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网络互联设备
计算机网络是由各种各样的网络设备相互连接而成的。通过使用这些设备,就可以建立规模更大的网络,支持更多的计算机,提供更高的带宽。最初的局域网仅适用同轴电缆把多台计算机连接起来,当需要把网络扩展到更大范围时,就需要使用称为中继器的设备了,当网络传输介质从同轴电缆改成非屏蔽双绞线时,又需要使用称为集线器的设备。一台网络设备被用于实现某个具体的功能,但某个功能也可以用不同的网络设备实现,只是所实现的网络特性可能存在细微差别。这些网络设备包括:调制解调器、网络接口卡、中继器和集线器、网桥和网络交换机、路由器和网卡。
一、调制解调器
调制解调器的英文是MODEM,它的作用是模拟信号和数字信号的“翻译员”。电子信号分两种,一种是“模拟信号”,一种是“数字信号”。我们使用的电话线路传输的是模拟信号,而PC机之间传输的是数字信号。所以当你想通过电话线把自己的电脑连入Internet时,就必须使用调制解调器来“翻译”两种不同的信号。连入Internet后,当PC机向Internet发送信息时,由于电话线传输的是模拟信号,所以必须要用调制解调器来把数字信号“翻译”成模拟信号,才能传送到Internet上,这个过程叫做“调制”。当PC机从Internet获取信息时,由于通过电话线从Internet传来的信息都是模拟信号,所以PC机想要看懂它们,还必须借助调制解调器这个“翻译”,这个过程叫作“解调”。总的来说就称为“调制解调”。调制解调器(Modem)是一种把要传输的数字信号调制到载波上或从载波上把数字信号分离出来的设备。所谓调制,就是把数字信号转换成电话线上传输的模拟信号;解调,即把模拟信号转换成数字信号。合称调制解调器。它主要用于电话网络的数据通信,在网络互联和远程访问方面有着很重要的作用。目前的调制解调器在自摄影、数据压缩和网络编码调制技术等方面发展非常成熟,每个话路的数据传输率可高达56kbps,已基本接近电话线路的理论最大速率。
二、网络接口与网络接口卡
在网络中,任何连接入网的设备都需要配置一个或多个网络接口(或称网络适配器),这些网络接口有些是以集成形式直接做到设备的电路板上的,也有一些是以独立的形式插到设备的接口插槽上的,但是无论是以何种形式的,从网络的观点看,它们都是设备与网络之间的接口,它们与网络程序配合工作,负责将要发送的数据转换为网络上其他设备能狗屎别的个事通过传输介质发送的网络上,或从网络传输介质接接收信息,转换成网络程序能够识别的格式,提交给网络操作系统。网卡或网络接口卡 又称网络适配器,网络适配器是使计算机联网的设备,平常所说的网卡就是将PC机和LAN连接的网络适配器。网卡插在计算机主板插槽中,负责将用户要传递的数据转换为网络上其它设备能够识别的格式,通过网络介质传输。它的主要技术参数为带宽、总线方式、电气接口方式等。根据传输介质的不同,网卡出现了AUI接口(粗缆接口)、BNC接口(细缆接口)和RJ-45接口(双绞线接口)三种接口类型。所以在选用网卡时,应注意网卡所支持的接口类型,否则可能不适用于你的网络。
三、中继器和集线器
中继器和集线器又称转发器,用于连接局域网的多个网段,实现网络在物理层的连接,由于传输介质存在电阻、电容和电感,当信号在电缆上传输时,信号的强度会逐渐减弱,型号的波形也会逐渐发生畸变,因此对电缆的长度必须有所限制。如果网络延伸的距离超出限制,就会需要使用一种称为中继器的设备对信号进行当打、整形,有中继放大信号并按原方向传输的作用,使信号能够传输更远的距离。中继器是扩展网络最廉价的选择,并可连接不同传输介质的网络,但是只能用于相同协议的同构型网络的连接,且没有隔离和过滤功能。受5-4-3规则的限制,以太网中最多可使用四个中继器。使用中继器连接以后的两个网段仍为一个网络,如果希望连接后是两个网络,则应选择网桥。中继器是位于第1层(OSI参考模型的物理层)的网络设备,中继器的目的是在比特级别对网络信号进行再生和重定时,从而使得它们能够在网络上传输更长的距离。
集线器是对网络进行集中管理的最小但愿。用集线器构成的网络是一个星状拓扑结构的网络,集线器是网络的中心节点。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)介质访问控制机制。集线器的速度通常为10M,并且其带宽是各个端口共享的,同一时刻只能为一个客户服务。集线器会产生广播风暴(用路由器虽然可以隔离广播,但是性能和速度又大打折扣)。,在级联时还受到5-4-3规则的约束。集线器的目的是对网络信号进行再生和重定时。它的特性与中继器很相似(被称为多端口中继器multiport repeater)。中继器与集线器的区别在于连接设备的线缆的数量。一个中继器通常只有两个端口,而一个集线器通常有4至20个或更多的端口。
四、网桥和以太网交换机
网桥工作在OSI参考模型中数据链路层MAC子层。网桥坚挺所有流经它所连接网段的数据帧,并检查每个数据帧中的MAC地址,以此决定是否将该帧发往其他网段。网桥还是一个存储转发设备,具有对数据帧进行缓冲的能力。网桥也称桥接器,是工作在数据链路层的一种网络互连设备,它在互连的局域网之间实现帧的存储和转发,扩大网络地理范围。网桥将两个相似的网络连接起来,并对网络数据的流通进行管理。它工作于数据链路层,不但能扩展网络的距离或范围,而且可提高网络的性能、可靠性和安全性。如学校的各个部门分别拥有自己独立管理的局域网,为了进行交互,需要使用网桥来实现互连(可连接不同类型的局域网);网桥也能用于将一个负载很重的大局域网分隔成几个局域网以减轻负担。网桥可以隔离负载,防止出故障的站点损害全网,并有助于安全保密。
以太网交换机是基于以太网传输数据的交换机,以太网采用共享总线型传输媒体方式的局域网。以太网交换机的结构是每个端口都直接与主机相连,并且一般都工作在全双工方式。交换机能同时连通许多对端口,使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样,进行无冲突地传输数据。以太网交换机应用最为普遍,价格也较便宜。因此,应用领域非常广泛,在大大小小的局域网都可以见到它们的踪影。以太网交换机通常都有几个到几十个端口。实质上就是一个多端口的网桥。另外,它的端口速率可以不同,工作方式也可以不同,如可以提供10M、100M的带宽、提供半双工、全双工、自适应的工作方式等。
五、无线接入点
无线接入点即无线AP它是位于无线局域网托普中心位置的无线基站设备,是一个无线网络的接入点,主要有路由交换接入一体设备和纯接入点设备,一体设备执行接入和路由工作,纯接入设备只负责无线客户端的接入,纯接入设备通常作为无线网络扩展使用,与其他AP或者主AP连接,以扩大无线覆盖范围,而一体设备一般是无线网络的核心。AP的功能是实现无线客户端之间以及无线局域网和有线局域网之间的互联,其作用类似有线局域网中的集线器,因此它属于物理层设备。AP的两类端口:无线端口和有线端口。
六、路由器
路由器是互联网的主要节电设备,是不同网络之间互相连接的枢纽。在因特网中,路由器使其骨干网络的重要组成部分之一。路由器工作在OSI参考模型的网络层,他的主要功能就是为经过路旁尤其的每个数据分组选择一条最佳传输路径。在连通不同的网络时,从过滤网络流量的角度来看,路由器的作用与交换机和网桥非常相似。但是与工作在网络物理层,从物理上划分网段的交换机不同,路由器使用专门的软件协议从逻辑上对整个网络进行划分。如,一台支持IP协议的路由器可以把网络划分成多个子网段,只有指向特殊IP地址的网络流量才可以通过路由器。对于每一个接收到的数据包,路由器都会重新计算其校验值,并写入新的物理地址。因此,使用路由器转发和过滤数据的速度往往要比只查看数据包物理地址的交换机慢。但是,对于那些结构复杂的网络,使用路由器可以提高网络的整体效率。路由器的另外一个明显优势就是可以自动过滤网络广播。从总体上说,在网络中添加路由器的整个安装过程要比即插即用的交换机复杂很多。
七、网关(Gateway)
网关工作在网络层以上的高层,它是网络层以上的互联设备的总称。网关通常由运行在一台计算机上的专用软件来实现。常见的网关有两种:协议网关和安全网关。协议网关通常用于实现不同体系结构网络之间的互连或在两个使用不同协议的网络之间作协议转换(所以又称为协议转换器),这通常是通过重新分装信息来实现的,是网间互连中最复杂的设备。从原理上讲,对于网络体系结构差异比较大的两个子网,在网络层以上实现他们的互联是比较方便的。安全网关通常又称为防火墙,主要用于网络安全防护。