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1、Y CF正版可修改PPT（中职）计算机网络技术第3 章教学课件模块3 计算机网络设备 任务1 网卡3.1.1 网卡的分类3.1.2 网卡的作用3.1.3 网卡的组成和工作原理3.1.4 网卡的分类和选购 任务2 制作双绞线3.2.1 传输介质3.2.2 双绞线跳线制作工具3.2.3 制作标准与跳线类型3.2.4 双绞线制作步骤下一页模块3 计算机网络设备 任务3 认识交换机和路由器3.3.1 交换机的交换方式3.3.2 路由器的工作原理3.3.3 交换机之间的连接3.3.4 交换式以太网与共享式以太网的特点比较 应用实践1 网络通信线的连接与制作 应用实践2 交换机和集线器的级联上一页任务1
2、网卡 3.1.1 网卡的介类 网卡(英文简称NIC，又可称为网络卡或网络接口卡或网络适配器等，它是局域网中最基本的部件之一。根据工作对象的不同，局域网中的网卡一般分为服务器专用网卡、普通工作站网卡、笔记本电脑专用网卡和无线局域网网卡，如图3-1 所示。常见的网卡插在计算机主板的扩展槽中，通过网线与网络交换数据、共享资源。计算机主要通过网卡来连接网络。在进行相互通信时，数据不是以流而是以帧的方式进行传输的。可以把帧看做一种数据包，在数据包中不仅包含有数据信息，而且还包含有数据的发送方、接收方信息和数据的校验信息。下一页 返回任务1 网卡 一块网卡包括OSI 模型的两个层物理层和数据链路层的功能。
3、物理层定义了数据传送与接收所需要的光电信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等，并向数据链路层设备提供标准接口。数据链路层则提供寻址机构、数据帧的构建、数据差错检查、传送控制、向网络层提供标准的数据接口等功能。3.1.2 网卡的作用 网卡的主要作用有两个:一是将计算机的数据封装为帧，并通过传输介质(如网线或无线电磁波)将数据发送到网络上去;二是接收网络上其他设备传过来的帧，并将帧重新组合成数据，通过主板上的总线传输给本地计算机。网卡能接收所有在网络上传输的信号，但正常情况下只接收发送到该计算机的帧和广播帧，将其余的帧丢弃，然后传送到系统的CPU 中做进一步处理。下一页 返回 上一页任务1 网
4、卡 3.1.3 网卡的组成和工作原理 1.网卡的组成 以最常见的PC1 接口的网卡为例，一块网卡主要由印制电路板、主芯片、数据泵、金手指(总线插槽接口),BOOTROM 槽、EPROM，晶振、RJ-45 接口、指示灯、固定片以及一些二极管、电阻电容等组成(如图3-2 所示)。2.网卡的工作原理 每一块网卡都有全球唯一的物理地址(称为MAC 地址)。MAC 地址由6 位的数字串(共48 位二进制)组成，数字串通常用冒号隔开，例如00：60：8C：00：54：99。通常分为两部分:生产商ID 和设备ID。下一页 返回 上一页任务1 网卡(1)生产商ID。前面3 位(24 位二进制)代表厂商，3Co
5、m 公司为00-60-8 C,Intel 公司为00-AA-00。有些生产厂商有几个不同的生产商ID。(2)设备ID(24 位)。后面3 位(24 位二进制)代表制造商为某具体设备分配的ID。网卡充当计算机和网络线缆之间的物理接口或连线，负责将计算机中的数字信号转换成电或光信号。数据在计算机总线中的传输采用并行方式，即数据是并行传输的，而在网络的物理线缆中数据是以串行的比特流方式传输的，网卡则要承担串行数据和并行数据间的转换。网卡在发送数据前要与接收端的网卡进行对话，以确定最大可发送数据分组的大小、发送的数据量的大小、两次发送数据间的间隔、等待确认的时间、每块网卡在溢出前所能承受的最大数据量、
6、数据的传输速率等。下一页 返回 上一页任务1 网卡 3.1.4 网卡的介类和选购 根据工作对象的不同，局域网中的网卡一般分为服务器专用网卡、普通工作站网卡、笔记本电脑专用网卡和无线局域网网卡。1.服务器专用网卡 顾名思义，服务器专用网卡是为了适应网络服务器的工作特点而专门设计的，它的主要特征是在网卡上采用专用的控制芯片，大量的工作由这些芯片直接完成，从而减轻了服务器的CPU 的工作负荷。但这类网卡的价格较贵，一般只安装在一些专用的服务器上，普通用户很少使用。2.普通工作站网卡 人们平时看到的网卡多为一些适合于普通计算机使用的网卡，这些网卡按速度划分，可分为10 Mbps,100 Mbps,10
7、/100 Mbps 和100/1 000 Mbps 网卡;下一页 返回 上一页任务1 网卡 按总线类型划分，可分为PCI 网卡、EISA 网卡和ISA 网卡;按接口类型划分，可分为AUI 接口(粗缆接口)、BNC 接口(细缆接口)和RJ-45 接口(双绞线接口)。目前，市面上的主流产品基本上是PCI 插槽、RJ-45 接口的100/1 000 Mbps 自适应网卡。1.10 Mbps,100 Mbps,10/100 Mbps 和100/1 000 Mbps 网卡(1)10Mbps 网卡:10Mbps 网卡是一种低档网卡。它的带宽限制在10Mbps，这在当时的ISA 总线类型的网卡中较为常见，目
8、前PCI 总线接口类型的网卡中也有一些是10Mbps 网卡，不过它已不是主流。这类带宽的网卡仅适用于一些小型局域网或家庭需求，中型以上网络一般不选用。(2)100 Mbps 网卡:100Mbps 网卡在目前来说是一种技术比较先进的网卡，它的传输I/O 带宽可达到100 Mbps，这种网卡一般用于骨干网络中。目前这种带宽的网卡在市面上已逐渐得到普及。下一页 返回 上一页任务1 网卡(3)10/100Mbps 自适应网卡:这是一种能自适应10Mbps 和100Mbps 两种带宽的网卡，也是目前应用最为普及的一种网卡类型，因为它能自动适应两种不同带宽的网络需求，所以保护了用户的网络投资。因为它既可以
9、与老式的10 Mbps网络设备相连，又可应用于较新的100Mbps 网络设备连接，所以得到了用户的普遍认同。这种带宽的网卡会自动根据所用环境选择适当的带宽，如果与老式的10Mbps 旧设备相连，则它的带宽就是10Mbps;如果与100Mbps 网络设备相连，则它的带宽就是100Mbp5，它能兼容10Mbps 的老式网络设备和新的100 Mbps 网络设备。(4)1000 Mbps 以太网卡:1000 Mbps 以太网(Gigabit Ethernet)是一种高速局域网技术，它能够在铜线上提供1Gbps 的带宽。与它对应的网卡是千兆网卡，这类网卡的带宽也可达到1Gbps。千兆网卡的网络接口有两种
10、主要类型:一种是普通的双绞线RJ-45 接口，另一种是多模SC 型标准光纤接口。下一页 返回 上一页任务1 网卡 2)1SA 网卡、PCI,PCMCIA,USB 网卡 按总线类型分，网卡主要分为ISA 总线、PCI 总线、PCMCIA 总线和USB 接口的网卡。其中PCMCIA 接口网卡用在笔记本电脑上;外置式网卡则用USB 接口与计算机连接，数据传输率远远大于传统的并行口和串行口，设备安装简单并且支持热插拔。最常见的是ISA 和PCI 总线的网卡。ISA总线网卡的带宽一般为10 Mbps,PCI 总线网卡的带宽从10Mbps 到1 000 Mbps 的都有。不过同样是10 Mbps 网卡，因
11、为ISA 总线为16 位，而PCI 总线为32 位，所以PCI网卡更快，且ISA 网卡的CPU 占用率比较高，往往会造成系统的停滞。目前计算机的主板均支持PCI 插槽，所以PCI 网卡已经成为主流。3)AU1 接口、BNC 接口和RJ-45 接口的网卡 目前市场上的网卡根据连接介质的不同，基本上可以分为粗缆网卡(AUI 接口)、细缆网卡(BNC 接口)及双绞线网卡(RJ-45 接口)。下一页 返回 上一页任务1 网卡 如果以双绞线作为传输介质，则要选用RJ-45 接口网卡;如果传输介质是细同轴电缆，则要选用BNC 接口网卡;如果采用粗同轴电缆，则要选用AUI 接口网卡。4)无线局域网网卡 无线
12、局域网网卡是近年来随着无线局域网技术发展而产生的。与有线网卡不同的是，无线网卡在传输信息时不需要双绞线或同轴电缆，移动方便。但它也有缺点:(1)数据传输速度较慢。(2)数据传输的稳定性较差，主要受天线的灵敏性和障碍物的影响。(3)价格较贵。无线局域网网卡分为USB 接口和一般内置无线网卡。3.网卡的选购 网卡看似简单，它的作用却是决定性的。选择网卡时要注意以下几个方面。下一页 返回 上一页任务1 网卡 1)网卡的材质和制作工艺 网卡与其他电子产品一样，它的制作工艺也主要体现在焊接质量和板面光洁度两方面。另一方面是就是网卡的板材了，目前比较好一点的板材通常采用喷锡板，而劣质网卡在电路板选材上选用
13、非喷锡板材，通常就是直接清洗的铜板，颜色是黄的，叫作画金板。2)选择恰当的品牌 大型企业网络最好使用信誉较好的名牌产品。如CISC0,3COM,Intel 和D-Link 等一线大牌，国产的较好信誉的品牌也是不错的选择，如实达、TP-link 等。3)根据使用环境来选择网卡 为了能使选择的网卡与计算机协同高效地工作，还必须根据使用环境来选择合适的网卡，明确所选购网卡使用的网络接口、传输介质类型及与之相连的网络设备带宽等情况。下一页 返回 上一页任务1 网卡 如果把一块价格昂贵、功能强大，速度快捷的网卡安装到一台普通的工作站中，就发挥不了多大作用，而且造成了很大的资源浪费。相反，如果在一台服务器
14、中，安装性能普通的网卡，这样很容易会产生瓶颈现象，从而会抑制整个网络系统的性能发挥。因此，在选用时一定要注意应用环境。服务器网卡应带有高级容错、带宽汇聚等功能，这样服务器就可以通过增插几块网卡提高系统的可靠性;如果要在笔记本中安装网卡的话，最好选择与计算机品牌相一致的专用网卡，这样才能最大限度地与其他部件保持兼容。一般个人用户和家庭组网时因传输的数据信息量不是很大，主要选择100M 网卡。4)根据网络类型选择网卡 由于网卡种类繁多，不同类型的网卡的使用环境是不一样的。因此在选购网卡之前应明确所选购网卡使用的网络及传输介质类型、与之相连的网络设备带宽等情况。下一页 返回 上一页任务1 网卡 目前
15、市场上的网卡根据连接介质的不同基本上可以分为粗缆网卡(AUI 接口)、细缆网卡(BNC 接口)及双绞线网卡(RJ-45接口)。如果以双绞线作为传输介质，则要选用RJ-45 接口网卡;如果传输介质是细同轴电缆的，则要选用BNC 接口网卡;如果采用粗同轴电缆，则要选用AUI 接口网卡。返回 上一页任务2 制作双绞线 3.2.1 传输介质 传输介质是数据发送的物理基础，它处于OSI 模型的最底层。最初的计算机网络是通过义粗又重的同轴电缆发送数据的。目前，大部分网络介质则如同电话线一样，具有易弯曲的外部，内部则是铰接的铜线。随着科技及经济的快速发展，计算机网络要求更高的速度、更多的用途，更可靠的性能，
16、传输介质也随之不断地更新。目前，在局域网中使用的传输介质有双绞线、同轴电缆和光纤等。它们的分类详如图3-3 所示。下一页 返回任务2 制作双绞线 1.同轴电缆 同轴电缆也是局域网中最常见的传输介质之一，它主要应用于环形的小型局域网中。虽然这种网络相对双绞线星形网络来说存在诸多不足之处，但是它的优点也是非常明显的:无需任何集中接入设备，就可以同时接入多达20 台工作站，所以它的网络构建成本非常低，是以前许多小型企业的首选。同轴电缆以太网连接的传输介质就是同轴电缆，与有线电视电缆相似。应用于计算机网络的同轴电缆主要有两种，即“粗缆”和“细缆”，都属于“基带同轴电缆”(以区别于广播电视所用的“宽带同
17、轴电缆”)。粗缆的全称为“粗同轴电缆”，简称为AUI，如图3-4 所示。细缆是指“细同轴电缆”，它的英文简称为BNC。细同轴电缆与粗同轴电缆结构类似，都由内导体(铜芯导体)、绝缘材料层、外导体(屏蔽层)和护套层4 部分组成，如图3-4 所示。下一页 返回 上一页任务2 制作双绞线 粗同轴电缆与细同轴电缆的差别在于直径的大小。粗缆适用于比较大型的局部网络，它的标准距离长、可靠性高。由于安装时不需要切断电缆，因此可以根据需要灵活调整计算机的入网位置。但粗缆网络必须安装收发器和收发器电缆，安装难度大，单价也较细缆贵许多，所以总体造价高。相反，细缆安装则比较简单，造价也较低。由于安装过程要切断电缆，然
18、后在两头装上基本网络连接头，然后接在T 型连接器两端，所以当接头多时容易产生接触不良的隐患，这也是目前以太网所发生的最常见故障之一。总的来说目前还是普遍采用细同轴电缆来构建网络。2.双绞线 1)双绞线的结构下一页 返回 上一页任务2 制作双绞线 双绞线(Twisted Pair Wire,TP)是局域网布线中最常用到的一种传输介质，尤其在星型网络拓扑中，双绞线是必不可少的布线材料。双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消，并在每根铜导线的绝缘层上分别涂以不同的颜色，以示区别。
19、双绞线一般由两根2226 号绝缘铜导线相互缠绕而成。如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆。与其他传输介质相比，双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制，但价格较为低廉，广泛应用于星型局域网中，典型双绞线如图3-5 所示。下一页 返回 上一页任务2 制作双绞线 2)双绞线的分类 双绞线可分为非屏蔽(UTP)双绞线和屏蔽(STP)双绞线两大类。(1)非屏蔽双绞线:非屏蔽双绞线又分为3 类、4 类、5 类、超5 类、6 类和7 类等几种。由于非屏蔽双绞线外面只有一层绝缘胶皮，因而重量轻、易弯曲、易安装，组网灵活，非常适合于网络布线。因此在无特殊要求的小型局域网
20、布线中，经常使用非屏蔽双绞线。不同类型的非屏蔽双绞线的主要技术参数与用途如表3-1 所示。非屏蔽双绞线常见于星状网络结构中，一般小型单位、学校宿舍和家庭等均采用非屏蔽的双绞线布线。目前，5 类和超5类双绞线是网络布线的主流。下一页 返回 上一页任务2 制作双绞线 6 类和7 类双绞线的标准正在制定中，是未来的发展趋势。(2)屏蔽双绞线:屏蔽双绞线的最大特点在于封装于其中的双绞线与外层绝缘皮之间有一层金属材料，这种结构能减少辐射，防止信息被窃听，同时还具有较高的数据传输速率。目前使用的双绞线标准中，只有3 类和5 类两种屏蔽的双绞线，主要用于对网络通信安全要求较高的环境布线，或在一些特殊的环境(
21、如易受化学品腐蚀、易受电磁干扰等)下进行布线。此外，屏蔽双绞线的布线技术要求也比非屏蔽双绞线高，因此只使用于大规模的局域网环境中。3)RJ-45 连接器和双绞线序 双绞线和以太网接口的连接是通过RJ-45 连接器来实现的，RJ-45 连接器俗称水晶头。它有8 个金属针脚，与它相对应的以太网接口也有8 个针脚。根据这8 个针脚的定义不同可以将以太网接口分为两类，如表3-2 和表3-3 所示。下一页 返回 上一页任务2 制作双绞线 计算机和路由器上的以太网接口属于第一类，交换机、集线器上的以太网接口属于第二类。一根5 类双绞线缆由8 根线分成4 对互绞在一起，颜色分别为:橙白、橙、绿白、绿、蓝白、
22、蓝、棕白、棕 在以太网中，用来连接网络设备的双绞线有两种:一种是直通线，用于连接数据终端设备(DTE)与数据通信设备(DCE)，如用于微机与交换机或交换机与路由器之间的连接接线。直通线两端水晶头的导线排列顺序必须相同。另一种是交叉线，用于连接网络中的相同设备，比如PC 之间，交换机之间及路由器之间的连线。交叉线的导线如下:下一页 返回 上一页任务2 制作双绞线 即一端水晶头的第1 根线的颜色要与另一端的第3 根线一样，第2 根的要与第6 根的一样。其他导线的排列顺序与直通线相同。各类网线特性如表3-4 所示，网线引脚功能如表3-5 所示。3.光纤 光导纤维(Optical，传输光束的细而柔韧的
23、玻璃介质，其中心是传播光的玻璃芯，直径约850um，大致与人的头发相当。玻璃芯外面包围着一层拆射率比较低的玻璃封套，它如同一面镜子，将光反射回中心，反射的方式根据传输模式而不同。这种反射允许纤维的拐角处弯曲而不会降低通过光传输的信号的完整性。再外面是一层薄的塑料外套，用来保护封套，如图3-6 所示。下一页 返回 上一页任务2 制作双绞线 根据使用的光源和传输模式，光纤可以分为单模光纤和多模光纤两种。单模光纤直径较小，一般为810um，使用单个频率的光。通过单模光纤，数据传输的速度更快，并且距离也更远。但是这种光纤价格高，因此不用于一般的数据网络。多模光纤直径略粗，一般为50um，可以在单根或多
24、根光纤上同时使用几种频率的光。这种类型的光纤通常用于数据网络。图3-7 是单模和多模光纤传输原理图。表3-6 是单模光纤和多模光纤的特性比较。光纤是数据传输中最有效的一种传输介质，它有以下优点:(1)频带宽，电磁绝缘性能好。光纤电缆中传输的是光束，而光束是不受外界电磁干扰影响的，而且本身也不向外辐射信号，因此它适用于长距离的信息传输以及要求高度安全的场合。下一页 返回 上一页任务2 制作双绞线(2)衰减较小，在较大范围内可以保持为一个常数。(3)传输距离远，目前，在传输速率为2.5 Gbps 时，无中继器传输距离可达100 公里以上，其误码率较低。而同轴电缆和双绞线每隔几千米就需要接中继器。(
25、4)抗干扰能力强，应用范围广。(5)线径细、重量轻。(6)抗化学腐蚀能力强。(7)光纤制造资源丰富。在使用光缆介质建网应用中，必须考虑光纤的单向特性，如果要进行双向通信，就应使用双股光纤。各种传输介质的对比如表3-7 所示。下一页 返回 上一页任务2 制作双绞线 4.无线传输介质 可以在自由空间利用电磁波发送和接收信号进行通信就是无线传输。地球上的大气层为大部分无线传输提供了物理通道，就是常说的无线传输介质。无线传输所使用的频段很广，人们现在已经利用了好几个波段进行通信。紫外线和更高的波段目前还不能用于通信。无线通信的方法有微波通信、激光通信和红外通信。1)微波通信 微波数据通信系统有两种形式
26、:地面系统和卫星系统。使用微波传输要经过有关管理部门的批准，而且使用的设备也需要有关部门允许才能使用。由于微波是在空间直线传播，如果在地面传播，地球表面是一个曲面，其传播距离受到限制，采用微波传输的站必须安装在视线内，下一页 返回 上一页任务2 制作双绞线 传输的频率为46GHz 和2123 GHz，传输距离一般只有50km 左右。为了实现远距离通信，必须在一条无线通信信道的两个终端之间增加若干个中继站。中继站把前一站送来的信息经过放大后再送到下一站，通过这种“接力”通信，可以传输电话、电报、图像、数据等信息。采用卫星微波，卫星在发送站和接收站之间反射信号传输的频率为1114 GHz。目前，利
27、用微波通信建立的计算机局域网络也日益增多。由于微波沿直线传输，所以长距离传输时要有多个微波中继站组成通信线路，而通信卫星可以看作是悬挂在太空中的微波中继站，可通过通信卫星实现远距离的信息传输。微波通信的主要特点是有很高的带宽(111GHz)，容量大，通信双方不受环境位置的影响，并且不需事先铺设电缆。2)激光通信 激光通信的优点是带宽更高、方向性好、保密性能好等。激光通信多用于短距离的传输。激光通信的缺点是其传输效率受天气影响较大。下一页 返回 上一页任务2 制作双绞线 3)红外线通信 红外线通信不受电磁干扰和射频干扰的影响。红外无线传输建立在红外线光的基础上，采用光发射二极管、激光二极管或光电
28、二极管来进行站点与站点之间的数据交换。红外无线传输既可以进行点到点通信，也可以进行广播式通信。但这种传输技术要求通信节点之间必须在直线视距之内，不能穿越墙。红外线传输技术数据传输速率相对较低，在面向一个方向通信时，数据传输率为16Mbps。如果选择数据向各个方向上传输时，速度将不能超过1 Mbps。3.2.2 双纹线跳线制作工具 所谓跳线，是指两端均有一个水晶头的网线。跳线可用于计算机与集线器(或交换机)的连接、集线器(或交换机)之间的连接、集线器(或交换机)与路由器的连接、计算机之间的连接等。下一页 返回 上一页任务2 制作双绞线 1.剥线钳/剥线器 剥线钳是用来剥开线缆外层绝缘体的，它可以
29、用来剥开双绞线以及其他电缆的外层塑料绝缘体，也可以用简易的剥线器来代替，如图3-8 所示。2.压线钳 在双绞网线制作中，最简单的方法就是使用一把网线压线钳，如图3-9 所示。它可以完成剪线、剥线和压线3 种操作。它有两个刀口，靠近把手的刀口用于剪断整根双绞线，靠近转轴的刀口用于剥掉双绞线外面的塑料护套。两个刀口中间有一个RJ-45 的压制模子，用于把水晶头的铜片压入已经按线序插入的双绞线，使铜片和双绞线紧密接触，这样做出的网线才是通的，这是制作双绞线的关键步骤。下一页 返回 上一页任务2 制作双绞线 3.打线钳 信息插座与模块是嵌套在一起的，埋在墙中的网线通过信息模块与外部网线进行连接，墙内部
30、网线与信息模块的连接是通过把网线的8 条芯线按规定卡入信息模块的对应线槽中实现的。网线的卡入需要使用一种专用的卡线工具，称之为“打线钳”，如图3-10(a)和(b)所示是两款单线打线钳，图3-10(C)所示是一款多对打线工具。多对打线工具通常用于配线架网线芯线的安装。3.2.3 制作标准与跳线类型 1.制作标准 双绞线网线的制作其实非常简单，就是把双绞线的4 对8 芯网线按一定规则插入到水晶头中，下一页 返回 上一页任务2 制作双绞线 所以这类网线的制作所需的材料就是双绞线和水晶头，所需工具通常就是一把专用压线钳。而制作这类网线的难点在于不同用途的网线跳线规则不一样。目前最常用的布线标准是EI
31、A/TIA T568-A 和EIA/TIA T568-B。通常情况下，在布线工程中采用EIA/T1A T568-B 标准。1)ElA/T1A T568-A 标准 EIA/TIA T568-A 简称T568A。其双绞线的排列顺序为:1-白绿，2-绿，3-白橙，4-蓝，5-白蓝，6-橙,7-白棕，8-棕，依次插入RJ-45 头的1-8 号线槽中。2)ElA/T1A T568-B 标准 EIA/TIA T568-B 简称T5 68 B。其双绞线的排列顺序为:1-白橙，2-橙,3-白绿，4-蓝，5-白蓝，6-绿，7-白棕，8-棕，依次插入RJ-45 头的1-8 号线槽中，RJ-45 头针脚顺序如图3-
32、11 所示。下一页 返回 上一页任务2 制作双绞线 2.三种UTP 线缆 1)直连线的作用和线图 直连线用于将计算机连到Huh 或交换机，或在结构化布线中由接线面板连到Hub 或交换机等。根据EIA/TIA 568-B 标准(俗称为端接B)，直连线线图如表3-8 所示。2)交叉线的作用和线图 交叉线(Crossover 也称对接线)用于将计算机与计算机直接相连、交换机与交换机直接相连，也被用于计算机直接接入路由器的以太网口。根据EIA/TIA 568-B 标准，对接线线图如表3-9 所示。下一页 返回 上一页任务2 制作双绞线 3)反接线的作用和线图 反接线(Rollover)用于将计算机连到
33、交换机或路由器的控制端口，在计算机中起超级终端作用。根据EIA/TIA 568-B标准，反接线线图如表3-10 所示。3.2.4 双纹线制作步骤 1.制作直连线(1)用剥线钳在线缆的一端剥出一定长度的线缆。(2)用手将4 对绞在一起的线缆按白橙、橙、白绿、绿、白蓝、蓝、白棕、棕的顺序拆分开来并小心地拉直(注意:切不可用力过大，以免扯断线缆)。(3)按表3-8 端1 的顺序调整线缆的颜色顺序(即交换蓝线与绿线的位置)。(4)将线缆整理平直并剪齐(确保平直线缆的最大长度不超过1.2cm)。下一页 返回 上一页任务2 制作双绞线(5)将线缆放入RJ-45 插头，在放置过程中注意RJ-45 插头的把子
34、朝下，并保持线缆的颜色顺序不变。(6)检查已放入RJ-45 插头的线缆颜色顺序，并确保线缆的末端已位于RJ-45 插头的顶端。(7)确认无误后，用压线工具用力压制RJ-45 插头，以使RJ-45 插头内部的金属薄片能穿破线缆的绝缘层。(8)重复步骤(1)-(7)制作线缆的另一端，直至完成直连线的制作。(9)用网线测试仪或让教师检查已制作完成的网线。2.制作交叉线(1)按制作直连线中的步骤(1)-(7)制作线缆的一端。(2)用剥线工具在线缆的另一端剥出一定长度的线缆。(3)用手将4 对绞在一起的线缆按白绿、绿、白橙、橙、白蓝、蓝、白棕、棕的顺序拆分开来并小心地拉直(注意:切不可用力过大，以免扯断
35、线缆)。下一页 返回 上一页任务2 制作双绞线(4)按表3-9 端2 的顺序调整线缆的颜色顺序，即交换表3.4端1 橙线与蓝线的位置。(5)将线缆整理平直并剪齐(确保平直线缆的最大长度不超过1.2cm)。(6)将线缆放入RJ-45 插头，在放置过程中注意RJ-45 插头的把子朝下，并保持线缆的颜色顺序不变。(7)检查已放入RJ-45 插头的线缆颜色顺序，并确保线缆的末端已位于RJ-45 插头的顶端。(8)确认无误后，用压线工具用力压制RJ-45 插头，以使RJ-45 插头内部的金属薄片能穿破线缆的绝缘层，直至完成对接线的制作。(9)用网线测试仪或让教师检查已制作完成的网线。下一页 返回 上一页
36、任务2 制作双绞线 3.制作反接线(1)按制作直连线中的步骤(1)(7)制作线缆的一端。(2)用剥线工具在线缆的另一端剥出一定长度的线缆。(3)用手将4 对绞在一起的线缆按白橙、橙、白绿、绿、白蓝、蓝、白棕、棕的顺序拆分开来并小心地拉直(注意:切不可用力过大，以免扯断线缆)。(4)按表3-10 端2 的顺序调整线缆的颜色顺序。(5)将线缆整理平直并剪齐(确保平直线缆的最大长度不超过1.2cm)。(6)将线缆放入RJ-45 插头，在放置过程中注意RJ-45 插头的把子朝下，并保持线缆的颜色顺序不变。下一页 返回 上一页任务2 制作双绞线(7)检查已放入RJ-45 插头的线缆颜色顺序，并确保线缆的
37、末端已位于RJ-45 插头的顶端。(8)确认无误后，用压线工具用力压制RJ-45 插头，以使RJ-45 插头内部的金属薄片能穿破线缆的绝缘层，直至完成反接线的制作。(9)用网线测试仪或让教师检查已制作完成的网线。在进行设备连接时，需要正确地选择线缆。通常将设备的RJ-45 接口分为MDI(Media Dependent Interface，快速以太网100Base-T 定义的介质相关接口)和MDIX(Media Dependent Interface X-mode，交叉模式介质相关接口)两类，MDI 接口是进行正常的UTP 或STP连接的，而MDIX 接口的发送和接收对是在内部反接的。当同种类
38、型的接口(都是MDI 或都是MDIX)通过双绞线互联时，使用交叉线;下一页 返回 上一页任务2 制作双绞线 当不同类型的接口(一个是MDI，另一个是MDIX)通过双绞线互联时，使用直通线。通常主机和路由器的接口属于MDI，交换机和集线器的普通接口属于MDIX。例如，交换机与主机相连采用直通线，路由器与主机相连则采用交叉线。常见的连接方式如表3-11 所示(其中N/A 表示不可连接)。目前一些新的网络设备具备Auto-MDI/MDIX 自动线序调整功能，可以自动识别连接的网线类型，用户不管采用直通线还是交叉线都可以正确地连接设备。通常使用电缆测试仪进行检测，如图3-12 所示。测试时将双绞线两端
39、的水晶头分别插入主测试仪和远程测试端的RJ-45 端口，将开关开至ON(S为慢速挡)，主机指示灯从1 至8逐个顺序闪亮。下一页 返回 上一页任务2 制作双绞线 如果测试的线缆为直通线，测线仪上的8 个指示灯会依次闪烁。如果测试的线缆为交叉线，测线仪其中一侧的8 个指示灯同样是依次闪烁，而另一侧则会按3,6,1,4,5,2,7,8 的顺序闪烁。若双绞线连接不正常，则电缆测试仪按下述情况显示。(1)当有一根导线断路时，主测试仪和远程测试端对应线号的灯都不亮。(2)当有几条导线断路时，相对应的几条线都不亮，当导线少于2 根线连通时，灯都不亮。(3)当两头网线乱序时，与主测试仪端连通的远程测试端的线号
40、灯亮。下一页 返回 上一页任务2 制作双绞线(4)当导线有2 根短路时，主测试器显示不变，而远程测试端显示短路的两根线灯都亮。若有3 根以上(含3 根)的线短路时，则所有短路的几条线对应的灯都不亮。(5)如果出现红灯或黄灯，就说明存在接触不良等现象，此时最好先用压线钳压制两端水晶头一次，再测;如果故障依旧存在，就得检查一下芯线的排列顺序是否正确。如果芯线顺序错误，那么就应重新进行制作。返回 上一页任务3 认识交换机和路由器 3.3.1 交换机的交换方式 交换机通常具有多个端口，每个端口都直接与主机相连。可以把交换机看成是多端口的透明网桥。当主机需要通信时，交换机能同时连通许多对的端口，使每一对
41、相互通信的主机都能像独占通信介质那样，进行无冲突的数据传输。1.交换机的工作原理 交换机根据数据帧的MAC 地址完成数据帧的转发工作，转发数据帧的过程遵循以下规则。(1)若数据帧的目的MAC 地址是广播地址或组播地址，则向除源端口外的所有端口转发。下一页 返回任务3 认识交换机和路由器(2)若数据帧的目的MAC 地址是单播地址，但在MAC 地址对照表中不存在该目的MAC 地址，也会向除源端口外的所有端口转发。(3)若数据帧的目的MAC 地址是单播地址，且存在于MAC 地址对照表中，则转发到相应的端口。(4)若数据帧的目的MAC 地址与源地址对应同一端口，则不进行交换，丢弃该帧。下面以图3-13
42、 为例，说明具体的数据帧交换过程。(1)当主机D 要与主机A 通信时，交换机从E3 端口接收到目的MAC 地址为02-60-8c-01-11-11 的数据帧，查找MAC 地址表发现该地址不存在，则向EO,El,E2 和E4 端口转发该帧，并记录接收该帧的端口号EO，将对应的MAC 地址02-60-8C-01-11-11 写入MAC 地址表。下一页 返回 上一页任务3 认识交换机和路由器(2)当主机D 再次与主机A 通信时，交换机从E3 端口接收到目的MAC 地址为02-60-8c-01-11-11 的数据帧，查找MAC 地址表发现其对应的端口是EO，则交换机将该数据帧转发到EO 端口。(3)如
43、果在主机D 与A 通信的同时，主机B 也要与主机C 发送数据，交换机同样会将从E1 端口接收的数据帧转发到E2 端口，这时E1 和E2 之间以及E3 和EO 之间通过交换机内部的硬件交换电路建立了两条链路，分别转发各自的数据，因此网络也不会产生冲突。所以，主机D 与A,B 与C 各自独享一条链路，通信结束后再拆除此链路。2.数据转发方式 LAN 交换模式决定了当交换机端口接收到一个帧时将如何处理这个帧。因此包(或分组)通过交换机所需要的时间取决于所选的交换模式。交换模式有如下三种。下一页 返回 上一页任务3 认识交换机和路由器 存储转发模式。直通模式。不分段方式。1)存储转发 存储转发交换是两
44、种基本的交换类型之一。在这种方式下，交换机将接收整个帧并复制到它的缓冲器中，同时计算循环冗余校验(CRC)。如果这个帧有CRC 差错，或者太短(包括CRC 在内，帧长少于64 字节)，或者太长(包括CRC 在内，帧长多于1518 字节)，那么它将被丢弃，否则确定输出接口，并将帧发往其目的端口。由于这种类型的交换要复制整个帧，并且运行CRC，因此转发速度较慢，且其延迟将随帧长度不同而变化。2)直通模式 直通型交换是另一种主要交换类型。在这种方式下，交换机仅仅将帧的目的地址(前缀之后的6 个字节)复制到它的缓冲器中。下一页 返回 上一页任务3 认识交换机和路由器 然后，在交换表中查找该目的地址，从
45、而确定输出接口，然后将帧发往其目的端口。这种直通交换方式减少了延迟，因为交换机一读到帧的目的地址，确定了输出接口，就立即转发帧。有些交换机可以自适应地址选择交换方式，可以工作在直通方式，直到某个端口上的差错达到用户定义的差错极限，交换机会由直通模式自动切换成存储转发模式，而当差错率降低到这个极限以下时，交换机又会由存储转发模式切换成直通模式。3)不分段方式 不分段方式(也称为改进的直通模式)是直通方式的一种改进形式。在这种方式下，交换机在转发之前等待64 字节的冲突窗口。如果一个包有错，那么差错一般都会发生在前64 字节中。不分段方式较之直通方式提供了较好的差错检验，而几乎没有增加延迟。下一页
46、 返回 上一页任务3 认识交换机和路由器 3.交换机的特性 1)每个端口独享带宽 交换机拥有一条高带宽的背板和内部交换矩阵，并为每个端口都设立了独立的通道和带宽，交换机的所有端口都挂接在这条背板总线上，通过内部的交换矩阵可以实现高速的数据转发。交换机通过内部的交换矩阵把网络划分为多个网段，每个端口为一个冲突域。与集线器的共享带宽不同，交换机的各个端口是独享带宽，可以实现全双工通信，交换机能够同时在多对端口间无冲突地交换帧。2)增大了总带宽 若交换机的每个端口的带宽为Bw，共有n 个端口，则由该交换机构成的网络的总带宽等于(Bwn)/2 或Bw.n，下一页 返回 上一页任务3 认识交换机和路由器
47、 其中(Bw n)/2 为所有端口以半双工通信方式工作时的总带宽，Bwn 为全双工通信时的总带宽。例如n=8,Bw=10Mbps，全双工通信时的网络总带宽最高可达80Mbps，连接到交换机端口上的每台计算机的带宽为10Mbps。3)分割冲突域 交换机上的每一个端口构成一个冲突域，一台直接与10 Mbps 以太网相连接的计算机，有自己的冲突域，并且能够达到10Mbps 的带宽。例如，如果一台16 端口的交换机，各个端口都与一个设备相连，就会产生16 个冲突域。采用交换机的网络虽然可以提高数据交换的处理能力、分割冲突域，但交换机对于广播的数据是要进行转发的，所以连接在交换机上的设备仍然处于同一个广
48、播域。要隔离广播域，可以使用路由器来实现。由于路由器的成本较贵，比较经济的隔离广播域的方式是采用虚拟局域网(VLAN)。下一页 返回 上一页任务3 认识交换机和路由器 4.网桥和交换机的比较 交换机可看成是多端口的网桥，两者均通过检查收到帧的源MAC 地址来进行地址学习，两者均根据目的MAC 地址来做转发决定，两者均转发二层广播。它们最大的区别在于网桥基于软件，交换机基于硬件。5.交换机与集线器的区别(1)交换机与集线器都是通过多端口连接以太网设备的，都可以将多个用户通过网络以星状结构连接起来，共享资源或交流数据，这是它们唯一的相同点。(2)交换机与集线器在OSI/RM中对应的层次不同，集线器
49、在第一层物理层，而交换机至少工作在第二层数据链路层，现在也出现了工作在第三层和第四层的交换机。下一页 返回 上一页任务3 认识交换机和路由器(3)交换机与集线器最根本的区别是工作机制不一样。集线器使用广播的形式传输数据，无论从哪个端口接收什么类型的数据包，都会以广播的形式将数据包发送给其余的所有节点，由连接在这些节点的网卡判断处理这些信息，符合的留下处理，否则丢弃掉，当网络较大时网络性能会受到很大的影响。交换机是基于MAC 地址进行交换的，它通过分析以太数据包的包头信息，取得目标MAC 地址后，查找交换机中存储的地址对照表，确认具有此MAC 地址的网卡连接在哪个节点上，然后仅将数据包送到对应节
50、点，有目的地发送。因此，交换机可以实现真正意义上的点对点方式的数据传输。(4)集线器是所有端口共享集线器的总带宽，而交换机的每个端口都具有自己的带宽，因此，交换机的数据传输速率比集线器要快很多。下一页 返回 上一页任务3 认识交换机和路由器(5)集线器是采用半双工方式进行传输的，即当一台主机发送数据包的时候，它就不能接收数据包，当接收数据包的时候，就不能发送数据包。而交换机是采用全双工方式来传输数据的，即主机在发送数据包的同时，还可以接收数据包，普通的10 Mbps 端口就可以变成20 Mbps 端口，普通的100 Mbps 端口又可以变成200 Mbps 端口，这样就进一步提高了信息吞吐量。