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1、第二章计算机网络设备本讲稿第一页，共二十三页第二章第二章 计算机网络设备计算机网络设备本章知识要点本章知识要点网络传输介质网络传输介质网络连接设备网络连接设备网络互连设备网络互连设备本讲稿第二页，共二十三页2.1 网络传输介质网络传输介质1 1双绞线双绞线 双绞线（双绞线（Twist-PairTwist-Pair，TPTP），是综合布线工），是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线是程中最常用的一种传输介质。双绞线是把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可以降低信号干扰的程度，每在一起，可以降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波会被另一一根导
2、线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。可分为非屏蔽根线上发出的电波抵消。可分为非屏蔽双绞线（双绞线（Unshielded Twisted PairUnshielded Twisted Pair，UTPUTP）和屏蔽双绞线（和屏蔽双绞线（Shielded Twisted PairShielded Twisted Pair，STPSTP）STPSTP双绞线双绞线 本讲稿第三页，共二十三页2.1 网络传输介质网络传输介质1 1双绞线双绞线 美国电子美国电子-通信工业（通信工业（EIA/TIAEIA/TIA）把）把UTPUTP分为七类，其中分为七类，其中1 1、2 2类已经淘汰，综合类已经
3、淘汰，综合布线使用第布线使用第3 3、4 4、5 5类。类。1 1类：主要用于模拟话音，传统的电话线即为类：主要用于模拟话音，传统的电话线即为1 1类线。类线。2 2类：用于语音传输和最高传输速率类：用于语音传输和最高传输速率4Mbps4Mbps的数据传输，现在局域网中很少使的数据传输，现在局域网中很少使用。用。3 3类：传输频率为类：传输频率为16MHz16MHz，用于语音传输及最高传输速率为，用于语音传输及最高传输速率为10Mbps10Mbps的数据传的数据传输，主要用于以太网输，主要用于以太网10Base-T10Base-T和令牌环网。和令牌环网。4 4类：传输频率为类：传输频率为20M
4、Hz20MHz，用于语音传输和最高传输速率，用于语音传输和最高传输速率16Mbps16Mbps的数据的数据传输，主要用于令牌环网和传输，主要用于令牌环网和10Base-T/100Base-T10Base-T/100Base-T。本讲稿第四页，共二十三页2.1 网络传输介质网络传输介质1 1双绞线双绞线 美国电子美国电子-通信工业（通信工业（EIA/TIAEIA/TIA）把）把UTPUTP分为七类，其中分为七类，其中1 1、2 2类已经淘汰，综合布类已经淘汰，综合布线使用第线使用第3 3、4 4、5 5类。类。5 5类：传输频率为类：传输频率为100MHz100MHz，增加了绕线密度，外套一种高
5、质量的绝缘材料，增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，用于语音传输和最高传输速率为用于语音传输和最高传输速率为100Mbps100Mbps的数据传输，主要用于的数据传输，主要用于100BASE-T100BASE-T和和10BASE-T10BASE-T网络，是最常用的以太网电缆。网络，是最常用的以太网电缆。超超5 5类：超类：超5 5类具有衰减小、串扰少的特点，并且具有更高的衰减与串扰的比类具有衰减小、串扰少的特点，并且具有更高的衰减与串扰的比值值(ACR)(ACR)和信噪比和信噪比(Structural Return Loss)(Structural Return Loss)、更小的时延误
6、差，性能得到很大提高。、更小的时延误差，性能得到很大提高。6 6类：传输频率为类：传输频率为250MHz250MHz，用于，用于10BASE-T/100BASE-T/1000BASE-T10BASE-T/100BASE-T/1000BASE-T。扩展扩展6 6类：传输频率为类：传输频率为500MHz 500MHz，用于，用于10GBASE-T10GBASE-T。7 7类：传输频率为类：传输频率为600MHz600MHz。本讲稿第五页，共二十三页2.1 网络传输介质网络传输介质1 1双绞线双绞线 在制作网线时，要用到在制作网线时，要用到RJ-45RJ-45接头，俗称接头，俗称“水晶头水晶头”，如
7、图所，如图所示。在美国联邦通信委员会规章示。在美国联邦通信委员会规章中的定义，中的定义，RJRJ是描述公用电信是描述公用电信网络的接口。常用的有网络的接口。常用的有RJ-11RJ-11和和RJ-45RJ-45，其中，其中RJ-45RJ-45是标准是标准8 8位模块化接口的俗称。位模块化接口的俗称。本讲稿第六页，共二十三页2.1 网络传输介质网络传输介质1 1双绞线双绞线 EIA/TIAEIA/TIA对双绞线的连接制定了标准，使数据通信更加规范。连接标对双绞线的连接制定了标准，使数据通信更加规范。连接标准分为两类：准分为两类：EIA/TIA568AEIA/TIA568A标准和标准和EIA/TIA
8、568BEIA/TIA568B标准。标准。EIA/TIA 568A的标准线序为：的标准线序为：白绿，白绿，绿，绿，白橙，白橙，蓝，蓝，白蓝，白蓝，橙，橙，白棕，白棕，棕。棕。EIA/TIA 568B的标准线序为：的标准线序为：白橙，白橙，橙，橙，白绿，白绿，蓝，蓝，白蓝，白蓝，绿，绿，白棕，白棕，棕。棕。本讲稿第七页，共二十三页2.1 网络传输介质网络传输介质1 1双绞线双绞线 EIA/TIA 568A和和EIA/TIA 568B对应引角功能对应引角功能EIA/TIA568AEIA/TIA568A标准标准EIA/TIA568BEIA/TIA568B标准标准引脚顺序引脚顺序介质直接连接信号介质直
9、接连接信号排列顺序排列顺序引脚顺序引脚顺序介质直接连接信号介质直接连接信号排列顺序排列顺序1TX+TX+（发送）（发送）白绿白绿1TX+TX+（发送）（发送）白橙白橙2TX-TX-（发送）（发送）绿绿2TX-TX-（发送）（发送）橙橙3RX+RX+（接收）（接收）白橙白橙3RX+RX+（接收）（接收）白绿白绿4没有使用没有使用蓝蓝4没有使用没有使用蓝蓝5没有使用没有使用白蓝白蓝5没有使用没有使用白蓝白蓝6RX-RX-（接收）（接收）橙橙6RX-RX-（接收）（接收）绿绿7没有使用没有使用白棕白棕7没有使用没有使用白棕白棕8没有使用没有使用棕棕8没有使用没有使用棕棕本讲稿第八页，共二十三页2.1
10、 网络传输介质网络传输介质1 1双绞线双绞线 根据双绞线两端线序的不同，有三种不同的连接方法根据双绞线两端线序的不同，有三种不同的连接方法 直通线接法：将双绞线的一端按一定顺序排序后接入直通线接法：将双绞线的一端按一定顺序排序后接入RJ-45RJ-45接头，线缆的另一端也按相同的接头，线缆的另一端也按相同的顺序排序后接入顺序排序后接入RJ-45RJ-45接头，一般采用接头，一般采用T568BT568B标准。在标准。在10/100M10/100M以太网中只使用以太网中只使用8 8根线中的根线中的4 4根，根，在在1000M1000M以太网中，使用全部以太网中，使用全部8 8根。直通线通常用于不同
11、类型的设备的相互连接，如计算机根。直通线通常用于不同类型的设备的相互连接，如计算机连接交换机，交换机或集线器连接路由器。连接交换机，交换机或集线器连接路由器。交叉线接法：双绞线在制作时一端用一种线序排列，另一端用不同的线序，如一端用交叉线接法：双绞线在制作时一端用一种线序排列，另一端用不同的线序，如一端用T568AT568A标准线序，另一端用标准线序，另一端用T568BT568B标准线序。交叉线用于连接同种设备，如用于两台计算机之标准线序。交叉线用于连接同种设备，如用于两台计算机之间、路由器之间，交换机之间直接通过网线连接。间、路由器之间，交换机之间直接通过网线连接。反转线接法：制作时一端采用
12、反转线接法：制作时一端采用T568B标准或标准或T568A标准，另一端采用与之完全相反的线标准，另一端采用与之完全相反的线序，因此称为反转连接法。如一端采用序，因此称为反转连接法。如一端采用T568B标准线序为白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、标准线序为白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕，另一端就为棕、白棕、绿、白蓝、蓝、白绿、橙、白橙。绿、白棕、棕，另一端就为棕、白棕、绿、白蓝、蓝、白绿、橙、白橙。本讲稿第九页，共二十三页2.1 网络传输介质网络传输介质2 2光纤光纤 光纤光纤(optical fiber cable)(optical fiber cable)也称也称光缆，主要是由光导纤维和塑料
13、保光缆，主要是由光导纤维和塑料保护套管及塑料外皮构成，如图护套管及塑料外皮构成，如图2-42-4所所示。光纤可提供极宽的频带且功率示。光纤可提供极宽的频带且功率损耗小、传输距离长（损耗小、传输距离长（2km2km以上）、以上）、传输率高、抗干扰性强，是构建安传输率高、抗干扰性强，是构建安全性网络的理想选择。全性网络的理想选择。本讲稿第十页，共二十三页2.1 网络传输介质网络传输介质2 2光纤光纤 光导纤维光导纤维(Fiber Optics)(Fiber Optics)由石英玻璃纤维或塑料制成，直径很细由石英玻璃纤维或塑料制成，直径很细(50(50100100微米微米)、柔软、透明，具有把光封闭
14、在其中并沿轴向前传播的导波结构，能传导光信号。柔软、透明，具有把光封闭在其中并沿轴向前传播的导波结构，能传导光信号。光导纤维外层为折射率较低的反光材料，称为覆层，其作用是不让光信号折射光导纤维外层为折射率较低的反光材料，称为覆层，其作用是不让光信号折射出去。通信中使用的光纤，其核心部分是由圆柱形玻璃纤芯和玻璃包层构成。出去。通信中使用的光纤，其核心部分是由圆柱形玻璃纤芯和玻璃包层构成。纤芯折射率纤芯折射率n1n1比包层折射率比包层折射率n2n2略大，从而光波就被限制在纤芯内从一端传向另略大，从而光波就被限制在纤芯内从一端传向另一端。最外层是塑料，起保护作用。一端。最外层是塑料，起保护作用。本讲
15、稿第十一页，共二十三页2.1 网络传输介质网络传输介质2 2光纤光纤 光纤通信就是利用光波在光导纤维中传输信息。由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显光纤通信就是利用光波在光导纤维中传输信息。由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点，光纤通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光著优点，光纤通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光光纤通信。光纤通信。光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息(如话音如话音)变成电信号，然后调制到激光变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅
16、度(频率频率)变化而变化，并通过光纤发送出去；变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。光纤通信系统是以光波为载体、光导纤维为传输介质的通信方式，起主导作用的是光源、光纤、光发送机光纤通信系统是以光波为载体、光导纤维为传输介质的通信方式，起主导作用的是光源、光纤、光发送机和光接收机。和光接收机。光纤通信系统组成图光纤通信系统组成图本讲稿第十二页，共二十三页2.1 网络传输介质网络传输介质2 2光纤光纤 光纤有多种分类方式，按照构成光纤的材料可分玻璃光纤、胶套硅光纤和塑料光纤
17、；按折射光纤有多种分类方式，按照构成光纤的材料可分玻璃光纤、胶套硅光纤和塑料光纤；按折射率分为阶跃型光纤和渐变型光纤；按照工作波长分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光率分为阶跃型光纤和渐变型光纤；按照工作波长分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤；按照光在光纤中的传输模式分为单模光纤和多模光纤。纤；按照光在光纤中的传输模式分为单模光纤和多模光纤。多模光纤多模光纤(Multi Mode Fiber)(Multi Mode Fiber)：中心玻璃芯较粗：中心玻璃芯较粗(50(50或或62.5m)62.5m)，可传多种模式的光，但其模，可传多种模式的光，但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的
18、频率，而且随距离的增加会更加严重。间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。单模光纤单模光纤(Single Mode Fiber)(Single Mode Fiber)：中心玻璃芯很细：中心玻璃芯很细(芯径一般为芯径一般为9 9或或10m)10m)，只能传一种模式，只能传一种模式的光，其模间色散很小，适用于远程通讯，但存在着材料色散和波导色散，这样单模光的光，其模间色散很小，适用于远程通讯，但存在着材料色散和波导色散，这样单模光纤要求光源的光谱宽度比较窄，稳定性好。纤要求光源的光谱宽度比较窄，稳定性好。光波在多模光纤纤芯中的传播示意图光波在多模光纤纤芯中的传播示意图
19、 光波在单模光纤纤芯中的传播示意图光波在单模光纤纤芯中的传播示意图 本讲稿第十三页，共二十三页2.1 网络传输介质网络传输介质2 2光纤光纤 永久性连接：又称热熔连接，这种连接是将两根光纤的连接点熔化并连接在一起，一般用在长途接永久性连接：又称热熔连接，这种连接是将两根光纤的连接点熔化并连接在一起，一般用在长途接续、永久或半永久固定连接，其主要特点是与其他连接方法相比连接衰减最低，典型值为续、永久或半永久固定连接，其主要特点是与其他连接方法相比连接衰减最低，典型值为0.010.03dB/点。连接时，需要专用熔接机和专业人员进行操作，连接点需要使用专用容器保护。点。连接时，需要专用熔接机和专业人
20、员进行操作，连接点需要使用专用容器保护。应急连接：又称冷熔连接，主要是使用机械和化学的方法，将两根光纤固定并粘接在一应急连接：又称冷熔连接，主要是使用机械和化学的方法，将两根光纤固定并粘接在一起。这种方法的主要特点是连接迅速可靠，连接典型衰减为起。这种方法的主要特点是连接迅速可靠，连接典型衰减为0.10.3dB/点，但连接点长期使点，但连接点长期使用会不稳定，衰减也会大幅度增加，只适合短时间内应急用。用会不稳定，衰减也会大幅度增加，只适合短时间内应急用。活动连接：活动连接是利用各种光纤连接器件（插头和插座），将站点与站点或站点与活动连接：活动连接是利用各种光纤连接器件（插头和插座），将站点与站
21、点或站点与光缆连接起来的一种方法。这种方法灵活、简单、方便、可靠，多用在建筑物内的计算机光缆连接起来的一种方法。这种方法灵活、简单、方便、可靠，多用在建筑物内的计算机网络布线中，其典型衰减为网络布线中，其典型衰减为1dB/接头。常用光纤连接器件有光纤跳线、光线适配器、光纤接头。常用光纤连接器件有光纤跳线、光线适配器、光纤模块等。模块等。光纤的连接方法主要有：永久性连接、应急连接和活动连接光纤的连接方法主要有：永久性连接、应急连接和活动连接 本讲稿第十四页，共二十三页2.2 网络连接设备网络连接设备1 1网卡网卡 网卡的功能：一是将计算机的数据进行封装，并通过网线将数据发送到网络上；二是接网卡的
22、功能：一是将计算机的数据进行封装，并通过网线将数据发送到网络上；二是接收网络上传来的数据，并发送到计算机中。收网络上传来的数据，并发送到计算机中。网卡的分类：按网络类型可以分为以太网卡、令牌环网卡、令牌总线网卡和网卡的分类：按网络类型可以分为以太网卡、令牌环网卡、令牌总线网卡和FDDIFDDI网卡，当前应网卡，当前应用最为广泛的是以太网卡；根据应用环境网卡可以分为：普通工作站网卡和服务器网卡，当前用最为广泛的是以太网卡；根据应用环境网卡可以分为：普通工作站网卡和服务器网卡，当前采用较多的普通工作站网卡主要是支持采用较多的普通工作站网卡主要是支持10/100Mbps10/100Mbps自适应的快
23、速以太网卡，此类网卡采用双绞自适应的快速以太网卡，此类网卡采用双绞线作为传输介质的线作为传输介质的RJ-45RJ-45接口；按端口类型可分为接口；按端口类型可分为BNCBNC端口和端口和RJ-45RJ-45端口，现在主要使用端口，现在主要使用RJ-45RJ-45端口端口网卡，网卡，BNCBNC端口网卡已经被淘汰；按速率可分为端口网卡已经被淘汰；按速率可分为10Mbps10Mbps、10/100Mbps10/100Mbps自适应、自适应、100Mbps100Mbps和和1000Mbps1000Mbps网卡，目前使用较多的是网卡，目前使用较多的是10/100Mbps10/100Mbps自适应网卡，
24、自适应网卡，1000Mbps1000Mbps网卡主要用于网络中的服务器；按用途网卡主要用于网络中的服务器；按用途网卡可分为普通网卡、无线网卡和笔记本网卡。网卡可分为普通网卡、无线网卡和笔记本网卡。计算机与局域网的连接需要通过主机箱内的一块网络接口板（或者是笔记本电计算机与局域网的连接需要通过主机箱内的一块网络接口板（或者是笔记本电脑中的脑中的PCMCIAPCMCIA卡），网络接口板又称为通信适配器或网络适配器（卡），网络接口板又称为通信适配器或网络适配器（adapteradapter）或网络接口卡）或网络接口卡NICNIC（Network Interface CardNetwork Inter
25、face Card），俗称），俗称“网卡网卡”本讲稿第十五页，共二十三页2.2 网络连接设备网络连接设备1 1网卡网卡 网络类型：选择时应根据网络的类型来选择相对应的网卡。网络类型：选择时应根据网络的类型来选择相对应的网卡。传输速率：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传输速率：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。的最大传输速率来选择网卡的传输速率。支持的电缆接口：不同的网络接口适用于不同的网络类型，目前常见的接口是支持的电缆接口：不同的网络接口适用于不同的网络类型，目前常见的接口是是是RJ-45接口。接口。选购网卡需考虑
26、的因素：选购网卡需考虑的因素：本讲稿第十六页，共二十三页2.2 网络连接设备网络连接设备2 2集线器集线器 集线器集线器 集线器组网连接图集线器组网连接图 本讲稿第十七页，共二十三页2.2 网络连接设备网络连接设备2 2集线器集线器 用户数据包向所有节点发送，可能会带来数据通信的不安全因素，数据包用户数据包向所有节点发送，可能会带来数据通信的不安全因素，数据包很容易就能被非法截获。很容易就能被非法截获。所有数据包向所有节点同时发送，而且共享带宽，容易造成网络堵塞，所有数据包向所有节点同时发送，而且共享带宽，容易造成网络堵塞，降低网络执行效率。降低网络执行效率。集线器的同一时刻每一个端口只能进行
27、一个方向的数据通信，不能进行双集线器的同一时刻每一个端口只能进行一个方向的数据通信，不能进行双向双工传输，不能满足较大型网络通信需求。向双工传输，不能满足较大型网络通信需求。使用集线器连接网络的缺点：使用集线器连接网络的缺点：本讲稿第十八页，共二十三页2.2 网络连接设备网络连接设备2 2集线器集线器 按照通信特性分类可分为：无源集线器、有源集线器和智能集线器。按照通信特性分类可分为：无源集线器、有源集线器和智能集线器。按照带宽分类可分为：按照带宽分类可分为：10Mbps、100Mbps、10/100Mbp自适应集线器。自适应集线器。按结构来分类可分为：机架式集线器、桌面式集线器按结构来分类可
28、分为：机架式集线器、桌面式集线器 集线器的分类：集线器的分类：本讲稿第十九页，共二十三页2.2 网络连接设备网络连接设备2 2集线器集线器 RJ-45接口，用于连接接口，用于连接RJ-45接头，适用于由双绞线构建的网络，这种端口最接头，适用于由双绞线构建的网络，这种端口最常见，一般以太网集线器都会提供这种端口。常见，一般以太网集线器都会提供这种端口。BNC端口，与细同轴电缆连接的接口，一般是通过端口，与细同轴电缆连接的接口，一般是通过BNC T型接头进行连接的。型接头进行连接的。AUI端口，这种接口用于与粗同轴电缆网络的连接，目前带有这种接口的集线端口，这种接口用于与粗同轴电缆网络的连接，目前
29、带有这种接口的集线器比较少。器比较少。集线器堆叠端口，只有可堆叠集线器才具备，用来连接两个可堆叠集线器。一个可堆叠集线器堆叠端口，只有可堆叠集线器才具备，用来连接两个可堆叠集线器。一个可堆叠集线器中同时具有一个标注为集线器中同时具有一个标注为“UP”，另一个标注为，另一个标注为“DOWN”的两个外观类似的端的两个外观类似的端口。口。集线器端口：集线器端口：本讲稿第二十页，共二十三页2.2 网络连接设备网络连接设备3 3调制解调器调制解调器 Modulator/Demodulator(Modulator/Demodulator(调制器调制器/解调器解调器)的缩写，是在发送端通过调制将的缩写，是在
30、发送端通过调制将数字信号转换为模拟信号，在接收端通过解调再将模拟信号转换为数字信数字信号转换为模拟信号，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。号的一种装置。ModemModem，是，是ModulatorModulator（调制器）与（调制器）与DemodulatorDemodulator（解调器）（解调器）的简称，中文称为调制解调器。根据的简称，中文称为调制解调器。根据ModemModem的谐音，习惯称之为的谐音，习惯称之为“猫猫”，本讲稿第二十一页，共二十三页2.3 网络互连设备网络互连设备1 1交换机交换机 交换（交换（switchingswitching）是按照通信）是按
31、照通信两端传输信息的需要，用人工或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的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。交换机上的技术统称。交换机（switchswitch）是一种在通信系统）是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。中完成信息交换功能的设备。本讲稿第二十二页，共二十三页2.3 网络互连设备网络互连设备2 2路由器路由器 所谓路由就是指通过相互连接的所谓路由就是指通过相互连接的网络把信息从源节点移动到目标网络把信息从源节点移动到目标节点的活动。路由和交换之间的节点的活动。路由和交换之间的主要区别是交换发生在主要区别是交换发生在OSIOSI参考参考模型的第二层（数据链路层），模型的第二层（数据链路层），路由发生在第三层（网络层），路由发生在第三层（网络层），路由和交换实现各自功能的方式路由和交换实现各自功能的方式不同。路由器主要用于不同类型不同。路由器主要用于不同类型的网络的互连，的网络的互连，本讲稿第二十三页，共二十三页