1.4 典型局域网组网技术

在前面介绍了一些局域网的基础知识后，就可以正式进行局域网的组建了。应该说一般性的局域网在实际的组建过程中并不复杂，不过是进行网线与网络设备之间的连接就可以了。

但是读者千万不要因此而被误导，认为笔者既然这么说那么局域网的组网就不用认真阅读了，其实这里面还有很多的学问，比如如何规划一个局域网，如何保证局域网的连接，如何测试，各种设备如何使用等。所以局域网的组建实质上是对前面知识的现实应用，没有前面的基础知识是绝对无法完成这项工作的。

为此，笔者在本章将会从最简单的双机互连入手，随后将会深入几种典型拓扑结构的组建，在最后会介绍现在比较流行的无线局域网的组建和使用。这些内容同样是后面内容的预备，尤其是双机互连，笔者个人认为双机互连绝对是局域网的基础中的基础，同时也是重中之重。

1.4.1 典型局域网介绍

在组建一个局域网之前，必然要先进行必要的准备和规划，组建局域网是用于什么用途？局域网采用哪种拓扑结构？如何考虑主机和网络设备的位置以便使用适当长度的网线进行连接等。

笔者在撰写本章时原本打算按照网络的规模和网络用途来介绍，但考虑到在实际应用时，一般是按照网络环境而采用不同的方案，比如是在家庭中使用还是在网吧中使用，是用于办公还是用于学校等。这几种网络的规模是不同的，所以组建方法和采用的拓扑结构也不同。因此最后决定根据网络用途的不同进行介绍。

因为在本书的后面有专门的章节来讲解这些更为具体的应用，这里只进行概括性的介绍以及这几种方案的通用方法。

对于家庭网来说，如果有两台机器，那么可以采用双机互连的方式组建家庭局域网，而双机的资源共享则可以通过“网上邻居”或者其他软件进行共享，一般共享ADSL或者小区宽带接入。

对于网吧来说，其局域网属于中型网络，一般采用星型拓扑，配备较为大型的交换机、DDN或光纤接入就可以满足应用了。

办公网相比网吧来说规模更大，主机数量也更多，一般来说都采用交换机级联加大型路由器，光纤接入等方式。尤其是集团型的办公网则一般在整个局域网中进行子网划分，子网与子网之间相对独立。

学校网相比办公网使用更多的网络设备，一般采用路由器级联，光纤接入。同样也是为了管理，一般也进行子网的划分，每一个院系都是一个相对独立的局域网。这些局域网又统一于校园网的大局域网之下。

1.4.2 典型局域网组网技术

前面已经介绍了局域网的基本技术原理，本节将介绍局域网组网的实用技术，主要包括以下几个问题：

● 局域网的实用组网技术。

● 局域网的网间互连。

● 局域网的布线技术。

在设计局域网和局域网互连的时候，主要是为了实现各种计算机和其他网络设备的连接以及资源共享。为了实现这个目的，在具体设计与连接时，就一定要考虑下面这些主要因素：

● 网络节点的布局，即网络拓扑结构。

● 传输介质。

● 网络扩展及通信效率。

其中又以网络拓扑结构为重中之重，网络拓扑不但是局域网设计的蓝图，而且直接决定着传输介质、网络设备、通信效率等问题。

其实这个问题也非常简单，星型拓扑结构是现在普遍应用的结构，一般都能满足各种应用，是较为普遍的一种拓扑，所以后面的章节将对星型结构做详细的介绍。

就传输介质而言，除非对速度有特别要求，如今绝大多数都采用双绞线作为传输介质。双绞线在局域网的实施中使用非常广泛，其主要原因是成本低、速度高和可靠性强。因为它们都是由两根绞在一起的导线来形成传输电路所以称之为双绞线，而这种双绞结构主要也是为了防止干扰，如图1-23所示即为双绞结构。

而光纤是近几年逐渐成熟起来的网络传输介质，这种传输介质的优势非常明显，不但速度很快，而且传输距离也很长、可靠性极高，虽然现在成本较高，但是可以预见今后的网络发展方向肯定是朝着光纤这个方向的，所以也应该要有一定的了解。

光纤是圆柱形，一般由纤芯、包层和护套三部分组成。纤芯是最内层部分，它由一根或多根非常细的由玻璃或塑料制成的绞合线或纤维组成。每一根纤维都由各自的包层包着，包层是玻璃或塑料涂层。最外层是护套，它包着一根或一束已加包层的纤维。护套是由塑料或其他材料制成的，用来防止潮气、擦伤、压伤或其他外界带来的危害。如图1-24所示即为其结构示意图。

除了上述两种传输介质外，还有一种通信手段就是无线电通信，请注意此处笔者所说的是“无线电”通信，是利用电磁波或光波来传输信息，如我们现在所使用的GPRS网络和CDMA网络就是使用电话通信信号进行数据通信的。这也是平时所说的“无线上网”，而与当前笔记本所宣传的“无线网络”有着本质的不同。二者最重要的区别是：“无线上网”的 CDMA 和GPRS网络可以基本覆盖全国甚至全球，“无线网络”距离有限，最大不会超过3公里。

就网络扩展及通信效率来说，只要采用同样的拓扑结构，在不考虑硬件成本的基础上，其扩展能力基本相同，但如果考虑到硬件成本，那么无线网络的投入应该是最大，其次是光纤传输，最低的投入应该是双绞线。

通信效率上来说，100Base-T使用5类以上双绞线，网段长度最长可为100m。100BASE-FX单模模块用单模光纤可传递 10-20 公里，无线网络传输距离则受多种因素的影响，很难有统一的数据。

在了解了上面的这些知识后，也就知道了应用最普遍的应该就是双绞线局域网了，因此笔者在后面的章节中也将着重介绍双绞线局域网的组网技术。

1.4.3 双绞线以太网硬件使用说明

组建双绞线以太网所需要的典型配置应该是Hub（交换机）、非屏蔽双绞线UTP、网卡、网线等设备。这些设备在连接上相对比较简单，原本不打算进行介绍，但是为了照顾数量较多的初学者，笔者还是决定在此用较为简单的语言和图示说明这些网络设备的基本使用，也为后面的连接和使用打下坚实的基础。

1.交换机

交换机按可以连接的主机数量可分为有8口、16口、32口等，其正面外观如图1-25所示，背面如图1-26所示。

从正面来看，我们可以看到LED指示灯和网线插槽，每一组LED灯的状态即代表了其相对应的网线插槽的工作状态。

从后面来看，我们可以看到有电源开关、交流电源接口等，在使用上只要连接电源线，而后打开交换机电源就可以听到交换机内部风扇正常运行，正面面板电源灯也正常工作。只要将连接用的双绞线连接网卡和交换机网线槽就可以了。

2.双绞线的制作

双绞线的制作可以说是网络组网时的主要工作，这项工作是最为复杂的，因此一定要掌握双绞线的制作方法。

双绞线连接方法有两种即直通线和交叉线，制作时应该遵循一定的标准，那就是EIA/T568A和EIA/T568B两种国际标准。

其中 568A 标准电线顺序为：橙白—1，橙—2，绿白—3，蓝—4，蓝白—5，绿—6，棕白—7，棕—8；

其中 568B 标准电线顺序为：绿白—1，绿—2，橙白—3，蓝—4，蓝白—5，橙—6，棕白—7，棕—8，如图1-27、图1-28所示。

对于直通线来说，主要用在交换机（或集线器）Uplink 口连接交换机（或集线器）普通端口或交换机普通端口连接计算机网卡上。在制作时，两头只要遵循同样的标准即可。应该说线缆水晶头中的电缆只要两端相同颜色的线槽保持一致即可互相通信，笔者也在实际使用中发现过其他局域网中有这种随意编排的情况，但这是不科学的，读者在制作时一定要遵循国际标准。

在制作交叉线时，则要一端为A标准，一端为B标准，这也是我们前面所说的双机互连线的制作方法。它主要用在交换机（或集线器）普通端口连接到交换机（或集线器）普通端口或网卡连接到网卡上。

3.工具和材料

因为双绞线和水晶头的特殊结构，所以在制作网线前，必须准备相应的工具和材料。最重要的就是压线钳，该工具最前端是剥线刀口，它用来剥开双绞线外壳。中间是压制 RJ-45头工具槽，可将 RJ-45 头与双绞线合成。离手柄最近端是锋利的切线刀，此处可以用来切断双绞线，一般结构如图1-29所示。

接下来需要的材料就是 RJ-45 头和双绞线。由于 RJ-45 头像水晶一样，所以也被俗称为水晶头，每条双绞线两头通过安装 RJ-45 水晶头来与网卡和集线器（或交换机）相连，如图1-30所示。

4.直通线制作步骤

（1）剥皮：用压线钳的剪线刀口将线头剪齐，再将线头放入剥线刀口，让线头角及挡板稍微握紧压线钳慢慢旋转让刀口划开双绞线的保护胶皮，拔下胶皮，而后利用压线钳的剪线刀口剪取适当长度的网线，如图1-31所示。

（2）绕开：将双绞线反向缠绕开，如图1-32所示。

（3）排列：此时可见到双绞线网线的4对8条芯线，每对缠绕的两根芯线是由一种染有相应颜色的芯线加上一条只染有少许相应颜色的白色相间芯线组成，并且可以看到每对的颜色都对应我们前面所说的标准，然后按照T568A标准将线序排列整齐，如图1-33所示。

（4）剪齐：把线尽量抻直、压平、挤紧理顺，然后用压线钳把线头剪平齐。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。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，其余依次顺序排列。

（5）插入：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，如图1-34所示。

（6）压制：确认所有导线都到位，并将水晶头检查一遍线序无误后，就可以用压线钳制RJ-45头了。将RJ-45头从无牙的一侧推入压线钳夹槽后，用力握紧线钳将突出在外面的针脚全部压入水晶并头内。

（7）压好后其最终效果如图1-35所示。

（8）测试：在把水晶头的两端都做好后即可用网线测试仪进行测试，测试仪如图1-36所示。

如果测试仪上 8 个指示灯都依次为绿色闪过，则说明网线制作成功。如果出现任何一个灯为红灯或黄灯，则都证明存在断路或者接触不良，此时最好先将两端水晶头重压一次再测，直到测试全为绿色指示灯闪过为止。

对于制作的方法不同测试仪上的指示灯亮的顺序也不同，如果是直通线测试仪上的灯应该是依次顺序的亮，如果做的是交叉线，那么测试仪一端的闪亮顺序应该是3、6、1、4、5、2、7、8。

1.4.4 双绞线以太网结构

双绞线 Ethernet 结构一般有单交换机和多交换机级联结构两种。其中多交换机级联是通过交换机与交换机之间的互连而实现支持数量较多的主机和较远的距离。

1.单交换机结构

单交换机结构十分简单，所有节点都通过交换机连入网络中，传输介质采用非屏蔽双绞线，物理拓扑结构为星型。节点到交换机之间最大的距离为100m。由此可以看出单集线器结构适合小型的局域网，根据交换机所能连接的节点数量，一般支持4、8、16、24、48台主机。较为典型的单交换机结构组网实例如图1-37所示。

2.多交换机级联结构

当架设规模较大或节点数量超过单交换机的端口数目时，通常采用多交换机结构，以便组成更大的网络，一般这种多级联结构遵循5-4-3规则，即可以有5个网段、4个相级联的交换机、3个最多可以连接512台设备的网段。但是网络上连接设备的总数量不能超过1024台。

我们知道交换机一般都提供两类端口，一类适用于连接节点的 RJ-45 端口，另一类是可以连接向外的端口，也就是前面所说的Uplink端口，主要用于对外通信。正是因为这些向上连接端口的级联可以扩大局域网的覆盖范围。

使用双绞线进行双交换机级联的典型结构如图1-38所示，这种结构相对简单，可以将单独的交换机看做是独立的设备，两个设备位于同一层面，二者互连。

两个交换机之间的级联虽然简单，但是我们也可以看出其最大传输长度和所能容纳的最大连接数都有很多的限制，如果有更高的需求，那么我们就要使用可叠加集线器结构。

这种结构是由一个基础集线器与多个扩展集线器组成。基础集线器是一个具有网络管理功能的独立集线器，通过基础集线器可以叠加多个扩展集线器，一方面可以增加节点的数据，另一方面则可以实现对网中节点的网络管理功能，其典型结构如图1-39所示。

1.4.5 双绞线以太网特点

以上这些较为典型的局域网结构都是非常普遍和易用的网络，这种双绞线互连网的最大优点是故障检测容易，当某一线路、工作站或者互连的某个网络设备出现故障时，交换机会自动把故障排除在网络之外，从而保证了其余部分的正常工作。

由于不用中断网络的运行，就可以维护网络，所以简化了网络故障的诊断过程，从而节省时间，从根本上改善了局域网难于维护的缺点，归纳起来有以下几个优点：

● 安装、管理和使用简单。

● 成本低。

● 扩展方便，网络站点数目不受线缆长度和节点与节点距离的限制，因此扩充极为方便。

● 改变网络布局容易。由于改变某一网段布局的变化不会影响网络性能，因此增加或者减少节点都不会影响网络的工作。

● 网络组建方便灵活，我们可以建立Hub、交换机、路由器、有线、无线、光纤结构的混合复杂网络。因为每个中心节点可连接的数目都不同，因此，可以根据需求的大小和节点分布情况选择，设计不同规模、不同传输介质的网络。

当然这种类型的局域网其缺点也很明显。

● 中央节点负荷过重，当中央节点出现故障时将导致整段或者全网瘫痪。

● 双绞线抗干扰能力较弱，因此在选购时一定要十分注意电气特性，如阻抗、电容和延迟时间等，为了保证网络的安全运行，一定要慎重选择并测试双绞线的型号。