查看文章 |
一、传输介质连接设备
最常见的传输介质连接设备有:T型连接器与BNC连接器、RJ-45、DB-25(RS-232)、DB-15、V.35、终端匹配器等。 1、T型连接器与BNC连接器 2、RJ-45 3、DB-25(RS-232) 4、DB-15 5、IBM数据连接器 6、V.35 7、终端匹配器 网络适配器,一般也称为网络接口卡(NIC)。网络接口卡是网络通信的主要标准之一。它的品质和兼容性的好坏,将直接影响网络的功能以及网上运行应用软件的效果。只有优质、可靠的正品网卡才能真正保证网络的可靠与高效。 在计算机内部,表示数据信号经8、16或32根导线传输,统称为总线。该总线在中央处理机、随机存取存储器(RAM)和输入输出(I/O)设备之间传递信号。网络接口卡作为一种I/O接口卡插在主板和数据总线的扩展槽上。典型的网络接口卡基本上都是由接口控制电路、数据缓冲器、数据链路控制器、编码解码电路、内收发器、介质接口装置六大部分组成。 接口控制电路与微机的总线直接相连,它有PC总线、ISA、EISA、MAC、PCI等多种总线接口之分。 数据缓冲器是一个双口访问的存储器。它一般为2K-32K字节(此数越大,网卡的性能也就越好,INTRL EE PRO系列网卡为32KB)。 数据链路控制器主要负责数据包的发送与接收,以及网络协议控制。 编码/解码器负责网卡内NIR不归零二进制数据编码与介质上曼彻斯特代码的相互转换工作。 内收发器使网卡内部数据与介质接口实现接地的隔离,并提供信号电平转换。 介质接口装置是信号传递的必由之路,它与介质上的接口呈相反极性(每一种连接器都是成对的,一般用阴性或阳性来描述)。 一台计算机上的网卡具有内收发器,它直接通过T型连接器和BNC接口与细同轴电缆相连。另一台计算机内的网卡端口上又接了一个收发器,以便与其它介质设备连接。它可能是与无内收发器的AUI接口相连,也可能是与已具有一个内收发器的BNC接口相连。 网卡的速率有10Mbps、10Mbps/100Mbps、100Mbps等多种。近年来,高速100Mbps以上高速网的需求急剧增大,所以支持100Mbps的高速网卡逐渐成为趋势。 调制解调器的功能是将计算机数字信号转换成模拟信号,以便能在电话线路或微波收发器上使用。 进入九十年代,调制解调器的发展极为迅速。采用CCITT V.42bis数据压缩和差错控制技术,一般可使数据吞吐量增加四倍(当然它取决于数据信号的可压缩性)。这样在理想的情况下,具有V.42bis的V.32调制解调器,数据吞吐率达38.4Kbps。很快又有符合修正CCITT V.32bis标准的产品提供给用户。这种V.32bis的调制解调器具有14.4Kbps的高传输率,同时还有兼容多种低速传输的功能。 目前最先进的调制解调器将CCITT V.32bis信号方案与V.42bis差错控制、压缩技术结合起来,从而在理论上能达到57.6Kbps的数据吞吐率。V.32bis/V.42bis调制解调器具有高达56Kbps的速率和向下兼容V.32bis、V.22bis调制解调器的特点。 标准调制解调器,一般至少有两个RJ-11电话插座和一个与网络或计算机的接口。 中继器是网络物理层的一种介质连接设备,即中继器工作在OSI的物理层。 中继器将接收到的弱信号中的数据提出,新的信号与原来的完全相同,但是它的信号强度大大提高了。 然而中继器因其本身的功能局限决定了它不能隔离分段间的不必要网络流量,不具有通信隔离的功能。它只负责将每一个信号从一段电缆传送到另一段上,而不管信号是否正常。因中继器只在两个局域网的网段间实现电气转接,它仅用于连接同类型网段,而不能互连不同类型的网络。 中继器优点是安装简单容易,造价低廉,主要的缺点是它再生电子干扰及错误信号;另外由于中继器双向传递网络段间的所有信息,所以它很容易导致网络上的信息拥挤,同时当某个网段有问题时,会引起所有网段的中断。其扩展规模(长度、站点数)也不能突破单级的限制,新的发展趋势是用屏蔽双绞线UTP作为网络传输介质。如在楼宇规整化布线系统中UTP为主要规范性传输介质。属于中继器的以太网UTP集线器也大量使用。 为适应用户的需求,市场上有各种各样的中继器产品:多路复用器、多口中继器,还有模块中继器、缓冲中继器等。 集线器可以说是一种特殊的中继器,因而也如中继器一样是网络物理层的一种介质连接设备,也工作在OSI的物理层。尽管功能不强,物理层工作的互连方式仍是不可忽视的大量连网方式。集线器作为网络传输介质间的中央结点,克服了介质单一通路的限制。假如您需要连接多个非屏蔽双绞线电缆段,您不能用把线头焊在一起的方法来解决问题。这种情况下的最佳解决方案就是集线器。 自九十年代开始,10Base-T标准和集线器的大量使用,使总线型的网络结构逐步向以使用非屏蔽双绞线并采用星形拓扑网络结构的模式靠近。这一模式的核心就是利用集线器做网络的中心,连接网络上的各个节点。集线器为中心的优点是,在网络上某条双绞线电缆或节点出现故障时,它不会影响网络上其它结点的正常工作。 集线器一般可分为:无源(Passive)集线器;有源(Active)集线器;智能(Intelligent)集线器。 集线器另一个分类方法将其分为:普通型、可叠加组合型和高档智能型。 随着集线器技术的迅猛发展,今天的集线器已引入了新的技术--交换(Switching)技术。交换集线器增加了线路交换的功能,网络分段的方式,有效地提高了传输带宽。 集线器(Hub)除了用来支持光纤或双绞线布线系统外,其实质是多口中继器。它是结构化布线系统的基础。结构化布线系统使网络管理员轻松地重新配置网络,分配用户,连接不同的LAN系统。新一代的Hub应基于模块化设计,它们可以支持中继器、网桥和路由器的混合体系结构。这样Hub就可以用一智能管理模块来提供性能统计和容错灵活性。 网桥的操作涉及到OSI的数据链路层,更准确地说位于MAC层。网桥的作用是互连局域网以组成一个外观上单一的大网。网桥是与LLC层之上的协议无关的设备,这是其特色。它互连兼容地址方案的局域网,利用MAC和MAC地址(也称为硬件地址),以及存储转发功能作局域网间的信息帧交换。另外桥能支持完全的WAN连接,而不仅仅是光纤链路,这就意味着桥接网的性能不仅仅由桥的功能决定,它还和与网桥相连的中间网络的承载容量和网络另一边的负荷有关。 它具有两个基本用途:扩展网络和通信分段。象中继器一样,网桥可以在各种传输介质中转发数据信号,扩展网络的距离;同时它又有选择性地、将带有地址的信号从一个传输介质传递给另一段,有效地限制了两个介质系统中无关紧要的通信。现代网桥是通过判断网络介质上数据源节点和目的节点计算机的物理位置来传递信息的,若目的节点不在同一网段,处于网桥的另一边,则网桥就将信息发送到目的节点所在的网段中。 网桥的互连特点是将实际上分离的局域网连成一个逻辑上单一局域网。一个局域网上的用户可以透明通过网桥访问另一网络上的资源,好象访问是在同一个局域网上进行。 网桥需要处理MAC帧。也就是要对通过网络连接到大网桥的某个口而进入网桥的MAC帧进行分析判断和转发工作。网桥只关心信息从哪个口进入、处理,向哪个口转发,不关心属于网络层的全局路径,那是“外边”的事情。由于网桥可以通过寻址地址进行数据信号过滤,所以它被常常用于将一个负载过重的网络分成若干多个网段,可防止内部网段的通信问题影响到其它网段。只要整个网络的负载不是特别繁重时,这种方法可以有效地减轻网络负载。 网桥的最首要和重要的功能是其数据过滤能力,其过滤能力以 PPS(Packets per Second)来衡量。对于CSMA/CD系统,包的大小是最小帧大小672比特(512比特信息+64比特前导+96帧间距)。桥的增强功能是允许用户自定义过滤规则。当然规则数量必须受到限制,否则网桥的性能将严重受损,导致其成为瓶颈。网桥的过滤能力使之比中继器更适于WAN连接。其所支持的WAN 连接有:光纤、X.21、V.35、RS-449、E1、T1及部分T1、RS-232或X.21低速串行链路,FDDI、ISDN等。 网桥的第二个最重要的参数是其转发速率。缓冲区的溢出及超出的帧延迟都能导致网桥丢失数据。测试表明,桥只能支持局域网总吞吐量的20%大小的负载。 网桥的自学习功能指它对过滤表的自动调整。网络适配器的位置变动后,当它在新位置发出新帧后,桥就能修改相应的网络适配器表项的进入端口号码。另外,当某源地址在定义的一段时间间隔内没有帧发送时,其表项被删除。 扩展树协议是为了克服由于网桥不具备网络层功能,在有冗余路径的网络中出现信息回路出致网络瘫痪的问题。IEEE802.1定义了扩展树形结构。 ⒈ 从应用上划分,可将网桥分为: 连接两个本地网络,仅需要一个本地网桥即可。但是如果要连接两个跨接长距离的网络时,则需要两个远程网桥。远程网桥一定是成对出现的,即要求远程两端都有远程网桥。 ⒉从帧转发功能分配考虑,网桥可分为: Novell在它的NetWare网络操作系统中,带有它自己的、极具特色的网桥。NetWare网桥可以分为内桥与外桥两类。内桥并存于文件服务器之中,外桥是建立在网络中的任一工作站上。由于NetWare的文件服务器上可以同时插入多个网络接口卡,而其中的每一个网卡都可各自与一个独立的子网相连。这些子网可以采用不同的传输介质和拓扑结构,并且具有信息共享的能力。这种情况就是在文件服务器中安装了内桥,各个子网之间的通信与信息资源共享,就是通过存在于文件服务器中的内桥来实现的。外桥建立在网络的一个工作站上,它主要用以提供路由服务。仅就数据传递而言,外桥比内桥更为直接、有效。外桥可以作成专用的,或者是非专用的。作为专用网桥的工作站不能再当普通工作站使用,而非专用网桥的工作站,可以同时作为网桥和工作站。 路由器是实现网络层服务的设备,路由器工作在ISO/OSI的第三层即网络层。它需要处理网络层的数据分组或网络地址决定数据分组的转发,它要决定网络中信息通信的完整路由。由于处理的层次高,因而路由器也具有更强的网络互连功能。 ⒈路由器的工作方式 ⑴它们提供了各种各样、各种速率的链路或子网接口。所以路由器用于连接多个逻辑上分开的网络。逻辑网络的再分割称之为子网,它代表一个单独的网络,既可对应一个网络物理段,也可以不对应。假如已有四个独立的子网,每一个子网都有自己的专用数据,则可以用路由器将它们分开。当需要从一个子网传递数据到另一个子网时,可通过路由器来完成。 ⑵路由器具有判断网络地址和选择路径的功能,它能在复杂的网络互连环境中,建立非常灵活的连接,能在网段的冗余路径中作出选择,并可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各子网。路由器只接收来自源站或其它路由器,经过特殊编址的信息包。路由器不同于网桥那样读取每一个网段中的每一个信息包。路由器是属于网络层的一种互连设备,它可以利用通信协议本身的流量控制来控制信息和传递,解决通信拥挤的问题。同时,它还可以过滤网络中的错误信息和“广播风暴”,使网络传输保持最佳的带宽。 ⑶路由器并不关心各子网使用哪种硬件,但必须运行与网络层协议一致的软件。同网桥一样的是,路由器也有两种基本类型:本地和远程。它们的差别在于其连接网络的接口是局域网或是外接通讯口(接调制解调器的接口)。本地路由器所提供的接口是用来连接网络传输介质的(如光纤、同轴电缆、双绞线)。对于远程路由器而言,所提供的接口则必须与远距离传输介质相适配(如电话线要通过调制解调器,无线要通过无线收发射机)。 ⑷路由器是主动的、智能网络节点,它们参加管理网络,提供对资源的动态控制,支持工程及维护活动。 ⒉路由器的特点 ⑴路由器要有路由协议处理功能,协议决定信息传输的最佳路径,由路由器执行协议操作。目前存在不同标准的路由器协议,如IGRP、RID、OSPF等。 ⑵路由器是协议相关的,这是因为它涉及网络层操作。因而在决定路由器时,必须考虑网络中的协议支持。一般主流路由器厂家都趋向将其产品向多协议方向发展,以便其顺利熔入网络中。如Wellfleet公司的路由器系列产品支持TCP/IP、DECnet、OSI、IPX、VINES、AppleTalk、XNS等。类似地,主流厂家Cisco和3Com等也具有极为广泛的协议支持。 ⑶由于涉及OSI第三层,因而路由器所连接的是不同的网络,而不象网桥将网络视为一逻辑整体。所以互连涉及到网络、子网络和作为通信端点的主机地址。对于每种协议来说,具体的地址长度分配可能都是不一样的。 ⑷相对于中继器和网桥方式而言,由于路由器处理层次高,因而它适于互连不同种类的网络。在作远程局域网和局域网互连时更是如此。 ⑸路由器对网络的控制管理功能更强,如过滤功能可以直接局域网工作站的网络地址,但这也反映出它处理复杂,有时显得效率不高。 ⑹路由器一般可支持以太网802.3、802.4、802.5、4M和16M令牌环、FDDI、PBX、T1/E1、PPP、X.25、帧中继、SMDS、ATM等等,通信速率可有极大的变化范围。 ⒊路由器的功能 ⑴ 连接WAN,包括各种WAN接口如X.25、光纤点到点、FDDI、ISDN、帧中继、SMDS、ATM、卫星链路、微波、租用或拨号线、同步链路如T1等。 ⒊路由器的分类 ⑴单协议路由器 ⑵多协议路由器 ⑶访问路由器 ⑷边界路由器 ⑸桥路由器、桥接路由器、桥路器 一般说来,若要把几个异种局域网和两个差异较大的网段混合使用时,就应采用桥式路由器。 今天的路由器已经成为计算机网络的一个重要的组成部分,除大量依赖硬件的路由器可以使用外,很多网络厂商也开发了基于PC平台的软件路由器。如Novell公司的NetWare MultiProtocol Router(MPR),称为多协议路由器。Novell基于软件的路由器,提供了模块化、低价的多协议路由器,它具有两个版本:用于本地路由的--NetWare MPR和用于远程路由的--NetWare MPR Plus。这两种产品都支持IPX、IP、OSI、AppleTalk、TCP/IP等协议。同时也支持IBM SNA和IBM NetBIOS的路径协议。NetWare MPRPlus在包括了所有MPR的功能外,还具有能使用点对点(PPP)协议、X.25或帧中继(Frame-Relay)的同步链路协议,通过专线或拨号做远程路由的数据传输、NetWare MPRPpus数据压缩(1:4)和IPX RIP/SAP冗余数据过滤等功能。 在一个计算机网络中,如果必须连接不同类型,而且协议差别又较大的网络时(如把IBM的SNA与PC机网络互连在一起),就应该选用一种称之为网关(Gateway)的设备。任何比网络层高的层次上的中继系统,称为网关。 网关的特性:执行互连网间协议的转换,网关参与通信协议的转换;执行的报文存储转发功能及流量控制;提供虚电路接口及相应服务;支持应用层互通及互连网间的网络管理功能。网关管理设施包括:活动的会话的数量及每个会话支持的交通量,失败的会话数量及连接建立期间总的会话数,每条链路的容量及每条链路的失败不幸记录,网关的状态,可获得的链路的描述,默认及活动的内部配置参数。 网关的重要参数: 网关和特殊用途的通信服务器(如多协议路由器)组合在一起,可以连接多种不同的系统。同网桥与路由器一样,根据传输信息量,或服务器和其它链路终端设备的物理距离是否需要中间传输介质,网关可以是本地的,也可以是远程的。 网关已成为使网络上每个用户能访问大型主机的通用的经济的工具。我们可以用一台装有网关的计算机,来替代在每一台计算机上安装与大型主机连接的接口设备和电缆,这台网关计算机,可使网络上的每个用户都能访问大型主机资源。 |