一、Internet网云

数据包在Internet中穿行时会经过许多网络设备。我们可将Internet想像为由无数相互连接的路由器组成的网络。通常，路由器之间还会有备用路由，数据包在从源设备传输到目的设备时有多种不同路径可供选择。在网络图中，人们常常用网云（Cloud）来代表Internet或任何其它复杂的网络，而不会显示连接的细节。

二、常见的网络线缆

要进行通信，必须存在源、目的及某种类型的通道（或介质）。介质通常是某种类型的物理线缆，也可以是无线的电磁波。源与目的之间的连接可以是直接的，也可以是间接的，还可能跨越多种介质类型。

物理线缆分为两类：

1. 金属电缆一般为铜或铝，使用电子脉冲传输信息。
2. 光纤由玻璃或塑料制成，使用光脉冲来传输信息

双绞线：现代的以太网技术一般使用称为双绞线(Twisted Pair, TP)的铜质电缆来连接设备。由于以太网是大多数局域网的基础，因此双绞线是最常见的网络布线类型。

同轴电缆：同轴电缆通常由铜或铝制成，有线电视公司使用了这种电缆来提供服务。它也可用于连接组成卫星通讯系统的各个组件。

光纤：光纤由玻璃或塑料制成。其带宽很高，因此可承载大量的数据。光纤用于主干网络、大型企业环境以及大型数据中心。电话公司也广泛使用光纤。

三、双绞线电缆

双绞线电缆由一对或多对绝缘铜线构成，其中每一对以塑料材质绝缘的铜线相互扭（绞绕）在一起──这即是双绞线名称的由来，最外面包裹着一层橡胶的防护套（总外皮），目的是减少干扰。与所有铜质电缆类似，双绞线使用电子脉冲来传输数据。每一对线中一条线是实心颜色，另一条是白底同色线。

数据传输对干扰或噪声很敏感，干扰或噪声会导致线缆的数据速率下降。双绞线电缆容易受到电磁干扰的影响（电磁干扰简称EMI，是噪声）。若多根电缆在很长一段距离中被捆扎在一起，还会发生另一种干扰——串扰（crosstalk）。串扰是指信号从一根电缆泄漏出去，串入附近的其它根电缆中对其造成干扰。若数据传输受到电磁干扰或串扰的破坏，则必须重新传输数据，这会降低介质数据传送能力/效率。类似于发生了冲突，只能后退等待一段时间再重新发送数据，这样时间就耽搁掉了，整体传输效率就下降了。

针对干扰情况不同的场合，可采用三种类型的双绞线电缆：非屏蔽双绞线UTP、屏蔽双绞线STP和 外屏蔽双绞线ScTP。

屏蔽：外层包裹有金属编织物箔层，能更好抵抗外界电磁干扰EMI和无线电射频干扰RFI。

非屏蔽双绞线(UTP)是中国及北美等许多地区最常用的网络电缆类型。屏蔽双绞线STP及ScTP（和F-UTP）在欧洲国家应用最为广泛。

UTP电缆：成本低、带宽较高、安装容易。此类电缆用于连接工作站、主机和网络设备。此类电缆的表皮内包含的线对数量不定，但最常见的是4对。每一线对都由特定的颜色代码标识。

STP及ScTP电缆：在某些EMI和RFI非常强的电子环境中，或在某些对电磁干扰极端敏感、要求极高的场合（如核电、军事、民航等部门），要用具有屏蔽功能的电缆如STP或ScTP电缆，但这两种电缆都非常昂贵，灵活度不高，且有一些由屏蔽而带来的额外要求，使用起来相当不便。

在双绞线布线中，每单位长度的绞合数量决定了电缆的抗干扰能力。用于传输电话语音通信量的双绞线电缆称为CAT3三类线，此类电缆每英尺绞绕3至4次，抗干扰能力较弱。用于数据传输的双绞线电缆称为CAT5五类线，此类电缆每英寸绞绕3至4次，抗干扰能力较强。

常见的电缆类型有3类线、5类和5e类线（超5类线）、6类线、7类线、8类线。

所有种类的数据级UTP电缆都用RJ-45水晶头（聚氯乙烯PVC透明塑料）作为端头。RJ-45型网络插头俗称水晶头，有8槽8金属簧片。屏蔽水晶头外包有金属屏蔽层。

四、双绞线布线标准

进行布线时，务必遵循布线标准。制定布线标准目的是确保数据网络的运作符合规定的性能级别。

布线标准是用于安装和测试电缆的一组规范。标准指定了在特定环境中使用的电缆类型、传导材料、引线、电线尺寸、屏蔽方式、电缆长度、连接器类型以及性能限制。

许多组织都参与了布线标准的制定。其中一些组织仅具有本地管辖权，还有许多组织提供的标准在全世界范围内被广泛采用。

随着以太网在世界各地的推广，人们开始审慎研究使用结构化布线来供电的可行性。1999年，IEEE着手制定以太网供电(PoE)标准，即2003年6月正式发布的IEEE 802.3af，人们遵循该标准来通过4线对的双绞线电缆即网线随以太网数据传送48伏直流电（受电设备最高功率12.95W）。以太网供电使网络工程师在设计端点设备（如无线接入点AP、摄像头和IP电话）位置时具有了更大的灵活性，因为他们无需在设备附近专门设置电源插座。例如10M和100M双绞线的8根线中只有1、2、3、6用于传输数据，4、5、7、8空着不用，所以这四根线就可用于传送直流电。

五、UTP线缆

TIA/EIA组织定义了电缆末端线序的两种不同模式（布线方式），称为T568A和T568B。安装网线时必须在T568A和T568B两种布线模式中选择一种，并严格遵循。注意：在电缆内部始终是X白跟X成对绞在一起。

1、直通线与交叉线

使用T568A和T568B布线标准可创建两种类型的电缆：直通电缆和交叉电缆。这两种电缆都可用于数据布线。

直通电缆是最常见的电缆类型：如果一端是T568A，那么另一端也是T568A；如果一端是T568B，那么另一端也是T568B。

交叉电缆会同时使用两种布线模式：电缆一端是T568A，另一端是T568B。

直通电缆和交叉电缆在网络上都有其特定的用途。连接两个设备所需电缆类型取决于设备用来发送和接收数据的线对。两个直接连接、并且使用不同引脚来进行发送和接收的设备称为不相似设备。它们需要使用直通电缆来交换数据。两个直接连接、并且使用相同引脚来进行发送和接收的设备称为相似设备。它们需要使用交叉电缆来交换数据。

不相似设备：例如PC和交换机：PC的水晶头用引脚1和2发射，引脚3和6接收；交换机水晶头用引脚1和2接收，引脚3和6发射。PC上用于发射的引脚与交换机上用于接收的引脚对应；反之亦然。因此，需要使用直通电缆连接二者。这样则连接到PC引脚1和2（发射）的电线会通到交换机引脚1和2（接收）去，等等。

在数据传输中，为了减少和抑制外界干扰，发送和接收的数据均以差分方式传输，即每一对线互相扭在一起传输一路差分信号，所以是两个脚发射、两个脚接收。差分信号是指一根线以正电平方式传输信号，另外一根线以负电平方式传输同一信号。当线路中出现干扰信号时，其对两根线的影响是相同的。因而在接收端对两路信号执行差分即减法运算，即可在还原出原始信号的同时，消除或者说屏蔽掉这些干扰信号。

由于常用差分编码来传输信号，所以发送需TX+和TX-二者求差得到实际信号，同理接收也需RX+和RX-两个。一般是：发射两根绞在一起，接收两根绞在一起。

需要直通电缆的不相似设备包括：

1. 交换机到路由器以太网端口。
2. PC到交换机。

需要交叉电缆的相似设备包括：

1. 两台PC。
2. 两台交换机。
3. 两台路由器以太网端口。
4. PC到路由器以太网端口。

某些较新设备可自动察觉用于发射和接收的引脚，并相应调整自己的内部电路连接。这种“端口自动翻转”功能使得不论用直通线还是交叉线都能保证连接成功、通信正常。我们后面实验中要用的TP-LINK无线路由器和无线AP都支持这种功能。

2、反转线

反转线：两头线对顺序完全相反（PC机串口到交换机、路由器等网络设备的控制台端口，用于配置）

六、UTP电缆连接

UTP和STP电缆的端头通常为RJ-45水晶头，水晶头是插头组件，压接在电缆的末端。插孔则是插座组件。电缆上的水晶头会插入插孔中。

为UTP电缆做水晶头时，仅需将少量扭在一起的电线分开以便插入插孔，尽量降低干扰影响。确保将电线推入水晶头底部，使水晶头紧压在电线表皮上，可确保良好的电气接触，并提供稳固的线缆连接。

七、电缆测试

电缆进行端接后，必须目视检查是否所有电线都根据T568A或T568B进行连接。除了目视检查外，还需检查电缆的电气情况，以确定网络电缆安装是否存在问题或缺陷。

常见问题：线对反接、开路、短路、线对散开

衰减（通常也称为插入损耗）是表示信号强度下降量的一般性术语。信号通过任何介质传输都会发生自然衰减。衰减限制了可用于发送消息的网络电缆长度。

串扰是线对之间的信号泄漏。若是在发射端测量的此值，则称为近端串扰(NEXT)。若是在电缆的接收端测量的此值，则称为远端串扰(FEXT)。这两种形式的串扰都会降低网络性能，而且通常是因端接时散开(untwist)太多电缆所造成的。

八、布线最佳做法

1. 网络中使用的电缆类型和组件必须遵循该网络适用的标准，这一点非常重要。现代融合网络使用同一根线缆传输语音、视频和数据通信量，因此融合网络使用的电缆必须能够支持所有这些应用。
2. 电缆标准指定了不同类型电缆的最大长度。应始终遵循适用于所安装电缆类型的长度限制。
3. 如同所有铜质电缆一样，UTP容易受到EMI干扰。因此安装电缆时，应使之远离诸如高压电缆和荧光灯之类的干扰源。电视机、计算机显示器和微波炉也可能造成干扰。在某些环境中，需要将数据电缆安装在导管中，以防遭受EMI和RFI干扰。
4. 错误的端接和劣质电缆与水晶头也会降低电缆的信号承载能力。务必遵循电缆端接的制作规则，并进行测试以确保端接制作正确。
5. 测试所有电缆安装，以确保连接和工作的正常。
6. 安装时为所有电缆贴上标签，并在网络文档中记录电缆的位置。