CCNAExploration-網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識10網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和布線10.0本章簡介10.0.1本章簡介

第{{$PAGEVAR}}頁1:在使用IP電話、訪問即時消息或通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進行其它交互之前，我們必須使用電纜或無線介質(zhì)連接終端設(shè)備來構(gòu)建工作網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)為人們在以人為本的網(wǎng)絡(luò)中交流提供支持。本課程到目前為止，已經(jīng)介紹了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)為以人為本的網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)，闡明了OSI模型各層的功能和TCP/IP協(xié)議的工作原理，并深入研究了常用LAN技術(shù)—以太網(wǎng)。接下來，我們要介紹如何將這些要素組合成能夠正常運行的網(wǎng)絡(luò)。本章將介紹各種不同的介質(zhì)及所連設(shè)備各自的作用。您將認識成功建立LAN和WAN連接所需的電纜，并了解設(shè)備管理連接的使用方法。本章還將介紹設(shè)備的選擇和網(wǎng)絡(luò)編址方案的設(shè)計，然后將之應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)實驗中。學(xué)習(xí)目標在本章中，您將學(xué)會：識別建立LAN連接所需的基本網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)。識別LAN中的中間設(shè)備和終端設(shè)備連接的類型。識別直通電纜和交叉電纜適用的引腳配置。識別用于WAN連接的不同布線類型、標準和端口。定義設(shè)備管理連接在使用Cisco設(shè)備時的作用。為網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)設(shè)計編址方案，以及為主機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和路由器接口分配地址范圍。比較不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的重要性有何異同。顯示視覺媒體10.1LAN-建立物理連接10.1.1選擇合適的LAN設(shè)備

第{{$PAGEVAR}}頁1:就本課程而言，選擇要部署哪種路由器取決于以太網(wǎng)接口，這些接口與LAN中心交換機的技術(shù)相匹配。需要著重注意的是：路由器為LAN提供的服務(wù)和功能非常多。我們將在更高級的課程中介紹這些服務(wù)和功能。每個LAN都有一臺路由器作為連接該LAN與其它網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)。在LAN內(nèi)部，則使用一臺或多臺集線器或交換機將終端設(shè)備連接到LAN。網(wǎng)間設(shè)備路由器是用于連接不同網(wǎng)絡(luò)的主要設(shè)備。路由器上的每個端口都連接到一個不同的網(wǎng)絡(luò)，并且在網(wǎng)絡(luò)之間路由數(shù)據(jù)包。路由器可以分隔廣播域和沖突域。路由器還用于連接使用不同技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)。路由器可能同時擁有LAN和WAN接口。路由器的LAN接口用于將路由器連接到LAN介質(zhì)。這種介質(zhì)通常是UTP電纜，但也可以添加模塊以使用光纖。路由器可能有多種連接LAN和WAN電纜的接口類型，具體需視路由器的系列或型號而定。顯示視覺媒體

第{{$PAGEVAR}}頁2:網(wǎng)內(nèi)設(shè)備要創(chuàng)建LAN，需要選擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)備將終端設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)。最常用的兩種設(shè)備是集線器和交換機。集線器集線器接收信號，再重新生成信號，然后通過所有端口發(fā)送該信號。使用集線器就形成了一個邏輯總線，也就是說，LAN使用的是多路訪問介質(zhì)。端口使用的是共享帶寬的方式，因此經(jīng)常會由于沖突和恢復(fù)而導(dǎo)致LAN性能下降。盡管多臺集線器可以相互連接，但它們構(gòu)成的仍然是一個沖突域。相比交換機而言，集線器的價格較低。小型LAN、吞吐量要求低或財務(wù)預(yù)算有限的公司通常選擇集線器作為LAN中間設(shè)備。交換機交換機接收幀，然后在相應(yīng)的目的端口上重新生成幀的每個比特。此設(shè)備用于將網(wǎng)絡(luò)分段為多個沖突域。與集線器不同，交換機能減少LAN中的沖突。交換機上的每個端口都會生成一個獨立的沖突域，這就與每個端口上的設(shè)備形成了一個點對點邏輯拓撲結(jié)構(gòu)。此外，交換機還為每個端口提供專用帶寬，從而提高了LAN的性能。LAN交換機也可用于連接速度不同的多個網(wǎng)段。在將設(shè)備連接到LAN時，通常選擇交換機。雖然交換機比集線器貴，但性能和可靠性高，反而更具成本效益。目前可以選擇的交換機非常多，具有各種功能，可以在典型的企業(yè)LAN環(huán)境中實現(xiàn)多臺計算機互連。顯示視覺媒體

10.1.2設(shè)備選擇因素

第{{$PAGEVAR}}頁1:為了滿足用戶要求，LAN需要經(jīng)過規(guī)劃和設(shè)計。規(guī)劃過程要確保適當(dāng)考慮了所有要求、成本因素和可選部署方案。為特定LAN選擇設(shè)備時，需要考慮諸多因素。這些因素包括但不限于：成本端口/接口的速度和類型可擴展性易于管理性其它功能和服務(wù)顯示視覺媒體

第{{$PAGEVAR}}頁2:選擇交換機時考慮的因素盡管選擇交換機時必須考慮的因素很多，但接下來的主題只探討其中的兩個：成本和接口特性。成本交換機的購買成本取決于其性能和功能。交換機的性能包括可用的端口數(shù)量和類型以及交換速度。影響成本的其它因素包括網(wǎng)絡(luò)管理功能、內(nèi)嵌的安全技術(shù)、可選的高級交換技術(shù)。經(jīng)過簡單的“成本/端口”計算，最初可能得到在中樞位置部署一臺大型交換機是最佳選擇的結(jié)論。但在這種方案中，LAN內(nèi)的每臺設(shè)備都要通過較長的電纜連接到那一臺中心交換機，這顯然會增加電纜成本。所以，應(yīng)該拿這種方案和下面這種方案進行成本比較：部署若干臺小型交換機，然后用幾根長電纜將它們連接到中心交換機。另一個成本考慮因素是在冗余方面的投資。如果一臺中心交換機有問題，整個物理網(wǎng)絡(luò)的運作都會受到影響。提供冗余功能的方式非常多。我們可以提供備用的中心交換機，與首選中心交換機同時運行。也可以通過另行添加電纜在交換機之間提供多條互連路徑。冗余系統(tǒng)的目的是在一臺設(shè)備失敗時確保物理網(wǎng)絡(luò)仍能繼續(xù)運行。顯示視覺媒體

第{{$PAGEVAR}}頁3:端口/接口的速度和類型在LAN環(huán)境中，速度是始終不渝的追求。現(xiàn)在，內(nèi)置10/100/1000Mbps網(wǎng)卡的新型計算機已經(jīng)面市。如果選擇的第2層設(shè)備可以滿足速度增長需求，則無需更換中心設(shè)備即可對網(wǎng)絡(luò)進行擴充。在選擇交換機時，關(guān)鍵是選擇端口的數(shù)量和類型。請問自己以下問題，您是否會購買：端口僅能滿足現(xiàn)在需要的交換機？能滿足各種UTP速度的交換機？具有UTP和光纖兩種端口的交換機？必須要仔細考慮需要的UTP端口數(shù)量和光纖端口數(shù)量，還要考慮需要1Gbps容量的端口數(shù)量和只需10/100Mbps帶寬的端口數(shù)量，以及考慮多久之后會有增加端口的需求。顯示視覺媒體

第{{$PAGEVAR}}頁4:選擇路由器時的考慮因素選擇路由器時，需要將路由器的特性與其用途進行比對。與選擇交換機相似，同樣要考慮成本以及接口的類型和速度。選擇路由器還應(yīng)考慮以下因素：可擴展性媒體操作系統(tǒng)的功能可擴展性路由器和交換機之類網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的物理配置有固定式和模塊化兩種。固定式配置具有固定的端口或接口數(shù)量和類型。模塊化設(shè)備具有擴展槽，可以隨著需求的提高而新增模塊。大多數(shù)模塊化設(shè)備都有一定數(shù)量的基本固定端口以及擴展槽。由于路由器可用于連接不同數(shù)量和類型的網(wǎng)絡(luò)，因此必須慎重選擇每種介質(zhì)適用的相應(yīng)模塊和接口。操作系統(tǒng)的功能根據(jù)操作系統(tǒng)的版本，路由器可以支持特定的功能和服務(wù)，例如：安全性服務(wù)質(zhì)量(QoS)IP語音(VoIP)路由多個第3層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT)和動態(tài)主機配置協(xié)議(DHCP)等特殊服務(wù)選擇設(shè)備時，預(yù)算是重要的考慮因素。根據(jù)所需的接口和功能，路由器可能相當(dāng)昂貴。另行添置的一些模塊（如光纖）也會增加成本。選擇的路由器應(yīng)確保能支持連接路由器所使用的介質(zhì)，而不需要另外購買其它模塊。這樣可以將成本降至最低。顯示視覺媒體10.2設(shè)備互聯(lián)10.2.1LAN和WAN-實現(xiàn)連接

第{{$PAGEVAR}}頁1:在規(guī)劃安裝LAN布線時，需考慮四個物理區(qū)域：工作區(qū)域電信機房，也稱分布層設(shè)備間主干布線，也稱垂直布線分布式布線，也稱水平布線電纜總長對于UTP安裝，ANSI/TIA/EIA-568-B標準規(guī)定，除主干電纜外，跨接上述三個區(qū)域的電纜總長最長不得超過每個通道100米。此標準還規(guī)定，主干電纜的最大長度根據(jù)應(yīng)用和介質(zhì)類型而定，從90米(UTP)到3000米（單模光纖）不等。工作區(qū)域工作區(qū)域是個人用戶使用的終端設(shè)備所在的地點。每個工作區(qū)域至少有兩個插孔，每個插孔可用于將單臺設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)。我們使用電纜將單臺設(shè)備連接到這些墻壁插孔。允許的電纜長度取決于水平電纜和電信機房電纜的長度。不要忘記，這三個區(qū)域所有電纜相加的最大長度不能超過100米。EIA/TIA標準規(guī)定，用于連接設(shè)備和墻壁插孔的UTP接插線必須達到或高于ANSI/TIA/EIA-568-B中的性能要求。直通電纜是工作區(qū)域中最常用的電纜。此類電纜用于將計算機之類終端設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)。但當(dāng)集線器或交換機位于工作區(qū)域中時，通常會使用交叉電纜來連接該設(shè)備與墻壁插孔。電信機房電信機房是連接中間設(shè)備的地點。這些機房配備了集線器、交換機、路由器和數(shù)據(jù)服務(wù)單元(DSU)等將網(wǎng)絡(luò)連接到一起的中間設(shè)備。此類設(shè)備在主干布線和水平布線之間提供轉(zhuǎn)換。在電信機房內(nèi)部，水平電纜端接的配線面板與中間設(shè)備之間通過跳線建立連接。這些中間設(shè)備也使用接插線相互連接。電子工業(yè)聯(lián)盟/電信工業(yè)協(xié)會(EIA/TIA)標準指定了兩種不同類型的UTP電纜。一種是最長5米的接插線，用于連接電信機房中的設(shè)備和配線面板。另一種電纜類型最長5米，用于將設(shè)備連接到墻上的端接點。這些機房通常有雙重用途。在許多組織中，電信機房還配備有網(wǎng)絡(luò)使用的服務(wù)器。水平布線水平布線指的是連接電信機房與工作區(qū)域的電纜。從電信機房的端接點到工作區(qū)插座上的端接，其間的電纜最大長度不得超過90米。這段最長90米的水平布線距離稱為永久鏈路，因為它固定安裝于建筑物結(jié)構(gòu)內(nèi)。水平介質(zhì)從電信機房的配線面板延伸到每個工作區(qū)域中的墻壁插孔。然后，使用電纜連接到設(shè)備。主干布線主干布線指的是用于連接電信機房與通常安放服務(wù)器的設(shè)備房的電纜。整個設(shè)施內(nèi)多個電信機房之間也通過主干布線相互連接。這些電纜有時還布設(shè)到建筑物外部的WAN連接或ISP。主干布線（即垂直布線）供匯聚的流量使用，例如與Internet之間的往來流量以及某個遠程位置訪問企業(yè)資源的流量。來自各個工作區(qū)域的流量大部分要使用主干電纜才能訪問區(qū)域外或設(shè)施外的資源。因此，主干通常要求采用光纜之類高帶寬介質(zhì)。顯示視覺媒體

第{{$PAGEVAR}}頁2:介質(zhì)類型要判斷成功建立LAN連接和WAN連接所需的電纜，必須考慮不同的介質(zhì)類型。我們學(xué)過，物理層部署可以采用許多不同方式來支持多種介質(zhì)類型：UTP（5類、5e類、6類和7類）光纖無線介質(zhì)每種介質(zhì)類型各有利弊。需要考慮的因素包括：電纜長度-電纜需要覆蓋一個房間還是跨接兩棟建筑？成本-預(yù)算是否支持使用比較昂貴的介質(zhì)類型？帶寬-介質(zhì)采用的技術(shù)是否能提供足夠帶寬？安裝的難易程度-能夠由實施小組安裝電纜還是需要廠商安裝？對EMI/RFI的耐受性-本地環(huán)境是否會干擾信號？顯示視覺媒體

第{{$PAGEVAR}}頁3:電纜長度連接設(shè)備所需的電纜總長要將從工作區(qū)終端設(shè)備到電信機房中間設(shè)備（通常是交換機）的所有電纜都計算在內(nèi)。這包括從設(shè)備到墻壁插孔的電纜、從墻壁插孔通過建筑物到交叉連接點或配線面板的電纜以及從配線面板到交換機的電纜。如果交換機所在的電信機房位于建筑物的其它樓層或位于另一棟建筑中，這些點之間的電纜也必須計入總長。衰減是信號沿介質(zhì)傳輸時發(fā)生的強度下降。介質(zhì)越長，衰減對信號的影響越大。某些點甚至檢測不到信號。布線距離是影響數(shù)據(jù)信號性能的重要因素。信號的衰減以及可能存在的干擾對它的影響都會隨著電纜長度的增加而加劇。例如，以太網(wǎng)使用UTP電纜時，為避免信號衰減，水平（即固定）布線的長度需要保持在建議的最大距離90之內(nèi)。光纜允許更長的布線距離，最長可達500米到幾公里，具體長度取決于采用的技術(shù)。但是當(dāng)距離達到這些限度時，光纜也會受到衰減的影響。成本與LAN布線相關(guān)的成本會因介質(zhì)類型而異，但員工可能意識不到這點對預(yù)算的影響。按照理想設(shè)置，預(yù)算應(yīng)該允許用光纜連接LAN中的每臺設(shè)備。不過，光纖的帶寬雖然比UTP高，但其材料和安裝成本也昂貴得多。實際上，這種性能水平通常并沒有必要，不符合大多數(shù)環(huán)境的合理預(yù)期。因此，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計師必須綜合考慮用戶的性能需求與設(shè)備和布線的成本，只有二者相符才能達到最佳性價比。帶寬網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備具有不同帶寬要求。為每個連接選擇介質(zhì)時，應(yīng)仔細考慮其帶寬要求。例如，服務(wù)器需要的帶寬通常高于個別用戶專用的計算機。對于服務(wù)器連接，應(yīng)該考慮能提供高帶寬、并且可擴大以滿足更高帶寬要求和新型技術(shù)的介質(zhì)。因此，光纜可能是服務(wù)器連接的合理選擇。在目前的各種LAN介質(zhì)選擇中，光纖介質(zhì)所采用的技術(shù)能提供最高可用帶寬。鑒于光纜的可用帶寬幾乎不受限制，LAN有望大幅提高速度。無線介質(zhì)也能支持帶寬的大幅提高，但在距離和電源消耗方面存在限制。顯示視覺媒體

第{{$PAGEVAR}}頁4:安裝的難易電纜安裝的難易程度因電纜類型和建筑物的結(jié)構(gòu)而異。是否要接入地板或屋頂以及電纜的物理大小和屬性都會影響在不同建筑物內(nèi)安裝電纜的難易。建筑物內(nèi)的電纜通常安裝在線槽中。如圖所示，線槽是用于封裝和保護電纜的外殼或管子。線槽還能保持布線整潔并易于通過。UTP電纜比較輕便靈活且直徑小，適用于空間較小的地方。其插頭是RJ-45水晶頭，相對而言更易于安裝，而且是所有以太網(wǎng)設(shè)備的標準連接器。許多光纜包含細玻璃纖維。這就造成了光纜的彎曲范圍問題。卷曲或銳彎都可能折斷光纖。電纜連接器(ST,SC,MT-RJ)端接的安裝難度要大得多，而且還需要特殊設(shè)備。無線網(wǎng)絡(luò)要求在布線的某些點（如接入點）將設(shè)備連接到有線LAN。由于無線網(wǎng)絡(luò)中所需的電纜較少，因此無線安裝通常比UTP或光纖安裝更加容易。但是，無線LAN對規(guī)劃和測試的要求更高。而且，許多外部因素也會影響到它的運行，比如其它的無線射頻設(shè)備和建筑物結(jié)構(gòu)等因素。電磁干擾/射頻干擾選擇LAN的介質(zhì)類型時，必須將電磁干擾(EMI)和射頻干擾(RFI)納入考慮范圍。如果使用的電纜不正確，運行環(huán)境中的EMI/RFI會嚴重影響數(shù)據(jù)通信。電機、照明設(shè)備和其它通信設(shè)備，包括計算機和無線電設(shè)備，都可能產(chǎn)生干擾。例如，假設(shè)某次安裝要連接分別位于兩棟獨立建筑物中的設(shè)備。用于連接兩棟建筑的介質(zhì)可能會遭受雷擊。此外，這兩棟建筑可能相距很遠。因此，光纜是此安裝的最佳選擇。無線介質(zhì)最易受到RFI干擾。在使用無線技術(shù)前，必須確定可能存在的干擾源并盡可能將其減至最少。顯示視覺媒體

10.2.2建立LAN連接

第{{$PAGEVAR}}頁1:電子工業(yè)聯(lián)盟/電信工業(yè)協(xié)會(EIA/TIA)對UTP電纜連接做出了規(guī)定。RJ-45水晶頭是壓接在電纜末端的插頭組件。從正面看，引腳序號是8到1。面朝彈片俯視時，引腳序號從左至右為1到8。辨別電纜時，必須記住此方向。顯示視覺媒體

第{{$PAGEVAR}}頁2:接口類型在以太網(wǎng)LAN中，設(shè)備使用兩種UTP接口類型之一，即MDI或MDIX。MDI（介質(zhì)相關(guān)接口）使用正常的以太網(wǎng)線序。引腳1和2用于發(fā)射而引腳3和6用于接收。計算機、服務(wù)器或路由器等設(shè)備都使用MDI連接。提供LAN連接的設(shè)備（一般是集線器或交換機）通常使用MDIX（交叉配置介質(zhì)相關(guān)接口）連接。MDIX連接內(nèi)部調(diào)換了發(fā)射線對。通過這種調(diào)換，終端設(shè)備就可以使用直通電纜連接到集線器或交換機。在連接不同類型的設(shè)備時，通常使用直通電纜。而在連接同類設(shè)備時，則使用交叉電纜。直通UTP電纜直通電纜兩端的連接器依照T568A標準或T568B標準端接同一種連接器。辨別使用的電纜標準可以確定安裝的電纜是否正確。更重要的原因在于，一般在整個LAN中會使用同一種顏色編碼來確保記錄中的一致性。以下連接應(yīng)使用直通電纜：交換機到路由器以太網(wǎng)端口計算機到交換機計算機到集線器顯示視覺媒體

第{{$PAGEVAR}}頁3:交叉UTP電纜如果兩臺設(shè)備要通過直接連接彼此的電纜通信，則一臺設(shè)備的發(fā)射端需要連接到另一臺設(shè)備的接收端。端接電纜時，必須將發(fā)射引腳Tx（負責(zé)從位于一端的設(shè)備A接收信號）連接到設(shè)備B上的接收引腳Rx。同理，設(shè)備B的Tx引腳必須連接到設(shè)備A的Rx引腳。如果設(shè)備上的Tx引腳序號為1而Rx引腳序號為2，則電纜應(yīng)連接一端的引腳1與另一端的引腳2。正是引腳的這種“交叉”連接使此類電纜得名交叉電纜。UTP電纜要實現(xiàn)此類連接，一端必須按照EIA/TIAT568A線序端接，另一端必須按照T568B線序端接。總之，交叉電纜用于直接連接LAN中的下列設(shè)備：交換機到交換機交換機到集線器集線器到集線器路由器到路由器的以太網(wǎng)端口連接計算機到計算機計算機到路由器的以太網(wǎng)端口顯示視覺媒體

第{{$PAGEVAR}}頁4:根據(jù)圖示中連接的設(shè)備判斷使用的電纜類型。為了提醒大家，特意再次列出電纜的常見用途：直通電纜用于連接：交換機到路由器計算機到交換機計算機到集線器交叉電纜用于連接：交換機到交換機交換機到集線器集線器到集線器路由器到路由器計算機到計算機計算機到路由器MDI/MDIX選擇許多設(shè)備允許將UTP以太網(wǎng)端口設(shè)置為MDI或MDIX。根據(jù)設(shè)備的功能，可以使用以下三種方法之一進行此操作：1.在某些設(shè)備上，端口可能具有電動調(diào)換發(fā)射線對和接收線對的機制。通過這種機制，端口可以從MDI更改為MDIX。2.作為配置的一部分，某些設(shè)備支持選擇端口作為MDI或作為MDIX運行。3.許多新型設(shè)備具有自動交叉功能。通過此功能，設(shè)備可以檢測所需的電纜類型并相應(yīng)地配置接口。有些設(shè)備默認執(zhí)行此自動檢測。其它設(shè)備則需通過接口配置命令來啟用MDIX自動檢測功能。顯示視覺媒體

10.2.3建立WAN連接

第{{$PAGEVAR}}頁1:根據(jù)定義可看出，WAN鏈路可以覆蓋非常長的距離。這些距離可能橫跨全球，它們提供的通信鏈路正是我們在管理電子郵件帳戶、查看網(wǎng)頁或與客戶召開電話會議時使用的鏈路。網(wǎng)絡(luò)之間的廣域連接有多種形式，其中包括：電話線RJ11接口，用于撥號連接或數(shù)字用戶線路(DSL)連接60針串行連接在本課程的實驗中，您可能會用到其中一種物理串口電纜連接Cisco路由器。兩種電纜的網(wǎng)絡(luò)端都使用較大的Winchester15針連接器。我們使用電纜的此端作為與CSU/DSU之類物理層設(shè)備之間的V.35連接。第一種電纜類型的Cisco端為DB-60插頭，網(wǎng)絡(luò)端為公頭Winchester連接器。第二種類型是此類電纜中更加小巧的型號，在Cisco設(shè)備端有一個Smart串行接口。必須學(xué)會識別兩種不同類型才能成功連接到路由器。顯示視覺媒體

第{{$PAGEVAR}}頁2:數(shù)據(jù)通信設(shè)備和數(shù)據(jù)終端設(shè)備下列術(shù)語描述了用于維護發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備之間鏈路的設(shè)備類型：數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)-為其它設(shè)備提供時鐘服務(wù)的設(shè)備。此設(shè)備通常位于鏈路的WAN接入提供商端。數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)-從其它設(shè)備接收時鐘服務(wù)并做相應(yīng)調(diào)整的設(shè)備。此設(shè)備通常位于鏈路的WAN客戶端或用戶端。如果路由器使用串行連接直接連接到服務(wù)提供商或提供信號同步服務(wù)的設(shè)備，如通道服務(wù)單元/數(shù)據(jù)服務(wù)單元(CSU/DSU)，則視該路由器為數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)并對其使用DTE串口電纜。請注意，有時候（特別是在實驗中）需要本地路由器提供時鐘頻率，因此會使用數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)電纜。DCE和DTE用于WAN連接中。提供發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備雙方均可接受的時鐘頻率可以維持通過WAN連接實現(xiàn)的通信。大多數(shù)情況下由電信運營商或ISP提供用于同步傳輸信號的時鐘服務(wù)。例如，如果通過WAN鏈路連接的設(shè)備以1.544Mbps的傳輸率發(fā)送信號，則每臺接收設(shè)備都必須使用時鐘，每1/1,544,000秒發(fā)出一個采樣信號。本例中的時間非常短。設(shè)備必須非常迅速地與發(fā)送和接收的信號同步。對路由器指定時鐘頻率即可設(shè)置該時間。這樣，路由器可以調(diào)整其通信操作的速度，從而與連接的設(shè)備同步。顯示視覺媒體

第{{$PAGEVAR}}頁3:實驗中在實驗環(huán)境下建立兩臺路由器之間的WAN連接時，我們使用串口電纜連接兩臺路由器，來模擬一個點對點WAN鏈路。在此情況下，要確定控制時鐘的路由器。路由器在默認情況下是DTE設(shè)備，但也可配置為DCE設(shè)備。V35電纜有DTE和DCE兩種型號。要在兩臺路由器之間創(chuàng)建點對點串行連接，需要將DTE電纜和DCE電纜連接到一起。每根電纜都帶有一個連接器，用于插接其互補型號。這些連接器經(jīng)過如此配置后，即使錯誤地連接兩根DCE電纜或兩根DTE電纜，也無法將其連接到一起。顯示視覺媒體

第{{$PAGEVAR}}頁4:本練習(xí)將在PacketTracer中實踐設(shè)備互連，鍛練網(wǎng)絡(luò)實驗中的重要技能。請單擊PacketTracer圖標了解詳細信息。顯示視覺媒體10.3制定編址方案10.3.1網(wǎng)絡(luò)中有多少臺主機？

第{{$PAGEVAR}}頁1:要制定網(wǎng)絡(luò)的編址方案，首先要確定主機總數(shù)。考慮現(xiàn)在和將來需要IP地址的每臺設(shè)備。需要IP地址的終端設(shè)備包括：用戶計算機管理員計算機服務(wù)器其它終端設(shè)備，如打印機、IP電話和IP相機需要IP地址的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括：路由器LAN接口路由器WAN（串行）接口需要IP地址進行管理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括：交換機無線接入點網(wǎng)絡(luò)中可能還有其它設(shè)備也需要IP地址。請將其添加到此清單中，然后估算需要多少地址才能解決新增設(shè)備時的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展？確定了當(dāng)前和未來的主機總數(shù)后，再考慮可用的地址范圍及其在給定網(wǎng)絡(luò)地址中的適當(dāng)位置。接下來，確定是將所有主機放在同一個網(wǎng)絡(luò)中，還是應(yīng)將整個網(wǎng)絡(luò)劃分為多個單獨的子網(wǎng)。我們學(xué)過，計算一個網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)中的主機數(shù)量應(yīng)該使用公式2的n次冪減2(2^n-2)，其中，n是主機位可用位數(shù)。我們還學(xué)過，網(wǎng)絡(luò)地址和網(wǎng)絡(luò)廣播地址這兩個地址不能分配給主機，應(yīng)該減去。顯示視覺媒體

10.3.2多少個網(wǎng)絡(luò)？

第{{$PAGEVAR}}頁1:將網(wǎng)絡(luò)劃分為子網(wǎng)的原因有很多，其中包括：控制廣播流量-將一個大型廣播域劃分為數(shù)個較小的廣播域可以控制廣播流量。每個廣播報文只發(fā)送給系統(tǒng)中的部分主機。網(wǎng)絡(luò)要求不同-如果不同用戶組需要特定的網(wǎng)絡(luò)或計算設(shè)施，將要求相同的用戶全部集中到一個子網(wǎng)中更易于管理這些要求。安全-可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址實施不同的網(wǎng)絡(luò)安全級別。這樣就可以管理對不同網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)服務(wù)的訪問。計算子網(wǎng)數(shù)量作為物理網(wǎng)段，每個子網(wǎng)都需要一個路由器接口作為該子網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)。此外，路由器之間的每個連接也是一個單獨的子網(wǎng)。單擊圖中的“播放”，觀看網(wǎng)絡(luò)示例中的五個單獨子網(wǎng)。計算一個網(wǎng)絡(luò)中的子網(wǎng)數(shù)量還可以使用公式2^n，其中，n是從給定的IP網(wǎng)絡(luò)地址“借用”以創(chuàng)建子網(wǎng)的位數(shù)。子網(wǎng)掩碼確定所需的主機和子網(wǎng)數(shù)量后，下一步是將一個子網(wǎng)掩碼應(yīng)用于整個網(wǎng)絡(luò)，然后計算下列值：每個物理網(wǎng)段的唯一子網(wǎng)和子網(wǎng)掩碼每個子網(wǎng)的可用主機地址范圍顯示視覺媒體

第{{$PAGEVAR}}頁2:本實驗將確定給定拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)量并設(shè)計相應(yīng)的編址方案。將子網(wǎng)分配給網(wǎng)絡(luò)后，您將研究可用地址空間的用途。請單擊實驗室圖標了解詳細信息。顯示視覺媒體

10.3.3設(shè)計網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)的地址標準

第{{$PAGEVAR}}頁1:為便于排除故障，加快向網(wǎng)絡(luò)添加新主機的速度，所有子網(wǎng)中使用的地址應(yīng)該采取同一種模式。下列不同設(shè)備類型中的每種類型應(yīng)該分配到網(wǎng)絡(luò)地址范圍內(nèi)的一個邏輯地址塊中。主機的不同類別包括：一般用戶特殊用戶網(wǎng)絡(luò)資源路由器LAN接口路由器WAN鏈路管理訪問例如，在為充當(dāng)LAN網(wǎng)關(guān)的路由器接口分配IP地址時，一般使用子網(wǎng)范圍內(nèi)的第一個（最小）或最后一個（最大）地址。這種統(tǒng)一做法有助于進行配置和故障排除。同樣，在為管理其它設(shè)備的設(shè)備分配地址時，在子網(wǎng)中使用統(tǒng)一的模式更易于識別這些地址。以圖示為例，二進制八位數(shù)值為64-127的地址始終代表一般用戶。網(wǎng)絡(luò)管理員可對以這些值結(jié)尾的所有地址實施監(jiān)控或添加安全限制。將鼠標指針置于圖中的的設(shè)備組之上，查看根據(jù)設(shè)備類別分配地址的示例。此外，務(wù)必要以書面形式記錄下IP編址方案。這對以后的故障排除和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展非常重要。顯示視覺媒體10.4計算子網(wǎng)10.4.1計算地址：例1

第{{$PAGEVAR}}頁1:本節(jié)將以圖示拓撲為例，練習(xí)為主機分配地址。右圖所示即為本例的網(wǎng)絡(luò)拓撲。我們從網(wǎng)絡(luò)管理員分配的指定IP地址和前綴（子網(wǎng)掩碼）著手，開始創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)文檔。主機的數(shù)量和分組如下：學(xué)生LAN學(xué)生計算機：460路由器（LAN網(wǎng)關(guān)）：1交換機（管理）：20學(xué)生子網(wǎng)合計：481教師LAN教師計算機：64路由器（LAN網(wǎng)關(guān)）：1交換機（管理）：4教師子網(wǎng)合計：69管理員LAN管理員計算機：20Server（服務(wù)器）：1路由器（LAN網(wǎng)關(guān)）：1交換機（管理）：1管理員子網(wǎng)合計：23WAN路由器間的WAN：2WAN合計：2分配方法有兩種方法可用于為網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)分配地址。我們可以使用可變長子網(wǎng)掩碼(VLSM)，即根據(jù)每個網(wǎng)絡(luò)中的主機數(shù)量指定該網(wǎng)絡(luò)的前綴和主機位。否則可使用非VLSM方法，即所有子網(wǎng)使用相同的前綴長度和相同的主機位數(shù)。我們將針對圖示網(wǎng)絡(luò)演示這兩種方法。顯示視覺媒體

第{{$PAGEVAR}}頁2:不使用VLSM計算和分配地址使用非VLSM方法分配地址時，分配給所有子網(wǎng)的地址數(shù)量相同。為了給每個網(wǎng)絡(luò)提供足夠的地址數(shù)量，我們根據(jù)最大網(wǎng)絡(luò)的地址要求決定所有網(wǎng)絡(luò)的地址數(shù)量。在例1中，學(xué)生LAN是最大的網(wǎng)絡(luò)，需要481個地址。我們將使用此公式計算主機數(shù)量：可用主機數(shù)量=2^n-2因為2的9次方是第一個大于481的2的冪，所以用9作為n的值。借用9個位作為主機部分得出以下計算結(jié)果：2^9=512512-2=510個可用主機地址此數(shù)量符合至少481個地址的當(dāng)前要求，并有少量余地可供未來發(fā)展所需。這也保留了23個網(wǎng)絡(luò)位（總共32個位-9個主機位）。由于此網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)中有四個網(wǎng)絡(luò)，因此需要各有512個地址的四個地址塊，共計2048個地址。我們將使用地址塊172.16.0.0/23，它可提供從172.16.0.0到172.16.7.255范圍內(nèi)的地址。下面來分析網(wǎng)絡(luò)的地址計算：地址：172.16.0.0二進制表示：10101100.00010000.00000000.00000000掩碼：255.255.254.0以二進制表示23個位：11111111.11111111.11111110.00000000此掩碼提供的四個地址范圍如圖所示。學(xué)生LAN學(xué)生網(wǎng)絡(luò)地址塊的值應(yīng)為：172.16.0.1到172.16.1.254，廣播地址為172.16.1.255。教師LAN教師網(wǎng)絡(luò)總共需要69個地址。此地址塊512個地址中的其余地址將不會使用。教師網(wǎng)絡(luò)的值為：172.16.2.1到172.16.3.254，廣播地址為172.16.3.255。管理員LAN將地址塊172.16.4.0/23.分配給管理員LAN，分配的地址范圍是：172.16.4.1到172.16.5.254，廣播地址為172.16.5.255。教師LAN的512個地址中，實際使用的只有23個。WAN在WAN中，兩臺路由器之間存在一個點對點連接。此網(wǎng)絡(luò)只需要兩個IPv4地址，分配給此串行鏈路中的路由器。如圖所示，將此地址塊分配給WAN鏈路浪費了508個地址。在此網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)中使用VLSM可以節(jié)省地址空間，但使用VLSM需要更加細致的規(guī)劃。下一節(jié)演示了與使用VLSM相關(guān)的規(guī)劃過程。顯示視覺媒體

第{{$PAGEVAR}}頁3:使用VLSM計算和分配地址使用VLSM分配方法可以按照需要為每個網(wǎng)絡(luò)分配更小的地址塊。地址塊172.16.0.0/22（子網(wǎng)掩碼255.255.252.0）已經(jīng)分配給整個網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)。十個位將用于定義主機地址和子網(wǎng)。所得結(jié)果是1024個IPv4本地地址，范圍從172.16.0.0到172.16.3.255。學(xué)生LAN最大的子網(wǎng)是需要481個地址的學(xué)生LAN。使用公式可用主機數(shù)量=2^n-2，借用9個位作為主機部分，得出512-2=510個可用主機地址。此數(shù)量符合當(dāng)前的要求，并有少量余地可供未來發(fā)展所需。使用9個主機位還留下1個位可用于局部定義子網(wǎng)地址。我們使用最小的可用地址，得出子網(wǎng)地址172.16.0.0/23。學(xué)生子網(wǎng)的掩碼計算如下：地址：172.16.0.0二進制表示：10101100.00010000.00000000.00000000掩碼：255.255.254.0以二進制表示23個位：11111111.11111111.11111110.00000000在學(xué)生網(wǎng)絡(luò)中，IPv4主機地址范圍是：172.16.0.1到172.16.1.254，廣播地址為172.16.1.255。由于這些地址已經(jīng)分配給學(xué)生LAN，因此就不能再分配給其余子網(wǎng)：教師LAN、管理員LAN和WAN。尚可分配的地址是172.16.2.0到172.16.3.255范圍內(nèi)的地址。教師LAN第二大網(wǎng)絡(luò)是教師LAN。此網(wǎng)絡(luò)至少需要69個地址。如果在2的冪公式中使用6為指數(shù)，則2^6-2只能提供62個可用地址。因此，必須使用有7個主機位的地址塊。計算2^7-2可以得出有126個地址的地址塊。這樣就留下25個位可分配給網(wǎng)絡(luò)地址。同樣大小的下一個可用地址塊是172.16.2.0/25網(wǎng)絡(luò)。地址：172.16.2.0二進制表示：10101100.00010000.00000010.00000000掩碼：255.255.255.128以二進制表示25個位：11111111.11111111.11111111.10000000如此提供的IPv4主機地址范圍是：172.16.2.1到172.16.2.126，廣播地址為172.16.2.127。從原始地址塊172.16.0.0/22中分配出地址172.16.0.0到172.16.2.127。剩下的可分配地址為172.16.2.128到172.16.3.255。管理員LAN管理員LAN需要支持23臺主機。因此，需要5個主機位并使用算式：2^5-2。可以支持這些主機的下一個可用地址塊是172.16.2.128/27地址塊。地址：172.16.2.128二進制表示：10101100.00010000.00000010.10000000掩碼：255.255.255.224以二進制表示26個位：11111111.11111111.11111111.11100000如此提供的IPv4主機地址范圍是：172.16.2.129到172.16.2.158，廣播地址為172.16.2.159。所得結(jié)果即為管理員LAN的30個唯一IPv4地址。WAN最后一個網(wǎng)段是WAN連接，需要2個主機地址。只需2個主機位即可支持WAN鏈路。2^2-2=2.這樣就留下8個位用于定義本地子網(wǎng)地址。下一個可用地址塊是172.16.2.160/30。地址：172.16.2.160二進制表示：10101100.00010000.00000010.10100000掩碼：255.255.255.252以二進制表示30個位：11111111.11111111.11111111.11111100如此提供的IPv4主機地址范圍是：172.16.2.161到172.16.2.162，廣播地址為172.16.2.163。至此，使用VLSM為例1分配地址的過程已完成。如果將來需要通過調(diào)整支持網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，還可以使用172.16.2.164到172.16.3.255范圍內(nèi)的地址。顯示視覺媒體

10.4.2計算地址：例2

第{{$PAGEVAR}}頁1:例2提出的挑戰(zhàn)是既要將網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)劃分為子網(wǎng)，又要限制浪費的主機和子網(wǎng)數(shù)量。圖中所示為5個不同子網(wǎng)，每個子網(wǎng)的主機要求各不相同。給定的IP地址是192.168.1.0/24。主機要求如下：網(wǎng)絡(luò)A-14臺主機網(wǎng)絡(luò)B-28臺主機網(wǎng)絡(luò)C-2臺主機網(wǎng)絡(luò)D-7臺主機網(wǎng)絡(luò)E-28臺主機與例1相同，整個過程首先要為主機要求最高的網(wǎng)絡(luò)劃分子網(wǎng)。在本例中，要求最高的是網(wǎng)絡(luò)B和網(wǎng)絡(luò)E，各包含28臺主機。運用公式：可用主機數(shù)量=2^n-2。網(wǎng)絡(luò)B和E從主機部分借用了5個位，算式為2^5=32-2。因為要保留2個地址，只能提供30個可用主機地址。借用5個位雖然符合要求，但為將來發(fā)展所留的余地太小。因此，可以考慮借用3個位代表子網(wǎng)，留下5個位代表主機。這樣可提供各包含30臺主機的8個子網(wǎng)。首先為網(wǎng)絡(luò)B和網(wǎng)絡(luò)E分配地址：網(wǎng)絡(luò)B將使用子網(wǎng)0：192.168.1.0/27主機地址范圍從1到30網(wǎng)絡(luò)E將使用子網(wǎng)1：192.168.1.32/27主機地址范圍從33到62剩下的網(wǎng)絡(luò)中，主機要求最高的是網(wǎng)絡(luò)A，其次是網(wǎng)絡(luò)D。再借用一個位并將網(wǎng)絡(luò)地址192.168.1.64劃分為子網(wǎng)，所得主機地址范圍如下：網(wǎng)絡(luò)A將使用子網(wǎng)0：192.168.1.64/28主機地址范圍從65到78網(wǎng)絡(luò)D將使用子網(wǎng)1：192.168.1.80/28主機地址范圍從81到94此分配支持每個子網(wǎng)包含14臺主機，因此符合要求。網(wǎng)絡(luò)C只有兩臺主機。借用兩個位即可滿足此要求。從192.168.1.96著手并再借用2個位，得到子網(wǎng)192.168.1.96/30。網(wǎng)絡(luò)C將使用子網(wǎng)1：192.168.1.96/30主機地址范圍從97到98在例2中，我們滿足了所有要求，而且沒有浪費過多的潛在子網(wǎng)和可用地址。本例從已經(jīng)劃分子網(wǎng)的地址借用主機位。這種方法我們在前面的章節(jié)中已經(jīng)學(xué)過，稱為可變長子網(wǎng)掩碼，即VLSM。顯示視覺媒體10.5設(shè)備互聯(lián)10.5.1設(shè)備接口

第{{$PAGEVAR}}頁1:對于學(xué)生來說，了解Cisco設(shè)備、路由器和交換機有多種關(guān)聯(lián)接口非常重要。實驗中已經(jīng)使用過這些接口。這些接口通常也稱為端口，是電纜與設(shè)備的連接點。請參閱圖中的接口示例。LAN接口-以太網(wǎng)接口以太網(wǎng)接口用于連接與計算機和交換機等LAN設(shè)備端接的電纜。此接口還可用于路由器之間的相互連接。以后的課程將詳細介紹此用途。常見的幾種以太網(wǎng)接口命名規(guī)范包括AUI（使用收發(fā)器的舊Cisco設(shè)備）、Ethernet、FastEthernet和Fa0/0。使用的名稱取決于設(shè)備的類型和型號。WAN接口-串行接口串行WAN接口用于將WAN設(shè)備連接到CSU/DSU。CSU/DSU是在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和WAN提供商的電路之間建立物理連接的設(shè)備。作為各種課程的一部分，我們的實驗中也要使用路由器之間的串行接口。出于實驗?zāi)康模覀兪褂么陔娎|在兩臺路由器之間建立背對背連接，并在一個接口上設(shè)置時鐘頻率。您可能還需要在路由器上配置其它的數(shù)據(jù)鏈路層參數(shù)和物理層參數(shù)。要通過遠程WAN中的控制臺與路由器建立通信，需要為WAN接口分配第3層地址（IPv4地址）。控制臺接口控制臺接口是對Cisco路由器或交換機執(zhí)行初始配置的主接口，也是排除故障的重要手段。需要著重注意的是：不速之客通過實際接觸路由器的控制臺接口可以中斷或破壞網(wǎng)絡(luò)通信。因此，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的物理安全極為重要。輔助(AUX)接口此接口用于路由器的遠程管理。通常將一臺調(diào)制解調(diào)器連接到AUX接口來提供撥號接入。出于安全考慮，如果啟用遠程連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的選項，就要承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任，警惕設(shè)備管理。顯示視覺媒體

10.5.2建立設(shè)備管理連接

第{{$PAGEVAR}}頁1:通常，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備沒有自己的顯示器、鍵盤或者軌跡球和鼠標之類輸入設(shè)備。訪問網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行配置、驗證或故障排除，需要通過設(shè)備與計算機之間的連接完成。為了實現(xiàn)此連接，計算機要運行一種程序，稱為終端仿真程序。終端仿真程序是一種軟件程序，一臺計算機通過它可以訪問另一臺設(shè)備上的功能。這樣，人們使用一臺計算機的顯示器和鍵盤就可以操作其它設(shè)備，如同使用直接連接到該設(shè)備的鍵盤和顯示器一樣。運行終端仿真程序的計算機與該設(shè)備之間一般通過串行接口建立電纜連接。要使用終端仿真程序連接到路由器或交換機進行設(shè)備管理，應(yīng)遵照以下步驟操作：步驟1：使用Cisco提供的控制臺電纜將計算機連接到控制臺端口。每臺路由器和交換機都隨附有控制臺電纜，其一端為DB-9插頭，另一端為RJ-45水晶頭。（較早的Cisco設(shè)備隨附RJ-45toDB-9適配器。此適配器與兩端均為RJ-45水晶頭的全反電纜配合使用。）將DB-9插頭插入計算機上的可用EIA/TIA232串行端口即可與控制臺建立連接。需要著重記住的是：如果有多個串行端口，應(yīng)該記錄下用于控制臺連接的端口號。與計算機建立串行連接后，將電纜的RJ-45端直接連接到路由器上的控制臺接口中。許多新型計算機沒有EIA/TIA232串行接口。如果計算機只有USB接口，應(yīng)該使用USB轉(zhuǎn)串口電纜接入控制臺端口。將轉(zhuǎn)換電纜連接到計算機上的USB端口，然后將控制臺電纜或RJ-45轉(zhuǎn)DB-9適配器連接到此電纜。步驟2：通過電纜直接連接設(shè)備后，使用正確設(shè)置來配置終端仿真程序。配置終端仿真程序的精確步驟取決于具體的仿真程序。在本課程中，我們通常會使用超級終端，因為裝有此程序的各種Windows最多。在所有程序>附件>通訊下可以找到此程序。選擇超級終端。打開超級終端，確認所選的串行端口號，然后使用以下設(shè)置配置該端口：每秒位數(shù)：9600bps數(shù)據(jù)位：8奇偶校驗：無停止位：1流量控制：無步驟3：使用終端仿真程序軟件登錄路由器。如果所有設(shè)置和電纜連接均已正確完成，就可以按鍵盤上的Enter鍵訪問路由器。在實驗過程中，您