第二章 连接网络设备.docx
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第二章连接网络设备
第二章连接网络设备
本章主要内容
LAN布线
校园网布线
WAN布线
怎样连接网络设备并进行控制管理
怎样学习本章
上一章的后半部分介绍了一些网络产品，如交换设备和路由设备。
在这一章里，主要简要介绍这些网络产品的连接和其使用环境，并了解连接网络设备的连接器、连接线的种类和规格，使学员熟悉网络硬件设备的基本功能和物理安装。
在本章中，学员主要应该了解局域网技术的特点以及广域网连接器之间的特点和区别。
在学完本章后，学员应该能够很清晰的知道局域网所涉及的各个知识点，能自己动手连接交换和路由设备。
注意，在连接任何网络时，都应养成先在纸上画好一个粗略的拓扑图的习惯。
2.1局域网设备互连
网络设备互联主要是通过LAN和WAN的结构布线实现的。
图2.1.1显示了通过网络结构布线的设备互联情况。
下面我们主要从连接介质、接口、技术等方面逐步分析该图的每个连接部分。
2.1.1以太网技术
Ethernet的发展
Ethernet是Xerox、DigitalEquipment和Intel三家公司开发的局域网组网规范，并于80年代初首次发布，称为DIX1.0。
1982年修改后的版本为DIX2.0。
这三家公司将此规范提交给IEEE802委员会，经过IEEE成员的修改并通过，变成了IEEE的正式标准并编号为IEEE802.3。
Ethernet和IEEE802.3虽然有很多规定不同，但术语Ethernet通常认为与802.3是兼容的。
IEEE将802.3标准提再次交国际标准化组织（ISO）第一联合技术委员会（JTC1）,经过修订变成了国际标准ISO802.3。
图2.1.1
以太网技术
以太网的基本特征是采用一种称为载波侦听多路访问/冲突检测CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetection）的共享访问方案，即多个工作站都连接在一条总线上，所有工作站都不断向总线上发出监听信号，但在同一时刻只能有一个工作站使用总线进行数据传输，而其他工作站必须等待其传输结束后再开始自己的传输。
早期以太网传输速率为10Mbps。
以太网和802.3的区别
尽管以太网与IEEE802.3标准有很多相似之处，但也存在一定的差别。
以太网提供的服务对应于OSI参考模型的第一层和第二层，而IEEE802.3提供的服务对应于OSI参考模型的第一层和第二层的信道访问部分（即第二层的一部分）。
IEEE802.3没有定义逻辑链路控制协议，但定义了几个不同物理层，而以太网只定义了一个。
参看表2.1.1。
2.1.2以太网介质
在选择以太网实现之前，除了要考虑网络需求外，还要考虑对传输介质和连接器的需求。
支持以太网的线缆和连接器规范衍生于电子工业协会和新的通信工业协会（EIA/TIA）标准。
EIA/TIA为非屏蔽双绞线（UTP）定义了RJ-45规范连接器，字母“RJ”代表标准插座，数字45代表专门的线缆序号。
表2.1.1列出了一些线缆规范。
表2.1.1以太网线缆规范
表2.1.2比较了以太网所用的最流行的线缆和连接器规范。
值得注意的最大的不同是10Mbps和100Mbps以太网所使用的传输介质。
在今天的网络中，当有10Mbps和100Mbps混合需求时，需要用5类UTP支持快速以太网。
表2.1.2不同以太网连接规范的比较
10BASE5
10BASET
100BASETX
100BASEFX
介质
50Ω同轴线缆
3、4、5类UTP，2对
5类UTP，2对
62．5/12μΜ多模光纤
最大长度
500M
100M
100M
400M
拓扑结构
总线型
星型
星型
点对点
连接器
AUI
ISO8877
ISO8877
双向介质接口连接器
UTP线缆由双绞线组成并用非屏蔽的表皮包裹起来。
双绞起来的线缆彼此消除干扰的效果，使得周围环境中的电磁辐射吸收最小，帮助缩减了传输信号问题，如串扰和静电干扰。
UTP和线缆连接标准
在透明RJ-45终端连接器中可以看到8根彩色线，它们双绞成四对，用外包皮包裹。
在线缆和连接器中，第一端口中的线缆指定为T1和R1，第二对是T2和R2等等。
表2.1.3和表2.1.4详细描述了两种常用的UTP标准线缆。
表2.1.3UTPEIA/TIA568A线缆标准
针1
对2
白/绿
TX+
针2
对2
绿
TX-
针3
对3
白/橙
RX+
针4
对1
蓝
在10BASET或100BASET中未使用
针5
对1
白/蓝
在10BASET或100BASET中未使用
针6
对3
橙
RX-
针7
对4
白/棕
在10BASET或100BASET中未使用
针8
对4
棕
在10BASET或100BASET中未使用
表2.1.4UTPEIA/TIA568B线缆标准
针1
对2
白/橙
TX+
针2
对2
橙
TX—
针3
对3
白/绿
RX+
针4
对1
蓝
在10BASET或100BASET中未使用
针5
对1
白/蓝
在10BASET或100BASET中未使用
针6
对3
绿
RX—
针7
对4
白/棕
在10BASET或100BASET中未使用
针8
对4
棕
在10BASET或100BASET中未使用
RJ-45连接器是在线缆末端的针式组件。
当用钳子从上面夹住针式连接器时，针的位置按从左到右的顺序一1到8记数。
如图2.1.2..
图2.1.2
插座是孔式组件，一般安装在网络设备、墙壁、插座或面板上。
为了使电流在连接器和插座之间流通，电线顺序必须符合EIA/TIA568A或568B标准。
除了决定用来连接设备的EIA/TIA类线缆外，线缆连接标准也很重要。
我们一般可以选择直通线缆、交叉线缆等。
直通线缆
直通线缆保持针连接完全一致，因此连到针1的线其两个末端完全一样。
使用直通线缆可以将设备如PC或路由器连接到设备如集线器或交换机上。
交叉线缆
为了像连接器一样在设备上适当校正、传递、接收设备信号，交叉线缆将关键的线对交叉。
图2.1.3示了连接两端的RJ-45连接器，一端的线缆交叉到另一端不同针上。
特别是以太网，一端的针1连接到另一端的针3，一端的针2连接到另一端的针6。
交叉线缆用来连接相似的设备，例如交换机到交换机，交换机到集线器、集线器到集线器，路由器到路由器，PC到PC。
图2.1.3
反转连接
对于很多网络设备来说，管理附属设备称为“控制台端口”。
控制台端口允许监测和配置交换机或路由器等设备。
一些交换机或路由器，如CISCO设备，要求通过反转连接实现对设备的管理。
终端设备和控制台端口间的线缆是带RJ-45连接器的反转（ROLLOVER）线，反转线的线序正好与直通线相反。
在终端和CISCO控制台端口建立连接，必须做以下工作：
●用反转线连接设备，PC或终端需要使用RJ-45到DB-9或RJ-45到DB-25适配器。
●用COM端口配置设置终端仿真程序9600bps、8个数据位、无校验、一个停止位并且没有流量控制，这提供了带宽外的控制台访问。
不过，这里要注意一点的是有些设备上提供的AUX端口能通过MODEM来提供带外访问管理。
在使用这一功能之前，AUX端口必须配置成使用控制台端口。
2.1.3校园以太网定位
在校园网中，可以部署多种速度的以太网，但须决策何时、是否在哪里升级一个或多个快速以太网。
如果有合适的硬件和布线基础，就可以支持10Mbps或100Mbps以太网。
也可以根据需要，部署更高速的千兆或千兆以上的以太网，这些技术现在都已发展成熟。
在什么情况下使用何种连接，这些问题可以映射到网络的核心层、分发层和访问层。
表2.1.5根据3层模型给出了以太网连接规范。
表2.1.5在层次网络模型中以太网连接建议
10Mbps以太网位置
100Mbps以太网位置
访问层
使用
使用
分发层
不使用
使用
核心层
不使用
使用
如表2.1.5所示，10Mbps以太网是在访问层到桌面连接间实现的；快速以太网技术是在互连设备如路由器和交换机间实现的。
然而，很多设计者在核心层、分发层和访问层考虑使用千兆位以太网，甚至吉兆位以太网。
通常，校园网在下述情况下应用快速以太网技术：
●快速以太网用做访问层和分发层设备链接，支持在访问链接上来自每一个以太网段的累积通信量。
●为了增强校园网络中客户/服务器性能，用快速以太网连接企业服务器以避免出现服务器瓶颈。
快速以太网和交换以太网的结合是避免出现慢速网的有效方法。
●快速以太网也用于分发层和核心层之间的连接，因为校园网模型在每一分发层路由器和核心交换机之间支持全双工连接，来自多访问交换机的汇总通信量在这些链路上实现负载均衡。
2.2广域网设备互连
在物理层将通信量传送到WAN时，影响传输的一些因素主要有服务设备间的距离、速度和自身的实际服务。
图2.1.4列出了物理层实现的子集，这些实现现在支持常用的WAN解决方案。
被选择的物理层实现依赖于距离、速度和要连接的接口类型。
HDLC
图2.1.4
串行连接用于支持WAN服务，例如运行点到点协议（PPP）的租借线、高级数据链路控制（HDLC）或封装在第二层的帧中继。
连接速度从56kbps到T1/E1（1.544/2.048Mbps）。
其它WAN服务，如ISDN提供了按需拨号连接或拨号备份服务。
ISDNBRI（基本速率接口）由两个64kbps的数据承载通道和一个用于信号和其他连接管理任务的16kbps的D通道组成。
2.2.1WAN串行连接器间的区别
串行传输是数据传输的一种方式，数据位是通过单个通道传输的，一次一位的传输是和一次几位的并行传输相对应的。
对于长距离通信，WAN使用串行传输。
为了传输数据位，串行通道使用了专用的电磁波或光波频率范围。
频率，指每秒周期的次数，用来描述通信的波段或频谱，例如，在语音电话线上的信号传输高达3KHz。
这个频率的大小称为带宽。
有几种物理连接允许我们连接串行WAN服务。
根据自己选择的物理实现或供应商提供的物理实现，我们需要选择合适的串行线缆类型连接到路由器，图2.1.5显示了几种不同的串行连接器。
必须注意的是多数路由器串口使用了专有的60针连接器，因此多数路由器端口适配器线缆也要使用60针针式连接器，而适配器线缆的网络端必须和专门的WAN服务硬件相匹配。
图2.1.5
描述带宽的另一种方法是使用两种物理层实现传输的数据量，以每秒比特数计，即Bps，如表2.1.6所示，该表比较了用WAN串行连接的物理标准。
2.2.2串行连接器间路由器布线
在连接WAN设备时，除了需要决定线缆类型外，还要决定是否需要数据终端设备（DTE）或数据终端电路设备（DCE）连接器。
DTE是WAN连接上用户设备的端点。
DCE主要的职责是将数据传输给服务提供商。
表2.1.6物理标准比较
数据（bps）
距离（M）EIA/TIA-232
距离（M）EIA/TIA-449
2400
60
1250
4800
30
625
9600
15
312
19200
15
156
38400
15
78
115200
3.7
N/A
T1
不适用
15
如图2.1.6所示，如果直接连接到服务提供商或连到执行信号定时的设备，路由器便是一个DTE并且需要一根DTE串行线缆。
图.2.1.6
有时路由器需要作为DCE设备使用，例如，如果在测试环境中需要执行背对背的路由测试，则一个路由器是DTE，另一个则是DCE。
当串行连接路由器时，路由器要么有一个固定的端口，要么有一个模块端口。
端口类型将会影响以后配置每个接口的命令语法。
图2.1.7是一个带有固定串口的路由器，每一端口给出了一个端口类型标记和端口号，如“串口0”。
图2.1.7
图2.1.8
图2.1.9
需要注意的是路由器类型不同，端口标识约定也可能不同。
例如，高端路由器7500系列可以有虚拟接口处理器，这些端口标识还包括了VIP槽：
<端口类型><插槽号><端口适配器号>/<端口号>，如，串行1/0/0
2.2.3ISDNBRI连接路由器布线
对于BRI，有两种类型的接口——BRIS/T和BRIU。
需要哪一种接口类型取决于自己的硬件设备或服务提供商是否提供NT1设备。
NT1指网络终端1设备，是路由器和服务提供商的ISDN交换之间的中间设备，它用于将四组用户线连接到常用的两线线缆本地环路上。
在北美，NT1由用户提供，在世界其它地方，NT1由服务商提供。
如果需要提供NT1设备，可以使用ISDNBRI的U接口。
U接口表明NT1设备是内置的。
如果用外部NT1设备，或服务提供商使用NT1设备，路由器需要一个ISDNBRIS/T接口。
因为路由器有多个ISDN接口类型，当购买路由器时，需要决定需要哪一种接口。
可以通过检查端口标记，搞清楚路由器拥有哪种类型的ISDN连接器。
图2.1.9为ISDN接口显示了不同的端口类型。
为了将ISDNBRI端口与服务器提供商设备连接，要用5类UTP直通线缆。
本章回顾
校园网络连接的设备
一些物理介质的物理特点？
不同的物理介质使用的环境？
广域网络连接设备
各种WAN连接器的接口物理特点
DTE设备和DCE设备的区别和功能？
两种不同ISDN连接方式的比较。
本章案例分析
（略）
课后习题
1.指出什么情况下使用不同的三种双绞线连接方式？
2.哪些接口可以配置PPP？
3.一般路由器都有那些接口，都有什么功能？
4.那类ISDN连接器具有集成的NT1？
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