【局域网基本原理】

在局域网的组网中，有一些要求和规范需要考虑，以确保网络的稳定性和性能。通常情况下，局域网的组网可以划分为接入层、汇聚层和核心层三个层面。

1. 接入层：接入层是连接各种终端用户设备的层面，包括个人电脑、笔记本电脑、手机、打印机等。在接入层，主要考虑以下要求和规范：

• 网络接口类型：根据终端设备的需求和连接方式，可以选择以太网接口、Wi-Fi接口等。
• 接入速度：为了满足用户对网络带宽的需求，接入层应提供足够的带宽资源。
• 安全性：在接入层可以考虑使用网络访问控制（NAC）技术、网络隔离等手段，确保终端设备的安全接入。

1. 汇聚层：汇聚层是各种接入设备的汇聚点，连接接入层和核心层，主要考虑以下要求和规范：

• 网络设备选择：在汇聚层部署交换机等设备，用于连接多个接入层设备，并提供转发和汇聚功能。
• 带宽聚合：汇聚层需要具备足够的带宽聚合能力，以满足连接的多个接入设备的数据传输需求。
• 冗余和可靠性：为了提高网络的可靠性，可以在汇聚层部署冗余设备，以实现设备的冗余备份和故障切换。

1. 核心层：核心层是整个网络架构中最重要的部分，承担着网络的核心传输和转发功能，主要考虑以下要求和规范：

• 高带宽和低延迟：核心层需要提供高带宽和低延迟的传输能力，以支持大量数据的快速传输。
• 冗余和可靠性：为了保证网络的高可用性，核心层通常采用冗余设计，包括冗余链路、冗余设备等。
• 网络安全：核心层需要具备网络安全策略和措施，以保护网络免受各种安全威胁和攻击。

在局域网的组网中，常用的线缆类型包括：

• 双绞线：用于以太网的连接，包括Cat5、Cat5e、Cat6等不同规格的双绞线。
• 同轴电缆：主要用于电视信号传输和有线电视网络。
• 光纤：提供高速、远距离的数据传输，适用于需要大带宽和长距离传输的场景。

线缆在局域网组网中起着关键作用，它是网络性能和可靠性的基础。 选择适当的线缆类型和规格对于构建稳定、高性能的局域网至关重要。 常见的线缆类型包括双绞线、同轴电缆和光纤。双绞线通过将两根绝缘导线绞合在一起，减少干扰，成本低且易于安装和维护。同轴电缆主要用于电视信号传输和有线电视网络，具有抗干扰能力和较长传输距离。光纤是一种高速、远距离传输的线缆，具有高带宽、低延迟和抗干扰能力强的特点。 选择合适的线缆取决于网络的需求和预算。在设计局域网时，需要考虑带宽要求、传输距离和抗干扰能力等因素。 线缆的性能直接影响整个局域网的性能水平，因此在组网过程中，确保选择高质量、适合需求的线缆是非常重要的。

线缆

双绞线：

可能初听并不知道是什么东西，换个词大家应该就熟悉了，网线。确实，网线是双绞线的俗称，它在局域网组网中扮演着重要角色。根据线的制作方式，网线可以分为直通线和交叉线。目前市面上主要使用直通线，但有些厂家在设备装箱时可能会提供交叉线。这两种线的区别在于线序的不同。直通线按照T568B顺序制作，而交叉线一端按照T568A顺序，另一端按照T568B顺序制作。

T568A的线序是白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕，而T568B的线序是白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕。对于B类线序，作为网络专业人员，熟悉并记住这些线序是很重要的。有时需要自己制作网线或进行跳线架故障排除时会用到这些知识。在100Mbps的网速中，只使用了白橙、橙、白绿、绿这四根线，但在1000Mbps的网速中需要使用全部八根线，而且POE供电设备也需要全部接通。

根据制作品质和要求，网线可以分为五类线、六类线、超六类线等不同等级。等级越高，品质越好，传输效率也越高。

1. 五类线（Cat 5）：五类线是最早的标准化网线类型之一。它适用于传输最高100MHz频率的信号，支持传输速率高达100Mbps。五类线通常由四对双绞线构成，可以满足大多数家庭和小型办公室网络的需求。
2. 六类线（Cat 6）：六类线是一种高性能网线，适用于更高的传输速率和频率要求。它能够传输高达250MHz的频率，支持千兆以太网（Gigabit Ethernet）的速率。六类线采用更好的材料和设计，具有更好的抗干扰能力和传输性能，适用于大型企业网络和数据中心等高要求的环境。
3. 超六类线（Cat 6a或Cat 7）：超六类线是在六类线基础上进一步提升性能的网线类型。它能够传输更高频率的信号，通常达到500MHz或更高。超六类线采用更严格的规范和更高质量的材料，具有更低的串扰和更高的传输速率。它可以支持10千兆以太网（10 Gigabit Ethernet）及以上的速率，并且在长距离传输和抗干扰方面表现优秀。

有时候，个人电脑配备了千兆网卡，但只有百兆的带宽，很可能是使用了五类线。这种线的制作品质限制了它只能传输100Mbps的带宽数据。对于日常工作中遇到的网络速度较慢的情况，也可以尝试更换更高品质的网线来提升速度。

无论线的品质如何，网线的最远传输距离理论上是100米，但实际上极限值在70至80米之间。如果超过80米，建议使用光纤线缆。此外，还有一些特殊的线缆，实质上也是双绞线，例如用于调试设备的console接口转USB接口线缆，这种线缆对于网络专业人员来说是必备工具。还有一些用于设备堆叠的特殊线缆，这些线缆的接口和传输协议是由各个厂商自行定制的，不同厂商之间不兼容。

同轴电缆：

同轴电缆是一种常用的传输信号和数据的电缆类型。它由一个中心导体、绝缘层、金属屏蔽层和外部绝缘层组成，这些层被排列在同一轴线上，因此得名"同轴"电缆。

以下是同轴电缆的主要组成部分：

1. 中心导体：同轴电缆的中心部分是一个导电材料制成的单根导线，通常是铜或铜合金。它负责传输信号或数据。
2. 绝缘层：中心导体周围覆盖着一层绝缘材料，通常是聚乙烯（PE）或聚氯乙烯（PVC）。绝缘层的作用是阻止信号在传输过程中与外部环境发生干扰或损失。
3. 金属屏蔽层：绝缘层外面是一层金属屏蔽层，通常由铝箔和铜编织网组成。金属屏蔽层的作用是提供电磁屏蔽，阻止外部电磁干扰信号进入或信号泄漏出去。
4. 外部绝缘层：金属屏蔽层外面是一层外部绝缘层，通常由PVC、低烟无卤材料或其他绝缘材料制成。外部绝缘层提供额外的保护和机械支持。

同轴电缆常用于各种应用中，包括电视信号传输、有线电视、计算机网络、无线通信、监控系统和卫星通信等。它的设计使其具有较好的抗干扰性能和信号传输质量，可以在较长距离上进行可靠的信号传输。

需要注意的是，同轴电缆的不同类型和规格具有不同的特性和适用范围。常见的同轴电缆类型包括RG-6、RG-59等，它们在信号传输距离、频率范围和应用领域等方面有所差异。选择适合特定应用需求的同轴电缆类型很重要。

光纤：

这个东西大家应该都比较熟悉了，现在给自己家拉个带宽，各大运营商打的口号不都是光纤入户怎么怎么样的。其实光纤就是一个极其细小的玻璃管，其本身是非常脆弱的，所以对于光纤千万不要用力拉扯，虽然外皮有一定的保护作用，但是若中间断裂了，光凭外表是查看不出来的，但是出现的故障确实很奇怪的，所以一定要温柔。

光纤又分多模和单模，字面意思理解就是，多通道传输和单通道传输的，一般简单的可以通过外观来区分，但是也不完全准确，一般来说机房内使用的光纤线缆黄色的为单模光纤，蓝白色为多模光纤，还有一种是黑色胶皮包裹的，那种一般是室外布放或者楼层之间互联的。使用时大家一定要确认设备两端的光模块是多模还是单模，一般模块上会有标识850nm为多模，1310nm为单模，也可以设备上查看，单模的话需要区分收发口，因为是单通道，所以他们的数据接收和发送是两个不同的口，如果线缆插上去没有变化，可以调整线的左右再试试。多模的话直接插上即可。

光纤跟网线其最大的不同就是传输带宽的高低，大多数网线的传输都是1000兆左右，虽然现在也有品质极高的据说可以达到10000兆的网线，但是价格，还有其稳定性相对来说还是跟光纤差一些，光纤的带宽是极高的，根据模块来说10G模块、25G模块、40G模块、100G模块等。多模的光纤纤芯较粗，可传递多种光源，但是传输距离较短成本较低，单模光纤纤芯较细，只能传递单一光源，传输距离较远成本高。根据光纤的接口可以区分为以下几种，直接上图比较直观。机房理几乎常用的就是这些了。

光纤的主要优点是高带宽、低损耗、抗干扰能力强和传输距离远。它在高速数据传输、电信网络、计算机网络、广播电视等领域得到广泛应用。然而，光纤的安装和维护需要专业的技术和设备，因为它对于弯曲、拉扯和机械压力敏感。因此，在处理光纤时需要特别小心，并确保遵循正确的安装和操作方法。

局域网内组网线缆讲完，那就说说对应的数据传输的设备交换机。在局域网中终端设备较多，设备之间需要数据传输，所以交换机的接口较多，一般接入层使用的都是48+4 的设备，就是48个电口+4个光口。当然有钱的搭配全光我也没啥说的，但是一般接入层几乎都是考虑电口优先。设备级联使用光口，其原因就是光纤传递数据稳定性和带宽比网线更好。目前也有全光组网方案，就是一个强大的核心交换机（OLT）通过中间的无源光纤直接分布到终端接入点（ONU），然后终端用户直接接入到ONU上，实际也是电口进行接入，中间全是光纤，其省略了中间的设备，减少了设备数量，降低能耗、提高整个网络传输速率。

交换机

交换机基本工作原理

交换机可以通过其使用层面或者性能高低来大致分为，接入交换机、汇聚交换机、核心交换机。但是其本质都是一样的，为什么这么区分，其主要就是根据设备性能流量带宽的吞吐量大小。根据OSI参考模型交换机对应的就是网络层，网络层的数据转发就是根据MAC地址来，交换机本身会有一个表，用来存储MAC地址和接口的对应关系，一个接口可以对应多个MAC地址，但是一个MAC只能对应一个接口，若是同样的MAC地址对应多个接口，这个时候设备会出现MAC地址表震荡故障。交换机的工作原理，就是从一个接口收到一个MAC地址后，会记录在自己的MAC地址表里，当交换机收到一个数据包后，先查看这个数据包的源MAC和进来的端口，先记录在自己的MAC地址表内，然后再看目的MAC地址是否存在自己的MAC地址表内，若存在就会直接转发，若不存在就会进行一个全网的广播，会从交换机的每个端口发送一个广播包，问谁是这个MAC地址。最后有端口回应交换机就根据这源目MAC地址来进行数据转发，所以交换机最主要的工作就是查表、转发。

冲突域：

说到交换机就需要提一句，冲突域，什么时候冲突域呢，就是数据在同一个网络区域内传递会有冲突，的区域就叫冲突域。什么意思呢，举个例子，一个车道，每次只能通过一个车，这时突然四五个车都要进入这个车道，就时会影响这个车道的正常行驶，那么在这个车道入口的区域里呢就会存在冲突，这就是一个冲突域，那么在说回来，网络中交换机的一个接口就是一个冲突域，那么在一个HUB（集线器）就所有的接口都是冲突域。

广播域：

广播域这个会比冲突域更大，就是交换机收到一个未知目的MAC地址的数据包，会进行广播，每个交换机都在这个广播内，就是会广播一直到他能广播到的距离，因为二层设备是无法隔离广播的，所以出现一个未知目的MAC就会全网广播一次，特别影响整体的网络转发性能，全都 在广播了。为了解决这一现象，出现了VLAN把广播限制到单个的VLAN内。

VLAN：

VLAN（Virtual LAN）翻译过来中文就是虚拟局域网，其主要的作用就是隔离广播域，因为交换机的工作原理，广播是经常会产生的，所以对于广播需要对他进行隔离，就是限制每个交换机的一个广播的范围，每个路由器的接口因为设备性质也是可以隔离广播域的，但是不能每个地方都放个路由器吧。所以VLAN就出来了，他可以通过对用户划分不同的VLAN来达到隔离广播域，一个网段就是一个广播域，一个VLAN可以代表一个网段。也可以多个vlan代表一个网络，比如supervlan。这里目前只说一个VLAN代表一个网段的情况，这样就可以在同一台交换机上来限制某个网段的广播范围了。有人说交换机不是二层的设备吗，跟网段没有联系吧，我这里说的VLAN按照网段划分，其实也是从网络整个数据传输的层面，你的广播肯定是为了去找一个设备来进行数据交换，这就会涉及到整个OSI参考模型，VLAN其本身是个二层的协议，他也可以切换为vlan-if 成为三层接口，这样交换机上面也可以跑一些路由协议了，大大提高了设备的灵活部署能力。基于网段划分也是我自己的一个理解。其实说到底VLAN就是隔离广播域的功能，同一个VLAN内的用户的广播只能在同一个VLAN内传播，限制了每个用户的在寻址时的一个广播范围，减小了广播范围就能减小广播对设备的性能影响，可以更好的让设备全力的作用于数据转发的功能上。