第二章　局域网的硬件设备和操作系统 1.　通信介质 2.　通信设备 3.　局域网操作系统

2．1 同轴电缆 组建局域网的主要设备：通信介质（同轴电缆、双绞线和光纤）、通信设备（集线器、交换机和路由器）、服务器以及一些配件等。 　　组建局域网的主要设备：通信介质（同轴电缆、双绞线和光纤）、通信设备（集线器、交换机和路由器）、服务器以及一些配件等。 　　在局域网中常见的操作系统包括Windows、UNIX、Linux等。 2．1　同轴电缆 同轴电缆主要用于总线型网络拓扑结构的布线，由一根空心的圆柱网状导体和一根位于中心轴线的内导线组成。

(3)网络安装、维护比较困难，且成本较高。 2．1．1粗缆同轴电缆 　粗缆适用于较大型局域网的网络布线，它的布线距离较长，可靠性较好。在安装时具有如下特点： 　（1）粗缆局域网中每段长度500m，最多可采用4个中继器连接5个网段，最大传输距离2.5Km。 　(2)粗缆不能与网卡直接相连，需通过一个转接器转成AUI接头，然后再接到带有AUI接口的网卡上。 (3)网络安装、维护比较困难，且成本较高。 2．1．2　细缆同轴电缆 　　细缆应用于总线型拓扑结构的网络中，在安装时具有如下特点：

　(1)细缆局域网中每段长度为185m，最多可采用4个中继器连接5个网段，最大传输距离925m。 　 (2)网卡需要有BNC接口，并由BNC T型头连接到网络中。 (3)在主干线的两端必须分别安装50　电阻。 (4)安装简单，成本较低，但受网络布线结构限制，不便于维护。

2．2 双绞线　　 　　双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成，把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞合在一起，每一根导线在传输中发射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。 　　双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制，但价格低廉。 2．2．1　非屏蔽双绞线与屏蔽双绞线 1．非屏蔽双绞线 　　局域网中常用的双绞线是非屏蔽的5类4对的电缆线，传输速率可达到100Mbit/s。

　　5类双绞线外层保护胶皮厚，胶皮上标“CAT5” 字样； 　　超5类双绞线在传送信号时衰减更小，抗干扰能力更强。使用超5类双绞线，用户设备的受干扰程度只有普通5类线的1／4，且只有该类双绞线的全部4对线都实现全双工通信，主要用于千兆以太网。

2．屏蔽双绞线 　　屏蔽双绞线的屏蔽套一般采用铝／聚对苯二甲酸乙二醇酯纸带(AL／PET)，能够减小辐射，防止信息被窃，具有较高数据传输率（155Mbit/s）。 　　缺点是价格相对较高，安装时比非屏蔽双绞线困难，必须使用特殊的连接器。

2．2．2　双绞线的制作方法 　　双绞线的制作，就是把双绞线的4对8芯网线按一定规则插入到水晶头中，所需材料是双绞线和水晶头；所需工具是一把专用压线钳，双绞线的制作就是网线水晶头的制作。 1．直通网线的制作

　　先把4对芯线一字并排排列，然后再把每对芯线分开第1脚——橙白、第2脚——橙色、第3脚——绿白、第4脚——蓝色、第5脚——蓝白、第6脚——绿色、第7脚——棕白、第8脚——棕色，然后用网线钳垂直于芯线排列方向剪齐。自左至右编号的顺序规定为“1.2.3.4.5.6.7.8”。

　　按照相同的方法制作双绞线的另一端水晶头，芯线排列顺序一定要与另一端的顺序完全一样，这样整条网线的制作就算完成了。　　 2.交叉网线制作 　　交叉网线一般用在集线器（交换机）的级连和两台计算机用网卡直接连接等情况下。 　　当线的一端从左到右的芯线顺序依次为：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕时，另一端从左到右的芯线顺序则应当依次为：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕。

2．3 光纤 光缆具有很大的带宽。局域网的主干网都采用光纤作为通信介质。 2．3．1 光纤的基本特征 2．3　光纤 　　光缆具有很大的带宽。局域网的主干网都采用光纤作为通信介质。 2．3．1　光纤的基本特征 光纤是以光脉冲的形式传输信号，具有诸多优点： 　（1）传输的是数字的光脉冲信号，不易被窃听，数据传输安全性高。 　（2）外界的电磁波不会对光导纤维中的信号造成干扰。 　（3）信号传输频带宽，传输容量大，可高达几千兆bit/s。 　（4）传输速度快，且距离长。

　　缺点是光纤的成本较高，连接头需要使用熔接的方法制作，且需要专门的设备。 2．3．2　光纤的结构及通信原理

光纤有两种类型：多模光纤和单模光纤。模是指以一定角度进入光纤的一束光。 　　使用光纤传输信号时，光纤两端必须配有光发射机和接收机，光发射机负责将电信号转换为光信号，光接收机负责将光信号转换为电信号。实现电光转换的是发光二极管(LED)或注入式激光二极管(ILD)，实现光电转换的是光电二极管或光电三极管。如果信号传输距离较长，还需每隔一定的距离安装一台中继器。 2．3．3　多模光纤和单模光纤 　　光纤有两种类型：多模光纤和单模光纤。模是指以一定角度进入光纤的一束光。 　　多模光纤分为突变型折射率和渐变型折射率。 下一页

　　突变型折射率光纤：发光管以小于临界角发射的所有光都在光缆包层界面进行反射，并通过多次内部反射沿纤芯传播， 多模渐变型折射率光纤的散射通过使用具有可变折射率的纤芯材料来减小，折射率随离开纤芯的距离增加，导致光沿纤芯的传播好像是正弦波。

　　多模光纤采用发光二极管LED作为光源，其纤芯较粗，数据传输率低、传输距离短，成本较低。主要用于建筑物内或地理位置较近的区域。 　　所有发射的光都沿直线传播，称为单模光纤。 　　单模光纤通常使用ILD作为发光元件，成本较高。优点是传输频带宽、容量大、传输距离长。用于建筑物之间或地理分布较远的场合。

1）准备数据：将较高层数据放置在以太网帧内，而接收数据一方的网卡从帧中取出数据并上传到较高层。 2．4 网卡 　　网卡（Network Interface Card，NIC）即网络适配器，是用来连接计算机与网络的硬件设备，网卡插在计算机或服务器的插槽中，通过网线与网络连接，交换数据和共享资源。 2．4．1　网卡的功能 　1）准备数据：将较高层数据放置在以太网帧内，而接收数据一方的网卡从帧中取出数据并上传到较高层。 　　2）传送数据：网卡以脉冲的方式将信号通过电缆传送。

　　3）控制数据的流量：网卡负责控制数据的流量，在以太网中，网卡也负责检查数据是否碰撞，如果传送期间有碰撞，则等待一段时间后再进行传送。 2．4．2网卡的选择方法 1．网卡的接口类型

PCI网卡以32位传输数据，传输速率可以达到100 Mbit/s。 2．总线类型 　　PCI网卡以32位传输数据，传输速率可以达到100 Mbit/s。 3．传输速率 　　网卡主要有10 Mbit/s、10/100自适应、100 Mbit/s和1000 Mbit/s四类。 　　一般选择10/100 Mbit/s自适应网卡与100 Mbit/s网卡。而1000Mbit/s网卡是一种高速局域网技术。 4．是否支持远程启动

5．是否具有完整的适用于各种操作系统的驱动程序；是否具有即插即用功能，简化网卡的安装。

2．5　集线器 　　集线器就是一种多端口的中继器。集线器一般有4、8、16、24、32等数量的RJ45接口，通过这些接口，集线器便能为相应数量的电脑完成“中继”功能。 2．5．1　集线器的工作原理 　　集线器处于网络的“中心”，通过集线器对信号进行转发，8台电脑之间可以互连互通。 　　假如计算机1要将一条信息发送给计算机8，当计算机1的网卡将信息通过双绞线送到集线器上时，集线器并不会直接将信息送给计算机8，它会将信息进行“广播”。

　　当8个端口上的计算机接收到这条广播信息时，会对信息进行检查，如果发现该信息是发给自己的，则接收，否则不予理睬。

2．5．2　集线器的特点 集线器主要有两个特点： 1.共享带宽 2.半双工 2．5．3集线器的连接 1． 集线器的堆叠　 　　堆叠方式是指将若干集线器的以电缆通过堆栈端口连接起来，以实现单台集线器端口数的扩充。

2．级联 　　级联是另一种集线器端口扩展方式，它是指使用集线器普通的或特定的端口来进行集线器间的连接的。 　　（1）使用Uplink端口级联

（2）使用普通端口级联 　　集线器间还可以通过集线器的普通端口进行级联，连接双绞线要用交叉线了，就是说双绞线的两端要跳线，即1-3与2-6脚对调。

　　虽然集线器级连方式有专用“Uplink端口”方式和“普通端口”方式两种，但从网络连接距离来考虑的话最好选用“Uplink端口”方式，因为这种连接方式可以最大限度的保证下一个集线器的带宽和信号强度。

2．6　交换机 　　交换机也叫交换式集线器，它通过对信息进行重新生成，并经过内部处理后转发至指定端口，具备自动寻址能力和交换作用，由于交换机根据所传递信息包的目的地址，将每一信息包独立地从源端口送至目的端口，避免了和其他端口发生碰撞。 2.6.1　局域网交换机的工作原理 当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的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，交换机才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部地址表中。 2.6.2　局域网交换机的特点 　　如果以太网上拥有大量用户和各式各样的服务器，引起整个网络的性能下降。解决的办法之一就是在以太网上添加一个交换机。 1.独享带宽 2.全双工 2．6．3　局域网交换机与集线器的区别 　　集线器属于OSI的第一层物理层设备，而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备。

集线器采用一种“广播”模式，而当交换机工作的时候，只有发出请求的端口和目的端口之间相互响应，而不影响其他端口。 　集线器采用一种“广播”模式，而当交换机工作的时候，只有发出请求的端口和目的端口之间相互响应，而不影响其他端口。 　　集线器所有端口都是共享一条带宽，在同一时刻只能有两个端口传送数据，其他端口只能等待，工作在半双工模式下；而交换机每个端口都有一条独占的带宽，当两个端口工作时并不影响其他端口的工作，工作在全双工模式下。 2.6.4　局域网交换机的交换方式 ·直通方式(Cut through)： ·存储转发方式(Store＆Forward)：

·无碎片直通方式(Fragment Free) 　　存储转发方式具有最高的交换质量，但速度慢，适用于网络主干的连接。直通方式是最快的一种，由于对任何帧都不作过滤，所以误码率较高，适用于交换式网络的外围连接。 2．6．5 局域网交换机的选择方法 1．外形尺寸 2．端口带宽及类型 3．光纤接口 4．虚拟局域网(VLAN) 5．多媒体需求 6．第三层交换功能

2．7 路由器 路由器是工作在OSI 7层模型中第三层与第四层间的网络设备。 从应用上看，有内部路由器与边界路由器之分。 　从应用上看，有内部路由器与边界路由器之分。 　　内部路由的主要作用是将不同的网段连接起来，或是将不同网络操作系统上运行的不同协议进行转换，以实现异构互通。 　边界路由则以同步方式或异步方式通过专线、公共网接入Internet或实现局域网到局域网的连接。 2．7．1　路由器的作用

　　当两个不同结构的网络需要互连时，也可以通过路由器来实现。路由器可以使两个相似或不同体系结构的局域网段连接到一起，以构成一个更大的局域网或一个广域网。 2．7．2　路由器的工作原理 　　路由是指通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标地点的活动。 　　而对于路由器而言，它有一种用于翻译的字典——路径表。路径表保存着各种传输路径的相关数据，如子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。

　　路径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。 　　路由器可以让不同子网、网段进行互连，因此路由器一般安装在网络的“骨干”部位，而集线器、交换机工作在基层。 　　要与互联网相连，一般都是通过租用电信的DDN专线或者利用ADSL、Cable、ISDN等方式将企业网接入互联网，由于网络体系及所用协议的不同，也需要路由器来完成与互联网的互连工作。

　　路由和交换之间的主要区别就是交换发生在OSI参考模型的第二层（数据链路层），而路由发生在第三层，即网络层。 2．7．3　路由器选购的总原则 1．访问方式 2．端口 3．外形尺寸 4．品牌 5．安全方面

2.8　局域网操作系统 　　操作系统是局域网中的一个重要组成部分，它用来管理和控制着计算机的软件和硬件资源，并在用户与计算机之间担任着重要的桥梁作用。 　　常见的网络操作系统主要包括UNIX操作系统、Novell公司的Netware操作系统、微软公司的Windows NT4.0/ 2000/2003等操作系统以及Linux操作系统。 2．8．1 UNIX 　　UNIX操作系统是由美国贝尔实验室开发的一种多用户、多任务的通用操作系统。

　　由于其功能强大、技术成熟、可靠性好、网络功能强及开放性好等特色，可满足各行各业实际应用的需求，受到了广大用户的欢迎，已经成为重要的企业级操作平台。 1)可靠性高 2)极强的伸缩性 3)网络功能强 4)强大的数据库支持功能 5)开放性好 　　UNIX的缺点是一般用户很难掌握，因为UNIX系统自身非常庞大，不同功能之间的关联性很强。

Netware推出时间较早，且运行稳定，可同时支持多种拓扑结构，具有较强的容错能力。 　　UNIX的重点是大型的高端网络应用领域。在一般的中小型局域网中没有必要使用UNIX。 2．8．2 Netware 　　Netware推出时间较早，且运行稳定，可同时支持多种拓扑结构，具有较强的容错能力。 Netware的特点如下 ： 1)强大的文件及打印服务能力 2)良好的兼容性及系统容错能力 3)比较完备的安全措施 4)不足之处

　　Netware存在工作站的资源无法直接共享，安装及管理维护比对等网复杂，多用户需同时获取文件及数据时会导致网络效率降低，以及服务器的运算功能没得到发挥等。 2．8．3 Windows NT Server 　　Windows NT Server是微软步入网络操作系统市场的拳头产品。 Windows NT的网络功能及特点： 1)内置的网络功能 2)可实现“复合型网络结构” 3)良好的用户界面　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

4)组网简单，管理方便 2．8．4 Windows 2000 Server Windows 2000以Windows NT4.0/95/98为基础，继承了原有的优点，增加了许多新的特性和功能，使其在可靠性、可操作性、安全性和网络功能方面都得到了加强。 　　在局域网中使用较为广泛的是Windows 2000 Server和Windows 2000 Advanced Server。 1) Windows 2000新界面的特色 2）Windows 2000新的应用程序 3）Windows 2000 Server

Windows 2000 Server是为服务器开发的多用途操作系统，在极大地改善了可靠性和易管理性后，Windows 2000 Server现在可以轻松地处理几乎所有服务器作业。 Windows 2000 Server采用的其他新技术包括最新硬件和设备的良好支持、集成式终端服务、内建虚拟专用网络(VPN)的支持。 网络地址转换(NAT)的功能类似于路由器。

4）Windows 2000 Advanced Server Windows 2000 Advanced Server除了具有Windows 2000 Server的所有功能和特性之外，还有一些专为大型企业级服务器所设计的功能。 　　Windows 2000 Advanced Server对处理器的支持已达到了4路(8个)，具有更高的扩展性、互操作性和可管理性。 　　Windows 2000 Advanced Server集众多网络操作和Internet服务于一身，是较大型网络首选的操作系统。

5）Windows 2000 Data center Server 　　具有Windows 2000 Advanced Server的所有功能，支持16路(32个)对称多处理器操作、能够管理高达64GB的内存空间，它为大型的数据仓库、经济分析、科学和工程模拟、连机交易服务等应用进行了专门的优化。 2．8．5 Windows Server 2003 　Windows Server 2003包括4个产品，分别是Windows Web Server、Windows Standard Server、Windows Enterprise Server和Windows Data center Server，

1）Windows Web Server 　　Windows Web Server是为Web开发人员和使用者所专门开发的。 2）Windows Standard Server2003 　　是Windows 2000 Server的下一代产品，它是一个可靠的网络操作系统，可以满足不同规模的企业处理日常业务的需要。 3)Windows Enterprise Server 2003 是Windows 2000 Advanced Server的下一代产品，为大中型企业而设计的网络操作系统，可用于64位的计算机平台。

4)Windows Data center Server 2003 主要用于建立大型的数据库，担负网络的关键任务，高容量的实时事务处理等。 2．8．6 Linux Linux是一个UNIX操作系统的克隆，包含了所有人们期望操作系统拥有的特性。 Linux拥有先进的网络特性。 Linux支持所有通用的Internet协议。 　 Linux既可以作为一个客户端，也能作为服务器，而且被广泛地使用和测试。

2.9　局域网操作系统的选择方法 局域网选择操作系统时，应从网络自身的特点出发，遵循选择操作系统的基本原则。同时，权衡各方面的利弊，选择合适的操作系统。 2．9．1 选择操作系统的依据 1)安全性 2)可靠性 3)易用性 4)可维护性 5)可管理性 6)可集成性与可扩展性

2．9．2 小型局域网操作系统应具备的特点 ·操作系统的安装界面友好，安装过程简单。 ·网络的维护要方便，排除故障的方法和过程简单。 ·不同操作系统之间的兼容性要好。 ·所选操作系统要有广泛应用软件的支持. 2．9．3 选择合适的操作系统 如果是组建小型或中型网络，Windows 2000 Server或者Windows 2000 Advanced Server应该是比较好的选择。 如果是组建全新网络，规模又比较大，有远程互联的需要，对安全稳定性有较高的要求，那么就选择UNIX。

　　如果已具备了UNIX的操作经验，且服务器配置不太高，则可以选择Linux。 　　在组建对等网时可选择Windows98/Me/2000 Professional/XP Professional这些操作系统。