计算机网络之---物理层设备

什么是物理层设备

• 物理层设备是指负责数据在物理媒介上传输的硬件设备，它们主要处理数据的转换、信号的传输与接收，而不涉及数据的内容或意义。常见的物理层设备包括网卡、集线器、光纤收发器、调制解调器等。

物理层设备有哪些

1、网卡（Network Interface Card, NIC）

• 定义：网卡是连接计算机与网络的硬件设备，它的作用是将计算机内部的数据转换为适合传输的比特流，并将收到的比特流转换回计算机可以理解的数据。
• 功能：
  • 将数字信号转换为适合传输的电信号或光信号。
  • 负责物理地址（MAC地址）的管理和数据的发送与接收。
• 网卡如何使用：
• 有线网卡（以太网卡）：大多数台式电脑的主板会有内置网卡。如果没有，可以购买一张PCI-E网卡并安装在计算机的扩展槽中。安装过程通常是将网卡插入计算机主板上的扩展槽，并用螺丝固定。
• 无线网卡：对于台式电脑或笔记本电脑，Wi-Fi网卡通常通过USB接口连接。某些笔记本电脑自带无线网卡，台式电脑可能需要插入USB无线网卡或通过PCI接口安装无线网卡。
• 网卡的照片
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2、集线器（Hub）

• 定义：集线器是物理层的设备，用于连接多个设备，具有多个端口，所有的传输信号会通过集线器广播到所有连接的设备。
• 功能：
  • 集线器没有智能，它仅仅将信号从一个端口传输到其他端口，没有数据过滤或处理，只起到信号的中继作用。
  • 集线器通常被认为是“弱”的网络设备，因为它容易导致冲突和网络效率低下，尤其是在局域网中使用时。

•  集线器如何使用

• 电源连接：集线器通常需要外部电源，因此首先需要将集线器连接到电源插座。

• 连接设备：使用网络线（通常是双绞线，Cat5e、Cat6等）将设备（如计算机、打印机、路由器等）连接到集线器的端口。集线器上的端口通常标有数字或“Port 1, Port 2”等，表示不同的连接点。

  • 有线连接：插入一端到计算机或其他设备的网络接口，另一端连接到集线器的端口。
  • 设备数量：集线器通常有多个端口，常见的是4、8、12或24个端口，可以根据网络规模选择合适的集线器。
• 集线器图片
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3、桥接器（Bridge）

• 定义：桥接器连接两个或多个局域网，它可以根据MAC地址来过滤数据，并决定哪些数据通过桥接器转发。
• 功能：
  • 在物理层上连接不同的网络段。
  • 有时桥接器也有数据链路层的功能，但基本上它用于控制数据的流向和减少网络冲突。
• 桥接器图片
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4、中继器

• 定义：中继器是一种用于延长传输距离的设备。它能够接收信号、放大信号并将其重新发送。
• 功能：
  • 当信号在传输过程中衰减（如通过电缆或光纤时），中继器能够恢复信号强度并将信号转发到更远的地方。
  • 中继器常常用于扩展网络的物理范围，尤其是在大型局域网或广域网中。
• 中继器图片
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5、调制解调器

• 定义：调制解调器用于将数字信号转换为模拟信号（调制），或将模拟信号转换为数字信号（解调），使得数字数据可以通过模拟电话线进行传输。
• 功能：
  • 在家庭或小型办公室网络中，调制解调器通常用于连接互联网，将数字信号转换成适合电话线传输的模拟信号。
  • 在接收端，调制解调器将模拟信号转换回数字信号，供计算机使用。

6、光纤分配器

• 定义：光纤分配器是光纤网络中的一种设备，用于分配或合并光信号。
• 功能：
  • 它允许一个光信号分成多个信号，或将多个信号合并成一个信号，广泛应用于光纤通信和光纤接入网。

7、无线接入点

• 定义：无线接入点是无线局域网（Wi-Fi）中的一个物理层设备，它允许无线设备（如手机、笔记本等）通过无线信号连接到有线网络。
• 功能：
  • 无线接入点通常与有线交换机连接，负责将无线信号转换为有线信号并进行数据传输。

8、交换机（Switch）

• 定义：交换机是工作在数据链路层和物理层之间的设备，但它在某些情况下也被视为物理层设备的一部分。
• 功能：
  • 交换机能够根据目标MAC地址，将数据帧转发到特定的端口，减少网络中的冲突，提升数据传输效率。
  • 交换机通过“学习”网络中的设备MAC地址，来决定数据的传输路径。
  • 高端交换机还具有一些物理层相关的功能，如端口聚合、流量控制等。