网络设备和部件-信息技术基础

网络设备及部件是连接到网络中的物理实体。网络设备的种类繁多，且与日俱增。基本的网络设备有：计算机（无论其为个人计算机还是服务器）、集线器、交换机、网桥、路由器、网关、网络接口卡（NIC）、无线接入点（WAP）、打印机和调制解调器、光纤收发器、光缆等。

（1）服务器

服务器是计算机网络上最重要的设备。服务器指的是在网络环境下运行相应的应用软件，为网络中的用户提供共享信息资源和服务的设备。服务器的构成与微机基本相似，有处理器、硬盘、内存、系统总线等，但服务器是针对具体的网络应用特别制定的，因而服务器与微机在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面存在很大的差异。通常情况下，服务器比客户机拥有更强的处理能力、更多的内存和硬盘空间。服务器上的网络操作系统不仅可以管理网络上的数据，还可以管理用户、用户组、安全和应用程序。

服务器是网络的中枢和信息化的核心，具有高性能、高可靠性、高可用性、I／O吞吐能力强、存储容量大、联网和网络管理能力强等特点。

服务器可以适应各种不同功能、不同环境，分类标准也变得多样化：按应用层次进行划分（入门级、工作组级、部门级、企业级）、按处理器架构进行划分（X86＼IA64＼RISC）、按服务器的处理器所采用的指令系统进行划分（CISC＼RISC＼VLIW）、按用途进行划分（通用型、专用型）、按服务器的机箱架构进行划分（台式服务器、机架式服务器、机柜式服务器、刀片式服务器）等。

服务器的选择上一般需要考虑如下几个方面：

①性能要稳定。为了保证网络能正常运转，所选择的服务器首先要确保稳定；另一个方面，性能稳定的服务器意味着为公司节省维护费用。

②以够用为准则。

③应考虑扩展性。为了减少更新服务器带来的额外开销和对工作的影响，服务器应当具有较高的可扩展性，可以及时调整配置来适应发展。

④便于操作和管理。

⑤满足特殊要求。

⑥硬件搭配合理。为了能使服务器更高效地运转，要确保所购买的服务器的内部配件的性能必须合理搭配。

（2）中继器

中继器是局域网互联的最简单设备，它工作在OSI体系结构的物理层，它接收并识别网络信号，然后再生信号并将其发送到网络的其他分支上。但是，中继器可以用来连接不同的物理介质，并在各种物理介质中传输数据包。某些多端口的中继器很像多端口的集线器，它可以连接不同类型的介质。

中继器是扩展网络的最廉价的方法。当扩展网络的目的是要突破距离和结点的限制时，并且连接的网络分支都不会产生太多的数据流量，成本又不能太高时，就可以考虑选择中继器。采用中继器连接网络分支的数目要受具体的网络体系结构限制。

中继器没有隔离和过滤功能，它不能阻挡含有异常的数据包从一个分支传到另一个分支。这意味着，一个分支出现故障可能影响到其他的每一个网络分支。

集线器是有多个端口的中继器，简称HUB。集线器是最简单的网络设备。计算机通过一段双绞线连接到集线器。在集线器中，数据被传送到所有端口，无论与端口相连的系统是否按计划好都要接收这些数据。除了与计算机相连的端口之外，即使在一个非常廉价的集线器中，也会有一个端口被指定为上行端口，用来将该集线器连接到其他的集线器以便形成更大的网络，如图7.1所示。

图7.1　堆叠式集线器

图7.2　以太网交换机

（3）网桥

网桥包含了中继器的功能和特性，不仅可以连接多种介质，还能连接不同的物理分支，能将数据包在更大的范围内传送。网桥的典型应用是将局域网分段成子网，从而降低数据传输的瓶颈，这样的网桥称为“本地”桥。用于广域网上的网桥称为“远地”桥。两种类型的网桥执行同样的功能，只是所用的网络接口不同。

生活中的交换机就是网桥。广义的交换机（switch）就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。在计算机网络系统中，交换概念的提出是对共享工作模式的改进。HUB集线器就是一种共享设备，HUB本身不能识别目的地址，当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时，数据包在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。也就是说，在这种工作方式下，同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通信，如果发生碰撞还得重试。这种方式就是共享网络带宽。(www.xing528.com)

交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添入内部MAC地址表中。使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照MAC地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效地隔离广播风暴，减少错误包的出现，避免共享冲突。其外观如图7.2所示。

（4）路由器

路由器是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。比起网桥，路由器不但能过滤和分隔网络信息流、连接网络分支，还能访问数据包中更多的信息，并且用来提高数据包的传输效率。

路由表包含网络地址、连接信息、路径信息和发送代价等。路由器比网桥慢，主要用于广域网或广域网与局域网的互联。其外观如图7.3所示。

图7.3　路由器

图7.4　防火墙

（5）防火墙

防火墙在网络设备中，是指硬件防火墙。

硬件防火墙是指把防火墙程序做到芯片里面，由硬件执行这些功能，能减少CPU的负担，使路由更稳定。

硬件防火墙是保障内部网络安全的一道重要屏障。它的安全和稳定，直接关系到整个内部网络的安全。因此，日常例行的检查对于保证硬件防火墙的安全是非常重要的。

系统中存在的很多隐患和故障在暴发前都会出现这样或那样的苗头，例行检查的任务就是要发现这些安全隐患，并尽可能将问题定位，方便问题的解决。其外观如图7.4所示。

（6）网卡

网卡是计算机或其他网络设备所附带的适配器，又称为通信适配器或网络适配器（network adapter）或网络接口卡NIC（Network Interface Card），但是更多的人愿意使用更为简单的名称“网卡”。

网卡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的功能等。

按照网卡支持的传输速率分类，主要分为10 Mbit／s网卡、100 Mbit／s网卡、10／100 Mbit／s自适应网卡和1 000 Mbit／s网卡4类：

根据传输速率的要求，10 Mbit／s和100 Mbit／s网卡仅支持10 Mbit／s和100 Mbit／s的传输速率，在使用非屏蔽双绞线UTP作为传输介质时，通常10 Mbit／s网卡与3类UTP配合使用，而100 Mbit／s网卡与5类UTP相连接。10／100 Mbit／s自适应网卡是由网卡自动检测网络的传输速率，保证网络中两种不同传输速率的兼容性。随着局域网传输速率的不断提高，1 000 Mbit／s网卡大多被应用于高速的服务器中。

无线网络，就是利用无线电波作为信息传输的媒介构成的无线局域网（WLAN），与有线网络的用途十分类似，最大的不同在于传输媒介的不同，利用无线电技术取代网线，可以和有线网络互为备份，只可惜速度太慢。

无线网卡是终端无线网络的设备，是无线局域网的无线覆盖下通过无线连接网络进行上网使用的无线终端设备。具体来说，无线网卡就是使用户的计算机可以利用无线网络来上网的一个装置，但是有了无线网卡也还需要一个可以连接的无线网络，如果用户在家里或者所在地有无线路由器或者无线AP（Access Point无线接入点）的覆盖，就可以通过无线网卡以无线的方式连接无线网络上网。其外观如图7.5所示。

图7.5　无线网卡