第9章數(shù)據(jù)終端與通信設(shè)備9.1數(shù)據(jù)終端

9.2通信設(shè)備

9.3網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)際互連設(shè)備

9.1數(shù)據(jù)終端

9.1.1數(shù)據(jù)終端的組成

數(shù)據(jù)終端通常由輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和控制器組成。輸入設(shè)備用來(lái)對(duì)輸入信息進(jìn)行編碼,以便進(jìn)行信息處理。輸出設(shè)備對(duì)處理過(guò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼?？刂破骺刂普麄€(gè)終端的工作過(guò)程,對(duì)輸入設(shè)備、輸出設(shè)備發(fā)送控制指令,并根據(jù)物理層的接口特性(包括機(jī)械特性、電氣特性和通信規(guī)約)與線路終端接口設(shè)備(如調(diào)制解調(diào)器、多路復(fù)用器、信道控制機(jī)等)相連。在工業(yè)控制系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)終端用來(lái)完成數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、處理和傳輸。由于這類設(shè)備是一種人-機(jī)對(duì)話設(shè)備,在地理位置上可以遠(yuǎn)離主機(jī),通常由人進(jìn)行操作,因此工作速率較低。我們最熟悉的計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)、ATM機(jī)等都是數(shù)據(jù)終端設(shè)備。數(shù)據(jù)終端的分類如圖9.1所示。

圖9.1數(shù)據(jù)終端的分類

9.1.2數(shù)據(jù)終端的分類

1.通用終端通用終端設(shè)備一般只具有輸入、輸出功能。這類數(shù)據(jù)終端一般功能明確、使用簡(jiǎn)單、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、通用性強(qiáng)。這里僅介紹幾種最常用的數(shù)據(jù)終端設(shè)備。

(1)鍵盤(pán)、打印類終端。鍵盤(pán)是應(yīng)用最悠久、最普及的終端設(shè)備之一。作為計(jì)算機(jī)必不可少的輸入設(shè)備之一,鍵盤(pán)的按鍵信號(hào)經(jīng)編碼器變成二進(jìn)制碼,然后通過(guò)控制器輸入計(jì)算機(jī)。目前鍵盤(pán)的品種規(guī)格很多,以個(gè)人計(jì)算機(jī)使用的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)為例,就有簡(jiǎn)易型82/83鍵和全功能型101/102鍵兩種。在一些數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備或嵌入式系統(tǒng)設(shè)備中,為了提高端口的利用率、簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)和使用的是專用鍵盤(pán)，如手機(jī)鍵盤(pán)、電子表按鍵盤(pán)、遙控器按鍵盤(pán)等。

打印終端(打印機(jī))按其打印形式分為擊打式和非擊打式兩類。擊打式打印機(jī)常見(jiàn)的有針式打印機(jī),它通常通過(guò)并行端口與計(jì)算機(jī)相連,由單片機(jī)作為控制器,接收計(jì)算機(jī)傳輸來(lái)的控制命令、字符打印命令或圖形打印命令,并譯碼輸出相應(yīng)控制信號(hào)。經(jīng)過(guò)打印頭擊打色帶將字符或圖形信息打印在紙張上。非擊打式打印機(jī)常見(jiàn)的有噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)。噴墨打印機(jī)是由單片機(jī)接收計(jì)算機(jī)傳輸?shù)目刂菩盘?hào),當(dāng)紙通過(guò)噴頭時(shí),噴頭通過(guò)細(xì)噴嘴在強(qiáng)電場(chǎng)作用下以高速墨水束的形式將墨水噴到紙上,形成點(diǎn)陣式字符或圖像。

激光打印機(jī)實(shí)際上是激光掃描技術(shù)和電子照相技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。激光打印機(jī)也是在單片機(jī)的控制下,接收來(lái)自計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào),將其轉(zhuǎn)換成視頻信號(hào),該信號(hào)通過(guò)視頻接口控制器轉(zhuǎn)換為激光驅(qū)動(dòng)信號(hào),然后由激光掃描系統(tǒng)產(chǎn)生載有字符信息的激光束,最后由電子照相系統(tǒng)使激光束成像并轉(zhuǎn)印到打印紙上。噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)通過(guò)并行端口或USB端口與計(jì)算機(jī)相連。現(xiàn)階段，使用USB端口實(shí)現(xiàn)與主機(jī)通信的打印機(jī)已成為主流產(chǎn)品。由于非擊打式打印機(jī)具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、打印質(zhì)量高、速度快、噪聲小、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了廣泛應(yīng)用。

(2)顯示類終端。顯示終端通?？膳渲孟鄳?yīng)的輸入控制部件(如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、觸摸屏、光筆等)、顯示器、存儲(chǔ)器等,以擴(kuò)展和增強(qiáng)顯示終端的功能。用戶可以借助輸入設(shè)備將數(shù)據(jù)和指令輸入控制器,對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)和顯示,供用戶觀察和監(jiān)視。顯示終端的重要組成部分是顯示器件,常用的有CRT顯示器(CRT,CathodeRayTube)和LCD顯示器(LCD,LiquidCrystalDisplay)兩類。傳統(tǒng)使用陰極射線顯像管的顯示器受到工藝限制,自身必須帶有臃腫的顯像管。今天的平面顯示器廠商充分發(fā)揮想象力,使他們的產(chǎn)品具有不同的設(shè)計(jì)概念和風(fēng)格。LCD顯示器具有全新的外型風(fēng)格,沒(méi)有CRT的光學(xué)、對(duì)焦等問(wèn)題,可以容易地在很小的顯示面積里使用很高的分辨率。例如,17in(英寸,1in=25.4mm)LCD顯示器可以很好地工作在1280×1024狀態(tài)下。LCD顯示器具有耗電省、不產(chǎn)生電磁輻射、無(wú)閃爍現(xiàn)象、外形尺寸小、重量輕、可視面積大等優(yōu)勢(shì)。由于LCD顯示器具有明顯的優(yōu)勢(shì),隨著其成本的下降，目前已得到了普遍應(yīng)用。

(3)識(shí)別類終端。識(shí)別類終端有兩類:一類實(shí)現(xiàn)對(duì)字符、標(biāo)記的識(shí)別;另一類實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音的識(shí)別。前者是借助光學(xué)和光-電轉(zhuǎn)換原理達(dá)到檢測(cè)和識(shí)別字符、標(biāo)記的目的,如條形碼識(shí)別器等;后者需先對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行分析,提取其中的特征信息,然后利用模式識(shí)別原理,控制和實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的識(shí)別,如語(yǔ)音識(shí)別錄入系統(tǒng)。

2.復(fù)合終端

(1)遠(yuǎn)程批閱終端。遠(yuǎn)程批閱終端是一種專門配置在遠(yuǎn)地運(yùn)行,并以聯(lián)機(jī)處理方式向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的終端設(shè)備,適用于批量作業(yè)處理的環(huán)境。圖9.2所示為一個(gè)遠(yuǎn)程閱卷系統(tǒng)示意圖。這類終端除具有輸入、輸出控制功能外,還具有數(shù)據(jù)緩沖及可編程等功能,因而可在本地完成包括傳輸控制、差錯(cuò)校驗(yàn)、碼形變換等任務(wù),不能處理的任務(wù)則交給遠(yuǎn)端的主機(jī)去完成。讀卡機(jī)就屬于遠(yuǎn)程批閱終端設(shè)備。

圖9.2遠(yuǎn)程閱卷系統(tǒng)示意圖

(2)事務(wù)處理終端。它是為適應(yīng)某種特定應(yīng)用環(huán)境而設(shè)計(jì)的一類終端設(shè)備。由于事務(wù)處理的對(duì)象較多,因此其終端設(shè)備的種類也較多。常見(jiàn)的有銷售終端、信貸終端、傳真終端等。銷售終端主要應(yīng)用于商業(yè)的零售場(chǎng)合,超級(jí)市場(chǎng)所采用的應(yīng)用條形碼來(lái)進(jìn)行識(shí)別的自動(dòng)銷售系統(tǒng)(POS,PointOfSale)就是一種典型的銷售終端。它用條形碼標(biāo)識(shí)各類商品,并作為POS機(jī)的輸入數(shù)據(jù)。根據(jù)商品的條形碼信息,從銷售商品數(shù)據(jù)庫(kù)存中檢索出該商品對(duì)應(yīng)的銷售價(jià)格,計(jì)算出顧客購(gòu)物應(yīng)付的款額。它不僅可用于收付賬管理,而且可用于商品庫(kù)存信息管理等。

信貸終端是一種能閱讀信用卡上磁性條形碼的設(shè)備,用來(lái)讀取信用卡的相關(guān)信息。一般信貸終端本身沒(méi)有數(shù)據(jù)處理能力,而是通過(guò)訪問(wèn)和檢索主機(jī)中相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)信息來(lái)確認(rèn)信用卡的相關(guān)信息。傳真終端實(shí)質(zhì)上是一種遠(yuǎn)程復(fù)制設(shè)備,它既可以將包含有文字和圖像信息的文件發(fā)送到遠(yuǎn)方,也能接收來(lái)自遠(yuǎn)方的文件并再現(xiàn)出來(lái)。當(dāng)傳真終端作為計(jì)算機(jī)終端時(shí),可以通過(guò)一組指令,將文件傳送到多個(gè)用戶或全部用戶。目前,傳真機(jī)已被廣泛用于辦公自動(dòng)化系統(tǒng)中。

3.智能終端智能終端是一種內(nèi)嵌有單片機(jī)或微處理機(jī)、具有可編程功能、能夠完成數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)傳輸控制的終端設(shè)備,與非智能終端相比,具有可擴(kuò)充、功能靈活及智能化等特點(diǎn)。實(shí)際上,前述的幾種數(shù)據(jù)終端都具有一定的智能控制功能,只不過(guò)其功能由制造廠家事先固化在存儲(chǔ)器中,用戶只能使用,不可改變。而智能數(shù)據(jù)終端不僅具有一定的功能,而且可由用戶通過(guò)編程增加或修改其基本功能。由于其具有操作系統(tǒng)、編譯程序及通信控制程序等系統(tǒng)軟件,因此,用戶可根據(jù)終端應(yīng)用業(yè)務(wù)的需要或變化編制和設(shè)置各種應(yīng)用軟件,賦予終端新的功能。這類數(shù)據(jù)終端一般均由微型計(jì)算機(jī)擔(dān)任。

9.2通信設(shè)備

1.調(diào)制解調(diào)器

調(diào)制解調(diào)器(MODEM)是為了解決利用模擬信道傳輸數(shù)字信號(hào)而研制的一種通信設(shè)備。計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字信號(hào),而現(xiàn)有的一些信道又只能傳輸模擬信號(hào),為了利用模擬信道傳輸數(shù)字信號(hào),發(fā)送端就必須將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào),將欲發(fā)送的數(shù)字信號(hào)調(diào)制到載波上去,而載波信號(hào)是模擬信號(hào),可以在模擬信道上傳輸。然后，接收端再進(jìn)行相應(yīng)的處理,恢復(fù)傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào),這一過(guò)程就是解調(diào)。這樣就實(shí)現(xiàn)了在模擬信道上傳輸數(shù)字信號(hào)的目的,如圖9.3所示。在實(shí)際應(yīng)用中,一般都采用雙工通信,所以將調(diào)制器(MOdulator)和解調(diào)器(DEModulator)裝配在一起,就是我們常用的調(diào)制解調(diào)器(MODEM)。

圖9.3調(diào)制解調(diào)器的應(yīng)用

1)按使用的傳輸信道類型分類

MODEM是數(shù)據(jù)信號(hào)與傳輸信道的匹配設(shè)備,有不同類型的信道就應(yīng)有不同類型的MODEM。按傳輸信道類型不同，可將MODEM分為無(wú)線MODEM和有線MODEM。在有線MODEM中,根據(jù)使用信道的特點(diǎn)又可分為話路MODEM和寬帶MODEM。話路MODEM是指在一個(gè)話音頻率范圍內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)的MODEM。我們利用電話線撥號(hào)上網(wǎng)采用的就是話路MODEM。寬帶MODEM是指利用載波話路的群路傳輸數(shù)據(jù)的MODEM,如利用載波基群(帶寬為60～108kHz)以速率64kb/s傳輸數(shù)據(jù)的MODEM。

2)按工作方式分類按工作方式可將MODEM分為：

(1)雙工通信、半雙工通信和單工通信方式;

(2)同步傳輸(又分同步數(shù)據(jù)同步傳輸和異步數(shù)據(jù)同步傳輸)及異步傳輸(起-止式編碼)方式。各種工作方式都有與之相適應(yīng)的MODEM。

3)按傳輸速率分類

(1)低速:傳輸速率在1200b/s以下。低速M(fèi)ODEM價(jià)格便宜,波特率通常為600b/s,常用于主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和它的外部設(shè)備之間的通信。例如Bell103(貝爾103)調(diào)制解調(diào)器采用FSK調(diào)制技術(shù),是一種使用十分廣泛的MODEM。

(2)中速:傳輸速率為1200～2400b/s。這類MODEM采用PSK技術(shù),常用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間的快速串行通信,例如Bell201B型調(diào)制解調(diào)器。

(3)高速:傳輸速率在4800b/s以上。高速M(fèi)ODEM采用QAM技術(shù),波特率可達(dá)9600b/s以上,常用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間的遠(yuǎn)程通信。

4)按電路分類

(1)專用電路(租用電路)的MODEM分兩線專用和四線專用兩類;

(2)普通交換電話電路(GSTN)的MODEM分人工呼叫/應(yīng)答、自動(dòng)呼叫/自動(dòng)應(yīng)答兩類。

5)按調(diào)制方式分類按調(diào)制方式,MODEM通常分為調(diào)幅MODEM、調(diào)頻MODEM、調(diào)相MODEM和正交調(diào)制MODEM。

6)按應(yīng)用及控制方式分類按應(yīng)用及控制方式,MODEM分為單機(jī)(獨(dú)立)式和板式兩種。板式MODEM不是獨(dú)立的,一般裝在計(jì)算機(jī)(微機(jī))和終端設(shè)備內(nèi)使用。也有聯(lián)機(jī)式的MODEM,這種MODEM要受計(jì)算機(jī)(微機(jī))的控制。

7)按集成化程度分類按集成化程度,MODEM可分為智能化MODEM和非智能化MODEM兩種。

8)按結(jié)構(gòu)分類按MODEM的獨(dú)立性分為外置式MODEM和內(nèi)置式MODEM。外置式MODEM安裝在計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)終端外,通常稱為外MODEM;內(nèi)置式MODEM安裝在計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)終端內(nèi),通常稱為內(nèi)MODEM。外置式調(diào)制解調(diào)器有獨(dú)立的外殼、電源和通信連接端口,調(diào)制解調(diào)器與計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間采用RS-232C串行端口通信。外置式調(diào)制解調(diào)器的安裝和使用都比較方便,不需安裝到計(jì)算機(jī)內(nèi)部,只需與計(jì)算機(jī)通信端口、電源及電話插口連接即可。

內(nèi)置式調(diào)制解調(diào)器屬于計(jì)算機(jī)的一個(gè)板卡,和其他板卡(如聲卡)的安裝方法一樣,只需拆開(kāi)計(jì)算機(jī),將MODEM板插入相應(yīng)的總線插槽,安裝相應(yīng)驅(qū)動(dòng)程序即可。雖然安裝麻煩一點(diǎn),但它與計(jì)算機(jī)合為一體,不需外接電源,使用比較方便。調(diào)制解調(diào)器除具有調(diào)制和解調(diào)功能外,在同步傳輸系統(tǒng)中,調(diào)制解調(diào)器發(fā)送的數(shù)據(jù)流中還攜帶有同步信息,接收端可從發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)中提取同步信息,以產(chǎn)生相干波,實(shí)現(xiàn)通信雙方的同步傳輸。利用調(diào)制技術(shù),可提高數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的抗干擾能力,實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用。另外,通過(guò)多進(jìn)制調(diào)制可以提高信息傳輸速率。

2.多路復(fù)用器

多路復(fù)用器是利用多路復(fù)用技術(shù)將多個(gè)數(shù)據(jù)終端的多路低速或窄帶數(shù)據(jù)信號(hào)復(fù)接成高速數(shù)據(jù)信號(hào),加載到高速率信道上的傳輸設(shè)備。使用多路復(fù)用器是為了充分利用信道容量,提高傳輸速率,降低系統(tǒng)運(yùn)行成本。采用多路復(fù)用器,可使多路數(shù)據(jù)信息共享一個(gè)數(shù)據(jù)信道。當(dāng)復(fù)用線路上的數(shù)據(jù)流連續(xù)時(shí),這種共享方式可取得良好的效果。在通信系統(tǒng)中,多路復(fù)用器總是成對(duì)使用的,一個(gè)連接在信道一端,起復(fù)用作用,另一個(gè)連接在信道的另一端,將信道傳輸來(lái)的高速數(shù)據(jù)流分拆成相應(yīng)的低速數(shù)據(jù)流并轉(zhuǎn)接到相應(yīng)的數(shù)據(jù)終端。

3.集中器集中器是一種將n條輸入線匯總為m條(m<n)輸出線的傳輸控制設(shè)備。由于多路復(fù)用器允許加接的終端數(shù)目有限,而且在多數(shù)情況下,終端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量相對(duì)較低,因此,在復(fù)用線路上,很難呈現(xiàn)出連續(xù)的數(shù)據(jù)流。這種復(fù)用體制往往不能完全滿足大型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的要求。因此,在大型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中,常采用集中器。

集中器所配置的硬件和軟件不同,其功能差異較大。其最主要的功能是將多路輸入的大量低、中速數(shù)據(jù)進(jìn)行組合后,經(jīng)若干條高速線路傳送至另一通信設(shè)備(如集中器或數(shù)據(jù)處理機(jī));其次,集中器還可進(jìn)行遠(yuǎn)程批處理業(yè)務(wù)。如果集中器配置了聯(lián)機(jī)存儲(chǔ)器和相應(yīng)的軟件,還可完成報(bào)文交換或存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文等功能。集中器雖然具有多路復(fù)用器的功能,但它總是單獨(dú)使用的。由于集中器的輸入線路數(shù)n一般都大于輸出線路數(shù)m,這就不可避免地會(huì)出現(xiàn)輸出信道爭(zhēng)用的現(xiàn)象。為了避免沖突,集中器常采用爭(zhēng)用、輪詢以及存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)等技術(shù)來(lái)解決信道爭(zhēng)用問(wèn)題。

4.信道控制機(jī)

信道控制機(jī)也叫前置機(jī)。在通信網(wǎng)絡(luò)中,信道控制機(jī)一般位于主機(jī)之前,主要承擔(dān)通信管理任務(wù),以減輕主機(jī)用于管理信道的開(kāi)銷。信道控制機(jī)除完成信道管理任務(wù)之外,還要對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢錯(cuò)糾錯(cuò)、速率轉(zhuǎn)換、代碼轉(zhuǎn)換及重新打包等任務(wù)。一般來(lái)講,信道控制機(jī)要對(duì)各類數(shù)據(jù)終端發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、檢錯(cuò)、暫存、重新打包、上送主機(jī)等工作。而主機(jī)只需負(fù)責(zé)接收信道控制機(jī)處理過(guò)的數(shù)據(jù),并完成數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ),從而使主機(jī)的信道管理任務(wù)大大減輕,更好地完成數(shù)據(jù)處理和人機(jī)交互功能。在大型通信系統(tǒng)中都配有信道控制機(jī)。一般情況下,信道控制機(jī)都是由計(jì)算機(jī)來(lái)?yè)?dān)任的,其主要功能是:接收各終端的數(shù)據(jù)、字符或數(shù)據(jù)的分段與重組、各終端之間的數(shù)據(jù)代碼轉(zhuǎn)換、誤碼檢測(cè)與恢復(fù)、為不同終端提供相關(guān)協(xié)議支持、各終端之間的數(shù)據(jù)交換、輪詢各數(shù)據(jù)終端、網(wǎng)絡(luò)中自動(dòng)應(yīng)答等。

5.網(wǎng)卡

計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)相連的接口電路稱為網(wǎng)卡,又稱為網(wǎng)絡(luò)適配器,它主要起著對(duì)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)、接收并轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的功能。網(wǎng)卡借助于網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序使網(wǎng)卡與網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)兼容,以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。網(wǎng)卡一般安裝在網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)或服務(wù)器的擴(kuò)展槽中,是局域網(wǎng)的接入設(shè)備,充當(dāng)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)之間的物理接口。計(jì)算機(jī)使用較多的是以太網(wǎng)卡,每個(gè)以太網(wǎng)卡都有一個(gè)全球惟一的網(wǎng)卡地址。它是一個(gè)長(zhǎng)度為48位的二進(jìn)制數(shù),為計(jì)算機(jī)提供了一個(gè)有效的物理地址。

網(wǎng)卡一般有以下幾種分類方式。

(1)根據(jù)傳輸速率可分為:10Mb、100Mb、10/100Mb自適應(yīng)和千兆位網(wǎng)卡。

(2)根據(jù)總線類型可分為:ISA、EISA、PCI、PCMCIA等。

(3)根據(jù)用途可分為:工作站網(wǎng)卡、服務(wù)器網(wǎng)卡、筆記本網(wǎng)卡。

(4)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)可分為:ATM網(wǎng)卡、環(huán)牌網(wǎng)卡、以太網(wǎng)卡。

一般來(lái)講,10Mb網(wǎng)卡多為ISA總線,100Mb網(wǎng)卡幾乎全是PCI總線,而ISA是16位總線,PCI是32位總線,故PCI網(wǎng)卡比ISA總線多、速度快,但兩者價(jià)格將趨于接近。目前約有80%的局域網(wǎng)采用以太網(wǎng)技術(shù),故以太網(wǎng)網(wǎng)卡最為常用。其中，廣泛使用的是10/100Mb自適應(yīng)以太網(wǎng)卡,它可通過(guò)雙絞線連接到集線器或交換機(jī)上。通常選用網(wǎng)卡時(shí)只需考慮網(wǎng)卡速率、總線類型和接口類型即可。

9.3網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)際互連設(shè)備

圖9.4互連設(shè)備

每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)際互連設(shè)備都分別和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)OSI模型不同層中的協(xié)議進(jìn)行交互作用。中繼器僅僅作用在信號(hào)的電氣部分,因此只在物理層上起作用。網(wǎng)橋用于尋址協(xié)議,可以影響單個(gè)局域網(wǎng)的流量控制,其主要作用在數(shù)據(jù)鏈路層。路由器是在兩個(gè)分開(kāi)但是類型相同的局域網(wǎng)之間提供鏈路,主要作用在網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)關(guān)在不兼容的局域網(wǎng)之間提供協(xié)議和數(shù)據(jù)格式翻譯服務(wù),可作用在所有層。同時(shí)每一個(gè)互連設(shè)備也在它們最起作用的那一層下面各層中運(yùn)轉(zhuǎn),如圖9.5所示。

圖9.5互連設(shè)備的作用層

1.中繼器中繼器也叫再生器,僅僅作用在OSI模型的物理層。其主要作用是對(duì)線路傳輸來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行放大、再生、判決,使得信號(hào)在確保正確性的前提下,其能量可以得到加強(qiáng)并能傳輸更遠(yuǎn)的距離。中繼器的作用如圖9.6所示。

圖9.6中繼器的作用

中繼器只是延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際傳輸距離,不以任何方式改變網(wǎng)絡(luò)的功能。如圖9.7所示為中繼器在網(wǎng)絡(luò)中的連接關(guān)系,通過(guò)中繼器連接在一起的兩個(gè)部分實(shí)際上是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。如果站點(diǎn)A發(fā)送一個(gè)幀給站點(diǎn)B,所有站點(diǎn)(包括C、D和E)都將接收到這個(gè)幀,就像中繼器不存在一樣。不同之處在于,有了中繼器,站點(diǎn)D和E所接收到的幀將比沒(méi)有中繼器時(shí)更加可靠。

圖9.7用中繼器連接網(wǎng)絡(luò)

2.網(wǎng)橋網(wǎng)橋同時(shí)作用在OSI的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層,如圖9.8所示。網(wǎng)橋可以將一個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)劃分為若干個(gè)網(wǎng)段,也可以在兩個(gè)原先分離的局域網(wǎng)之間實(shí)現(xiàn)幀傳遞。和中繼器不同的是,網(wǎng)橋具有使不同網(wǎng)段之間的通信量相互隔離的邏輯功能。通過(guò)這種方法,網(wǎng)橋過(guò)濾了通信量,能夠控制鏈路擁塞,同時(shí)隔離了有問(wèn)題的鏈路。網(wǎng)橋也可以通過(guò)通信量的分割來(lái)提高系統(tǒng)的安全性。

圖9.8網(wǎng)橋的作用

1)簡(jiǎn)單網(wǎng)橋簡(jiǎn)單網(wǎng)橋是最原始和最便宜的網(wǎng)橋。一個(gè)簡(jiǎn)單網(wǎng)橋連接兩個(gè)網(wǎng)段,建立一個(gè)地址表,表中列出了兩個(gè)網(wǎng)段中所有站點(diǎn)的地址。這個(gè)表必須通過(guò)人工輸入,在一個(gè)簡(jiǎn)單網(wǎng)橋使用之前,操作員必須輸入每個(gè)站點(diǎn)的地址。每當(dāng)加入一個(gè)新站點(diǎn)時(shí),這個(gè)表就必須更新。如果一個(gè)站點(diǎn)被刪除了,其對(duì)應(yīng)地址也必須刪除。因此包含在簡(jiǎn)單網(wǎng)橋中的邏輯是在通過(guò)/不通過(guò)之間變化的。這種配置使簡(jiǎn)單網(wǎng)橋?qū)ιa(chǎn)者來(lái)說(shuō)直接而便宜，但安裝和維護(hù)簡(jiǎn)單網(wǎng)橋費(fèi)時(shí)、費(fèi)力。簡(jiǎn)單網(wǎng)橋的連接關(guān)系如圖9.9所示。

圖9.9簡(jiǎn)單網(wǎng)橋的連接關(guān)系

2)多端口網(wǎng)橋多端口網(wǎng)橋可以將兩個(gè)以上局域網(wǎng)連接起來(lái)。對(duì)應(yīng)每個(gè)局域網(wǎng)網(wǎng)橋都要生成相應(yīng)的地址表,每一個(gè)表都存儲(chǔ)通過(guò)對(duì)應(yīng)端口能夠達(dá)到站點(diǎn)的物理地址。

3)透明網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋因具有學(xué)習(xí)功能,也叫學(xué)習(xí)型網(wǎng)橋,是指在其執(zhí)行網(wǎng)橋功能的同時(shí),自身能夠建立站點(diǎn)地址表。當(dāng)透明網(wǎng)橋首次安裝時(shí),其地址表是空的。每當(dāng)遇到一個(gè)數(shù)據(jù)包的時(shí)候,它同時(shí)查看源地址和目標(biāo)地址。通過(guò)查看目標(biāo)地址,網(wǎng)橋可以決定往哪里傳送。如果這個(gè)目標(biāo)地址是它不認(rèn)識(shí)的,就將這個(gè)數(shù)據(jù)包中繼到兩個(gè)網(wǎng)段中的所有站點(diǎn),并使用源地址來(lái)建立地址表。當(dāng)網(wǎng)橋讀出源地址時(shí),將記錄這個(gè)數(shù)據(jù)包從哪個(gè)網(wǎng)段來(lái),從而將這個(gè)地址和它所屬的網(wǎng)段聯(lián)系起來(lái)。通過(guò)由每個(gè)站點(diǎn)所發(fā)送的第一個(gè)數(shù)據(jù)包,網(wǎng)橋就可以知道該站點(diǎn)所屬的網(wǎng)段。這樣,通過(guò)不斷地積累,網(wǎng)橋最終就能獲得包含完整站點(diǎn)地址和所屬網(wǎng)段的地址表,作為傳輸依據(jù)。

3.路由器

中繼器和網(wǎng)橋都比較簡(jiǎn)單,路由器就要復(fù)雜一些。路由器可以訪問(wèn)物理層地址,由于使用了軟件,能夠?yàn)槟炒翁囟ǖ膫鬏斣诳赡艽嬖诘娜舾赏分?選擇一條最佳通路。路由器工作在OSI模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層,如圖9.10所示。

圖9.10路由器的作用

路由器在多個(gè)相互連接的網(wǎng)絡(luò)之間傳輸數(shù)據(jù)包,能夠?qū)?lái)自某個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包路由到網(wǎng)絡(luò)的任何可能的目的地址中。如圖9.11所示為5個(gè)網(wǎng)絡(luò)組成的一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)。從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)站點(diǎn)發(fā)送到一個(gè)鄰近網(wǎng)絡(luò)中站點(diǎn)的數(shù)據(jù)包,會(huì)先傳送到連接處的路由器中,然后通過(guò)這個(gè)路由器把它轉(zhuǎn)發(fā)到目的網(wǎng)絡(luò)中。如果沒(méi)有一個(gè)路由器直接連接發(fā)送和接收網(wǎng)絡(luò),發(fā)送路由器將把這個(gè)數(shù)據(jù)包通過(guò)與其相連的網(wǎng)絡(luò),向位于最終目的路徑的下一個(gè)路由器轉(zhuǎn)發(fā)。那個(gè)路由器將會(huì)把這個(gè)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)遞到路徑的下一個(gè)路由器,依此類推,直至到達(dá)最終的目的地址。

圖9.11互聯(lián)網(wǎng)中的路由器

4.網(wǎng)關(guān)

網(wǎng)關(guān)是一個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換器,可能工作在OSI模型的所有層,如圖9.12所示。路由器本身只能在使用相同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)、接收和中繼數(shù)據(jù)包。而網(wǎng)關(guān)可以接受一種協(xié)