网络互联技术与实践教程（汪双硕、姚羽）——第一章 网络互联设备与管理

第一章 网络互联设备与管理

计算机网络就是用通信设备和通信线路，将位置不同的计算机互联起来，实现资源共享。网络最主要的功能有两个：资源共享；用户间通信。

1.1计算机概述

计算机网络是什么已经说过了。最简单的计算机网络就是两台电脑连起来，随后两台计算机可以资源共享。复杂的网络就是将很多很多计算机互联起来，最大的网络就是Internet。

1.1.2 计算机网络演进

自1946 年世界上第一台电子式计算机发明以来，由于其价格非常昂贵,有近十多的时间它只是为少数的研究所拥有,进行科学计算。计算机和通信之间并没有发生联系人们有计算机的需要,就到计算机房去使用计算机，导致计算机设备长时间闲置。为了处理更多的计算,更充分地利用资源，人们开始考虑采用类似电话的工作原开发出用户使用的超级终端设备，通过通信线路连接到远程的大型计算机上,共享大型算机的资源。由此而发展出了最初的计算机网络最简单的联结形式。

1. 简单网络联结（终端网络）

计算机资源有限，而资源又不能充分利用，就有了终端网络，就是一台服务器外连接多台终端设备（显示器和键盘等），充分利用这台服务器的资源。

一个主机很多显示器和键盘

2. 多计算机互联网络阶段（局域网）

计算机便宜了，大家都可以拥有计算机了，这些个人计算机互相连起来共享资源，就成了局域网。以太网在这个阶段产生。

3. 开放互联计算机网络阶段(广域网)

局域网是多台计算机互联，广域网是多个局域网互联。

4. 信息高速公路(高速、多业务、大数据量、Internet)

20 世纪 90 年代以来,随着美国信息高速公路计划执行以来,全球网络技术进入宽带综合业务数字网阶段。宽带网络技术发展成为主流，人们更加注重网络通信质量和网络带宽,注重网络的交互性,Internet 技术成为连接全球计算机之间的网络系统。

这个阶段网络非常重要。嗯。

1.1.3 计算机网络功能

1. 数据通信

现代社会信息量激增,信息交换日益增多,每年有几万吨信件要传递,利用计算机络来传递信息效率更高,速度更快。通过网络不仅可以传输文字信息，还可以携带声图像和视频,实现多媒体通信,计算机网络消除了传统社会中地理上的距离限制。

2. 资源共享

互相连接在一起的计算机可以共享网络中的所有资源,从而提高资源利用率。网线中可以实现的共享资源很多,包括硬件、软件和数据。有许多昂贵的资源,如大型数据库巨型计算机等,并非被每一个用户所拥有,实行共享使系统整体性价比得到改善。

3. 分布式计算,集中式管理

通过网络技术使不同地理位置的计算机通过分布式计算成为可能。对于大型的目,可以分解为许许多多的小课题,由不同的计算机分别承担完成，提高工作效率,增加经济效益。网络技术实现日常工作的集中管理,使得现代的办公手段、经营管理发生了本质的改变。

4. 负荷均衡

网络把工作任务均匀地分配给网络上的各计算机系统,以达到均衡负荷。网络控制中心负责分配和检测网络负载,当某台计算机负荷过重时，系统会自动转移数据流量到负荷较轻的计算机系统处理,从而扩展计算机系统的功能,扩大应用范围,提高可靠性等。

1.1.4 计算机网络分类

1.分布范围区分

局域网、城域网、广域网。

局域网结构简单，布线容易。主要特点：

(1)网络所覆益的物理范围小。
(2)网络所使用的传输技术通过广播通信。
(3)网络的拓扑结构多为星形结构。
(4)具有高数据传输率(10Mb/s或 100Mb/s)、低延迟和低误码率特点。

广域网范围大，包括两个或多个局域网，特点：

(1) 适应大容量与突发性通信的要求。
(2) 适应综合业务服务的要求。
(3)开放的设备接口与规范化的协议。
(4)完善的通信服务与网络管理。
互联网(Internet)是目前最大的广域网。广域网具有信道传输速率较低,结构复杂等特点,在物理结构方面一般由通信子网和资源子网组成。

城域网相当于范围更大的局域网，使用局域网的技术，而不是广域网。一个城域网一般连接着多个局域网。

2.资源组成角度分

资源子网和通信子网。资源子网处理数据存储数据等，通信子网负责在网络中的各节点之间传输数据。

3. 数据通信和传输的角度分

电路交换网络、报文交换网络、分组交换网络。

电路交换：拨号-接通-挂断。整个过程一直占用线路。

报文交换网络：计算机发数据报文，线路中某设备接收，传给下一个设备，直到目的终端。（存储转发）

分组交换：也是报文交换，只是把报文切成每一段长度固定的小报文，这小报文就叫“分组”

电路交换一直占线，有时候你可能就说一两个字，浪费了很多话费（资源），报文交换只把你说话的部分传过去，没说话的部分不占用资源，传报文如果太长的话会很耗时间，所以把报文切成一块一块的，这就就成了分组交换。

1.1.5 网络组成中的硬件设备

一个基本的计算机网络系统通常由下列硬件组成:服务器、工作站、网络接口卡(Network Interface Card,NIC),集线器(hub)、中继器(Repeater)、交换机(Switch)、路由器(Router)、无线接入设备(Access point),防火墙(Firewall)、调制解调器(Modem)和网络传输介质等。

1.2 网络传输介质

网络传输介质包括双绞线、同轴电缆、光纤和无线信号等。最初的网络是通过又粗重的同轴电缆来传输数据，目前大部分网络则是使用如同电话线一样的双绞线实现传现代网络为实现更高的速度,更多的应用、更高可靠性,网络传输介质也更多使用光纤来进行传输。在有些复杂、不方便布线的环境中,还使用到无线电信号实现传输。

1.2.1 同轴电缆

1.铜线导体传电磁信号；
2.网状金属屏蔽层可以屏蔽噪声;
3.绝缘层通常由陶制品或塑料制品组成,将铜线与金属屏蔽物隔开导体避免以上两者接触造成短路;
4.塑料封壳可使电缆免遭物理性破坏,通常由柔韧性好的防火塑料制品制成。

同轴电缆的绝缘体和防护屏蔽层使得同轴电缆对噪声干扰有较高的抵抗力。

1.2.2 双绞线

应用最广泛的传输介质，便宜易安装。

1.双绞线由两根包有绝缘保护层的铜导线组成,每根导线绝缘层上涂有不同的颜色以示区别。
2.把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起,以降低相互之间信号干扰的程度,每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消,扭线越密其抗干扰能力就越强。
3.如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆。

双绞线电缆类似于电话线，适用于短距离信息传输。
在传输期间信号衰减比较大，并且产生波形畸变。
此外，双绞线在传输信息时信号要向周围辐射,信息很容易被窃听,
因此要花费额外的代价加以屏蔽。

双绞线可分为屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair,STP) 和非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair,UTP)两大类。

1.与屏蔽双绞线相比,非屏蔽双绞线电缆外面只有一层绝缘胶皮,因而重量轻、易弯曲易安装,组网灵活,适用于结构化布线，多用在无特殊要求的网络环境布线中。
2.屏蔽双绞线电缆的外面由一层金属材料包裹以减小辐射,屏蔽双绞线电缆的价格相对较高,安装时要比非屏蔽双绞线困难,类似于同轴电缆,必须配有支持屏蔽功能的特殊连接器和相应的安装技术,技术要求比非屏献双绞线电缆高。

如果没有特殊说明,应用中双绞线多是指非屏蔽双绞。

1991 年,两个标准组织 TIA(电信工业协会)和 EIA(电子工业协会)完成了对双绞线 TIA/EIA 568 标准规范。TIA/EIA 568 标准将双绞线分成 1,2,3,4 或5类,不久又规划了 6类。

*线序标准：

双绞线连接标准：
1.根据双绞线两端水晶头线序不同,双绞线有直通线和交叉线之分。
2.交叉线:如果双绞线一头使用 568A 线序标准，另一头是 568B 线序标准。交叉线一般用来连接同型设备,如两台计算机直连，两台交换机级联。
3.直通线: 如果双绞线两头使用的都是 568A 标准，或者都是 568B 标准，那么这根网线就是直通线。直通线一般用来连接异型设备，如计算机和交换机之间的连接。

1.2.3 光纤

光纤是一种细小,柔韧并能传输光信号的介质,一根光缆中包含有多条光纤,因此也称为光导纤维。

光纤特性：
(1)传输信号的频带宽，通信容量大，传输距离远
(2)信号衰减小,传输距离长。
(3)抗电磁干扰能力强,传输质量佳,应用范围广。
(4)抗化学腐蚀能力强,适用于一些特殊环境下的布线。
(5)原材料资源丰富,环境保护好。
(6)信号串扰小、保密性能好,难于窃听
(7)尺寸小重量轻,便于敷设和运输
(8)光缆适应性强