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课题 任务2.2局域网硬件设备 课时
教学内容 1、终端设备 2、通信设备 3、传输介质
教学目标 掌握常见网络通信设备的类型和特点 掌握常见传输介质的类型和特点
教学重点 网络通信设备的类型和特点 传输介质的类型和特点
教学难点 网络通信设备的类型和特点 传输介质的类型和特点
教学活动及主要语言
一、创设意境，导入新课（设疑法、提问法） 导入：上节课学习局域网有几种常见的拓扑和常见类型？ 二、新课教学（讲解法、提问法、示范法） 1、网络服务器 服务器（Server）发展到今天，适应各种不同功能、不同环境的服务器不断地出现，分类标准也多种多样。 （1）服务器按应用层次可划分为入门级服务器、工作组级服务器、部门级服务器和企业级服务器四类。 （2） 按服务器的机箱结构来划分，可以把服务器划分为“台式服务器”、“机架式服务器”、“机柜式服务器”和“刀片式服务器”四类。 2.网络工作站 网络工作站是指用户能够在网络环境中工作，访问网络共享资源的计算机系统，通常又称为客户机（Client）。网络工作站是连接在局域网上的一台计算机，用户通过它来访问网络，共享资源。 3、传输介质 传输介质是通信双方交流信息的物理通道，用于两个网络站点之间原始比特流的实际传输。传输介质的品种繁多，每一种介质在带宽、延迟、信号衰减、抗干扰能力、传输距离、安装维护难度等方面都不相同。传输介质的选用是非常重要的，它对网络性能影响极大。在局域网中，常用的是有线传输介质，主要有双绞线、同轴电缆和光缆。 1）双绞线 双绞线分非屏蔽双绞线 （Unshielded Twisted Pair，UTP）和屏蔽双绞线（Shielded Twisted Pair，STP）两种。目前，局域网大多数使用的是 UTP。双绞线是两根绝缘导线互相绞结在一起的一种通用的传输介质，它可减少线间电磁干扰，适用于模拟、数据通信。在局域网中，UTP 已被广泛采用，其传输速率取决于芯线质量、传输距离、驱动和接收信号的技术等。如令牌环网采用第三类 UTP，传输速率最高可达 16Mbit/s，10Base-T 采用的三类UTP速率达 10Mbit/s，100Base-T采用的五类UTP传输速率达 100Mbit/s。UTP 价格较低，传输速率满足使用要求，适用于办公大楼、学校、商厦等干扰较小的环境，但不适于噪声大、电磁干扰强的恶劣环境。 2）同轴电缆 同轴电缆以硬铜线为芯，外包一层用密织的网状导体环绕的绝缘材料，网外又覆盖一层保护材料，按“同轴”的形式构成。在局域网中使用的同轴电缆有 75Ω 、50Ω 和93Ω 3种。RG59 型75Ω电缆是共用天线电视系统（CATV）采用的标准电缆，它常用于传输频分多路FDM方式产生的模拟信号，频率可达300～400MHz，称作宽带传输，也可用于传输数字信号。50Ω同轴电缆分粗缆（RG-8型或 RG-11型）和细缆（RG-58 型）两种。粗缆抗干扰性能好，传输距离较远，细缆价格低，传输距离较近，传输速率一般为10Mbit/s，适用于以太网。RG-62 型93Ω 电缆是Arcnet 网采用的同轴电缆，通常只适用于基带传输，传输速率为2～20Mbit/s。 3）光缆 光缆是光纤电缆的简称，是传送光信号的介质，它由纤芯、包层和外部一层增强强度的保护层构成。纤芯是采用二氧化硅掺以锗、磷等材料制成，呈圆柱形。外面包层由纯二氧化硅制成，它将光信号折射到纤芯中。光纤分单模和多模两种。单模只提供一条光通路，在无中继的条件下，传输距离可达几十千米。多模有多条光通路，在无中继的情况下，传输距离可达几千米。单模光纤容量大，传输距离比多模远，价格较贵。目前单模光纤芯直径约 8.3μm/125μm， 多模光纤芯常用的为 62.5μm/125μm。光纤只能单向传输，如需双向通信，则应成对使用。光缆是目前计算机网络中最有发展前途的传输介质，它的传输速率可高达1000Mbit/s，误码率低，衰减小，传播延时很小，并有很强的抗干扰能力，适宜在泄漏信号、电气干扰信号严重的环境中使用，所以倍受人们青睐。光缆适用于点到点链路，所以常应用于环状结构网络。缺点是成本较高，还不能普遍使用。 4）无线介质 除了以上说的有线介质之外，在某些特殊的环境中还可以使用无线技术，将计算机连接起来。无线传输技术是利用大气和外层空间作为传播的通路，但由于信号波谱和传输技术的不同，主要包括微波、卫星微波和红外等。 微波通信是指用频率在 2 GHz～40 GHz 的微波信号进行通信。由于微波通信只能进行可视范围内的通信，并且大气对微波信号的吸收与散射影响较大，所以，微波通信主要用于几千米范围内的传输，不适用于铺设有线传输介质的情况，而且只能用于点到点的通信，速率也不高，一般为几百 Kb/s。 卫星微波通信是指利用人造卫星进行中转的通信方式。商用的通信卫星一般被发射到赤道上方 3.6×104 km的同步轨道上。另外也有中低轨道的小卫星通信，如摩托罗拉的铱星系统。卫星通信的特点是适用于很长距离的传输，如国际、洲际之间；传输延时较大，费用较高。 一般来说，影响传输介质选择的因素包括以下几个： 1.拓扑结构：拓扑结构与传输介质的物理特性、网络成本及应用环境的需要等诸多因素紧密相关。例如，星状结构不适合选用同轴电缆，可选择双绞线等方式通信。 2.容量：介质提供的传输速率应能够满足要求。 3.可靠性（差错率）：在可能的情况下，尽量选择可靠性高的介质。 4.应用环境：包括传输距离、环境恶劣程度、信号强度等。 目前常用的介质使用方式为：局域网由双绞线连接到桌面；光纤（包括单模和多模，视距离远近而定）作为通信干线；卫星微波用于跨国界和对偏远地区传输。 4、网络互联设备 这里的网络设备是指单个计算机连入网络及网络与网络互连时必须使用的设备，是集线器（Hub）、中继器（Repeater）、交换机（Switch）等网络连接设备和网桥（Bridge）、路由器（Router）、网关等网络互连设备的统称。通过这些设备可以把计算机连接起来组成局域网，或将局域网与局域网互连起来组成更大规模的互联网。网络设备是组建计算机网络的关键设备。比如：将计算机通过以太网卡、非屏蔽双绞线、RJ-45 连接器和网络设备交换机相连，连接在一起就能组成一个10Base-T以太网。 1）网卡（NIC） 网络接口卡（Network Interface Card， NIC），又称为网络适配器（Network Interface Adapter， NIA），简称网卡，网卡是安装在计算机中的一块电路板，它可以作为计算机的外部设备插在扩展槽中，用于实现计算机和传输介质之间的物理连接，为计算机之间相互通信提供一条物理通道，并通过这条通道进行高速数据传输。在局域网中，每一台联网计算机都需要安装一块或多块网卡，通过介质连接器将计算机接入网络电缆系统。 网卡工作在数据链路层，它主要完成物理层和数据链路层的大部分功能。网卡是局域网通信接口的关键设备，它是决定计算机网络性能指标的重要因素之一。 2.集线器（Hub） 当两台电脑通过非屏蔽双绞线进行“双机互连”传输距离大于100m时，信号可能会因逐渐衰减造成失真。为了实现双机互连，人们便在这两台电脑之间安装了一个“中继器”即集线器，将衰减的信号放大处理，重新恢复完整的信号继续传送，可扩大信号的传输范围。 集线器（Hub）作为一种集中管理网络的共享设备，从字面上理解，集线器就是将网线集中起来的网络设备。利用集线器不仅可以将网络设备连接在一起，而且还可起到扩大网络范围的作用。当然，网络范围并不是可以无限扩大的，即使信号衰减能够得到控制，信号传输时间过时，也会出现错误。因此，集线器级联一般不能超过4级。 集线器可以按传输速率、配置形式、管理方式和端口数的不同进行分类，组网时应根据入网的计算机和其他设备的数量选择合适的集线器，并留下一些余量为扩充网络做准备。 （1） 按照端口的数目不同，集线器可分为8口、16口和24口等，端口数多，价格会相对高一点。 （2） 按提供的带宽，可以将集线器分为10/100自适应，这里的带宽指得是集线器提供的数据传输带宽，其单位是bit/s。 （3） 按照扩展方式分类，集线器分为可堆叠集线器和不可堆叠集线器。当集线器的端口不够用时，可以通过两种扩展方式增加端口数：堆叠和级联。 ① 堆叠是指通过专门的堆叠模块和连接线把几个集线器连接在一起。对于其他设备来说，这些堆叠在一起的集线器就相当于一个集线器。 ② 级联就是通过级联端口或普通端口把多个集线器连在一起，从而达到扩展网络的效果。级联之后集线器依旧是独立存在的，而不是一个整体。集线器往往都提供了级联端口，这个端口用以和上层交换机或其他集线器的普通端口相连。 （4） 依据管理方式的不同，集线器可以分为被动集线器、主动集线器、智能集线器和交换集线器。 3.交换机（Switch） 交换机（英文：Switch，意为“开关”）是一种用于电信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机，其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。 交换机工作在数据链路层，交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的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，数据包会被广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的MAC地址，并把它添加入内部MAC地址表中。 在计算机网络系统中，交换概念的提出改进了共享工作模式。而HUB集线器就是一种物理层共享设备，HUB本身不能识别MAC 地址和IP地址，当同一局域网内的A主机向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报头的MAC地址来确定是否接收。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讯，如果发生碰撞还得重试。这种方式就是共享网络带宽。 相对于集线器而言，交换机的种类更多。它可以按网络类型、结构、交换方式、应用规模、传输模式和管理方式等标准分类。 （1）按网络类型分类。 根据使用的网络技术类型，局域网交换机可以分为令牌环交换机、以太网交换机、FDDI交换机和ATM交换。 （2）按应用规模分类。 按应用规模的大小，交换机可以分为工作组级交换机、部门级交换机和企业级交换机。需要说明的是，不同企业的规模标准可能不尽相同。 （3）按交换方式分类 交换机通过以下三种方式进行交换： ① 直通式② 存储转发：③ 碎片隔离： （4）按传输模式分类 交换机的传输模式有全双工、半双工、全双工/半双工自适应。 （5）按管理方式分类。 按管理方式的不同，交换机可以分为可网管交换机和非网管型交换机。 4.路由器（Router） 所谓“路由”，是指把数据从一个地方传送到另一个地方的行为和动作，而路由器（Router），正是执行这种行为动作的机器，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。路由和交换机之间的主要区别就是交换机发生在OSI参考模型第二层（数据链路层），而路由发生在第三层，即网络层。这一区别决定了路由和交换机在移动信息的过程中需使用不同的控制信息，所以说两者实现各自功能的方式是不同的。 为了完成“路由”的工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据─路由表（Routing Table），供路由选择时使用。路由表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路由表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。在路由器中涉及到两个有关地址的名字概念，那就是：静态路由表和动态路由表。由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态（Static）路由表，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随未来网络结构的改变而改变。动态（Dynamic）路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。路由器根据路由选择协议（Routing Protocol）提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。 三、扩展项目 局域网的网络通信设备有哪些？各自有什么特点

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