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第15章 网络的使用与维护(2)

PCMCIA总线网卡是笔记本电脑专用的,随着笔记本电脑的日益普及,这种总线类型的网卡目前在市面上较为常见,而且现在生产这种总线型网卡的厂商也比原来多。PCMCIA总线网卡分为两类,一类为16位的PCMCIA,另一类为32位的CardBus。

(2)按传输速度划分

目前主流的网卡主要有10Mbps网卡、100Mbps以太网卡、10Mbps/100Mbps自适应网卡、1000Mbps千兆以太网卡4种。

(3)按网络接口类型划分

不同的网络接口适用于不同的网络类型,常见的接口主要有以太网的RJ-45接口、细同轴电缆的BNC接口和粗同轴电缆的AUI接口、FDDI接口、ATM接口等。而且有的网卡为了适用于更广泛的应用环境,提供了两种或多种类型的接口,如有的网卡会同时提供RJ-45、BNC接口或AUI接口。

4.3.2中继器

中继器(Repeater)是最简单也是较常用的连接设备,是一种数字信号放大器。它的作用是将网络中的一个电缆段上传输的数据信号进行放大和整形,然后再发送到另一个电缆段上,以克服信号经过较长距离传输后引起的衰减。它不解释也不改变接受到的数字信号,只是从接受信号中分离出数字资料,存储起来,然后转发出去。再生的信号与接受的信号完全相同并可以沿着另外的网络段传送到远程。如图4-3所示。

中继器也可以用来改变网络的拓扑结构,形成多分支的树型结构,以适应不同环境的布线要求。通过中继器连接起来的各种网络仍属于一个网络系统。它只是将一个网络的作用范围扩大,而不是网络互联。

中继器最典型的应用是连接两个以上的以太网电缆段,其目的是为了延长网络的长度。但其延长并不是无限的,中继器只能在规定的信号延迟范围内进行有效的工作。

中继器的特性主要有:

(1)中继器仅作用于物理层,具有简单的放大、再生物理信号的功能。

(2)由于中继器主要完成物理层功能,所以中继器只能连接相同的局域网。也就是说,中继器只能将具有相同协议和速率的局域网进行互联,如:802.3以太网到以太网之间的连接和802.5令牌环网到令牌环网之间的连接,而不能将以太网和令牌环网进行连接。

(3)中继器可以连接相同传输介质的同类局域网,如:粗同轴电缆以太网之间的连接。中继器也可以连接不同传输介质的同类局域网,如:粗同轴电缆以太网与细同轴电缆以太网,或粗同轴电缆以太网与双绞线以太网的连接。

(4)中继器把多个独立的小物理网连接成为一个大的物理网络。

(5)由于中继器在物理层实现互联,所以它对物理层以上各层协议完全透明,也就是说,中继器支持数据链路层及其以上各层的任何协议。

4.3.3集线器

1.集线器的概念

集线器(HUB)是中继器的一种,其区别在于集线器能够提供更多的端口服务,所以集线器又叫多口中继器。集线器(HUB)属于数据通信系统中的基础设备,它和双绞线等传输介质一样,是一种不需任何软件支持或只需很少软件管理的硬件设备。

普通集线器外部板面结构较简单。集线器的外形是一个长方体,背面有交流电源插座和开关、一个AUI接口和一个BNC接口,正面的大部分位置分布有24个RJ-45接口。在正面的左边还有与每个RJ-45接口对应的LED接口指示灯和LED状态指示灯。

2.集线器的工作特点

集线器依据IEEE 802.3协议,随机选出某一端口的设备,并让它独占全部带宽,与集线器的上联设备(交换机、路由器或服务器等)进行通信。由此可见,集线器在工作时具有以下两个特点:

(1)集线器只是一个多端口的信号放大设备,工作中当一个端口接收到数据信号时,由于信号在从源端口到集线器的传输过程中已有了衰减,所以集线器便将该信号进行整形放大,使被衰减的信号再生(恢复)到发送时的状态,紧接着转发到其他所有处于工作状态的端口上。从集线器B的工作方式可以看出,它在网络中只起到信号放大和转发作用,其目的是扩大网络的传输范围,而不具备信号的定向传送能力,是一个标准的共享式设备。

(2)集线器只与它的上联设备(如上层集线器、交换机或服务器)进行通信,同层的各端口之间不会直接进行通信,而是通过上联设备再将信息广播到所有端口上。由此可见,即使是在同一集线器的两个端口之间进行通信,都必须要经过两步操作:第一步是将信息上传到上联设备;第二步是上联设备再将该信息广播到所有端口上。

由集线器组成的网络是共享式网络,集线器只能够在半双工下工作。

集线器主要用于共享网络的组建,是解决从服务器直接到桌面最经济的方案。在交换式网络中,集线器直接与交换机相连,将交换机端口的数据送到桌面。使用集线器组网灵活,它处于网络的一个星型节点,对节点相连的工作站进行集中管理,不让出问题的工作站影响整个网络的正常运行,并且用户的加入和退出也很自由。

3.集线器分类

集线器是伴随着网络的产生而产生的,它属于一种传统的基础网络设备。集线器技术发展至今,经历了许多不同主流应用的历史发展时期,所以集线器产品也有许多不同类型。下面就对目前主流的集线器产品分类方法进行简单介绍。

(1)按端口数量来分

这是最基本的分类标准之一。目前主流集线器主要有8口、16口和24口等,但也有少数品牌提供非标准端口数,如4口和12口的,还有的有5口、9口、18口的集线器产品。端口的意思就是所连节点的数量。如果连接的是工作站,那它就是能连接工作站的数量,不过在这里要注意如果集线器没有提供“UPLink”端口的话,如果要与服务器和工作站相连时,所连接的工作站数量是“N-1”个,这“N”就是端口数,因为有一个端口要用于服务器与集线器的连接。

(2)按带宽划分

集线器也有带宽之分,如果按照集线器所支持的带宽不同,通常可分为10Mbps、100Mbps、10Mbps/100Mbps 3种。注意这里所指的带宽是指整个集线器所能提供的总带宽,而非每个端口所能提供的带宽。在集线器中所有端口都是共享集线器的背板带宽,也就是说如果集线器带宽为10Mbps,总共有16个端口,16个端口同时使用时则每个端口的带宽只有10Mbps/16Mbps。当然所连接的节点数越少,每个端口所分得的带宽就会越宽。

(3)按照配置的形式分

集线器是最基础的网络设备,也是网络集中管理的最基本单元,它几乎不需要什么软件来支持,配置起来非常简单、方便,一般情况下只需要把节点连接好,插上电源,开启各节点即可完成连接过程的配置。按整个集线器的配置来分,可分为独立型集线器、模块化集线器和堆叠式集线器3种。

独立型集线器在低端应用最为常见。独立型集线器是带有许多端口的单个盒子式的产品,独立型集线器之间多数是可以用一段同轴电缆把它们连接在一起,以实现扩展级联,这主要应用于总线型网络中,当然也可以用双绞线通过普通端口实现级联。独立型HUB具有低价格、容易查找故障、网络管理方便等优点,在小型的局域网中广泛使用。但这类HUB的工作性能比较差,尤其是在速度上缺乏优势。

模块化集线器一般都配有机架,带有多个卡槽,每个槽可放一块通信卡,每个卡的作用就相当于一个独立型集线器,多块卡通过安装在机架上的通信底板进行互连并进行相互间的通信。现在常使用的模块化HUB一般具有4~14个插槽。模块化集线器各个端口都有专用的带宽,只在各个网段内共享带宽,网段之间采用交换技术,从而减少冲突,提高通信效率,因此又称为端口交换机模块化HUB。它在较大的网络中便于实施对用户的集中管理,在较大型网络中得到了广泛应用。

堆叠式集线器可以将多个集线器“堆叠”使用,当它们连接在一起时,其作用就像一个模块化集线器一样,堆叠在一起集线器可以当作一个单元设备来进行管理。一般情况下,当有多个HUB堆叠时,其中存在一个可管理HUB,利用可管理HUB可对此可堆叠式HUB中的其他“独立型HUB”进行管理。可堆叠式HUB可非常方便地实现对网络的扩充,是新建网络时最为理想的选择。

(4)从是否可进行网络管理来分

按照集线器是否可被网络管理分,有不可通过网络进行管理的“不可网管型集线器”和可通过网络进行管理的“可网管型集线器”两种。

不可网管型集线器既无需进行配置,也不能进行网络管理和监测的集线器。该类集线器属于低端产品,通常只被用于小型网络,这类产品比较常见,只要插上电、连上网线就可以正常工作。这类集线器虽然安装使用方便,但功能较弱,不能满足特定的网络需求。

可网管型集线器也称为智能集线器,可通过SNMP协议(Simple Network Management Protocol,简单网络管理协议)对集线器进行简单管理的集线器,这种管理大多是通过增加网管模块来实现。实现网管的最大用途是用于网络分段,从而缩小广播域,减少冲突,提高数据传输效率。另外,通过网络管理可以在远程监测集线器的工作状态,并根据需要对网络传输进行必要的控制。

4.集线器常见端口

集线器通常都提供3种类型的端口,即RJ-45端口、BNC端口和AUI端口,以适用于连接不同类型电缆构建的网络。

(1)RJ-45接口

RJ-45接口可用于连接RJ-45接头,适用于由双绞线构建的网络,这种端口是最常见的,一般来说以太网集线器都会提供这种端口。集线器的RJ-45端口既可直接连接计算机、网络打印机等终端设备,也可以与其他交换机、集线器等集线设备和路由器进行连接。

(2)BNC端口

BNC端口用于与细同轴电缆连接,它一般是通过BNC T型接头进行连接的。集线器BNC端口通过BNC T型接头连接,T型头的一端接着细缆,另一端接的是终端电阻。

(3)AUI端口

AUI端口用于连接粗同轴电缆的AUI接头,因此这种接口用于与粗同轴电缆网络的连接。

(4)集线器堆叠端口

可堆栈集线器还有堆叠端口。它的作用也就如它的名字一样,是用来连接两个可堆栈集线器的。一般来说,一个可堆栈集线器中同时具有两个外观类似的端口:一个标注为“UP”,另一个标注为“DOWN”,在连接时是用电缆从一个集线器的“UP”端口连接到另一个可堆栈集线器的“DOWN”端口上。

5.集线器的连接

集线器的连接虽然简单,基本上不需什么配置,但是通过对它的连接原理的理解,可以更好地利用集线器,满足中、小型网络的应用需求。

为了使集线器满足大型网络对端口的数量要求,一般在较大型网络中都采用集线器的堆叠或级联方式来解决。

(1)集线器的堆叠

堆叠方式是指将若干集线器以电缆通过堆栈端口连接起来,以实现单台集线器端口数的扩充,要注意的是只有可堆叠集线器才具备这种端口。

集线器堆叠是通过厂家提供的一条专用连接电缆,从一台的“UP”堆栈端口直接连接到另一台集线器的“DOWN”堆栈端口。堆叠中的所有集线器可视为一个整体的集线器来进行管理。

采用堆叠的集线器端口扩展方式要受到集线器的种类和间隔距离的限制,首要条件是实现堆叠的集线器必须是可堆栈的;另一个这种堆栈连接一般彼此间隔非常近的向台集线器之间的连接,所以这种集线器端口扩展连接方式受距离限制太大。

(2)级联

级联是另一种集线器端口扩展方式,它是指使用集线器普通的或特定的端口来进行集线器间的连接。所谓普通端口就是通过集线器的某一个常用端口(如RJ-45端口)进行连接,而特殊端口就是集线器为级联专门设计的一种“级联端口”,一般都标有“UPLink”字样。因为有两种级联方式,所以事实上所有的集线器都能够进行级联,至少可以通过普通端口进行。下面来分别看看这两种级联方式。

①使用Uplink端口级联

“Uplink”级联端口大多数集线器都带有,一款带有“Uplink”端口的集线器。当使用集线器提供的专门用于上行连接的“Uplink”端口时,通常可利用直通跳线的双绞线将该端口连接至其他集线器上除“Uplink端口”外的任意端口。

②使用普通端口级联

集线器间除了可以使用上面介绍的专用级联端口(Uplink端口)进行级联外,还可以通过集线器的普通端口进行级联,不过要注意的是这时所用的连接双绞线的制作比较特殊,称这种线为级联线,具体做法在双绞线的制作方法中。

虽然集线器级联方式有专用“Uplink端口”方式和“普通端口”方式两种,但从网络连接距离来考虑的话最好选用“Uplink端口”方式,因为这种连接方式可以最大限度地保证下一个集线器的带宽和信号强度,而采用普通端口进行扩展的话,信号衰减严重,而且带宽受网络影响较大。