第3章-局域网实用组网技术课件

1、第3章 局域网实用组网技术本章学习要点l了解：局域网的技术特点、拓扑结构类型与应用特点l掌握：局域网的基本组成l 掌握：常用传输介质的分类和选型l 掌握：局域网的模型、标准、访问控制方式和工作原理l了解：局域网设计的基本原则l掌握：典型以太网组网技术l掌握：共享式高速以太网组网技术l掌握：交换式以太网组网技术了解：局域网的结构化综合布线的基本概念和基本组成 人民邮电出版社3.1 局域网概述3.2 局域网的拓扑结构3.3 局域网的基本组成3.4 局域网的标准和模型3.5 局域网中的访问控制方式3.6 典型局域网组网技术3.7 高速局域网3.8 其他高速局域网3.9 局域网与结构化布线技术人民邮电

2、出版社3.1 局域网概述3.1.1 局域网的定义 局域网（local area network，LAN）是一种小范围内（一般为几公里）的以实现资源共享、数据传递和彼此通信为基本目的，由计算机、网络连接设备和通信线路等硬件按照某种网络结构连接而成的，配有相应软件的高速计算机通信网络。 人民邮电出版社3.1.2 局域网的主要特点和功能1. 局域网的特征（1） 共享传输信道 在局域网中其传输信道由连入的多个计算机节点和网络设备共享。（2） 传输速率高 局域网是一种应用最广的、具有较高的数据传输速率的网络，应用最多的是10100Mb/s。速率通常在100Mb/s左右，而主干线通常是1000Mb/s及以

3、上。人民邮电出版社（3） 传输距离有限 局域网的特点是所覆盖的地理范围较小，其距离被限定在几公里之内。即局域网中的所有物理设备分布在半径不超过几公里的一个较小的地理范围内。（4） 误码率低 局域网通常具有高可靠性。具有较好的传输质量，误码率通常在10-7 10-12之间。 人民邮电出版社（5） 连接规范整齐 局域网内的连接一般十分规范，都遵循着严格的标准。（6） 局域网通常归属单一 局域网的通信子网和资源子网通常规某个组织机构所有。因此，不受公共网络的束缚。（7） 采用多种媒体的访问控制技术 局域网可以支持粗缆、细缆、双绞线、光缆和无线传输等多种传输介质，因此，其采用的媒体访问控制技术可以有多

4、种。人民邮电出版社（8） 一般采用分布式控制和广播式通信 在局域网中各站点的地位平等，能够支持简单的“点对点”，或“点对多点”的通信方式。（9） 简单的低层协议 局域网多采用总线型、环型和星型等共享信道类型的拓扑结构，网内一般不需要中间转接，流量控制和路由选择等功能大为简化，其通信处理功能被固化在网卡上。人民邮电出版社（10） 易于安装、组建和维护 局域网通常具有较好的灵活性。允许低速或高速的外部设备，以及不同型号和不同厂家的计算机和网络产品接入网络中。说明：以上所述的前6条为局域网的主要和基本特征，其他为辅助特征。 人民邮电出版社2. 局域网的功能 局域网的主要功能与计算机网络的基本功能类似

5、。LAN通常可以提供以下主要功能：（1） 资源共享 资源共享主要指系统中的软件、硬件，以及数据和信息等资源的共享。（2） 通信交往 通信交往主要指各种形式的数据、文件等的传输。人民邮电出版社局域网中常见的通信交往形式如下： 电子邮件。局域网、Internet、Intranet上的电子邮件服务系统可以提供局域网内和Internet上的电子邮件服务，它使得无纸办公成为可能。 视频会议。使用网络，可以召开在线视频会议。人民邮电出版社3. 局域网的典型分布区域 同一房间内的所有主机，覆盖距离为10m的数量级。 同一楼宇内的所有主机，覆盖距离为100m的数量级。同一校园、厂区、院落内的所有主机，覆盖距离

6、为1000m的数量级，称为“校园网”。 人民邮电出版社3.1.3 局域网的四大实现技术 组建一个实用的局域网通常涉及到以下四项基本的网络技术：l 网络拓扑结构l 传输介质和介质的访问控制方式l 通信协议布线技术 人民邮电出版社3.2 局域网的拓扑结构 网络拓扑结构是网络规划和设计的重要内容，也是网络设计的第一步。1. 局域网拓扑结构的分类（1）逻辑拓扑结构 逻辑拓扑结构用来描述网络中各节点间的信息流动形式，即由网络中的介质访问控制方法决定的拓扑结构。（2）物理拓扑结构 物理拓扑结构用来描述网络硬件的布局，即网络中各部件的物理连接形状。人民邮电出版社2. 局域网拓扑结构的选择原则 在局域网中，一

7、旦选定某种拓扑结构，则同时还需要选择一种适合于该拓扑结构的局域网工作方法和信息的传输方式。在我们选择时，一般会考虑如下一些因素： 价格：网络拓扑结构直接决定了网络的安装和维护费用。 速率：拓扑结构直接关系到系统的数据传输速率和带宽。人民邮电出版社 规模：网络的拓扑结构直接与网络的规模相关。 网络的拓扑的选择，将直接影响网络的投资、运行速率、安装、维护和诊断等各种性能。局域网上广泛使用总线型、环型拓扑、星型拓扑和树型拓扑。 人民邮电出版社3.2.1 总线拓扑1. 总线拓扑结构的特点 总线结构的实际连接结构如图3-1所示，网络上所有节点共享这条公用通信线路。线性总线上的工作站以两个方向发送或接收数

8、据，并且能被网络上的任何一个节点接收到。工作时，每当有计算机将数据信号传送到公共干线上时，所有的工作站均可以收到此信息。每个工作站收到信息后都会核对该信息中的目的地址是否与本工作站的地址一样，然后，决定是否接收这个信息。“总线”拓扑结构的典型应用是“细缆以太网（10BASE2）”和“粗缆以太网（10BASE5）”。 人民邮电出版社图3-1 总线拓扑结构的应用（10BASE2以太网）人民邮电出版社2. “总线”拓扑结构的应用特点（1） 优点 结构简单灵活。 在轻负荷时，网络响应速度较快。 硬件设备量和电缆量少，造价低。 易于安装、配置，使用和维护方便。 共享能力强，适合于一点发送，多点接收的场合

9、。人民邮电出版社（2） 缺点 故障诊断困难。一个链路故障，检测工作需要涉及整个网络。 网络扩充不便。在“总线”网络上，增加节点时，需要断开相邻节点，整个网络将停止工作。因此，此类网络的扩展性较差。 信号随距离的增加而衰减，因此，总线网络的传输距离受到限制。人民邮电出版社 总线的带宽成为网络的瓶颈。一般总线结构上的N个节点共享，并“争用”公用总线（即传输介质），因此，当网络中的节点数目较多时，网络性能下降。 由于单个网段的距离长度受到严格的限制，因而负载能力有限人民邮电出版社3. 适用场合 适用于小型办公自动化系统和小型信息管理系统等低负荷，实时性要求4. 网络范例10BASE5和10BASE2

10、（粗缆和细缆以太网 ）。人民邮电出版社3.2.2 环型拓扑 “环型”拓扑（ring topology）结构如图1-3（b）所示；其实际连接如图3-2所示。1. “环型”拓扑结构的特点 在环型拓扑上，只有得到“令牌”的节点，才有权发送信息；在这样的系统上，“令牌”沿环路不断单向传递，每个节点都有机会传输信息，因此，可以建立高速、有序的网络。使用环型拓扑的大型网络的数据信号在每个节点都会被重传，因此信号可以传输很长的距离而不会衰减。人民邮电出版社图3-2环型拓扑应用（Token-Ring）人民邮电出版社2. “环型”拓扑结构的应用特点（1） 优点 由于两个节点之间只有唯一的通路，因此大大简化了路径

11、选择的控制。 当有旁路电路时，某个节点发生故障可以自动旁路，这样可以提高可靠性。 传输时间固定，适用于对数据传输实时性要求较高的应用场合。 在重负荷的场合，比“争用”信道的总线式网络有更高的传输速率。 由于光纤适合于信号单方向传递和点-点式连接，因此“环型”结构最适合使用光纤。人民邮电出版社（2） 缺点 传输效率低。当节点过多时，传输效率较低，网络响应时间变长。 灵活性差。单环时，由于环路封闭，因此扩展不便。 可靠性差，管理不易。单环时，只要有一个工作站出现故障，整个网络都将瘫痪。 环路维护复杂，实现困难，维护费用和造价高。人民邮电出版社3. 适用场合 在高速主干网中，环型网络通常使用光纤作为

12、传输介质，它适用于企业的自动化系统、对数据传输实时性要求较高的应用场合以及负荷较重的大型网络和信息管理系统。4. 网络范例 IBM令牌环网（Token-Ring）和FDDI环型网络。人民邮电出版社3.2.3 星型拓扑 星型拓扑（star topology）的结构如图1-3（c）所示；其实际结构如图3-3所示。中央设备（指交换机或集线器）在分发信号之前，对其进行放大和再生。1. “星型”拓扑结构的特点人民邮电出版社图3-3 星型拓扑应用（10BASET交换式或共享式以太网）人民邮电出版社2. 星型拓扑的拓扑结构问题 在使用集线器的以太网中，其介质访问控制方式为争用的“CSMA/CD”规则，因此其

13、逻辑拓扑为“总线型”；而该网络的物理拓扑结构却是个“星型”。 在交换机为核心的交换式网络中其物理拓扑结构为“星型”；其逻辑拓扑结构为“星型”。人民邮电出版社3. “星型”拓扑结构的应用特点（1） 优点 网络结构简单。星型网络的组建、安装、使用、维护与管理都很方便。 易于检查故障。通常可以利用交换机或集线器上LED灯的状况，来判断计算机是否出现故障。 扩展性好。在交换机或集线器上可以在不影响网络运行的情况下删除或增加节点。 集线器或交换机上的多种类型接口，可以连接多种传输介质。 每个节点与中心节点使用单独的连线，单个边节点的故障不会影响整个网络，易于节点故障的处理。 造价和维护费用低。人民邮电出

14、版社（2） 缺点 中心节点出故障时，才会导致整个网络的瘫痪。 对于使用集线器结构的网络的最大缺点是当负荷激增时，中央节点的负荷过重。此时，作为中心节点的集线器也就成为了网络的瓶颈。 需要较多的传输介质，通信线路利用率低，投资成本较高。 使用集线器的网络在轻负荷时，系统响应较快；但在重负荷时，系统的响应和性能会急剧下降。人民邮电出版社4. 适用场合 星型结构适用性很广，可以应用于各种中小型网络系统。常见的有以下3种场合。（1） 工作间网络工作间网络通常指办公室、实验室和网吧类的小型网络。（2） 智能大厦在智能大厦中，通常设有整个建筑的总交换机，在每层安装与总交换机相连接的分交换机或集线器，各工作

15、节点与每层的交换机或集线器连接，从而将整个建筑连接起来。（3） 交换式网络交换式网络是指使用网络交换机或集线器组成的10/100/1000 BASET以太网。人民邮电出版社5. 网络范例10BASET、100BASET或1000BASE（共享式或交换式以太网）。人民邮电出版社3.2.4 树型拓扑1. “树型”拓扑的结构树型拓扑（Tree Topology）结构如图1-3（d）所示，它可以看成是星型拓扑的扩展，其应用结构如图3-4所示。人民邮电出版社图3-4 树型拓扑应用（交换机和集线器组成的以太网）人民邮电出版社2. “树型”拓扑结构的应用特点“树型”拓扑的应用特点与“星型”拓扑结构类似，不同

16、之处简述如下。（1） 优点“树型”拓扑结构具有易于扩展、故障隔离容易、网络层次清楚等优点。（2） 缺点树型拓扑结构比星型更为复杂，因此时延较大。人民邮电出版社3. 适用场合 树型拓扑适用于分级管理的场合，或者是控制型的网络。常在智能大厦中使用。4. 网络范例 百兆、千兆或万兆以太网组成的多级网络，以及使用ATM交换机组成的分层网络等。人民邮电出版社3.3 局域网的基本组成1. 局域网的软件系统 局域网的软件系统主要包括：网卡驱动程序、网络操作系统、网络应用软件和网络管理软件等4类软件。2. 局域网的硬件件系统 局域网的硬件从逻辑上看，由网络服务器、网络客户机或工作站、网卡、网络传输介质和网络互

17、连设备等5个部分组成。人民邮电出版社 网络服务器（Server）：是局域网中的网络控制和服务的中心。局域网内至少配置一台网络服务器；也可以设置多台网络服务器。网络工作站（workstation）：连接到网络上的各种用户计算机，都可以称为网络工作站，它是网络的前端，用户（客户）通过它们来使用各种网络服务和网络共享资源。 人民邮电出版社网络适配器（网卡）：是通信子网的主要部件，起到通信处理机的作用。 网络传输介质（媒体）：是网络通信的物质基础。 网络连接与互联设备：用来实现网络之间的扩展与连接。这些连接与互连的设备被网络上的多个节点共享，因此也叫做网络共享部件（设备）。人民邮电出版社3. 局域网中

18、的其他组件 网络资源：在网络上任何用户可以获得的东西，均可以看作资源。 用户：任何使用客户机访问网络资源的人。协议：协议是计算机之间通信和联系的语言。 人民邮电出版社3.3.1 网络服务器 在基于微型计算机的局域网中，各种服务器是网络中的核心。1. 网络服务器分类 在基于服务器的网络包括：主干（控）服务器和各种功能性服务器两类。前者主要指系统中的一个或多个装有网络操作系统的高性能的服务器；而后者则指系统中的各种功能服务器，如web（WWW）服务器、FTP服务器等。此外，网络中还有数据库和应用程序等应用服务器等。人民邮电出版社2. 服务器技术 由于服务器的类型很多，所承担的服务和应用各不相同，因

19、此，对性能的侧重和要求也各不相同。服务器设计时应从以下几个技术方面进行考虑。 多处理机技术：主要指服务器可以使用一个或多个中央处理器（CPU）。 总线能力：主要指总线的带宽、速率、多总线技术等方面的能力。 内存：常见的有非奇偶校验RAM、奇偶校验RAM和带有错误检测及更正的（ECC）RAM等3类。人民邮电出版社 磁盘接口和容错技术：服务器主要涉及接口技术和容错技术两方面的技术：l接口技术：常用的有EIDE（增强型IDE接口）接口和SCSI（小型计算机系统）接口，后者比前者有着更高的性能功能。l 容错技术。是指在计算机的硬件或软件出现故障的时候，系统采用的某种技术。该技术使得数据的运算和处理仍能

20、够完成，从而使计算机具有了容忍故障的能力。这种技术可以通过软件或硬件的方法来实现，即软件容错和硬件容错。 其他常用的服务器技术：还有热插拔技术和双机热备份技术等。 人民邮电出版社3. 网络主干服务器 网络中可以有一台或多台主干（控）服务器，这些服务器是网络的“管理服务器”。它们在网络中，能够实现对计算机、用户或资源等对象的控制，并能够提供各种网络服务。它们应当具有以下的功能和要求： 运行和安装局域网的网络操作系统，完成网络操作系统应当完成的功能。 实现网络中的软件、硬件和数据信息等资源共享的主要部件。实现对网络上的人员、设备、资源、通信和安全等全方位的可靠管理。 一般网络的主干服务器对CPU、

21、内存容量、硬盘容量和可靠性等要求较高。 人民邮电出版社4. 网络的功能服务器 WWW（Web）服务器：提供基于浏览器的WWW信息浏览和资源访问的服务。 DNS服务器：提供形象的“域名”与抽象的“IP”地址之间的转换服务。 DHCP服务器：提供TCP/IP协议的自动配置与管理服务。人民邮电出版社 打印服务器：至少应当有一台或多台物理打印设备与之相连，它负责接受来自客户机的打印服务请求，并进行打印作业的队列管理，控制实际的物理打印设备的打印输出。 通信和远程访问服务器：负责网络客户之间的通信联系、共享通信设备的管理，以及控制网络客户的远程登录和访问等。5. 网络的应用服务器 网络的应用服务器主要用

22、于网络的各种应用系统，如，数据库服务器。 人民邮电出版社6. 网络服务器物理设备的选择和配备 对于服务器的物理设备硬件设备，没有统一的规定，可以设计为一台，也可以是多台。一般可根据网络规模而定。（1） 集成的服务器 集成的服务器的设计主要应用在中小型网络中。所谓的“集成”就是在一台物理设备上，通过软件的安装和配置，使其同时充当主干服务器（安装有网络操作系统）、打印服务器、WWW服务器、通信服务器和数据库服务器等多种角色。人民邮电出版社（2） 专用服务器 在较大的网络中，服务器的物理设备往往根据其身份而分别设置。 对于中等规模的网络，用户可以根据自身的需求，在上述两者之间进行服务器的选配。人民邮

23、电出版社7. 选购网络服务器时需要考虑的主要因素 价格因素：在中小型网络中，不要使用一般的微机作为服务器，而应当选择专业服务器生产厂家的产品；至少也应当选择品牌计算机。在网络工程预算中，一般购买服务器的费用应占总投资的10% 20%。 系统的开放性、系统的延续性、系统的可扩展性、系统互连性能、应用软件的支持、性能价格比的合理性，生产厂商的技术支持以及等各种因素。 选择网络服务器的其他主要因素还有：服务器的总体结构合理、注意选择主流品牌；足够的高质量内存；高品质的硬盘；不同功能服务器对服务器技术的需求应当有所不同。 人民邮电出版社3.3.2 客户机或工作站 在网络中，客户连入网络中的计算机就是客

24、户机；也称为客户工作站，简称工作站。1. 网络客户机（工作站）应具有的功能 网络客户机（工作站）是网络的前端窗口，网络用户通过它接受网络的服务，访问网络的共享资源。2. 网络客户机（工作站）的类型 各种类型的微机均可以成为网络客户机（工作站）。 人民邮电出版社3. 网络客户机（工作站）的配置要求（1） 硬件条件 各种客户机（工作站）都需要安装网卡，并经过与之相连的网络传输介质、其他网络连接器件与网络服务器或其他网络节点相连接。（2） 软件条件 客户机（工作站）通常具有自己单独的操作系统，以便独立工作。人民邮电出版社3.3.3 网络适配器 “网络适配器”（network adapter），又称为

25、网络接口卡（network interface card），简称网卡或NIC。网卡是网络通信的主要瓶颈之一，因此，正确选用、连接和设置网卡，往往是能否正确连通网络的前提和必要条件。人民邮电出版社1. 网卡的组成与连接 组成：网卡由CPU、RAM、ROM和I/O接口组成。 网卡与LAN的连接：网卡通过传输介质与局域网连接。在传输介质中，信号以串行方式传输。 网卡与计算机的连接：网卡通过计算机主板上的I/O总线与计算机连接。在计算机的 总线上，信号以并行方式传输。 在介质和计算机内部上两种信号的传输速率不相同，因此，网卡上必须设置有用于数据存储的缓存芯片。 人民邮电出版社2. 网络适配器的基本功能

26、 网卡工作在OSI模型的第2层，它完成物理层和数据链路层的功能。从功能来说，网卡相当于广域网的通信控制处理机，通过它将工作站或服务器连接到网络上，实现网络资源共享和相互通信。网卡的理论功能主要有以下三个： 数据的封装与解封：如，发送时，将上一层交下来的数据加上首部和尾部，成为以太网的帧。接收时，将以太网的帧剥去首部和尾部，然后送交上一层。链路管理：如以太网卡主要实现CSMA/CD协议。 编码与译码：如曼彻斯特编码与译码。人民邮电出版社3. 选购网络适配器时应考虑的因素（1） 速率 网卡的速率是衡量网卡接收和发送数据快慢的指标。可根据需要选择。人民邮电出版社（2） 计算机上的接口类型 网卡作为I

27、/O接口卡插入在计算机主板的扩展插槽上。常见的总线插槽类型有：PCI和PCMCIA等。所选的网卡应当与所插入的计算机的总线类型一致。PCMCIA网卡：主要用在笔记本计算机上。 无线网卡：主要用于无线网络（WLAN），它使用无线的电磁波进行连接，具有布线容易、移动性强、组网灵活和成本低廉等特点。USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）接口网卡：具有热插拔、不用占用计算机的总线插槽、安装和使用方便等显著的优点。 人民邮电出版社（3） 支持的网络类型和电缆接口 常见的有线网卡可以与同轴电缆、双绞线和光纤等介质进行连接。而无线网则使用“无线”介质的连接。因此，所连接的局域网的类

28、型不同，使用的传输介质和接口就会不同。（4） 其他因素 根据工作对象的不同，还应注意服务器专用网卡、普通计算机网卡、笔记本网卡和无线局域网网卡的特殊要求。网卡的数据缓冲器越大，网卡的性能就越好。人民邮电出版社4. 安装和配置网络适配器（1）安装网卡 首先，将选用的网卡插入计算机内与其对应的总线插槽内。其次，连接本机的网线（即网络传输介质。（2）配置网卡 硬件配置 软件配置人民邮电出版社3.3.4 传输介质 传输介质是网络中信息传输的媒体，也是网络通信的物质基础之一。传输介质的性能特点对传输速率、通信的距离、可连接的网络节点数目和数据传输的可靠性等均有很大的影响。人民邮电出版社1. 双绞线（tw

29、isted pair）（1） 双绞线的物理结构 在网络中，常把若干对双绞线对（2对或4对），捆成一条电缆并以坚韧的护套包裹着，以减小各对导线之间的电磁干扰。双绞线分为无屏蔽双绞线（unshielded twisted pair，UTP）和有屏蔽双绞线（shielded twisted pair，STP）2种，如图3-5所示。 人民邮电出版社图3-5 4对8根双绞线（UTP和STP）人民邮电出版社（2） 无屏蔽双绞线（UTP）1） UTP的分类与性能参数 网络中，常用的非屏蔽双绞线根据通信质量通常分成5类。市面上常见的有3、4、5和超5类四种双绞线，它们的主要特性参数见表3-1。 人民邮电出版社

30、表3-1 各类铜质UTP的主要性能参数UTP类别型号最高工作频率（MHz）最高数据传输速率（Mb/s）主要用途3类AT&T 10101610语音和10Mb/s网络5类AT&T 1061100100语音和多媒体等100Mb/s网络超5类AT&T 1061C125和200155适用于10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s及ATM等各种网络环境6类200155适用于以上的各种网络环境，尤其适用于将推出的10,000Mb/s（万兆以太网）人民邮电出版社2） UTP的应用特性如下： 低成本（略高于同轴电缆）。 易于安装。 高容量（高速传输能力）。 100m以内的低传输距离（高衰减）。分布电容参数

31、较大，信号衰减厉害。 抗干扰（EMI）能力差。UTP没有金属保护膜，对电磁干扰的敏感性较大。 UTP在传输距离和数据传输速度方面均有一定的限制。但是，由于其的价格便宜、安装容易，因此，被广泛地应用在近距离局域网的数据传输中。人民邮电出版社（3） 有屏蔽双绞线1） 有屏蔽双绞线（STP）的分类与性能参数 STP在双绞线和外层保护套中间增加了一层金属屏蔽保护膜，用以减少信号传送时所产生的电磁干扰，并具有减小辐射、防止信息被窃听的功能。STP一般在某些特殊场合，如电磁干扰和辐射严重、对传输质量有较高要求等使用。人民邮电出版社2） STP的应用特性（与UTP相比） 中等成本。由于整个系统都需要屏蔽器件

32、，因此价格比UTP高一倍以上。 安装难易程度中等。比UTP安装和维护困难，维护费用高。 比UTP具有更高的容量。 100 m以内的低传输距离（高衰减与UTP相同）。 抗干扰（EMI）能力中等。 保密性：STP比UTP系统高。人民邮电出版社（4）双绞线的传输距离 双绞线作为远程中继线时的最大传输距离是15km；但用在局域网时，一般为100米。 人民邮电出版社2. 同轴电缆（coaxial cable）（1） 同轴电缆的物理结构 同轴电缆共有四层，最内层的“导体”通常是铜质的，该铜线可以是实心的，也可以是绞合线。在中央导体的外面依次为绝缘层、屏蔽层（外部导体）和保护套，如图3-6所示。绝缘层一般为

33、类似塑料的白色绝缘材料，用于将中心的导体和屏蔽层隔开。而屏蔽层为铜质的精细网状物，用来将电磁干扰（EMI）屏蔽在电缆之外。 人民邮电出版社图3-6 电缆的结构和外形 人民邮电出版社（2）同轴电缆的分类和性能参数RG-58A/U，用于10BASE-2，阻抗为50，直径为0.18英寸的同轴电缆线，又称“细同轴电缆”。它常与BNC接头配合连接。RG-11，用于10BASE- 5，阻抗为50，直径为0.4英寸的同轴电缆线，又称“粗同轴电缆”。它需要配合收发器（Transceiver）使用。RG-59U，阻抗为75，直径为0.25英寸的同轴电缆线，常用于电视电缆线。人民邮电出版社（3）常用基带同轴电缆的

34、应用特点低成本。易于安装，扩展方便。低容量，最高10Mb/s的容量。中等传输距离（中等衰减）。抗干扰能力中等。故障诊断和修复不易。单段电缆的损坏将导致整个网络瘫痪。人民邮电出版社（4） 同轴电缆的传输距离 在局域网中常用的基带同轴电缆的最大传输距离为几千米；而使用宽带同轴电缆时的最大传输距离为几十千米。 人民邮电出版社3.光导纤维电缆光导纤维电缆（optical fiber） ，简称光纤电缆、光纤或光缆。它通常由一捆纤维组成，因此得名“光缆”。光纤使用光而不是电信号来传输数据。（1） 光导纤维电缆的物理结构 人民邮电出版社图3-7 单芯光纤电缆 图3-8 多芯光纤电缆 人民邮电出版社（2） 光

35、纤通信系统的工作原理 光纤通信系统是以光波为信号的载体、光导纤维为传输介质的通信系统。光纤通信系统由光纤、光发送机和光接收机等部分组成.人民邮电出版社 光纤是传输光波的物理媒体。 光发送机负责产生光束、将0和1组成的电信号转换为光信号，进行光信号的编码，并将光信号导入光纤。 光接收机负责接收从光纤上传输来的光信号、将光信号转换为电信号、解码后转换成计算机可以处理的0和1组成的信号。人民邮电出版社（3） 光导纤维电缆的分类与性能参数光纤有单模式（single mode）和多模式（multimode）两种。 单模式光纤 多模式光纤 人民邮电出版社（4） 光纤电缆的接口与常用设备 光纤的接口标准：有

36、ST（圆形）和SC（方形）两种。 光电转换器（Transceiver）：也称光纤收发器，是物理层的设备，用于光信号和电信号的相互转换，适用于传输距离较长、而设备中没有光纤接口的场合。人民邮电出版社（5） 光导纤维电缆的主要应用特点1） 优点： 传输信号的频带宽，通信容量大。 传输损耗小传输（中继）距离长。 误码率低，传输可靠性高。一般，误码率低于10-9。 抗干扰能力强。 保密性好。 体积小，重量轻。 抗化学腐蚀能力强。人民邮电出版社2） 缺点： 价格昂贵，但正在不断下降，是最有发展的传输介质。 安装十分困难。需要专业的技术人员。 质地脆、机械强度低。人民邮电出版社表3-2 常用的光导纤维电缆

37、与同轴电缆比较电缆线类型频率（MHz）衰减（dB/km）无中继距离电缆粗缆124185m3028.7细缆142500m3018.77光纤0.85m单模200100034km1.55m单模10100GHz1000130km人民邮电出版社（6） 光导纤维电缆的应用场合 光缆适用于长距离、布线条件特殊的情况，以及语音、数据和视频图像等应用领域；另外，在较大规模的计算机局域网络中，广泛地采用光缆作为外界数据传输的干线。（7） 光纤的传输距离 光纤中的信号衰减极小，其最大传输距离高达68千米。人民邮电出版社4. 无线（自由）传输介质 无线传输介质，简称无线介质，或空间介质。无线传输介质是指在两个通信设备

38、之间不使用任何物理的连接器，这种传输介质通过空气中的电磁波进行传输。常用的3种无线介质是无线电波（30MHz 1GHz）、微波（300MHz 300GHz）、红外线和激光。人民邮电出版社（1） 无线电波通信 无线电波通信主要用在广播通信中。（2） 无线电微波通信 微波的频率范围为300MHz300GHz，它主要使用240GHz的频率范围。微波通信有两种主要的方式：即地面微波接力通信和卫星通信。人民邮电出版社1） 地面微波接力通信 由于微波在空间是直线传播，而地球是个曲面，因而其传播距离受到限制。如图3-10所示，为了实现远距离的通信，必须在无线电通信信道的两个终点设备之间建立若干个中继站。中继

39、站的作用是放大前一个中继站传送过来的信号，并传送到下一个站。这种方式很像接力赛，故称为“微波接力”。 人民邮电出版社图3-10 地面微波接力通信示意图 人民邮电出版社 优点：l 信道容量大：微波波段的频率高，频段范围宽。l 微波传输质量较高：由于工业干扰，以及其他的电干扰信号的频率都比微波频率低得多，因此，这些干扰信号对微波通信的影响，要比对短波通信等小得多。l 投资低：与同等容量和距离的电缆通信相比，微波接力通信具有投资少，见效快的特点。人民邮电出版社 缺点：l 相邻站之间必须直视，不能有障碍物。l 微波通信传播时易受恶劣气候的影响。l 与电缆通信系统相比，微波通信的隐蔽性和保密性较差。l

40、由于存在大量的中继站，因此需要大量的人力和物力来维持，造成维护成本增大。人民邮电出版社2） 卫星通信 卫星通信是利用静止的地球与同步卫星作为中继站的微波接力通信系统。具有：通信容量大、传输距离远、覆盖范围广等优点，因此，特别适用于全球通信、电视广播，以及地理环境恶劣的地区使用。 人民邮电出版社5. 选择传输介质应考虑的具体因素 成本。 安装的难易程度：这。 容量：主要指传输介质的传输信息的最大能力，常用带宽和传输速率表示。 带宽：传输介质的带宽即传输介质允许使用的频带宽度。人民邮电出版社 传输速率：指在传输介质的有效带宽上，单位时间内可靠传输的二进制的位数，一般使用b/s、Kb/s和Mb/s表

41、示。 衰减及最大距离：衰减是指信号在传递过程中被衰减或失真的程度；而最大网线距离是指在允许的衰减或失真程度上，可用的最大距离。 抗干扰能力：这里的干扰主要指电磁干扰（EMI）。 人民邮电出版社3.4 局域网的标准和模型1. IEEE 802参考模型IEEE 802委员会负责制定局域网的标准化，并制定了IEEE802局域网参考模型。该模型只制定了对应于OSI参考模型的下两层规范，即物理层和数据链路层的规范。此外，IEEE802局域网参考模型还根据实际的需要，将数据链路层进一步划分为逻辑链路子层和介质访问控制子层，参见表3-3。人民邮电出版社表3-3 IEEE802局域网参考模型与OSI标准的比较

42、802.1较高界面标准（系统结构和网络互联）数据链路层802.3介质存取控制（MAC）802.802.3CSMA/CD803.4Token Bus802.5Token Ring802.11无线局域网物理层物理层CSMA/CD介质Token Ring介质803.11无线介质OSIIEEE 802IEEE802局域网参考模型较高层802.1较高层逻辑链路控制（LLC）802.2逻辑链路控制标准（LLC）Token Bus介质人民邮电出版社（1） 物理层IEEE802物理层的功能与OSI模型类似，IEEE 802规定的主要功能有：编码、解码、时钟的提取、发送、接收和载波检测功能；提供与数据链路层的接

43、口。其主要功能如下： 实现比特流的传输与接收，数据的位同步控制等。 信号类型：如采用基带信号传输数据。 数据编码方式：例如，采用的数据编码为曼彻斯特编码方式。 传输介质的类型：可以是双绞线、同轴电缆、光缆或无线介质等； 拓扑结构的类型：可以是总线型、树型、星型和环型； 传输速率：有10Mb/s、16Mb/s、100Mb/s、1000b/s（Gb/s）或10Gb/s。人民邮电出版社（2） IEEE 802 LAN的数据链路层 数据链路层分为两个功能子层：在IEEE 802参考模型中，将数据链路层分为介质存取控制子层（MAC）和逻辑链路控制子层（LLC）。 MAC介质存取控制子层的功能：是控制对传

44、输介质的访问。l 发送信息时，负责将数据封装成数据帧；接收数据时，负责数据的拆装过程。l 具有差错控制功能。l 实现和维护MAC协议。l 寻址，并执行地址识别。人民邮电出版社 LLC逻辑链路控制子层的功能：负责数据帧的封装和拆装，为网络层提供网络服务的逻辑接口。 划分LLC和MAC子层的目的：这种将LLC子层和MAC子层分开的方法，使得LLC子层对各种不同物理介质的访问成为透明的，也就是说在LLC子层上面感觉不到具体局域网的类型，只有进入MAC子层，才感觉到与所连接的局域网类型有关。人民邮电出版社2. IEEE 802的标准 802.1A：定义了概述、体系结构。 802.1B：定义了寻址、网络

45、互连和网络管理。 802.2：定义了LLC逻辑链路控制子层的服务与功能。人民邮电出版社 802.3：定义了CSMA/CD总线的介质访问控制方法与物理层技术规范。l 802.3i：定义了10BASET访问控制方法与物理层技术规范。l 802.3u：定义了100BASET访问控制方法与物理层技术规范。l 802.3ab：定义了1000BASET访问控制方法与物理层技术规范。l 802.3z：定义了1000BASE-X访问控制方法与物理层技术规范。人民邮电出版社 802.4：定义了Token-Bus（令牌传送总线）访问控制方法与物理层技术规范。 802.5：定义了Token-Ring（令牌传送环）访

46、问控制方法与物理层技术规范。 802.6：定义了城域网（MAN）访问控制方法与物理层技术规范。 802.7：定义了宽带局域网访问控制方法与物理层技术规范。人民邮电出版社 802.8：定义了FDDI光纤局域网访问控制方法与物理层技术规范。 802.9：定义了综合数据/语音的局域网的网络标准。 802.10：定义了网络安全规范与数据保密的标准。 802.11：定义了无线局域网访问控制方法与物理层技术规范。 802.12：定义了100BASEVG访问控制方法与物理层技术规范。在IEEE802标准中，还为局域网的每一个节点规定了一个48位的全局地址。人民邮电出版社3.5 局域网中的访问控制方式3.5.

47、1 局域网的访问控制方式及分类 介质的访问控制方式也可以被称作网络的访问控制方式。它的具体定义是：“网络中各节点使用传输介质进行安全可靠数据传输的通信规则。” 人民邮电出版社1. 介质存取控制（medium access control） 在传统的局域网上，一般采用共享介质的工作方式，其特点是每次只有一台计算机可以在介质上传送数据，介质存取控制协议则决定了哪一台计算机有权传送数据。 现代局域网，一般采用交换式局域网，它允许多对节点间的并行通信。人民邮电出版社2. 介质存取控制访问方式的分类 从控制方式的角度，局域网的访问控制方式，可以分为集中式和分布式控制两大类。（1） 集中式控制方式 集中式

48、控制方式是指网络中有一个独立的集中控制器，或者具有一个能够控制逐个网络功能的节点，并且由它来控制各节点的通信。（2） 分布式控制方式人民邮电出版社 分布式控制方式是指网络中没有专门的集中控制器，也不存在某个装置控制整个网络的各个节点，网络中的各节点处于平等的地位。因此，在分布式控制网络中各节点的通信是由各节点自身控制完成的。目前，从介质访问控制方式看，局域网采用的分布式控制方法主要有：共享介质局域网和交换式局域网两类。人民邮电出版社1） 共享介质局域网 IEEE802.3标准的使用CSMA/CD协议的总线（bus）网络，其中的CSMA/CD协议定义的介质访问控制技术主要用于逻辑拓扑为“总线”结

49、构的局域网。 IEEE802.4的使用令牌总线协议（token bus）的令牌总线网络，该协议定义了物理拓扑结构为总线型，逻辑拓扑为环型的网络的通信规则。 IEEE802.5的令牌环协议（token ring）的令牌网络，及其使用的通信规则，该协议定义了环型网络中，共享介质的访问控制技术。人民邮电出版社2） 交换式局域网 交换式局域网是通过其核心部件局域网交换机建立起来的网络，它通过交换机的内部实现多节点间的并发连接和数据传输。人民邮电出版社3. 分布式控制访问方式的分类 （1） “争用”型（2） “定时”型人民邮电出版社3.5.2 CSMA/CD访问控制 1972年由XEROX（施乐）公司提

50、出了CSMA/CD方式的最大特点是“能够进行碰撞检测，但并不会中断碰撞的发生，也没有更正错误的能力”。1. CSMA/CD方法 在以太网的总线局域网中使用的CSMA/CD包含两个方面的内容，即载波侦听多路访问（CSMA）和冲突检测（CD）。人民邮电出版社 在总线型局域网中，当某一个节点要发送数据时，它首先要先去检测网络上的介质是否有数据正在传送，然后，决定是否将数据送上网络。当网络节点数目较多时，往往同时会有多个节点侦听到信道空闲并发送数据，这就导致了冲突的发生。CSMA/CD方法的工作原理如图3-11所示，可以简单地概括为四点： 先听后发 边发边听 冲突停止 随机延迟后重发人民邮电出版社图3

51、-11 CSMA/CD的工作流程 人民邮电出版社2. CSMA/CD方式网络的主要特点 采用了逻辑总线的拓扑结构，使用“争用”型介质访问控制方式，无法设置介质访问的优先权。 为了克服这种冲突，在总线局域网中，常采用随机争用型的介质访问控制方法，即CSMA/CD协议。 具有结构简单、易于实现和维护、价格低廉、适于广播通信方式等显著的特点。人民邮电出版社 逻辑的“总线型”网络在轻负载（节点数较少）的情况下，响应较快，效率较高。但是，在重负荷（节点激增）的时候，随着冲突的增加，传输延时剧增，将导致网络性能和响应时间的急剧下降。逻辑总线型网络不适合使用光纤（光缆）作为传输介质。 人民邮电出版社3.1.

52、1 令牌环访问控制1. 令牌环的结构Token Ring是令牌传递环（token passing ring）的简写，其结构如图3-12（a）所示。图3-12（a） 令牌环工作原理人民邮电出版社图3-12（b） 令牌信息帧格式 2. 令牌环访问控制方法与工作原理 “令牌”可以理解为一种“通行证”，哪一个节点获取了它，就有权向环路发送数据。令牌帧将在环上以一定方向沿着环传送。在图3-12（a）中，由计算机节点ABCD，再传回到A。在图3-12（b）的控制字段C中，除了包含优先级的设置外，还包含了目标地址和源地址。人民邮电出版社4. 令牌环网络的主要特点 无冲突介质访问控制方法 介质访问时间确定 适

53、于光纤 可以控制优先级 负荷特性： 人民邮电出版社3.6 典型局域网组网技术l 典型以太网的组网技术l 高速局以太网的组网技术l 其他高速局域网的组网技术l结构化综合布线技术 人民邮电出版社3.6.1 设计局域网的基本原则1. 局域网硬件结构设计时应考虑的两个因素 网络节点的布局（即网络拓扑结构）。 传输介质。人民邮电出版社1. 设计网络拓扑时应考虑的基本原则 分段能力诊断和故障检测能力 带宽 可管理性 桥接能力 扩展和维护能力人民邮电出版社3.6.2 典型以太网概述1. 以太网的发展2. 以太网的拓扑结构3. 以太网的介质访问控制方式4. 以太网的产品标准与分类人民邮电出版社表3-4 以太网

54、的标准和主要参数以太网标准传输介质物理拓扑结构区段最多工作站（个）最大区段长度mIEEE规范标准接头速度Mb/s10BASE550 粗同轴电缆总线100500802.3AUI1010BASE250 细同轴电缆总线30185802.3aBNC1010BASET3类双绞线星型1100802.3iRJ-4510100BASETX5类双绞线（2对）星型1100802.3uRJ-45100100BASET43类双绞线（4对）星型1100802.3uRJ-45100人民邮电出版社100BASEFX2芯多模或单模光纤星3 u MIC、ST、SC1001000BASESX2芯多模（光

55、纤直径62.5m或50m）光纤星型1260或525802.3 z MIC、ST、SC10001000BASET5类双绞线（4对）星型1100802.3abRJ-451000人民邮电出版社（1） 低速产品的常见标准 10BASE5 10BASE2 10BASET（2） 以太网的其他变形标准 100BASET 1000BASE系列 10/100/1000BASE（3） 以太网的总结l 传输速度l 传输的信号类型l 介质访问控制方法l 拓扑结构l 传输类型l 其他指标l 典型以太网人民邮电出版社5. 共享式以太网的主要设计特点l 简易性 l 低成本 l 兼容性 l 扩展性 l 均等性 l 系统的负荷

56、（负载）特性 l 单一性 人民邮电出版社3.6.3 标准以太网1. 粗缆以太网的结构 标准以太网（10BASE5）习惯上称为“粗缆以太网”，是最早的以太网产品。人民邮电出版社图3-13 10BASE5粗缆以太网2. 粗缆以太网的硬件组成 网卡 参见图3-13。人民邮电出版社 收发器 收发器电缆 电缆系统 AUI接口的中继器3. 粗缆以太网的应用特点 优点是可靠性高，抗干扰能力强，作用距离长，并且适用于恶劣环境；缺点是：粗缆硬件系统较贵，成本较高、网络投资较大。人民邮电出版社3.6.4 细缆以太网1. 细缆以太网的结构 10BASE2又称细缆以太网，其结构如图3-14所示。 图3-14 10BA

57、SE2 细缆以太网 人民邮电出版社1. 细缆以太网的硬件组成 网卡 电缆系统 BNC口中继器 2. 细缆以太网的应用场合细缆以太网常用于小规模的网络。人民邮电出版社3.6.5 双绞线以太网1. 双绞线以太网的拓扑结构图3-15 单集线器的10BASET网络结构 人民邮电出版社2. 共享式双绞线以太网的硬件组成及功能（1） 核心连接设备集线器HUB的主要功能人民邮电出版社（1） 非屏蔽双绞线及RJ-45系列连接件 图3-16 RJ-45类型的连接器、插座和网卡人民邮电出版社（1） 网络设备的RJ-45接口、双绞线电缆和RJ-45接头 RJ-45头：双绞线电缆的两头均与RJ-45型接头直接连接，参

58、见图3-16（a）。 网络设备接口： 其信号的含义参见表3-5。网卡：如图3-16（c）所示，连入10BASET网络的每个节点需要一块支持RJ-45 人民邮电出版社 表3-5 RJ-45接口或接头（水晶头）引脚定义表引脚序号传输信号12345678网卡RJ-45端口发送Tx+发送Tx-接收Rx+无信号无信号接收Rx-无信号无信号RJ-45连接器（水晶头）接收Tx+接收Tx-发送Rx+无信号无信号发送Rx-无信号无信号人民邮电出版社 网线: 其定义却与网卡等不同，其意义见表3-5。 TIA/EIA 568A和568B标准： UTP的8芯线与RJ-45连接头的8个引脚连接时，常用制线的线序有两种，

59、参见表3-6。人民邮电出版社表3-6 TIA/EIA 568A和568B标准定义的双绞线与RJ-45连接器（接头）连接顺序表引脚色线标准12345678TIA/EIA 568A绿白W-G绿G橙白W-O蓝BL蓝白W-BL橙O棕白W-BR棕BRTIA/EIA 568B 橙白W-O橙O绿白W-G蓝BL蓝白W-BL绿G棕白W-BR棕BR人民邮电出版社3. 10BASET网络的组建方法（1）组建10BASET网络所需的工具 接线钳 网线测试仪（测线器）或万用表 （2） 标准线和交叉线的制作要点与使用场合 “标准线”（直通线） “交叉线”（跳阶线） 人民邮电出版社4. 双绞线以太网的扩展组网方案（1） 多

60、集线器级联结构 （2） 通过不同端口的多集线器的级联结构人民邮电出版社图3-17 双集线器级联的10BASET网络结构 人民邮电出版社（3） 可叠加集线器以太网结构图3-18 可叠加集线器网络结构 人民邮电出版社5. 10BASET双绞线以太网的应用特点 （1） 优点 检测故障容易 管理和维护简单 成本低 扩展方便 改变网络布局容易 多种网络的连接 （2） 缺点 重负载（高负荷）性能差 网络中央节点的负荷过重。 双绞线的抗干扰能力弱。 通信线路的利用率低 人民邮电出版社6. 10BASET双绞线以太网的总结 拓扑结构：10BASET的逻辑拓扑结构为“总线”型；物理拓扑结构为 “星型”。 网线类