网络硬件基础知识荟萃

一、网络硬件概述

1、服务器和工作站

大多数时候服务器是网络的核心（当然对等网也可以没有服务器）。作为普通的办公、教学等应用服务器可以采用一般配置较高的普通电脑，注意内存和硬盘的容量应适当大一点，主板、机箱等配件也应选购名牌的产品，保证质量稳定可靠，而在显卡、显示器、多媒体等方面则不必过多花费。如果资金不存在问题，或应用要求高（如证券交易），则最好采用专用的服务器。
专用网络服务器与普通电脑的主要区别在于：专用服务器具有更好的安全性和可靠性、更加注重系统的I/O 吞吐能力，一般采用了双电源、热拔插、SCSI RAID硬盘等技术。当然专用网络服务器的价格也不菲。
工作站实际上就是普通的电脑，386以上档次的电脑都可作为组网的工作站。一般根据资金、应用等具体情况使用当时流行配置的电脑作为工作站。网络工作站可以不配置软驱和光驱，而且硬盘可以选择容量较小的，这样不仅可以充分利用服务器的资源，节省资金，还可防止病毒感染，保证网络安全。

2、网络适配器（网卡）

网卡的主要作用是将计算机数据转换为能够通过介质传输的信号。当网络适配器传输数据时，它首先接收来自计算机的数据。为数据附加自己的包含校验及网卡地址报头，然后将数据转换为可通过传输介质发送的信号。
ISA接口的网卡，左边那块EPROM用于无盘站启动

笔记本网卡和接细缆的BNC接口

从总线结构看，ISA接口的网卡现在已基本被淘汰，普遍采用了PCI接口，另外还有PCMIA接口的笔记本电脑专用网卡。网卡的端口方面，以前BNC头（T形连接器，用于连接同轴电缆）和AVI（粗缆连接器）曾被广泛使用，目前已基本被淘汰。现在网卡主要采用RJ-45连接器，类似普通的电话电缆连接器（RJ-11），但要大一些，它使用具有四对导线的双绞线电缆。从数据传输方式看，现在网卡都支持全双工模式，所谓“全双工”，简单说就是指当A传送数据给B时，B同时也可以传送数据给A。而网卡与主机之间的数据传输方式，采用了Bus Master方式；可以不占用CPU资源，因此速度很快。
网卡上的RJ45接口和指示灯

3、传输介质（网线）

常见的网线分细同轴线缆、粗同轴线缆和双绞线、光缆等。以前同轴线缆采用较多，主要是因为同轴电缆组成的总线形结构网络成本较低，但单条电缆的损坏可能导致整个网络瘫痪，维护也难，这已经是一种将近淘汰的网络形式。

以下重点介绍双绞线。根据最大传输速度的不同，双绞线分为不同的类别： 3类、5类及超5类。3类双绞线的速率为10Mb/S， 5类双绞线的速率可达100Mb/S，超5类更可达155Mb/s以上，可以适合未来多媒体数据传输的需求。双绞线还分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP），STP双绞线内部包了一层皱纹状的屏蔽金属物质，并且多了一条接地用的金属铜丝线，因此它的抗干扰性比UTP双绞线强，但价格也要贵很多。对于UTP双绞线，阻抗值在1MHZ时通常为100欧姆，中心芯线24AMG（直径为0.5mm）， 每条双绞线最大传输距离为100米。 由于网线布线大多涉及到建筑结构与内部装修，因此在布线完成后，如果想重新布线是非常困难的， 所以即使网卡等设备还是10Base-T的，但是在规划网络时，应该考虑到未来的需求，所以应采用5类甚至超5类的双绞线。

双绞线

和双绞线配套使用的还有RJ45水晶头，用于制作双绞线与网卡RJ45接口间的接头，其质量好坏直接关系整个网络的稳定性，不可忽视。

水晶头

光纤是新一代的传输介质，与铜质介质相比，光纤具有一些明显的优势。因为光纤不会向外界辐射电子信号，所以使用光纤介质的网络无论是在安全性，可靠性还是网络性能方面都有了很大的提高。光纤传输的带宽大大超出铜质线缆，而且光纤支持的最大连接距离达两公里以上，是组建较大规模网络的必然选择。现在有两种不同类型的光纤，分别是单模光纤和多模光纤。（所谓“模”就是指以一定的角度进入光纤的一束光线）。多模光纤使用发光二极管（LED）作为发光设备，而单模光纤使用的则是激光二极管（LD）。 多模光纤允许多束光线穿过光纤。因为不同光线进入光纤的角度不同，所以到达光纤末端的时间也不同。这就是我们通常所说的模色散。色散从一定程度上限制了多模光纤所能实现的带宽和传输距离。正是基于这种原因，多模光纤一般被用于同一办公楼或距离相对较近的区域内的网络连接。单模光纤只允许一束光线穿过光纤。因为只有一种模态，所以不会发生色散。使用单模光纤传递数据的质量更高，传输距离更长。单模光纤通常被用来连接办公楼之间或地理分散更广的网络。

如果使用光纤作为传输介质，还需增加光端收发器等设备。价格比较昂贵，在一般的应用中并不采用。

光纤和光端设备

4、中继器和桥接器

大家知道无论采用何种传输介质其传输距离都是有限的。（粗同轴电缆每一网段的最大距离为500米，细同轴电缆为180米，双绞线为100米），超过这些距离，就需要利用中继器来扩展距离，中继器的功能就是将经过衰减而变得不完整的信号，经过整理后，重新产生出完整的信号再继续传送，虽然中继器可以延长传输距离，但传输带宽不会变化。
至于桥接器：传统的桥接器只有两个端口，用于连接不同的网段。（网段可以由中继器分离，可以由桥接器分离也可以由路由器分离），桥接器具有信号过滤的功能，此外，桥接器上的每一个端口是专用带宽，而传统的共享式集线器的带宽是由该集线器上的所有端口平均分配的。

5、交换机、集线器

集线器可以看成是一种多端口的中继器，是共享带宽式的，其带宽由它的端口平均分配，如总带宽为 10Mb/s的集线器，连接4台工作站同时上网时，每台工作站平均带宽仅为10/4=2.5Mb/s。交换机又叫交换式集线器：可以想象成一台多端口的桥接器，每一端口都有其专用的带宽，如10Mb/s的交换式集线器，每个端口都有 10Mb/s的带宽。交换机和集线器都遵循IEEE802.3或IEEE802.3u，其介质存取方式均为CSMA/CD。它们之间的区别为：

集线器为共享方式，既同一网段的机器共享固有的带宽，传输通过碰撞检测进行，同一网段计算机越多，传输碰撞也越多，传输速率会变慢；交换机每个端口为固定带宽，有独特的传输方式，传输速率不受计算机增加影响，其独特的NWAY、全双工功能增加了交换机的使用范围和传输速度。

集线器

现在交换机和集线器普遍采用了自适应（Auto-sense 或 Auto-Negotiation）技术。可以自动适应100M和 10M速率。这类交换机和集线器按照以下顺序适应工作速率：100M 全双工，100M半双工，10M全双工10M半双工。Auto-Negotiation在IEEE 802.3u 中已有规定。其好处是在不需用户参与设定的情况下，自动以最高速率连接。

另外集线器上一般都有Collision灯。由于以太网络采用了CSMA/CD协议。在传输过程中可能发生冲突，此时，Collision要闪烁。如果Collision闪烁过分频繁，说明网络负载已经很重了，需要对网络进行调整或者升级。

6、路由器

路由器是网络中进行网间连接的关键设备。作为不同网络之间互相连接的枢纽，路由器系统构成了基于 TCP/IP 的国际互连网络 Internet 的主体脉络，也可以说，路由器构成了 Internet 的骨架。它的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一，它的可靠性则直接影响着网络互连的质量。因此，在园区网、地区网、乃至整个 Internet 研究领域中，路由器技术始终处于核心地位 。路由器之所以在互连网络中处于关键地位，是因为它处于网络层，一方面能够跨越不同的物理网络类型（DDN、FDDI、以太网等等），另一方面在逻辑上将整个互连网络分割成逻辑上独立的网络单位，使网络具有一定的逻辑结构。

路由器的基本功能是把数据（IP 包）传送到正确的网络，具体包括：IP 数据包的转发，包括数据包的寻径和传送；子网隔离，抑制广播风暴；维护路由表，并与其它路由器交换路由信息，这是 IP 包转发的基础； IP 数据包的差错处理及简单的拥塞控制；实现对 IP 数据包的过滤和记忆等功能。