读书札记：接入网技术(一)

 

调制解调器、网卡、ADSL、路由器、交换机、集线器、以太网

 

 

 

调制解调器(Modem)：

 

    是计算机与电话线之间进行信号转换的装置，由调制器和解调器两部分组成，调制器是把计算机的数字信号（如文件等）调制成可在高频模拟线上传输的声音信号的装置，在接收端，解调器再把高频模拟信号转换成计算机能接收的数字信号。通过调制解调器和电话线就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

 

   内置式调制解调器其实就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。

 

    外置式调制解调器则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，可方便您监视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。

 

 

    调制解调器的一个重要性能参数是传输速率，目前市面上28.8K、33.6K和56K的调制解调器都有，而且56K的调制解调器已经成为市场的主流产品。但由于国内通信线路的限制，以及用户太多、国际出口太少的缘故，平时使用很难达到上述速率，因此，如果您使用时传输速率显示只有每秒几K甚至更低，您也不用怀疑电脑或调制解调器有什么问题。

 

 

不对称数字用户线(ADSL):

 

    Asymmetric Digital Subscriber Line,简称ADSL,是一种利用现有的传统电话线路高速传输数字信息的技术。与传统传输技术相比，ADSL是一种宽带调制解调器技术，这种技术能把一般的电话线路转换成高速的数字传输通路，供互联网络及公司网络告诉接收/发送信息使用,同时还可以提供各种实时的多媒体服务。

    

ADSL Modem与Cable Modem的比较:

  

    电缆调制解调器(Cable Mode)的HFC接入方案采用分层树型结构，其优势是带宽比较高(10M)，但这种技术本身是一个较粗糙的总线型网络，这就意味者用户要和邻近用户分享有限的带宽，当一条线路上用户激增时，其速度将会减慢。再者，有关资料表明，大部分情况下, HFC方案必需兼顾现有的有线电视节目，而占用了部分带宽，只剩余了一部分可供传送其它数据信号,所以Cable Modem的理论传输速率只能达到一小半。国外公司实验表明，其速率减为 1M-2Mbps，更常见的是 400K-500Kbps。综合来看，即使在理想状态下，HFC只相当于一个10Mbps的共享式总线型以太网，而ADSL接入方案在网络拓扑结构上较为先进，因为每个用户都有单独的一条线路与ADSL局端相连，它的结构可以看作是星型结构，它的数据传输带宽是由每一用户独享的。

 

ADSL与普通拨号 Modem及N-ISDN的比较：

    A) 比起普通拨号 Modem的最高56K速率，以及N-ISDN 128K的速率，ADSL的速率优势是不言而喻的。

 

    B) 与普通拨号 Modem 或ISDN相比， ADSL更为吸引人的地方是：它在同一铜线上分别传送数据和语音信号，数据信号并不通过电话交换机设备，减轻了电话交换机的负载，并且不需要拨号，一直在线，属于专线上网方式。这意味着使用ADSL上网并不需要缴付另外的电话费

    

    ADSL上网需要专用的调制解调器，原来用于拨号上网的调制解调器并不能连接ADSL，一般你在申请安装ADSL时运营商会赠送一个ADSL调制解调器。ADSL调制解调器的一端和普通电话线相连，另一端和电脑相连是否需要网卡要看ADSL调制解调器是什么接口的，目前ADSL调制解调器有两种接口，一种是USB接口，一种是以太网接口，USB接口的ADSL调制解调器不需要网卡(不过这种接口的调制解调器稳定性不好，而且不利于多台电脑共享上网，所以USB接口的ADSL调制解调器已不多见了)，以太网接口的ADSL调制解调器需要网卡。

 

路由器(Router)：

    

    路由器（Router）在OSI/RM中完成网络层中继或第三层中继的任务，从事不同网络之间的数据包的存储和分组（Packet）转发，是用于连接多个逻辑上分开的网络（所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网）的网络设备。它具有判断网络地址和选择路径的功能，能在多个网络互联环境中，建立灵活的连接；可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网；路由器只接受源站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。它不关心各子网使用的硬件设备，但要求运行与网络层协议相一致的软件。一般说来，异种网络互联与多个子网互联都应采用路由器来完成。由于它在两个局域网的网络层之间按帧传输数据时，需要改变两个局域网帧中的地址，亦即决定在网络之间数据传输时的路由去向，所以叫“路由器”。

 

    主要功能是内外网ip地址转化,其WAN口连外网（ADSL网口），多个LAN口连多台计算机，分配多个内网地址。而外网ip只有一个。

 

 

 

交换机(Switch)：

     

    交换机也叫交换式集线器，是局域网中的一种重要设备。它可将用户收到的数据包根据目的地址转发到相应的端口。交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。

它与一般集线器的不同之处是：集线器是将数据转发到所有的集线器端口，既同一网段的计算机共享固有的带宽，传输通过碰撞检测进行，同一网段计算机越多，传输碰撞也越多，传输速率会变慢；而交换机每个端口为固定带宽，有独特的传输方式，传输速率不受计算

机台数增加影响，所以它更优秀。

 

 

 

 

集线器(Hub)：

 

    一种特殊的中继器，可作为多个网段的转接设备，因为几个集线器可以级联起来。智能集线器，还可将网络管理、路径选择等网络功能集成于其中。集线器是管理网络的最小单元，是局域网的星型连接点。它对工作站进行集中管理，不让出问题的区段影响整个网络的正常运行。Hub是局域网中应用最广的连接设备，目前若按配置形式可分为独立型集线器、模块化集线器和堆叠式集线器三种。

 

 

交换机和路由器的区别是：

 

    1、工作层次不同 最初的的交换机是工作在OSI／RM开放体系结构的数据链路层，也就是第二层，而路由器一开始就设计工作在OSI模型的网络层。由于交换机工作在OSI的第二层(数据链路层)，所以它的工作原理比较简单，而路由器工作在OSI的第三层(网络层)，可以得到更多的协议信息，路由器可以做出更加智能的转发决策。

 

    2、数据转发所依据的对象不同 交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址。而路由器则是利用不同网络的ID号 (即IP地址)来确定数据转发的地址。IP地址是在软件中实现的，描述的是设备所在的网络，有时这些第三层的地址也称为协议地址或者网络地址。MAC地址通常是硬件自带的，由网卡生产商来分配的，而且已经固化到了网卡中去，一般来说是不可更改的。而IP地址则通常由网络管理员或系统自动分配。

 

    3、传统的交换机只能分割冲突域，不能分割广播域；而路由器可以分割广播域由交换机连接的网段仍属于同一个广播域，广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播，在某些情况下会导致通信拥挤和安全漏洞。连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域，广播数据不会穿过路由器。虽然第三层以上交换机具有VLAN功能，也可以分割广播域，但是各子广播域之间是不能通信交流的，它们之间的交流仍然需要路由器。

 

    4、路由器提供了防火墙的服务 路由器仅仅转发特定地址的数据包，不传送不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送，从而可以防止广播风暴。交换机一般用于LAN-WAN的连接，交换机归于网桥，是数据链路层的设备，有些交换机也可实现第三层的交换。路由器用于WAN-WAN之间的连接，可以解决异性网络之间转发分组，作用于网络层。他们只是从一条线路上接受输入分组，然后向另一条线路转发。这两条线路可能分属于不同的网络，并采用不同协议。相比较而言，路由器的功能较交换机要强大，但速度相对也慢，价格昂贵，第三层交换机既有交换机线速转发报文能力，又有路由器良好的控制功能，因此得以广泛应用。

      

 

 

交换机和集线器的区别是：

 

    每一台接到交换机上的计算机都可以独享带宽，而集线器连接的计算机都是共享带宽的。

 

 

 

网卡(NIC)：

  

    网卡也叫“网络适配器”，英文全称为“Network Interface Card”，简称“NIC”，网卡是局域网中最基本的部件之一，它是连接计算机与网络的硬件设备。无论是双绞线连接、同轴电缆连接还是光纤连接，都必须借助于网卡才能实现数据的通信。

 

网卡的主要工作原理是整理计算机上发往网线上的数据，并将数据分解为适当大小的数据包之后向网络上发送出去。对于网卡而言，每块网卡都有一个唯一的网络节点地址，它是网卡生产厂家在生产时烧入ROM（只读存储芯片）中的，我们把它叫做MAC地址(物理地址),且保证绝对不会重复。 我们日常使用的网卡都是以太网网卡。目前网卡按其传输速度来分可分为10M网卡、10／100M自适应网卡以及千兆(1000M)网卡。如果只是作为一般用途，如日常办公等，比较适合使用10M网卡和10／100M自适应网卡两种。如果应用于服务器等产品领域，就要选择千兆级的网卡。

 

      

以太网(Ethernet)：

 

    以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信 协议 标准，组建于七十年代早期。Ethernet(以太网）是一种传输速率为10Mbps的常用局域网（LAN）标准。在以太网中，所有计算机被连接一条同轴电缆上，采用具有冲突检测的载波感应多处访问（CSMA/CD）方法，采用竞争机制和总线拓朴结构。基本上，以太网由共享传输媒体，如双绞线电缆或同轴电缆和多端口集线器、网桥或交换机构成。在星型或总线型配置结构中，集线器/交换机/网桥通过电缆使得计算机、打印机和工作站彼此之间相互连接。

 

以太网具有的一般特征概述如下：

 

共享媒体：所有网络设备依次使用同一通信媒体。

 

广播域：需要传输的帧被发送到所有节点，但只有寻址到的节点才会接收到帧。

CSMA/CD：以太网中利用载波监听多路访问/冲突检测方法（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）以防止 twp 或更多节点同时发送。

 

MAC 地址：媒体访问控制层的所有 Ethernet 网络接口卡（NIC）都采用48位网络地址。这种地址全球唯一。

 

Ethernet 基本网络组成：

 

共享媒体和电缆：10BaseT（双绞线），10Base-2（同轴细缆），10Base-5（同轴粗缆）。

 

转发器或集线器：集线器或转发器是用来接收网络设备上的大量以太网连接的一类设备。通过某个连接的接收双方获得的数据被重新使用并发送到传输双方中所有连接设备上，以获得传输型设备。

 

网桥：网桥属于第二层设备，负责将网络划分为独立的冲突域获分段，达到能在同一个域/分段中维持广播及共享的目标。网桥中包括一份涵盖所有分段和转发帧的表格，以确保分段内及其周围的通信行为正常进行。

 

交换机：交换机，与网桥相同，也属于第二层设备，且是一种多端口设备。交换机所支持的功能类似于网桥，但它比网桥更具有的优势是，它可以临时将任意两个端口连接在一起。交换机包括一个交换矩阵，通过它可以迅速连接端口或解除端口连接。与集线器不同，交换机只转发从一个端口到其它连接目标节点且不包含广播的端口的帧。

 

以太网 协议：IEEE 802.3标准中提供了以太帧结构。当前以太网支持光纤和双绞线媒体支持下的四种传输速率：

 

10 Mbps – 10Base-T Ethernet（802.3）

100 Mbps – Fast Ethernet（802.3u）

1000 Mbps – Gigabit Ethernet（802.3z)）

10 Gigabit Ethernet – IEEE 802.3ae