1.3 网络硬件知识

管理局域网必须熟悉网络硬件方面的知识，除了要熟悉普通PC的各种配置和排除故障的方法外，还必须了解其他网络硬件设备的相关知识，才能够排除网络设备的各种故障。

1.3.1 服务器

局域网中的服务器指能够提供多种网络服务的功能强大的计算机，在服务器/客户机（C/S）方式工作的局域网中，服务器是网络的核心。在普通的办公和教学网络等要求不太高的局域网中，可以采用一台配置较高的PC作为服务器，以保证其稳定可靠地运行；在企业级的专用局域网中，应当使用专业网络服务器。

1.服务器的性能

选择服务器时要注重其SUMA综合性能，即Scalability（可扩展性）、Usability（可靠性）、Manageability（易管理性）和Availability（可用性）。选择服务器时要根据实际情况来合理配置，配置太高会浪费资金；太低则不能满足网络的正常运行或网络未来发展的需要。所以选择服务器时既要考虑实用性，又要考虑可扩展性。如在一个不足600个客户端的中小企业的局域网中，采用工作站级别的服务器就完全可以胜任。

（1）可扩展性

网络服务器首先应当具备高可扩展性，即CPU、内存及硬盘等可以在原有基础上根据需要方便地增加或替换，提高整体性能。

为了使服务器具备扩展能力，其机箱尺寸要比一般PC的机箱大。目的一是主板的尺寸大，具有更多的PCI插槽和内存插槽，可以增加扩展卡和内存，一般服务器的机箱内都设有多个硬盘托架，可放置多个硬盘；二是机箱内部通风良好，保障网络服务器稳定地运行。

与普通的PC电源相比，网络服务器的电源提供的输出功率要大得多，而且输出的电压稳定且噪声小。网络服务器的电源必须在300 W以上，一般有两个电源。为了给将来增加硬盘留有余地，机箱电源的D型电源插头一般有十几个。HP LH6000网络服务器的内部结构如图1-2所示。

（2）可靠性

网络服务器中存储很多重要数据并提供多种服务，一旦出故障，将会造成难以弥补的损失。因此必须采取多种措施，以保证服务器的高可靠性。

在硬件方面，提高网络服务器可靠性的一般措施是采用冗余部件配置的方法。可采用RAID技术、热插拔技术、ECC内存，以及冗余电源和风扇等措施使其具备高的容错能力和安全保护能力，从而提高其可靠性。

硬件管理总线（Inter-Integrate Circuit，I2C）技术利用专门的硬件管理机制，可在网络服务器机箱温度超标、内存出错、机箱门被异常打开等情况下迅速发出告警，提示网络管理员及时处理。

一般情况下，网络服务器的冗余技术主要是网卡、磁盘、电源和风扇的冗余配置。有些产品还支持操作系统和应用软件的备份并包含有用于数据紧急恢复的功能模块，从而可大大提高网络服务器的可靠性。

（3）处理能力

网络服务器的档次越高，运行速度越快。决定其处理能力的因素有多种，CPU是其中之一，一般网络服务器配置多个CPU。但是服务器的速度并不是仅仅依靠于CPU的性能，其他设备的性能，如主板的总线吞吐能力、硬盘的速度、内存的速度及容量，以及网卡的数据吞吐能力等都是影响服务器性能的重要因素。双CPU处理器的网络服务器主板如图1-3所示。

（4）可管理性

IA（Intel Architecture）架构的网络服务器在硬件和软件系统的设计上具备较完善的管理能力，这种服务器在主板上集成了多种传感器。与相应的管理检测软件配合，可以远程监测服务器的运行状况，从而使网络管理员及时并有效地管理网络服务器。

（5）I/O（输入/输出）性能

通常网络上会有大量用户同时访问网络服务器，要求其I/O性能要强大，使用SCSI技术、RAID技术、高速智能网卡和较大的内存扩充能力等都可以提高网络服务器的I/O能力。

（6）连续运行能力

网络服务器是长时间连续运行的网络设备，一般情况下，对工作组级网络服务器的要求是在工作时间（每天8小时，每周5天工作日）内无故障；对部门级网络服务器的要求是每天24小时，每周5天内无故障；对企业级网络服务器的要求是全年365天，每天24小时无故障，简称为7×24（每星期7天，每天24小时）。

（7）网络操作系统

网络服务器必须运行网络操作系统，当前比较成熟的网络操作系统有Microsoft公司的Windows Server 2003、Novell公司的Netware、UNIX，以及Linux等。网络操作系统对网络的安全性、稳定性和数据服务的管理方面要求很高，通常必须由专业网络管理员来操作和维护。客户机操作系统一般采用Windows 2000 Professional、Windows XP Professional，以及Linux等。

（8）网络服务器性能

要发挥网络服务器的作用，必须安装和配置各种网络服务软件，如Web服务系统、E-mail系统、FTP服务系统和代理服务器软件等。

2.网络服务器与普通PC的硬件配置

网络服务器与普通PC的硬件配置如表1-1所示。

3.安装与设置RAID卡

（1）RAID技术

RAID（Redundant Array of Independent/Inexpensive Disks，冗余独立/廉价磁盘阵列）指串接两个以上的物理硬盘，提供数据冗余容错协同工作，以此来全面提升磁盘子系统的性能。

（2）IDE RAID卡

RAID卡可分为IDE RAID卡和SCSI RAID卡，IDE和SCSI是两种不同的接口。IDE接口普遍用于PC，SCSI接口一般用于Apple Macintosh系统和UNIX操作系统。基于IDE接口的RAID应用称为“IDE RAID”，而基于SCSI接口的RAID应用则称为“SCSI RAID”。

目前主流的高端主板一般都支持RAID功能，RAID分为7个级别，即RAID 0～RAID 5，外加一个派生的RAID 1+0。其中RAID 2～RAID 5多用于高端，而RAID 0、RAID 1和RAID 0+1则支持IDE RAID。RAID 0至少基于两个硬盘，IDE RAID占用CPU时间将数据流分割成大小相同的数据块，然后平均分配给两个硬盘完成数据传输；RAID 1占用CPU部分时间，把写往主盘的数据同步地写到镜像盘中。在这种模式下，主盘故障后可以从镜像盘恢复，不过会浪费一半以上的磁盘空间；RAID1+0的特点是将写往两个硬盘的数据做两个镜像，理论上保证了RAID 0的性能和RAID 1的安全性，硬盘数量则多了一倍。

（3）安装IDE RAID卡

首先取下机箱后背板上的插槽挡板，然后把IDE RAID卡竖直插入即可。在插入的过程中一定要注意选准角度，力量均匀，以免损坏板卡或插槽，确定IDE RAID卡稳妥后固定即可。

连接两个硬盘到IDE RAID板卡上，最好选用同一品牌且同一型号的硬盘。这样既可以充分利用硬盘空间，又可以相对地降低CPU占用率。注意不要把两个硬盘以主从方式连接到一条硬盘线上，而应让两个硬盘都作为主盘连接到IDE RAID板卡的两个IDE通道上，原因是IDE总线在工作时总是最先响应Master设备的数据请求。当Master（主）设备工作时，Slave （从）设备只能处于等待状态，不能达到提升性能的目标。

（4）设置IDE RAID卡

重新开机，系统通过主板BIOS自检时会出现提示，按Ctrl+F组合键进入IDE RAID卡的BIOS设置界面。其中1～6的热键分别对应自动设置、查看设备关联、定义阵列、删除阵列、重建阵列和控制器设置等6项功能。选择第3个选项定义阵列，出现定义磁盘阵列的操作界面。按回车键，进入阵列1的设置界面。此时，这台计算机上可以使用的硬盘都会列在提示框中，将需要使用硬盘的“Assignment”设置为“Y”即可。

如果使用RAID 0，则把RAID Mode设置为“Stripe”（区带集）；如果使用1或1+0，则设置为“Mirror”或“Span”。然后设置RAID 0方式下分割的数据块大小（1和1+0没有此项设置），按Ctrl+Y组合键保存设置。

设置后还要执行分区和格式化等操作。

如果需要使用RAID 0的硬盘启动系统，则在BIOS中设置为从SCSI启动即可。

利用最新版本的权威评测软件Norton System Works 2003工具箱中的Norton System Information等测试，工作在RAID 0传输模式下的硬盘在传输率方面比其他传输模式下的硬盘快很多。基本可以达到普通硬盘连接方式的传输率的两倍，甚至更高。

4.安装SCSI卡

打开计算机的主机箱的挡板，将SCSI卡插到主板的PCI插槽上。一定要注意使卡和PCI插口接触紧密，然后固定即可。

重新启动计算机，系统会自动检测到新安装的SCSI卡，并自动加载SCSI卡的驱动程序。如果系统不能自动识别，屏幕会显示系统检测到新硬件的提示信息，要求用户指定相应的驱动程序的路径。在这种情况下，可以使用产品自带的驱动程序安装盘，然后根据系统的提示指定SCSI卡的驱动程序的路径。

检查SCSI卡的安装是否正确，右击“我的电脑”图标。单击快捷菜单中的“属性”命令，弹出“系统特性”对话框。打开“硬件”选项卡，如图1-4所示。

单击“设备管理器”按钮，打开“设备管理器”窗口。找到“SCSI控制器”选项，如果有黄色叹号和红色叉号，说明SCSI卡没有安装好。

右击“SCSI控制器”选项，单击快捷菜单中的“属性”命令，弹出“SCSI控制器属性”对话框。打开“设备驱动程序”选项卡，单击“更新驱动程序”按钮，然后按照向导提示更新驱动程序。

经过以上操作，SCSI卡安装即可成功。

1.3.2 工作站

一台计算机连接到网络上成为网络上的一个节点，该节点称为“工作站”或“客户机”或“用户终端”。

由于PC的价格普遍下降，一般情况下，根据终端的用途可以选择具体的硬件配置，当前应当使用P4 CPU、512MB以上内存、80GB硬盘和64MB缓存显卡的配置。

用户通过操作客户机向服务器发出请求，服务器处理得到结果，然后通过网络将结果送到客户机。

高档客户机能够完成图形处理及数据计算等工作，服务器主要用来存放数据并协调不同客户机之间的工作，处理工作量就会大大减轻。

1.3.3 网络适配器

网络适配器也称为“网卡”，主要作用是将计算机数据转换为能够通过网络介质传输的信号。网络适配器首先接收来自计算机的数据，添加包含校验码及网卡地址的数据报头，然后将数据转换为可通过传输介质发送的信号。10/100Base的PCI网卡如图1-5所示。

（1）接口

台式计算机目前普遍采用的网卡接口是PCI接口，笔记本电脑的接口为PCMCIA，另外还有USB接口的网卡。

（2）端口

网卡的端口有BNC（T形连接器，用于连接同轴电缆）、AVI（粗缆连接器）及RJ-45端口，前两种端口的网卡目前已基本被淘汰。现在主要采用RJ-45端口，它与普通的电话电缆连接器RJ-11相似，但使用4对导线的双绞线电缆。具有RJ-45连接器端口的网卡如图1-6所示。

1.3.4 传输介质

传输介质是连接局域网的网线，包括细同轴线缆、粗同轴线缆、双绞线和光缆等。

1.细同轴电缆

在局域网初期一般采用总线型拓扑结构，使用细同轴电缆较多，主要是因为成本较低。然而如果单条电缆损坏，可能导致整个网络瘫痪，并且维护比较困难，所以现在基本上被淘汰。使用细同轴电缆组网时使用的网卡应当具有BNC接口，并使用如图1-7所示的BNC插头与细同轴电缆连接。

2.双绞线与水晶头

（1）双绞线

目前联网采用的电缆大多是双绞线。根据最大传输速率及其他性能指标，双绞线可分为5类线、超5类及6类线等几种。5类双绞线传输速率可达100Mb/s；超5类双绞线的传输速率可达155Mb/s以上，可以适合未来传输各种多媒体数据的需求。

双绞线可分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）。

■ 屏蔽双绞线。STP双绞线内部包了一层皱纹状的屏蔽金属网，并且增加了一条接地用的金属铜丝线。因此抗干扰性比UTP双绞线强，但价格也要贵很多。

■ 非屏蔽双绞线。UTP双绞线的阻抗值在1MHz时通常为100欧姆，中心芯线24 AWG （直径为0.5mm），每条双绞线的最大传输距离为100m。

超5类非屏蔽双绞线是在对5类屏蔽双绞线的部分性能加以改进后生产的电缆，其性能参数，如近端串扰、衰减串扰比及回波损耗等都有所提高，其传输带宽可高达1000Mb/s。

超5类双绞线也采用4个绕对和l条杭拉线（也称为“剥皮拉绳”），线对的颜色与5类双绞线完全相同，分别为白橙、橙、白绿、绿、白蓝、蓝、白棕和棕色。考虑到工程造价和网络的潜在需求，在本书介绍的网络工程实例中都采用性能价格比最高的超5类双绞线作为水平布线电缆。超5类双绞线外观及其横截面图如图1-8所示。

由于网线布线大多涉及建筑结构与内部装修，因此在布线完成后再要更改布线会非常困难。所以在规划网络时，就应该考虑到未来发展的需求，应当采用5类或者超5类双绞线。

（2）RJ-45水晶头

RJ-45水晶头是和双绞线配套使用的接头，是双绞线与网卡RJ-45接口间的接头。其质量好坏将直接关系整个网络的稳定性，不可忽视。RJ-45水晶头如图1-9所示。

3.光纤与光缆

光纤作为高带宽和高安全系数的数据传输介质被广泛应用于各种大中型局域网络中，由于缆线及其设备造价昂贵，所以大多用于主干网络。

光纤分为单模光纤和多模光纤。单模光纤用激光作为光源，芯线较细，仅有一条光通道。其特点是传输频带宽，信息容量大，传输距离长，可达两千米以上，但其成本较高。通常用于远距离传输，适合用于建筑群主干网。多模光纤用二极管发光作为光源，芯线较粗。其特点是传输速率较低，传输距离在两千米以内，传输性能比单模光纤差。但其成本较低，适合用于建筑群内的数据传输。

光纤和光缆被大量地应用于现代化建筑的综合布线系统中，由于光缆的种类繁多，所以合格的网络管理员需要深入了解各种光缆和光纤的性能参数，才能根据网络的实际需要选择合适的产品。

1.3.5 中继器和桥接器

任何一种传输介质的传输距离都是有限的，粗同轴电缆每一网段的最大距离为500m；细同轴电缆为200m；双绞线为100m。当连接距离超过这个最大距离时，需要利用中继器或桥接器来连接。

（1）中继器

中继器的功能是将经过衰减而变得不完整的信号经过放大整理后，重新生成完整的规范的信号脉冲再发送出去。中继器虽然可以延长传输距离，但不能改变线路的传输带宽。

（2）桥接器

桥接器主要起连接不同网段的作用，网段可以由中继器、桥接器或路由器分离，但桥接器具有信号过滤的功能。此外桥接器上的每一个端口都拥有专用的带宽，而传统的共享式集线器的带宽是由该集线器上的所有端口共享的，即平均分配带宽。

1.3.6 集线器、交换机与路由器

集线器与交换机是组建局域网的关键设备，起到控制中心的作用。

1.集线器

集线器是共享带宽的网络设备，带宽由所有端口平均分配。如总带宽为10Mb/s的集线器连接了4台工作站，如果它们同时使用网络，则每台工作站享受的平均带宽仅为10/4=2.5Mb/s。9端口的集线器如图1-10所示。

由于以太网采用CSMA/CD协议，所以在传输过程中可能会发生冲突，此时Collision灯会闪烁。如果闪烁过于频繁，说明网络负载已经很重，需要调整或者升级。

2.交换机

交换机又称为“交换式集线器”，每个端口都有其专用的带宽，如10Mb/s的交换机的每个端口都拥有10MB/s的带宽。普通的交换机如图1-11所示。

3.路由器

路由器是不同网络之间互相连接的枢纽，是网络中进行网间连接的关键性设备。路由器系统构成了基于TCP/IP协议的Internet的主体节点，即构成了Internet的骨架，因此其处理速度和可靠性会直接影响网络的质量。普通的TP-LINK路由器如图1-12所示。

网络管理员的一项重要任务就是配置并管理路由器，配置方法如下。

（1）通过路由器的配置端口，使用专用的电缆连接到计算机的RS-232通信口，利用计算机或终端来配置。

（2）利用网络通过Telnet命令来配置，前提是已经正确配置了路由器接口的IP地址。