计算机网络的硬件结构

　　最近有网友想了解下局域网网络硬件的知识.下面是学习啦小编跟大家分享的是计算机网络的硬件结构，欢迎大家来阅读学习。

　　计算机网络的硬件结构

　　局域网网络有哪些硬件组成?

　　局域网的网络硬件有(包括网络服务器、网络工作站、网络打印机、网卡、网络互联设备等)所组成。

　　一、网络服务器

　　服务器是网络环境下能为网络用户提供集中计算、信息发表及数据管理等服务的专用计算机。根据不同的计算能力，服务器又分为工作组级服务器、部门级服务器和企业级服务器。服务器操作系统是指运行在服务器硬件上的操作系统。服务器操作系统需要管理和充分利用服务器硬件的计算能力并提供给服务器硬件上的软件使用。

　　从广义上讲，服务器是指网络中能对其它机器提供某些服务的计算机系统(如果一个PC对外提供ftp服务，也可以叫服务器)。从狭义上来讲，服务器是专指某些高性能计算机，能够通过网络，对外提供服务。相对于普通PC来说，在稳定性、安全性、性能等方面都要求更高，因此CPU、芯片组、内存、磁盘系统、网络等硬件和普通PC有所不同。

　　组成及划分

　　服务器软件

　　服务器软件的定义如前面所述，服务器软件工作在客户端-服务器或浏览器-服务器的方式，有很多形式的服务器，常用的包括：

　　文件服务器- 如Novell的NetWare

　　数据库服务器- 如Oracle数据库服务器, MySQL, PostgreSQL, Microsoft SQL Server等

　　邮件服务器- Sendmail, Postfix, Qmail, Microsoft Exchange，Lotus Domino等

　　网页服务器 - 如Apache, thttpd, 微软的IIS等

　　FTP服务器- Pureftpd, Proftpd, WU-ftpd, Serv-U,VSFTP等

　　应用服务器- 如Bea公司的WebLogic，JBoss，Sun的GlassFish

　　代理服务器- 如Squid cache

　　计算机名称转换服务器 - 如微软的WINS服务器

　　服务器硬件

　　服务器大都采用部件冗余技术、RAID技术、内存纠错技术和管理软件。高端的服务器采用多处理器、支持双cpu以上的对称处理器结构。在选择服务器硬件时，除了考虑档次和具体功能定位外，还需要重点了解服务器的主要参数和特性，包括处理器构架、可扩展性 、服务器结构、I/0能力和故障恢复能力等。可以按多种标准来划分服务器类型。

　　1. 根据应用层次或规模档次划分

　　● 入门级服务器：最低档服务器，主要用于办公室的文件和打印服务。

　　● 工作组级服务器：适于规模较小的网络，适用于为中小企业提供Web、邮件等服务。

　　● 部门级服务器：中档服务器，适合中型企业的数据中心、Web网站等应用。

　　● 企业级服务器：高档服务器，具有超强的数据处理能力，适合作为大型网络数据库服务器。

　　2. 根据服务器结构划分

　　● 台式服务器：也称为塔式服务器，这是最为传统的结构，具有较好的扩展性。

　　● 机架式服务器：机架式服务器安装在标准的19英寸机柜里面，根据高度有1U(1U=1.75英寸)、2U、4U和6U等规格。

　　● 刀片式服务器：是一种高可用、高密度的低成本服务器平台，专门为特殊应用行业和高密度计算机环境设计，每一块“刀片”实际上就是一块系统主板。

　　● 机柜式服务器：机箱是机柜式的，在服务器中需要安装许多模块组件。

　　3. 根据硬件类型划分

　　● 专用服务器：专门设计的高级服务器，采用专门的操作系统(如UNIX、MVS、VMS等)，主要用于数据库服务和Internet业务，一般由专业公司提供全套软硬件系统及全程服务。

　　● PC服务器：以Intel或Motorola专用处理器为核心构成的服务器，兼容多种网络操作系统和网络应用软件，性能可达到中档RISC服务器水平。

　　二、网络工作站

　　工作站是一种高端的通用微型计算机。它是为了单用户使用并提供比个人计算机更强大的性能，尤其是在图形处理能力，任务并行方面的能力。通常配有高分辨率的大屏、多屏显示器及容量很大的内存储器和外部存储器，并且具有极强的信息和高性能的图形、图像处理功能的计算机。另外，连接到服务器的终端机也可称为工作站。

　　功能

　　由计算机和相应的外部设备以及成套的应用软件包所

　　组成的信息处理系统。它能够完成用户交给的特定任务，是推动计算机普及应用的有效方式。工作站应具备强大的数据处理能力，有直观的便于人机交换信息的用户接口，可以与计算机网络相连，在更大的范围内互通信息，共享资源。工作站在编程、计算、文件书写、存档、通信等各方面给专业工作者以综合的帮助。常见的工作站有计算机辅助设计 (CAD)工作站(或称工程工作站)，办公自动化(OA)工作站，图像处理工作站等。不同任务的工作站有不同的硬件和软件配置。

　　例如,一个小型CAD工作站的典型硬件配置为：普通计算机，带有功能键的CRT终端，光笔，平面绘图仪，数字化仪，打印机等。软件配置为：操作系统，编译程序，相应的数据库和数据库管理系统，二维和三维的绘图软件，以及成套的计算、分析软件包。它可以完成用户提交的各种机械的、电气的设计任务。

　　OA工作站的主要硬件配置为：普通计算机，办公用终端设备(如电传打字机、交互式终端、传真机、激光打印机、智能复印机等)，通信设施(如局部区域网)、程控交换机、公用数据网、综合业务数字网等)。软件配置为：操作系统，编译程序，各种服务程序，通信软件，数据库管理系统，电子邮件，文字处理软件，表格处理软件,各种编辑软件以及专门业务活动的软件包，如人事管理、财务管理、行政事务管理等软件，并配备相应的数据库。OA工作站的任务是完成各种办公信息的处理。

　　图像处理工作站的主要硬件配置为：顶级计算机，一般还包括超强性能的显卡(由于CUDA并行编程的发展所致);图像数字化设备(包括电子的、光学的或机电的扫描设备，数字化仪)，图像输出设备，交互式图像终端。软件配置除了一般的系统软件外还要有成套的图像处理软件包。它可以完成用户提出的各种图像处理任务。越来越多的计算机厂家在生产和销售各种工作站。

　　三、网络打印机

　　网络打印机是指通过打印服务器(内置或者外置)将打印机作为独立的设备接入局域网或者internet，从而使打印机摆脱一直以来作为电脑外设的附属地位，使之成为网络中的独立成员，成为一个可与其并驾齐驱的网络节点和信息管理与输出终端，其他成员可以直接访问使用该打印机。

　　工作原理

　　接入方式

　　网络打印机要接入网络，一定要有网络接口，目前有两种接入的方式，一种是打印机自带打印服务器，打印服务器上有网络接口，只需插入网线分配IP地址就可以了;另一种是打印机使用外置的打印服务器，打印机通过并口或USB口与打印服务器连接，打印服务器再与网络连接。

　　网络打印机一般具有管理和监视软件，通过管理软件可以从远程查看和干预打印任务，对打印机的配置参数进行设定，绝大部分的网络打印管理软件都是基于WEB方式的，简单快捷。通过监视软件，用户可以查看打印任务，打印机的工作状态等信息。一般管理软件是给网管或者高级用户使用的，普通用户都具有打印机监视功能。

　　网络打印对于工作组和部门级打印机来说是一个必备功能，因为网络连接的易管理性和高的传输速率对于工作组和部门级用户都有非常明显的优势，影响打印机的网络打印功能性能的2个重要方面是网络打印服务器和网络管理软件。一个完善的网络打印机的网络打印服务器不仅仅是一个网络适配器，它必须根据打印需求对网络连接性能进行优化，同时还需要与打印机内部控制器很好地匹配，同时还要有一定的网络流量管理和打印队列管理能力，可以适应多种网络环境。一个好的网络管理软件，像HP WebJetAdmin，可以在多种平台下使用，用户可以通过它实现打印机的全方位管理和控制，同时还可以通过网络及时进行升级。

　　外置式打印

　　实现网络打印主要有：外置打印服务器+网络打印机方式，我们称之为“外置式”，另外还有带内置打印服务器的网络打印机，称之为“内置式”的两种方式。两者的区别在于它们实现与网络相连的方式不同，外置式的是通过外置打印服务器来转换从网线上传来的打印任务，然后还是通过打印机并口送到打印上，而内置式是直接与网络接口相连，打印任务是直接从网络接受下来，同样是通过网线直接送到打印机上，这两种不同的连接方式也就决定了这两种网络打印机的档次高低，外置式由于是通过并口进行与网络通讯，所以它的打印速度受并口传输速度的限制，不可能太快，同类产品速度方面也不会相差太大，所以选择的余地不大，但这种网络打印方案实现起来比较容易，价格较便宜。内置式的由于直接与网络相连，数据传输速度大大快于并口，随着网络速度的提高，它的传输速度还可能随着提高，所以内置式的网络打印在档次上拉得比较宽，选择余地相当大。

　　四、网卡

　　网卡是工作在链路层的网络组件，是局域网中连接计算机和传输介质的接口，不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。

　　功能详解

　　网卡上面装有处理器和存储器(包括RAM和ROM)。网卡和局域网之间的通信是通过电缆或双绞线以串行传输方式进行的。而网卡和计算机之间的通信则是通过计算机主板上的I/O总线以并行传输方式进行。因此，网卡的一个重要功能就是要进行串行/并行转换。由于网络上的数据率和计算机总线上的数据率并不相同，因此在网卡中必须装有对数据进行缓存的存储芯片。

　　在安装网卡时必须将管理网卡的设备驱动程序安装在计算机的操作系统中。这个驱动程序以后就会告诉网卡，应当从存储器的什么位置上将局域网传送过来的数据块存储下来。网卡还要能够实现以太网协议。

　　网卡并不是独立的自治单元，因为网卡本身不带电源而是必须使用所插入的计算机的电源，并受该计算机的控制。因此网卡可看成为一个半自治的单元。当网卡收到一个有差错的帧时，它就将这个帧丢弃而不必通知它所插入的计算机。当网卡收到一个正确的帧时，它就使用中断来通知该计算机并交付给协议栈中的网络层。当计算机要发送一个IP数据包时，它就由协议栈向下交给网卡组装成帧后发送到局域网。

　　随着集成度的不断提高，网卡上的芯片的个数不断的减少，虽然各个厂家生产的网卡种类繁多，但其功能大同小异

　　主要功能

　　1、数据的封装与解封

　　发送时将上一层交下来的数据加上首部和尾部，成为以太网的帧。接收时将以太网的帧剥去首部和尾部，然后送交上一层

　　2、链路管理

　　主要是CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection ，带冲突检测的载波监听多路访问)协议的实现

　　3、编码与译码

　　即曼彻斯特编码与译码。

　　五、网络互联设备

　　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，由于包格式不用，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的第三层(网络层)，所需中介设备也比较复杂(如路由器);如果连接两个完全不同结构的网络TCP/IP和SNA，其数据包需做七层的转换，需要的连接设备也最复杂(如网关)。

　　分类

　　五个大类

　　网络互连设备根据不同层实现的机理不一样，又具体分为五类：

　　一、网络传输介质互联设备

　　二、网络物理层互联设备

　　三、数据链路层互联设备

　　四、网络层互联设备

　　五、应用层互联设备

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