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新编大学计算机基础
1.10.3.1 8.3.1 网络硬件系统

8.3.1 网络硬件系统

网络硬件系统是指构成网络系统的物理设备,包括:计算机系统,终端设备,以及通信传输设备等。这些设备按其功能以及在网络中的作用可分:

1.服务器

计算机网络中的服务器,是指对连接于网络上的计算机及其利用者,提供某种服务的机器。网络服务器是网络上的一个特殊节点,是网络中心,目前流行的各种微机局域网络其访问控制方式均是集中控制型,其控制核心部件即网络服务器,一般是一个高档微机或一个以大容量硬盘为主的专用服务器担任。微机局域网操作系统也都是运行在网络服务器上。通常网络中至少有一个服务器,其运行效率直接影响着整个局域网的效率,如何选择和配置网络服务器是组建网络时非常重要的问题。

(1)网络服务器的作用主要是:

●运行网络操作系统,这是服务器的最主要功能。通过网络操作系统控制和协调网络各工作站的运行,处理和响应各工作站同时发出的各种网络操作要求。

●存储和管理网络中的共享资源。网络中共享的数据库、文件、应用程序等软件资源;大容量硬盘、打印机、绘图仪及其他贵重设备等硬件资源均存放或挂靠在网络服务器中,由网络操作系统对这些资源进行分配管理,使各工作站得以共享这些资源。

●网络管理员在网络服务器上对各工作站的活动进行监视控制及调整。

●在Client/Server(客户机/服务器)体系结构中,网络服务器不仅充当文件服务器,还应具有为各网络工作站的应用程序服务的功能。

(2)网络服务器的分类:

按网络服务器的应用可分为:文件服务器、应用程序服务器、通信服务器几大类。通常一个网络至少有一个文件服务器,网络操作系统及其实用程序和共享硬件资源都安装在文件服务器上。在实际网络中,这三类服务器可以用不同的微机分别充当,也可以用一个高档微机充当,在作为文件服务器、打印服务器、应用程序服务器的同时又作为通信服务器使用。

另外,按网络服务器的用途分类可分为专用网络服务器和通用网络服务器。按网络服务器的硬件结构可分为单处理器网络服务器和多处理器网络服务器等。

2.工作站

“网络”工作站是指挂接在局域网传输介质上供普通用户上网使用的微机,它们与单机运行的微机要求基本一致,但由于网上工作站可以共享网络服务器中的硬盘和打印机等设备,因而在硬盘、打印设备配置方面的要求可以低一些。只配软盘驱动器或者根本不配备磁盘驱动器称为“无盘工作站”。工作站通过插在其中的网络适配器(网卡)经传输介质与网络服务器相连。工作站可有自己的单独工作的操作系统,独立工作,但与网络相连时,需要将网络操作系统的一部分,即“工作站连接软件”安装在工作站上。在无盘工作站中必须在网络适配器上加插一片专用的启动芯片(远程复位EPROM),用作从服务器上来引导本地系统。

3.网络适配器

为了将服务器、工作站(通称智能设备)连到网络中去,需要在网络通信介质和智能设备之间用网络接口设备进行物理连接,局域网中多由一块网络适配器(网卡)完成这一功能。网卡(图8.3.1)插在微机扩展总线插槽内,通过总线与微机连接,网卡后部有BNC接口(与同轴电缆)或RJ45接口(与双绞线)(图8.3.2)相连。网卡是影响网络响应速度的重要部件,其基本功能包括:基本数据转换(例如并行到串行或串行到并行)、信息包的装配和拆装、网络存取控制、数据缓存、生成网络信号等。

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图8.3.1 网络适配

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图8.3.2 RJ45头及双绞线

4.网络连接介质

当网络服务器、工作站、网络适配器均已就位时,就要通过具体的通信介质将这些设备连接起来,最后构成网络硬件平台。选用何种连接介质取决于多种因素,它们必须与网络类型、网卡类型构造相对应。最流行的网络连接介质是双绞线、同轴电缆和光纤电缆。此外,还可以通过微波及无线电信号用卫星通信等手段建立网络物理连接。各种电缆的性能比较如表8.3.1所示。

表8.3.1 各电缆的性能比较

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5.网络互联设备

目前世界上许多计算机网络采用不同的硬件和软件系统,网络互联就是采用各种网络互联设备将同一类型或不同类型的网络相互联接起来组成地理覆盖范围更大、功能更强的互联网络,从而让连接在某一计算机网络上的用户能够访问其他网络上的资源,或与其他网络上的用户相互交换信息。网络互联设备有如下几种:

(1)中继器

中继器(Repeater)是当网络段超过容许的最大传输距离时,增加中继器,用以连接另外的网络段,它接收一个网络段网络接点发来的电信号并重新整形、放大,再发送到另一网络段上去。用中继器连接各网络段后,整个系统仍属于一个整体。

(2)集线器

集线器(Hub)是中继器的一种形式,区别在于集线器能够提供多端口服务,也称为多口中继器。HUB目前已成为局域网极其重要的设备,其技术得到飞速的发展,HUB已具有中继器,网桥的功能,某些产品甚至已具有路由器功能,在网络连接中处于中心位置。

(3)网桥

网桥(Bridge)的作用是连接两个同类的网络,所谓同类网络是指两个局域网具有同一类型的网络操作系统,例如两个Novell子网连接时便需要通过网桥实现。

(4)路由器

路由器(Router)的功能比网桥更强,它用于两个以上同类网络的互联,它除了应具有网桥的全部功能外还应具有路径选择功能。即当要求通信的工作站分别处于两个局域网且两个工作站之间存在多条通路时,路由器应能根据当时网络上的信息拥挤程度自动地选择传输效率比较高的路径。

(5)网关

网关(Gateway)又称信关。当异种网(指异种网络操作系统)互联,或者局域网与大型机相互联,以及局域网与广域网互联时,需要配置网关。网关设备比路由器复杂。当异型局域网连接时,网关除具有路由器的全部功能外,更重要的是进行由于操作系统差异而引起的不同通信协议之间的转换,所以又叫做协议转换器。

(6)终端匹配器

终端匹配器也叫端接器,只在总线型网络上使用,安装在总线两端,用于匹配之用。一般是一个内装匹配电阻(例如500)的硬件连接器,其作用是吸收信道上的电磁波,避免反射,保证网络的正常运行。

(7)交换机(Switch)

以上讲的都是传统的网络互联设备,但近年来随着网络互联技术的不断发展,出现了一种新型网络互联设备——交换机(图8.3.3),它越来越多地应用于组建局域网,以及局域网的互联,交换机与路由器的功能正逐步结合,成为功能强大的联接主干网的重要设备。交换机是一个多端口的网络部件,它能够接收由任一端口发来的数据帧,暂时存储,然后再把它转发到另一端口,它是属于数据链路层上的硬件设备,它的基本功能也是路径选择和数据交换,通常是由软件完成路径选择功能,而由硬件连接来实现数据交换。

交换机与网桥最大的区别在于:它能够在端口间同时建立多路联接,而网桥每次只能建立单路联接。另外,交换机还有一个突出优点,就是它可以通过跳线或软件设定,来实现一个端口数据向多个端口转发。

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图8.3.3 交换机