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1、(中职）计算机网络技术（第3版）项目4使用物理层互连设备电子课件（工信版）计算机网络技术项目项目4 使用物理层互连设备使用物理层互连设备 物理层是OSI参考模型的最低层，它利用传输介质为通信的主机之间建立、管理和释放物理连接，实现比特流的透明传输。本项目主要介绍最常用的双绞线传输介质制作方法，网卡的安装方法及集线器、中继器的基本原理。【项目目标】o掌握网卡的安装方法及网线的制作与测试方法o了解常见传输介质的特点o了解你常用的物理层互联设备【能力目标】o能安装局域网网卡及制作与测试网线o能根据网络建设需要合理选择物理层互联设备任务1 网线的制作与测试任务2 网卡的安装任务3 中继器任务4 集线器
2、项目项目4 使用物理层互连设备使用物理层互连设备任务1 网线的制作与测试【任务描述】掌握直通线与交叉线的制作规范和方法。【任务分析】网络设备（网卡、集线器、交换机）之间一般采用双绞线进行连接。双绞线有4组共8根线，用颜色来区分，白橙与橙、白蓝与蓝、白绿与绿、白棕与棕两两绞在一起。常用于星型拓扑结构的网络中。双绞线的8根线要接入RJ-45连接头（俗称“水晶头”）。【操作步骤】1网线的制作下面以图示的方法介绍双绞线接入水晶头的制作过程。步骤一：准备 步骤二：剥线步骤三：抽出外套层 任务1 网线的制作与测试接上：步骤四 露出四对线对步骤五按序号排好 步骤六 排列整齐 步骤七：剪断 步骤八：放入插头
3、步骤九：准备压实任务1 网线的制作与测试接上：步骤十：压紧做好后的接头正反面任务1 网线的制作与测试2网线的测试测试线路是否通畅应使用RJ-45测试仪，如图所示。测试时，将网线插头分别插入主测试器和远程测试器，如果是直通线则主测试器和远程测试器的8个指示灯1-2-3-4-5-6-7-8依次闪亮；如果是交叉线则主测试器的8个指示灯1-2-3-4-5-6-7-8依次闪亮，而远程测试器对应的8个指示灯按3-6-1-4-5-2-7-8闪亮。任务1 网线的制作与测试【知识解析】1双绞线电缆及连接线（1）双绞线的结构 双绞线电缆由两股彼此绝缘，而又拧在一起的导线组成。分为非屏蔽双绞线电缆UTP（Un-sh
4、ielded Twisted-Pair）和屏蔽双绞线电缆STP（Shielded-Pair）两种。任务1 网线的制作与测试（2）双绞线连接器。双绞线连接器通常被称为RJ插头，可用于双绞线电缆和网卡或其他设备如集线器、调制解调器、电话等连接。根据双绞线电缆的类型。RJ插头也有不同的规格。常见的是用于电话的RJ-11型插头（4线）以及RJ-45型插头（8线）。双绞线连接器通常被称为RJ插头，可用于双绞线电缆和网卡或其他设备如集线器、调制解调器、电话等连接。根据双绞线电缆的类型。RJ插头也有不同的规格。常见的是用于电话的RJ-11型插头（4线）以及RJ-45型插头（8线）。（3）非屏蔽双绞线类型 非
5、屏蔽双绞线根据传输特性可以分为以下类型，见下表：任务1 网线的制作与测试非屏蔽双绞线类型表：类型类型导线对数导线对数传输率传输率应用特性应用特性1类线2话音级用于电话场合，但不适合数据传输（虽然也可以用于短距离场合）2类线24Mbps可以用于数据通信，但实际很少使用；568A标准中没有此种类型3类线410Mbps用于10BASE-T网络及语音通信4类线416Mbps用于语音传输和IBM令牌环网5类线4100Mbps用于语音传输和以太网100BASE-TX网络超5类线41000Mbps满足大多数应用需要，尤其支持千兆以太网1000BASE-T6类线41000Mbps支持千兆以太网1000BASE
6、-T任务1 网线的制作与测试2RJ-45接头及跳线一般而言，RJ-45连接头用于局域网中双绞线电缆的连接。在8根4对的双绞线中，实际上只有4根2对线用于传输数据。其中1、2线对用于发送数据，3、6线对用于接收数据。按照TIA/EIA 568A标准和TIA/EIA 568B标准，连接头与电缆线对的连接和排列有两种不同的方法，其颜色标志及电缆线对的排列顺序如下，如图所示。T568A线序T586B线序任务1 网线的制作与测试 TIA/EIA 568A标准规定线对顺序为：1白绿、2绿、3白橙、4蓝、5白蓝、6橙、7白棕、8棕。TIA/EIA 568B标准规定线对顺序为：1白橙、2橙、3白绿、4蓝、5白
7、蓝、6绿、7白棕、8棕。在实际的连接中，关键要保证“1、2”线对是一对；“3、6”线对是一对；“4/5”线对是一对；“7、8”线对是一对。实际应用中使用较多的是TIA/EIA 568B的接线方法。双绞线的连接方法主要有直通方式和交叉方式。直通连接方法一般用于计算机与集线器或配线架与集线器之间的连接。这种连接方式的电缆两端的RJ-45连接头中的线序完全相同，线缆两端都是TIA/EIA 568A或都是TIA/EIA 568B的连接。交叉连接方法一般用于集线器与集线器或者网卡与网卡之间的连接。这种连接方式的电缆两端的RJ-45连接头中的线序一端是TIA/EIA 568A的连接，而另一端是TIA/EI
8、A 568B的连接。任务1 网线的制作与测试【任务引入】配置双机互联网络，确保两台计算机之间的网络畅通。【任务分析】网络的连接分为两个方面。一方面是硬件的安装和连接，另一方面是软件配置。在计算机中安装网卡后，用网线通过网卡和交换机将计算机一台一台地连接起来，便组成网络。【操作步骤】1计算机的连接 一根交叉网线连接两台安装网卡的计算机。若网卡的指示灯灯亮（通常是亮绿灯），则表示物理上已经连通了。一根交叉网线连接两台安装网卡的计算机。若网卡的指示灯灯亮（通常是亮绿灯），则表示物理上已经连通了。任务1 网线的制作与测试2设备的测试（1）两台计算机的IP地址已设置好，如表所示：序号操作系统IP地址子网
9、掩码计算机描述1Windows XP192.168.0.1255.255.255.0第一台计算机2Windows XP192.168.0.2255.255.255.0第二台计算机任务1 网线的制作与测试（2）测试网卡的设置是否正确。第一台计算机中，进入DOS命令行提示符下，输入“ping 192.168.0.1”或输入“ping 127.0.0.1”。Ping是一个网络命令，位于其后的数字是所用计算机的IP地址或回环地址。如果屏幕上出现如图所示信息，那就表明网卡设置没有错误。如果出现其他信息，就表明网卡的设置有问题，需要重新检查所有的参数。测试网卡任务1 网线的制作与测试（3）检查网络是否畅通
10、。在DOS提示符下输入“ping 192.168.0.2”(ping后面的数字是第二台计算机的IP地址)。若屏幕上出现如图所示信息，则表明网络已经畅通。如果出现其他信息，则表明网络不通，需要重新检查网线和网络设置 测试网络任务1 网线的制作与测试【知识链接】1认识传输介质 在网络中，各台计算机之间的通信必须依靠传输介质。传输介质对网络的数据传输影响很大，这主要取决于传输介质的以下特性：（1）传输介质的最大传输速度。（2）传输介质的传输频率范围。（3）传输介质的最大传输距离。（4）传输介质的抗干扰能力。（5）传输介质可支持的传输技术是模拟传输还是数字传输。常见的传输介质有：同轴电缆、双绞线、光纤
11、、无线通信等。任务1 网线的制作与测试2认识同轴电缆（1）同轴电缆的结构 同轴电缆（Coaxial Cable）的结构如图2-30所示，它由铜导体、绝缘材料、铝套、保护层四部分绕同一轴心组成。同轴电缆的名称便由此而来。同轴电缆结构图任务1 网线的制作与测试（2）同轴电缆的分类 RG-8和RG-11：特性阻抗为50，用于粗缆以太网，即10Base-5网络（标准以太网，以太网的最初实现）。提示：提示：10Base-5中的Base表示基带传输；10表示最大传输速度为10Mbps；5表示最大传输距离为500米。RG-58:特性阻抗为50，用于细缆以太网，即10Base-2网络。提示：10Base-2中
12、的Base表示基带传输；10表示最大传输速度为10Mbps；2表示最大传输距离为185米。RG-59：特性阻抗为75，用于有线电视CATV，传输模拟信号。提示：提示：由同轴电缆组成的局域网基本淘汰了，但在有线电视网络中还在广泛应用。（3）同轴电缆的特点:传输距离较远。有一定的安全性。适用于语音与视频的传输。任务1 网线的制作与测试3认识光纤（1）光纤的结构 光纤是指使用玻璃纤维或塑料纤维传输数据信号的网络传输介质。光纤一般由纤芯、反射层和塑料保护层组成，如图所示。光纤介质的特点是传输距离远、传输速度快以及传输频带较宽。光纤中传输的是光信号，不受电磁干扰的影响。所以光纤正在被广泛地应用于通信网络
13、和计算机网络的组建中。光纤的结构任务1 网线的制作与测试 光信号要被计算机识别，必须转换成电信号，所以光纤两端需要光纤收发器、光纤跳线、光纤模块或光纤网卡等，如图所示。光电转换器 光纤跳线用于扩展交换机端口的光纤模块任务1 网线的制作与测试（2）光纤的分类 各种类型的光纤最终分成两大类：单模光纤和多模光纤。由多条光纤和保护层组成的集合便是光缆。光缆内含光纤的数量由2芯到24芯不等。如果有2芯，就简称为2芯光缆。光缆分为室内和室外光缆。室外光缆比室内光缆有更好的保护。（3）802.3中光纤以太网规范（后续章节会提到以太网）IEEE 802.3u:100Base-FX。IEEE 802.3z:10
14、00Base-SX/1000Base-LX。100Base-FX多模：50m或62.5m多模光纤（传输距离=2km）。100Base-FX单模：9m单模光纤（传输距离=10km）。1000Base-SX（多模）：62.5m多模光纤（传输距离=275m）；50m多模光纤（传输距离=550m）。1000Base-LX（单模）：9m单模光纤（传输距离=5km）任务1 网线的制作与测试（4）光纤接头的制作（熔接）光纤接头制作必须用专用的设备。设备较贵，有专门做这项业务的公司，以熔接一芯为收费单位。4认识无线网络 任何不用布线而实现设备连接的方法都可以称为无线联网。（1）无线介质的分类 无线电波：无线电
15、的频率范围在10KHz1GHz之间，其中大部分是国家管制的频段，需要申请使用。无线电广播是全方向的，也就是说不必将接收信号的天线放在一个特定的地方或指向一个特定的方向。无线局域网中所使用的网卡如图所示。无线网卡任务1 网线的制作与测试 微波：微波的传送是单向的，微波信号一次只能向一个方向传输，因此需要将双向通信信号的接收设备和发送设备集成在一个收发器设备中，从而使单个的天线可以处理双向信号的频率。微波可以传送大量数据，在使用上分为地面微波系统和卫星微波系统。红外线：通过空气使用红外线传输数据。红外线传输常见于我们的日常生活中，如电视机、空调以及录像机的遥控器等。（2）无线网络的特点 优点：不破
16、坏建筑结构，美观、方便。缺点：安全性差。任务1 网线的制作与测试任务2 网卡的安装【任务引入】利用网线和网络适配器将两台独立的计算机连接到一起，通过配置和调试网络，达到资源共享和信息沟通。【任务分析】组建一个网络时，必须在每台机器上安装一个专门的接口卡，将接口卡与通信电缆相连接并运行相应的驱动程序后，网络中计算机之间才能进行相互通信，该接口卡又称网络适配器。或网络接口卡NIC（Network Interface Card）,简称网卡。它是组建局域网的主要器件。对一些通用的网卡一般不需要安装驱动程序，Windows XP会自动识别，但其它的一些网卡则需要进行手工驱动程序的安装。【操作步骤】1网卡
17、的安装 打开计算机的机箱（如果主板集成网卡，则不用安装网卡），将网卡插入PC机的一个PCI插槽中，固定好后盖好机箱，机箱后面板便出现以太网接口。任务2 网卡的安装2.网卡驱动程序的安装 手工安装网卡驱动程序的具体方法如下：（1）单击“开始”“设置”“控制面板”“添加硬件”。任务2 网卡的安装（2）双击“添加硬件”图标，打开“添加硬件向导”对话框，单击“下一步”按钮。（3）在出现的“找到新的硬件向导”对话框中选择“是，仅这一次”项，单击“下一步”按钮。任务2 网卡的安装（4）在出现的对话框中，选择“从列表或指定位置安装”项，单击“下一步”按钮。（5）在出现的对话框中，选择“不要搜索。我要自已选择
18、要安装的驱动程序”项。任务2 网卡的安装（6）在出现的对话框中，选择“网络适配器”项，单击“下一步”按钮。（7）在出现的对话框中，选择“从磁盘安装”按钮。任务2 网卡的安装（8）在出现的对话框中，选择驱动程序存放的路径.（9）在出现的对话框中，单击“完成”按钮,完成网卡的安装。任务2 网卡的安装【知识解析】1什么是网卡 网卡是网络接口卡（NIC-Network Interface Card）的简称，也可以叫做网络适配器（NIA-Network Interface Adapter)，是计算机连接网络的重要硬件设备之一。对于网卡而言，每块网卡都有一个唯一的网络节点地址，它是网卡生产厂家在生产时烧入
19、ROM中的，这就是MAC地址。因此每个Ethernet NIC生产厂家必须申请一组MAC地址。任何两个NIC的MAC地址都不会相同。任务2 网卡的安装2网卡的分类（1）按工作平台分类 目前市面上的网卡按照工作平台分类，大致可以分为服务器网卡、台式机网卡、无线网卡和笔记本网卡四种。（2）按总线分类 网卡按总线接口类型可划分为：PCI接口网卡、PCI-X总线接口网卡和PCMCIA接口网卡。台式机网卡为PCI接口；服务器上使用PCI-X总线接口网卡。笔记本电脑则使用PCMCIA接口的网卡。（3）按网络接口分类 网卡按目前常见的网络接口类型可划分为以太网的RJ-45接口网卡、细同轴电缆的BNC接口网卡
20、和粗同轴电缆的AUI接口网卡、ATM接口网卡。选购网卡时一定要了解网卡接口类型，因为不同的类型之间不能通用。有的网卡为了适用于更广泛的应用环境，提供有两种或多种类型的接口。（4）按网卡连接速率分类 目前主流的网卡主要有10Mbps/100Mbps自适应网卡和10/100/1000Mbps自适应网卡，前者能满足大多数的需要，后者则一般用于服务器与交换机的连接。任务2 网卡的安装 3网卡安装的注意事项 每一台网络计算机安装上网卡后都必须安装网卡驱动程序，通过该程序可以控制计算机中网卡的工作。Windows XP支持PnP功能，因为在Windows XP中已经包括了一个庞大的驱动程序库。收集了各个厂
21、家大量不同的硬件驱动程序，其中也包括大多数网卡的驱动程序。因此安装网卡后，重新启动Windows XP，系统可自动检测到新的硬件，识别网卡的种类，并且最合适的网卡驱动程序，从而省去手工安装自动安装驱动程序的步骤。任务2 网卡的安装提示提示：在更新网卡驱动时，最好使用设备管理器的“更新驱动程序”功能，双击列表中的网卡，进入网卡属性设置窗口，在“在驱动程序”选项卡中，通过“更新驱动程序”进行网卡驱动程序的更新。通过更新网卡驱动程序，可使网卡处于最佳的工作性能。任务2 网卡的安装任务3 中继器【任务描述】由于存在损耗，在物理线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度时将造成信号失真，因此会导致接
22、受错误。中继器就是为解决这一问题而设计的。【任务分析】中继器（Repeater）是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。中继器是最简单的网络互连设备，主要完成物理层的功能，负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。它在OSI参考模型（开放系统互连参考模型，OSI/RM）中的位置如图4-34所示。一般情况下，中继器的两端连接的是相同的媒体，但有的中继器也可以完成不同媒体的转换工作。从理论上讲中继器的使用是无限的，网络也因此可以无限延长。事实上这是不可能的，因为网络标准中都对信号的延迟范围作了具体的规定，中继器只能在
23、此规定范围进行有效的工作，否则引起网络故障。以太网络标准中就约定了一个以太网上只允许出现5个网段，最多使用4个中继器，而且其中3个网段可以挂接计算机终端。任务3 中继器任务四任务四 集线器集线器【任务描述】对于多台设备要连到网络中，集线器作为网络中的中央节点，克服了中继器单一通道的缺陷。【任务分析】集线器（Hub）是中继器的一种形式，区别在于集线器能够提供多端口服务，也称为多口中继器。集线器在OSI/RM中的位置如图所示。集线器产品发展较快，局域网集线器通常分为五种不同的类型，它将对LAN交换机技术的发展产生直接影响。任务4 集线器任务4 集线器1单中继网段集线器 第一类集线器是一种简单中继L
24、AN网段，最好的例子是叠加式以太网（Ethernet）集线器或令牌环网（Token Ring）多站访问部件（Multistation Access Unit,MAU）。某些厂商试图在可管理集线器和不可管理集线器之间划一条界线，以便进行硬件分类。这里忽略了网络硬件本身的核心特性，即它实现什么功能，而不是如何简易地配置它。2 2多网段集线器多网段集线器 多网段集线器是从第一类集线器直接派生而来的，采用集线器背板，这种集线器带有多个中继网段。多网段集线器通常是由多个接口卡槽位的机箱系统。然而，一些非模块化叠加式集线器现在也支持多个中继网段。多网段集线器的主要技术优点是可以将用户分布于多个中继网段上，
25、以减少每个网段的信息流量负载，网段之间的信息流一般要求独立的网桥或路由器。3 3端口交换式集线器端口交换式集线器 端口交换式集线器是在多网段集线器基础上将用户端口和多个背板网段之间的连接过程自动化，并通过增加端口交换矩阵（PSM）来实现的。PSM提供一种自动工具，用于将任何外来用户端口连接到集线器背板上的任何中继网段上。这一技术的关键是“矩阵”，一个矩阵交换机是一种电缆交换机，它不能自动操作，要求用户介入。它不能代替网桥或路由器，并不提供不同LAN网段之间的连接性，其主要优点就是实现移动、增加和修改的自动化。4 4网络互连集线器网络互连集线器 端口交换式集线器注重端口交换，而网络互连集线器在背
26、板的多个网段之间实际上提供一些类型的集成连接。这可以通过一台综合网桥、路由器或LAN交换机来完成。目前，这类集线器通常都采用机箱形式。5 5交换式集线器交换式集线器 目前，集线器和交换机之间的界线已变得模糊。交换式集线器有一个核心交换式背板，采用一个纯粹的交换系统代替传统的共享介质中继网段。此类产品已经上市，并且是混合的（中继/交换）集线器。应该指出，集线器和非网管型（没有网络管理功能）交换机之间的特性几乎没有区别。总结与回顾 网络互联设备是计算机网络系统中重要的不可缺少的组成部分。网络线路与用户节点具体连接时，要根据网络传输介质正确选择互联接口设备。在物理层互联设备中，要注意中继器与集线器的区别，以及集线器的分类。