【网络】网络布线与数制转换

墨蓝 2024-04-06 14:32 101阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一、信号与传输介质
 *   *  1.信号
     *   *  什么是信号
         *  信号的分类
     *  2.双绞线
     *   *  双绞线介绍
         *  双绞线标准与分类
     *  3.光纤
     *   *  光纤的特点
         *  光纤传输原理
         *  光纤分类
         *  接口种类
     *  4.连接规范
     *   *  双绞线连接规范
         *  网线接法
     *  5.制作与安装
     *   *  双绞线的制作
         *  信息插座的安装
     *  8.双绞线连通性测试
 *  二、数制转换
 *   *  1.IP地址
     *   *  IPv4地址由两部分组成:
         *  IPV4地址
         *  IP地址五大类
         *   *  公有地址
             *  私有地址
     *  2.IP地址计算
     *   *   *  网络地址、广播地址计算
             *  子网数、主机数计算

## 一、信号与传输介质 ##

### 1.信号 ###

#### 什么是信号 ####

我们进行网络通信，在线路中就需要传输数据，在线缆中传输的就是信号。而对于信号的了解就需要知道下面三个的含义：

信息:人对现实世界事物存在方式或运动状态的某种祧识
    
    	数据:用于描述事物的某些属性的具体量值
    
    	信号:信息传递的媒介

可以通过下图来进行了解，信息就当于一个水杯，我介绍了这个水杯；而数据就相当于我介绍了这个水杯的长宽高容量等等；而信号就是我说的这个话通过声波传到你的耳朵。

![在这里插入图片描述][7201703d2b7b4a1e94052d1da56f8c44.jpeg_pic_center]

#### 信号的分类 ####

信号大致分为两种，分别为**模拟信号**、**数字信号**。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th></th> 
   <th>模拟信号</th> 
   <th>数字信号</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><strong>时间连续性</strong></td> 
   <td>时间上是连续的</td> 
   <td>时间上不是连续的</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>幅度变化</strong></td> 
   <td>取值是连续的（幅值可由无限个数值表示）</td> 
   <td>取值是离散的，幅值表示被限制在有限个数值之内</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>信号传输方式</strong></td> 
   <td>模拟量的电压或电流来表示的电视信号</td> 
   <td>通过0和1的数字串所构成的数字流来传输的</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>保密性</strong></td> 
   <td>微波通信和有线明线通信，很容易被窃听</td> 
   <td>语音信号可以先进行加密处理，再进行传输，在接收端解密后再变换还原成模拟信号</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

信号经过在传输介质中的传输，接收端收到的信号与发送端发送的信号之间会产生一定的误差，即信号的失真。

产生失真的原因有很多，最普遍几个影响因素：1.噪声，2.衰减。

### 2.双绞线 ###

#### 双绞线介绍 ####

双绞线：作为一种传输介质它是由两根包着绝缘材料的细铜线按一定的比率相互缠绕而成。

图为超五类双绞线，由四对相互缠绕的线对构成，共八根线。

![在这里插入图片描述][2e72b85855c44f7195e7b9b4be028fc7.jpeg_pic_center]

#### 双绞线标准与分类 ####

1)双绞线按其绞线对数可分为：2对，4对，25对。（如2对的用于电话，4对的用于网络传输，25对的用于电信通讯大对数线缆）

2)按是否有屏蔽层可分为：屏蔽双绞线（STP）与非屏蔽双绞线（UTP）两大类。

● 屏蔽双绞线（工业使用）：铜线外包裹一层金属网膜；用于电磁环境非常复杂的工业环境中。

● 非屏蔽双绞线（家用）：用于电磁干扰相对较弱的环境

3)按频率和信噪比可分为：3类，4类，5类和超5类。现在很多地方已经用上了六类线甚至七类线。用在计算机网络通信方面至少是3类以上。以下列出各类线说明：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>标准分类</th> 
   <th>介绍</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>一类</td> 
   <td>主要用于传输语音（一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆），不用于数据传输。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>二类</td> 
   <td>传输频率为1MHz，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输，常见于使用4Mbps规范令牌传递协议的旧的令牌网。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>三类</td> 
   <td>指目前在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆。该电缆的传输频率为16MHz,用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输，主要用于10base-T。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>四类</td> 
   <td>该类电缆的传输频率为20MHz,用于语音传输和最高传输速率16Mbps的数据输，主要用于基于令牌的局域网和10base-T/100base-T。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>五类</td> 
   <td>该类电缆增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,传输频率为100MHz,用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输，主要用于100base-T和10base-T网络，这是最常用的以太网电缆。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 3.光纤 ###

#### 光纤的特点 ####

●传输带宽高

●传输距离远

●抗干扰能力强

#### 光纤传输原理 ####

光脉冲在光纤中的传输是利用了光的全反射原理

![在这里插入图片描述][f10ff68fada9436b80b4b2b8c53aff4f.jpeg_pic_center]

#### 光纤分类 ####

光纤按照**传输方式**分为单模光纤和多模光纤，两种光纤的特点如下图：

![在这里插入图片描述][e9109a89644b4d14b5581f9935668889.jpeg_pic_center]

#### 接口种类 ####

按照传输类别不同可以分为光纤接口与以太网接口：

光纤接口具体可以为：FC圆形、ST卡接式圆形、SC方型、LC窄体方形、MT-RJ收发一体的方型。

以太网接口为：RJ-45接口

![在这里插入图片描述][e8fcaae8cdef4e3493b5fb15f28e3996.jpeg_pic_center]

### 4.连接规范 ###

#### 双绞线连接规范 ####

**EIA/TIA 568A和568B**

●T568A:白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕

●T568B:白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕

![在这里插入图片描述][6eb12c22ef524f2fa0ae3a3317f79108.jpeg_pic_center]

#### 网线接法 ####

**标准网线**：（又称:直通线、平行线，straight-through）就是RJ-45\*\*两端同时\*采用T568A或T568B标准的接法。要么两头都是T568A 标准，要么两头都是 T568B 标准

**交叉网线**：(Crossover）一端采用T586A标准制作，而另一端采用T568B标准制作。  
做法就是两端不同，一头做成T568A，一头做成T568B 就行了。

**全反线**：(Rolled)线序一般是一头为T568B，另外一头的颜色全反过来（线序12345678-87654321)，主要连接电脑和交换机、路由器的console口。  
       1 <————>8  
       2 <————>7  
       3 <————>6  
       4 <————>5  
       5 <————>4  
       6 <————>3  
       7 <-————>2  
       8 <————>1

### 5.制作与安装 ###

#### 双绞线的制作 ####

（1）首先利用压线钳的剪线刀口剪裁出计划需要使用到的双绞线长度。

![在这里插入图片描述][c5c0ee27869144caa8d9d762395ed8c5.jpeg_pic_center]

（2）剥除双绞线外绝缘护套。可以利用到压线钳的剪线刀口将线头剪齐，再将线头放入剥线专用的刀口，稍微用力握紧压线钳慢慢旋转，让刀口划开双绞线的护套。

![在这里插入图片描述][4e4d3f7db46445b5add51a36031acbbc.jpeg_pic_center]

（3）把每对都是相互缠绕在一起的线缆逐一解开。解开后根据需要，按照T568A或者T568B的标准将线缆依次地排列好并理顺，排列的时候应该注意尽量避免线路的缠绕和重叠。  
![在这里插入图片描述][954ee5f3b8e94c5b83a0f2ee4ec1d2e6.jpeg_pic_center]

（4）把线缆依次排列好并理顺压直之后，利用压线钳的剪线刀口把线缆顶部裁剪整齐，保留的去掉外绝缘护套的部分约为15mm左右。  
![在这里插入图片描述][aa9fff6d87c44fc996d8ebf3226501a5.jpeg_pic_center]

（5）把整理好的线缆插入水晶头内。需要注意的是要将水晶头有塑料弹簧片的一面向下，有针脚的一面向上，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。插入的时候需要注意缓缓地用力把8条线缆同时沿RJ45头内的8个线槽插入，一直插到线槽的顶端。  
![在这里插入图片描述][59b754851b25447cb40b47e931b913e8.jpeg_pic_center]

（6）使用压线钳压接水晶头，受力之后听到轻微的“啪”一声即可。

![在这里插入图片描述][a5f9c7df30f14827812eccce5d1b94d2.jpeg_pic_center]

（7）按照相同方法压接另一端水晶头

（8）网络跳线测试 把跳线两端RJ-45头分别插入测试仪对应的插口中，观察测试仪指示灯闪烁顺序。如果有一芯或者多芯没有压接到位时，对应的指示灯不亮。如果有一芯或者多芯线序错误时，对应的指示灯将显示错误的线序

#### 信息插座的安装 ####

**1.工具**

端接信息模块时，需要使用电缆准备工具和打线工具。

电缆准备工具也称剥线刀，它的主要功能是剥掉双绞线外部的绝缘层。使用它进行剥皮不仅比使用压线钳快，而且还比较安全，一般不会损坏到包裹芯线的绝缘层。

打线工具用于将双绞线压入模块，并剪断多余的线头。

**2.端接信息插座**

将信息模块插入信息面板中相应的插槽内

第1步，把双绞线从布线底盒中拉出，剪至合适的长度。使用电缆准备工具剥除外层绝缘皮，然后，用剪刀剪掉抗拉线。

第2步，将信息模块的RJ-45接口向下，置于桌面、墙面等较硬的平面上。

第3步，分开网线中的4对线对，但线对之间不要拆开，按照信息模块上所指示的线序，稍稍用力将导线一一置入相应的线槽内。通常情况下，模块上同时标记有568A和568B两种线序，用户应当根据布线设计时的规定，与其他连接设备采用相同的线序，一般为T568B标准连接。否则必须标注清楚。按照T568A标准连接方式时，信息插座引针（脚）与双绞线电缆线对分配情况如下：线对1（蓝-4，白蓝-5），线对2（白橙-1，橙-2），线对3（白绿-3，绿-6），线对4（白棕-7，棕-8）。

第4步，将打线工具的刀口对准信息模块上的线槽和导线，垂直向下用力，听到“喀”的一声，模块外多余的线会被剪断。重复这一操作，可将8条芯线一一打入相应颜色的线槽中。

第5步，将模块的塑料防尘片沿缺口插入模块，并牢牢固定于信息模块上。模块端接完成。

第6步，将信息模块插入信息面板中相应的插槽内，再用螺丝钉将面板牢牢地固定在信息插座的底盒上即可完成信息插座的端接。

注意：压线时压线器垂直向下，将线压实，并剪掉模块外多余的线

### 8.双绞线连通性测试 ###

**电缆连通性常见问题**

●线缆开路

●线路错接

●线缆接触不良

**检测连通性**

●工具

◆简单工具

◆高级工具

●线缆开路检测

●线缆错接检测

## 二、数制转换 ##

### 1.IP地址 ###

**IPV4地址**：Pv4是互联网协议第四版，是计算机网络使用的数据报传输机制，此协议是第一个被广泛部署的IP协议。每一个连接Internet的设备（不管是交换机、PC还是其他设备），都会为其分配一个唯一的IP地址，如192.149.252.76，如下图所示，IPv4使用32位（4字节）地址，大约可以存储43亿个地址，但随着越来越多的用户接入到Internet，全球IPv4地址已于2019年11月已全数耗尽。这也是后续互联网工程任务组（IEIF）提出IPv6的原因之一。  
![在这里插入图片描述][a21ade3f53874b2482154147cfb820b4.jpeg_pic_center]

**IPV6地址**：IPv6是由IEIF提出的互联网协议第六版，用来替代IPv4的下一代协议，它的提出不仅解决了网络地址资源匮乏问题，也解决了多种接入设备接入互联网的障碍。IPv6的地址长度为128位，可支持340多万亿个地址。如下图，3ffe:1900:fe21:4545:0000:0000:0000:0000，这是一个IPv6地址，IPv6地址通常分为8组，4个十六进制数为一组，每组之间用冒号分隔。![在这里插入图片描述][b80feed92b5c4c60aa3a6a424f0842c1.jpeg_pic_center]

#### IPv4地址由两部分组成: ####

网络部分（NETWORK）、主机部分（HOST )

例如：192.168.1.142

网络部分( 192.168.1） 、主机部分(142)

#### IPV4地址 ####

私有网络地址：局域网地址，不能对外通信。常用场景：学校、家。

公有网络地址：简称公网地址，互联网地址，可以直接使用，能对外使用通信，是收费的。常用场景：路由器

#### IP地址五大类 ####

##### 公有地址 #####

**A类IP地址**

一个A类IP地址是指， 在IP地址的四段号码中，第一段号码为网络号码，剩下的三段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话，A类IP地址就由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”。A类IP地址中网络的标识长度为8位，主机标识的长度为24位，A类网络地址数量较少，有126个网络，每个网络可以容纳主机数达1600多万台。  
  A类IP地址 地址范围1.0.0.1到127.255.255.254 （二进制表示为：00000001 00000000 00000000 00000001 - 01111111 11111111 11111111 11111110）。最后一个是广播地址。

**B类IP地址**

一个B类IP地址是指，在IP地址的四段号码中，前两段号码为网络号码。如果用二进制表示IP地址的话，B类IP地址就由2字节的网络地址和2字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”。B类IP地址中网络的标识长度为16位，主机标识的长度为16位，B类网络地址适用于中等规模的网络，有16384个网络，每个网络所能容纳的计算机数为6万多台。  
  B类IP地址地址范围128.0.0.1-191.255.255.254（二进制表示为：10000000 00000000 00000000 00000001----10111111 11111111 11111111 11111110）。 最后一个是广播地址。  
  B类IP地址的子网掩码为255.255.0.0，每个网络支持的最大主机数为256的2次方-2=65534台。

**C类IP地址**

一个C类IP地址是指，在IP地址的四段号码中，前三段号码为网络号码，剩下的一段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话，C类IP地址就由3字节的网络地址和1字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”。C类IP地址中网络的标识长度为24位，主机标识的长度为8位，C类网络地址数量较多，有209万余个网络。适用于小规模的局域网络，每个网络最多只能包含254台计算机。  
  C类IP地址范围192.0.0.1-223.255.255.254 （二进制表示为: 11000000 00000000 00000000 00000001 - 11011111 11111111 11111111 11111110）。  
  C类IP地址的子网掩码为255.255.255.0，每个网络支持的最大主机数为256-2=254台

**D类IP地址**

D类IP地址，第一个字节以“1110”开始，它是一个专门保留的地址。  
  D类IP地址在历史上被叫做多播地址(multicast address)，即组播地址。在以太网中，多播地址命名了一组应该在这个网络中应用接收到一个分组的站点。多播地址的最高位必须是“1110”，范围从224.0.0.0到239.255.255.255。

**E类IP地址**

E类IP地址是以“1111”开始，他的第一字节的范围是240~255，为将来使用保留。  
  其中240.0.0.0~255.255.255.254作为保留地址，255.255.255.255作为广播地址。

##### 私有地址 #####

私有网络地址(以下简称私网地址)是指内部网络或主机的IP地址，IANA（(互联网数字分配机构）规定将下列的IP地址保留用作私网地址，不在Internet上被分配，可在一个单位或公司内部使用。RFC1918中规定私有地址:如下:

A类私有地址: 10.0.0.0~10.255.255.255 10.0.0.0 /8

B类私有地址:172.16.0.0~172.31.255.255 172.16.0.0 /12

C类私有地址:132…168.0.0~132.168.255.255 132.168.0.0 /16

### 2.IP地址计算 ###

##### 网络地址、广播地址计算 #####

例如：下面例子IP地址为192.168.100.5 子网掩码是255.255.255.0。算出网络地址、广播地址、地址范围、主机数。  
可以进行分步骤计算

*  将IP地址和子网掩码换算为二进制，子网掩码连续全1的是网络地址，后面的是主机地址。 虚线前为网络地址，虚线后为主机地址。
    
    即：
    
        ip 地址：11000000	  10101000	 01100101	 00000101
        
        子网掩码：11111111    11111111	11111111	00000000
 *  IP地址和子网掩码进行与运算，结果是网络地址：

1100000		10101000	01100101	00000000
    192			168			100			0

*  将上面的网络地址中的网络地址部分不变，主机地址变为全1，结果就是广播地址：

1100000		10101000	01100101	11111111
    192			168			100			255

*  地址范围就是含在本网段内的所有主机
    
    网络地址+1即为第一个主机地址，广播地址-1即为最后一个主机地址，由此可以看出
    
    地址范围是： 网络地址+1 ~ 广播地址-1
    
    本例的网络范围是：
    
        192.168.100.1~192.168.100.254
    
    也就是说下面的地址都是一个网段的：
    
        192.168.100.1、192.168.100.2 ……192.168.100.20 …… 192.168.100.111 …… 192.168.100.254

##### 子网数、主机数计算 #####

**子网数计算：**  
 子网数 = 2 n 子网数=2^n 子网数=2n  
其中n为子网部分位数

例：/26，n=26-24

根据IP地址的类型来判断n的值：

A类地址：子网掩码 - 8

B类地址：子网掩码 - 16

C类地址：子网掩码 - 24

**主机数计算：**  
 主机数（可用 I P ） = 2 N − 2 主机数（可用IP）=2^N-2 主机数（可用IP）=2N−2  
其中N为主机数部分数：N=32-子网掩码，减2是因为主机不包括网络地址和广播地址。

**C类地址常见子网数、可用IP**

192.168.1.100/32 表示为一个固定IP

[7201703d2b7b4a1e94052d1da56f8c44.jpeg_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/4402de1bfe134b37a8c832e6fbc395c1.jpeg
[2e72b85855c44f7195e7b9b4be028fc7.jpeg_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/125cbc8478c84b4796174275a5d054d6.jpeg
[f10ff68fada9436b80b4b2b8c53aff4f.jpeg_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/7b5fcf4eccfe4707a8e28c09751f432a.jpeg
[e9109a89644b4d14b5581f9935668889.jpeg_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/f69e8d3c5a414707b200d0b9a4b8ac69.jpeg
[e8fcaae8cdef4e3493b5fb15f28e3996.jpeg_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/fb9cb9d3e5f243b7b81020d9c5f97f3c.jpeg
[6eb12c22ef524f2fa0ae3a3317f79108.jpeg_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/d94b548949ba4d26bd9c18ab861f4548.jpeg
[c5c0ee27869144caa8d9d762395ed8c5.jpeg_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/b04be5999fa340e197015d9d6f62f24d.jpeg
[4e4d3f7db46445b5add51a36031acbbc.jpeg_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/49aadfd84c55497b92f5004b8444cb98.jpeg
[954ee5f3b8e94c5b83a0f2ee4ec1d2e6.jpeg_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/8cd57f3f33f74f8abe00f9faf130ec6f.jpeg
[aa9fff6d87c44fc996d8ebf3226501a5.jpeg_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/02212e8a5b074ab7a089d8c051a0eff6.jpeg
[59b754851b25447cb40b47e931b913e8.jpeg_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/bca49957220a40c38283ff10aae89035.jpeg
[a5f9c7df30f14827812eccce5d1b94d2.jpeg_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/979de57ad59f4ad2845ed6126619fa0c.jpeg
[a21ade3f53874b2482154147cfb820b4.jpeg_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/9e4d45c5b85e4c9da0e0690b1de74e92.jpeg
[b80feed92b5c4c60aa3a6a424f0842c1.jpeg_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/0d42c9c690e943b2a33724a634618976.jpeg