【課件】計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的物理組成和設(shè)備

1、第3章 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的物理組成和設(shè)備第3章 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的物理組成和設(shè)備3.1 網(wǎng)卡3.2 傳輸介質(zhì)3.3 集線器3.4 交換機(jī)3.5 路由器3.6 其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備3.7網(wǎng)線制作實驗3.1 網(wǎng)卡計算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)接口卡（Network Interface Card，NIC，簡稱為網(wǎng)卡）連接到網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)卡負(fù)責(zé)將計算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)母袷?；每塊網(wǎng)卡都有一個唯一的物理地址，稱為MAC地址，在通信過程中，通過數(shù)據(jù)包中的MAC地址來識別相應(yīng)的計算機(jī)。用戶選購網(wǎng)卡時，要關(guān)心三個參數(shù)：網(wǎng)絡(luò)接口類型、帶寬/速率、與主機(jī)（主板）的接口類型。有線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)卡對于有線網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口不同，網(wǎng)卡可分為細(xì)纜口、粗纜口

2、、雙絞線口和光纜口；根據(jù)網(wǎng)卡的帶寬不同，網(wǎng)卡可分為10M、100M、10/100M自適應(yīng)、1000M、10/100/1000M自適應(yīng)和10G網(wǎng)卡；而根據(jù)網(wǎng)卡在主板接口上的接口又可分為ISA接口、PCI接口、EISA接口和MCA接口等，目前最普遍的是PCI接口的網(wǎng)卡。RJ45雙絞線接口的網(wǎng)卡細(xì)纜接口的網(wǎng)卡無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)卡對于無線網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)網(wǎng)卡與主機(jī)的接口不同分為PCMCIA接口、PCI接口、USB接口；根據(jù)速率不同，又可分為11Mbps（802.11b）、54Mbps（802.11a）、11Mbps/54Mbps自適應(yīng)（802.11g）三種。3.2 傳輸介質(zhì)所謂傳輸介質(zhì)通俗地說就是用于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行

3、數(shù)據(jù)通信的傳輸材料。按其性質(zhì)劃分，常用的傳輸介質(zhì)可分為有線介質(zhì)和無線介質(zhì)兩種；有線介質(zhì)包括電話線、雙絞線、同軸電纜、光導(dǎo)纖維等；無線介質(zhì)則可分為衛(wèi)星、微波、紅外線、激光等。衡量介質(zhì)的傳輸能力的標(biāo)準(zhǔn)是帶寬（Band）。帶寬越大傳輸能力越強(qiáng)。有線傳輸介質(zhì)雙絞線：雙絞線是一種將兩根絕緣銅線按一定的密度互相絞在一起的導(dǎo)線。通過互相交叉，可以減少串?dāng)_及信號放射影響的程度，每一根導(dǎo)線在導(dǎo)電傳輸中發(fā)出的電波會被另一根線上發(fā)出的電波所抵消。雙絞線分為非屏蔽雙絞線（UTP）和屏蔽雙絞線（STP）二種。對于非屏蔽雙絞線，有5種類型，其中1類和2類線通常用于語音傳輸，35類線用于計算機(jī)局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸，3類線的傳輸

4、速率為10Mbps，4類線的傳輸速率為20Mbps，5類線的傳輸速率為100Mbps。有線傳輸介質(zhì)同軸電纜：同軸電纜的內(nèi)芯是單根導(dǎo)線，內(nèi)芯周圍是絕緣材料層，再向外是一層屏蔽金屬網(wǎng)，最外邊是一層絕緣材料的護(hù)套， 如圖所示。同軸電纜的抗干擾性能較強(qiáng)。有線傳輸介質(zhì)目前有兩種應(yīng)用廣泛的同軸電纜：75歐姆同軸電纜，主要用于模擬傳輸，又稱為寬帶電纜，在有線電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，使用的都是75歐姆的同軸電纜作為傳輸介質(zhì)。50歐姆同軸電纜，主要用于傳輸數(shù)字信號，又稱為基帶電纜，50歐姆的同軸電纜又可分為兩種：粗纜：傳輸帶寬為10Mbps， 最大傳輸距離為500m， 最多可以連接100個站點；細(xì)纜：傳輸帶寬為10Mb

5、ps， 最大傳輸距離為185m， 最多可以連接30個站點；有線傳輸介質(zhì)光纖：光導(dǎo)纖維是一種細(xì)小柔軟并能傳導(dǎo)光線的介質(zhì)，中心是玻璃芯，芯外面包圍著一層折射率比芯低的玻璃封套，最外面是一層薄的塑料外套，如圖所示。在實際使用中，通常將多根光纖放在一塊，并在外面包上保護(hù)介質(zhì)，組成光纜。有線傳輸介質(zhì)光纖的種類很多，按光在光纖中的傳輸模式可分為單模光纖(SMF)和多模光纖(MMF)。光纖的工作波長有短波長0.85m、長波長1.31m和1.55m。多模光纖的中心玻璃芯較粗(50或62.5m)，可傳多種模式的光。但其模間色散較大，而且隨距離的增加會更加嚴(yán)重。多模光纖傳輸?shù)木嚯x比較近，一般只有幾公里。單模光纖的

6、中心玻璃芯很細(xì)(芯徑一般為9或10m)，只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程通訊，通常的傳輸距離都為2KM以上。有線傳輸介質(zhì)光連接器的類型很多，有ST、SC、LC、MTRJ、BNC、FC等各種類型，相應(yīng)的光跳線就有LC到LC、ST到SC等各種型號。如圖所示。LC/LCFC/FCSC/STMTRJ/ MTRJ有線傳輸介質(zhì)電力線： PLC（Power Line Communication）即電力線通信，利用普通的電力線組建網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。PLC利用GMSK或OFDM調(diào)制技術(shù)將用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，然后在傳輸電流的電力線上進(jìn)行傳輸，在接收端，先經(jīng)過濾波器將調(diào)制信號濾出，再經(jīng)過解調(diào)，就可得到

7、原通信信號。目前可達(dá)到的通信速率為14M。無線傳輸微波傳輸：無線電數(shù)字微波通信系統(tǒng)在長途大容量的數(shù)據(jù)通信中占有及其重要的地位，其頻率范圍為300MHz300GHz。微波通信主要有兩種方式：地面微波接力通信和衛(wèi)星通信。微波在空間主要是直線傳播，由于地球表面是個曲面，因此其傳播距離受到限制且與天線的高度有關(guān)，一般只有50km左右，長途通信時必須建立多個中繼站，如果中繼站采用100m高的天線塔，則接力距離可增大到100 km。 衛(wèi)星通信就是利用位于3萬6千公里高空的人造地球同步衛(wèi)星作為太空無人值守的微波中繼站的一種特殊形式的微波接力通信。衛(wèi)星通信最大特點就是通信距離遠(yuǎn)，頻帶比微波接力通信更寬，通信容

8、量更大，誤碼率也較小。衛(wèi)星通信的缺點是傳播時延較長。無線傳輸無線電短波傳輸：無線電短波是指波長在10100米的電磁波，其頻率為330兆赫茲。在這個頻段，電波可以通過高層大氣的電離層進(jìn)行折射或反射而回到地面達(dá)到遠(yuǎn)距離通信，當(dāng)電波被地面再次反射而由天空二次返回時，傳送距離更遠(yuǎn)，多次反射的電波可以實現(xiàn)全球通信。短波通信可以傳送電報、電話、傳真、低速數(shù)據(jù)和語音廣播等多種信息。在衛(wèi)星通信出現(xiàn)以前，短波在國際通信、防汛救災(zāi)、海難求援以及軍事通信等方面發(fā)揮了獨(dú)特的重要作用。無線傳輸紅外線傳輸：紅外線傳輸是一種利用紅外線進(jìn)行點對點通信的技術(shù)，它把要傳輸?shù)男盘栟D(zhuǎn)換成紅外光信號直接在自由空間沿直線進(jìn)行傳播，它比微

9、波通信具有更強(qiáng)的方向性，難以竊聽、插入數(shù)據(jù)和進(jìn)行干擾，因此其保密性很強(qiáng)。但紅外線和激光對雨霧等環(huán)境干擾特別敏感，易受氣候的影響。紅外線傳輸速率已達(dá)到16Mb/s標(biāo)準(zhǔn)，對于要求傳輸速率高、使用次數(shù)少、移動范圍小、價格比較低的設(shè)備，如打印機(jī)、掃描儀、數(shù)碼像機(jī)等，紅外線傳輸技術(shù)得到了非常廣泛的應(yīng)用。無線傳輸藍(lán)牙技術(shù)：藍(lán)牙是一種短距無線通信的技術(shù)規(guī)范，工作頻段為全球統(tǒng)一開放的2.4GHz頻段。由于藍(lán)牙體積小、功率低，其應(yīng)用已不局限于計算機(jī)外設(shè)，幾乎可以被集成到任何數(shù)字設(shè)備之中，特別是那些對數(shù)據(jù)傳輸速率要求不高的移動設(shè)備和便攜設(shè)備。藍(lán)牙采用電路交換和分組交換技術(shù)，支持異步數(shù)據(jù)信道、三路語音信道以及異步數(shù)

10、據(jù)與同步語音同時傳輸?shù)男诺?。?dāng)采用對稱信道傳輸數(shù)據(jù)時，速率最高為342.6kbit/s。藍(lán)牙采用了跳頻方式來擴(kuò)展頻譜，具有很好的抗干擾性。無線傳輸無線局域網(wǎng)：無線局域網(wǎng)是目前最新，也是最為熱門的一種局域網(wǎng)，特別是Intel自2003年3月份推出首款自帶無線網(wǎng)絡(luò)模塊的迅馳筆記本處理器以來，無線局域網(wǎng)得到了迅速的普及和發(fā)展。在無線局域網(wǎng)中，普遍采用的是802.11協(xié)議族，它們分別是802.11、802.11a、802.11b和802.11g。3.3 集線器按照ISO/OSI RM的定義，集線器（HUB）屬于物理層的設(shè)備，具有兩個功能，一個功能是將信號放大，以支持更遠(yuǎn)的傳輸距離，相當(dāng)于中繼器的功能；

11、另一個功能是將機(jī)器互聯(lián)，以組成一個星型的網(wǎng)絡(luò)。如圖所示。因此，集線器又叫多口中繼器。連在同一個集線器上的所有計算機(jī)處在同一沖突域和同一廣播域，并且所有計算機(jī)共享集線器的帶寬。因此，集線器通常用于對通信帶寬要求不是很高的環(huán)境。3.4 交換機(jī)交換機(jī)是一種基于MAC（網(wǎng)卡的硬件地址）識別，能完成封裝轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。交換機(jī)工作在ISO/OSI RM的第二層數(shù)據(jù)鏈路層。本質(zhì)上，交換機(jī)就是一個多端口的網(wǎng)橋。由于交換機(jī)采用接收、查表、轉(zhuǎn)發(fā)的工作方式，交換機(jī)的各個端口分屬于不同的沖突域，因此能有效提高交換性能和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)能力。衡量一臺交換機(jī)的主要參數(shù)包括端口線速度、背板帶寬、地址表大小、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)速率等

12、。3.5 路由器路由器工作在OSI RM的第三層，即網(wǎng)絡(luò)層。路由器能把多個不同的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)起來，形成一個能互相通訊的大網(wǎng)絡(luò)。同一交換機(jī)連接的所有計算機(jī)屬于同一個子網(wǎng)，但路由器連接的計算機(jī)則屬于不同的子網(wǎng)。與交換機(jī)相比，路由器的異構(gòu)網(wǎng)互聯(lián)能力、阻塞控制能力和網(wǎng)段的隔離能力等方面都要強(qiáng)于交換機(jī)，由于路由器能夠隔離廣播信息，從而可以將廣播風(fēng)暴的破壞性隔離在局部的網(wǎng)段之內(nèi)。3.6 其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無線AP：即無線訪問接入點(Access Point)。無線AP是組建小型無線局域網(wǎng)最常用的設(shè)備，它在介質(zhì)訪問控制子層MAC中扮演無線工作站及有線局域網(wǎng)絡(luò)的橋梁，最大連接距離可達(dá)300英尺。有了無線AP，就如一般有

13、線網(wǎng)絡(luò)的HUB一般，無線工作站可以快速且輕易地與現(xiàn)有有線網(wǎng)絡(luò)連結(jié)，同時，無線AP覆蓋范圍內(nèi)的無線工作站之間還可以通過它進(jìn)行相互通信。用戶選購無線AP時還應(yīng)注意其所支持的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)有802.11a、802.11b、802.11g。其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備粗纜收發(fā)器：在一個由粗纜組建的網(wǎng)絡(luò)中，通過粗纜收發(fā)器來接收線路上的信號并將其傳送到相連的計算機(jī)網(wǎng)卡，同時負(fù)責(zé)將網(wǎng)卡發(fā)送來的信號傳送到線路上，并進(jìn)行碰撞檢測與避免。用細(xì)纜構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)時，由于收發(fā)器電路已集成到網(wǎng)卡上，所以不再需要外加的收發(fā)器。其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備光纖收發(fā)器：光纖收發(fā)器又叫光電轉(zhuǎn)換器，是一種將短距離的雙絞線電信號和長距離的光信號進(jìn)行互換的以太網(wǎng)傳輸媒體轉(zhuǎn)換單元。光纖收發(fā)器按傳輸速率可分為10M、100M、10/100M自適應(yīng)和1000M的光纖收發(fā)器；按工作方式分為工作在物理層的光纖收發(fā)器和工作在數(shù)據(jù)鏈路層的光纖收發(fā)器；如果從結(jié)構(gòu)角度來看分桌面式（獨(dú)立式）光纖收