網絡硬件與組網技術1、局域網中的硬件分類與功能一、網卡網絡接口卡（NIC—NetworkInterfaceCard）又稱為網絡適配器功能：與驅動程序結合實現計算機上使用的數據鏈路層協議的各種功能。還提供數據鏈路層硬件（或MAC)的地址。分類：按照傳輸速率分：10M網卡，10M/100M自適應網卡以及千兆網卡按照主板總線類型分：ISA，VESA，EISA，PCI按照連線類型分：RJ45，BNC，AUI按照是否需要網線分：有線網卡，無線網卡其他：服務器專用網卡，筆記本專用網卡，USB網卡…應用領域：

千兆網卡應用于服務器，10M，100,10/100M網卡應用于一般用途

總線類型一般選用PCI類型

接口類型一般為RJ45 BootROM，WakeonLAN2、局域網的媒體同軸電纜雙絞線光纜3、網絡連接設備一、集線器（HUB）

指共享式集線器。是局域網中計算機和服務器的連接設備，是局域網的星型連接點。數據從網絡站發送到集線器上后，被集線器中繼到其他所有端口，共網絡上所有用戶使用。一般以端口數量分有：8口、12口、16口、24口等，速度有10M和100M集線器分類1、單中繼網段集線器

一種簡單中繼器2、多網段集線器

從第一類直接派生出來，帶有多個中繼網段，可以將用戶分布于多個中繼網段上，以減少每個網段的信息流量負載3、端口交換式集線器

是對第二種集線器的連接過程自動化，注重端口交換4、網絡互連式集線器5、交換式集線器

二、交換機特指交換式集線器是為了提高原有網絡的性能同時保護原有投資，降低網絡響應時間，提高網路負載能力的設備。與集線器的區別：1、集線器屬于OSI物理層設備，而交換機屬于數據鏈路層設備2、集線器是廣播式工作模式，交換機則屬于端口對端口的工作模式3、集線器所有端口共享一條帶寬，交換機每個端口都有一條獨占帶寬三、中繼器用于延伸局域網，在物理層連接兩個網，在局域網間傳遞信息，起到信號放大、整形和傳輸作用以太網絡標準規定：一個以太網中只允許出現5個網段，最多使用4個中繼器，且其中只有3個網段可以掛接計算機終端四、網橋與中繼器一樣，也是連接兩個網段的設備，其用途為當達到連接限制的最大值時，對LAN進行擴展工作模式：工作在數據鏈路層的MAC子層上，可以截取所有網絡信息流并讀取每一幀上的目標地址，確定幀是否轉發給下一個網絡。功能：學習、過濾和轉發優點：1、納入存儲轉發功能，使其適應于連接使用不同MAC協議的兩個LAN，可構成不同LAN混連的網絡環境2、中繼功能僅依賴于MAC幀的地址，對高層協議完全透明3、將較大LAN分成段，有利于改善可靠性、可用性和安全性缺點：1、與中繼器相比會增加時延2、不提供流量控制功能，在流量較大時可能過載造成幀丟失五、網關用于連接網絡層之上執行不同協議的子網組成異構的互聯網，能實現異構設備之間的通信，對不同的傳輸層、會話層、表示層、應用層協議進行翻譯和變換。具有對不兼容的高層協議進行轉換的功能。概念上與網橋相似，不同點是：1、網關用于實現不同局域網的連接2、網關建立在應用層，網橋建立在數據鏈路層六、路由器用于連接多個邏輯上分開的網絡（所謂邏輯上分開的網絡是代表一個單獨的網絡或一個子網），路由器具有選擇路徑的功能優點：適用于大規模網絡；網絡結構復雜，負載共享和最有路徑；能更好地處理多媒體，安全性高；格里不需要通信量，節省局域網頻寬；減少主機負擔；缺點：不支持非路由協議；安裝復雜；價格高4、局域網常見的結構及組成概述LAN：由特定類型的傳輸媒體和網絡適配器互聯在一起的計算機，并受網絡操作系統監控的網絡系統覆蓋范圍小，比廣域網傳輸速率高，具有較低的時延和較小的誤碼率可靠性高，成本低，組網靈活，易于管理局域網類型對等網絡沒有專門的服務器，計算機之間也沒有級別之分，每臺計算機都作為自己的服務器，網絡中沒有專門的網絡管理員。安裝步驟：1、安裝網卡，制作電纜（使用交叉接法）2、設置網絡協議和服務3、設置工作組和IP地址（應使用Internet保留地址）專用服務器網絡狹義的概念，只專門提供某種服務的計算機，而不再兼作其他用途，其它計算機稱為工作站所有工作站以服務器為中心進行工作，相互之間無法直接通信。客戶機/服務器網絡服務器主要完成管理外設、控制對共享數據庫的操作，接受并應大客戶機請求的后臺工作等，與客戶關系緊密地操作（如管理用戶接口、數據處理和報告請求等工作）交給不同的客戶機完成，構成一個分布式系統其工作模式為——請求/響應典型結構：網站局域網的組成計算機：PC傳輸媒體:雙絞線、同軸電纜、光纖、網絡適配器：網卡網絡接頭接口：RJ45,BNC網絡系統軟件:網絡協議，通信軟件，網絡操作系統網絡拓撲結構和訪問控制學習要點點到點結構總線結構令牌環結構FDDI結構星型結構1點到點方式連接數：n*(n-1)/2ABCDEABM1M2電話網2總線結構

總線拓撲采用單一信道作為傳輸介質，所有站點通過專門的連接器接到這根稱為總線的公共信道上。任何一個站發送的信息都可沿著總線向兩個方向擴散，并且總能被總線上的每一個站所接收。使用這種拓撲需解決的問題是，多個站點同時發送數據時會產生信息的碰撞而造成沖突，必須采用相應的媒體訪問控制機制來解決這個問題。常用的方法是采用CSMA/CD協議和令牌傳遞總線協議。

總線拓撲結構簡單，布線容易，站點擴展靈活方便，可靠性高。缺點是故障檢測和隔離較困難，總線負載能力有限。

總線形式(共享介質帶寬)集線器形式(共享集線器帶寬)ALOHA訪問控制方式ALOHA協議：70年代由夏威夷大學開發，自由發送數據，等待2τ

的時間，無應答則重發數據，發生沖突則等待一段時間后重發數據，多次失敗后停止發送。時隙ALOHA協議：在ALOHA協議的基礎上，將時間劃分成多個時隙，各個站點只能在時隙開始時才能夠發送數據，可以減少沖突的發生。總線局域網訪問控制方法

基于IEEE802.3的總線局域網使用CSMA/CD技術進行訪問控制，最初由Xerox公司于1975年研制成功。當時的數據率為2.94Mbps，在一條1公里長的電纜上連接了100多個工作站，并以曾經在歷史上表示傳播電磁波的以太“Ether”來命名。以太網的成功促使Xerox、DEC、和Intel聯合起來推出商業產品，并為以太網制訂了一個標準，這個標準后來成為IEEE802.3的基礎。

CSMA/CD為英文CarrierSenseMultipleAccessWithCollisionDetection的縮寫，稱為帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問。載波偵聽多路訪問CSMA常用的CSMA技術有三種：非堅持CSMA、1-堅持CSMA和P-堅持CSMA。①非堅持CSMA非堅持CSMA的基本思想是，當一個站要發送數據時，首先偵聽信道；若信道空閑就立即發送數據；若信道忙則放棄偵聽，隨機等待一段時間后再重新開始偵聽。②1-堅持CSMA1-堅持CSMA的基本思想是，當一個站要發送數據時，首先偵聽信道；若信道空閑就立即發送數據；若信道忙則繼續偵聽，直到信道空閑就立即發送；若有沖突，等待一段隨機時間后重新偵聽信道。載波偵聽多路訪問（CSMA）

③P-堅持CSMAP-堅持CSMA的基本思想是，當一個站要發送數據時，首先偵聽信道；若信道空閑，以P的概率發送數據，以（1—P）的概率延遲一個時間單位再偵聽；若信道忙，則繼續偵聽。沖突檢測和退避

在CSMA方式下，由于信道的傳播延遲，當兩個站偵聽到總線上沒有信號而發送數據時仍會發生沖突。但CSMA算法沒有沖突檢測功能，即使沖突已發生，仍然要將已損壞的幀發送完，從而降低了總線的利用率。一種CSMA的改進方案是使站點在數據發出后繼續偵聽信道，一旦檢測到沖突，就立即停止發送，并向信道上發一串阻塞信號用以強化沖突，使各站都知道已發生了沖突。這樣信道的容量不致因白白傳送已損壞的幀而浪費。這種方法稱為帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問，即CSMA/CD。

檢測方法：信號電平法、過零點檢測、數據對比3令牌環結構令牌環（TokenRing）于1969年由美國貝爾實驗室的Newhall等人研制成功，1985年IBM公司推出了IBM令牌環網，該網絡后來成為IEEE802.5標準的基礎。

在令牌環網中，設置了一個稱為令牌（token）的特殊標記，規定只有獲得令牌的站才有權利發送數據，數據發送后立即釋放令牌供其他站使用。就單令牌體制而言，因為環中只有一個令牌，所以任何時刻最多只有一個站發送數據，而且令牌和數據的發送方向是固定的。

令牌環的工作原理

令牌實際上是一個特殊的幀，其中有一位稱為令牌比特（即幀格式中的T比特）。當一個站想發送數據時，必須首先截獲空閑令牌，這時發送站將令牌比特置為1，然后發送數據；如果經過的令牌其令牌比特為1，則只能耐心等待。

令牌環的工作原理

每個站檢測所經過的數據幀中的目的地址，如果與本站地址相符，則復制該幀，然后將該幀轉發給下一個站；否則僅轉發該數據幀。

令牌環的工作原理

數據幀回到發送站時，發送站在檢查該幀是否已被目的站接收的同時，清除該幀，產生一個新的令牌，并將它發送給下一站，使環路中有令牌繼續流動。釋放令牌又可以分為正常釋放和早期釋放兩種。

環接口在令牌環網中，每個站通過干線耦合器TCU（TrunkCouplingUnit）與電纜相連。干線耦合器是一個關鍵的部件，具有收聽和發送兩種工作方式。當一個站不處于發送數據的狀態時，其干線耦合器就工作在收聽方式。4FDDI結構光纖分布式數據接口FDDI（FiberDistributedDataInterface）是一種高性能的光纖令牌環局域網，它由ANSIX3T9.5委員會制定，后被ISO通過為國際標