第4章 局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)

局域網(wǎng)的組成局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)局域網(wǎng)硬件設備局域網(wǎng)的組網(wǎng)方法結(jié)構(gòu)化布線,本章知識點,本章導讀,在學習了局域網(wǎng)的基本工作原理后，我們就可以開始學習如何組建局域網(wǎng)，這是讀者需要掌握的基本內(nèi)容。本章將系統(tǒng)地討論局域網(wǎng)組網(wǎng)需要的設備、方法與結(jié)構(gòu)化布線技術(shù)。,4.1計算機網(wǎng)絡的形成與發(fā)展,局域網(wǎng)硬件局域網(wǎng)軟件,局域網(wǎng)硬件,服務器：網(wǎng)絡服務器是連在局域網(wǎng)上的，為網(wǎng)絡用戶提供各種網(wǎng)絡服務和共享資源的高性能計算機，即一個網(wǎng)絡節(jié)點。在計算機網(wǎng)絡上有許多不同類型的服務器，按照網(wǎng)絡服務器所提供的服務進行分類，可分為：文件服務器、通信服務器、打印服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、Web服務器等。網(wǎng)絡工作站：在工作站上可以有自己的操作系統(tǒng)，能獨立工作；通過運行工作站網(wǎng)絡軟件訪問服務器共享資源。常見的有DOS工作站、Windows系列工作站等。網(wǎng)絡設備：網(wǎng)絡設備是網(wǎng)間互聯(lián)設備的統(tǒng)稱，主要有網(wǎng)卡、集線器（HUB）、交換機（Switch）、網(wǎng)橋（Bridge）、路由器（Router）等。通過這些設備可以把計算機連接起來組成局域網(wǎng)，或?qū)⒕钟蚓W(wǎng)與局域網(wǎng)互聯(lián)起來，組成更大規(guī)模的互聯(lián)網(wǎng)。傳輸介質(zhì)：傳輸介質(zhì)用于兩個網(wǎng)絡站點之間原始比特流的實際傳輸，是通信雙方交流信息的物理通道。目前常用的傳輸介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜、光纖等。,局域網(wǎng)軟件,網(wǎng)絡操作系統(tǒng)：網(wǎng)絡操作系統(tǒng)（NOS）是網(wǎng)絡的心臟和靈魂，是向網(wǎng)絡計算機提供服務的特殊的操作系統(tǒng)。它除了具有一般桌面操作系統(tǒng)的全面功能外，還應該滿足用戶使用網(wǎng)絡的需要，尤其要提供數(shù)據(jù)在網(wǎng)上的安全傳輸，管理網(wǎng)絡中的共享資源，實現(xiàn)用戶通信以及方便用戶使用網(wǎng)絡，因而網(wǎng)絡操作系統(tǒng)是作為網(wǎng)絡用戶與網(wǎng)絡系統(tǒng)之間的接口。常見的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)有NetWare、WindowsNT4.0Server、Windows2000Server、Windows2003Server、UNIX、Linux等。網(wǎng)絡協(xié)議：網(wǎng)絡協(xié)議是網(wǎng)絡通信的語言，是通信的規(guī)則和約定。它規(guī)定了通信雙方相互交換的數(shù)據(jù)或控制信息的格式。常用的網(wǎng)絡協(xié)議有ARP、SNMP、SMTP、DHCP、IPX/SPX、NetBEUI、TCP/IP等。有很多協(xié)議是不需要普通用戶進行設置的，一般用戶經(jīng)常接觸的就是TCP/IP協(xié)議。,4.2局域網(wǎng)傳輸介質(zhì),同軸電纜雙絞線光纖無線傳輸介質(zhì),同軸電纜是指有兩個同心導體，而導體和屏蔽層又共用同一軸心的電纜。最常見的同軸電纜由絕緣材料隔離的銅線導體組成，在里層絕緣材料的外部是另一層環(huán)形導體及其絕緣體，然后整個電纜由聚氯乙烯或特氟綸材料的護套包住。如下圖所示。目前，常用的同軸電纜有兩類：50和75的同軸電纜。75同軸電纜常用于有線電視（CATV）網(wǎng)，故稱為CATV電纜，傳輸帶寬可達1GHz。目前常用CATV電纜的傳輸帶寬為750MHz。50同軸電纜主要用于基帶信號傳輸，傳輸帶寬為120MHz，總線型以太網(wǎng)就是使用50同軸電纜。在以太網(wǎng)中，50細同軸電纜的最大傳輸距離為185米，粗同軸電纜可達500米。,同軸電纜,同軸電纜,雙絞線,1雙絞線的分類雙絞線主要分為非屏蔽雙絞線（UTP）和屏蔽雙絞線（STP）兩種。非屏蔽雙絞線價格比較便宜，容易安裝，應用廣泛。常用的非屏蔽雙絞線有3類、4類、5類和超5類等。在一般局域網(wǎng)中常見的是5類、超5類非屏蔽雙絞線。2RJ-45插頭RJ-45插頭又稱為水晶頭，如右圖所示。雙絞線的兩端必須都安裝RJ-45插頭，以便插在網(wǎng)卡、集線器（Hub）或交換機（Switch）的RJ-45接口上。3雙絞線的制作RJ-45頭的連接標準有T568A和T568B兩種，二者只是顏色上的區(qū)別，本質(zhì)的問題是要保證1-2線對是一個繞對、3-6線對是一個繞對、4-5線對是一個繞對、7-8線對是一個繞對。雙絞線RJ-45頭制作的排線方法如下：568B：白橙橙白綠藍白藍綠白棕棕568A：白綠綠白橙藍白藍橙白棕棕,RJ45水晶頭,光纖,因光在不同物質(zhì)中的傳播速度是不同的，所以光從一種物質(zhì)射向另一種物質(zhì)時，在兩種物質(zhì)的交界面處會產(chǎn)生折射和反射。而且，折射光的角度會隨入射光的角度變化而變化。當入射光的角度達到或超過某一角度時，折射光會消失，入射光全部被反射回來，這就是光的全反射。不同的物質(zhì)對相同波長光的折射角度是不同的（即不同的物質(zhì)有不同的光折射率），相同的物質(zhì)對不同波長光的折射角度也是不同。光纖通訊就是基于以上原理而形成的。光纖是網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)中性能最好、應用最廣泛的一種。它是一種纖細、柔韌，能夠傳導光線的媒體。它利用了光的全反射原理來把光信號從一地傳輸?shù)搅硪坏?。光纖的結(jié)構(gòu)如下圖所示。,光纖,無線傳輸介質(zhì),無線通信是指利用紅外線、激光或微波等為介質(zhì)的通信，其具有通信量大、可移動性、數(shù)據(jù)傳輸率高等優(yōu)點。激光主要利用相干光源對激光進行調(diào)制，來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，但激光收發(fā)器的硬件會造成少量的輻射，因此需要經(jīng)過國家許可才能安裝。紅外線主要利用紅外光在兩臺計算機之間進行通信，通信帶寬大、容量大、傳輸速度快，可實現(xiàn)點到點的傳輸，但傳輸距離短，很容易受其他光的干擾。微波與衛(wèi)星通信可以覆蓋很廣的地域，傳輸距離較遠，其缺點是保密性差，因此需要對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加密，這樣會增加系統(tǒng)的開銷。,4.3局域網(wǎng)硬件設備,網(wǎng)卡中繼器集線器局域網(wǎng)交換機,網(wǎng)卡,網(wǎng)卡,網(wǎng)絡接口卡（NIC，networkinterfacecard）又稱為網(wǎng)卡，它是構(gòu)成網(wǎng)絡的基本部件。網(wǎng)卡一方面連接局域網(wǎng)中的計算機；另一方面連接局域網(wǎng)中的傳輸介質(zhì)。典型的網(wǎng)卡如右圖所示。,網(wǎng)卡的分類方法如下：（1）按總線接口類型劃分按網(wǎng)卡的總線接口類型來分一般可分為ISA接口網(wǎng)卡、PCI接口網(wǎng)卡以及在服務器上使用的PCI-X總線接口類型的網(wǎng)卡，筆記本電腦所使用的網(wǎng)卡是PCMCIA接口類型的。（2）按網(wǎng)絡接口劃分網(wǎng)卡最終是要與網(wǎng)絡進行連接，所以也就必須有一個接口使網(wǎng)線通過它與其他計算機網(wǎng)絡設備連接起來。,（3）按傳輸速度劃分隨著網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡帶寬也在不斷提高，但是不同帶寬的網(wǎng)卡所應用的環(huán)境也有所不同，目前主流的網(wǎng)卡主要有10Mbps網(wǎng)卡、100Mbps以太網(wǎng)卡、10Mbps/100Mbps自適應網(wǎng)卡、1000Mbps千兆以太網(wǎng)卡四種。（4）按網(wǎng)卡應用領(lǐng)域來劃分如果根據(jù)網(wǎng)卡所應用的計算機類型來分，我們可以將網(wǎng)卡分為應用于工作站的網(wǎng)卡和應用于服務器的網(wǎng)卡。前面所介紹的基本上都是工作站網(wǎng)卡，其實通常也應用于普通的服務器上。但是在大型網(wǎng)絡中，服務器通常采用專門的網(wǎng)卡。它相對于工作站所用的普通網(wǎng)卡來說在帶寬（通常在100Mbps以上，主流的服務器網(wǎng)卡都為64位千兆網(wǎng)卡）、接口數(shù)量、穩(wěn)定性、糾錯等方面都有比較明顯的提高。還有的服務器網(wǎng)卡支持冗余備份、熱拔插等服務器專用功能。,中繼器,中繼器（Repeater）是最簡單也是較常用的連接設備，是一種數(shù)字信號放大器。它的作用是將網(wǎng)絡中的一個電纜段上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號進行放大和整形，然后再發(fā)送到另一個電纜段上，以克服信號經(jīng)過較長距離傳輸后引起的衰減。它不解釋也不改變接受到的數(shù)字信號，只是從接受信號中分離出數(shù)字資料，存儲起來，然后轉(zhuǎn)發(fā)出去。再生的信號與接受的信號完全相同并可以沿著另外的網(wǎng)絡段傳送到遠程，如下圖所示。,中繼器也可以用來改變網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)，形成多分支的樹型結(jié)構(gòu)，以適應不同環(huán)境的布線要求。通過中繼器連接起來的各種網(wǎng)絡仍屬于一個網(wǎng)絡系統(tǒng)。它只是將一個網(wǎng)絡的作用范圍擴大，而不是網(wǎng)絡互聯(lián)。,中繼器,集線器,集線器是以太網(wǎng)中的中心連接設備，它是對“共享介質(zhì)”總線型局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)的一種變革。所有的節(jié)點通過非屏蔽雙絞線與集線器連接，構(gòu)成物理上的星型拓撲結(jié)構(gòu)，但是在邏輯上它仍然是總線型結(jié)構(gòu)，并且在MAC層仍采用CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法。當集線器接收到某個節(jié)點發(fā)送來的廣播信息后，它立即將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到其他的連接端口。按照集線器的不同性能，有不同的分類方法。（1）按照集線器支持的傳輸速率，可以分為10Mbps集線器、100Mbps集線器、10/100Mbps自適應集線器。（2）按照集線器是否能夠堆疊，可以分為普通集線器和可堆疊式集線器。（3）按照集線器是否支持網(wǎng)絡管理功能，可以分為簡單集線器和帶網(wǎng)管功能的智能集線器。,局域網(wǎng)交換機,交換式局域網(wǎng)的核心是局域網(wǎng)交換機，也有人把它叫做交換式集線器。典型的交換機如下圖所示。目前，使用最廣泛的是以太網(wǎng)交換機。對于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)來說，當連接集線器中的一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時，它將用廣播方式將數(shù)據(jù)傳送到集線器的每個端口。因此，以太網(wǎng)的每個時間內(nèi)只允許有一個節(jié)點占用公共通信信道。,24口交換機,局域網(wǎng)交換機一般可以分為以下3類：（1）簡單的10Mbps局域網(wǎng)交換機（2）10/100Mbps自適應的局域網(wǎng)交換機（3）大型局域網(wǎng)交換機,4.4局域網(wǎng)的組網(wǎng)方法,同軸電纜組網(wǎng)方法雙絞線組網(wǎng)方法快速以太網(wǎng)組網(wǎng)方法千兆以太網(wǎng)組網(wǎng)方法,同軸電纜組網(wǎng)方法,使用同軸電纜組建以太網(wǎng)是最傳統(tǒng)的組網(wǎng)方式，現(xiàn)在仍有不少用戶在使用。同軸電纜有兩種：粗同軸電纜與細同軸電纜。因此，使用同軸電纜組建以太網(wǎng)主要有以下三種方式：1粗纜方式在使用粗纜組建以太網(wǎng)時，需要使用以下基本硬件設備：帶有AUI接口的以太網(wǎng)卡粗纜的外部收發(fā)器收發(fā)器電纜粗同軸電纜有了以上這些硬件設備，可能還需要有一個中繼器（repeater）來擴展作為總線的同軸電纜的長度。中繼器作為物理層連接設備，起接收、放大、整形與轉(zhuǎn)發(fā)同軸電纜中數(shù)據(jù)信號的作用。它可以分為以下三類：兩端口相同介質(zhì)中繼器、兩端口不同介質(zhì)中繼器、多端口多介質(zhì)集中式中繼器。,2細纜方式在使用細纜組建以太網(wǎng)時，需要使用以下基本硬件設備：帶有BNC接口的以太網(wǎng)卡BNCT型連接器細同軸電纜在典型的細纜以太網(wǎng)中，如果不使用中繼器，最長細纜長度不超過185m。如果實際需要的細纜長度超過185m，可使用支持BNC接口的連接器。在細纜以太網(wǎng)中，最多允許使用4個連接器，連接5條最長長度為185m的細纜纜段，那么最長細纜長度不超過925m。兩個相鄰的BNCT型連接器之間的距離應是0.5m的整數(shù)倍，并且最短距離為0.5m。3粗纜與細纜混用方式在使用粗纜與細纜共同組建以太網(wǎng)時，除了需要使用與構(gòu)成粗纜、細纜以太網(wǎng)相同的基本硬件設備外，還必須使用粗纜與細纜之間的連接器件。粗纜與細纜混合結(jié)構(gòu)的電纜纜段最長長度為500m，如果粗纜長度為L(m)，細纜長度為t(m)，則L，t之間的關(guān)系為：L+3.28t500粗纜與細纜混用方式的優(yōu)點是造價合理，粗纜段用于室外，細纜段用于室內(nèi)；缺點是結(jié)構(gòu)復雜、維護困難。,雙絞線組網(wǎng)方法,使用雙絞線組建以太網(wǎng)是目前流行的組網(wǎng)方式。由于使用非屏蔽雙絞線組建局域網(wǎng)有易于安裝與管理，造價低、系統(tǒng)可靠性好等優(yōu)點，這種方式得到了廣泛的應用。1基本硬件設備使用非屏蔽雙絞線組建符合10Base-T標準的以太網(wǎng)時，需要使用以下基本硬件設備：帶有RJ-45接口的以太網(wǎng)卡集線器或交換機3類、5類或超5類非屏蔽雙絞線RJ-45連接頭2雙絞線組網(wǎng)方法按照使用集線器的方式，雙絞線組網(wǎng)方法可以分為以下幾種：（1）單一集線器結(jié)構(gòu)在上面的這幾種組網(wǎng)方法中，使用單一集線器的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)最簡單，如右圖所示。,單一集線器結(jié)構(gòu),（2）多集線器級聯(lián)結(jié)構(gòu)如果需要連網(wǎng)的節(jié)點數(shù)超過單一集線器的端口數(shù)時，通常采用多集線器的級聯(lián)結(jié)構(gòu)。普通的集線器一般都提供兩類端口：一類是用于連接節(jié)點的RJ-45端口；另一類端口是向上連接端口，包括連接粗纜的AUI端口、連接細纜的BNC端口或光纖連接端口。（3）堆疊式集線器結(jié)構(gòu)堆疊式集線器（stackablehub）適用于中、小型企業(yè)網(wǎng)環(huán)境。堆疊式集線器由一個基礎集線器與多個擴展集線器組成?；A集線器是一種具有網(wǎng)絡管理功能的獨立集線器。通過基礎集線器上堆疊多個擴展集線器，一方面可以增加以太網(wǎng)的節(jié)點數(shù)；另一方面可以實現(xiàn)對網(wǎng)中節(jié)點的網(wǎng)絡管理功能。,快速以太網(wǎng)組網(wǎng)方法,快速以太網(wǎng)組網(wǎng)方法與普通的以太網(wǎng)組網(wǎng)方法基本相同，只是需要的基本硬件設備不同。組建快速以太網(wǎng)需要以下基本硬件設備：100Base-T集線器/交換機10Base-T集線器10Base-T網(wǎng)卡、100Base-T網(wǎng)卡、10/100Base-T網(wǎng)卡雙絞線或光纜100BASE-T集線器的功能以及網(wǎng)絡連接方法與普通的10BASE-T集線器基本相同。因此，以共享100BASE-T集線器為中心的快速以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)基本上是相同的。,千兆以太網(wǎng)組網(wǎng)方法,千兆以太網(wǎng)的組網(wǎng)方法與普通以太網(wǎng)組網(wǎng)方法有一定的區(qū)別。組建千兆以太網(wǎng)需要使用以下基本硬件設備：1000Mbps以太網(wǎng)交換機100Mbps集線器/交換機10/100Mbps以太網(wǎng)卡雙絞線或光纜100BASE-T集線器的功能以及網(wǎng)絡連接方法與普通的10BASE-T集線器基本相同。因此，以共享100BASE-T集線器為中心的快速以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)基本上是相同的。在千兆以太網(wǎng)組網(wǎng)方法中，網(wǎng)絡帶寬分配合理是很重要的，需要根據(jù)網(wǎng)絡的規(guī)模與布局來選擇合適的兩級或三級結(jié)構(gòu)。一般來說，在網(wǎng)絡主干部分使用1000Mbps以太網(wǎng)交換機，以解決應用中的網(wǎng)絡瓶頸問題；在樓層或部門一級，根據(jù)實際需要選擇100Mbps集線器或交換機；最后，使用10Mbps或100Mbps以太網(wǎng)卡，將工作站連接到100Mbps集線器或交換機上。如下圖所示給出了典型的千兆以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖。,典型的千兆以太網(wǎng)結(jié)構(gòu),4.5結(jié)構(gòu)化布線,結(jié)構(gòu)化布線的概念與基本特點結(jié)構(gòu)化布線的構(gòu)成,結(jié)構(gòu)化布線的概念與基本特點,結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)是一個能夠支持任何用戶選擇話音、數(shù)據(jù)、圖形、圖像應用的電信布線系統(tǒng)。就是指在一座辦公大樓或樓群中安裝的傳輸路線。它能支持話音、圖形、圖像、數(shù)據(jù)多媒體、安全監(jiān)控、傳感等各種信息的傳輸，支持UTP、光纖、STP、同軸電纜等各種傳輸介質(zhì),支持多用戶多類型產(chǎn)品的應用，支持高速網(wǎng)絡的應用。它的網(wǎng)絡組件包括：各類傳輸介質(zhì)、各類介質(zhì)的端接設備、連接器、適配器、各類插座、插頭及跳線、光點轉(zhuǎn)化與多路復用等電器設備、電氣保護設備、各類安裝工具。從用戶的角度來看，它是使用一套標準的組網(wǎng)器件，按照標準的連接方法來實現(xiàn)的網(wǎng)絡布線系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)與傳統(tǒng)的布線系統(tǒng)的最大區(qū)別在于：過去的布線方法是將各種各樣