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计算机网络硬件：选择网络传输介质及网卡

计算机网络硬件：选择网络传输介质及网卡. 本次课的目标. 拟实现的能力目标 能正确识别传输介质 能正确使用网络接线 能进行网卡硬件和驱动程序的安装。 相关支撑知识 传输介质特性 网卡功能、分类. 一、网卡（网络适配器）. 网络适配器 NIC （ Network Interface Card ）也称网卡。网卡是构成计算机网络系统中最基本的、最重要的和必不可少的连接设备，计算机主要通过网卡接入网络。. 网卡的作用. ⑴ 代表固定的网络地址 在网络中传输数据，必须确定数据从哪台计算机来，到哪台计算机去，如何标识这些计算机呢？这就要靠网卡的物理地址来标识。

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计算机网络硬件：选择网络传输介质及网卡

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  1. 计算机网络硬件：选择网络传输介质及网卡

  2. 本次课的目标 • 拟实现的能力目标 • 能正确识别传输介质 • 能正确使用网络接线 • 能进行网卡硬件和驱动程序的安装。 • 相关支撑知识 • 传输介质特性 • 网卡功能、分类

  3. 一、网卡（网络适配器） • 网络适配器NIC（Network Interface Card）也称网卡。网卡是构成计算机网络系统中最基本的、最重要的和必不可少的连接设备，计算机主要通过网卡接入网络。

  4. 网卡的作用 ⑴ 代表固定的网络地址 • 在网络中传输数据，必须确定数据从哪台计算机来，到哪台计算机去，如何标识这些计算机呢？这就要靠网卡的物理地址来标识。 • 数据从一台计算机传输到另外一台计算机时，也就是从一块网卡传输到另一块网卡，即从源网络地址传输到目的网络地址。 • 以太网网卡的物理地址(Ethernet Address)是由十六进制数表示的、长度为6个字节的一组数字。 • IEEE802标准为每个网卡规定了一个6个字节48位的全局地址，它是站点的全球唯一的标识符，与其物理位置无关。——MAC地址（物理地址） • MAC地址的前3个字节（高24位）由IEEE统一分配给厂商，低24位由厂商分配给每一块网卡。所有厂商生产的所有网卡，物理地址绝对不会相同。 • 网卡地址也是称为网卡的物理地址，可以认为就是该网卡所在站点的MAC地址。

  5. ⑵ 转换数据并将数据送到网线上 • 网络上传输数据的方式与计算机内部处理数据的方式是不相同的，它必须遵从一定的数据格式(通信协议)。当计算机将数据传输到网卡上时，网卡会将数据转换为网络设备可处理的字节，那样才能将数据送到网线上，网络上其它的计算机才能处理这些数据。 • ⑶ 接收数据并转换数据格式 • 在网络中，网卡的工作是双重的：一方面它将本地计算机上的数据转换格式后送入网络；另一方面它负责接收网络上传过来的数据包，对数据进行与发送数据时相反的转换，将数据通过主板上的总线传输给本地计算机。

  6. 网卡分类 • ⑴ 按网卡的工作方式可分为： • ① 半双工：它的意思是虽然网卡可以接收发送数据，但是一次只能做一种动作，不能同时收发。 • ② 全双工：就是能够“同时”接收与发送信号，例如电话就是一种全双工传输设备，我们在听对方讲话的同时，也可以发话给对方。理论上，全双工传输可以提高网络效率，但是实际上仍是配合其他相关设备才有用。例如必须选用双绞线的网络缆线才可以全双工传输，而且中间所接的集线器可交换机，也要能全双工传输；最后，所采用的网络操作系统也得支持全双工作业，如此才能真正发挥全双工传输的威力。一般来说，现在绝大部分的网卡都是全双工的了。

  7. ⑵ 按网卡的工作对象可分为普通工作站网卡和服务器专用网卡 • ① 普通工作站网卡是一般计算机上使用的网卡，主要特点是价康物美，兼容性强等特点，如图2-1所示为普通PCI网卡。

  8. ② 服务器专用网卡是为了适应网络服务器的工作特点而专门设计的，价格较贵，但性能很好。图2-2是Intel千兆以太网卡－PRO/1000 XT Server Adapter，它从电路设计、布局、用料上都比普通网卡高出不少档次。 图2-2 Intel的千兆位以太网卡

  9. ⑶ 按网卡的总线类型可分为ISA网卡、EISA网卡和PCI网卡 • 因PC技术的发展，先后出现了不同接口类型的网卡，主要有以下几种： • ① ISA网卡：工业标准结构，较原始的计算机上使用的总线结构，8位或16位机器主板上使用，已淘汰。 • ② EISA网卡：扩展工业标准结构，使用32位的总线结构，在386，486主板上可以找到，也渐渐的淡出市场。 • ③ PCI网卡：即插即用总线结构，现在的主流总结结构方式，还有专门用于笔记本计算机的PCMCIA网卡。

  10. ⑷ 按网卡的接口类型可分为BNC接口、AUI接口、RJ-45接口及光纤接口 • 根据传输介质的类型不同，主要有以下几种： • ① BNC接口(细缆)网卡：用于总线结构的细同轴电缆中。 • ② AUI接口(粗缆)网卡：通常只有在连接粗同轴电缆(RJ-11)网线、或是连接收发器时才会使用。 • ③ RJ-45接口网卡(双绞线)：现在市场上的主要的接口方式，采用此接口的网卡速率有10Mbps、100Mbps和1000Mbps。 • 按用于连接传输介质的端口的数量，可以将网卡分为单接口网卡、双接口网卡(如RJ-45+BNC)、3端口网卡(如RJ-45+BNC+AUI)等。 • ④ 光纤接口网卡：正在进入主流的接口方式，但还比较贵。

  11. ⑸ 按网卡的传输速率可分为10Mbps网卡、100Mbps网卡、10/100Mbps自适应网卡、1000Mbps网卡几种： • ① 10Mbps网卡：老的EISA网卡、或者带BNC口与RJ-45口的网卡。 • ② 100Mbps网卡：传输速率固定为100Mbps的网卡。 • ③ 10/100Mbps自适应网卡：自适应是指网卡可以与远端网络设备(集线器或交换机)自动协商，确定当前的可用速率是10Mbps还是100Mbps。 • ④ 1000Mbps网卡：服务器应该采用千兆以太网网卡，这种网卡多用于服务器与交换机之间的连接，以提高整体系统的响应速率。

  12. 网卡的选择 • 目前绝大多数的网络采用以太网技术，下面重点以以太网网卡为例，讨论选购网卡时应注意的问题。购买时应注意以下几个重点： • ⑴ 网卡的总线类型 • 现在市场上的主流总线接口是PCI接口，ISA接口已很少出现在主板上，而且PCI接口支持即插即用、速度相对比较快，而且安装设置相对比较容易，所以现在应该选择PCI接口的网卡为好。 • ⑵ 网卡的速度 • ⑶ 网卡的接口类型 • ⑷ 网卡的兼容性 • 适用性好的网卡应通过各主流操作系统的认证，至少具备如下操作系统的驱动程序：Windows、Netware、Unix、Linux等。相应的，市场上主流的网卡一般都带有这几种操作系统的驱动程序。 • 另外，有的网卡在BootROM上做文章，加入防病毒功能；有的网卡则与主机板配合，借助一定的软件，实现远程唤醒(Wake on LAN)功能，可以通过网络远程启动计算机；还有的计算机则将网卡集成到了主机板上。 • ⑸ 网卡生产商

  13. 二、传输媒体(介质) • 传输介质的基本功能是携带数据信息。 • 传输介质有许多类型的，典型的有：同轴电缆、非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线、光缆等。 • 影响传输介质选用的指标有： • 传输距离 • 网络拓扑的结构 • 成本 • 安装的难易 • 容量 • 抗干扰能力 、可靠性

  14. 传输频率与传输速率的区别 • 线缆的频带带宽(MHZ)：表示的是单位时间内线路中的信号振荡的次数，是一个表征频率的物理量。 • 线缆上传输的数据速率(Mbps)：表示的是单位时间内线路中传输的二进制位的数量，是一个表征速率的物理量。 • 传输频率表示传输介质提供的信息传输的基本带宽，带宽取决于所用导线的质量、每一根导线的精确长度及传输技术。

  15. 有线传输媒体 • 双绞线

  16. 常见双绞线的型号

  17. 同轴电缆

  18. 同轴电缆 • 细同轴 • 50 Ω ，D=1.02cm，10Mbps • 185m、4中继、5段（925m） • 优缺点：价格低 • 安装方便（T型连接器、BNC接头、Terminator） • 抗干扰能力强 • 距离短 • 可靠性差

  19. 同轴电缆 • 粗同轴 • 50Ω ，D=2.54cm，10Mbps • 500m、4中继、5段（2500m） • 优缺点： • 价格稍高 • 安装方便（收发器、收发器电缆、Terminator） • 抗干扰能力强 • 距离中等 • 可靠性好

  20. 光纤 • 依靠光波承载信息 • 速率高，通信容量大 仅受光电转换器件的限制（＞100Gb/s） • 传输损耗小，适合长距离传输 • 抗干扰性能极好，保密性好 • 轻便

  21. 光纤传输原理——利用了光的反射 • 光从一种介质入射到另一种介质时会产生折射。折射量取决于两种介质的折射率。当入射角≥临界值时产生全反射，不会泄漏。 • 光纤：纤芯-折射率高、玻璃包层-折射率低 • 亮度调制，有脉冲-1，无脉冲-0 • 光传输系统：光源、介质、光检测器 • 光源: 850nm/1300nm/1500nm • 发光二极管 / 激光二极管 • 介质: 光纤 • 光检测器: 光电二极管PIN/雪崩二极管APD • 单向传输，双向需两根光纤

  22. 用光纤传输电信号时，在发送端先将其变成光信号，而在接收端又要由光检测器还原成电信号。光纤的电信号传送过程如图2-7所示。用光纤传输电信号时，在发送端先将其变成光信号，而在接收端又要由光检测器还原成电信号。光纤的电信号传送过程如图2-7所示。 图2-7 光纤的电信号传送过程

  23. 外护套 加固材料 塑料屏蔽层 玻璃纤维和屏蔽层 光纤 光缆外观图 光缆结构示意图

  24. 光纤的分类 • 单模光纤 ：单束光，纤芯直径一般在8－10μm之间，包层直径为125μm，传输距离长，用于室外，较贵 • 多模光纤：多束光，纤芯直径一般在 50－100μm之间，包层直径为125 －230μm之间，传输距离短，用于室内，便宜

  25. 介质的比较

  26. 无线介质 • 使用电磁波或光波携带信息 • 无需物理连接 • 适用于长距离或不便布线的场合 • 易受干扰

  27. 微波通信 • 载频2～40GHZ范围，频率高，可同时传送多路信息。沿直线传播，受距离限制，直接传播的距离与天线高度有关，天线越高传输越远，超过一定的距离需中继。

  28. 地面微波接力

  29. 卫星通信 • 微波通信的一种特殊形式。利用地球同步卫星做中继转发微波信号。容量大，传输距离远，但是传输延迟时间长。

  30. 地球同步卫星

  31. 传输介质的选择 • 传输介质的选择要从以下因素来考虑：网络拓扑的结构、实际需要的通信容量、可靠性要求、能承受的价格范围。 • ⑴ 双绞线的显著特点是价格便宜，但与同轴电缆相比，其带宽受到限制。对于单个建筑物内的低通信容量网络来说，双绞线性能价格比可能是最好的。 • ⑵ 同轴电缆的价格要比双绞线贵一些，对于大多数局域网来说，需要连接较多设备而且通信容量相当大时可以选择同轴电缆。 • ⑶ 光纤作为传输介质，与同轴电缆和双绞线相比具有一系列优点：频带宽、速率高、体积小、重量轻、衰减小、能电磁隔离、误码率低等，已广泛用于高速数据通信网。随着光通信技术的发展和成本降低，光纤作为网络的传输介质也得到了普遍采用。

  32. 课堂小结 • 网卡、传输介质的作用

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