小白也能看懂的网络基础 | 02 什么是连接设备？

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介绍

欢迎来到互联网世界。一系列文章的“互联网基础知识”将帮助您从头开始构建Internet的基础知识。如果您从未接触过与Internet相关的内容，那么我们是一样的，并且在学习过程中我们必须遇到同样的问题！一方面，在撰写这些文章时，您需要记录自己的学习旅程，另一方面，您还希望帮助那些也希望学习互联网基础知识的朋友。

本文的某些内容和材料是从[YouTube平台] [网络方向]发布的一系列视频中学到的，并收集了。翻译并不容易，有些内容可能并不完美，甚至可能存在一些缺陷。我将尽力使本文的内容易于理解，并涵盖所有全面的报道。如果你们遇到任何问题，我希望留言或给我发送私人消息。我非常感谢！当然，我将尽快进行更正。

在将来的每篇文章中，我都会考虑将文章视为新手，根本没有互联网经验的朋友。我的目标是建立一个没有基础的新手的坚实网络基础。互联网大师请跳过本系列文章。

让我们开始在线旅程！

电缆和Wi-Fi1。连接设备

首先，我们需要知道，如果要将设备连接到网络，则有两种选择方法，即“有线和无线”。

我相信每个人都熟悉这两个兄弟。有线连接已经很久以前出现，可以追溯到1960年代。有线网络使用电缆进行连接。

无线技术的发展具有悠久的历史，可以追溯到1990年代。在无线方面，我们想到的第一件事是与之相关的移动设备，例如无线电，手机，便携式笔记本电脑等。对于无线技术，我们经常称其为“ Wi-Fi”。

有线和无线1。有线设备

电缆通常由铜线制成，铜线更便宜，通常用于短途传输。同时，由于它使用电信号进行信息传播，因此这意味着它可能会受到外部电磁干扰的影响。因此，我们的常见网络电缆主要是由多条电线的绕组制成的，原因将在以下各节中进行讨论。

光纤通常使用玻璃作为传输介质，可用于长距离信号传输。因为他们使用光学信号，所以不容易被外部信号打扰。但是，由于其特殊材料，光纤的价格通常相对昂贵。

铜线纤维

铜线制造

制作玻璃

便宜

更昂贵

短距离传输

长距离传输

使用电信号

使用光信号

容易受到外部干扰的影响

没有外部干扰

2。无线设备

无论是台式机，移动笔记本电脑还是移动平板电脑，如果您想实现无线连接，都必须配备无线网卡。在大多数情况下，台式计算机没有无线网卡，因此您需要单独购买无线网卡，该卡可以通过USB直接连接以实现无线Internet访问。

以太网协议

由于其简单的结构，低成本，强大的可扩展性和与IP网络的良好集成，因此已成为LAN网络构建中最常用的技术。对于“以太网协议”，它代表了一组与以太网连接的节点和设备已达到的规则。如果您想访问以太网，则必须遵循“合同”才能开展业务。

以太网

“以太网”由许多不同的部分组成，其中一部分描述了电缆的类型和不同电缆的传输速度；另一部分描述了应如何格式和发送数据，这称为“媒体访问控制”。

“以太网”以这种方式绑定的主要原因是与以不同速度访问不同设备的不同电缆兼容，但它仍然可以确保设备之间的正常通信。毕竟，我们不能保证每个设备，电缆及其传输速度都是相同的，并且差异是不可避免的！

本地主机访问服务器

例如：具有1GB网络带宽的本地主机希望将数据发送到具有10GB带宽的服务器。在此过程中进行了什么操作？

首先，本地主机根据“媒体访问控制”规则准备一条消息，然后根据其必须遵循的物理规则发送消息；然后，通过物理电缆将信息发送到服务器。当服务器收到消息时，它将解码消息并通过“媒体访问控制”传递给服务器主机。

正是因为本地主机和服务器主机都遵循以太网协议规则，因此他们可以确保彼此交流不会有任何问题，并最终将信息传递给目的地。即使双方都使用不同的电缆kaiyun全站登录网页入口，带宽和设备，层次结构系统仍然不受阻碍！

1。以太网协议标准

以太网技术诞生后，IEEE组织制定了许多以太网技术标准，每个以太网技术标准将以代码名称命名（就像007和9527一样）。从802开始的标准用于LAN技术。以太网技术的代码名称为802.3，它结合了一个或两个字母以形成不同类型的以太网。

速度通用名称非正式名称官方名称电缆类型最大传输距离

10Mbps

以太网

10base-t

802.3

扭曲的一对线

100m

100Mbps

快速以太网

100base-t

802.3U

扭曲的一对线

100m

1Gbps

1 Gibit以太网

1000base-lx

802.3z

光纤

5000m

1Gbps

1 Gibit以太网

1000base-t

802.3ab

扭曲的一对线

100m

10GBPX

10 Gibit以太网

10GBASE-T

802.3an

扭曲的一对线

100m

仅凭正式名称记住这些类型并不容易，因此IEEE组织还为我们准备了易于记住的非正式名称。以10GBASE-T为例。其10克表示其传输速度为“每秒10克位”。 “位”是传输速率的单位。位值越高，其传输速度越快； base =基带（电缆）表示基带，这意味着它使用数字信号进行传输（另一个是模拟信号）；它后面的T表示所使用的电缆类型，T = UTP也是扭曲的一对（另一个是LX纤维）。

以太网标准

我们已经知道电缆使用电信号传输数据。虽然光纤使用光学信号来传输数据；无论使用哪个信号，此处的数据是指我们熟悉的“ 01代码”，并且接收器将相应地解码接收到的“ 01代码”，即所谓的“编码方案”。

2。电信号

首先，让我们看一下电信号。如果要发送电信号，则需要有电路，这意味着我们需要准备多个电线以传输数据。我们最常见的电缆称为“未屏蔽的扭曲对”（UTP，这是一个通用的网络电缆），每对电线形成电路。

未屏蔽的扭曲对（UTP）

我们还知道这是一根非屏蔽电缆，这意味着，如果外界存在电磁干扰，它将受到影响。我们已经在初中学到了这一点，电力和磁铁具有一定的关系。

电磁干扰

通过铜线的电流会产生磁场，还会产生电力。问题在这里。一对并行运行的电线将产生一个小的电磁场。如果一对铜线经过电流，则不可避免地会产生电磁干扰到旁边另一对电线的信号。我们称其为“串扰”。

相声

为了解决“串扰”的问题，未屏蔽的扭曲对线扭曲了两条平行的铜电缆，这有效地避免了电磁干扰，这也是其名称的起源。

扭曲的一对线

如果条件允许，您可以找到一条废弃的扭曲的一对线，卸下水晶头，然后观察内部的电缆，您可以清楚地看到电缆确实被扭曲在一起。

真正的扭曲对3。扭曲的一对

我们可以看到各种不同类型的扭曲的一对电线，有些在中间带有塑料芯，有些则带有细线。通常，我们使用颜色对其进行编码，每对电线都由固体和条纹颜色组成，因此观察图片时不难看出。例如，将蓝色，蓝色和白色电缆扭曲在一起，而棕色和棕色和白色电缆则扭曲在一起。

通常，我们的普通网络电缆由四对电线组成，在早期标准中，它们的电缆不一定由四对组成（例如：10Base-T和100base-T组成，由两对绞线线组成），但是如果您想实现1GBPS或10GBPS的透射速度，则必须使用所有四双电线。

不同的以太网标准需要不同的电缆。我们应该听说诸如“ 5级线”或“ 6级线”之类的名称。实际上，这是不同网络电缆的特殊术语。不同的类别对应于不同电缆的标准（例如：电缆的对数，电缆的厚度和相交电缆的程度）。

电缆的不同标准

例如：CAT2只有两对电缆，而CAT5有四对电缆，CAT6的电缆比Cat5厚四双电缆，等等。

不同类型的电缆将定义不同的名称。除了不同的数字外，它们之后的英语字母也不同。例如：CAT5E，CAT6，CAT6A。数字越大，标准越新，这意味着传输距离的时间越长，速度越高！呢

为了提供现实的情况kaiyun官方网站登录入口，我们可以在100Mbps网络上使用5类电缆；但是，如果您希望网络速度达到千兆位，则需要至少使用Cat5e等标准电缆。而且，如果您希望网络速度达到10,000千兆位，则需要使用CAT6，即6级电缆来达到理论速度。

如果您的带宽达到10千兆位，但是您的电缆无法跟上，并且您只使用5级有线CAT5，那么您的实际网络速度绝对不会达到10千兆位。原因是电缆无法支持如此快速的速度！

因此，当您回家时，请快点看看网络的带宽是什么。为什么实现了理论速度，但是实际使用无法达到如此快的网络速度。原因可能是因为您的电缆太老了，因此您可以将其扔掉并用新的电缆替换。

电缆名称电缆简介电缆速度

cat-1

以前在传统电话网络线上使用

没有任何

CAT-2

过去，它用于令牌环网络

4 mbit/s

CAT-3

提供16MHz带宽，通常在10mbit/s以太网网络上使用

10 mbit/s

CAT-4

提供20MHz带宽，通常在16 mbit/s的令牌环网络中使用

16 mbit/s

CAT-5

提供100MHz带宽，目前通常用于快速以太网（100 mbit/s）

100 mbit/s

CAT-5E

提供125MHz带宽，目前通常用于快速以太网和千兆以太网（1000mbit/s）

1000 mbit/s

CAT-6

提供250MHz带宽，比CAT-5和CAT-5E高一半

2500 mbit/s

CAT-6A

提供500MHz带宽，用于10千兆以太网（10 Gbit/s）

10 Gbit/s

CAT-7

设计用于以600MHz频率传输信号

未确定

4。电缆连接器

连接器在我们的电缆的两端安装。该连接器的名称是“ RJ45连接器”。实际上，这就是我们所说的水晶头。它们已连接到网卡并切换端口。该连接器有八个销钉，与电缆内的八根铜线对齐，必须按照正确的顺序与销钉对齐，以确保通信。

电缆和销钉对准

您应该听到连接电缆的公式，即“橙色，白色，橙色，绿色，白色，蓝色，白色，棕色，白色，棕色”。此连接方法称为“ 568b”。实际上，这是插图中的顺序。确保订单正确，然后将其与水晶头的8个引脚对齐，以便完成任务！

引脚连接

在网络通信中，实际上是在另一端将引脚1连接到另一端的引脚1，另一端将引脚2连接，依此类推。由于其特征的电缆在另一端穿过电缆，因此我们将此连接方法称为“直通”。

数据传输和接收

其中一些电缆用于传输数据，另一个电缆用于接收数据。在这里，我们使用TX表示传播和TR代表接收。如图所示，第一对引脚用于传输数据，第二对引脚用于接收数据。

主机直接连接到开关

当我们通过网络电缆将主机连接到开关时，开关非常聪明。在此末端的Crystal Head接口处，它知道使用第一对引脚接收数据并使用第二对引脚传输数据。正是由于这个名称是一个开关，并且交换了有关此位置的信息。

主机直接连接到主机（或开关）

但是，如果我们将该主机的网络电缆连接到另一个主机或路由器，而不是开关怎么办？会发生什么？引脚布置不正确。他们使用相同的引脚发送和接收数据，这导致数据无法传输！因此，我们不能在此处使用“通行电缆”，但需要使用“交叉”，即用于传输与接收数据的引脚相对应的数据的引脚可以解决该问题（将一个开关连接到另一个开关也是如此）。

自动MDI-X自动销逻辑切换功能

我现在可以理解您的心情，您一定会说，这太痛苦了，对吗？我们不仅需要使用不同的以太网电缆或连接器，而且还需要确保电线序列完全对应。我只想说“我无能！”为了避免我们陷入这一困境，我们有一项成为“自动MDI-X”的技术。尽管“自动MDI-X”支持的设备可以检测是否使用了错误的电缆，然后在逻辑上切换销函数以匹配电缆，但应注意，只有以太网标准为100base-T及以上才能支持该技术。

因为我们现在使用的以太网标准基本上基本上高于100base-T，所以我们不必担心通过电缆和跨界电缆的问题，但我们仍然应该记住它们之间的区别。

当我们的以太网标准达到1000Base-TX时，发生了变化。此时，我们使用所有四对电线进行数据传输（较旧的标准只需要两对）。有两种工作方法，即1000Base-T和1000Base-TX。

1000Base-TX标准

1000Base-TX的标准是使用两对电线进行传输，并使用两对电线进行接收。如果您想使用此标准，我们需要将网络电缆升级到CAT6或更高。

1000Base-T标准

1000Base-T标准是使用所有四对电线同时发送和接收，这是一种非常特殊的方式，仅需要使用CAT5E标准电缆。

5。光纤

光纤

铜线的替代方法是光纤。光纤使用的材料是“玻璃梁”。使用此材料，脉冲信号将通过“玻璃梁”通过“玻璃束主”传输到另一端。让我们回顾一下我们在初中进行的物理实验。当我们将光束撞到流动的弯曲水柱上时，光将沿水柱的方向传输。在这里，我们使用“光的完全反射”原则。

光的全部反射

通常在路由器和交换机等网络设备之间使用光纤，也可以用于我们从未见过的服务器中。

6。完整和半封面

让我们回顾一下充实和半双链，看看它们的工作原理。

6.1完整的双工

完整的双工意味着UTP未屏蔽的扭曲的一对电缆需要同时发送和接收信息。如图所示，这要求两端的两个设备同时支撑发送和接收。

完整的双工6.2半双层（半双链）

有时，两端设备的一端可能不支持同时发送和接收信息。因此，在发送信息后，您需要等待一段时间，然后在收到另一方的答复后再次发送信息。此方法是“半封面”。

半复式

根据完整双链体和半双链的特征，光纤具有两种不同的使用方法：

7。单核纤维和双核光纤7.1单核纤维（单核）

由于无法同时发送和接受，因此只能以半封面模式运行单核纤维。

单核光纤7.2双核纤维（双核）

由于其双核性质，一个核心专用于传输，另一个核心用于接收，因此双核光纤支持完整的双工模式操作。

双核纤维

如果我们自己连接纤维，但不能正常使用，我们可以尝试交换光纤方向，并且可以解决问题。

双核纤维和单核纤维

企业网络通常使用双核光纤，通常在开关，路由器和服务器之间。对于房屋中使用的纤维，网络服务提供商通常仅提供单核光纤。

8。单模和多模式光纤

接下来，让我们谈谈单模纤维和多模纤维。它们看起来可能非常相似，但是由于使用的不同类型的光线，它们的差异很大。

8.1单模式光纤（SMF：单模式光纤）

单模光纤将激光用作光源，这更昂贵，但是可以将此灯传输到更长的距离，并且可以轻松到达2公里或更长的距离。服务提供商通常在不同建筑物中使用单模光纤来促进每个用户对Internet的平稳访问。

单模式光纤8.2多模式光纤（MMF：多模式光纤）

多模纤维将LED用作光源，并非特别强大，因此只能以较短的距离（500m或更少）传输，通常用于同一建筑物中的网络连接，结果非常好。同时，由于LED的生产成本相对较低，如果您关心价格，则可以选择这种纤维。

多模纤维9。纤维弯曲度

尽管光纤是由玻璃制成的，但即使在一定程度上弯曲，它也具有很强的灵活性，也不会造成损坏。纤维都具有最大弯曲半径（取决于光纤），纤维包裹的程度可导致信号衰减水平不同（信号被衰减或丢失）。如果您想知道家庭光纤的最大弯曲度是多少，则可以联系网络服务提供商。

纤维弯曲10级。纤维连接器

有许多不同类型的连接器（连接器）。在这里，您应该知道，光纤不仅用于网络连接，而且还可能还有其他用途。

光纤连接器

例如：LC类型连接器通常用于连接开关和路由器，我们通常以双核配置看到它们；虽然SC类型的连接器是较旧的类型，看起来更大，我们通常会在配电柜中看到它们。

分销柜

某些开关的特殊接口看起来为空，而某些开关完全由这些接口组成，这些接口用于安装收发器模块，并且这些接口可用于不同的目的，但通常它们用于匹配不同电缆的连接器，这些连接器支持不同的电缆类型，包括单模式和多模式纤维。它们还支持不同的速度，例如1G或10G速度；它们还支持不同的电缆长度，例如40公里电缆的收发器要比拥有1公里的收发器贵得多。

开关上的特殊接口

这些开关是由许多端口准备的最终原因是促进我们匹配不同的收发器以完成不同的业务场景。我们甚至可以安装“ RJ45收发器”，以满足我安装扭曲的配对电缆的需求。

RJ45收发器11。Wi-Fi连接

通信的另一种方法是无线Wi-Fi通信。它不需要电缆连接。无线网络就像一个无线开关，它允许将无线设备（例如手机和笔记本电脑）链接到接入点，但是此访问点需要链接到有线网络。此时，可以在同一网络中使用有线设备和无线设备。当然，并非所有设备都将连接到无线访问点。例如，我们无法将路由器或服务器连接到无线访问点。

无线网络

Wi-Fi网络不适用于802.3以太网标准，该标准使用802.11标准（802.11标准描述了如何使用无线电波对信息进行格式和编码）。尽管它们不是相同的以太网，但它们都是由IEEE配制的，因此数据格式有许多相似之处。

总结

网络可以连接或无线，并且网络连接可以使用铜或光电缆。

以太网标准描述了物理连接的电缆的类型以及如何格式化数据

UTP具有四对扭曲对，有些是用于数据传输的，而另一些则用于数据接收。

电缆可以直接或交叉方式连接到开关

如今，大多数平台支持自动MDI-X，该Auto MDI-X自动检测和调整电缆

双工设备可以同时发送和接收数据，而半教导需要在发送数据之前接收响应。

双核纤维支持完整的双工，单核纤维支持半双工

如果要连接短距离并节省更多成本，则可以选择多模光纤

如果要远程连接，则需要支付更高的价格，选择单模光纤，并使用正确的收发器。

如果有线连接不满足您的需求，则可以使用无线网络连接

问题

1000Base-T以什么速度运行？您需要使用哪种类型的电缆？

哪种类型的UTP电缆将主机连接到开关？哪种类型的电缆可以将一个开关连接到另一种开关？

在这种情况下，我们需要使用自动MDI-X技术？

在这种情况下，需要纤维而不是UTP？什么时候需要单模光纤代替多模纤维？

什么是弯曲半径？应该使用哪种类型的电缆，并应特别注意弯曲半径？

请简要说明完整的双工工作模式的特征

网络地址

模拟SOHO网络

让我们回到“ SOHO网络”，看看一个相对特殊的情况。让我们将下图用作模拟的“ SOHO网络”。如果我们想通过网络中的主机将文件信息传递给打印机，因为打印机已连接到网络，我们可以实现此功能。该网络中有多个节点。让我问，我们的计算机主机如何知道将信息发送到哪里？

SOHO网络中的节点同时发送信息

尽管我们可以将印刷信息发送给网络中的所有节点，然后让节点确定信息是否以这种方式发送给自己是最致命的；想象一下，如果所有设备都同时发送信息怎么办？如果网络环境中有多个打印机，该怎么办？会发生什么？网络将是一团糟！因此，我们需要解决方案。

网络设备地址

实际上，互联网上的每个设备都有一个地址，该地址类似于我们公司，家人或亲戚和朋友的家庭住址。此地址必须是唯一的，因此我们可以通过邮寄包裹或在线购物来找到确切的位置。

MAC地址和IP地址

在同一域中，每个设备将有两个地址，即MAC地址和IP地址。这两个地址的使用方式不同。目前，我们将首先了解它们的特征和基本用法。以下章节将详细解释它们。

1. MAC地址

MAC地址

首先，让我们看一下“ MAC地址”。每个设备至少具有一个“ MAC地址”。确切地说，每张网卡都应具有一个“ MAC地址”。如果您的计算机有多个网卡，它将具有多个“ MAC地址”。生产网卡时，将使用永久的“ MAC地址”燃烧。

这与动物上的标记非常相似。主要是为了促进我们快速找到并确认这羊是否是我的，这是我的……我要遥远，回头看，“ MAC地址”是在网卡上品牌的标记，并且可以保证每个“ MAC地址”都是独一无二的。

MAC地址和发送信息

在同一网络中，当一种设备想快速找到另一个设备时，您可以搜索此地址。由于“ MAC地址”的独特性，我们可以轻松找到目标设备并准确地将信息发送到它。

2. IP地址

IP地址

除了“ MAC地址”外，每个设备还具有另一个地址，即“ IP地址”。该地址没有在设备上进行品牌，而是要求网络管理员将其分配给我们。与“ MAC地址”的长期和不规则特征相比，“ IP地址”似乎相对容易记住。您可能会问，已经有一个“ MAC地址”，那么为什么您仍然需要使用“ IP地址”？

在这里，我们需要考虑一个问题。目前，全球有超过60亿人。如果每个人都有设备，则意味着我们有60亿个“ MAC地址”。这是一个巨大的“ MAC地址库”。在如此巨大的库中找到特定的设备是在干草堆中找到针头的。

IP地址和发送信息

因此，“ MAC地址”通常用于本地网络中的设备搜索，并且管理员分配了“ IP地址”，这意味着每个国家，每个地区和每个城市的“ IP地址”都有特定的“ IP地址”，这对于我们来说非常方便。当我们想向国外的亲戚和朋友发送信息时，我们只需要确定其“ IP地址”所在的地区，然后详细查找其设备，这将变得非常容易。

3。网络寻址

两个LAN连接

例如，当公司变得越来越大时，分支机构将不可避免地出现。在这种情况下，将出现多个网络区域。目前，我们需要通过路由器将两个网络连接在一起。该路由器同时属于两个LAN的一部分。它的工作是将信息从一个网络细分传递到另一个网络。

通过先前的研究，我们都知道MAC地址用于本地LAN中的地址。因此，当我们想向另一个网络段中的打印机发送一块印刷信息时开yun体育app官网网页登录入口，仅使用MAC地址是不够的。目前，我们可以使用IP地址定位打印机的位置。

IP地址的工作流程

让我们看一下特定的工作流程。当网络段中的计算机准备将信息传递给打印机以打印时，我们的计算机将在此消息中添加“ IP地址”。此“ IP地址”是打印机的“ IP地址”。 At the same time, because the printer is on another network, the computer adds the router's "MAC address" to the information, first finds the router, and after the router receives the information, changes the "MAC address" to the printer's "MAC address", and then, the information can be accurately passed to the printer.

总结

The hosts have both a MAC address and an IP address

MAC addresses are often used in a local area network

The IP address can be used in local network segments, and can also be used in other network segments.

问题

Who assigns Mac addresses to computers? How many Mac addresses does a computer have?

To send messages in a local network segment, do I need an IP address?

结论

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