导图社区 第四章 计算机网络设备
这是关于计算机网络设备的思维导图。计算机网络设备包括传输介质、调制解调器、网卡、交换机、网桥、集线器、中继器、路由器、网关、防火墙,最后附上路由器与交换机比较、交换机与集线器比较。
编辑于2021-04-05 16:07:37在计算机中,操作系统是其最基本也是最为重要的基础性系统软件。网络操作系统 ,是一种能代替操作系统的软件程序,是网络的心脏和灵魂,是向网络计算机提供服务的特殊的操作系统。借由网络达到互相传递数据与各种消息,分为服务器及客户端。而服务器的主要功能是管理服务器和网络上的各种资源和网络设备的共用,加以统合并控管流量,避免有瘫痪的可能性,而客户端就是有着能接收服务器所传递的数据来运用的功能,好让客户端可以清楚的搜索所需的资源。
这是一篇关于第三章 计算机网络体系结构的思维导图。计算机网络体系结构是指计算机网络层次结构模型,它是各层的协议以及层次之间的端口的集合。在计算机网络中实现通信必须依靠网络通信协议,目前广泛采用的是国际标准化组织(ISO)1997年提出的开放系统互联(Open System Interconnection,OSI)参考模型,习惯上称为ISO/OSI参考模型。
这个是关于数据通信基础的思维导图。内容包括数据通信系统的基本概念、数据通信系统、数据编码方式、多路复用技术、数据传输方式、数据交换技术、数据通信的主要技术指标、差错控制。
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在计算机中,操作系统是其最基本也是最为重要的基础性系统软件。网络操作系统 ,是一种能代替操作系统的软件程序,是网络的心脏和灵魂,是向网络计算机提供服务的特殊的操作系统。借由网络达到互相传递数据与各种消息,分为服务器及客户端。而服务器的主要功能是管理服务器和网络上的各种资源和网络设备的共用,加以统合并控管流量,避免有瘫痪的可能性,而客户端就是有着能接收服务器所传递的数据来运用的功能,好让客户端可以清楚的搜索所需的资源。
这是一篇关于第三章 计算机网络体系结构的思维导图。计算机网络体系结构是指计算机网络层次结构模型,它是各层的协议以及层次之间的端口的集合。在计算机网络中实现通信必须依靠网络通信协议,目前广泛采用的是国际标准化组织(ISO)1997年提出的开放系统互联(Open System Interconnection,OSI)参考模型,习惯上称为ISO/OSI参考模型。
这个是关于数据通信基础的思维导图。内容包括数据通信系统的基本概念、数据通信系统、数据编码方式、多路复用技术、数据传输方式、数据交换技术、数据通信的主要技术指标、差错控制。
计算机网络设备
传输介质
有线介质
双绞线
结构
由两根绞合的绝缘铜线外部包裹橡胶外皮构成,四对线(8根线)
把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起,每一根导线在传输中辐射出来的电波会被另一根线上发出的电波抵消,有效降低信号干扰的程度。
双绞线标识
100Base-T,“100”表示传输速率为100Mbps,“Base"表示基带传输,”T“表示传输介质为双绞线。单段距离不超过100m。
分类
按有无屏蔽层分类
屏蔽双绞线(STP)
普通双绞线外面增加一层金属屏蔽层,形成屏蔽双绞线。
屏蔽层可减少辐射,防止信息被窃听,也可阻止外部电磁干扰的进入,使屏蔽双绞线比同类的非屏蔽双绞线具有更高的传输速率。但是屏蔽双绞线价格更加昂贵,重量更重并且不易安装
非屏蔽双绞线(UTP)
按传输特性(电气特性)分类
1类线CAT1
主要用于传输语音,不用于传输数据;
2类线CAT2
主要用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输,用于旧的令牌网
3类线CAT3
主要用于10兆以太网(10Base-T)和4兆的令牌网,已经淡出市场
4类线CAT4
主要用于16兆的令牌局域网和10兆以太网,未广泛使用
5类线CAT5
主要用于百兆以太网(100Base-T),目前常用的电缆;
超5类线CAT5e
主要用于千兆以太网(1000Base-T)
6类线CAT6
适用于传输速率高于1Gbps的应用。
7类线CAT7
传输速率可达10Gbps
类型数字越大、版本越新,技术越先进、带宽也越宽,当然价格也越贵
特点
传输距离一般不超过100m,传输速率随双绞线类型而异;
价格低;质量轻,易弯曲,安装维护容易;
可以将串扰减至最小或加以消除,屏蔽双绞线抗外界干扰能力强;
具有阻燃性;适用于结构化综合布线
双绞线接插头
两对线型的接插头称为RJ-11
四对线型的接插头称为RJ-45
RJ-45接线标准
EIA/TIA568A接线标准
白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕
EIA/TIA568B接线标准
白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕
EIA:美国电子工业协会
TIA:电信工业协会
双绞线的制作
制作工具
双绞线、RJ-45水晶头、压线钳、测线仪
制作过程
剥皮:剥开双绞线一端的外绝缘护套,刀口长度一般为20~30mm
理线:剥除外包皮后会看到双绞线的4对8根芯线,将绞在一起的芯线分开,并按T568A或T568B的线序理直线。
剪线:剪齐线段,把整理好线序的8根线头一次剪掉,长度留15mm左右。
插线:使RJ-45插头的弹簧卡朝下,然后将正确排列的双绞线插入RJ-45插头中。一定要将各条芯线都插到底部。
压线:将插入双绞线的RJ-45插头插入压线钳的压线槽中,用力压下压线钳的手柄,使插头的针脚都能接触双绞线的芯线。
测线:完成双绞线一端的制作后,按照相同的方法制作另一端。完成双绞线的制作后,用测线仪对网线进行测试:8个绿色指示灯都顺利闪过,说明制作成功。
连接方法
直连线(直通线、正接线)两端线序一致,用于连接不同类型的设备,比如交换机与计算机,计算机与路由器。
交叉线(反接线):两端分别使用不同的接线标准,一端用T568A,一端用T568B;用于连接相同类型的设备,比如交换机与交换机,集线器与集线器,计算机与计算机
同轴电缆
结构
由内导体、绝缘层、屏蔽层和保护层组成;
特点
抗干扰能力强;适用于总线型拓扑结构;不易于维护;
分类
基带同轴电缆(阻抗为50欧姆)
细缆
连接距离:
最远925m(单段最远185m);
安装维护:
安装过程需要切断电缆,造价低,但接头多时容易产生接触不良的隐患;
标准:
10Base2
粗缆
连接距离:
最远2500m(单段最远500m);
安装维护:
安装过程不需要切断电缆,要单独安装收发器和收发器电缆,难度大,造价高;
标准:
10Base5
宽带同轴电缆(阻抗为75欧姆)
光纤
结构
光纤的横截面为圆形,由纤芯、包层和外保护套构成。
传输原理
发送端:将电信号通过发光二极管转换为光信号
接收端:用光电二极管将光信号转换成电信号
分类
单模光纤
只传输单一基膜的光,光信号沿轴路径直线传输,速率高,传输距离远(几十千米),成本高;光纤跳线中,一般约定黄色为单模光纤跳线;
多模光纤
可以传输多种模式的光,光信号在光纤壁之间波浪式反射,传输距离较近(几千米),损耗大;成本低;光纤跳线中,一般约定橙色为多模光纤跳线;
主要特性
信道带宽大,传输速率快,可达1000Mbps以上
传输距离远
抗干扰能力强,传输质量高
信号串扰小,保密性好
光纤尺寸小,质量轻,便于敷设和运输
制作光纤的材料就是制作塑料或玻璃的材料,质地较脆,机械强度低,材料来源丰富,环保
无辐射,难以窃听
光缆适应性强,寿命长
无线介质
分类
无线电波
无线电波是指在自由空间(包括空气和真空)传播的射频频段的电磁波。
微波
微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波;微波频率比一般的无线电波频率高,通常也称为“超高频电磁波”
激光
1、地面间短距离通信;
2、短距离内传送传真和电视;
3、由于激光通信容量大,可作导弹靶场的数据传输和地面间的多路通信。
4、通过卫星全反射的全球通信和星际通信,以及水下潜艇间的通信。
红外线
几乎不会受到电气、天电、人为干扰,抗干扰性强。
红外线通信机体积小,重量轻,结构简单,价格低廉。
必须在直视距离内通信,且传播受天气的影响
特性
突破有线网的限制,布线、安装方便,利用空间电磁波实现站点之间的通信,可以为广大用户提供移动通信
调制解调器modem
两台计算机通过电话线进行数据传输时,负责数字模拟(D/A)互相转换的设备;
主要功能
调制:计算机发送数据时,把数字信号转换为电话线上能传输的模拟信号
解调:计算机接收数据时,把电话线上的模拟信号还原为计算机能识别的数字信号
分类
外置式
内置式
网卡NIC
又称为网络适配器。计算机要在网络上进行通信,就必须具有的硬件。一台计算机可以绑定多个网卡,一个网卡上可以绑定一个MAC地址
主要功能
数据的封装和解封
链路管理
编码和译码
分类
按支持的计算机种类分
标准的以太网卡(台式机)
PCMCIA网卡(便携机)
按支持传输速率分
10Mbps网卡
100Mbps网卡
1000Mbps网卡
10Gbps网卡
按支持的电缆接口分
RJ-45接口(双绞线)网卡
BNC接口(细同轴电缆)网卡
AUI(粗同轴电缆)网卡
物理地址(MAC地址)
有48位二进制数组成,通产用12位十六进制数来表示,如54-2F-75-09-B4-B6
查看MAC地址的DOS命令:ipconfig/all
交换机Switch
又称为多端口网桥。交换机所有端口都在一个广播域中。一个端口就是一个冲突域。
工作原理
根据所接收帧的源MAC地址构造转发表,根据所接收帧的目的地址进行过滤和转发操作。可以在同一时刻进行多个端口对之间的数据传输,每一端口都可视为独立网段,连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽。
主要功能
地址学习
将每一端口相连设备的MAC地址同相应端口映射起来,构成MAC地址表存放在交换机的缓存中。
转发/过滤
当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中映射时,它被转发到连接目的地结点端口,而不是所有端口。如果交换机收到的数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中,则向所有端口转发。广播帧和组播帧也向所有端口转发。
消除回路
通过生成树协议避免回路的产生,同时允许存在后备路径。
交换方式
直通式
交换机在输入端口检测到一个数据包时,检查该包的包头,取包的目的地址,启动内部的动态查找表转换成相应的输出端口,在输入与输出交叉处接通,把数据包直通相应的端口,实现交换功能。
存储-转发式
是计算机网络领域应用最广泛的方式
碎片隔离式
介于前两者之间的一种解决方案
分类
广域网交换机
主要应用于电信领域,提供通信用的基础平台
局域网交换机
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
10千兆以太网交换机
FDDI交换机
ATM交换机
令牌环交换机
根据交换机工作的协议层划分
三层交换机
具有路由功能
二层交换机
根据规模不同划分
企业级交换机
部门级交换机
工作组交换机
根据是否支持网管功能划分
应用
堆叠
概念
将数个交换机的主干连接起来,形成一个大的逻辑上单一的交换机。
特点
通过专门的堆叠口,不能与交换机其他的RJ-45混接
堆叠电缆由厂家自行定义
堆叠端口由厂家自行定义,因此,不同厂家的产品除非完全一样,否则,不能互相堆叠
级联
概念
将一台交换机的Up-Link口接到另一台交换机的任何一个RJ-45即实现交换机之间的级联
特点
使用交换机的RJ-45口实现
级联电缆就是标准五类双绞线
不同厂家的交换机可以互相级联
网桥
工作在数据链路层的设备
主要功能
用于连接两个局域网,根据MAC地址来转发帧,它可以有效地连接两个LAN,使本地通信限制在本网段内,转发相应的信号至另一网段。
主要作用
隔离局域网间的冲突
提高网络性能
提高网络的安全性
扩展网络覆盖范围
集线器HUB
主要功能
对接收到的信号进行再生整形放大,以扩大网络的传输距离,同时把所有结点集中在意它为中心的结点上,采用CSMS/CD 访问方式。
特点
每个接口简单地收发比特,不进行碰撞检测。
采用广播式发送数据。网络较大时甚至可能造成网络瘫痪,所以只适合较小的网络。比如家庭内部的局域网。
HUB是一个多端口的转发器,当以HUB为中心设备时,网络中某条线路产生了故障,并不影响其他线路的工作,所以HUB在局域网中得到广泛的应用,大多数情况它用在星型和树形网络拓扑结构中。HUB的“UP-Link”端口是级联端口。
分类
按支持的传输速率分类
10Mbps集线器
100Mbps集线器
按是否可堆叠分类
普通集线器
可堆叠式集线器
按是否支持网管功能分类
简单地集线器
带网管功能的集线器
中继器Repeater
又称为重发器,物理层设备
主要功能
负责连接各个电缆段,对信号进行放大和整形,通过对数据信号的重新发送或者转发来扩大网络传输的距离,适用于类型完全相同的两个网络互联(不能用于连接两个不同类型协议的网段,如以太网和令牌环网)
分类
直接放大式
信号再生式
路由器Rouer
工作原理
为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳的传输路径,并据此将该数据有效地传送到目的站点。
主要功能
连接不同的网络
选择信息传送的最佳线路、即路由选择
静态路由
动态路由
路由器可以作为网关,共享上网
对数据进行处理。收发数据包,具有对数据的分组过滤、复用、加密、压缩等各项功能
实现网络管理和系统支持功能
进行外部网关协议和其他自治域之间拓扑信息的交换
分类和应用
功能上可以划分
核心层(骨干级)路由器
企业级路由器
访问层(接入层)路由器
结构上可以划分
模块化路由器
非模块化路由器
按所处网络位置划分
边界路由器
中间节点路由器
网关
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。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。
防火墙Firewall
是保护网络安全的访问控制设备,是架设在内部网和外部网之间,专用网与公共网之间的保护屏障。
分类
硬件防火墙
软件防火墙
功能
隔离、阻挡攻击(防黑客)
入侵检测
访问权限控制过滤及屏蔽垃圾信息等
路由器与交换机比较
工作层次不同
交换机工作在第二层数据链路层,路由器工作在第三层网络层
数据转发所依据的对象不同
交换机利用物理地址及MAC地址来确定转发数据的目的地址;路由器利用不同的网络ID号及IP地址来确定数据转发的地址。
是否分割广播域
交换机只能分割冲突域,不能分割广播域;路由器可以分割广播域。
路由器提供了防火墙功能。路由器不传送那些不支持路由协议的数据包和未知网络的数据包
交换机与集线器比较
工作层次不同
从OSI体系结构来看,集线器属于第一层物理层设备,而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备。也就是说集线器只是对数据的传输起到同步、放大和整形的作用,对于数据传输中的短帧、碎片等无法进行有效的处理,不能保证数据传输的完整性和正确性;而交换机不但可以对数据的传输做到同步、放大和整形,而且可以过滤短帧、碎片等。
工作方式不同
集线器是一种广播模式,也就是说集线器的某个端口工作的时候,其它所有端口都能够收听到信息,容易产生广播风暴,当网络较大时网络性能会受到很大影响;而交换机就能够避免这种现象,当交换机工作的时候,只有发出请求的端口与目的端口之间相互响应而不影响其它端口,因此交换机就能够隔离冲突域并有效地抑制广播风暴的产生。
带宽不同
集线器不管有多少个端口,所有端口都共享一条带宽,在同一时刻只能有两个端口传送数据,其它端口只能等待,同时集线器只能工作 在半双工模式下;而对于交换机而言,每个端口都有一条独占的带宽,当两个端口工作时不影响其它端口的工作,同时交换机不但可以工作 在半双工模式下而且可以工作在全双工模式下。