上课啦！！！“以太网布线和数据封装”复习课
以太网布线
以太网布线是一个重要主题,对于打算参考思科考试的你尤其如此。你必须真正了解下面3种电缆:
■直通电缆;
■交叉电缆;
■反转电缆。
接下来的几节将分别介绍这些电缆。
1.直通电缆
直通电缆用于连接如下设备:
口主机到交换机或集线器;
口路由器到交换机或集线器。
在直通电缆中，我们使用4根导线连接以太网设备。制作这种类型的电缆相对简单。图2-5展示
了以太网直通电缆中使用的4根导线。
注意，我们只使用了1、2、3 和 6号针脚。只需将两个1号针脚、两个2号针脚、两个3号针脚 和两个 6号针脚分别连接起来，电缆就制作好了，可用来组网。然而，需要记住的是，这种电缆只能用于以太网，而不能用于语音网络、其他LAN和WAN。
3.交叉电缆
交叉电缆可用于连接如下设备:
口交换机到交换机;
口集线器到集线器;
口主机到主机; .
口集线器到交换机;
口路由器到主机;
口路由器到路由器(使用快速以太网端口)。
这种电缆也使用4根导线，且这4根导线与直通电缆使用的相同。我们只需将不同的针脚连接起来即可，图2-6说明了以太网交叉电缆是如何使用这4根导线的。
注意，这里不是将两个1号、两个2号、两个3号、两个6号针脚分别相连，而是将1号针脚与3号针脚相连，将2号针脚与6号针脚相连。
4.反转电缆
虽然反转电缆不用于组建以太网，但可用于将主机的EIA-TIA 232接口连接到路由器的串行通信(COM)端口。
如果你有思科路由器或交换机，可使用反转电缆将运行HyperTerminal (超级终端)的PC与这些思科设备相连。这种电缆使用了全部8根导线来连接串行设备，虽然并非这8根导线都被用于发送信息。图2-7显示了反转电缆使用的8根导线。
这种电缆可能是最容易制作的，你只需将直通电缆的一端切断,将其反转过来，并连接到-个新
接头。
使用正确的电缆将PC连接到思科路由器或交换机的控制台端口后，你便可启动HyperTerminal创建一条连接并配置思科设备。配置过程如下。
(1)启动HyperTerminal,并给连接指定名称。如何命名无关紧要，但我总是将其命名为思科。然后，单击OK按钮。
(2)选择通信端口一COM1 或COM2,只要在PC上打开了该端口。
(3)现在指定端口设置。默认设置( 2400 bit/s和流量控制为“硬件”)不可行，你必须如图2-8所示指定端口设置。
注意，现在比特率为9600,而流量控制为“无"。现在单击OK按钮并按回车键，你将连接到思
科设备的控制台端口。
前面介绍了各种RJ45非屏蔽双绞线(UTP ),请问在图2-9所示的交换机之间，我们应使用哪种
电缆呢?
要让主机A能够ping 主机B,你必须使用交叉电缆将两台交换机连接起来。在图2-10所示的网络中，我们又应使用哪种电缆呢?
在图2-10中,我们使用了多种类型的电缆。对于交换机之间的连接，我们显然需要使用如图2-6所示的交叉电缆。但是，我们有一-条控制台连接，它使用的是反转电缆。另外，交换机和路由器之间的连接使用了直通电缆，主机到交换机的连接亦如此。这里没有串行连接，如果有，它将使用V.35电缆连接到WAN。
5.数据封装
主机通过网络将数据传输给另一台设备时，数据将经历封装: OSI模型的每一层都使用协议信息将数据包装起来。每层都只与其在接收设备上的对等层通信。
为通信和交换信息，每层都使用PDU ( Protocol Data Unit,协议数据单元)。PDU包含在模型每一层给数据添加的控制信息。这些控制信息通常被添加在数据字段前面的报头中,但也可能被添加在报尾中。
OSI模型每一层都对数据进行封装来形成PDU, PDU的名称随报头提供的信息而异。这些PDU
信息仅在接收设备的对等层被读取，然后被剥离，然后数据被交给下一层。
图2-11显示了各层的PDU及每层添加的控制信息。该图说明了如何对上层用户数据进行转换,
以便通过网络传输。然后，数据被交给传输层，而传输层通过发送同步分组来建立到接收设备的虚电路。接下来，数据流被分割成小块，传输层报头被创建并放在数据字段前面的报头中，此时的数据块称为数据段(一种PDU)。我们可对每个数据段进行排序，以便在接收端按发送顺序重组数据流。
接下来，每个数据段都交给网络层进行编址,并在互联网络中路由。为让每个数据段前往正确的网络，这里使用逻辑地址(如IP地址)。对于来自传输层的数据段，网络层协议给它添加一个控制报头，这样就生成了分组或数据报。在接收主机上，传输层和网络层协同工作以重建数据流，但它们不负责将PDU放到本地网段上一这是将 信息传输给路由器或主机的唯一途径。
数据链路层负责接收来自网络层的分组，并将其放到网络介质(电缆或无线)，上。数据链路层将每个分组封装成帧，其中帧头包含源主机和目标主机的硬件地址。如果目标设备在远程网络中,则帧将被发送给路由器，以便在互联网络中路由。到达目标网络后，新的帧被用来将分组传输到目标主机。
要将帧放到网络上，首先必须将其转换为数字信号。帧是由1和0组成的逻辑编组，物理层负责将这些0和1编码成数字信号,供本地网络中的设备读取。接收设备将同步数字信号,并从中提取1和0(解码)。接下来，设备将重组帧，运行CRC,并将结果与帧中FCS字段的值进行比较。如果它们相同，设备从帧中提取分组，并将其他部分丢弃,这个过程称为拆封。分组被交给网络层,而网络层将检查分组的地址。如果地址匹配，数据段被从分组中提取出,而其他部分将被丢弃。数据段将在传输层处理，而后者负责重建数据流，然后向发送方确认，指出接收方收到了所有信息。然后传输层将数据流交给.上层应用程序。
在发送端，数据封装过程大致如下。
(1)用户信息被转换为数据，以便通过网络进行传输。
(2)数据被转换为数据段，发送主机和接收主机之间建立一条可靠的连接。
(3)数据段被转换为分组或数据报，逻辑地址被添加在报头中,以便能够在互联网络中路由分组。
(4)分组或数据报被转换为帧，以便在本地网络中传输。硬件(以太网)地址被用于唯- -标识本地网段中的主机。
(5)帧被转换为比特，并使用数字编码方法和时钟同步方案。
将使用图2-12进步解释这个过程。
还记得吗，事实上由上层将数据流交给传输层。作为技术人员,我们并不关心数据流来自何方,因为这是程序员的事。我们的职责是，在接收设备处可靠地重建数据流，并将其交给上层。
详细讨论图2-12前，先来讨论端口号,以确保你理解它们。传输层使用端口号标识虚电路和上层进程，如图2-13所示。
使用面向连接的协议(即TCP)时，传输层将数据流转换为数据段,并创建-条虚电路以建立可靠的会话。接下来，它对每个数据段进行编号,并使用确认和流量控制。如果你使用的是TCP,虚电路将由源端口号和目标端口号以及源IP地址和目标IP地址(称为套接字)标识。别忘了，主机只能使用不小于1024的端口号(0~1023为知名端口号)。目标端口号标识了上层进程(应用程序),在接收主机可靠地重建数据流后,数据流将被交给该进程(应用程序)。
至此，你明白了端口号以及传输层如何使用它们，下面返回到图2-12。给数据块添加传输层报头信息后，便形成了数据段;随后，数据段和目标IP地址一起被交给网络层。(目标IP地址是随数据流一起由上层交给传输层的，它是由上层使用名称解析方法(可能是DNS)发现的。)
网络层在每个数据段的前面添加报头和逻辑地址( IP地址)。给数据段添加报头后，形成的PDU为分组。分组包含- -个协议字段，该字段指出了数据段来自何方(UDP或TCP),这样当分组到达接收主机后，传输层便能够将数据段交给正确的协议。
网络层负责获悉目标硬件地址(这种地址指出了分组应发送到本地网络的什么地方),为此，它使用ARP ( Address Resolution Protocol,地址解析协议)一详见第 3章。网络层的IP查看目标IP地址，并将其与自己的IP地址和子网掩码进行比较。如果比较表明分组是前往本地主机的，则ARP请求被用于请求该主机的硬件地址;如果分组是前往远程主机的，IP 将获悉默认网关(路由器)的IP地址。
接下来，网络层将分组向下传递给数据链路层，一同传递的还有本地主机或默认网关的硬件地址。数据链路层在分组前面添加一个报头，这样数据块将变成帧(之所以称其为帧，是因为同时给分组添加了报头和报尾，使其类似于书挡),如图2-12所示。帧包含一个以太网类型( Ether-Type)字段，它指出了分组来自哪种网络层协议。现在,将对帧运行CRC( Cyclic Redundancy Check,循环冗余校验),并将结果放在帧尾的FCS ( Frame Check Sequence,帧校验序列)字段中。
至此,可以用每次1比特的方式将帧向下传递给物理层了,而物理层将使用比特定时规则( bit timingrule )将数据编码成数字信号。网段中的每台设备都将同步时钟，从数字信号中提取1和0,并重建帧。重建帧后，设备将运行CRC,以确保帧是正确的。如果一切顺利， 主机将检查目标MAC地址和目标IP地址，以检查帧是否是发送给它的。
如果这一切让你眼花缭乱、头昏脑胀，请不要担心，第8章将详细介绍在互联网络中数据是如何被封装和路由的。
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