1、第第3章章 计算机网络的物理组成和设备计算机网络的物理组成和设备第3章 计算机网络的物理组成和设备n3.1 网卡n3.2 传输介质n3.3 集线器n3.4 交换机n3.5 路由器n3.6 其他网络设备n3.7网线制作实验3.1 网卡n计算机通过网络接口卡（Network Interface Card，NIC，简称为网卡）连接到网络，网卡负责将计算机内部数据转换成适合在网络上传输的格式；每块网卡都有一个唯一的物理地址，称为MAC地址，在通信过程中，通过数据包中的MAC地址来识别相应的计算机。n用户选购网卡时，要关心三个参数：网络接口类型、带宽/速率、与主机（主板）的接口类型。有线网络网卡n对于有
2、线网络，根据网络接口不同，网卡可分为细缆口、粗缆口、双绞线口和光缆口；根据网卡的带宽不同，网卡可分为10M、100M、10/100M自适应、1000M、10/100/1000M自适应和10G网卡；而根据网卡在主板接口上的接口又可分为ISA接口、PCI接口、EISA接口和MCA接口等，目前最普遍的是PCI接口的网卡。RJ45双绞线接口的网卡双绞线接口的网卡细缆接口的网卡细缆接口的网卡无线网络网卡n对于无线网络，根据网卡与主机的接口不同分为PCMCIA接口、PCI接口、USB接口；根据速率不同，又可分为11Mbps（802.11b）、54Mbps（802.11a）、11Mbps/54Mbps自适应
3、（802.11g）三种。3.2 传输介质n所谓传输介质通俗地说就是用于计算机网络进行数据通信的传输材料。按其性质划分，常用的传输介质可分为有线介质和无线介质两种；有线介质包括电话线、双绞线、同轴电缆、光导纤维等；无线介质则可分为卫星、微波、红外线、激光等。n衡量介质的传输能力的标准是带宽（Band）。带宽越大传输能力越强。有线传输介质n双绞线：双绞线：双绞线是一种将两根绝缘铜线按一定的密度互相绞在一起的导线。通过互相交叉，可以减少串扰及信号放射影响的程度，每一根导线在导电传输中发出的电波会被另一根线上发出的电波所抵消。双绞线分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）二种。对于非屏蔽双绞线
4、，有5种类型，其中1类和2类线通常用于语音传输，35类线用于计算机局域网的数据传输，3类线的传输速率为10Mbps，4类线的传输速率为20Mbps，5类线的传输速率为100Mbps。有线传输介质n同轴电缆同轴电缆：同轴电缆的内芯是单根导线，内芯周围是绝缘材料层，再向外是一层屏蔽金属网，最外边是一层绝缘材料的护套，如图所示。同轴电缆的抗干扰性能较强。有线传输介质n目前有两种应用广泛的同轴电缆：75欧姆同轴电缆，主要用于模拟传输，又称为宽带电缆，在有线电视网络系统中，使用的都是75欧姆的同轴电缆作为传输介质。50欧姆同轴电缆，主要用于传输数字信号，又称为基带电缆，50欧姆的同轴电缆又可分为两种：粗
5、缆：传输带宽为10Mbps，最大传输距离为500m，最多可以连接100个站点；细缆：传输带宽为10Mbps，最大传输距离为185m，最多可以连接30个站点；有线传输介质n光纤光纤：光导纤维是一种细小柔软并能传导光线的介质，中心是玻璃芯，芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，最外面是一层薄的塑料外套，如图所示。在实际使用中，通常将多根光纤放在一块，并在外面包上保护介质，组成光缆。有线传输介质n光纤的种类很多，按光在光纤中的传输模式可分为单模光纤(SMF)和多模光纤(MMF)。光纤的工作波长有短波长0.85m、长波长1.31m和1.55m。n多模光纤的中心玻璃芯较粗(50或62.5m)，可传多种
6、模式的光。但其模间色散较大，而且随距离的增加会更加严重。多模光纤传输的距离比较近，一般只有几公里。n单模光纤的中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10m)，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，通常的传输距离都为2KM以上。有线传输介质n光连接器的类型很多，有ST、SC、LC、MTRJ、BNC、FC等各种类型，相应的光跳线就有LC到LC、ST到SC等各种型号。如图所示。LC/LCFC/FCSC/STMTRJ/MTRJ有线传输介质n电力线电力线：PLC（Power Line Communication）即电力线通信，利用普通的电力线组建网络进行通信。PLC利用GMSK或OFDM调制
7、技术将用户数据进行调制，然后在传输电流的电力线上进行传输，在接收端，先经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到原通信信号。目前可达到的通信速率为14M。无线传输n微波传输微波传输：无线电数字微波通信系统在长途大容量的数据通信中占有及其重要的地位，其频率范围为300MHz300GHz。微波通信主要有两种方式：地面微波接力通信和卫星通信。微波在空间主要是直线传播，由于地球表面是个曲面，因此其传播距离受到限制且与天线的高度有关，一般只有50km左右，长途通信时必须建立多个中继站，如果中继站采用100m高的天线塔，则接力距离可增大到100 km。卫星通信就是利用位于3万6千公里高空的人造地球同步
8、卫星作为太空无人值守的微波中继站的一种特殊形式的微波接力通信。卫星通信最大特点就是通信距离远，频带比微波接力通信更宽，通信容量更大，误码率也较小。卫星通信的缺点是传播时延较长。无线传输n无线电短波传输无线电短波传输：无线电短波是指波长在10100米的电磁波，其频率为330兆赫兹。在这个频段，电波可以通过高层大气的电离层进行折射或反射而回到地面达到远距离通信，当电波被地面再次反射而由天空二次返回时，传送距离更远，多次反射的电波可以实现全球通信。短波通信可以传送电报、电话、传真、低速数据和语音广播等多种信息。在卫星通信出现以前，短波在国际通信、防汛救灾、海难求援以及军事通信等方面发挥了独特的重要作
9、用。无线传输n红外线传输红外线传输：红外线传输是一种利用红外线进行点对点通信的技术，它把要传输的信号转换成红外光信号直接在自由空间沿直线进行传播，它比微波通信具有更强的方向性，难以窃听、插入数据和进行干扰，因此其保密性很强。但红外线和激光对雨雾等环境干扰特别敏感，易受气候的影响。红外线传输速率已达到16Mb/s标准，对于要求传输速率高、使用次数少、移动范围小、价格比较低的设备，如打印机、扫描仪、数码像机等，红外线传输技术得到了非常广泛的应用。无线传输n蓝牙技术蓝牙技术：蓝牙是一种短距无线通信的技术规范，工作频段为全球统一开放的2.4GHz频段。由于蓝牙体积小、功率低，其应用已不局限于计算机外设
10、，几乎可以被集成到任何数字设备之中，特别是那些对数据传输速率要求不高的移动设备和便携设备。蓝牙采用电路交换和分组交换技术，支持异步数据信道、三路语音信道以及异步数据与同步语音同时传输的信道。当采用对称信道传输数据时，速率最高为342.6kbit/s。蓝牙采用了跳频方式来扩展频谱，具有很好的抗干扰性。无线传输n无线局域网无线局域网：无线局域网是目前最新，也是最为热门的一种局域网，特别是Intel自2003年3月份推出首款自带无线网络模块的迅驰笔记本处理器以来，无线局域网得到了迅速的普及和发展。在无线局域网中，普遍采用的是802.11协议族，它们分别是802.11、802.11a、802.11b和
11、802.11g。3.3 集线器n按照ISO/OSI RM的定义，集线器（HUB）属于物理层的设备，具有两个功能，一个功能是将信号放大，以支持更远的传输距离，相当于中继器的功能；另一个功能是将机器互联，以组成一个星型的网络。如图所示。因此，集线器又叫多口中继器。n连在同一个集线器上的所有计算机处在同一冲突域和同一广播域，并且所有计算机共享集线器的带宽。因此，集线器通常用于对通信带宽要求不是很高的环境。3.4 交换机n交换机是一种基于MAC（网卡的硬件地址）识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机工作在ISO/OSI RM的第二层数据链路层。本质上，交换机就是一个多端口的网桥。n由于交换机
12、采用接收、查表、转发的工作方式，交换机的各个端口分属于不同的冲突域，因此能有效提高交换性能和数据转发能力。n衡量一台交换机的主要参数包括端口线速度、背板带宽、地址表大小、数据转发速率等。3.5 路由器n路由器工作在OSI RM的第三层，即网络层。路由器能把多个不同的网络互联起来，形成一个能互相通讯的大网络。同一交换机连接的所有计算机属于同一个子网，但路由器连接的计算机则属于不同的子网。n与交换机相比，路由器的异构网互联能力、阻塞控制能力和网段的隔离能力等方面都要强于交换机，由于路由器能够隔离广播信息，从而可以将广播风暴的破坏性隔离在局部的网段之内。3.6 其他网络设备n无线无线AP：即无线访问
13、接入点(Access Point)。无线AP是组建小型无线局域网最常用的设备，它在介质访问控制子层MAC中扮演无线工作站及有线局域网络的桥梁，最大连接距离可达300英尺。有了无线AP，就如一般有线网络的HUB一般，无线工作站可以快速且轻易地与现有有线网络连结，同时，无线AP覆盖范围内的无线工作站之间还可以通过它进行相互通信。用户选购无线AP时还应注意其所支持的协议标准，相关的协议标准有802.11a、802.11b、802.11g。其他网络设备n粗缆收发器粗缆收发器：在一个由粗缆组建的网络中，通过粗缆收发器来接收线路上的信号并将其传送到相连的计算机网卡，同时负责将网卡发送来的信号传送到线路上，
14、并进行碰撞检测与避免。用细缆构造网络时，由于收发器电路已集成到网卡上，所以不再需要外加的收发器。其他网络设备n光纤收发器光纤收发器：光纤收发器又叫光电转换器，是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太网传输媒体转换单元。光纤收发器按传输速率可分为10M、100M、10/100M自适应和1000M的光纤收发器；按工作方式分为工作在物理层的光纤收发器和工作在数据链路层的光纤收发器；如果从结构角度来看分桌面式（独立式）光纤收发器和机架式光纤收发器；按接入光纤的不同又有多模光纤收发器和单模光纤收发器两种叫法。其他网络设备n水晶头与网线制作工具：水晶头与网线制作工具：水晶头网线压线钳3.7 网线制作实验n1、准备工作：RJ45卡线钳一把水晶头若干双绞线n2、制作步骤共有四步，可以简单归纳为四个字：“剥”，“理”，“插”，“压”。网线制作实验n步骤一步骤一 剥线剥线网线制作实验n步骤二步骤二 理线理线网线制作实验n步骤三步骤三 插线插线网线制作实验n步骤四步骤四 压线压线网线制作实验n线缆检测线缆检测网线制作实验n双绞线网线的线序双绞线网线的线序
