第2章 计算机网络的硬件系统

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• 为了保证网络服务器的可靠性,应对服务器采取一些保护措施。 有效的方法是在一个服务器上安装两套硬盘系统,网络操作系统控 制将数据同时写入这两套硬盘中,目前大多数服务器均采用这种方 法保证数据的完整性。 更进一步的方法是网络服务器采用容错机或在网络中安装两台相同 的网络服务器。
2020/10/17
多处理器服务器
• 现今网络发展得愈来愈复杂,信息量愈来愈大,在一个网络中,网 络服务器存放着所有的共享信息,这就要求具有相当大的存贮容量 。所以,在配备网络服务器时的重要考虑是其硬盘的扩充能力。
• 由于局域网的规模及信息量越来越大,对网络服务器的处理速度提 出了更高要求,影响网络服务器响应速度的主要因素是:共享硬盘 的存取速度,硬盘控制卡的传输速率,网络服务器的内存访问速度 ,服务器CPU的处理能力以及服务器中安装的网络接口板(NIC)的速 度。实际上,提高网络服务器响应速度最关键的是要提高其硬盘的 访问速度,其次应考虑选用处理速度快的CPU及内存。

有源
对信号可再生和放大,工作站到集线器之间的
距离可达600米。


智能
具有有源集线器的全部功能外,还提供网络管 理、智能选择网络传输通路等功能。
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HUB的使用示例
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2.3.2 可级联式集线器
这种集线器可以将多个集线器进行级联,以 扩大端口数目。当多个可级联式HUB级联后,传 输速度会大大降低,级联一般最多只能级连4个集 线器。集线器提供双绞线的RJ-45接线口数目是 选择集线器的重要指标。目前的集线器有8、12 、16、24、32个端口的各种产品。集线器端口数 量的选择取决于将要连接的服务器和工作站的数 量。当然在选择时,应留有一定的余地,便于以 后扩展。
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2.3.5 集线器的选择
现在市场上集线器的端口数目有4个、8个、 12个、24个、32个等多种,其传输速率也不同, 购买时可根据上级设备带宽、准备连接的节点数 和应用需求三大原则和资金状况进行选择。
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2.3.6 中继器(Repeater)
• 典型的标准粗电缆以太网一段的最长距离是500米, 而且这一段中最多只能连接100个工作站。中继器是 最简单的网间连接设备,它可以把两个相同操作系统 的网络串联起来形成一个较大的网络。它是一种用来 延长物理传输介质或网络信号放大与变换的网络设备 ,以扩展局域网的跨度。其操作遵循物理层协议。双 绞线到光纤的转换器也属于中继器设备。
多处理器网络服务器有两种概念: • 一种是包含有两个或两个以上功能相同的CPU构成的对称型多处理
器。这种多处理器,共享一个公共内存和I/O通道及控制器、外部设 备等,整个系统由统一的操作控制,各个CPU分别处理不同的事务 或进程。其主导思想旨在提高总的CPU运算速度。 • 第二种是针对网络服务器的I/O处理能力而设计的多处理器结构。其 主CPU只有一个,而一些I/O接口控制卡分别都有自己的CPU。这种 多处理器结构称为非对称型多处理器。 • 由于文件服务器的主要功能是通过网络系统快速地传输数据,所以 着重点在I/O能力上,它所要求的是多I/O处理器而不是多CPU。应该 选用非对称型结构的多处理器网络服务器。这样,网络服务器的 CPU可以集中在文件系统管理、中断控制、进程管理等工作上。 • 在网络服务器上,Microsoft、Novell和Banyan等分别推出了多处 理器版本的网络操作系统。可以预见,更成熟、更方便的多处理器 版本的网络操作系统将占据未来的主导地位。
• 文件服务器是网络服务的中枢,服务器上的网卡担负着最繁重的 网络通信任务,其性能和可靠性直接影响整个网络的运行,所以 服务器中的网卡应比一般工作站上使用的网卡性能更好,价格更 高。有一种服务器专用网卡,采用专用控制芯片,大量工作由这 些芯片完成,从而减轻了服务器CPU的工作负担。
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2.3 局域网的通信设备 —集线器HUB、中继器
2.3.1 集线器(HUB)
• 集线器又称HUB,是优化网络结构常使用的组网设备。集线器 一般提供多个RJ-45接线端口,通过双绞线连接到服务器或工 作站网卡上的RJ-45接线口,构成呈现星型结构的网络,集线 器与各工作站的距离一般不得超过100米。
• 当接到通信包时,网桥检测信息包的源地址和目的地址,如果目标设 备与源设备不在同一个网络上,则网桥将“转发”该信息包到扩展的 另一个网络上。若目标设备与源设备在同一网络上,则网桥便不“转 发”该信息包。网桥就如同是一个数据包的“过滤器”。正是由于网 桥起到“过滤和转发”的作用,所以网桥能起到一定的网络隔离作用
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网卡的类型
目前,市面上常见的网卡种类繁多。 按所支持的带宽分有十兆网卡、百兆网卡、十兆/百兆自适应网卡、千 兆网卡、百兆/千兆自适应网卡和万兆网卡; 按总线类型分有ISA网卡、EISA网卡、PCI网卡及其他总线网卡; 按 传 输 介 质 划 分 , 又 可 分 为 连 双 绞 线 的 RJ-45 接 口 网 卡 、 连 细 缆 的 BNC接口网卡、连粗缆的AUI接口网卡、连双绞线细缆共用的IPC接口( RJ45 +BNC )网卡、连双绞线细缆粗缆共用的TPO接口( RJ45 +BNC +AUI )网卡等多种网卡产品。 还 有 笔 记 本 电 脑 专 用 的 网 卡 PCMCIA, 体 积 小 , 已 出 现 三 合 一 的 PCMCIA网卡(Ethernet+Fax/Modem)。 无线局域网网卡,目前的速度大多54Mbps以内,选用时要注意对操 作系统的支持、网卡天线的灵敏度、安装牢固性。
第2章 计算机网络的硬件系统
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本章内容简介
• 微机局域网的服务器 • 网络接口卡 • 局域网的通信设备
—集线器HUB、中继器 • 网络互连设备
—网桥、路由器、网关、交换机 • 调制解调器MODEM • 网络的共享外部设备
—打印机、不间断电源
计算机网络的硬件系统
计算机网络的硬件系统一般由以下硬件设备 组成:文件服务器、工作站、网卡、通信电缆、 集线器、中继器、网桥、路由器、网关、交换机 、调制解调器和共享设备等组成。
• 多口的中继器就是集线器。 • 有人认为中继器和集线器不属于网络连接设备,它们
只进行了网络内部的线路距离扩展或同级设备数量的 扩充。严格来讲,下节将介绍的设备才是真正意义的 网络连接设备。
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中继器工作原理
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中继器及其连接
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中继器
2.4 网络互连设备— 网桥、路由器、网关、交换机
在组建较大的局域网时,为了 克服网络连接的局限性,提高网络 性能,人们设计了不同的网络互连 设备,其中有网桥、路由器、网关 和交换机。
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各设备的工作层次
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2.4.1 网桥(Bridge)
• 网桥的功能是通过其“学习、过滤和转发”来实现的。当一个网桥接 收到一个信息包时,它察看信息包的源地址并将该地址与路径表中的 项对比,如果在其路径表中查不到,则网桥将新源地址加到路径表中 。这便是所谓的网桥对网络中设备地址的“学习”能力。这意味着在 不进行任何新的配置的情况下,网桥可以根据学习到的地址重新配置 自己。“学习”过程完成后,网桥对比目标地址和路径表;如果目标 地址与原地址在同一网络上,则网桥自动废除该信息包——即“过滤 ”。如果目标地址不在路径表中,则网桥将信息包“转发”到另一个 网络中。
202,0/1这0/1样7 可提高整体网络的效率。
网桥的工作原理
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网桥
由于网桥是用于 连 接 同 构 型 LAN ,所以它实现 MAC 子 层 和 物 理 层的功能,使用 MAC 地 址 来 判 别 一台网络设备或 计算机是属于哪 一个网段。
• 随着网络地理范围的增大和网点数量的增加,一个HUB难以适 应多网点的要求,因而出现了可级联式集线器和可堆叠式集线 器。一般说来,这些形式的HUB可以通过串联或者并联互连在 一起,大大扩充了连接端口的数量。
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集线器

无源
不对信号做任何处理,工作站到集线器之间的
线
距离在30米以内。
其中普通PC机均可用作工作站,通信电缆在 前章已经介绍。
本章主要对其中的文件服务器、网络接口卡 、局部网络通信设备(集线器、中继器)、网络 连接设备(网桥、路由器、网关、交换机)、调 制解调器等进行讲解。
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2.1 微机局域网的服务器
当今流行的各种微机局域网均采用集中控制型。也就是说 它们大都是以网络服务器为核心的。微机局域网的操作系统 也都是运行在网络服务器上的。网络服务器的运行效率直接 影响着整个微机局域网的效率。所以通常在微机局域网中尽 可能地配置高性能网络服务器而只配置低档工作站即可。
一般说来,文件服务器至少应装入一块网卡, 工作站只需装入一块网卡。
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网卡
无线网卡
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网卡的作用
• 网卡的作用有三个方面: • ①实现主机与网络通信介质之间的连接; • ②将网络上传送过来的信息帧按照在网络上
的信号编码要求和帧的格式接收进来,经过 拆包,将其变成客户机或服务器可以识别的 数据,然后送给主机进行处理; • ③将主机需要向外发送的数据按照网络传送 的要求组装(打包)成帧格式,然后采用网 络编码信号向网络上发送出去。
• 堆叠式集线器的后面有堆叠式连接口,一般标有“In” 和“Out”,堆叠连接时需要用到专门的堆叠电缆。
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可堆叠式集线器的连接示意图
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2.3.4 交换式集线器
HUB本身的带宽是一定的,所连的设备越多, 每个设备所分得的带宽就越少,从而导致网络的性 能下降。为了提高传输速度,人们研制出了交换式 HUB,这种HUB采用电话交换原理,可以同时让多 个端口的工作站发送和接收数据,比如该HUB连接 8台工作站,则可以让4对工作站同时进行发送/接收 信息。交换式HUB的最大特点是,它的整个传输速 度等于它连接的每个端口的传输速度之和。
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网卡类型的选择
• 网卡的通信接口类型的选择与所确定的网络结构方案及所采用的 通信电缆有关。在采购时应搞清楚自己的网络需要什么接口,针 对采用通信电缆的不同,应分别购买双绞线的RJ-45接口,细缆 的BNC接口和粗缆的AUI接口的网卡。
• 大型局域网要特别注意带宽的区别。一般来讲,十兆网卡大多为 ISA总线(16位),百兆网卡中全部是PCI总线( 32位),服务 器端的网卡可能有其他总线。
网卡的进步
目前市面上的网卡不仅种类繁多,而且性能 和性价比各翼。与老的网卡比较,最新网卡采用 ASIC和最先进的元件,大大提高了性能和集成度 ,而且还降低了成本。用网卡驱动软件优化传输 操作时序,使流水过程中的多帧处理的重叠达到 最大,延时达到最小。从而得到真正的并行机制 ,使性能平均提高了40% 以上。
如何选择和配置网络服务器是组建微机局域网至关重要的 一个问题。
本节通过讨论网络服务器的作用、分类及性能要求,来 了解网络服务器的选择配置方法,同时了解微机局域网中服 务器的发展方向。
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网络服务器的性能要求
• 在实际建立局域网过程中,所有网络对服务器提出的要求是一致的 :即大容量、高速度、高可靠性。
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服务器主板
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2.2 网络接口卡
网络接口卡简称网卡,是实现网络通信及网络 服务的关键设备,是单机与网络间架设的桥梁。
在OSI模型中,网卡属于数据链路层的设备。 它主要由一套协议控制电路和数据缓冲器所组成, 它被做成一块印刷电路板,使用时插入服务器和工 作站的计算机相应插槽中,再通过通信电缆及有关 通信设备连接组成网络。
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可级联式集线器的连接示意图
HUB
HUB
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HUB
HUB
2.3.3 可堆叠式集线器
• 级联式HUB降低了节点的传输速度,因此出现了堆叠 式HUB。所有堆叠的HUB是并联的,当一个HUB的 端口数量不够用时,可再并接一个,一般最多可以连 接8个。堆叠式HUB的所有HUB可以视为同一级,各 个端口的传输速率都一样,各个节点的网络速度相同 。下图为可堆叠式集线器的连接示意图。
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