1实验目的 (1)了解常用的网络设备和网络通信介质。 (2)了解交换机和路由器的工作原理和网络的分层系统结构。 （3）认识学校校园网的网络结构以及网络的组成。 (4)了解和熟悉网络操作系统的使用。 (5)了解网络传输介质的类型和特点。 2 实验内容 (1)认知网络组网设备和设备。 (2)认知网络联网通信介质。 (3)了解计算机网络的分层系统结构。 3 实验原理 计算机网络中常用的网络设备如下。 3.1集线器 集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生和以扩大网络的传输距离，并将所有节点集中在以其为中心的节点上。OSI(开放系统互联参考模型)参考模型的第一层，即物理层。 集线器是一种中继器，区别在于集线器可以提供更多的端口服务，所以集线器也被称为多口中继器。 集线器的设计主要是为了优化网络布线结构，简化网络管理。 集线器是集中管理网络的最小单元，可作为网络中端设备和分支的收集点，如图1所示。 3.2交换机 交换机（Switch）意思是开关是一种用于电(光)信号转发的网络设备。它可以为任何两个接入交换机的网络节点提供独家的电信号通道。最常见的交换机是以太网交换机。其他常见的有电话语音交换机、光纤交换机等。 交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误验证、帧序列和流量控制。目前，交换机还具有一些新的功能，如VLAN(虚拟局域网)支持，链路汇聚支持，甚至有防火墙功能。 除了连接相同类型的网络外，交换机还可以在不同类型的网络（如以太网和快速以太网）之间发挥连接作用。许多交换机现在可以支持快速以太网或FDDI高速连接端口用于连接网络中的其他交换机或为带宽占用量大的关键服务器提供额外的带宽。 一般来说，交换机的每个端口都用于连接一个独立的网络段，但有时为了提供更快的访问速度，我们可以直接将一些重要的网络计算机连接到交换机的端口。这样，网络的关键服务器和重要用户的访问速度更快，信息流量更大。 学习功能：以太网交换机了解各端口连接设备MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。 转发过滤：当数据帧的目的地地址在MAC当地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口，而不是所有端口(如果数据帧是广播/组播帧，则转发到所有端口)。 消除回路：当交换机包含冗余回路时，以太网交换机可以通过生成树协议避免回路，并允许有后备路径。 进修:以太网交流机体味各端口连接设备MAC地址，并在交流缓存中映射地址和响应端口MAC地址表中。 转发/过滤：当数据帧的目的地地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到毗连目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。 3.3路由器 路由器是连接两个或两个以上网络的硬件设备，也网关设备。路由器就OSI/RM完成的网络层中继和第三层中继任务存储和转发不同网络之间的数据包，主要是在不同的逻辑下分离网络。通过路由器的路由功能，将数据传输到另一个子网中。在网络通信中，路由器具有判断网络地址以及选择IP通过不同的数据分组和媒体访问，可以在多个网络环境中构建灵活的链接系统。在操作过程中，路由器只接受源站或其它相关路由器传递的信息，是一种基于网络层的互联设备。 
图1 集线器示意图 图2 交换机示意图 以太网协议用于局域网，因特网使用TCP/IP协议。这样，路由器就可以分析来自不同类型网络的数据包的目的地地址TCP/IP网络地址转换为TCP/IP地址，或相反；然后根据选定的路由算法将每个数据包按最佳路线传输到指定位置。因此，路由器可以使用非TCP/ IP网络连接到因特网，如图3所示。 图3 路由器示意图 3.4网卡 网卡是一种计算机硬件，用于允许计算机在计算机网络上通信。由于其拥有MAC所以属于地址OSI模型的第一层和第二层之间。它使用户能够通过电缆或无线连接。每个网卡都有一个叫做MAC地址独特的48位串行号写在卡上ROM中。网络上的每一台计算机都必须有一个独特的MAC地址。没有两张生产的网卡有相同的地址。这是因为电气电子工程师协会（IEEE）负责为网络接口控制器(网卡)卖家分配唯一的MAC地址。 3.55计算机网络的传输介质 (1)同轴电缆 同轴电缆(Coaxial Cable)它是指有两个同心导体，导体和屏蔽层共用同一轴的电缆。最常见的同轴电缆由绝缘材料隔离的铜线导体组成，另一层环形导体及其绝缘体在内绝缘材料的外部，然后整个电缆聚氯乙烯或特氟隆材料的护套包裹，如图4所示。 （2）双绞线 双绞线（twisted pair，TP）是综合布线工程中最常用的传输介质，由两根铜线组成，具有绝缘保护层。将两根绝缘铜线按一定密度绞在一起，传输过程中辐射的每根会被另一根线上的电波抵消，有效降低信号干扰程度。双绞线一般由两根22~26号绝缘铜线缠绕而成，这也是双绞线的名字。实际使用时，双绞线由多对双绞线包裹在绝缘电缆套管中。若将一对或多对双绞线放入绝缘套管中，则成为双绞线电缆，但在日常生活中一般将双绞线电缆直接称为双绞线。 与其它传输介质相比，双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面受到限制，但价格相对较低。 （3）光纤 光纤是光导纤维的简称，是由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。传输原理是光的全反射。前香港中国大学校长高坤George A. Hockham高坤获得2009年诺贝尔物理学奖。 定义: 细光纤包装在塑料护套中，使其弯曲而不断裂。通常，光纤一端的发射装置使用发光二极管（light emitting diode,LED）或者一束激光将光脉冲传输到光纤，光纤另一端的接收装置用光敏元件检测脉冲。 在日常生活中，由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递。 光纤和光缆通常被混淆。大多数光纤在使用前必须用几层保护结构覆盖，覆盖的电缆称为光缆。光纤外层的保护层和绝缘层可以防止水、火、电击等周围环境对光纤的损坏。 光缆分为：电缆皮、芳纶丝、缓冲层和光纤。光纤类似于同轴电缆，但没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。 [1] 芯的直径在多模光纤中为50μm和62.5μm两种， 大致相当于人的头发厚度。单模光纤芯的直径为8μm~10μm，常用的是9/125μm。芯外包围一层折射率低于芯的玻璃盖， 俗称包层，使光线保持在芯内。外面是一层薄薄的塑料外套，即涂层，用于保护包层。外壳保护的光纤通常被绑成束。 纤维芯通常是由石英玻璃制成的横截面积小的双同心圆柱体，质地酥脆，易断裂，因此需要增加一层保护层。 说明：9/125μm指光纤的纤核为9μm，包层为125μm，9/125μm50/125是单模光纤的重要特征μm指光纤的纤核为50μm，包层为125μm，50/125μm是多模光纤的一个重要的特征。 其中，金砖国家光缆计划直接连接五个金砖国家的海底光缆项目，将于2014年初开工，2015年中开工。该项目总长3.4万公里，其中直接连接5个金砖国家的海底光缆长约2万公里.4万千米。 2013年，全球100G光纤的收入预计将首次超过10亿美元。该公司分析了2013年第一季度全球光网络市场的财务结果，发现了一些趋势，包括一个令人失望的趋势，即市场的整体增长仍然困难，只有日本富士的利润逐年增长。 虽然光纤市场在第一季度下跌并不少见，但令人担忧的是，这是连续第五季度市场下跌，季度收入达到六年来的最低水平。 100G光纤的情况比较乐观，环比和同比都表现出强劲的增长。2013年一季度，100G光纤出货量较2012年第四季度增长41%，收入较2012年第四季度增长24%。预计年收入将首次超过10亿美元。2013年第一季度，有20家供应商出售100G更多的光纤制造商将加入市场竞争。供应商持谨慎乐观的态度，短期订单量看涨，长期订单量不乐观。 图4 同轴电缆示意图 图5 双绞线示意图 图6 光纤示意图 4 实验步骤 步骤1 参观学院校园网，老师讲解校园网的架构、拓扑结构、网络设备等。 步骤2 教师讲解和演示网络实验室中的网络设备，包括集线器、交换机、路由器、网卡、计算机网络传输介质等。 5 实验小结 通过这个实验，我了解了常用的网络设备和网络通信介质以及学校校园网的网络结构以及网络的组成。了解了交换机和路由器的功能和用途、基本工作原理。还了解到网络的分层体系结构、网络传输介质的种类和特点。
实验二、双绞线制作 1实验目的 （1）了解RJ-45水晶头的结构和针脚序号。 （2）掌握双绞线制作工具的使用。 （3）掌握双绞线的制作和测试方法。 （4）了解标准568A与568B网线的线序。 （5）学会制作双绞线。 2 实验内容 （1）掌握双绞线的制作方法。 （2）掌握相关工具的使用方法。 （3）制作平行线。 （4）制作交叉线。 3 实验仪器设备 （1）适当长度的双绞线1一条； （2）RJ-45 水晶头2个； （3）压线钳1把； （4）网络测线仪1台。 4 实验原理 4.1双绞线 双绞线可分为屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair, STP)和非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair，UTP)。屏蔽双绞线通过屏蔽层来减少相互间的电磁干扰；非屏蔽双绞线通过线的对扭来减少或消除相互间的电磁干扰。双绞线示意图如图1所示。 图1 双绞线示意图 EIA/TIA的布线标准中规定了两种双绞线线序,分别是568A和568B，其规定如下。 ●标准568A:白绿/绿/白橙/蓝/白蓝/橙/白棕/棕。 ●标准568B:白橙/橙/白绿/蓝/白蓝/绿/白棕/棕。 4.2 RJ-45水晶头 RJ-45水晶头由金属片和塑料构成。当面对金属片时，一般按照从左到右顺序规定引脚序号1~8，制作网线时序号不能弄错，RJ-45水晶头安装在双绞线的两端，水晶头如图2所示。 图2 RJ-45水晶头 4.3 网络双绞线的直连线与交叉线 直连线：两端都使用相同的接线标准。 直连线作用：两端都使用相同的接线标准。直连线的作用是将不同的设备连接在一起，比如：计算机与交换机。 交叉线：一端使用T568A线序，另一端使用T568B线序。 交叉线作用：一端使用T568A线序，另一端则使用T568B线序。交叉线的作用是将相同的设备连接在一起，如计算机与计算机，交换机与交换机。 特别注意：路由器与计算机之间用的是交叉线，路由器自带操作系统也是一台计算机。 双绞线制作工具：网线压线钳，其具有剪线、剥线和压线三种功能，如图3所示。 4.4 双绞线通断测试器：用于测试制作号的水晶头的双绞线是否连通，如图4所示。 图3 压线钳示意图 图4 双绞线测试器示意图 5 实验过程及原理 （1）剥线：首先利用钳口剪下所需要的双绞线，长度为1.8m。然后利用双绞线剥线器将双绞线的外皮去除2~3cm，如图5所示。 (2)拔线 图6 剪齐操作 （3）压接：确定双绞线的每根线已经正确放置后，就可以用RJ45压线钳压接RJ-45接头，如图7所示。 图7压接示意图 （4）制作另一端的RJ-45接头。 （5）将制作好的双绞线两端的RJ-45头分别插入测线器两端，打开侧线段电源器开关检测制作是否正确。对于直连线，如果测线器的8个指示灯从上到下的顺序循环成绿色，则说明连线制作正确；如图8所示。如果8个指示灯中有的呈现绿灯，有的呈现红灯，则说明双绞线线序存在问题。 图8测试示意图 (6)实验结果截图，如图9所示。 图9 双绞线制作结果 6实验小结 通过本次实验，掌握了RJ-45水晶头的结构和针脚序号，双绞线制作工具的使用，双绞线的制作和测试方法以及标准568A与568B网线的线序。 心得体会： 1.小心不要剪短电线； 2.每根线的顺序必须正确； 3.压线的时候一定要要到底。