网络布线与数制转换

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本文详细介绍了网络布线的各个组成部分，包括双绞线、光纤和无线电波。同时，深入探讨了数制转换，特别是IP地址的格式和网络位计算。内容涵盖了IP地址的分类、子网掩码、公有与私有地址，以及如何计算网络号和有效主机数。还通过实例解析了IP地址的子网划分和广播地址的确定。

文章目录

1.信号概述

1、什么是信号：信息、数据

2、信号的分类：模拟信号、数字信号
模拟信号：用连续变化的物理量表示的信息，其信号的幅度、或频率、或相位随时间作连续变化，或在一段时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。

数字信号：自变量是离散的，数字信号的大小常用有限位的二进制数表示，二进制数只有两种状态，要么是0（低电平），要么是1（高电平）

3、信号在传输过程中产生的失真：噪声、衰减

4、数字信号的优势：抗干扰能力强，传输距离远并能保证质量
	调制：模拟信号→数字信号，解调：数字信号→模拟信号
	Modem：调制解调器：光猫

2.双绞线

1、双绞线类型
	总共8根双绞线、两两绞合在一起
	常用的有5类、超5类、6类、7类等
2、双绞线分类
	屏蔽双绞线：铜线外包裹一层金属网膜，用于电磁波环境非常复杂的工业环境中
	非屏蔽双绞线：用于电磁波干扰相对较弱的环境
3、双绞线的连接规范
	EIA/TIA：568A和568B
		568A：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕
		568B：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕
线缆的连接
	1）直通网线
	2）交叉网线
	3）全反线（console线）
直通电缆：不相似设备（交换机端口至路由器端口、集线器端口至PC、交换机端口至PC）

交叉电缆：相似设备（交换机端口至交换机端口、交换机端口至集线器端口、集线器端口至集线器端口、路由器端口至路由器端口、PC至路由器端口、PC至PC）

3.光纤

1、光纤的特点

传输带宽高、传输距离远、抗干扰能力强

2、光纤分类

光纤分为单模光纤（激光）和多模光纤（LED）

单模光纤	多模光纤
用于高速度、长距离（2-3KM）	用于低速度、短距离（1-2KM）
成本高	成本低
端接较难	端接较易
窄芯线、激光源	宽芯线、聚光好，激光或发光二极管
耗散极小、高效	耗散大、低效

4.无线电波

1、无线传输介质
	利用电磁波充当传输媒体的传输介质
	包括：无线电波、微波、红外线和激光等

2、无线电波
	在自由空间内（空气和真空）传播的射频频段的电磁波
	传播特性：
	(1）频率越低、传播损耗越小、覆盖距离越远
	(2）频率越高、系统容量越大、覆盖距离越近

3、无线电波根据传播特性分类
	地波传播：沿地面传播的无线电波
	天波传播：从地面辐射至天空的无线电波
	微波直线传播：微波的波长较小，一般小于现实生活中的物质，因此衍射现象不明显，就像光照在障碍物上形成影子那样，沿直线传播

4、微波
	微波包括：分米波、厘米波、毫米波
	地面微波：点到点传送、距离50-100KM
	卫星微波：距离3.6万KM传输延时长

5、红外线和激光
红外线
	(1）不受无线电波的干扰，近距离传输
	(2）受太阳光的干扰大，不能穿墙

激光
	(1）传播距离远，延时长
	(2）直线传播，不能穿越障碍物

6、天线
	作用：用来辐射和接收无线电波的装置
	组成部分：振子、馈电网络和外罩
	振子向空间发射电磁波
	馈电网络连接收发信机与天线振子
	外罩用来保护天线内部器件

5.数制转换

1、数制（2、8、10、16）
计数的方法，指用一组固定的符号和统一的规则表示数值的方法

2、数位
指数字符号在一个数中所处的位置。

3、基数
指在某种进位计数制中，数位上所能使用的数字符号的个数。

4、位权
指在某种进位计数制中，数位所代表的大小，即处在某一位上“1”所表示的数值的大小。

 

二进制数只有数字0和1表示，记为（ ）B。
八进制数是数字0-7表示。记为（ ）O。
十进制数是数字0-9表示。记为（ ）D。
十六进制是数字0-9，A-F表示。记为（ ）H。

（从右边开始）每四位二进制数可换算橙一位十六进制数。
（从右边开始）每三位二进制数可换算为一位八进制数。

二进制系统
二进制的意思是基础两个数字，这些二进制数或二进制位表示为0和1。
十六进制数制系统
十六进制数系统的基数是16，前十个数字是0~9，后五个数字是A—F。

数制的计算
十进制数的特点是逢十进一
二进制数的特点是逢二进一
十六进制数的特点是逢十六进一。

（11111111）B=2+4+6+8+16+32+64+128=255

6.IP地址的格式

1.IP地址=网络部分+主机部分=32位

例：192.168.1.2

网络部分用来确定终端是不是同一个网段。

主机部分用来确定终端的容量大小（这个网段最多可以容纳多少台）。

同一个部门主机应该要确保在同一个网段，主机数量应该在你的主机容量范围内。

一个字节（byte）=8个比特（bit）

2.IP地址时32位二进制数，点分四段十进制数

例：192.168.1.2

192对应11000000

168对应10101000

1对应00000001

2对应00000010

所以192.168.1.2对应11000000.10101000.00000001.00000010

3.子网掩码当中连续的1代表网络部分，连续的0代表主机部分

例：192.168.1.1/24，子网掩码就是24个连续的1。

1111.1111.1111.0000=255.255.255.0

4.IP地址分为五类：A、B、C、D、E，其中A、B、C三类用于商业用途，D类用于组播，E类用于科研

类别	地址段	二进制数表示地址段	默认子网掩码
A	1-126	00000001—01111111	255.0.0.0/8
B	128-191	10000000—01111111	255.255.0.0/16
C	192-223	11000000—11011111	255.255.255.0/24
D	224-239	11100000—11101111
E	240-254	11110000—11111110

0——所有网段

255——广播

5.IP地址分为公有地址和私有地址

私有地址只能出现在局域网中，且可以重复使用。因为每个局域网都是独立的分支，如果没有在互联网中出现的话，不会影响别的局域网通信。

私有地址：

A类： 10.0.0.0 ——10.255.255.255

B 类：172.16.0.0 ——172.31.255.255

C 类：：192.168.0.0——192.168.255.255

公有地址出现在互联网中，如果地址重复，将不能正常转发。公有地址必须唯一。

6.计算网络号的问题

相同网段间数据通信用交换机，不同网段间数据通信用路由器。

计算步骤：

Step1：把IP地址换算成二进制数

Step2：把子网掩码换算成二进制数，并且与IP地址对齐

Step3：把IP地址与子网掩码做“与”运算（乘法）

Step4：用“有0出0，全1出1”的口诀，计算出结果即为网络号/网络位

Step5：第二个IP的网络号/网络位计算方法同上

Step6：比较两个网络位/网络号是否相同。如果相同即为在同一个网段，两两之间数据通信，即用交换机。如果不同，即不在同一网段，两两之间数据通信用路由器。

子网数=2ⁿ （n为网络位借主机位的位数）

有效主机容量=2^m-2（m为主机的位数，网络标识位和广播地址位是不能用于主机的IP地址编写的）

主机容量/块大小=2^m

（默认）C类有效主机容量=2⁸-2=254台

（默认）B类有效主机容量=2¹⁶-2=65534台

（默认）A类有效主机容量=2²⁴-2=16777214台

主机容量/块大小计算方法：

解题思路：1、算主机容量

2、直接用256-主机容量=最后一段网络位

1、请问/24和4倍/26有效主机数是否相同？为什么？

/24=2⁸-2=254

4倍/26=4*（2⁶-2）=248

2、192.168.1.0/24需划分9个组，求该网段的掩码，子网可容量的主机数？

2^m≥9，m=4，/24→/28

2ⁿ=2⁴=16 255.255.255.240

3、192.168.1.100/27，求网络位？广播地址？有效主机范围？

先求BS=2⁵=32

子网数=2³=8

0-31

32-63

64-95

96-127

128-159

160-191

192-223

224-255

网络位：192.168.1.96/27、广播地址：192.168.1.127/27、有效主机范围192.168.1.97/27-192.168.1.126/27

4、255.255.255.248最大容纳主机数？

主机容量=256-最后一段网络位=256-248=8

可用主机数=8-2=6

下面列举从/25开始到/32的子网

/25=255.255.255.128 10000000

/26=255.255.255.192 11000000

/27=255.255.255.224 11100000

/28=255.255.255.240 11110000

/29=255.255.255.248 11111000

/30=255.255.255.252 11111100

/31=255.255.255.254 11111110

/32=255.255.255.255 11111111

5、172.16.0.0/16的子网是172.16.0.0/18，求子网分布情况？

00000000 0

01000000 64

10000000 128

11000000 192

172.16.0.0/18-172.16.63.255/18

172.16.64.0/18-172.16.127.255/18

172.16.128.0/18-172.16.191.255/18

172.16.192.0/18-172.16.255.255/18

无类别：

172.16.0.0/16 主类

172.16.1.0/24 与主类不一致，此刻的网络位由掩码决定，与主类无关→无类

CIDR（无类别域间路由）

/24→/25 /24→/20

7、现有一个网络从172.16.1.0/24…172.16.10.0/24,将这些网络合并成一个大的网络，求这个网络号是多少？

172.16.00000001.0/24

…

172.16.00001010.0/24（找相同的二进制数位数，一共20位，因此子网掩码就是/20）

172.16.00000000.0/20

…

172.16.00001111.0/20

172.16.0.0/20

…

172.16.15.0/20

7、172.16.0.0/16的子网是172.16.0.0/26，请问子网的BS？一共有多少个子网？子网划分后的结果是什么样的？

块大小=BS=26=64

子网数=210=1024

172.16.0.0/26

172.16.0.64/26

172.16.0.128/26

172.16.0.192/26

172.16.1.0/26

172.16.1.64/26

172.16.1.128/26

172.16.1.192/26

…

逻辑运算：

1、或：‘|’‘||’有一个为真即为真

2、与：‘&’‘&&’全为真才为真

3、非：‘！’取反