ios如何连接海外网络 [网络连接技术]

第三章 网络连接技术

3.1 网络传输媒介及连线设备

网络上数据的传输需要有“传输媒体”，这好比是车辆必须在公路上行驶一样，道路质量的好坏会影响到行车的安全舒适。同样，网络传输媒介的质量好坏也会影响数据传输的质量，包括速率、数据丢失等。

常用的网络传输媒介可分为两类：一类是有线的；一类是无线的。有线传输媒介主要有同轴电缆、双胶线及光缆；无线媒介有微波、无线电、激光和红外线等。

一、同轴电缆（Coaxial cable）及有关设备

同轴电缆可分为两类：粗缆和细缆，这种电缆在实际应用中很广，比如有线电视网，就是使用同轴电缆。

不论是粗缆还是细缆，其中央都是一根铜线，外面包有绝缘层。如图3-1所示。 由于同轴电缆绝缘效果佳，频带也宽，数据传输稳定，价格适中，性价比高，是局域网中普遍采用的一种媒介。经常提到的10BASE-2以太网就是使用细同轴电缆组网的。

使用同轴电缆组网，需要在两端连接50欧的反射电阻，这就是通常所说的终端匹配器。

同轴电缆组网的其它连接设备，细缆与粗缆的不尽相同。即使名称一样，其规格大小也有差别。

１.细缆连接设备及技术参数

采用细缆组网，除需要电缆外，还需要BNC头、Ｔ型头及终端匹配器等。如图3-2。同轴电缆组网的网卡必须带有细缆连接接口（通常在网卡上标有"BNC"字样）。

下面是细缆组网的技术参数：

．最大的干线段长度；185米

．最大网络干线电缆长度：925米

．每条干线段支持的最大结点数：30

．BNC、T型连接器之间的最小距离：0.5米

2.粗缆连接设备

包括转换器、DIX连接器及电缆、N－系列插头、N－系列匹配器，如图3-3。使用粗缆组网，网卡必须有DIX接口（一般标有DIX字样）。

下面是采用粗缆组网的技术参数：

.最大的干线长度：500米

.最大网络干线电缆长度：2500米

.每条干线段支持的最大结点数：100

.收发器之间的最小距离：2.5米

.收发器电缆的最大长度：50米

二、双绞线（Twisted-pair）

双绞线是由两条导线按一定扭距相互绞合在一起的类似于电话线的传输媒体，每根线加绝缘层并有颜色来标记，如图3-4所示。成对线的扭绞旨在使电磁辐射和外部电磁干扰减到最小。双绞线按其电气特性分级或分类。

EIA/TIA（电气工业协会／电信工业协会）第一类双绞线通常在LAN技术中不使用,主要用于模拟话音。

EIA/TIA第二类可用于综合业务数据网（数据），如数字话音、IBM3270等。这两类双绞线在LAN中很少使用。

EIA/TIA第三类双绞线是一种24WG的四对非屏蔽双绞线,符合EIA/TIA568标准中确定的100欧姆水平步线电缆的要求，可用来进行10Mbps和IEEE802.3 10Base-T的话音和数据传输。

EIA/TIA第四类双绞线在性能上比第三类有一定改进,适用于包括16Mbps令牌环局域网在内的数据传输速率。其传输特性满足EIA/TIA Technical Services Bulletin 定义的第四类电缆的规范，也满足NEMA和UL Twisted-pair

Qualification Program定义的规范。这类双绞线可以是UTP，也可以是STP。 EIA/TIA第五类双绞线是24AWG的4对电缆，比100欧姆低损耗电缆具有更好的传输特性，并适用于16Mbps以上的速率，最高可达100Mbps。150欧姆STP是另外一种高性能屏蔽式22AWG或24AWG的电缆，它支持的数据传输速率可达100Mbps或更高，并支持600MHz频带上的全息图象。

使用双绞线组网，网卡必须带有RJ45接口，另外还需要一个非常重要的设备----集线器HUB（3.2节将专门介绍）。图3-5是RJ45接头示意图。

根据AT&T接线标准，双绞线与RJ45接头的连接方法在10BASE-T和100BASE-T是相同的。它需要4根导线通信，两条用于发送数据，两条用于接收数据，如图3-6。

注意，在接线时，一定要按线的颜色对应接线，否则会使通信不稳定。 双绞线（10BASE-T）以太网技术规范可归结为5-4-3-2-1规则:

．允许5个网段，每网段最大长度100米

．在同一信道上允许连接4个中继器或集线器

．在其中的三个网段上可以增加节点

．在另外两个网段上，除做中继器链路外，不能接任何节点

．上述将组建一个大型的冲突域，最大站点数1024，网络直径达

2500米

上述规则只是一个粗略的设计指南，实际的数据因厂家不同而异，现在的集线器一般可以级链7层。双绞线组网的基本要求是网络部件间延时满足如下公式：

（中继器延时 + 电缆延时 + 网卡延时×2）×2

利用双绞线组网，可以获得良好的稳定性，在实际应用中越来越多。尤其是近年来，快速以太网的发展，利用双绞线组建不须再增加其它设备，因此被业界人士看好。

三、光纤（Fiber Optical Cable）

组建快速网络，光纤是最好的选择。光缆是由许多细如发丝的塑胶或玻璃纤维外加绝缘护套组成，光束在玻璃纤维内传输，防磁防电，传输稳定，质量高，适于高速网络和骨干网。如图3-7所示。

利用光缆连接网络，每端必须连接光/电转换器，另外还需要一些其它辅助设备。 基于光缆的网络，国际标准化组织ISO制定了许多规范，具体如下：

．10BASE-FL

．10BASE-FB

．10BASE-FP

其中10BASE-FL是使用最广泛的数据格式，下面是其组网规则：

最大段长： 2000M

每段最大节点（NODE）数：2

每网络最大节点（NODE）数： 1024

每链的最大HUB数：4

表3-1是三种传输媒介的比较。

表3-1 同轴电缆、双绞线、光缆的性能比较

四、无线媒体

上述三种传输媒体的有一个共同的缺点，那便是都需要一根线缆连接电脑，这在很多场合下是不方便的。无线媒体不使用电子或光学导体。大多数情况下地球的大气便是数据的物理性通路。从理论上讲，无线媒体最好应用于难以布线的场合或远程通信。无线媒体有三种主要类型：无线电、微波及红外线。下面我们主要介绍无线电传输介质。

无线电的频率范围在10KHz-16KHz之间。在电磁频谱里，属于“对频”。使用无线电的时候，需要考虑的一个重要问题是电磁波频率的范围（频谱）是相当有限的。其中大部分都已被电视、广播以及重要的政府和军队系统占用。因此，只有很少一部分留给网络电脑使用，而且这些频率也大部分都由国内“无线电管理委员会（无委会）”统一管制。要使用一个受管制的频率必须向无委会申请许可证，这在一定程度上会相当不便。如果设备使用的是未经管制的频率，则功率必须在1W以下，这种管制目的是限制设备的作用范围，从而限制对其它信号的干扰。用网络术语来说，这相当于限制了未管制无线电的通信带宽。下面这些频率是未受管制的：

902 ～ 925MHz

2.4GHz(全球通用)

5.72 ～ 5.85 GHz

无线电波可以穿透墙壁，也可以到达普通网络线缆无法到达的地方。针对无线电链路连接的网络，现在已有相当坚实的工业基础，在业界也得到迅速发展。

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3.2 网间连接设备

数据在网络中是以“包”的形式传递的，但不同网络的“包”，其格式也是不一样的。如果在不同的网络间传送数据，由于包格式不同，导致数据无法传送，于是网络间连接设备就充当“翻译”的角色，将一种网络中的“信息包”转换成另一种网络的“信息包”。

信息包在网络间的转换，与OSI的七层模型关系密切。如果两个网络间的差别程度小，则需转换的层数也少。例如以太网与以太网互连，因为它们属于一种网络，数据包仅需转换到OSI的第二层（数据链路层），所需网间连接设备的功能也简单（如网桥）；若以太网与令牌环网相连，数据信息需转换至OSI第三层（网络层），所需中介设备也复杂（如路由器）；如果连接两个完全不同结构的网络（如PC LAN与IBM主机），其数据包需做全部七层的转换，需要的连接设备也最复杂（如网关）。

１.中继器（Repeater）

在一种网络中，每一网段的传输媒介均有其最大的传输距离（如细缆最大网段长度为185米，粗缆的是500米等），超过这个长度，传输介质中的数据信号就会衰减。如果需要比较长的传输距离，就需要安装一个叫做“中继器”的设备。如图3-8。

中继器可以“延长”网络的距离，在网络数据传输中起到放大信号的作用。数据经过中继器，不需进行数据包的转换。中继器连接的两个网络在逻辑上是同一个网络。

中继器的主要优点是安装简单、使用方便、价格相对低廉。它不仅起到扩展网络距离的作用，还可将不同传输介质的网络连接在一起。中继器工作在物理层，对于高层协议完全透明。

2.网桥（Bridge）

当两种相同类型但又使用不同通信协议的网络进行互连时，就需要使用桥接器，也就是通常所说的网桥，如图3-9。

例如，LAN A与LAN B是两个以太网络，LAN A使用的是IPX协议，LAN B使用TCP/IP，当连接Ａ与Ｂ时，就必须用网桥，如图3-9所示。

网桥的工作原理是这样的：当网桥刚安装时，它对网络中的各工作站一无所知。在工作站开始传送数据时，网桥会自动记下其地址，直到建立起一张完整的网络地址表为止，这是一个“学习”的过程。

一旦地址表建完，信息数据在通过网桥时，网桥就根据信息包比较其目地地址的网络号与源地址的网络号是否相同。若不同，则进行格式转换，将信息包传过“桥”去；否则，不转换，也不过“桥”。

网桥对应OSI参考模型的第二层（包括物理层与链路层）。因此网桥只能连接同一类型的网络（如以太网与以太网）。

3.路由器(Router)

当两个不同类型的网络彼此相连时，必须使用路由器。例如LAN A是Token Ring，LAN B是Ethernet，这时你就可用路由器将这两个网络连接在一起，如图3-10所示。

路由器工作在OSI模型的第三层（网络层），因此它与高层协议有关；又由于它比网桥更高一层，因此智能性更强。它不仅具有传输能力，而且有路径选择能力。当某一链路不通时，路由器会选择一条好的链路完成通信。另外，路由器有选择最短路径的能力。

由于路由器的复杂化，其传输信息的速度比网桥要慢，比较适合于大型、复杂的网络连接。

路由器可以深入到数据包中，阅读每个数据包或令牌环帧中包含的信息，使用复杂的网络寻址过程来判断适当的网络目标。在从一个网络向另一个网络发送数据包时，丢弃了数据外层，重新打包并重新传输数据，这样做减少了通过局域网间通讯链路的比特数，接收端的路由器重新将数据组成适合该局域网段的数据包或帧，这样使得路由器能通过LAN内部电路，比网桥更有效地传递信息，尽量少使用昂贵的长途电路。

路由器根据分类方法的不同可分为：近程路由器和远程路由器；内部路由器和外部路由器；“静态”路由器和“动态”路由器；单协议路由器和多协议路由器等。路由器在工作时需要存在初始的路径表，它使用这些表来识别其他网络，以及通往其他网络的路径和最有效的选择方法。路由器与网桥不同，它并不是使用路径表来找到其他网络中指定设备的地址，而是依靠其它的路由器来完成此任务。也就是说，网桥是根据路径表来转发或过滤信息包，而路由器是使用它的信息来为每一个信息包选择最佳路径。静态路由器需要管理员来修改所有网络的路径表，它一般只用于小型的网间互连；而动态路由器能根据指定的路由协议来完成修改路由器信息。使用这些协议，路由器能自动地发送这些信息，所以一般大型的网间连接均使用动态路由器。路由器能够在多个网络和介质之间提供网络互连能力，但路由器并不要求在两个网络之间维持永久的连接。与网桥不同，路由器仅在需要时建立新的或附加的连接，用以提供动态的带宽或拆除空闲的连接。此外，当某条路径被拆除或因拥挤阻塞时，路由器提供一条新路径。路由器还能够提供

传输的优先权服务，给每一种路由配置提供最便宜或最快速的服务，这些功能都是网桥所没有的。

4.网关（Gateway）

当连接两个完全不同结构的网络时，必须使用网关。例如Ethernet网与一大型电脑主机网络（例如IBM SNA）相连，你必须用网关来完成这项工作。如图3-11所示。

网关工作在OSI模型的最高层（应用层），在转换信息包格式时，必须将各层协议一一转换。

由于网关提供了一个协议到另一个协议的转换功能，因此它的效率比较低，透明性不强，而且更具有针对性。网关的管理一般比网桥、路由器更复杂，因此它通常用于提供某种特殊用途的连接而不是不同网络之间一般目的的通信连接。 需要说明的是，现在的一些网络操作系统提供了内置网桥、内置路由器甚至内置网关的能力。具体实现方法是：在文件服务器内插入两块网卡，一块网卡连接Ethernet网段，一块网卡连接ARCnet网络，这样该机器可以实现路由器的功能。如图3-12所示。

5.集线器(HUB)

如果你接触过网络，那么你对“HUB”一定不陌生，这就是组建10BASE-T网络时所使用的集成器。从HUB的作用来看，它不属于网间连接设备，而应叫做网络连接设备。因此它与前面介绍的网桥、路由器、网关等不同，不具备协议翻译功能，而只是分配频宽。

HUB分配频宽，使得每台工作站的传输速率达不到10Mbps。例如使用一台N个接口的HUB组建10BASE-T Ethernet网，每个接口所分配的频带宽度是10Mbps/N。 从功能上分，HUB可分为下面四种类型 ：

(1) 基本型集线器（Dumb HUB)

一般“基本型”HUB的面板上均有LED状态指示灯，具有自动诊断故障点的能力，但不具备网络管理的功能，故价格比较便宜。在一般中、小企业的环境中，若所连接的电脑不多（10-20台），且使用者集中于某一区域，则选用价廉但实用的基本型HUB即可，如图3-13所示。

(2) 智能型HUB(Intelligent HUB)

智能型HUB除了具有基本型HUB的功能外，另外它也具有SNMP（Small Network Management Protocol）网管功能：统计每一接口的数据流量、数据保密、用户接口的Enable/Disable管制功能、故障排除等。在一大型企业网络中，若部门

分布较广，所连接的电脑较多且将来有扩充的趋势，则应选购含网管功能的智能型集线器为宜。

(3) 机架式HUB(Chaiss concentrator)

机架型HUB是指HUB中包含了数种可供网络扩充的模块（如10Base-T、

Token-Ring、Bridge等），通常具备SNMP网管功能。机架式HUB的最大优点为易于扩充。

目前，由于智能型HUB的功能日趋完善，价格不断降低，因此机架式HUB逐渐被淘汰。

4. 堆栈式HUB

10Base-T HUB虽然可借层层级联的方式来扩充其网络，但其缺点是每级联一层，其频宽即相对降低。例如，假设第一层HUB的频宽为10Mbps，则第二层HUB的频宽降为10Mbps/2（使用了两个接口），而第三层HUB的频宽又是第二层频宽再除以使用的接口数。由此可知，HUB级联的层数愈多，其频宽也愈慢。

为了解决此问题，网络厂商设计了“堆栈式”（Stackable）的HUB，如图3-14，即用电缆将HUB与HUB两两相接，这样的连法使各台HUB均被视为同一层级（即它们的频宽均一致）。在不减低频宽的前提下，这种HUB的设计也算是提高网络速度的一种方法。

堆栈式HUB的好处除了更适合网络的扩充外，也相对降低了Port的成本。另外它放置的位置集中，故管理也更为容易。

6.交换式集线器(Switch HUB)

传统的HUB虽然有许多优点，但分配给每个端口的频带太低了（理论值为10Mbps，实际上只有2～3Mbps）。为了提高网络的传输速度，根据程控交换机的工作原理，设计出了交换式集线器，如图3-15。

交换式集线器能够将以太网络的速率提高至真正的10Mbps（配合光缆，也可达到100Mbps）。目前这种产品已十分成熟，在高速网络的市场中，它被视为极具潜力的产品，尤其对广大的以太网用户而言，交换式集线器提供了另一种提高数据传输速率的方法，且这种方法比FDDI 、ATM的成本都要节省许多，无怪乎它的出现已迅速成为网络市场的新宠。

Switch HUB与智能HUB相比，具有许多优点。下面是二者的比较：

(1)传统式集线器在一段时间内只允许一个接口上的电脑送/收数据；而交换式集线器则是采用电话交换机的原理，它可以让两个接口上的电脑同时送/收数据，从而大幅度提高了网络的传输速率。

(2)传统集线器采用半双工（Half Duplex）的设计；而交换式集线器则是采用全双工（Full Duplex）设计。

(3)传统集线器属于分享频宽，它的每个端口的频宽计算公式为“全部频宽/使用的端口数”。

例如有一台10Base-T HUB，它连接了N台电脑，每台电脑所分配到的频宽为10Mbps/N；而交换式集线器频宽固定，其全部频宽的计算公式为“每个端口的频宽*所有端口数”。例如一台交换式集线器，每个端口的频宽为10Mbps，它有N个端口，那么该集线器的全部频宽为N*10Mbps。

由于使用HUB建设网络具有可靠的稳定性和比较牢固的连接性，因此使用双绞线组网越来越普及，这促进了双绞线以太网络的快速发展。目前10BASE-T 已发展到快速的100BASE-T，甚至有些厂家已推出1000BASE-T产品。

利用HUB的级联功能，可以组建大规模的网络，如图3-16，尤其是Switch HUB的使用，可以大幅度提高整个网络的数据传输速度，从而使得纯HUB网络越来越普及。

思考题：

1. 简述细缆、粗缆、双绞线组网的异同。

2. 简述中继器、网桥、路由器的功能。

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