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最新消息| 幾十張動圖講解弱電人必備的基礎知識,一看就懂! | 2023-02-14 |
| 文章来源：由「百度新聞」平台非商業用途取用"https://new.qq.com/rain/a/20210618A0BTLG00" 智能化弱電工程設計與施工?3天前收錄于話題#薛哥說弱電137#弱電小白如何快速成長144#設計方案知識121#弱電系統精華知識137前言大家好，我是薛哥。網絡知識是我們弱電從業人員必備的基礎知識，如何學習？需要學習哪些知識呢？今天的線纜、WIFI、以太網協議等基礎知識是我們必備的，每個人都需要了解一下。終將渡過成長的海01正文一、線纜和Wi-Fi1.連接設備首先我們需要知道，想要將設備連接到網絡，有兩種方式可供選擇，那就是「有線和無線」。相信大家對這兩兄弟都不陌生了，有線連接從很早以前就出現了，最早可追溯到1960年代，有線網絡使用電纜進行連接。而無線技術的發展，也已經有相當長的一段歷史了，最早可追溯到1990年代。說到無線，我們最先想到的就是與它相關的移動設備，例如：收音機、手機、便攜式筆記本電腦等。對于無線技術，我們經常稱它為「Wi-Fi」。有線和無線1.有線設備電纜通常使用銅線制成，銅纜更便宜，常用于短距離傳輸，同時因為它是使用電信號進行信息傳播，這就意味著它可能會受到外界電磁干擾的影響，所以，我們常見的網線多由多股線欄纏繞制成，后面的小節會講到原因。光纖通常使用玻璃作為傳輸介質，可用于較長距離信號傳輸，因其使用光信號，所以不易受外界信號干擾，但因為其材質的特殊，導致光纖的價格通常都比較昂貴。2.無線設備無論是臺式機，還是移動筆記本，或者是手機平板電腦，如果想要實現無線連接，就必須配備無線網卡，大部分情況下，臺式機是沒有無線網卡的，因此需要單獨購買無線網卡，可以直接通過USB連接以實現無線上網。二、以太網協議由于「以太網」構建簡單、成本低、可擴展性強、與IP網能夠很好地結合等特點，使它成為局域網網絡構建中最常用的一種技術。對于「以太網協議」，則代表了接入以太網的節點設備都達成一致的一組規則。想要接入以太網，就必須按「合同」辦事兒。以太網「以太網」由許多不同的部分組成，其中一部分描述了線纜的類型以及不同線纜的傳輸速度；另一部分則描述了數據應該如何進行格式化和發送的操作，這部分被稱為「媒體訪問控制」。「以太網」這樣來分層的主要原因，是為了兼容不同線纜以不同速度訪問不同的設備，卻依然能夠保證設備間的正常通信，畢竟我們無法保證每臺設備、線纜及其傳輸速度都相同，差異性是不可避免的問題！本地主機訪服務器舉個例子：一個具有1Gb網絡帶寬的本地主機，想要將數據發送到具有10Gb帶寬的服務器上，這中間經歷了哪些操作？首先，本地主機根據「媒體訪問控制」規則準備一條信息，接下來，再根據它必須遵循的物理規則來發送信息；然后，信息通過物理線纜發送到了服務器這邊，當服務器收到消息，它會對這段消息進行解碼，并通過「媒體訪問控制」，傳遞到服務器主機。正是因為本地主機與服務器主機都遵循了以太網的協議規則，才能保證彼此間的通信不會出現問題，并最終將信息傳遞到目的地。即使雙方使用不同的線纜、帶寬與設備，該分層系統仍然暢通無阻！1.以太網協議標準以太網技術誕生以后，IEEE組織制定了眾多以太網不同的技術標準，每一個標準都會用一段代號來命名（就像007和9527一樣）。以802開頭的標準用于局域網技術。而以太網技術的代號是802.3，再配合一到兩個字母就組成了以太網不同的類型。單獨通過正式名稱來記憶這些類型實屬不易，因此IEEE組織還給我們準備了便于記憶的非正式名稱。拿10GBASE-T來舉例，里面的10G代表了其傳輸速度為「10G比特每秒」，「比特」是傳輸速率的單位，比特值越高，其傳輸速度也越快；BASE=Baseband(cables)是基帶的意思，代表它使用數字信號進行傳輸（另一種是模擬信號）；而后面的T，則代表了所使用的線纜類型，T=UTP也就是雙絞線（另一種是LX光纖）。以太網標準我們已經知道了，電纜使用電信號來傳輸數據；而光纖使用光信號來傳輸數據；無論使用哪種信號，這里的數據指的都是我們熟知的「01代碼」，接收器會對接收到的「01代碼」進行相應解碼，這就是所謂的「編碼方案」。2.電信號首先我們來看一下電信號，想要發送電信號，就需要擁有電路，這意味著我們需要準備多根電線以傳輸數據，而我們最常見的線纜稱為「非屏蔽雙絞線」（UTP，也就是常見的網線），每對電線構成一個電路。非屏蔽雙絞線（UTP）聽名字我們也知道了，它是非屏蔽的線纜，也就意味著如果外界有電磁干擾，它就會受影響，在初中的時候我們就學習過了，電和磁鐵是有一定關系的。電磁干擾電流通過銅纜會產生磁場，同時也生成了電力。問題就出在這里，一對平行運行的電線會產生小的電磁場，如果一對銅線有電流經過，則必定會對其旁邊的另一對電線的信號產生電磁干擾，我們稱其為「串擾」。串擾為了解決「串擾」的問題，非屏蔽雙絞線則將平行的兩根銅纜絞在一起，這樣一來，就有效的避免了電磁干擾，而這也是它名字的由來。雙絞線如果條件允許的話，你可以找到一條廢棄的雙絞線，將水晶頭去掉，觀察一下內部的線纜，就可以清晰的看到，線纜確實是絞在一起的。真實的雙絞線3.雙絞線我們可以看到多種不同類型的雙絞線，有的中間有塑料芯，有的則是一根細線。通常，我們使用顏色對其進行編碼，每對電線都是由純色和條紋色組成的，觀察圖片就不難看出。例如藍色和藍白線纜絞在一起，而棕色和棕白線纜絞在一起。通常，我們常見的網線都是由四對電線組成的，而在早期的標準中，其線纜并不一定是由四對組成的（例如：10BASE-T和100BASE-T都是由兩對絞線組成），但是如果想要讓傳輸速度達到1Gbps或10Gbps，就必須使用全部四對電線才可以。不同的以太網標準，需要使用不同的線纜，我們應該都聽說過「5類線」或「6類線」這樣的名稱，其實這就是不同網線的專用術語，不同的類別對應了不同線纜的標準（例如：線纜的對數、線纜的粗細以及線纜的交合程度）。線纜的不同標準例如：Cat2僅具有兩對線纜，而Cat5具有四對線纜，Cat6具有比Cat5更粗的四對線纜等等不同類別的線纜會定義不同的名稱，除了數字的不同，后面的英文字母也不同，比如：Cat5e，Cat6，Cat6a，數字越大，標準越新，意味著傳輸距離越遠，速度越高！！舉一個現實一些的案例，我們可以在100Mbps的網絡上使用5類線；但如果你想讓網速達到千兆，就至少需要使用Cat5e這樣標準的線纜；而如果你想讓網速達到萬兆，那就需要使用Cat6也就是6類網線才能達到理論速度。如果你的帶寬達到了萬兆，但你的線纜跟不上，僅僅使用5類線Cat5，那你的實際使用網速肯定達不到萬兆，其原因是線纜沒法支持那么快的速度！所以，回家趕緊看看你家網絡的帶寬是多少，為什麼理論速度達到了，可實際使用卻達不到那么快的網速，原因可能就是因為你的線纜太老舊了，扔了換新的吧。4.電纜的連接器我們的線纜兩端都會安裝一個連接器，這個連接器的名字叫做「rj45連接器」，其實就是我們所說的水晶頭，它們是接入到網卡與交換機端口的部分，該連接器有八個引腳，它們與電纜內部的八根銅線對齊，必須按正確的順序與引腳對齊才能保證通信。線纜與引腳對齊方式大家應該聽到過連接線纜的口訣，那就是「橙白橙，綠白藍，藍白綠，棕白棕」，這種連接方式稱為「568b」，其實就是圖示中的這種順序，確保順序正確，再將其與水晶頭的8個引腳對齊，這樣就大功告成了！引腳連接在網絡通信中，其實就是將一端的引腳1對接另一端的引腳1，引腳2對接另一端的引腳2，以此類推，因其線纜直通另一端線纜的特性，我們稱這種連接方式為「直通電纜(StraightThrough)」。數據傳輸與接收這些線纜中的一部分用于傳輸數據，另一部分則用于接收數據，在這里，我們使用TX表示傳輸，TR表示接收，如圖所示，第一對引腳就用來傳輸數據，而第二對引腳則用來接收數據。主機直連到交換機當我們將一臺主機通過網線接入到交換機上，交換機非常聰明，在它這一端的水晶頭接口處，它知道用第一對引腳來接收數據，用第二對引腳來傳輸數據。也正因為此，它的名字叫做交換機，交換的就是這個位置的信息。主機直連到主機（或交換器）但是，如果我們將這臺主機的網線接入到另一臺主機或路由器，而不是交換機呢？這會遇到什麼情況？引腳的排列順序不對了，它們使用相同的引腳來收發數據，這就導致數據傳不出去了呀！所以，我們這里就不能使用「直通電纜」，而需要使用「交叉電纜(Crossover)」，那就是將用于傳輸數據一端的引腳對應接收數據的引腳，即可解決問題（將一臺交換機接入到另一臺交換機，也是同樣的道理）。AutoMDI-X自動引腳邏輯切換功能我能理解你此刻的心情，你肯定會說，這太痛苦了吧？不但要使用不同的以太網線纜或接頭，還要保證線序完全對應，我只想說「恕臣無能！」。為了避免我們陷入此困境，我們擁有一項成為「AutoMDI-X」的技術，盡管「AutoMDI-X」可以支持的設備可以檢測是否使用了錯誤的線纜，然后，可以再邏輯上切換引腳的功能，使其與電纜相匹配，但是需要注意的是在以太網為100BASE-T及以上的標準才可以支持這項技術。因為現在我們現在應用的以太網標準基本都處于100BASE-T之上，所以我們可以不必擔心直通電纜與交叉電纜的問題，不過我們還是應該記住它們兩個之間的區別。當我們的以太網標準達到1000BASE-TX時，情況發生了一些變化，此時，我們會利用所有的四對電線進行數據傳輸（較舊的標準只需要使用兩對），這里有兩種工作方式，分別是1000BASE-T和1000BASE-TX。1000BASE-TX標準1000BASE-TX的標準是使用兩對電線用于傳輸，另外兩對電線用于接收，如果想要使用這種標準的話，我們需要將網線升級到cat6或更高級別。1000BASE-T標準1000BASE-T的標準是使用所有的四對電線同時進行發送和接受，這是非常特別的一種方式，它只需要使用cat5e標準的線纜即可。5.光纖光纖銅纜的替代品就是光纖，光纖使用的材質是「玻璃束」，使用這種材質，脈沖信號會從「玻璃束」的一端通過「玻璃束體」向另一端傳遞。回顧一下我們初中時做的物理實驗，將一束光打到流動的彎曲水柱上，光會跟隨水柱的方向進行傳遞，這里用的就是「光的全反射」原理。光的全反射光纖通常用在路由器和交換機之類的網絡設備之間，也可能用在我們從未見過的服務器中。6.全雙工與半雙工我們回過頭來看一下全雙工和半雙工，看看它們是如何工作的。6.1全雙工（FullDuplex）全雙工的意思就是，UTP非屏蔽雙絞線的線纜需要同時發送和接受信息，如圖所示，這需要兩端的設備都支持同時發送和接受。全雙工6.2半雙工（HalfDuplex）有時候，兩端設備中的某一端可能并不支持同時發送和接受信息，因此，信息發送完畢后，需要等待一會，待收到對方回復信息后，才能再次發送信息，這種方式就是「半雙工」。半雙工根據全雙工與半雙工的特性，光纖就有兩種不同的使用方式：7.單芯光纖與雙芯光纖7.1單芯光纖（SingleCore）由于無法同時發送和接受，因此單芯光纖只能使用半雙工模式運行。單芯光纖7.2雙芯光纖（DualCore）因其雙芯的特性，其中一個芯專用于發送，而另一個芯則用于接收，因此雙芯光纖支持全雙工模式的運行。雙芯光纖如果我們自行連接光纖，卻不能正常使用時，可以嘗試交換光纖方向，問題也許就可以解決。雙芯光纖與單芯光纖企業網絡通常使用雙芯光纖，通常是使用在交換機、路由器和服務器之間。對于家庭中使用的光纖，網絡服務提供商通常只會提供單核光纖。8.單模與多模光纖接下來，我們來聊一下單模光纖與多模光纖，它們可能看起來很相似，但因為使用光的類型不同而產生了很大的差別。8.1單模光纖（SMF：SingleModeFibre）單模光纖使用激光作為光源，這是其價格更高，但這中廣可以傳輸更遠的距離，很容易就可以達到2公里或更長的距離，服務提供商通常會在不同的建筑中使用單模光纖，以方便每棟用戶流暢的訪問Internet。單模光纖8.2多模光纖（MMF：MultiModeFibre）多模光纖使用LED作為光源，它并不是特別強的光，所以只能在較短的距離（500m或更短）傳輸，通常用于同一棟建筑中的網絡連接，效果非常好。同時因為LED的生產成本比較低，因此如果你很在乎價格，可以選擇這種類型的光纖。多模光纖9.光纖彎曲程度盡管光纖是由玻璃制成的，但它具有很強的柔韌性，即便對它進行一定程度的彎曲也不會造成它的損壞。光纖都具有最大彎曲半徑（根據光纖的不同而不同），光纖纏繞的程度會導致不同程度的信號衰減（信號衰減或丟失的地方），如果你想知道你家的光纖最大的彎曲程度是多少，可以聯系網絡服務提供商。光纖的彎曲程度10.光纖的連接器光纖有非常多不同類型的連接器（接頭），這里大家要知道，光纖不僅僅用于網絡連接，它可能還會有一些其他用途。光纖連接器例如：LC類型的接頭就通常用與與交換機和路由器的連接，我們通常會在雙核配置中看到它們；而SC類型的接頭屬于比較老舊的類型，它看起來更大，通常我們會在配線柜中看到它。配線柜一些交換機會有一些看起來很空的特殊的接口，而一些交換機則完全由這些接口組成，這些接口都是用于安裝收發器模塊的，這些接口都可以用于不同目的，但通常情況下，他們都是用于很合匹配不同線纜的接頭的，這些收發器接口支持不同的電纜類型，包括了單模和多模光纖。同時它們還支持不同的速度，例如1G或10G的速度；它們也支持不同的電纜長度，例如長40公里電纜的收發器比1公里的收法器要貴得多。交換機上的特殊接口這些交換機準備這么多端口最終原因是為了方便我們搭配不同的收發器，以完成不同的業務場景。我們甚至可以為其安裝上「rj45收發器」，以滿足我想要安裝雙絞線的需求。rj45收發器11.Wi-Fi連接我們的另一種通信方法就是無線Wi-Fi通信，它不需要使用電纜連接，無線網絡就像一個無線的交換機，可以讓手機、筆記本之類的無線設備鏈接到接入點，但這個接入點是需要鏈接到有線網絡的，此時，有線和無線設備可以在同一個網絡當中使用。當然，并不是所有的設備都會連接到無線接入點的，例如我們不能把路由器或服務器連接到無線接入點。無線網絡Wi-Fi網絡不適用802.3的以太網標準，它使用的是802.11的標準（802.11標準描述了信息是如何使用無線電波來格式化和編碼信息），雖然它們不是同一個以太網，但它們都是由IEEE制定，因此在數據格式化方面有很多相似之處。總結1、網絡可以是有線或無線的，網絡連接可以使用銅纜或光纜2、以太網標準用于描述了物理連接線纜的類型以及如何格式化數據3、UTP有四對雙絞線，其中一些用于數據發送，另一些用于數據接收4、線纜可以以直通方式或交叉方式連接到交換機5、現如今的大部分平臺都支持AutoMDI-X，可自動對線纜進行檢測并做出調整6、雙工設備可以同時發送和接受數據，半雙工則需要收到響應后再發送數據7、雙芯光纖支持全雙工，單芯光纖支持半雙工8、若想要短距離連接，并節省更多成本，可以選擇多模光纖9、若想要遠距離連接，則需要支付更高的價格，選擇單模光纖，同時需采用正確收發器10、如果有線連接無法滿足你的需求，可以采用無線網絡連接問題1、1000BASE-T以什麼速度運行？需要使用什麼類型的電纜？2、使用哪種類型的UTP電纜將主機連接到交換機？那種類型的電纜可以將一個交換機連接到另一個交換機？3、哪種情況下我們需要使用AutoMDI-X技術？4、那種情況下需要使用光纖代替UTP？什麼時候需要單模式光纖而不是多模光纖？5、什麼是彎曲半徑？使用哪種類型的電纜，需要特別注意彎曲半徑？6、請簡單闡述全雙工工作模式的特點三、網絡尋址模擬soho網絡讓我們回到「soho網絡」，一起來看一個比較特殊的案例，我們用下圖作為一個模擬的「soho網絡」。假如，我們想通過網絡中的一臺主機，將需要打印的文件信息傳遞給打印機，因為打印機已入網，所以我們可以實現這一功能，在這個網絡中有多個節點存在，試問一下，我們的電腦主機如何才能知道將信息發送到什麼位置呢？soho網絡中的節點同時發送信息雖然，我們可以將打印信息發送給網絡中的所有節點，然后讓節點去判斷這個信息是否是發給自己的，但這樣一來信息的安全性且不說，效率低下才是最致命的；試想一下，如果所有的設備同時發送信息，該怎么辦？如果網絡環境下有多臺打印機，該怎么辦？會出現什麼狀況？網絡將變得一團糟！所以呢，我們需要一個解決方法。網絡設備地址其實，網絡上的每臺設備都有一個地址，這就類似于我們公司的、家庭的或親朋好友的家庭住址，這個地址一定是唯一的，因此，我們郵寄包裹或網絡購物可以找到準確的位置。MAC地址與IP地址在同一個域中，每臺設備都會有兩個地址，分別是MAC地址和IP地址，這兩個地址的使用方式不同，目前，我們先大概了解它們的特點與基本使用，后面的章節會做展開講解。1.MAC地址MAC地址首先來看一下「MAC地址」，每臺設備都至少擁有一個「MAC地址」，確切地說，應該是每一塊網卡都擁有一個「MAC地址」，如果你的機器有多塊網卡，那就會擁有多個「MAC地址」。網卡從被生產出來就會被燒錄一個永久的「MAC地址」。這非常類似于烙印在動物身上的標記，主要是為了方便我們快速尋找并確認這頭羊是不是我的，是我的第幾頭羊……扯遠了，回過頭來，「MAC地址」就是烙印在網卡上的標記，且可以保證的是，每個「MAC地址」都是唯一的。MAC尋址并發送信息在同一網絡中，當一臺設備想要快速找到另一臺設備，可以通過該地址來尋找，因為「MAC地址」的唯一性，我們可以輕松的找到目標設備，并將信息精確的發送給它。2.IP地址IP地址除了「MAC地址」，每臺設備同時擁有另一個地址，那就是「IP地址」，改地址并不是烙印在設備上的，而是需要網絡管理員來給我們分配。相比較「MAC地址」又長又無規律的特點，「IP地址」顯得相對容易記憶，大家可能會問，都已經有一個」MAC地址「了，為什麼還要用」IP地址「呢？這里我們要考慮一個問題，目前全球有60多億人，如果每個人都擁有一臺設備，那就意味著我們擁有60億個「MAC地址」，這是一個龐大的「MAC地址庫」，在這樣龐大的庫中查找具體的某一個設備無異于大海撈針。IP尋址并發送信息所以「MAC地址」通常都用于局部網絡中的設備查找，而「IP地址」因為由管理員分配，這意味著每個國家，每個地區，每個城市的「IP地址」都有具體分配的「IP地址段」，這就很方便我們查找了，當我們想要給一個異國他鄉的親友發送信息時，只需要先來確定它的「IP地址」所在地區，然后再具體查找它的設備，這將變得非常容易。3.網絡尋址兩個局域網連接舉個例子，當一個公司的規模越來越大，分公司必然會出現，這種情況下會出現多個網絡區域，此時我們需要將兩個網絡通過路由器連接在一起，這個路由器同時屬于兩個局域網LAN的一部分，它的工作就是將一個網段的信息傳遞到另一個網段。通過剛才的學習，我們都知道了，MAC地址是用于本地局域網中的地址，因此，當我們想要把一段打印信息發送給另一個網段的打印機時，僅僅使用MAC地址就不夠用了，此時我們就可以通過IP地址來定位打印機所處的位置。IP地址的工作流程我們看一下具體的工作流程，當一個網段中的電腦準備好了要傳遞給打印機打印信息，我們的電腦會在這段消息上追加一個「IP地址」，這個「IP地址」就是打印機的「IP地址」。同時，因為該打印機在另一段網絡，所以，電腦又在該信息上追加了路由器的「MAC地址」，先找到路由器，路由器接到信息后把這個「MAC地址」更改成打印機的「MAC地址」，接著，就可以精確的將該信息傳遞給打印機。總結1、主機都同時擁有一個MAC地址和一個IP地址2、MAC地址常用于一個局域網絡3、IP地址可以可以在本地的網段使用，同樣可以再其他網段使用（來源于網絡） 關鍵字標籤：Cat6a cable |
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