局域网组建管理与维护
教案
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年 月 日 2课时 多媒体教室
2.1 局域网传输介质
1. 输介质的特点
2. 输介质的分类
3. 网线的制作
输介质的分类
网线的制作
网线的制作
理论+机房实践
1
1
双绞线是将一对或一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中而形成的一种传输介质,是
目前局域网最常用到的一种布线材料。为了降低信号的干扰程度,电缆中的每一对双绞线一
般是由两根绝缘铜导线相互扭绕而成,双绞线也因此而得名,如图2-1所示。双绞线一般用
于星型网的布线连接,两端安装有RJ-45头(俗称水晶头),连接网卡与集线器。
双绞线(塑料绝缘带色标)
护套
双绞线主要分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)两种,如果按电气性能划分的
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话,通常分为3类、4类、5类、超5类等类型,数字越大,版本越新,技术越先进,带宽
也越宽,当然价格也越高
2
应用于计算机网络的同轴电缆主要有两种,即“粗缆”和“细缆”,它们都属于“基带同轴电缆”(以区别于广播电视所用的“宽带同轴电缆”)。同轴电缆以硬铜线为芯,外包一层绝缘材
料,这层绝缘材料用密织的网状导体环绕,网外又覆盖一层保护性材料,如图2-4所示。计算机网络一般选用RG-8规格的以太网粗缆和RG-58规格的以太网细缆,它们的匹配阻抗均
为50 Ω。
护套 绝缘层
导体 屏蔽
3
与其他传输介质相比较,光缆的电磁绝缘性能好,信号衰变小,频带较宽,传输距离较
护护大。光缆主要是在要求传输距离较长,布线条件特殊的情况下用于主干网的连接。光纤(Fiber Optic Cable)以光脉冲的形式来传输信号,因此材质也以玻璃或有机玻璃为主。它由纤心、
套套色层和护套组成,如图2-10所示。 色色纤纤
层层心心
单芯单芯
光纤网络由于需要把光信号转变为计算机的电信号,因此在接头上更加复杂,除了具有
连接光导纤维的多种类型接头(如SMa、SC、ST、FC光纤接头)以外,还需要专用的光纤转
发器等设备,负责把光信号转变为计算机电信号,并且把光信号继续向其他网络设备发送。
2
1. ?
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年 月 日 2课时 多媒体教室
2.2 网络互连设备
2.2.1 网络适配器
2.2.2 集线器
2.2.3 交换机
2.2.4 路由器
2.2.5 网关
2.2.6 网络的扩展
网络互连设备的特点、分类及连接方法
网络的扩展
理论+机房实践
2.2.1
网络适配器是局域网系统中的通信控制器或通信处理机。通过它将用户工作站的PC机连接到网络上,实现网络资源的共享和相互通信。网络适配器执行数据链路层的通信规程,
实现物理层信号的转换。在局域网中通常把它做成一块设备卡,安装在PC机的扩展槽中,因而又称之为网卡或网络接口卡。
当计算机连接的网络的发送与接收位串速度比计算机的CPU速度快时,CPU并不需要处理位串的发送与接收,而是由连接计算机和网络的网络适配器来处理数据包的传输和接收
所有细节的。所以说,网络适配器的功能就像一种I/O设备,是为特定的网络技术而制造的,
并不需要CPU就能处理数据的传输和接收细节。
由于网络技术的飞速发展,网卡的总线位数已由8位提高到16位、32位乃至64位,其带宽也由10 Mb/s升至100 Mb/s,千兆网目前也开始投入应用。
2.2.2
1
集线器有多种类型,各个种类具有特定的功能,提供不同等级的服务。依据总线带宽的
不同,Hub分为10 Mb/s、100 Mb/s和10/100 Mb/s自适应三种;若按配置形式的不同,Hub
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可分为独立型、模块化和堆叠式三种;根据端口数目的不同,Hub主要有8口、16口和24
口等几种;根据工作方式的不同,Hub可分为智能型和非智能型两种。目前所使用的Hub
基本是前三种分类的组合。依据工作方式区分有较普遍的意义,可以进一步划分为被动集线
器、主动集线器、智能集线器和交换集线器四种。
1) 被动集线器
被动集线器只把多段网络介质连接在一起,允许信号通过,不对信号做任何处理。它不
能提高网络性能,也不能帮助检测硬件错误或性能瓶颈,只是简单地从一个端口接收数据并
通过所有端口分发,这是集线器可以做的最简单的事情。被动集线器是星型拓扑以太网的入
门级设备。
被动集线器通常有一个10Base-2端口和一些RJ-45接口。10Base-2接头可以用于连接主干。有些集线器还有可连到收发器的AUI端口以建立网络主干。 2) 主动集线器
主动集线器拥有被动集线器的所有性能,此外还能监视数据。在以太网实现存储转发功
能中,主动集线器在转发之前检查数据,纠正损坏的分组并调整时序,但不区分优先次序。
如果信号比较弱但仍然可读,则主动集线器在转发前可将其恢复到较强的状态,这使得
一些性能不是特别理想的设备也可正常使用。如果某设备发出的信号不够强,使得被动集线
器无法识别,那么主动集线器的信号放大器也可以使该设备继续正常使用。此外,主动集线
器还可以报告哪些设备失效,从而提供了一定的诊断能力。 3) 智能集线器
智能集线器比前两种集线器具有更多的优点,它可以使用户更有效地共享资源。除了具
有主动集线器的特性外,智能集线器还提供了集中管理功能。如果连接到智能集线器上的设
备出了问题,则可以很容易地进行识别、诊断和修补。
智能集线器的另一个特性是可以为不同设备提供灵活的传输速率。除了上连到高速主干
的端口外,智能集线器还支持到桌面的10 Mb/s、16 Mb/s和100 Mb/s的速率,即支持以太网、令牌环和FDDI。
4) 交换集线器
交换集线器就是在一般智能集线器功能上又提供了线路交换能力和网络分段能力的一
种智能集线器。由于集线器基本上是作为一种共享设备来定义的,因此很多时候也把它划入
入门级的交换机类型里。
2
1) RJ-45端口
图图2-11 2-11 集线器的集线器的RJ-45RJ-45端口端口
2) BNC端口
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图图2-12 2-12 集线器的集线器的BNCBNC端口端口
3) AUI端口
图图2-14 2-14 不同种类的收发器不同种类的收发器
4) 集线器堆叠端口
图图2-15 2-15 集线器的堆叠端口集线器的堆叠端口
2.2.3
交换机的英文名称为“Switch”,它是集线器的升级换代产品。从外观上来看,它与集线
器基本上没有多大区别,都是带有多个端口的长方形盒状体,如图2-16所示。交换机是按照通信两端传输信息的需要,采用人工或设备自动完成的方法把要传输的信息送到符合要求
的相应路由上的设备的统称,广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设
备。
图图2-16 2-16 交换机交换机 1
从广义上来看,交换机分为两种:广域网交换机和局域网交换机。广域网交换机主要应
用于电信领域,提供通信用的基础平台。而局域网交换机则应用于局域网络,用于连接终端
设备,如PC机及网络打印机等。从传输介质和传输速度上可分为以太网交换机、快速以太
网交换机、千兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。从规模应用
上又可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机等。各厂商划分的尺度并不是完全
一致的,一般来讲,企业级交换机都是机架式,部门级交换机可以是机架式(插槽数较少),也可以是固定配置式,而工作组级交换机为固定配置式(功能较为简单)。另一方面,从应用的规模来看,作为骨干交换机时,支持500个信息点以上大型企业应用的交换机为企业级交
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换机,支持300个信息点以下中型企业的交换机为部门级交换机,而支持100个信息点以内的交换机为工作组级交换机。
根据工作的
协议
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层交换机可分第二层交换机、第三层交换机和第四层交换机。
是对应于OSI/RM模型的第二协议层来定义的,因为它只能工作在
OSI/RM模型的第二层——数据链路层。第二层交换机依赖于数据链路层中的信息(如MAC地址)完成不同端口间的数据交换,主要功能包括物理编址、错误校验、帧序列以及数据流
控制,这是最原始的交换技术产品。
对应于OSI/RM模型的第三层——网络层,也就是说,这类交换机可以工
作在网络层,它比第二层交换机更高档,功能更强。第三层交换机因为工作于OSI/RM模型的网络层,所以它具有路由功能,它将IP地址信息提供给网络供路径选择,并实现不同网
段间的数据交换。当网络规模较大时,可以根据特殊应用需求将其划分为小而独立的VLAN网段,以减小广播所造成的影响。通常这类交换机采用模块化结构,以适应灵活配置的需要。
在大、中型网络中,第三层交换机已经成为基本的配置设备。
是采用第四层交换技术开发出来的交换机产品,当然它工作于OSI/RM模型的第四层——传输层,直接面对具体应用。第四层交换机支持的协议是各种各样的,如
HTTP,FTP、Telnet、SSL等。在第四层交换中为每个供搜寻使用的服务器组设立虚IP地址(VIP),每组服务器支持某种应用。在域名服务器(DNS)中存储的每个应用服务器的地址是
VIP,而不是真实的服务器地址。
2
1) 本地配置方式
交换机的本地配置方式是通过计算机与交换机的Console端口直接连接的方式进行通信
的,它的连接示意图如图2-17所示。
2) 远程配置方式
(1) Telnet方式:Telnet协议是一种远程访问协议,可以用它登录到远程计算机、网络
设备或专用TCP/IP网络。Windows系统、UNIX/Linux等系统中都内置有Telnet客户端程序,我们可以用它来实现与远程交换机的通信。
(2) Web浏览器方式:当利用Console端口为交换机设置好IP地址信息并启用HTTP服务后,即可通过支持JAVA的Web浏览器访问交换机,并可通过Web浏览器修改交换机的各种参数并对交换机进行管理。
2.2.4
1
路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备,它能将不同网络或网段之间的数据信息
进行“翻译”,以使它们能够相互“读懂”对方的数据,从而构成一个更大的网络。路由器与前
面所介绍的集线器和交换机不同,它不是应用于同一网段的设备,而是应用于不同网段或不
同网络之间的设备,属网际设备。路由器之所以能在不同网络之间起到“翻译”的作用,是因为它不再是一个纯硬件设备,而是具有相当丰富路由协议的软、硬结构设备,如RIP协议、OSPF协议、EIGRP协议、IPV6协议等。这些路由协议就是用来实现不同网段或网络之间
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的相互“理解”。
从本质上说,路由器也是一台计算机,其操作系统是在计算机引导时从ROM中装入内存的。随着Internet和企业网络的不断普及,路由器这种网络设备也被大量地采用。目前,
市场上的路由器品牌很多,其中Cisco(思科)路由器在技术方面最为权威,从某种意义上来
说它是路由器的代名词,所以人们一讲到路由器就会想到Cisco。Cisco的路由器不仅产品非常齐全(低端有Cisco 1600/1700系列,中端有Cisco 2500/2600/3600系列,高端有Cisco 7200/12000系列等),而且其技术也是最先进的,它引导着整个市场。
新购买的路由器的配置文件是空的,管理人员必须编辑路由器的配置文件,并将其写入
路由器的NVRAM(属于一种内存)。这样,路由器在下次启动时会根据配置文件来进行相应
操作。路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径,并将该数
据有效地传送到目的站点。由此可见,选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。
为了完成这项工作,在路由器中保存着各种传输路径的相关数据——路径
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
(Routing Table),供路由选择时使用。路径表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的
名字等内容。路径表可以是由系统管理员固定设置好的,也可以由系统动态修改,既可以由
路由器自动调整,也可以由主机控制。
在路由器中涉及到两个有关地址的名字概念,那就是:静态路径表和动态路径表。由系
统管理员事先设置好固定的路径表称之为静态(Static)路径表,它一般是在系统安装时根据网
络的配置情况预先设定的,不会随网络结构的改变而改变;动态(Dynamic)路径表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路径表。路由器根据路由选择协议(Routing Protocol)提供的功能,自动学习和记忆网络运行情况,在需要时自动计算数据传输的最佳路径。 2
路由器的主要功能就是“路由”的作用,通俗地讲就是“向导”作用,主要用来为数据包转发指明一个方向。但如要细分的话,路由器的“路由”功能可以分为以下几个方面:
(1) 在网际间接收结点发来的数据包,然后根据数据包中的源地址和目的地址,对照
自己缓存中的路径表,把数据包直接转发到目的结点,这就是路由器最主要,也是最基本的
作用——路由作用。
(2) 为网际间的通信选择最合理的路由。这个功能其实是上述路由功能的一个扩展。如
果有几个网络通过各自的路由器连在一起,一个网络中的用户要向另一个网络中的用户发出
访问请求,路由器就会分析发出请求的源地址和接收请求的目的结点地址中的网络ID号,找出一条最佳、最经济、最快捷的通信路径。就像我们平时到了一个陌生的地方,不知道到
目的地的最佳走法,这时我们就得找一个向导,这个向导就会告诉我们这个最佳的路径,因
为他熟悉各条路的走法。这里所讲的路由器就相当于“向导”。
(3) 拆分和包装数据包。这个功能也是路由功能的附属功能。因为有时在数据包转发过
程中,由于网络带宽等因素,数据包过大的话,很容易造成网络堵塞,这时路由器就要把大
的数据包根据对方网络带宽的状况拆分成小的数据包,到了目的网络的路由器后,目的网络
的路由器就会再把拆分的数据包装成一个原来大小的数据包,再根据源地址网络路由器的转
发信息获取目的结点的MAC地址,发给本地网络的结点。
(4) 不同协议网络之间的连接。目前多数中、高档的路由器往往具有多通信协议支持的
功能,这样就可以起到连接两个不同通信协议网络的作用。如常用的Windows 2000操作平台所使用的通信协议主要是TCP/IP协议,但是如果是NetWare系统,则所采用的通信协议主要是IPX/SPX协议,还有一些特殊协议网段,这些都需要靠支持这些协议的路由器来连
接。
(5) 目前许多路由器都具有防火墙功能(可配置独立IP地址的网管型路由器),能够起到基本的防火墙作用,即能够屏蔽内部网络的IP地址,自由设定IP地址、通信端口过滤,使
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网络更加安全。
3
路由器具有非常强大的网络连接和路由功能,可以与各种各样的不同网络进行物理连
接,这就决定了路由器的接口技术非常复杂,越是高档的路由器其接口种类也就越多。路由
器既可以对不同局域网段进行连接,也可以对不同类型的广域网络进行连接,所以路由器的
接口类型一般也就可以分为局域网接口和广域网接口两种。另外,因为路由器本身不带有输
入和终端显示设备,但需要进行必要的配置后才能正常使用,所以一般的路由器都带有一个
控制端口“Console”,用来与计算机或终端设备进行连接,通过特定的软件来进行路由器的
配置。
1) 局域网接口
(1) AUI端口:是用来与粗同轴电缆连接的接口,它是一种“D”型15针接口,这在令牌环网或总线型网络中是一种比较常见的端口之一。路由器可通过粗同轴电缆收发器实现与
10Base-5网络的连接,但更多的是借助于外接的收发转发器(AUI to RJ-45),实现与10Base-T以太网的连接。当然也可借助于其他类型的收发转发器实现与细同轴电缆(10Base-2)或光缆(10Base-F)的连接。这里所讲的路由器AUI接口主要用于与以粗同轴电缆作为传输介质的网
络进行连接。AUI接口示意图如图2-19所示。
AUIAUI接口接口
图图2-19 2-19 路由器路由器AUIAUI接口示意图接口示意图
(2) RJ-45端口:是我们常见的双绞线以太网端口,因为在快速以太网中主要采用双绞
线作为传输介质,所以根据端口的通信速率的不同,RJ-45端口又可分为10Base-T网的RJ-45
端口和100Base-TX网的RJ-45端口两类。其中,10Base-T网的RJ-45 端口在路由器中通常
标识为“ETH”,而100Base-TX 网的RJ-45端口则通常标识为“10/100b TX”,这主要是现在
快速以太网路由器产品多数还是采用10/100Mb/s带宽自适应的。其实这两种RJ-45端口仅
就端口本身而言是完全一样的,但端口中对应的网络电路结构是不同的,所以也不能随便接 光纤接光纤接
(3) SC端口:就是我们常说的光纤端口,它用于与光纤的连接。一般来说,这种光纤口口端口是不太可能直接用光纤连接至工作站的,一般是通过光纤连接到快速以太网或千兆以太
网等具有光纤端口的交换机的。这种端口一般在高档路由器中才具有,都以“100b FX”标注,
如图2-20所示。
图图2-20 2-20 路由器光纤接口示意图路由器光纤接口示意图
2) 广域网接口
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路由器不仅能实现局域网之间的连接,更重要的是还能实现局域网与广域网、广域网与
广域网之间的互连。但因为广域网规模大,网络环境复杂,所以也就决定了路由器用于连接
广域网端口的速率要求非常高,在以太网中一般都要求在100 Mb/s以上。 4
1) 路由器与局域网接入设备之间的连接
(1) RJ-45 to RJ-45:这种连接方式就是路由器所连接的两端都是RJ-45接口的。如果路由器和集线设备均提供RJ-45端口,那么,可以使用双绞线将集线设备和路由器的两个端口
连接在一起。需要注意的是,与集线设备之间的连接不同,路由器和集线设备之间的连接不
是使用交叉线,而是使用直通线,也就是说,跳线两端的线序完全相同,但也不是说只要线
序相同就行,对于100 Mb/s的网络来说就采用100 Mb/s交换法。再一个需要注意的是,集
线设备之间的级联通常是通过级联端口进行的,而路由器与集线器或交换机之间的互连是通
过普通端口进行的。
(2) AUI to RJ-45:这种情况主要出现在路由器与集线器相连。如果路由器仅拥有AUI端口,而集线设备提供的是RJ-45端口,那么,必须借助于AUI to RJ-45收发器才可实现两者之间的连接。当然,收发器与集线设备之间的双绞线跳线也必须使用直通线。
(3) SC to RJ-45或SC to AUI:这种情况一般是路由器与交换机之间的连接。如果交换
机只拥有光纤端口,而路由设备提供的是RJ-45端口或AUI端口,那么必须借助于SC to RJ-45或SC to AUI收发器才可实现两者之间的连接。收发器与交换机设备之间的双绞线跳
线同样必须使用直通线,但是实际上出现交换机为纯光纤接口的情况非常少见。 2) 路由器与Internet接入设备的连接
(1) 通过异步串行口连接。这种异步串行口我们在前面已有介绍,它主要是用来与
Modem进行连接的,用于实现远程计算机通过公用电话网接入局域网络。除此之外,也可
用于连接其他终端。当路由器通过电缆与Modem进行连接时,必须使用AYSNC to DB-25或AYSNC to DB-9适配器来连接。路由器与Modem或终端的连接如图2-24所示。
图图2-24 2-24 路由器与路由器与ModemModem通过异步串行口连接示意图通过异步串行口连接示意图
(2) 通过同步串行口连接。路由器所能支持的同步串行端口类型比较多,如Cisco系统
就可以支持5种不同类型的接口,分别是EIA/TIA-232接口、EIA/TIA-449接口、V.35接口、
X.21串行电缆和EIA-530接口。需要注意的是,一般来说,适配器连线的两端是采用不同
的外形(一般带插针的一端称之为“公头”,而带有孔的一端称之为“母头”),但也有例外,
“EIA-530”接口两端都是一样的接口类型,这主要是考虑到连接的紧密性。其余各类接口的
“公头”为DTE(Data Terminal Equipment,数据终端设备)连接适配器,“母头”为DCE(Data
Communications Equipment,数据通信设备)连接适配器。图2-25所示为同步串行口与Internet
接入设备连接的示意图。在连接时只需要对应看一下连接用线与设备端接口类型就可以判定
连接是否正确。
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图图2-25 2-25 路由器与路由器与ModemModem通过同步串行口连接示意图通过同步串行口连接示意图
(3) 通过ISDN BRI端口连接。ISDN在互联网接入方面也确实带来了一些可行的解决方
案,在路由器的开发设计中也特定为与ISDN设备之间的连接准备了相应的模块,并预留了
特殊的端口。Cisco路由器的ISDN BRI模块一般可分为两类:一类是ISDN BRI S/T模块;另一类是ISDN BRI U模块。前者必须与ISDN 的NT1终端设备一起才能实现与Internet的连接,因为S/T端口只能接数字电话设备,所以不适用通过NT1连接现有的模拟电话设备;
而后者由于内置有NT1模块,我们称之为“NT1+”终端设备,它的“U”端口可以直接连接模拟电话外线,因此,无需再外接ISDN NT1,可以直接连接至电话线墙板插座。 2.2.5
网关(Gateway)又称信关,当异种网(指异种网络操作系统)互连,或者局域网与大型机互
连,以及局域网与广域网互连时,需要配置网关。网关设备比路由器要复杂得多,当异型局
域网连接时,网关除具有路由器的全部功能外,更重要的是可以完成由于操作系统差异而引
起的不同通信协议之间的转换。
2.2.6
1
大多数10 Mb/s集线器都拥有一个BNC端口。当集线器同时拥有BNC和RJ-45端口时,由于既可通过RJ-45端口与双绞线网络连接,又可通过BNC端口与细缆网络连接,因此,
可实现双绞线和细同轴电缆两个采用不同通信传输介质的网络之间的连接。这种双接口的特
性可用于兼容原有的细同轴电缆网络(10Base-2),并可实现逐步向主流的双绞线网络
(10Base-T)的过渡,当然还可实现与远程细同轴电缆网络(少于185 m)之间的连接。图2-26所示的是一种通过集线器所带有的BNC接口与双绞线RJ-45接口连接两种不同传输介质网
络的示意图。
图图2-26 2-26 使用同轴电缆扩充网络示意图使用同轴电缆扩充网络示意图
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图图2-27 2-27 使用同轴电缆连接集线器使用同轴电缆连接集线器 2
为了使集线器满足大型网络对端口的数量要求,一般在较大型网络中都采用集线器的堆
叠或级联方式来解决。但这两种方式的主要应用场合不一样,下面先来介绍堆叠方式。
堆叠方式是指将若干集线器以电缆通过堆叠端口连接起来,从而实现集线器端口数的扩
充。要注意的是,只有可堆叠集线器才具备这种端口,一个可堆叠集线器中一般同时具有
“UP”和“DOWN”堆叠端口。
图图2-28 2-28 堆叠集线器的连接示意图一堆叠集线器的连接示意图一
图图2-29 2-29 堆叠集线器连接示意图二堆叠集线器连接示意图二
3
1) 使用Uplink端口级联
大多数集线器都带有Uplink级联端口,如图2-30所示的就是一款带有Uplink端口的集线器。当使用集线器提供的专门用于上行连接的Uplink端口时,通常可利用直通跳线的双
绞线将该端口连接至其他集线器上除Uplink端口外的任意端口。
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图图图2-30 2-30 2-30 集线器的集线器的集线器的UplinkUplinkUplink端口端口端口
2) 使用普通端口级联
交叉线普通RJ-45端口普通RJ-45端口集线器间除了可以使用上面介绍的专用级联端口
(Uplink端口)进行级联外,还可以通过集线器的普通端口进行级联。但要注意的是,这时所
用的连接双绞线要用交叉线,就是说双绞线的两端要跳线,跳线的方法就是一端的第1-3与2-6脚对调,连接方法如图2-33所示。
图图2-33 2-33 使用普通端口级联集线器示意图使用普通端口级联集线器示意图
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