拓扑与传输介质

1、 拓扑与传输介质拓扑结构概念总线型树型拓扑环形拓扑星形拓扑1影响局域网的关键要素 拓扑结构 传输介质 介质访问控制技术（MAC）2LAN 常用传输介质传输介质是发送者与接收者之间的传输媒体不同介质的带宽、延迟、费用和安装维护上都不同介质的特性与型号决定着数据传输的特性和质量介质的带宽决定着数据的传输速率介质对信号的衰减决定着数据的传输距离介质的抗干扰性能影响数据传输的误码率3传输介质分类有线无线同轴电缆双绞线光纤扩频红外线窄带微波4同轴电缆分为粗缆（10Base5）和细缆（10Base2）特征阻抗为50，要接端接器（即50电阻）保证阻抗匹配用于早期的Ethernet，现已逐渐被淘汰特点：高带宽

2、和良好的噪声抑制特性线缆太硬，布线、搭接困难，接线可靠性差铜芯绝缘材料网状导体保护外层5双绞线两根绝缘铜线对绞在一起形成一条单方向通信链路分为屏蔽(STP)和非屏蔽(UTP)两种标准：TIA/EIA568UTP的类别1类（2对，20kb/s）2类（4对，4Mb/s）3类（4对，10Mb/s）4类（ 4对，16Mb/s）5类（4对，100Mb/s）超5类（ 4对，155Mb/s）6类（4对，200Mb/s） 7类特点抗干扰性能弱于基带同轴电缆，通信距离也有限制布线容易，良好的性价比，使其广泛用于局域网中6光纤光纤是一根很细的可传导光线的介质可分为多模光纤和单模光纤特点：与同轴电缆和双绞线比较带宽

3、更宽，使数据传输速率更高衰耗更小，使传输距离更远抗恶劣环境能力更强（抗电磁干扰、抗腐蚀等）安全性更高，难于窃听光纤接口仍较贵，现主要用于主干局域网大量使用光纤是发展方向7拓扑结构的概念物理拓扑指连接网络设备的物理线缆的铺设形式拓扑结构通常是指物理拓扑结构逻辑拓扑数据流在物理线缆中传输的形式物理拓扑可能与逻辑拓扑形状不同局域网常见的拓扑结构总线、树形、环形、星形8总线/树型拓扑结构bits总线拓扑端接阻抗树形拓扑头端数据流逻辑拓扑 总线型9总线/树型拓扑结构特点连接特点：所有站点通过搭接头直接与总线相连逻辑拓扑：总线型通信面临的问题：任一站点发送，其他所有站点都能收到；数据传输无方向性需要指明由

4、谁发送（源地址），发给谁（目标地址）多个站点同时发送时，会发生冲突。同时只能一个站点发送一个站点连续发送时间过长，其他站点将不能发送（公平性？）站点只能采用半双工方式10总线/树型结构的数据冲突A站B站C站多站信号在时间上重叠，产生冲突，传输出错重叠区，数据冲突11总线/树型结构的数据传输A站B站C站站点C发数据给站点A接收传输准备 站点C将数据组成帧格式， 头部含源（C）、宿地址（A） 站点C传输之前需先竞争到信道传输过程C将帧发出传到B站，地址不符丢弃传到A站，地址相符接收12传统总线Ethernet介质规范粗缆规范：10 Base 5阻抗：50欧速率：10Mb/s电缆直径：10mm接头间

5、距：n x 2.5m最大段长度（单段）：500m最大接头数：100个信号采用曼彻斯特编码电缆长度基带传输传输速率13传统总线Ethernet介质规范细缆规范：10 Base 2阻抗：50欧速率：10Mb/s电缆直径：5mm接头间距：n x 0.5m最大段长度（单段）：185m最大接头数：30个信号采用曼彻斯特编码与粗缆比：易安装、但衰减大，段距离短，站点数少14用转发器延展总线网络长度原因：粗、细缆单段覆盖的网络范围有限方法：使用转发器，但不能无限制扩大转发器的数量限制： 遵照 5/4/3原则即一个共享式Ethernet，源、目之间：最多只能5个段、4个转发器、3个段有站点转发器10BASE

6、5最大范围：2500m10BASE 2最大范围：1000m15总线转发器的功能连接两段电缆，具有双向传输功能只对总线上的数据波形进行整形、放大，无缓冲功能不对数据进行软件处理，对其他设备完全透明经过转发器连接的不同段的所有站点仍属于同一个冲突域（任何时候同时都只能有一个站点发送）16基于基带同轴电缆Ethernet的缺陷接头困难，接触不可靠，查找故障难，维修难带宽有限，只能达到10Mb/s的传输速率不适合传输时实性要求的数据（竞争时延不定）17环形拓扑连接特点：通过转发器与单向链路连成环状各站点通过转发器接入环中逻辑拓扑：环形通信特点：数据单向传输，同时只能有一个站点发送广播通信方式，数据绕环

7、一周，所有站点都能收到数据传输中需要指定源、目地址需要某种机制决定谁发送（令牌）需要对发送规则进行监控和管理（令牌管理）需对数据进行插入、接收、删除处理（避免循环）数据在每个站点重新转发，信号强度大环形拓扑转发器18环网转发器功能对数据波形进行整形、放大对途经的数据进行监听并沿环向下转发（延时理想值为1位）对出环或故障的站点进行旁路，维持环的正常工作环形拓扑转发器1位延迟监听/接收发送旁路19环网的数据传输准备工作数据成帧得到令牌（发送权）传输过程帧途经的转发器判别地址若地址相符：将数据传向所连站点，同时修改有关位，并向下转发；若地址不符：则只将数据向下转发发送站边发边监听上行链路数据数据帧绕

8、环一周回到本地：站点吸收本数据帧，同时产生新令牌当令牌在环中传输时：便开始新一轮的传输环形拓扑转发器20环网的潜在问题任一转发器或任一段链路故障都将导致网络瘫痪故障查找困难，需要漫游整个网络才能定位故障点新增站点困难，需要新增转发器可能还要重新拉线可靠性要求和转发器的积累时延限制了环的规模需要站点兼任监控站监测环的状态（监控站故障、监控站离开环 怎么办？）21星形拓扑双绞线和光纤介质的使用，使以太网的拓扑结构发生了变化，总线型向星型发展星形拓扑的特点物理结构的特点所有站点直接与中央节点相连各站点之间无直接连线 站点之间通信必须通过中央节点转发逻辑结构的特点中央节点的处理能力决定了网络的逻辑拓扑

9、如为HUB ，网络的逻辑拓扑为总线型如为交换机，则网络的逻辑拓扑为星型中 央节 点22中央节点为HUB的Ethernet1、2 发送3、6接收RJ45RJ45站HUB1818逻辑上等效于 双绞线介质，收发各用一对线，平衡驱动 站点与HUB之间采用直连电缆 HUB接收每个站点信息并向其他站转发 数据充满整个网络，仍为逻辑上的总线 数据通信具有总线型网络的特点（冲突、竞争信道，收、发规则，共享总线速率等）HUB23HUB之间的连接串联（级联）结构树状结构逻辑上均等效于总线之间的连线不超过100m PC与HUB之间、HUB与HUB 任意源、目之间不超过5段线， 4个HUB（对10BaseT而言）直连

10、线or交叉线?24使用HUB的好处提高物理连接可靠性查找故障方便，便于维护和管理个别站点的故障对网络无影响站点进出很自由布线规范25中央节点为交换机的Ethernet逻辑上等效于Switch交换机的每个端口分别为不同的冲突域位于不同端口的站可以同时发送数据位于一个端口的站独享这个端口速率如果网卡支持全双工，可实现全双工通信极大的提高网络速率，改善网络性能同时具有HUB的所有优点26交换机的数据转发转发依据：目的MAC地址转发方式直接交换：识别目的MAC后，直接将MAC帧转发到合适的输出口优点：快缺点：出错率可能相对较高（没有校验，错帧也会转发），只适合速率相同的端口存储转发：将MAC帧收下来存储并检错，丢弃错帧，将正确的帧转发到合