《局域网组建10项修炼》修练2 局域网设备的选购与连接

本章你能学到什么？ 1．网卡、双绞线、集线器、交换机等局域网设备的 选购。 2．双绞线跳线的制作与测试。 3．局域网设备之间的连接、判断与测试。 『局域网设备的选购与连接』 Chapter 2 局 域 网 组 建 十 项 修 炼 18 局域网组建十项修炼 十 项 全 能 系 列 修修炼炼22 局局域域网网设设备备的的选选购购与与连连接接 22..11 局局域域网网设设备备的的选选购购 所谓网络设备，是指网络适配器、集线设备和路由器。集线设备决定着网络能够提供的网 络带宽，网络适配器决定着电脑与网络的连接速率，路由器决定着网络之间或网络与 Internet 之间的连接速率。 2.1.1 网卡的选购 网卡（Network Interface Card，简称 NIC），也称网络适配器，像显卡和声卡一样插在电脑 主板的扩展槽中，是电脑与局域网相互连接的唯一接口。无论是普通电脑还是高端服务器，只 要连接到网络，就都必须拥有至少一块网卡。当然，如果有必要一台电脑也可以同时安装两块 或多块网卡。 1. 网卡的类型及其特点 网络有许多种不同的类型，如以太网、令牌环、FDDI、ATM、无线网卡等等，不同的网络 必须采用与之相适应的网卡，目前绝大多数局域网用的是以太网网卡。 （1）根据带宽分类 按所支持的带宽分，有 10Mbps 网卡、10/100Mbps 自适应网卡和 1000Mbps 网卡。 ● 10Mbps 网卡 10Mbps 网卡也称作以太网网卡。现在，10Mbps 的网卡除了在老式网络和对传输速率没有 较高要求的网络中，现在已经很少有人再去用它。 ● 10/100Mbps 自适应网卡 10/100Mbps 自适应网卡也称作快速以太网网卡或自适应网卡。所谓 10/100Mbps 自适应网 卡，是指该网卡具有一定的智能，可以与远端网络设备（集线器或交换机）自动适应，以确定 当前可以使用的速率，如下图。 ● 1000Mbps 网卡 1000Mbps 网卡也称为千兆以太网网卡。千兆以太网网卡目前仍多用于服务器，从而提供服 自自己己动动手手 DDIIYY局局域域网网设设备备的的选选购购并并不不是是一一件件容容易易的的事事，，不不仅仅要要选选购购各各种种配配件件，，而而且且还还 要要保保证证板板卡卡之之间间的的兼兼容容性性，，最最后后还还要要将将它它们们组组装装在在一一起起。。同同样样，，搭搭建建局局域域网网也也需需要要选选购购不不 同同的的网网络络设设备备，，保保证证设设备备之之间间的的匹匹配配和和兼兼容容性性，，最最后后还还将将它它们们连连接接在在一一起起并并通通过过链链接接测测试试。。 19 局域网设备的选购与连接 十 项 全 能 系 列 2 务器与交换机之间的高速连接，以提高网络主干系统的响应速度。 （2）根据应用领域分类 按使用的用途，可以将网卡分为有工作站网卡和服务器网卡。由于服务器担当着为整个网 络提供服务的重任，无论从传输速率方面，还是从稳定性和容错性等方面都对网卡有着较高的 要求，因此如同服务器不同于普通电脑一样，服务器所使用的网卡也不同于普通电脑所使用的 网卡。 如下图所示的 D-Link DGE-550T 网卡即为服务器专用网卡，支持 64bit PCI 总线，提供高 达 2000Mbps 的传输速率，可实现流量控制、VLAN 标记和服务质量。 相对于服务器网卡，工作站用网卡的可靠性、数据吞吐能力等整体性能要差得多，价格当 然也要便宜得多。如果网络不大（如只有十几台电脑），数据流量不多，也可以使用运行稳定的 工作站用网卡来充当服务器网卡。目前，工作站使用的网卡以 PCI 总线的 10/100Mbps 自适应 网卡为主，通常应当拥有远程唤醒功能。 2. 网卡的参数和选择 网卡质量在很大程度上影响着电脑的性能、连接速率和通讯质量，甚至影响着网络的稳定 性。原因很简单，网卡损坏将导致严重的广播风暴，从而造成网络瘫痪。所以，对网卡的选择 应当非常慎重。 （1）工作站网卡的选择 由于工作站在绝大多数情况下是访问网络中的资源，而极少被其他工作站访问，所以，对 数据吞吐量和运行稳定性的要求都不是很高，只要能实现对网络的访问，并完成一般地数据传 输即可。在选择工作站网卡时，主要着重考虑以下几个方面的问题： � 端口类型 � 传输速率 � 总线接口 � 支持多操作系统 � 支持远程唤醒 � 支持远程引导 （2）服务器网卡的选择 服务器担负着为网络内众多工作站提供数据和资源访问的重任，传输负荷重、并发访问量 大，因此，对数据吞吐量和运行稳定性要求非常高。一旦服务器网卡出现问题，则其提供的所 有服务将立即停止。因此，在选择服务器网卡时，应当着重考虑以下几个方面的问题： � 高数据吞吐率 � 低 CPU占用率 � 可网络管理 � 带宽汇聚 一些服务器专用网卡还具有多个网络接口，提高了服务器与网络连接的带宽，可以满足更 多的工作站对网络服务器的访问，同时也提高了网络的安全性和可靠性。 20 局域网组建十项修炼 十 项 全 能 系 列 2.1.2 双绞线的选购 双绞线（Twisted-Pair Cable）作为一种价格低廉、性能优良的传输介质，被广泛应用于各 种类型和规模的网络。双绞线价格低廉、连接可靠、维护简单，可提供高达 1000Mbps 的传输 带宽，可用于数据传输，还可用于语音和多媒体传输，被大多数网络工程师所采用。 1. 双绞线的电气性能参数 双绞线的电气性能决定着其所能允许的最大传输速率，也正是根据电气性能的不同，将双 绞线分为七类。 双绞线的电气性能参数主要包括近端串扰、衰减、特性阻抗、回波损耗、衰减串扰比、直 流环路电阻和传播延时。 ● 近端串扰 当信号在双绞线中传输时，会在在线对中产生感应信号。串扰是指一对线对另一对线的影 响程度。 ● 衰减 衰减（Attenuation）是信号通过一段电缆后其幅度的减少。电缆越长，信号频率越高，其 衰减越大，即信号的损失越多。 ● 特性阻抗 特性阻抗包括电阻及频率为 1～100MHz 的电感阻抗及电容阻抗，与一对电线之间的距离 及绝缘体的电气性能有关。 ● 回波损耗 回波损耗（Structural Return Loss）是由于线缆和相关连接硬件阻抗不匹配造成信号反射， 使部分传输信号的能量被反射回去，从而对发送端的一部分能量形成干扰，导致信号失真，降 低综合布线的传输性能。 ● 衰减串扰比 在某些频率范围，衰减串扰比（Attenuation to Crosstalk Ratio，ACR）即串扰与衰减量的比 例关系是反映电缆性能的另一个重要参数。ACR值越大，示抗干扰的能力越强。一般系统要 求至少大于 10 分贝（dB）。 ● 直流环路电阻 由于所有导线都有一定的电阻，所以，当信号在导线中传输时，也都会有一定的损耗。直 流环路电阻（DC Loop Resistance）会消耗一部分信号，并将其转变成热量。直流环路电阻是指 一对导线电阻的和，11801规格的双绞线的直流电阻不得大于 19.2欧姆。 ● 传播时延 传播时延（Propagation delay）表示一根电缆上最快线对与最慢线对间传播延迟的差异，水 平子系统的最大传输延迟不应超过 1µs。 五类、超五类、六类和七类双绞线电气性能参数如表 2-1 所示。 表 2-1 五类、超五类、六类和七类双绞线电气性能参数 参数 五类 超五类 六类 七类 频率范围 1-100 MHz 1-100 MHz 1-250 MHz 1-600 MHz 衰减 24 dB 24 dB 21.7 dB（36 dB） 20.8 dB（54.1 dB） 近端串扰 27.1 dB 30.1 dB 39.9 dB（33.1 dB） 62.1 dB（51 dB） 功率累加近端串扰 - 27.1 dB 37.1 dB（30.2 dB） 59.1 dB（48 dB） 衰减串扰比 3.1 dB 6.1 dB 18.2 dB（-2.9 dB） 41.3 dB（-3.1 dB） 功率累加衰减串扰比 - 3.1 dB 15.4 dB（-5.8 dB） 38.3 dB（-6.1 dB） 等电平远端串扰 17 dB 17.4 dB 23.2 dB（15.3 dB） 待定 21 局域网设备的选购与连接 十 项 全 能 系 列 2 功率累加等电平远端串扰 14.4 dB 14.4 dB 20.2 dB（12.3 dB） 待定 回波损耗 8 dB 10 dB 12 dB（8 dB） 14.1 dB（8.7 dB） 传播延迟 548 nsec 548 nsec 548 nsec（546 nsec） 504 nsec（501 nsec） 延迟偏差 50 nsec 50 nsec 50 nsec 20 nsec 2. 超五类和六类 目前，网络布线基本上都在采用超五类非屏蔽双绞线。五类非屏蔽双绞线虽仍然可以支持 1000Base-T，但由于在价格上与超五类非屏蔽双绞线相差无几，因此，已经逐渐淡出布线市场。 六类非屏蔽双绞线虽然价格较高，但由于与五类和超五类布线系统具有非常好的兼容性， 且能够非常好地支持 1000Base-T，所以，正慢慢成为综合布线的新宠。 七类屏蔽双绞线由于是一种全新的布线系统，由于价格昂贵、施工复杂且可选择的产品较 少，很少在布线工程中采用。 （1）超五类非屏蔽双绞线 超五类非屏蔽双绞线（如下图）是在对现有五类屏蔽双绞线的部分性能加以改善后出现的 电缆，不少性能参数，如近端串扰、衰减串扰比、回波损耗等都有所提高，但其传输带宽仍为 100MHz。无论是从外观上，还是从结构上，几乎无法区别五类和超五类双绞线。 超五类双绞线采用 4 个绕对和 1条抗拉线（如下图），线对的颜色分别为白橙、橙、白绿、 绿、白蓝、蓝、白棕和棕。裸铜线径为 0.51 毫米（线规为 24AWG），绝缘线径为 0.92 毫米， UTP 电缆直径为 5毫米。 （2）六类非屏蔽双绞线 六类非屏蔽双绞线（如下图）是一个新级别的电缆系统，各项参数都有较大提高，带宽也 扩展至 250MHz 或更高。超五类和六类电缆系统与现在广泛使用的 RJ-45 接插模块相兼容。 六类双绞线在外形上和结构上（如下图）与五类或超五类双绞线都有一定的差别，不仅增 加了绝缘的十字骨架，将双绞线的四对线分别置于十字骨架的四个凹槽内，而且电缆的直径也 更粗。电缆中央的十字骨架随长度的变化而旋转角度，它的作用主要有：将四对双绞线卡在骨 22 局域网组建十项修炼 十 项 全 能 系 列 架的凹槽内，保持四对双绞线的相对位置，提高电缆的平衡特性和串扰衰减；另外，保证在安 装过程中电缆的平衡结构不遭到破坏。六类非屏蔽双绞线裸铜线径为 0.57 毫米（线规为 23AWG），绝缘线径为 1.02毫米，UTP 电缆直径为 6.53毫米。 3. 鉴别双绞线的两种有效方法 选择高质量的网线在局域网的组建中尤其重要，特别是在综合布线工程中。选购网线首先 要对其品牌有所了解，而不能只凭经销商一面之词就改变自己的观点。 AMP 作为第一个被国内用户认识的品牌，质量过硬。 （1）查看 ● 看包装箱质地和印刷 仔细查看线缆的箱体，包装是否完好，假货在这方面是能省就省的，所以外包装质量可以 决定你的第一感觉。真品双绞线的包装纸箱，从质地到文字印刷都应当相当不错，纸板挺 括边缘清晰。而且，许多厂家还在产品外包装上贴上了防伪。 ● 看外皮颜色及标识 双绞线绝缘皮上应当印有诸如厂商产地、执行标准、产品类别（如 CAT5e、C6T 等）、线 长标识之类的字样。如果一无厂名，二无标准，三无类别，那么这种产品的质量根本不会有任 何保障。最常见的一种安普 5 类或者超 5 类双绞线塑料包皮颜色为深灰色，而大多数假货则呈 浅灰色。AVAYA（亚美亚）的超五类线缆外皮发亮，而假的给人感觉就是颜色发灰、发暗。 ● 看绞合密度 为了降低信号的干扰，双绞线电缆中的每一线对都以逆时针方向相互绞合（也称扭绕）而 成，同一电缆中的不同线对也具有不同的绞合度。一般是黄色线对最密、棕色线对次之、绿色 线对较松、蓝色线对最松。除线对的两条绝缘铜导线要按要求进行绞合外，电缆中的线对之间 也要按逆时针方向进行绞合。如果绞合密度不符合技术要求，将由于电缆电阻的不匹配，导致 较为严重的近端串扰，从而缩短传输距离、降低传输速率。 如果发现电缆中所有线对的扭绕密度相同，或线对的扭绕密度不符合技术要求，或线对的 扭绕方向不符合要求，均可判定为伪品。 ● 看导线颜色 剥开双绞线的外层胶皮后，可以看到里面由颜色不同的四对八根细线，依次为橙、绿、蓝、 棕，每一对线中有一根色线和一根混色线组成。 与橙色线缠绕在一起的是白橙色相间的线，与绿色线缠绕在一起的是白绿色相间的线，与 蓝色线缠绕在一起的是白蓝色相间的线，与棕色线缠绕在一起的则是白棕色相间的线。 千万别小看了这些线的颜色，它可是正确制作网线的关键。需要注意的是，这些颜色绝对 不是后来用染料染上去的，而是使用相应的塑料制成的。没有颜色、颜色不清或染色的网线， 肯定不是真线。 ● 看阻燃情况 为了避免受高温或起火而导致线缆的燃烧和损坏，双绞线最外面的一层包皮除应具有很好 的抗拉特性外，还应具有阻燃性。判断线缆是否阻燃，最简单的方法就是用火烧一下。可以先 用剥线刀切取 2厘米左右长度的网线外皮，然后用打火机对着外皮燃烧，正品网线的外皮会在 23 局域网设备的选购与连接 十 项 全 能 系 列 2 焰火的烧烤之下，逐步被熔化变形，但外皮肯定不会自己燃烧。如果一点就着，而且着了还不 灭的，肯定不阻燃。不阻燃的线肯定不是真品。 ● 测试数据 如果真是疑心到代理商也有问题的地步，那么，唯一可行的方案就是使用专门的缆线测试 仪（如福禄克电缆测试仪和电缆分析仪）对欲购买的双绞线进行必要的参数测试，并将测试结 果与相应的国际标准或企业标准进行比对，以确认其电气性能是否符合超五类或六类的标准。 （2）测试 ● 测试网线的速度 对网线的传输速度进行测试是鉴别网线质量真伪的最有效手段；测试时为了更贴近实际使 用环境，同时减少外界干扰环节，建议采用双机直联的方式进行。 为了保证测试的准确性，尽量使用质量好的品牌网卡，保证测试时不会发生硬件瓶颈现象； 同时也要保证电脑系统干净、整洁，运行速度快，不然电脑本身运行速度会影响网线传输速度。 此外，在做连接网线时，尽量使用质量好的水晶头，也要保证线头做得规范，只有这样才 能将外界因素对网线传输速度的影响降低到最小程度。 ● 专业测试 如果您对所购线缆还是不放心，可以做一些专业的测试，比如可以邮寄一段回厂家，由厂 家给您出示测试报告或者到一些专业的网络工程质量监督检验站用 Fluke DSP 2000/4000 等网 络测试仪做专业的测试，当然这可能会花费一点费用的，但与整个网络的安全相比还是值得的。 2.1.3 集线器的选购 集线器，也称作 Hub，用于把多台电脑连接在一起组成网络，从而实现电脑之间的通讯。 集线器以其价格的低廉和操作的简单而博得广大网络爱好者的青睐，是小型局域网络中应用最 普遍的集线设备。 1. 集线器的分类和特点 按集线器端口所提供的传输速率分，有 10Mbps、100Mbps、10/100Mbps 双速集线器三种。 所谓 10Mbps 集线器，是指该集线器中的所有端口均只能提供 10Mbps 带宽。目前，集线 器市场上以这类产品为主。 所谓 100Mbps 集线器，是指该集线器中的所有端口则均只能提供 100Mbps 带宽。需要注 意的是，单纯提供 100Mbps 连接速率的集线器市场上较少。 所谓双速集线器，是指该集线器中内置 10Mbps 和 100Mbps 两条内部总线，其传输速率可 在 10Mbps 和 100Mbps 之间进行切换。 自适应集线器的每个端口均能够自动判断连接的速率，并自动调整至最高的传输速率。双 速Hub中由于内置两条总线，10Mbps和 100Mbps间利用内部网桥将两条总线连通，并将 10Mbps 和 100Mbps 数据包互译。如下图所示，为 D-Link DEF-2616 Ethernet/Fast Ethernet 双速集线器。 24 局域网组建十项修炼 十 项 全 能 系 列 2. 集线器的参数与选择 由于集线器已没有太多的技术含量，所以，在选择购买集线器时，主要应当考虑传输速率、 端口数量和外形尺寸的问题。 ● 端口速率 集线器端口速率的选择一般与以下两种因素有关。 应用需求。一般来说，如果传输的内容不涉及语音、图像等多媒体传送时，也就是说，当 网络中的数据传输量相对较小时，10Mbps 的端口速率基本上就可以满足需要了，否则，应当选 用 100Mbps 的集线器。 上连设备的端口速率。当网络较大时，集线器肯定需要通过某个端口与上级集线设备（通 常是交换机）相连，如果上联设备的接口速率为 100Mbps，集线器自然也是选用 100Mbps 为好。 由于快速以太网集线器大多是 10Mbps 和 100Mbps 自适应集线器，所以，在网络中的应用 非常灵活，上下兼容、左右逢源，既可与 10Mbps 以太网接轨，又便于升级至 100Mbps 快速以 太网。如果上级集线设备只提供 10Mbps 的接入速率，则最好选择 10Mbps 的集线器。 ● 端口数量 不同规格的集线器所提供的端口数量并不相同。由于每个端口只能连接一台电脑或一台网 络设备（如交换机、集线器、路由器或网络打印机等），所以，在确定集线器的端口数量时，应 当首先搞清楚网络到底有多少台电脑和网络设备。 通常情况下，集线器的端口略多于网络所需要的端口即可，即保留部分冗余，以备增加用 户之需。当网络内的设备较多，一台集线器无法满足需要时，可以通过联级或堆叠的方式增加 端口数量。 ● 外形尺寸 集线器外形尺寸的选择与网络的规模密切有关。如果组建的网络很小，如一间很小的公司 或是家庭网络，局域网络内的用户很少，则一台 8 口或 16 口的 SOHO（Small Office and Home Office）台式集线器足矣。 如果组建的网络足够大，用户足够多，现在或以后需要将网络设备置于机柜中，则应当选 购几何尺寸符合机架标准的 19英寸机架式集线器。该类集线器符合统一的工业规范，可以轻松 地安装在机柜中，便于堆叠、级联、管理和维护。 2.1.4 交换机的选购 交换机（Switch），也称交换式集线器，是专门的、各使电脑能够相互高速通信的独享 带宽的网络设备。为了适应不同的工作环境和任务，交换机也被设计为拥有不同的性能和端口。 由交换机构建的交换式网络不仅拥有高达千兆的传输速率，而且网络传输效率也大大提高， 非常适合于大数据量并且非常频繁的网络通信，被广泛应用于各种类型的多媒体和数据传输网 络。作为高性能的集线设备，随着价格的不断降低，交换机已经逐步取代了集线器而成为网络 设备的新宠。 1. 集线器与交换机的区别 交换机与集线器相比较，其优点在于： 25 局域网设备的选购与连接 十 项 全 能 系 列 2 � 第一，任意两个端口之间可以同时进行通讯，每个端口都是独享带宽，所以，当电脑 之间需要频繁通讯时，网络传输速率不会受到影响。 � 第二，每个端口都是一个碰撞域，所以，交换网络不会受到碰撞冲突的困扰，不会由 于电脑数量的增加而增加碰撞的机率，从而大大降低传输效率。 � 第三，由于没有碰撞，所以，交换机是在全双工模式下工作，发送和接收可同时完成， 从而成倍地提高网络带宽。 交换机与集线器最大差别在于交换机能够记忆用户连接的端口，因此，无需广播即可将该 包直接转发至目的端口。而集线器则不同，不管是广播包也好，数据包也好，集线器都进行广 播处理，从而使用户只能共享通信带宽。 另外，由于交换机具有全双工功能，即在接收数据的同时也能够发送数据，因此，其潜在 带宽为标称带宽的两倍（20Mbps/200Mbps），即使同时与两个端口的用户进行通信，其传输速 率仍能保持原有带宽（10Mbps/100Mbps），与集线器的数据传输效率相比，真是天壤之别！ 集线器中所有电脑之间的通信都通过一条线路进行，也就是说，集线器就好像是一条单车 道桥梁，一次只能通过一个方向的车辆，如果两个方向的汽车同时上桥，就会发生碰撞和冲突， 谁也过不去，如下图所示。因此，在集线器网络中，每一时刻只能有一台电脑发送数据，就某 个时间段而言，由于每台电脑都拥有平等的传输机率。 与集线器相比较，交换机就是一座四通八达的宽敞立交桥。在任意两个端口间都有一条专 用的通道，而且每条通道都为多车道设计（如下图），每个车道之间互不影响，只有每个方向车 辆的速度对交通状况有所影响，从而实现两个端口间的无阻塞通讯。 这种网络环境称为“交换式网络”，交换式网络必须采用交换机（Switch）来实现。交换式 网络可以处于“全双工”（Full Duplex）状态，即可以同时接收和发送数据，数据流是双向的。 理论上讲，一台 100Mbps 交换机，不管直接连多少台电脑，每台电脑都分配有 100Mbps 带宽。 因此，交换机通信效率更高，提供了更充裕的带宽，更能适应频繁的、大数据量的通信， 更适用于大中型网络。 2. 交换机的分类和特点 按照不同的标准，可以将交换机分为许多种类。 （1）根据应用的规模划分 根据应用的规模，可以将网络交换机划分为可分为桌面交换机、骨干交换机和中心交换机 等。从应用的规模来看，作为骨干交换机时，支持 500 个信息点以上大型企业应用的交换机为 中心交换机，支持 300 个信息点以下中型企业的交换机为骨干交换机，而支持 100 个信息点以 26 局域网组建十项修炼 十 项 全 能 系 列 内的交换机为桌面交换机。 ● 工作组交换机 工作组交换机是集线器的理想替代产品，一般为固定配置，配有一定数目的 10Base-T 或 100Base-TX 以太网口。交换机按每一个包中的 MAC地址相对简单地决策信息转发。而这种转 发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与集线器不同的是交换机转发延迟很小，操作 接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。工作组交换机一般没有 网络管理的功能。如下图所示为 Cisco Catalyst 2950 快速以太网工作组交换机。 ● 部门交换机 部门交换机骨干级交换机（也称骨干交换机）是面向部门的交换机，可以是固定配置，也 可以是模块配置，一般有光纤接口。与桌面交换机相比，骨干交换机具有较为突出的智能型特 点，支持基于端口的 VLAN，可实现端口管理，采用全双工、半双工传输模式，可对流量进行 控制，有网络管理的功能，可通过 PC 机的串口或经过网络对交换机进行配置、监控和测试。 如下图所示为 Cisco Catalyst 3550G 千兆以太网骨干交换机。 ● 企业交换机 企业交换机（也称中心交换机）属于高端交换机，它采用模块化的结构，可作为网络骨干 构建高速局域网。企业交换机可以提供用户化定制、优先级队列服务和网络安全控制，并能很 快适应数据增长和改变的需要，从而满足用户的需求。对于有更多需求的网络，企业交换机不 仅能传送海量数据和控制信息，更具有硬件冗余和软件可伸缩性特点，保证网络的可靠运行。 如下图所示为 Cisco Catalyst 4500 中心交换机。 （2）根据交换机的结构划分 交换机大致可分为两种不同的结构，即固定端口交换机和模块化交换机。 ● 固定端口交换机 固定端口交换机虽然相对来说价格便宜一些，但由于它只能提供有限的端口和固定类型的 接口，因此，无论从可连接的用户数量上，还是所从可使用的传输介质上具有的局限性。 固定端口交换机又分为桌面式交换机和机架式交换机。与集线器相同，机架式交换机更易 于管理，更适用于较大规模的网络。而桌面式交换机，由于只能提供少量端口且不能安装于机 柜内，所以，通常只用于小型网络。如下图所示 Cisco Catalyst 500桌面式快速以太网交换机。 27 局域网设备的选购与连接 十 项 全 能 系 列 2 ● 模块化交换机 模块化交换机虽然在价格上要贵很多，但拥有更大的灵活性和可扩充性，用户可任意选择 不同数量、不同速率和不同接口类型的模块，以适应千变万化的网络需求。而且，机箱式交换 机大都有很强的容错能力，支持交换模块的冗余备份，并且往往拥有可热插拔的双电源，以保 证交换机的电力供应。如下图所示 Cisco Catalyst 4006模块化交换机。 在选择交换机时，应按照需要和经费综合考虑选择机箱式或固定式。一般来说，企业交换 机应考虑其扩充性、兼容性和排错性，因此，应当选用机箱式交换机，而骨干交换机和工作组 交换机则由于任务较为单一，故可采用简单明了的固定式交换机。 3. 交换机的参数与选择 局域网交换机是组成网络系统的核心设备。对用户而言，局域网交换机最主要的指标是端 口的配置、数据交换能力、包交换速度等因素。下面对交换机的一些重要技术参数作一简要介 绍，以便于在设计网络拓朴结构和购置交换机时，根据网络的实际需要作出正确的选择。 ● 背板带宽 由于所有端口间的通讯都需要通过背板完成，所有背板所能够提供的带宽就成为端口间并 发通讯时的瓶颈。带宽越大，能够给各通讯端口提供的可用带宽越大，数据交换速度越快，带 宽越小，则能够给各通讯端口提供的可用带宽越小，数据交换速度也就越慢。 ● 转发速率 转发速率是交换机一个非常重要的参数，它从根本上决定了交换机的转发速率。目前，最 流行的交换机称之为线速交换。所谓线速交换，是指交换速度达到传输线上的数据传输速度， 能够最大限度消除交换瓶颈的交换机。 ● 延时 交换机延时（Latency）也称延迟时间，是指从交换机接收到数据包到开始向目的端口复制 数据包之间的时间间隔，所采用的转发技术等因素均会影响延时。延时越小，数据的传输速率 越快，网络的效率也就越高。特别是对于多媒体网络而言，较大的数据延迟，往往导致多媒体 的短暂中断，所以，交换机的延迟时间越小越好。 ● 管理功能 交换机的管理功能（Management）是指交换机如何控制用户访问交换机，以及用户对交换 机的可视程度如何。几乎所有中高档交换机都是可网管的，几乎所有的厂商都随机提供一份本 公司开发的交换机管理软件，几乎所有的交换机都能被第三方管理软件所管理。 ● MAC地址数 不同交换机每个端口所能够支持的 MAC 数量不同。在交换机的每个端口，都有足够内存 （Buffer）记忆多个 MAC地址，从而“记住”该端口所连接站点的情况。在中型网络中，由于 网络中电脑和网络设备的数量有限，所以，交换机只要能够记忆 1024 个 MAC地址基本上就可 28 局域网组建十项修炼 十 项 全 能 系 列 以了，而一般的交换机通常都能做到这一点。 ● 延扩方式 交换机扩展端口的方式有两种，一是级联，二是堆叠。提供堆叠接口的交换机之间可以通 过专用的堆叠线连接起来。堆叠不仅通常需要使用专门的堆叠电缆，而且甚至需要专门的堆叠 模块。交换机的堆叠是扩展端口最快捷、最便利的方式。 ● 端口 从端口的带宽来看，目前主要包括 10M、100M 和 1000M三种。这三类不同带宽的端口， 往往以不同形式和数量进行搭配，以满足不同类型网络的需要。最常见的搭配形式包括 n*100M+m*10M、n*10/100M Nway、n*1000M+m*100M 和 n*1000M四种。 需要注意的是，由于双绞线的传输距离有限，仅为 100米，因此，如果局域网络的跨度较 大，那么，必须使用光纤连接。所以，在为大中型网络选购交换机时，应当考虑选择具有光纤 端口或可安装光纤模块的交换机。 22..22 双双绞绞线线跳跳线线的的制制作作与与测测试试 就好像固定电话必须通过电话线连接到电信局，才能实现彼此之间的通讯一样，电脑也必 须通过线缆连接到集线设备，从而实现彼此之间的互连和通讯。由于电脑与集线设备之间的距 离长短不一，所以，连接使用的跳线往往要由网络管理员自己动手制作。 2.2.1 跳线制作工具 在制作跳线之前，需要准备好相关的跳线制作工具。 1. RJ-45 压线钳 RJ-45压线钳大致有两种样式。一种是普通的压线钳（如下图），剪断、剥皮、压制统统搞 定。一侧有刀片的地方，称为剪线刀口，用于将双绞线剪断，或用于修剪不齐的细线。 双侧有刀片的地方，称为电缆准备工具口，用于将双绞线的外层绝缘皮剥下。一侧有牙相 对一侧有槽的地方，称为压槽，用于将 RJ-45头上的针扎到双绞线中的铜线上。 另一种是高级压线钳（如下图），手感非常好，压出来的跳线不仅非常漂亮，而且成功率也 会大大增加。最大的优点是，如果没有将金属针压到底，那么，钳把就弹不开，所以想不用力 压也不行。但是，其作用仅用于压制水晶头，无法剪断双绞线和剥皮。 29 局域网设备的选购与连接 十 项 全 能 系 列 2 2. 电缆准备工具 电缆准备工具也称剥线刀（如下图），在使用普通压线钳压制网线时是可选工具，但对于高 级压线钳却是必备的。它的主要功能是剥掉双绞线外部的绝缘层，在剥皮时不仅比压线钳快， 而且相对安全，一般不会损坏到铜导线外的绝缘层。 有时，电缆准备工具还与打线工具作在一起，从而既可剥线，又可在信息模块或配线架上 打线（如下图）。 3. 偏口钳 偏口钳（如下图）的作用仅仅是剪取适当长度的网线以及剪齐并剪去过长的线对，而且仅 仅与高级压线钳配套使用。 2.2.2 跳线所需材料 在动手制作双绞线跳线时，还应当准备好以下材料。 1. 双绞线 在将双绞线（简称网线）剪断前一定要计算好所需的长度。如果剪取的比实际长度还短， 将不能以任何方式再接长。 2. RJ-45 接头 RJ-45 接头（如下图），也称“RJ-45头”或“水晶头”，它所起的作用就类似于电源线中的 插头。所不同的是，每条网线的两端各需要一个接头，而不是像电源线的插头那样只需要一个。 30 局域网组建十项修炼 十 项 全 能 系 列 RJ-45 头质量的优劣不仅是网线能够制作成功的关键之一，也在很大程度上影响着网络的 传输速率，推荐选择 AMP 水晶头。由于一条跳线的两端均有一个水晶头，每条跳线需要两个 水晶头。所以，水晶头的购买数量应当是跳线数*2。如果采用标准的布线方案，则所需的水晶 头数量将是节点数*4。 3. 护套或线标 护套（如下图左图）或线标事实上都是起标记线缆的作用。当网络中的跳线较多时，尤其 是从配线架跳接到交换机时，由于网线非常多，且都是成束地捆扎在一起（如下图右图），所以， 在没有标记的情况下，根本无法判断每根跳线所连接的端口。必须为每条双绞线作好标记，以 便于日后的网络管理和故障的判断与排除。 2.2.3 制作标准与跳线类型 每条双绞线中都有 8根导线，导线的排列顺序显然不能是杂乱无章的，而必须遵循一定的 规律，否则，就会导致链路的连通性故障，或者造成网络传输效率的降低。 1. T568A 与 T568B 标准 目前，最常使用的布线标准有两个，即 T568A 标准和 T568B 标准。T568A 标准描述的线 序从左到右依次为：1-白绿、3-绿、3-白橙、4-蓝、5-白蓝、6-橙、7-白棕、8-棕（如下图左图）。 T568B 标准描述的线序从左到右依次为：1-白橙、3-橙、3-白绿、4-蓝、5-白蓝、6-绿、7-白棕、 8-棕（如下图右图）。 在网络施工时，可采用任何一种标准，但所有的布线设备及布线施工必须采用同一标准。 通常情况下，在布线工程中使用 568-B 标准的居多。 所谓跳线，是指两端均有一个水晶头的网线。跳线可用于电脑与集线设备的连接、集线设 备之间的连接、集线设备与路由设备的连接、电脑之间的连接以及电脑与信息插座的连接等等， 31 局域网设备的选购与连接 十 项 全 能 系 列 2 总之，跳线在双绞线网络中有着非常重要而且广泛的应用。有时，跳线也被混称为网线。 2. 判断跳线线序 毫无疑问，只有搞清楚如何确定水晶头针脚的顺序，才能正确判断跳线的线序。 将水晶头有塑料弹簧片的一面向下，有针脚的一方向上，使有针脚的一端指向远离自己的 方向，有方型孔的一端对着自己，此时，最左边的是第 1脚，最右边的是第 8脚，其余依次顺 序排列（如下图）。 3. 直通线和交叉线 两端 RJ-45头中的线序排列完全相同的网线，称为直通线（Straight Cable），即当一端线序 从左到右依次为白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕时，另一端线序从左到右仍然依次 为白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕；或者当一端线序从左到右依次为时，另一端线 序从左到右仍然依次为白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕。 交叉线（Crossover Cable）是指两端线序不同，另一端第 1、2 线和第 3、6 线对调。例如， 当一端线序从左到右依次为：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕时，另一端线序从左 到右应当依次调整为白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕。 以下情况必须使用直通线： � 电脑连接至集线器或交换机时； � 一台集线器或交换机以 Up-Link端口连接至另一台集线器或交换机的普通端口时； � 集线器或交换机与路由器的 LAN端口连接时； � 以下情况必须使用交叉线： � 两台电脑通过网卡直接连接时，即所谓的双机直连； � 以级联方式将集线器或交换机的普通端口连接一起时； � 以下情况既可使用直通线，也可使用交叉线： � 集线器或交换机的 RJ-45端口拥有极性识别功能，可以自动判断所连接的另一端设备， 并自动实现MDI/MDI-II间的切换； � 集线器或交换机的特定端口拥有MDI/MDI-II开关，可通过拨动该开关选择使用直通 线或交叉线与其他集线设备连接。 2.2.4 双绞线跳线的制作 双绞线跳线的制作步骤如下： 步步骤骤11 利用压线钳的剪线刀口或偏口钳剪取适当长度的网线（如下图）。原则上剪取网 线的长度应当比实际需要稍长一些。 原因有两个： � 一是网线的制作并不保证每次都成功，一旦失败需要剪掉水晶头后重作，这势必又需 要占用一段网线； 32 局域网组建十项修炼 十 项 全 能 系 列 � 二是网线一般都在地面上或从接近地面处走线，而电脑则都放置在工作台上，这部分 距离也应当考虑进去。如果使用高级压线钳，则这项工作应当使用偏口钳完成。 步步骤骤22 将护套或线标套入双绞线（如下图左图），以便标记该跳线，易于以后网络管理。 步步骤骤33 电缆准备工具缺口向上，一手食指穿入圆环内，拇指和中指固定剥皮刀，另一手 拿网线，在距离线端 20毫米处将网线从缺口推进，左右手配合轻推轻拉（如下图右图）。 步步骤骤44 网线较粗时，稍靠外；网线较细时，稍靠里。左手握住网线，右手食指穿在电缆 准备工具圆环内，沿顺时针方向旋转（如下图左图），将双绞线最外层的绝缘层割开，退下电 缆准备工具，掰动并拨下绝缘胶皮。 步步骤骤55 将 4 个线对的 8 根线一一拆开、理顺、捋直，然后按照规定的线序排列整齐（如 下图右图）。将每对线拆开前和拆开后，都必须能够准确地分辨出各线的颜色，因为接线时必 须按严格的顺序来接，不能错，不能乱。 步步骤骤66 双绞线的 8条线对应水晶头的 8根针脚，8根针脚的排列顺序如何确定呢？将水晶 头有塑料弹簧片的一面向下，有针脚的一方向上，使有针脚的一端指向远离自己的方向，有方 型孔的一端对着自己，此时，最左边的是第 1脚，最右边的是第 8脚，其余依次顺序排列（如 下图）。 33 局域网设备的选购与连接 十 项 全 能 系 列 2 需要注意的是，第一，第 1 线和第 2 线、第 3 线和第 6 线、第 4 线和第 5 线、第 7 线和第 8 线必须分别是一个绕对（同一股线），也就是说，一个绕对拆开来分别作第 1 线和第 2 线，一 个绕对拆开来分别作第 3 线和第 6 线，一个绕对拆开来作第 4 线和第 5 线，一个绕对拆开来作 第 7 线和第 8 线。原因非常简单，只有双绞的绕对才能有效避免串扰的发生。第二，无论是采 用 568A 还是 568B 标准的线序，都应当在所有的网络连接中采用一致的标准，不要此处是 568A 标准，而彼处是 568B 标准，否则，将导致网络的连接性问题。第三，要做好记录，当有多人 同时参与该项工作时，作好记录就显得更有必要。 步步骤骤77 把线尽量抻直（不要缠绕）、压平（不要重叠）、挤紧理顺（朝一个方向紧靠）， 然后用压线钳或偏口钳把线头剪齐（如下图所示）。这样，在双绞线插入水晶头后，每条线都 能良好接触水晶头中的插针，避免接触不良。 步步骤骤88 如果以前剥的皮过长，可以在这里将过长的细线剪短，保留的去掉外层绝缘皮的 部分约在 14毫米左右（如下图），这个长度正好刚刚能将各细导线插入到各自的线槽。如果该 段留的过长，一来会由于线对不再互绞而增加串扰，二来会由于水晶头不能压住护套而可能导 致电缆从水晶头中脱出，造成线路的接触不良甚至中断。 步步骤骤99 一手以拇指和中指捏住水晶头，使有塑料弹片的一侧向下，针脚一方朝向远离自 己的方向，并用食指抵住。另一手捏住双绞线外面的胶皮，缓缓用力将 8 条导线同时沿 RJ-45 头内的 8 个线槽插入，一直插到线槽的顶端（如下图）。可以从水晶头的两个侧面观察一下是 否已经将所有线对都插至底部。 步步骤骤1100 确认所有导线都插到位后，再透过水晶头检查一遍线序是否正确。准确无误后， 将 RJ-45 头从无牙的一侧推入压线钳夹槽后，如下图左图，用力握紧压线钳，将突出在外面的 针脚全部压入水晶头内，操作方法如下图右图。 34 局域网组建十项修炼 十 项 全 能 系 列 步步骤骤1111 至此，这条网线的一端就算制作好了，然后将护套套在水晶头上（如下图）。由 于只是作好了跳线一端，所以这条网线还不能用，还需要制作跳线的另一端。 步步骤骤1122 按照相同的方法，将双绞线的另一个水晶头压制好，一条网线的制作即告完成（如 下图）。需要注意的是，另一端的线序根据所连接设备的不同而有所不同。经常使用的跳线有 两种，即直通线和交叉线。 2.2.5 双绞线的测试 网线接好后，并不能保证就已经没有问题，还需要对网线进行检测，以确定是否有连接故 障。建议使用专门的测试工具（如 Fluke Nettool、Fluke MicroScanner Pro 和 Fluke DSP-4000 数 字式电缆分析仪等）进行测试。下图左图为 Fluke Nettool，右图为 Fluke Fluke MicroScanner Pro。 如果没有资金购置 Nettools 等专业网线测试工具，也可以购买廉价的网线测试仪。以上海 三北的“能手”电脑网络电缆测试仪而言（如下图），性价比较高。 35 局域网设备的选购与连接 十 项 全 能 系 列 2 将网线两端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 为慢速档），主机指示灯从 1 至 G逐个顺序闪亮，如下图。 若连接不正常，按下述情况显示： � 当有一根导线断路，则主测试仪和远程测试端对应线号的灯都不亮。 � 当有几条导线断路，则相对应的几条线都不亮，当导线少于 2根线联通时，灯都不亮。 � 当两头网线乱序，则与主测试仪端连通的远程测试端的线号亮（如下图）。 � 当导线有 2根短路时，则主测试器显示不变，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）短路时，则所有短路的几条线号的灯都不亮。 22..33 局局域域网网的的连连接接 网络规划好了，拓朴结构决定了，设备买回来了，可谓万事俱备矣。然而，问题也跟着来 了，怎么把这些设备连接在一起呢？同样的设备以不同的方式连接在一起，轻则将直接影响着 网络的效率、性能和稳定，重则将导致网络的连通性故障。 2.3.1 集线设备之间的连接 网络设备大致分为集线设备和路由设备两类，而集线设备又划分为集线器和交换机。当然， 交换机又可根据性能划分为多个类别。虽然不同网络所采用的设备千差万别，拓朴结构也并不 相同，但集线器与交换机的连接，以及不同性能交换机之间的连接所遵循的策略却是相同的。 1. 设备连接策略 （1）交换机连接策略 交换机的种类非常多，不同类型的交换机之间在连接时，应当有针对性地采用遵循不同的 36 局域网组建十项修炼 十 项 全 能 系 列 连接策略，以获得最佳的网络性能。 ● 不对称交换网络连接策略 所谓不对称网络，是指由不对称交换机构建的网络。则不对称交换机，则是指交换机拥有 不同速率的端口，或者是 10Mbps 和 100Mbps，或者是 100Mbps 和 1000Mbps。 通常情况下，高速端口用于连接其他交换机或服务器，而低速率端口则用于直接连接电脑 或集线器（如下图）。 ● 对称交换网络连接策略 所谓对称网络，是指由对称交换机构建的网络。对称交换机，是指交换机所有端口拥有相 同的传输速率。对称网络的连接策略非常简单，就是选择其中一台交换机作为中心交换机，然 后，将其他所有被频繁访问的设备，如其他交换机、服务器、打印机等，都连接至该交换机， 而其他设备则连接至其他交换机（如下图）。 ● 不同性能交换机连接策略 从交换机背板带宽和转发速率上看，交换机之间的性能区别很大。性能最高的交换机（通 常是三层交换机）作为中心交换机（或企业交换机）位于网络的中心位置，用于实现整个网络 中不同子网之间数据交换；性能稍逊的交换机（可以是三层交换机）作为骨干交换机，用于实 现某一网络子网内数据之间的交换；性能最差的交换机作为工作组交换机，用于直接连接至桌 面电脑，为用户直接提供网络接入（如下图）。 37 局域网设备的选购与连接 十 项 全 能 系 列 2 （2）共享网络连接策略 所谓共享网络，是指由全部集线器构建的网络。在共享网络中，所有端口共享集线器的连 接带宽，并且处于同一碰撞域，因此，在网络用户较多且通讯量较大情况下，通讯效率极其低 下。所以，当电脑数量较多时，建议构建交换式网络，或利用交换机作中心设备构建混合网络。 共享网络通常只适用于小型网络，电脑数量通常不应当多于 50 台。事实上，集线器的端口 数量通常都比较少，市面上的集线器通常为 16 口。 集线器连接时，应当尽量选用一台端口数量较多的集线器作为中心集线器，然后，将其他 所有集线器和服务器均连接至该中心集线器（如下图），便于故障的判断和排除，并有利于对网 络的管理。网络内的其他电脑可以就近直接连接在各集线器上。由于集线器间、集线器与电脑 之间的连接距离均可达 100米，因此，该拓朴策略的网络直径最大可达 300米，对于小型网络 而言已经绰绰有余了。 对于 10Base-T 集线器而言，如果网络直径的确大于 300米，也可以再级联一级集线器，从 而使网络直径扩大至 400米（如下图）。 更大的网络直径，建议选用光缆及光纤设备或选用交换设备，此时由 10Base-T 集线器构建 的共享网络已经不能再满足需要了。 （3）混合网络连接策略 所谓混合网络，是指在网络中既有交换机也有集线器，由交换机和集线器混合构建的网络。 由于交换机拥有较高的传输带宽和传输效率，因此，在混合网络中，应当把其中一台性能最好 的交换机作为网络的中心，其他交换机、集线器、服务器、打印机等设备都连接至该交换机， 而普通电脑则连接至集线器（如下图）。 38 局域网组建十项修炼 十 项 全 能 系 列 该方式以交换机端口将各集线器的碰撞域分割开来，有效地减少了网络碰撞冲突，大幅度 提高了网络传输效率。由于服务器和打印机等各用户频繁访问的设备都连接至交换端口，拥有 较高的网络带宽，从而解决了网络的传输瓶颈。 （4）服务器连接策略 规模稍大一些的网络通常都拥有专用服务器。由于服务器通常为网络中的所有用户提供服 务，特别是 Internet 连接共享服务器、文件服务器和打印服务器，用户对服务器访问的次数和 频率，肯定远远高于对其他电脑的访问，因此，与服务器的连接往往就会成为网络瓶颈，既无 法响应众多并发用户对服务器的访问，又无法及时传输用户上传和下载的数据。 在连接服务器时，应当遵循以下策略： 第一，服务器应当与中心集线设备连接在一起。 第二，如果有一些电脑需要频繁地访问服务器，那么，应当将这些电脑与服务器连接至同 一集线设备。 第三，服务器应当连接至集线设备所能提供的最高速率的端口上，从而避免可能由于端口 速率而导致的瓶颈。 第四，服务器应当连接至性能最高的交换机上。不同品牌和型号的交换机拥有不同的性能， 高性能交换机拥有较高的背板带宽和端口缓存，因此，能够适应更频繁和更多的并发访问，实 现与服务器的线速连接（如下图）。 2. 交换机之间的连接 当单一交换机所能够提供的端口数量不足以满足网络电脑的需求时，必须要由 2 个以上的 交换机提供相应数量的端口，这也就要涉及到交换机之间连接的问题。从根本上来讲，交换机 之间的连