網絡硬件介紹

網絡硬件
       感覺如果離開了網絡,計算機的發展將是另一番景象,不過有一點可以肯定,不會像現在這麼豐富多彩。可以說計算機因爲網絡了而顯現出了無窮的活力。
       對於網絡除了要掌握基本的OSI模型外,瞭解基本的網絡硬件也是必須的。這也是學習網絡的基礎,離開硬件,那麼網路理論將是一紙空談。
(1)    網線
網線作爲網絡連接的基礎設備是非常重要的。不同設備之間的連接,所用的網線也不盡相同,例如兩臺計算機之間互連所用的網線和計算機與Hub連接所用的網線就不同。
①從介質上分,網線主要有以下三種:
雙絞線:屏蔽(STP)和非屏蔽(UTP,主流,適用於RJ-45接口,方形),其中CaT-5的最大允許使用長度是100米,增強型100base-TX網絡也不超過220米
同軸電纜:粗纜(適用於AUI接口)和細纜(適用於BNC接口,圓形)
光纖:雖然現在應用還不是很普及,但是它絕對是未來的趨勢。
②從連線方式上分,網線分爲以下兩種:
正線,即直通線 ,568B:兩端線序一樣,從左至右線序是:白橙,橙,白綠,藍,白藍,綠,白棕,棕。
適用於:       PC-HUB
                       HUB(普通口)-HUB(級聯口)
                 HUB(級聯口)-SWITCH
SWITCH-ROUTER
反線,即交叉線 ,568A:一端爲正線的線序,另一端爲從左至右:白綠,綠,白橙,藍,白藍,橙,白棕,棕。
適用於:       PC-PC   
                       HUB(普通口)-HUB(普通口)
                       HUB(級聯口)-HUB(級聯口)
                       HUB-SWITCH
                       SWITCH-SWITCH
                       ROUTER-ROUTER
(2)    網卡和調制解調器
①           網卡與調制解調器的區別:網卡是計算機與局域網通信介質的直接接口,傳送的是bit數據信號,目前的主流技術是以太網技術;調制解調器是通過使用公用交換式電話網來傳輸數據,傳送的是脈衝式的模擬信號,調制解調器的主要作用就是在計算機和網絡直接進行數字/模擬信號的轉換,計算機接入廣域網的方式之一。
②           網卡根據網絡技術、接口、總線有以下幾種類型:
網絡技術:ATM網卡、令牌環網卡、以太網網卡(主流)
接口類型:AUI接口(粗纜)、BNC接口(細纜)、RJ-45接口(雙絞線,主流)
總線類型:ISA、EISA、PCI(主流)
(3)    集線器
集線器的本質就是一種多端口的中繼器,工作於物理層,不具備自動尋址和能力和交換作用,用於組建共享網絡。由於網線具有一定的傳送距離限制,傳輸過程中信號會產生衰減,而集線器可以進行信號的再生和轉發並具有多個端口,所以是多臺計算機互聯的一種選擇。集線器進行信號轉發主要是採用信息廣播的方法,目的端口根據幀格式中的目的地址區分是否發給自己來決定是否接受信息。
集線器的每個端口都採用CSMA/CD方式發送接受數據,因此用集線器相連的網絡終端都處於同一個衝突域。
(4)    網橋
網橋工作在數據鏈路層,將兩個LAN連接起來,根據MAC地址轉發幀,隔離衝突域,但不隔離廣播域。由於網橋是在數據幀上進行轉發的,因此只能連接相同或相似的網絡(相同或相似結構的數據幀),如以太網之間、以太網與令牌環(token ring)之間的互連,對於不同類型的網絡(數據幀結構不同),如以太網與X.25之間,網橋就無能爲力了。
網橋可分爲以下兩種:
①           透明網橋
透明網橋具有即插即用的特點,以混雜方式工作,採用逆向自學習方式實現。網橋的轉發和過濾是通過網橋表來完成的。網橋表初始時是空的,通過自學習來增加表項,每一表項具有一定的老化時間。
(1)、如果源LAN和目的LAN相同,則丟棄該幀。
(2)、如果源LAN和目的LAN不同,則轉發該幀。
(3)、如果目的LAN未知,則進行擴散
②           生成樹網橋
LAN網段中可能存在多條冗餘的路徑,在這種情況下,幀可能在LAN內死循環和繁殖,阻塞網絡,最終使整個網絡崩潰,所以採用生成樹網橋虛擬的斷開適當的接口。實現的方法是每個網橋廣播其序列號(該序列號由廠家設置並保證全球唯一),選序列號最小的網橋作爲根。接着,按根到每個網橋的最短路徑來構造生成樹。
(5)    交換機
交換機是高性能的多端口網橋,工作於第二層。
①           三種交換技術
端口交換
幀交換
信元交換(ATM)
②           虛擬網
交換機可以將網絡劃分成虛擬網,以便於管理和將廣播風暴限制在一定的範圍內。
(6)    路由器
當IP子網中的一臺主機發送IP分組給同一IP子網的另一臺主機時,它將直接把IP分組送到網絡上,對方就能收到。而要送給不同IP於網上的主機時,它要選擇一個能到達目的子網上的路由器,把IP分組送給該路由器,由路由器負責把IP分組送到目的地。如果沒有找到這樣的路由器,主機就把IP分組送給一個稱爲“缺省網關(default gateway)”的路由器上。“缺省網關”是每臺主機上的一個配置參數,它是接在同一個網絡上的某個路由器端口的IP地址。
路由器轉發IP分組時,只根據IP分組目的IP地址的網絡號部分,選擇合適的端口,把IP分組送出去。同主機一樣,路由器也要判定端口所接的是否是目的子網,如果是,就直接把分組通過端口送到網絡上,否則,也要選擇下一個路由器來傳送分組。路由器也有它的缺省網關,用來傳送不知道往哪兒送的IP分組。這樣,通過路由器把知道如何傳送的IP分組正確轉發出去,不知道的IP分組送給“缺省網關”路由器,這樣一級級地傳送,IP分組最終將送到目的地,送不到目的地的IP分組則被網絡丟棄了。
目前TCP/IP網絡,全部是通過路由器互連起來的,Internet就是成千上萬個IP子網通過路由器互連起來的國際性網絡。這種網絡稱爲以路由器爲基礎的網絡(router based network),形成了以路由器爲節點的“網間網”。在“網間網”中,路由器不僅負責對IP分組的轉發,還要負責與別的路由器進行聯絡,共同確定“網間網”的路由選擇和維護路由表。
路由動作包括兩項基本內容:尋徑和轉發。尋徑即判定到達目的地的最佳路徑,由路由選擇算法來實現。由於涉及到不同的路由選擇協議和路由選擇算法,要相對複雜一些。爲了判定最佳路徑,路由選擇算法必須啓動並維護包含路由信息的路由表,其中路由信息依賴於所用的路由選擇算法而不盡相同。路由選擇算法將收集到的不同信息填入路由表中,根據路由表可將目的網絡與下一站(nexthop)的關係告訴路由器。路由器間互通信息進行路由更新,更新維護路由表使之正確反映網絡的拓撲變化,並由路由器根據量度來決定最佳路徑。這就是路由選擇協議(routing protocol),例如路由信息協議(RIP)、開放式最短路徑優先協議(OSPF)和邊界網關協議(BGP)等。
轉發即沿尋徑好的最佳路徑傳送信息分組。路由器首先在路由表中查找,判明是否知道如何將分組發送到下一個站點(路由器或主機),如果路由器不知道如何發送分組,通常將該分組丟棄;否則就根據路由表的相應表項將分組發送到下一個站點,如果目的網絡直接與路由器相連,路由器就把分組直接送到相應的端口上。這就是路由轉發協議(routed protocol)。
路由轉發協議和路由選擇協議是相互配合又相互獨立的概念,前者使用後者維護的路由表,同時後者要利用前者提供的功能來發布路由協議數據分組。
釋疑:
①    衝突域與廣播域
衝突域:同一個衝突域中的每一個節點都能收到所有被髮送的幀,基於第一層。
廣播域:網絡中能接收任意設備發出的廣播幀的所有設備的集合,基於第二層。
衝突域的產生原因是網絡採用CSMA/CD的工作原理,即在每次發送數據前都必須先監聽一下端口,等待網絡空閒時再發送,而集線器是共享網絡,因此當終端的數目越多時就越容易產生衝突。廣播域的產生是由於數據幀在第二層進行轉發時,在第一次轉發而目的LAN未知的情況下,將數據幀在網絡中進行廣播以找到目的MAC終端。(ARP、RARP也會產生廣播,即未知MAC一般會進行廣播)。在共享網絡中,一個物理的網段就是一個廣播域。而在交換網絡中,廣播域可以是有一組任意選定的第二層網絡地址(MAC地址)組成的虛擬網段。
②         網絡瓶頸
關於GPRS帶寬並非如字面意思能夠達到G級,一般連接入網的服務器等都是採用以太網技術的,它遵循CSMA/CD的規則,因此容易形成網絡瓶頸,可以採用隔離衝突域的方法解決,但一般是難以達到G級的,用戶的數量將瓜分G級的帶寬。
發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章