3.3.2 网络设备
计算机网络设备主要有集线器、交换机、路由器、网卡等。
(1)网络适配器
英文全称为“Network Nterface Card”简称为NIC,俗称为网卡,它是插入主板总线插槽上的、连接计算机与网络的硬件设备,无论是双绞线、细缆还是光纤连接,都必须借助于网卡才能实现。
对不同的网络布线方式和不同的传输介质,网卡需要不同的接口,一般网卡提供三种接口:与粗缆连接的AUI接口,与细缆固定连接的BNC接口及与双绞线连接的RJ-45接口。
随着网络技术的发展,为了满足各种应用环境和应用层次的需求,出现了许多不同类型的网卡,网卡的划分标准也因此出现了多样化。按总线类型划分有ISA、PCI、PCI-X和PCMCIA总线网卡;按网络接口划分有以太网的RJ-45接口、细同轴电缆的BNC接口、粗同轴电缆的AUI接口,还有FDDI接口、ATM接口,实际上有的网卡会同时提供两种或多种类型的接口;按带宽划分有10Mbps网卡、100Mbps网卡、10/100Mbps自适应网卡、1000Mbps吉比特以太网卡;按网卡应用领域来分有服务器网卡和工作站网卡。
(2)中继器与集线器
●中继器。中继器是最简单的网络互连设备,常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作,负责在两个节点的物理层上按位传递信息,完成信息的复制、调整和放大功能,以此来延长网络的长度。
●集线器。也就是我们通常所说的“HUB”,是对网络进行集中管理的最小单元,它只是一个信号放大和中转的设备。“HUB”的意思就是中心,它最初的功能就是把所有节点集中在以它为中心的节点上。集线器是中继器的一种,其区别仅在于集线器能够提供更多的端口服务,所以集线器又被称为多口中继器。集线器主要是以优化网络布线结构、简化网络管理为目标而设计的。以集线器为中心的优点是,当网络系统中某条线路或某节点出现故障时,不会影响网上其他节点的正常工作,同时它提供多通道通信,大大提高了网络通信速度。集线器是一种不需要任何软件支持或只要很少管理软件管理的硬件设备。
集线器的种类很多,按端口数量分有8口集线器、16口集线器和24口集线器,但也有少数品牌提供非标准端口数;按配置形式分有独立型集线器、模块化集线器和堆栈式集线器;按管理方式分有切换式集线器、共享式集线器、可堆栈共享式集线器;从局域网角度来区分,有单中继网段集线器、多网段集线器、端口交换式集线器、网络互联集线器和交换式集线器。
(3)交换机
交换机的英文名称为“SWITCH”,也称交换式集线器,是集线器的升级换代产品,它是按照通信两端传输信息的需要,用人工或设备自动完成额度的方法,把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术设备的统称。它在一些比较大型的局域网中已经非常普遍。交换机拥有一条带宽很高的背部总线和内部交互矩阵。交换机所有的端口的都挂接在这条背部总线上,控制电路收到数据包后,处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC(网卡的硬件地址)的NIC(网卡)挂接在哪个端口上。通过内部交换矩阵直接将数据包迅速传送到目的节点,而不是所有节点,目的MAC不存在才广播到所有的端口。使用这种方式可以明显地提高效率,节约网络资源。因为它不是毫无选择地向所有节点同时发送数据包,发送数据时非目的节点的其他节点很难侦听到所发送的信息,所以它可以保证数据传输的安全性。
从广义上来看,把交换机分为两种:广域网交换机和局域网交换机。前者主要应用于电信领域,提供通信用基础平台;后者主要用于局域网中,连接终端设备,它的主要作用是进行局域网内部数据交换。
从传输介质和传输速度上看,局域网交换机可以分为以太网交换机、快速以太网交换机、FDDI交换机、令牌环交换机等。
从交换机的端口结构来划分有:固定和模块化交换机两种,还有一种是两者兼顾的,即在提供基本固定端口的基础上再配备扩展插槽或模块。
根据交换机应用的网络层次来说,可以分为企业级交换机、校园网交换机、部门级交换机和工作组交换机及桌机型交换机五种。
(4)路由器与网桥
●路由器。它是网络连接设备的重要组成部分,是一种连接多个网络或网段的网络设备,它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”,以便它们能够相互读懂对方的数据,从而构成更大的网络。这就要通过一系列路由协议来达到彼此之间相互理解,如RIP、OSPF、EIGRP、IPV6协议等。
路由器有两大典型功能,即数据通道功能和控制功能。数据通道功能包括转发决定、背板转发以及输出链路调度等,由特定的硬件完成;控制功能用软件来实现,包括与相邻路由器之间信息交换、系统配置和系统管理。
从本质上来说,路由器也是一台计算机,其操作系统是在计算机引导时从ROM中装入内存的。目前市场上路由器的品牌很多,其中Cisco在路由器技术方面最有权威。
路由器是用于连接多个逻辑上分开的网络,所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时,可通过路由器来完成。因此,路由器具有判断网络地址和选择路径的功能,它能在多网络互联环境中建立灵活的连接,可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网,路由器只接受源站或其他路由器的信息,它不关心各子网的硬件设备,但要求运行与网络层协议相一致的软件。
路由器的种类如下:
按能力分为高端路由器和低端路由器。通常将背板交换能力大于40Gbps的路由器称为高端路由器;背板交换能力在40Gbps以下的路由器称为低端路由器。
按结构分为模块化结构与非模块化结构。通常中高端路由器为模块化结构;低端路由器为非模块化结构。
按所处的网络位置分为核心路由器和接入路由器。核心路由器位于网络中心,通常是使用高端路由器,要求快速的包交换能力与高速的网络接口;接入路由器位于网络边缘,通常使用中低端路由器,要求相对低速的端口以及较强的接入控制能力。
按功能分为通用路由器与专用路由器。我们常说的路由器为通用路由器;专用路由器为实现某种特定功能对路由器接口、硬件等做专门优化,例如接入服务器用作接入拨号用户等。
按性能分为线速路由器和非线速路由器。通常线速路由器是高端路由器,能以媒体速率转发数据包;中低端路由器是非线速路由器,但现在一些新的宽带接入路由器也有线速转发的能力。
●网桥。它的工作是在数据链路层,将两个LAN连接起来,根据MAC地址转发帧,可以看作是一个“低层的路由器”。网桥并不了解其转发帧中高层协议的信息,这使它可以同时以同种方式处理IP、IPX等协议,它还提供了将无路由协议的网络分段的功能。