网络设备和网络软件的认识

　　网络知识是电脑技术的十分重要的分支，学习网络管理的知识就需要了解网络部门提供的各种网络设备和网络软件，通过学习让你了解到构建网络的最基本的设备和软件，有助于以后对网络的进一步学习。下面来进行学习有关的网络知识吧。

　　一、网卡

　　1、网卡的概念

　　算机与外界局域网的连接是通过主机箱内插入一块网络接口板(或者是在笔记本电脑中插入一块PCMCIA卡)。网络接口板又称为通信适配器或网络适配器(adapter)或网络接口卡NIC(Network Interface Card)但是现在更多的人愿意使用更为简单的名称“网卡”。

　　2、网卡的组成

　　以最常见的PCI接口的网卡为例，一块网卡主要有PCB线路办、主芯片、数据汞、金手指(总线插槽接口)、BOOTROM、晶板、RJ-45接口、指示灯、固定片等等，以及一些二级管、电阻电容组成。下图所展示的就是一个PCI网卡的解刨图。

　　3、网卡的功能

　　网卡是工作在数据链路层的网路组件，是局域网中连接计算机和传输介质的接口，不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码 与解码以及数据缓存功能等。

　　对于网卡而言，每块网卡都有一个唯一的地址，通常称为MAC地址或物理地址，是网卡在生产时由厂家烧入ROM(只读存储芯片)中，且保证绝对不会重复。

　　网卡的主要功能有以下三个：

　　功能1.数据的封装与解封

　　发送时将上一层交下来的数据加上首部和尾部，成为以太网的帧。接收时将以太网的帧剥去首部和尾部，然后送交上一层。

　　功能2.链路管理

　　主要是CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection ，带冲突检测的载波监听多路访问)协议的实现。

　　功能3.编码与译码

　　即曼彻斯特编码与译码。

　　二、交换机

　　在计算机网络系统中，“交换”是对共享工作模式改进的基础上提出的。交换机也叫多端口网桥，工作在数据链路层，能够识别帧的内容。

　　1、交换机的内部结构

　　交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵，子啊同一时刻可进行多个端口之间的数据传输，每个端口都可视为独立的网段，连接在网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用，内部结构如下图所示。

　　2、交换机的功能

　　交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。目前交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN(虚拟局域网)的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有防火墙的功能。交换机主要有以下三个功能：

　　学习：交换机对每一个端口相连设备的MAC地址进行识别，并将这些设备的MAC地址同相应端口的映射关系存放在自己缓存中的MAC地址表中。

　　转发/过滤：每一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射关系存在时，它被转发到响应的端口而不是所有的端口(如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口)。

　　消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。

　　交换机除了能够连接同种类型的网络之外，还可以在不同类型的网络(如以太网和快速以太网)之间起到互连作用。如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等的高速连接端口，用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽。

　　3、交换机的工作原理

　　依据MAC地址与端口的映射表(Context Address Map，CAM)在数据帧的始发端口和目的端口之间建立一条临时的交换路径，使数据帧直接到达。当一台计算机的发送过一次数据帧时，就被交换机记录下来

　　交换机端口的映射关系并将其写入MAC地址表中发送数据时，数据只会从特定端口发出去，而不会从其他端口端口转发。如果交换机收到的数据帧中的目的MAC地址不再MAC地址表中，则向所有端口转发。另外，广播帧和组播帧也向所有的端口转发。

　　4、第二、三层交换机

　　第二层交换机是硬件执行网桥功能，在数据链路层提供线速交换性能。

　　第三层交换机是第二层交换机+路由器技术，不是简单地把交换机和路由器相加。在数据包第一次到达后使用路由技术建立CAM表，然后提供线速交换功能。

　　5、交换机类型

　　根据网络覆盖范围划分：局域网交换机和广域网交换机。

　　根据传输介质和传输速度划分：以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、10兆以太网交换机、ATM交换机、FDDI交换机和令牌交换机。

　　根据交换机端口结构划分：固定端口交换机和模块化交换机

　　根据工作协议层划分：第二层交换机、第三层交换机

　　根据是否支持网管功能划分：网管型交换机和非网管型交换机。

　　6、交换机堆叠与级联

　　堆叠(stack)和级联(uplink)是多台交换机或集线器连接在一起的两种方式。它们的目的主要目的是增加端口密度，但是它们的实现方法是不同。简单地说，级联可通过一根双绞线在任何网络设备厂家的的交换机之间、集线器之间或交换机与集线器之间完成。而堆叠只是在自己厂家的设备之间，且此设备需要专用的堆叠模块和堆叠缆线，而这些设备可能需要单独购买。交换机的级联在理论上是没有级联个数限制的(注意：集线器级联有个数限制，且10M和100M的要求不同)，而堆叠各个厂家的设备会表明最大堆叠个数。

　　1)交换机堆叠

　　这种连接方式主要应用在大型网络中对端口需求比较大的情况下使用的。堆叠主要是通过厂家提供的一条专用连接电缆，从一台交换机的UP堆叠端口直接连接到另一台交换机的DOWN堆叠端口。堆叠中的所有交换机可视为一个整体的交换机来进行管理。交换机的堆叠是扩展端口中最快捷、最便利的方式，同时堆叠后的宽带是单一叫唤端口速率的几十倍。但是并不是所有的交换机都支持堆叠，这取决于交换机的品牌、型号、是否支持堆叠;并且还需要使用专门的堆叠电缆和堆叠 模块;最后还要注意同一堆叠中的交换机必须是同一品牌。

　　2)交换机级联

　　级联是最常见的连接方式，就是使用网线将两个交换机进行连接。连接的结果是，在实际的网络中，它们仍然各自工作，仍然是两个独立的交换机。需要注意的是交换机不能无限制级联，超过一定数量的交换机进行级联，最终会引起广播风暴，导致网络性能严重下降。级联分为使用普通端口级联和使用Uplink端口级联。

　　交换机的级联方式实现简单，只需一根普通的双绞线即可，节约成本而且基本 不受距离的限制;而堆叠方式投资相对比较大，且只能在很短的距离内连接，实现起来比较困难。但堆叠方式比级联方式更具有更好的性能，信号不易衰竭，且通过堆叠方式，可以集中管理多台交换机，大大简化管理工作量;如果实在需要采用级联，也最好选好Uplink端口的连接方式。因为这可以在最大程度上保证信号强度，如果是普通端口之间的连接，必定会使网络信号严重受损。

　　三、路由器

　　1、路由器概念

　　路由器是属于网络是属于网络层的互联设备，用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑就是拥有独立网络地址的网络。

　　2、路由器构成如下图所示

　　3、路由器功能

　　路由器主要有一下几种功能。

　　1)网络互联：路由器支持各种局域网和广域网接口，主要用于互连局域网和广域网。

　　2)路由选择：通过路由器互连在一起的网络，如果一个网络中的主机要向另一个网络的主机发送数据包，路由器就会分析源地址和目的节点地址中网络号，找出一条最佳的、最经济、最快捷的一条通信路径。

　　3)分组转发：接收节点发来的数据包，然后根据数据包中的源地址和目的地址，对照自己缓存中路由表包数据包直接转发到目的节点。

　　4)拆分和包装数据包：路由器转发数据包的过程中，由于网络带宽等因素，按照预定的规则把大的数据包分解成适当大小的数据包，到达目的地后再分解的数据包包装成原有形式。

　　5)拥塞控制：为了保证整个网络的传输效率，路由器防止过多的数据注入网络。

　　6)网络管理：路由器提供包括配置管理、性能管理、容错管理和流量管理控制等功能。

　　4、路由器工作原理

　　路由器的主要工作就是对数据包进行存储转发，具体工程如下：

　　第一步：当数据包到达路由器，根据网络物理接口的类型，路由器调用相应额链路层功能模块，以解释处理次此数据包的链路层协议协议报头。这一步的处理比较简单，主要是对数据的完整性进行验证，如CRC校验、帧长度检查等。

　　第二步：在链路层完成对数据帧的完整性验证后，路由器开始处理数据帧的IP层。这一过程是路由器功能的核心。根据数据帧中IP包头的目的IP地址，路由器在路由表中查找下一跳的IP地址;同时，IP数据包头的TTL域开始减数，并重新计算校验和。

　　第三步：根据路由表中所查到的下一跳IP地址，将IP数据包送往相应的输出链路层，被封装上相应的链路层包头，最后经输出网络物理接口发送出去。

　　四、网关

　　1、网关概念

　　网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。 网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。使用在不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。

　　2、网关分类

　　网关主要分为三种：协议网关、应用网关、安全网关

　　1)协议网关协议网关通常在使用不同协议的网络区域间做协议转换

　　2)应用网关：应用网关是在使用不同数据格式间翻译数据的系统

　　3)安全网关：安全网关是各种技术的融合，具有重要且独特的保护作用，其范围从协议经过滤到十分复杂的应用级过滤。

　　五、无线接入点

　　无线接入点(Access Point，AP)是一个包含单纯性无线接入点(无线AP)和无线路由器(含无线网关、无线网桥)等类设备的统称。

　　单纯性无线AP：就是一个无线交换机，仅仅是提供一个无线信号发射的功能。根据不同的功率，可以实现不同程度、不同范围的网络覆盖、一般无线AP的最大覆盖率距离可达300m。无线AP应用于大型公司比较多，大的公司需要大量的无线访问节点实现大面积的网络覆盖，同时所有接入终端都属于同一个网络，也方便公司网络管理员简单地实现网络控制和管理。

　　无线路由器：无线路由器一般应该于家庭和SOHO环境网络，这种情况一般覆盖面积和使用用户都不大，只需要一个无线AP就够用了。无线路由器可以实现ADSL网络的接入，同时转换为无线信号，比起买一个路由器加一个无线AP，无线路由器是一个更为实惠和方便的选择。

　　六、调制解调器

　　调制解调器是计算机与电话线之间进行信号转换的装置。通过调制解调器和电话线可以实现计算机之间的数据通信。目前调制解调器主要有两种：内置式和外置式。

　　内置式解调器是一块计算机的扩展卡，插入计算机内的一个扩展槽即可使用，它无需占用计算机的串行端口。它的连线相当简单，把电话线接头插入卡上的“Line”插口，卡上另一个接口“Phone”则与电话机相连，平时不用调制解调器时，电话机使用一点也不受影响。

　　外置式调制解调器是一个放在计算机外部的盒式装置，它需占用电脑的一个串行端口，还需要连接单独的电源才能工作，外置式调制解调器面板上有几盏状态指示灯，可方便监视Modem的通讯状态，并且外置式调制解调器安装和拆卸容易，设置和维修也很方便，还便于携带。外置式调制解调器的连接也很方便，phone和line的接法同内置式调制解调器。但是外置式调制解调器得用一根串行电缆把计算机的一个串行口和调制解调器串行口连起来，这根串行线一般随外置式调制解调器配送。

　　七、网络软件

　　网络软件(Network Software)是在计算机网络环境中，用于支持数据通信和各种网络活动的软件。包括通信支撑平台软件、网络服务支撑平台软件、网络应用支撑平台软件、网络应用系统、网络管理系统以及用于特殊网络站点的软件等。从网络体系结构模型不难看出，通信软件和各层网络协议软件是这些网络软件的基础和主体。

　　1)通信软件

　　用以监督和控制通信工作的软件。它除了作为计算机网络软件的基础组成部分外，还可用作计算机与自带终端或附属计算机之间实现通信的软件。通信软件通常由线路缓冲区管理程序、线路控制程序以及报文管理程序组成。报文管理程序通常由接收、发送、收发记录、差错控制、开始和终了5个部分组成。

　　2)网络协议软件

　　网络软件的重要组成部分。按网络所采用的协议层次模型(如ISO建议的开放系统互连基本参考模型)组织而成。除物理层外，其余各层协议大都由软件实现。每层协议软件通常由一个或多个进程组成，其主要任务是完成相应层协议所规定的功能，以及与上、下层的接口功能。

　　3)网络应用系统

　　根据网络的组建目的和业务的发展情况，研制、开发或购置。其任务是实现网络总体规划所规定的各项业务，提供网络服务和资源共享。网络应用系统有通用和专用之分。通用网络应用系统适用于较广泛的领域和行业，如数据收集系统、数据转发系统和数据库查询系统等。专用网络应用系统只适用于特定的行业和领域，如银行核算、铁路控制、军事指挥等。一个真正实用的、具有较大效益的计算机网络，除了配置上述各种软件外，通常还应在网络协议软件与网络应用系统之间，建立一个完善的网络应用支撑平台，为网络用户创造一个良好的运行环境和开发环境。功能较强的计算机网络通常还设立一些负责全网运行工作的特殊主机系统(如网络管理中心、控制中心、信息中心、测量中心等)。对于这些特殊的主机系统，除了配置各种基本的网络软件外，还要根据它们所承担的网络管理工作编制有关的特殊网络软件。

　　文章讲解了有关的网络设备和网络软件的知识，希望大家对学习有所帮助。更多的精彩内容尽在课课家教育，也可以搜索微信【课课家IT精品课程】欢迎加入我们!