中小企业网实训第1章

中小企业网实训第1章1.2网络传输介质

1.2.1双绞线双绞线(TwistedPairCable)是计算机网络布线中的主要连接介质，目前除了网络的主干基本采用光纤外，在用户区几乎所有的计算机网络中都在使用双绞线。双绞线电缆中封装了一对或一对以上的双绞线，为了降低信号的干扰程度，每对双绞线一般由两根绝缘铜导线相互扭绕而成，每根铜导线的绝缘层上分别涂有不同的颜色，以示区别。图1-1所示是常用双绞线的组成结构。双绞线中导线的颜色分别为白绿、绿、白橙、橙、白蓝、蓝、白棕、棕。在双绞线电缆内，除了有导线对外，一般还有一根尼龙绳(抗拉纤维)，用于增加双绞线电缆的抗拉强度。在双绞线线缆的最外层有一层塑料护套，用于保护内部的导线。为什么双绞线中的每对导线要进行相互扭绕呢？这是为了降低信号之间的干扰，延长传输距离。根据结构、用途和性能的不同，双绞线一般有两种分类方法：按照结构的不同可以分为非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线两大类；根据性能的不同可以分为3类、4类、5类等不同的类型。根据结构的不同，双绞线可以分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)。STP电缆的外面由一层金属材料包裹，以减小辐射，防止信息被窃听，同时具有较高的数据传输率(5类STP在100m内可达到155Mbps，而UTP只能达到100Mbps)。但屏蔽双绞线电缆的价格相对较高1.2.2同轴电缆

同轴电缆是计算机网络布线中较早使用的一种传输介质，目前还在一些小型的计算机网络中使用。近年来，随着以双绞线和光纤为主的标准化布线的推行，同轴电缆已逐渐退出大中型网络的布线领域。计算机网络中的同轴电缆根据应用需要一般分为细同轴电缆(简称为细缆或10Base2)和粗同轴电缆(简称为粗缆或10Base5)。目前计算机网络中一般使用细缆，由于光纤的广泛应用，粗缆已经很少使用，但在网络监控系统中还会用到同轴电缆。1.粗缆(10Base5)

图1-2粗缆的组成结构粗缆是以太网初期最流行的网络传输介质，它的直径大约为英寸)，铜芯比细缆的粗，也比较硬(如图1-2所示)，这种电缆的外表通常为黄色。IEEE(国际电气与电子工程师学会)把粗缆称作10Base5。“10”代表最高的数据传输率为10Mbps；“Base”代表传输方式是基带传输；“5”代表电缆最长可以达到500m。对于同轴电缆而言，铜芯越粗，数据的传输距离也越远，因此粗缆常作为网络的主干网络线，用于相距较远的网段之间连接。粗缆需要通过一个在线上穿空的被称作转接器的连接装置，再用一根与转接器相连的下行电缆连接到网络设备上。2.细缆(10Base2)

细缆是20世纪80年代以太网所采用的最流行的网络线，它的直径比粗缆小，为英寸)，因而它比粗缆轻便灵活，它的数据传输距离也比粗缆近，价格相对便宜，细缆的外表常为黑色，结构如图1-3所示。细缆适用于大多数网络，它可以直接通过接头与计算机相连。IEEE把细缆称作10Base2。细缆的组成结构

细缆通过使用BNC和T型连接器与计算机相连，用BNC筒状连接器可以连接两根细缆。BNC是BritishNavalConnector(英国海运连接器)的缩写。粗缆也可以使用BNC筒状连接器和BNCT型连接器(如图1-4所示)来连接。在总线拓扑结构中，在粗缆或细缆总线的两端都需要安装一个BNC终端电阻器，否则网络将不能工作。1.2.3光纤

光纤即光导纤维，是一种细小、柔韧并能传输光信号的介质，一根光缆中包含有多条光纤。20世纪80年代初期，光缆开始进入网络布线。与铜缆(双绞线和同轴电缆)相比较，光缆适应了目前网络对长距离、大容量信息传输的要求，在计算机网络中发挥着十分重要的作用，成为传输介质中的佼佼者。1.光纤通信的基本原理

光纤通信的主要组成部件有光发送机、光接收机和光纤，在进行长距离信息传输时还需要中继机。通信中，由光发送机产生光束，将表示数字代码的电信号转变成光信号，并将光信号导入光纤，光信号在光纤中传播，在另一端由光接收机负责接收光纤上传出的光信号，并进一步将其还原成为发送前的电信号。为了防止长距离传输而引起的光能衰减，在大容量、远距离的光纤通信中每隔一定的距离需设置一个中继器。在实际应用中，光缆的两端都应安装有光纤收发器，光纤收发器(如图1-5(a)所示)集合了光发送机和光接收机的功能，既负责光的发送也负责光的接收。图1-5(b)是光纤结构图。单模光纤和多模光纤

这里所讲的单模光纤和多模光纤是指光纤的一种分类方法。其实，光纤有多种分类方法，例如可以根据传输点模数的不同来分，也可以按照用途来分。根据传输点模数的不同。光纤可分为单模光纤和多模光纤两种。所谓“模”是指以一定角速度进入光纤的一束光。单模光纤采用激光二极管LD作为光源，而多模光纤采用发光二极管LED作为光源。多模光纤的芯线粗，传输速率低、距离短，整体的传输性能差，但成本低，一般用于建筑物内或地理位置相邻的环境中；单模光纤的纤芯相应较细，传输频带宽、容量大，传输距离长，但需激光源，成本较高，通常在建筑地域分散的环境中使用。单模光纤是当前计算机网络中研究和应用的重点。1.2.4无线传输介质

无线传输介质简称为无线介质，或空间介质。无线传输介质是指在两个通信设备之间不使用任何物理的连接器，通常这种传输介质通过空气进行信号传输。无线传输包括微波、卫星信道、红外线、无线电和移动通信等。

根据连接速度分类

(1)10Mbps网卡10Mbps网卡是计算机网络中最早使用的一种网卡，也是目前技术最成熟的一种网卡。不过受10/100Mbps自适应网卡的影响，应用已经不是很广泛，多用于早期的计算机和对传输速率没有较高要求的网络中。(2)100Mbps网卡和10/100Mbps自适应网卡100Mbps网卡是随着高速以太网技术的出现而出现的，也是计算机接口技术(尤其是PCI接口技术)发展的必然产物，目前单速的100Mbps的网卡使用较少。10/100Mbps自适应网卡是目前计算机网络中广泛使用的一类网卡，它在同一块网卡上结合了10Mbps和100Mbps两种速率，既可以与10Mbps的设备连接，也可以与100Mbps的设备连接，而且这种速度上的选择是由网卡自动完成的。10/100Mbps自适应网卡采用了自适应技术，在工作时可以与被连接的网络设备(网卡、集线器或交换机)自动协商，以确定当前可以使用的速度是l0Mbps还是l00Mbps。自适应标准按照如下顺序适应工作速度：l00Mbps全双工、100Mbps半双工、l0Mbps全双工和10Mbps半双工。自适应是在中规定的，其优点是在不需要用户参与设定的情况下，自动以最高速度连接。自适应自动检测的顺序依次为：100BASE-TX全双工、100BASE-T4、10BASE-TX、10BASE-T全双工和10BASE-T。也就是说，当对方能够提供的最高连接速率是l0Mbps时，本端只能采用l0Mbps速率，而当对方提供的速率是100Mbps时，则本端也采用100Mbps连接。(3)1000Mbps和100/1000Mbps自适应网卡1000Mbps网卡是随着千兆以太网标准的出现而出现的，千兆位以太网早期仅用于网络的主干部分，如服务器与中心交换机的连接、交换机与交换机的连接等，所以1000Mbps网卡的使用也并不普遍。目前，有些地方已经实现了1000Mbps到桌面，因而l000Mbps网卡得到了广泛应用。与高速以太网一样，目前，单速l000Mbps网卡也很少，而多为100/1000Mbps自适应网卡，以适应与100Mbps和1000Mbps设备的自动连接。2.根据总线分类

(1)ISA接口网卡20世纪90年代中期前的计算机多使用ISA总线，这种总线的速度较低，对计算机CPU的占用率较高。ISA接口网卡多用于早期的586以下的计算机上，目前较新的计算机上一般不再使用ISA接口网卡。ISA接口网卡的最高速度只有10Mbps，如图1-6所示。虽然ISA总线的网卡在今天看来已有些落伍，但在组建无盘工作站网络时，ISA接口网卡因配置比较简单，目前还是首选。(2)PCI接口网卡自1994年以来，PCI总线架构日益成为网卡的首选总线，并已牢固地确立了在服务器和台式机中不可替代的地位，而曾经辉煌一时的ISA接口网卡正逐渐淡出市场。运行在33MHz下的PCI总线，其数据传输速率可达到132Mbps，而64位的PCI最大数据传输率可达到267Mbps，目前，l00Mbps和l0/l0Mbps网卡一般都是PCI接口，如图1-7所示。与ISA接口网卡不同的是，PCI接口网卡占用CPU的资源较小，安装和配置较为方便，是目前网卡的主流产品。(3)PCMCIA网卡如图1-8所示，PCMCIA网卡是用于便携式计算机的一种网卡，它是专门为便携式计算机上的PCMCIA总线设计的，而不能用于台式计算机。PCMCIA总线分为两类：一类为16位的PCMCIA，另一类为32位的CardBus。CardBus是一种新型的用于便携式计算机的高性能PC卡总线接口标准，该标准与原来的PC卡标准相比，CardBus具有以下优势。3.根据端口类型分类

(1)RJ-45端口：用于连接双绞线。(2)AUI端口：用于连接粗同轴电缆。(3)BNC端口：用于连接细同轴电缆。如果每块网卡上只提供一种端口，这类网卡便称为单口网卡；如果同一块网卡同时提供了多种端口，此类网卡称为多口网卡。目前市面上使用的网卡多数是单口网卡(如图1-7所示的网卡只提供了RJ-45一个端口)，也有多口网卡，例如早期的RJ-45+BNC、BNC+AUI和RJ-45+BNC+AUI等。多口网卡可以适应不同传输介质的连接要求。在购买网卡之前应搞清楚网络使用的传输介质类型，然后确定网卡的端口类型，避免由于端口不匹配导致网卡无法正常使用。图1-10是同时提供4个连接端口的网卡。另外，除RJ-45、BNC和AUI端口外，在计算机网络中还广泛使用另外两种端口的网卡：一类是用于连接光纤的带光纤端口的网卡，如图1-11所示；另一类是用于无线计算机网络连接的无线网卡，如图1-9所示。目前，具有光纤端口的网卡多用于1000Mbps的传输速率，而无线网卡多用于便携式计算机等可移动设备的组网，或用于不便于布线环境中的组网。1.3.2调制解调器

调制解调器(Modem)是通过普通线连接网络的小型设备，它由调制器和解调器两部分组成。调制解调器的功能是实现数据格式的转换，即将数字信号与模拟信号进行转换。将数字信号转换成模拟信号的过程叫调制；将模拟信号转换成数字信号的过程叫解调。在局域网中，数据传输的电信号属于数字信号，但在Internet中传输的是模拟信号，所以，用调制解调器来实现数据格式的转换。调制解调器是成对使用的，线的每一端均有一个Modem，如图1-12所示，经由RS-232电缆，每个调制解调器接入计算机或终端。调制解调器也可使用I/O总线或USB连接。发送消息时，调制解调器接收通过RS-232接口从计算机或终端送来的数据。这些数据被调制为具有音频频段的模拟信号送入线。接收端的调制解调器解调信号，生成数字信号送入计算机或终端。现在用得比较多的是ADSLModem。1.内置调制解调器

3.USB接口的Modem

2.外置调制解调器

内置调制解外置调制解调器USB接口的Modem1.3.3集线器

图1-16集线器集线器(HUB)也称为集中器，它的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。常见的集线器1.集线器的特性

(1)放大信号。(2)通过网络传播信号。(3)无过滤功能。(4)无路径检测或交换。(5)作为以太网的集中连接点。(6)不同速率的集线器不能级联。以集线器为节点中心的优点是：当网络系统中某条线路或某节点出现故障时，不会影响网上其他节点的正常工作。集线器的缺点：(1)用户带宽共享，带宽受限。(2)广播方式，易造成网络风暴。(3)非双工传输，网络通信效率低。2.集线器的分类

(1)按照传输速率(集线器所支持的带宽)分类集线器可分为10Mbps、100Mbps和10Mbps/100Mbps自适应三种类型。(2)按照配置形式的不同分类集线器可以分为独立式、模块化和堆叠式三大类。(3)按照集线器的工作方式不同分类集线器可分为无源集线器、有源集线器和智能集线器。(4)按照集线器对数据信号的管理方式分类集线器可分为切换式、共享式和可堆叠共享式三种。如果一个网络的所有设备都仅仅是由一根电缆连接而成，或者网络的网段由集线器之类无过滤能力的设备连接而成，可能会有不止一个用户同时向网络发送数据，引起多个节点试图同时发送数据，就会发生数据冲突。冲突发生时，每个设备上发出的数据相互碰撞而遭到破坏。数据包产生及发生冲突的网络区域叫做冲突域。解决网络上出现太多业务量及太多冲突的办法是使用网桥。1.3.4交换机

1.交换机的定义局域网交换机，如图1-17所示，它拥有许多端口，每个端口有自己的专用带宽，并且2.交换机的特性

通过集线器共享局域网的用户不仅共享带宽，而且竞争带宽。可能由于个别用户需要更多的带宽而导致其他用户的可用带宽相对减少，甚至被迫等待，因而也就耽误了通信和信息处理。利用交换机的网络微分段技术，可以将一个大型的共享式局域网的用户分成许多独立的网段，减少竞争带宽的用户数量，增加每个用户的可用带宽，从而缓解共享网络的拥挤状况。由于交换机可以将信息迅速而直接地送到目的地能大大提高速度和带宽，能保护用户以前在介质方面的投资，并提供良好的可扩展性，因此交换机不但是网桥的理想替代物，而且也是集线器的理想替代物。3.交换机的工作原理

传统的交换机本质上是具有流量控制能力的多端口网桥，即传统的(二层)交换机。把路由技术引入交换机，可以完成网络层路由选择，故称为三层交换，这是交换机的新进展。交换机(二层交换)的工作原理和网桥一样，是工作在链路层的连网设备，它的各个端口都具有桥接功能，每个端口可以连接一个LAN或一台高性能网站或服务器，能够通过自学来了解每个端口的设备连接情况。1.3.5路由器

路由器(Router)又称为选径器，如图1-18所示，是网络层互连设备，主要用于局域网—广域网互连(如图1-19所示)。从概念上讲，它与网桥类似，但它的作用层次高于网桥，所以路由器转发的信息以及转发的方法与网桥均不相同，而且使用路由器互连起来的网络与网桥也有本质的区别。用网桥互连起来的网络是一个单个的逻辑网，而路由器互连的是多个不同的子网。每个子网具有不同的网络地址(逻辑地址，如IP地址)。一个子网可以对应一个独立的物理网段，也可以不对应(如虚拟网)。1.路由器的基本工作原理

路由器在网络层实现网络互连，它主要完成网络层的功能。路由器负责将数据包(Packet)从源端主机经最佳路径传送到目的端主机。为此，路由器必须具备两个最基本的功能，那就是确定通过互联网到达目的网络的最佳路径和完成数据包的传送，即路由选择和数据转发。路由器工作原理示意图路由器(1)路由选择路由选择也称路径选择，路由器的基本功能之一就是路由选择功能。当两台连在不同子网上的计算机需要通信时，必须经过路由器转发，由路由器把数据包通过互联网沿着一条路径从源端传送到目的端。在这条路径上可能需要通过一个或多个中间设备(路由器)，所经过的每台路由器都必须知道怎么把数据包从源端传送到目的端，需要经过哪些中间设备。为此，路由器需要确定到达目的端下一跳路由器的地址，也就是要确定一条通过互联网到达目的端的最佳路径。路由选择实现的方法是：路由器通过路由选择算法，建立并维护一个路由表。在路由表中包含着目的地址和下一跳路由器地址等多种路由信息。路由表中的路由信息告诉每一台路由器应该把数据包转发给谁，它的下一跳路由器地址是什么。路由器根据路由表提供的下一跳路由器地址，将数据包转发给下一跳路由器。通过一级一级地把数据包转发到下一跳路由器的方式，最终把数据包传送到目的地。(2)数据转发路由器的另一个基本功能是完成数据包的传送，即数据转发，通常也称数据交换(Switching)。2.路由器的主要特点

(1)路由器可以互连不同的MAC协议、不同的传输介质、不同的拓扑结构和不同的传输速率的异种网，它有很强的异种网互连能力。(2)路由器工作在网络层，它与网络层协议有关。(3)对大型网络进行分段化，将分段后的网段用路由器连接起来。1.3.6无线网络设备

无线局域网设备按照无线局域网的标准来划分目前可分为以下几种。标准设备，工作在，能提供11Mbps的数据通信宽带，能在标准的无线网络当中使用。标准设备，工作在，能提供高达54Mbps的数据通信宽带，能完全兼容标准的设备。(3)双频三模(Dual-bandTri-mode)设备，指的是设备同时工作在和5GHz两个频带，同时支持3个无线局域网标准：工作在的和标准，以及工作在5GHz的标准。此类设备具有很大的灵活性，双频三模的无线局域网接入点可以同时支持所有不同标准或或802.11a)无线客户端的接入。(4)100Mbps以上的高速无线局域网设备，如802.11gSuperG技术标准的108Mbps无线局域网设备工作在，能提供高达108Mbps的数据通信宽带，能完全兼容和标准的设备。按照在网络中的功能划分无线局域网设备，除无线网卡外，还有无线访问点(AccessPoint，AP)、无线桥接设备(Bridging)、无线宽带路由器(WirelessBroadbandRouter)和天线等设备。

外置天线的无线访问点

1.无线访问点

无线访问点负责在其所有关联的无线客户端之间进行数据通信，也负责将无线客户端桥接到有线以太网，是架构无线局域网模式的中心设备。无线访问点还兼有网络管理的功能，可对无线节点实施控制。无线访问点都带有天线，天线有内置和外置的，图1-20所示是一款外置天线的无线访问点。外置天线的无线2.无线桥接设备

无线桥接设备用于将分布在不同地方的局域网通过无线桥接设备进行连接，可分为点对点的桥接(将两个局域网进行互连)和点对多点的桥接(将多个局域网进行互连)两种方式。3.无线宽带路由器

无线宽带路由器具有多种功能。它是一个宽带路由器，具有多种宽带接入(如ADSL、CableModem和宽带以太网接入)能力以让一个局域网的所有用户共用一个宽带账号访问Internet；它同时也是一个无线访问点，方便用户在小型办公区域、家庭和公众运营网络等场合快速构建高速、共享的无线与有线的融合网络。4.天线

无线局域网使用频率较高的或5GHz的微波频段，它所使用的天线与一般收音机、电视机或移动所用的天线不同，其设计和构造都有自身的特点。天线的功能是将载有源数据的高频电流，凭借天线本身的特性转换成电磁波而发送出去，发送的距离与发射的功率和天线的增益成正向变化。天线的增益用分贝(dB)来表示，dB值越高，所能发送的距离也就越远。天线有指向性天线与全向性天线两种。1.3.7其他网络设备与配件

网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关在传输层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。1.网关的工作原理

网关的工作原理是：当路由器的物理接口或路由模块的虚拟接口接收到数据包时，通过判断其目的地址与源地址是否在同一网段，来决定是否转发数据包。通常，小型办公室的网络设备只有两个接口，一个连接Internet，另一个连接局域网集线器或交换机，因此，一般设置成默认路由，只要不是内部网段，全部转发，2.网关的基本类型

(1)语音设备VoIP(VoiceoverIP)是在分组数据网络上传输传统数据包的同时传输语音与信息。从提供新一代设备的网络设备制造商与设计人员，到为商业与家庭用户提供有关服务的服务提供商，VoIP为各级用户带来了许多好处。(2)DSL设备数字用户线(DSL)技术是利用先进的数字技术来扩大现有铜线用户线传输频带宽度的技术。(3)光设备光设备的种类很多，有光端机、光纤收发器等。光端机还分为以太网数据光端机、视频光端机和音频光端机等。

网络设备的连接

1.计算机与计算机的直连由于通信的两台计算机的网卡都是l、2脚负责发送数据，而3、6脚负责接收数据，因此必须采用交叉网线才能完成直连的两台计算机间的通信。2.计算机与交换机的连接组建局域网时，计算机与交换机相连是指计算机连接到交换机的MDI-X接口，因为网卡的1、2脚发送信号和3、6脚接收信号正好直接对应MDI-X接口的1、2脚接收信号和3、6脚发送信号，因此应该使用直通网线。图1-22交换机与交换机的级联3.交换机与交换机的级联根据交换机的接口通信标准，一台交换机的Up-Link级联端口与另一交换机的MDI-X(普通端口)相连，应使用直通网线。两台交换机的MDI-X相连，应使用交叉网线，如图1-22所示。1.4局域网网络技术

1.4.1以太网目前局域网主要采用以太网技术，它具有强大的用户基础，具有易于移植、可从低速向高速平滑升级、低成本、技术易掌握、不断提高的QoS和网管能力等特点。随着以太网飞速发展和10GE(10GbpsEthernet网)的出现，以太网的应用已从局域网扩展到城域网和广域网，比如EoS(EthernetoverSDH/SONET)和EoW(EthernetoverWDM)等应用。1.10Mbps以大网最早的以太网速率只有10M