89,工作组交换机是传统集线器HUB的理想替代产品，一般为固定配置，配有一定数目的10 BASE T或10/100M BASE TX以太网口。工作组交换机如图2.22所示。,2.3 网络硬件设备,90,3.按扩展方式分类 同集线器一样，交换机按扩展方式可分为堆叠式交换机和级联式交换机。一般楼层机房中的交换机通常采用堆叠方式进行管理，主要满足数量较多的接入需求。企业级交换机与部门交换机、部门交换机与工作组交换机之间一般都采用级联方式进行连接。,2.3 网络硬件设备,91,2.3.4 路由器,路由器（Router）是一种多端口的网络设备，它能够连接多个不同类型的网络和网段，并能将不同网络或网段之间的数据信息进行传输，从而构成一个更大的网络，如图2.19所示。路由器主要用于异种网络互联或多个子网互联。,2.3 网络硬件设备,92,2.3 网络硬件设备,93,1.路由器的功能和特点 路由器的主要功能为：可以在网络间截获发送到远程网段的报文，起转发作用；选择最合理的路由，引导通信；为了便于在网络间传送报文，按照规定的规则把大的数据包分解成适当大小的数据包，到达目的地后再把分解的数据包包装成原有形式；多协议的路由器可以连接使用不同通信协议的网段，作为不同通信协议通信连接的平台。,2.3 网络硬件设备,94,路由器和其他网络设备一样，也存在着优缺点。它的优点主要是适用于大规模的网络和复杂的网络拓扑结构，负载共享和路径最优，能更好地处理多媒体，安全性高，隔离不需要的通信量，节省局域网的带宽，减少主机负担等。它的缺点主要是不支持非路由协议，安装复杂，价格较高等。,2.3 网络硬件设备,95,2.路由器的工作原理 路由器是用来连接多个逻辑上分开的网络，这里的网络是指能够代表一个单独的网络或者一个子网。路由器在路由的过程中所要做的主要工作是判断网络地址和选择路径。经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。为了进行选择路径的操作，它需要保存各种传输路径的相关数据路由表（Routing Table），该路由表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路由表可以由系统管理员固定设置好，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。例如，有A、B、C、D四个网段通过四个路由器相互连接起来，如图2.23所示。,2.3 网络硬件设备,96,路由器的工作原理如图2.23所示。,2.3 网络硬件设备,97,3.路由器的分类 路由器是计算机网络中最重要的设备之一，其分类方式多种多样，如按性能档次划分（高、中、低档）、按结构划分（模块化、非模块化）、按功能划分（骨干级、企业级、接入级）、按网络中所处的位置划分（边界路由器、中间节点路由器）、按应用划分（通用路由器、专用路由器）等。通常采用按功能进行划分，从功能上可将路由器分为核心层（骨干级）路由器、分发层（企业级）路由器和访问层（接入级）路由器。,2.3 网络硬件设备,98,（1）骨干级路由器 骨干级路由器是实现企业级网络互联的关键设备，它的数据吞吐量较大，是非常重要的路由器。对骨干级路由器的基本性能要求是高速度和高可靠性。骨干级路由器的主要性能瓶颈是在转发表中查找某个路由所耗费的时间过长，常将一些访问频率较高的目的端口放到Cache中，从而达到提高路由查找效率的目的。图2.24所示为思科公司（Cisco）的7600系列骨干级路由器，它是模块化的高档通用型路由器产品。,2.3 网络硬件设备,99,2.3 网络硬件设备,100,（2）企业级路由器 企业或校园级路由器连接许多终端系统，连接对象较多，但系统相对简单，且数据流量较小，对这类路由器的要求是以尽量便宜的方法实现尽可能多的端点互联，同时还要求能够支持不同的服务质量。图2.25所示为华为企业级宽带路由器。,2.3 网络硬件设备,101,（3）接入级路由器 接入级路由器主要应用于连接家庭或ISP内的小型企业客户群体。接入级路由器在家庭宽带接入、校园网桌面接入中得到了广泛的应用。图2.26所示为LINKSYS 无线路由器。,2.3 网络硬件设备,102,2.3 网络硬件设备,103,2.3.5 防火墙,防火墙是指设置在不同网络（如可信任的企业内部网和不可信任的公共网）或网络安全域之间的一系列部件的组合，它可以通过监测、限制、更改跨越防火墙的数据流，尽可能地对外部屏蔽网络内部的信息、结构和运行状况，以此来实现网络的安全保护。通常个人用户使用的是软件防火墙，这里所讲的是硬件防火墙，一般用在局域网与Internet的互联上。在逻辑上，防火墙是一个分离器，也是一个限制器，又是一个分析器，它能有效地监控内部网和Internet之间的任何活动，保证内部网络的安全。,2.3 网络硬件设备,104,防火墙的功能有：（1）过滤掉不安全服务和非法用户；（2）控制对特殊站点的访问；（3）提供监视Internet安全和预警的方便端点。即使使用了防火墙，也不能保证网络的绝对安全，因为防火墙也有其应用的局限性，存在着一些不能防范的安全威胁，如防火墙不能防范不经过防火墙的攻击。图2.27所示为Cisco硬件防火墙。,2.3 网络硬件设备,105,2.3 网络硬件设备,106,2.3.6 网络服务器,网络服务器是连接在局域网上的某些计算机，这些计算机的功能是为网络用户提供各种网络服务和共享网络资源。这种为网络用户提供服务和共享资源的网络节点称为网络服务器。网络服务器是局域网的核心，它拥有大量可共享的硬件资源（如大容量的磁盘和高速打印机、高性能绘图仪等贵重的外围设备）和软件（如数据库、信息、文件系统、应用软件等），并具有管理这些资源和协调网络用户访问资源的能力。,2.3 网络硬件设备,107,服务器的基本任务是处理各个网络工作站提交的网络请求。用户请求可以是访问服务器上的文件系统、申请共享打印服务，也可以是与其他设备进行通信。网络中服务器接收、响应和处理工作站的请求，并提供相应的服务，所有这些请求都占用服务器的时间。图2.28所示为IBM 网络服务器。,2.3 网络硬件设备,108,2.3 网络硬件设备,109,服务器的