网络技术基础(第三章)

本章主要内容

♦LAN的特点

.：.LAN的体系结构

。LAN的基本组成

oLAN的基本网型

❖以太网(Ethernet)

*10BASE系列以太网

❖其他LAN类型

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。跨越一个物理上有限的距离（一般在10km以内）

为一个单位或组织拥有

共享传输信道

。传输速率高（1〜100Mbps）

误码率低（10-8〜10-11间）

。多采用分布式控制和广播式通信

各站平等，可进行广播（一站发，其他所有站收）

或组播（一站发，多站收）。

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9

。与广域网相比，广域网主要问题是如何充分利用

信道和通信设备，局域网主要问题是多源、多目

的数据链路管理。

链路（link）中间没有任何交换结点的点到点间

的物理线路段。

从通信角度看，由于存在各种干扰，物理链路不

可能绝对可靠。要传输数据，还须具有控制数据

传输的规程（协议）。

数据链路（datalink）=物理链路+实现可靠传输

控制协议所需的硬件和软件

。一条物理链路可以复用多条数据链路

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P119

❖3.2.1OSI参考模型与LAN

局域网的体系结构遵循但并不完全符合

OSI参考模型。由于局域网只是一个通信

网，所以只有OSI参考模型的低3层和应用

层，而且网络层并非必要（共享传输介质

时，由于任意两节点间只有一条链路，无

需进行路由选择和流量控制）。

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物理层

作用在一条物理传输媒体上，实现数据链

路实体之间透明地传输各种数据的比特流O

数据链路层

I作用在不太可靠的物理链路上，通过数据

链路层协议（链路控制规程）实现可靠的数据

传输。

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一、物理层

1.OSI的物理层

主要解决接口设备的四个特性：

机械特性连接器形状、引脚数等

电气特性信号的电气参数等（如电压量值）

功能特性接口引脚的分配等（某一引脚处出

现某一电平的电压表示的意义）

过程特性传输数据顺序、通信方式（双工/

半双工）等

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1.OS/的物盘

①机械特性

规定了物理连接时对

插头和插座的几何尺

寸、插针或插孔芯数

及排列方式、锁定装

置形式等。

各类已被ISO标准化了的DCE

连接器的几何尺寸及插孔芯数

和排列方式。

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②电气特性1.0S1的物理卓、

规定了在物理连接上导线的电气连接及有关的电咱路自需

性，一般包括：接收器和发送器电路特性的说明、表示信

号状态的电压/电流电平的识别、最大传输速率的说明、以

及与互连电缆相关的规则等。

物理层的电气特性还规定了DTE-DCE接口线的信号电平、发

送器的输出阻抗、接收器的输入阻抗等电器参数。

㈤非平衡发送器接收器（b）非平衡发送器差动接收器（C）平衡发送器差动接收器

图3.2电器连接方式

DTE与DCE接口的各根导线（也称电路）的电气连接方

式有非平衡方式、采用差动接收器的非平衡方式和平

衡方式二种o莆田学院计算机教研室2003年3月

③功能特性

规定了接口信号的来源、作用以及其它信号之

间的关系。

④过程特性

规定了使用交换电路进行数据交换的控制步骤,

这些控制步骤的应用使得比特流传输得以完成。

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1.OSI的物叁

物理层协议举例EIARS-232-C接口标准'

日ARS・232・C是由美国电子工业协会EIA(ElectronicIndustry

Association)在1969年颁布的一种目前使用最广泛的串行物理

接口标准。RS(RecommendedStandard)的意思是“推荐标

准”，232是标识号码，而后缀“C”则表示该推荐标准已被修

改过的次数。

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1.OSl的物4

物理层协议举例EIARS-232-C接口标准’

RS-232-C的机械特性

RS-232-C的机械特性规定

2514

使用一个25芯的标准连接DB-25型插座

器，并对该连接器的尺寸

及针或孔芯的排列位置等

都做了详细说明。gg

DB-9型插座

实际的用户并不一定需要用到RS-232-C标准的全集，这

在个人计算机(PC)高速普及的今天尤为突出，所以一些

生产厂家为RS-232-C标准的机械特性做了变通的简化，

使用了一个9芯标准连接器,将不常用的信号线舍弃。

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T,

1.OS/的物理层

物理层协议举例EIARS-232-C接口标准

RS-232-C的电气特性

RS-232-C的电气特性规定逻辑'T的电平为75至-5伏，

逻辑“0”的电平为+5至+15伏，也即RS-232-C采用+15伏和

75伏的负逻辑电平，+5伏和-5伏之间为过渡区域不做定

义。

负电平正电平

逻辑“0”

过渡区域逻辑状态

信号状态空号

功能状态

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1.OSI的物理层、

物理层协议举例EIARS-232-C接口标准

RS-232-C的功能特性

RS-232-C的功能特性定

义了25芯标准连接器中

的20根信号线，其中2根

地线、4根数据线、11根准备发送

数据设备就绪

控制线、3根定时信号线、

剩下的5根线做备用或未

K定义。

右表为RS-232引脚分配

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1.OS/的物为

物理层协议举例EIARS-232-C接口标准

RS-232-C的过程特性

RS-232-C的工作过程是在各根控

制信号线有序的“ON”（逻辑“0”）

保沪地线

和“OFF”（逻辑“1”）状态的配合辅助发送数据・14

2♦发送数据

发送定时・

153，接麒据

下进行的。在DTE—DCE连接的情辅助投收数据

9164♦请求发送

接收定时

况下，只有CD（数据终端就绪）和5,准备发送

本地回路・

186+螂设备就绪

（数据设备就绪）均为状辅助请求发送・

CC“0N”191»信号地线

数据终端就绪

・208,载波检测

态时，才具备操作的基本条件：信号质量检侧器

・219a-

响铃指示-•22

10t-•保留或未分配

此后，若DTE要发送数据，则须数雕率选择

・2311。

发送定时・24

先将CA（请求发送）置为“0N”状12d辅助载波检测

测试方式

态，等待CB（清除发送）应答信号,2513e-辅助准备发送

为“0N”状态后，才能在BA（发送

数据）上发送数据。

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2.LAN的物理层定

LAN的物理层没有采用DTC/DCE模型,它定义的是数据终端

设备和链路传输媒介的接口。这是因为LAN采用多种传输媒

体，所以物理层要求更复杂，一般分为两个子层（sublayer）,

一个与传输媒体有关，一个与传输媒体无关。

如以太网物理层分为以下两层：

PLS（物理信令,physicalsignaling）子层

负责比特流的曼彻斯特编码、解码、载波监听。

数据编码改变了计算机使用的0、1简单数字信号模式，能更

好地适应物理介质的特性，有助于位与帧的同步。

PMA（物理媒体连接件,physicalmediumattachment）子层

负责冲突检测、超长控制、发送和接收串行比特流。

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二、数据链路层

问题的提出

物理层是网络通信的传输基础。但物理层只负

责信号传送，并不能完成通信。如果传送的信

号不能被第二个设备准确无误地接收，那么线

路上传送的只是众多无用的电平——“通电”而

非“通信”。仅有物理层，我们可以将信号送

到一条线路上，但无法控制将由该线路上连接

的若干设备中的哪一个来接收信号，无法知道

要接收方的设备是否做好了接收准备并具备了

接收条件，也没有办法阻止线路上的其他设备

在此同时发送信号以避免“信号碰撞”发生。

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二数据链路层

网络通信至少要求两个设

备一起工作，一个发送，

一个接收。为此，需要进数据随路控制

行大量的协调工作。例如,

在半双工传送方式下,必

须保证任一时刻只有一个

WhoshouldsendHowmuchdataHowcanerror

设备在传送数据。这类传now?maybesent?becorrected?

输协调功能称为“线路规

贝(linediscipline),除数据链路控制中的“差错控

了线路规则，数据链路层制”是指允许接收方通知发

最重要的功能还有流量控送方传送过程中是否有帧丢

制和差错控制。这三种功失或损坏了，以及重发的协

能总称为“数据链路控调。

制”。莆田学院计算机教研室2003年3月

二数据链路层

【作用】在不太可靠的物理链路上,通过数据链路层协议（链路控

制规程）实现可靠的数据传输。

1.OSI的数据链路层

主要功能：

链路管理通过交换信息建立、维持和释放数据链路

帧同步发方打包成帧，收方能正确识别帧的起止

流量控制发送速率控制

差错控制检错重发（重传8〜16次仍失败，将作为不可恢复

的故障报告上层用户）

信息分离区分同一信道或同一帧中数据和和控制信息

透明传输使收方不致于将与控制信息相同的数据当成控制

信息接收

寻址多点连接时，帧能正确送达，且收方知道发方站

址°莆田学院计算机教研室2003年3月

1.OSI的数据链路层P113

0sl的数据链路层采用所谓“高级数据链路控制协议”

(HDLC,highleveldatalinkcontrol)。

HDLC以“帧”(frame)为信息传输的基本单位。帧格式

如图所示，由F、A、C、I、FCS、F六个字段组成。

h带流►

1101100011111100110010101000111110101101011001........0111010100101011111101101

\________________________________________________________________________________________________________________,■

7

顿

888>0168

01111110地址字段控制字段信息字段工帧校验字段01111110

F（标志）AC(要传送的数据，任意长度)rcsF（标志）

FCS-FrameCheckSequence

HDLC的帧格式

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1.OSI的数据链路层二数据链路层

附加各字段的目的是解决链路管理、帧同步、流

量控制、差错控制、信息分离、透明传输和寻址

等问题。

01111110地址字段控制字段信息字段工帧校验字段01111110

AC|（要展送的数据，在直K度）IFC3

F（标志）F（标志）

HDLC的帧格式

『上1T~|-JL——I—/上♦__\un_/c/'、J--、ri%上+~i・I

i寻址由地址字段（8位，可扩展到16位）标识

无差错控制由FCS（16位CRC）字段进行差错控制

：流量控制等由控制字段（8位）确定的帧类型控制和滑动窗

■口控制方法控制。

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—的取/

二数据链路层1

1.OSI的数据链路层

HDLC的命令和响应均以帧的格式进行传输,并根据控制字

段的结构分为三种格式：P113

01111110地址字段控制字段I信息字段工帧校验字段01111110

F（标志）Ac（要传送的数据，任意长度）FCSF（标志）

口2I3|[bI7I8]

0信息帔（数据传送）1-帧

1000RR帧

1010RNR械监控帧S-帧

1001REJ帧（次站对主站的响应帧）

1011SERJ帧

11无编号帧（链路管理）U-帧

控制字段的第5位都是P/F（探询/结束）位。当一帧从主站发

出时，如果该位为“1”，表示“探询”，要求从站给出响

应。从站响应是多帧的，最后一帧该位为“1”，表示“结

束”o莆田学院计算机教研室2003年3月

1.OSI的数据链路层二数据链路层,

信息帧(I帧)要传送的数据和捎带的流量控制、差错控制

等信息

监视帧(S帧)均为次站对主站的响应帧，不带信息字段

RR(receiveready)帧接收准备好，希望主站继续发送

RNR(receivenotready)帧从站正忙(缓冲区满等)，

希望主站停止发送

REJ(reject)帧要求重发N(R)顺序号起各帧(被拒收)

SERJ(selectivereject)帧要求重发顺序号为N(R)的

那一帧

无编号帧(U帧)用于链路管理(包括数据链路的建立、释放、

恢复的命令和响应)

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2.LAN的数据链路层P119-121二数据链路层,

由于采用多站共享传输介质方式，

必须解决信道如何分配以解决信道osi参考模型IEEE802LAN参考模型

争用问题，必须有媒体访问控制功

能。此外，由于LAN采用的拓扑结构

与传输媒体的多样性，必须提供多

种媒体访问控制方法。所以其数据

链路层要求也更为复杂，和物理层

一样，分为两个子层：

与传输媒体有关（媒体访问控制层）

与传输媒体无关（逻辑链路控制层）

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2.LAN的数据链路层P119-121二、数据链路层,

MAC（媒体访问控制，mediumaccesscontrol）子层

负责执行在物理层基础上进行无

差错通信，有管理多个源链路和

多个目的链路的功能（对不同的瓯层

局域网，其MAC子层是不相同的,表示层麒层

所以将在后面介绍）。箕裾

鞫层

主要功能：

网络层LLC（造辐琏珞控制）子层

①管理链路上的通信（实现和维护辘能层.证诞褊前施i百层…

MAC协议）物理层

②发送时将数据组装成带有地址和

差错校验字段的MAC帧

③接收时拆卸帧，并执行地址识别

和差错校测

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LT

二数据链路,

2.LAN的数据链路层P119-121

LLC（逻辑链路控制,logicallinkcontrol）子层

LLC访问服

主要功能：

①建立和终止链路（建立和释，务点（SAP）

翅IKE8O2LAN参考模型

2

数据链路层的逻辑连接，通过

SAP向高层提供逻辑接口）表不层层

舔层

②控制帧流量（具有帧的接收、发至

送控制功能）网络层LLC健辅潞控制）裾

犍耀层

—---

③确认帧（具有帧差错控制功能）物理层PLS（物理信令）子层

④帧排序（给LLC帧加上序号）瓦•福SSSS行荐

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数据链路层

2.LAN的数据链路层

会议代表上学独鞅人员SAP

（U）（“）（H

一LLC弓氏醐丽点人激）

M或便邮触榭烟依）

PHYSICS（褊号排肚/放电工阳

交通线路（公路微路怵路偏空手）

LLC层提供的4种不同类型的服务：

操作类型1（LLC1）不确认的无连接服务（数据报服务）

局域网中最为广泛使用，尤其适合点一点通信、广播通信和组播通信（以太网即

用之）。此时，端到端的差错控制和流量控制由高层协议提供。

操作类型2（LLC2）面向连接服务（虚电路）

特别适合在一定时间内向同一目的地连续发送许多或传送很长的数据文件。

操作类型3（LLC3）带确认的无连接服务（可靠的数据报）

不建连接先发出信息，收方发确认信息。（只用于令牌总线）

操作类型4（LLC4）高速传送服务（只用于城域网）

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3.2.2IEEE802标准系列见P127

。IEEE802委员会为局域网制定了一套标准，即所谓

“IEEE参考模型”。其中

。802.1标准对这一组标准作一介绍并定义了接口原语

。802.2标准描述了数据链路层的上部，它使用了LLC

（逻辑链路控制）协议。该标准总的说来是基于HDLC

数据链路控制协议，但又不是HDLC的帧结构，HDLC

关于位填充、结束标志等不适用于局域网，因此被

LLC删除。

*802.3、802.4和802.5分别了描述了3个局域网标准，

即CSMA/CD、令牌总线和令牌环标准。IEEE802.2逻

辑链路控制（LLC）标准与媒体访问控制（MAC）标

准一起执行数据链路层功能。

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322IEEE802标准系列P127

高层协议高层协议

802.1网络互连（工nternetworking）网络层

802.2逻辑链路控制（LLC）

802.3802.4802.5数据链路层

CSMA/CDTokenBusToken

Ring

以太网令牌总线网令牌环网

物理目」-物理信令（PLS）子层

工物理媒体连接件（PMA）子层物理层

IEEE参考模型OSI参考模型

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以W/S系统总线型以太网为例:

打印机等工作站（VS）工作站

其他

网络:

服务器（FS）工作站（琳）

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3.3.1硬件组成

①文件服务器（FileServer）专用服务器/高档微机

②工作站（Workstation）或客户机（Client）

通常是微机（有盘/无盘）

【瘦客户机】与特定服务器配套使用的无盘计算机。（如

果使用Sun公司的瘦客户机，就必须购买一台Sun公司的服

务器。不同厂商之间的系统无法相互替代）

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3.3.1硬件组成

③传输媒介（教材P502.2节）

♦双绞线

♦同轴电缆

♦光导纤维（光纤）

♦无线丽俞后线电/微波/红外/激光）

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3.3.1硬件组成

③传输媒介（教材P502.2节）

♦双绞线（Twisted-PairCable）见P51

“双绞”的作用是减少相邻导线的电磁干扰。

双绞线可分为：

STP（屏蔽，shielded）可减少外部电磁干扰

UTP（无屏蔽,unshielded）价廉（常用）

特点:模拟传输（宽带信号）/数字通信（基带信号）均可使用；

单位价格最低，但每根只能连接一站点，线路总费用增加

抗高频干扰能力较差；

使用双绞线需在传输速率和传输距离之间作出选择。

普通电话线就是一种传输模拟信号用的双绞线，但不宜直接用

于计算机网络的信号（数字信号）传输（需经MODEM处理）。

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3.3.1硬件组成

③传输媒介（教材P502.2节）

♦双绞线（Twisted-PairCable）见P51

按其传输性能，双绞线通常又分为——

1类线用于W5Mbps传输（适用于语音/低速传输）

2类线用于W5Mbps传输（适用于语音/低速传输）

3类线用于W16Mbps传输（最常用的10M以太网用电缆,4芯）

4类线用于＜20Mbps传输

5类线用于W100Mbps传输（8芯）

超5类线用于W155Mbps传输（8芯，目前最常用的网络电缆）

6类线用于W200Mbps传输

电缆上通常印有类别标志，如cat5或category5（5类线）

标准规定计算机网络常用双绞线（UTP）每根长度不宜超过100米。

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3.3.1硬件组成

③传输媒介（教材P502.2节）

♦同轴电缆（CoaxialCable）见P52

可分为：

基带传输（数据通信）型见P52图2.5

50Q——RG-11A/U型（粗缆，（p10mm）

RG-58A/U型（细缆,（p5mm）

93Q——RG62型

宽带传输（模拟传输）型

75Q——公用天线电视系统（CATV）用

（CATV还有一种300Q扁平电缆）

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3.3.1硬件组成

③传输媒介（教材P502.2节）

♦光导纤维（光纤，OpticalFiber）见P53

光是一种电磁波，它在真空中传输速度最快（30万千米/秒），且传输速

度随传输介质密度增大而降低。相对于其他传输媒介，低损耗、高带宽和

高抗干扰性是光纤最主要的优点。目前光纤的数据传输率已达2.4G甚至

更高速率（20G以上）。根据贝尔实验室测试，当数据速率为420Mbps且

距离为119km无中继器时，其误码率为10汽可见其传输质量很好。

光纤表层有用于保护芯线和将光反射回玻璃导体内的镀层，然后封装坚韧

的芳纶（制造防弹衣的材料）外皮，最后再用PVC等材料制作的护套封装。

主要用于：主干网（高速）/防雷击/保密（防窃听）

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3.3.1硬件组成

③传输媒介（教材P502.2节）

♦光导纤维（光纤，OpticalFiber）见P53

光纤按其传输模式可分为

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♦光导纤维(光纤)

多模光纤(multimodefiber)

多模光纤是指在给定的工

作波长上，能以多个模式同

时传输的光纤。其光纤芯径

在50到100|jm的范围内，多

条入射角度不同的光线可以

同时在一条光纤反射式地传

播，传输距离2km(100M带

宽)。多模光纤根据折射率

的分布特性，可分为渐变型

(graded-index)和突变型折射率为渐变型的光纤，其折射率随

(step-index)两种。光纤芯径变化(中心处为0)；

折射率为突变型的光纤，其折射率在

整个光纤直径方向为一常量。

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♦光导纤维（光纤）

多模光纤（midtimodefiber）

由于突变型多模光纤传输时光信号畸变较大，故常用渐变型多模光纤,

其主要规格有：

>50|jm（纤芯直径）/125|jm（包层直径）

>62.5|jm（纤芯直径）/125pm（包层直径）

>100pm（纤芯直径）/140|jm（包层直径）

多模光纤对准要求不太严格，弯曲时损a.突变型多模光纤

耗不太灵敏，被推荐应用于所有的建筑

物综合布线系统。支持100Mbps传输率

/1.5〜2km和1000Mbps传输率/《300m范

围的LAN。

计算机网络一般使用62.5pm多模光纤。

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♦光导纤维（光纤）

单模光纤（single-imodefiber）

单模光纤的纤芯直径很小，在给定的工作波长上只能以单一模式

传输，传输频带宽，传输容量大，折射率为突变型，光线沿其中

心直线传输，故光信号的损耗很小，离散也很小，传输距离大大

高于多模光纤。常用规格为8.3pm（纤芯直径）/125pm（包层直

径），衰减小，适合远程传送，但需用昂贵的注入式激光二极管

作光源。

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♦光导纤维（光纤）W

按工作波长光纤还可划分为：

短波光纤（SW）85nm（0.8〜0.9pm,第一窗口）均为多模

长波光纤（LW）1300nm（1.25〜1.35pm,第二窗口）单模或多模

1550nm（1.53-1.58pm,第三窗口）均为单模

标准光纤类型最大距离

100Base-FX62.5/125微米多模光纤2千米

百兆位基带10/125微米单模光纤15或40千米

1000Base-SX50/125微米多模光纤500米

千兆位基带（短波）62.5/125微米多模光纤220米

50/125微米多模光纤550米

1000Base-LX

62.5/125微米多模光纤550米

千兆位基带（长波）

10/125微米单模光纤5千米

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♦光导纤维（光纤）

【使用光纤注意事项】

光缆不易分支，所以一般适用于点到点的连接。光

纤在任何时间都只能单向传输，因此，要实行双向

通信，必须成对使用，一个用于输入，一个用于输

出。每一条光纤电缆的连接都需要小心地磨光光端

头，通过电烧烤或化学工艺与光学接口连在一起。

整个安装过程，必须确保光通道没有被阻塞，也不

能将光纤拉得太紧或形成直角。光缆弯曲时容许的

最小曲率半径应不小于光缆外径的15〜20倍。

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♦光导纤维（光纤）

【光纤软跳线】

光纤的传输是单方向的，所以两机间如果连接光纤的话，必

须至少是两根光纤，一根发送数据，一根接收数据。一般的

光纤又分为2芯、4芯、6芯、8芯光纤等，可以连接到多个计

算机。一般来说，多芯光纤并不直接连接到计算机的网卡上,

而是连接到一种叫做光端器的设备上。还有一种光纤，即所

谓“光纤软跳线”，它并非一般常识中的那种JUMPER,也

是光纤，一根光纤软跳线中只含有一根光纤，只能进行单向

的数据传输，其作用就是连接光端器和计算机上的网卡。一

般连接一台计算机需要两根光纤软跳线，一根发送数据，一

根接收数据。

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♦光导纤维（光纤）

【光纤连接方式】

光纤有三种连接方式。

首先，可以将它们接入连接头并插入光纤插座。

连接头要损耗10%到20%的光，但是它便于系统重

新配置。

第二是机械接合，即将两根小心切割好的光纤的

一端放在一个套管中，然后钳起来。其操作需要专

业人员进行，光的损耗约为10%。

第三种是融合连接，形成的光纤和单根光纤差不

多是相同的，损耗最小。

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♦无线传输（无线电/微波/红外/激光）P54

只能直线传输。红外线和激光对环境（如雨、雾、

雷电）干扰特别敏感。微波对环境干扰不敏感，但

方向性不强，存在着窃听、插入数据等一系列不安

全问题。主要用于移动通信和不便于铺设有线电缆

（或光缆）的场合。

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3.3.1硬件组成

④网卡（NIC,LANCard）

♦又称“网络接口卡”、“网络适配器”

网卡是网络设备（电脑等）与传输媒介（如电缆）间的信号转

换接口电路和协议支持部件。

⑤其余共享的硬件资源

硬盘、打印机、Modem等

3.3.2软件组成

①网络操作系统（NOS）

UNIX、Windows2000（Server版）等

②工作站操作系统

Windows9X/Mle/XP等

③各种应用软件

数据库管理系统等

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3.4.1三大基本网型

三个LAN协议（争用、轮询、令牌传递）分别与三个

LAN的基本拓扑结构（总线型、星型、环型）相组合,

形成了三大基本网型：

以太网令牌总线网令牌环网

3.4.2其他常见网型

FDDI光纤环网

快速以太网和千兆位以太网

ATM网

无线局域网

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【以太网】使用IEEE802.3标准（即采用CSMA/CD访问

控制方式）的网络系统。

。由美国Xerox（施乐）公司和Stanford（斯坦福）大学联

合开发并于75年推出，原为总线型，现已扩展到星形、

星形总线、树形等。81年Xerox、DEC、Intel联合推出商

业产品。85年IEEE802委员会在此基础上颁布了802.3

标准。

。由于以太网与其他LAN类型相比，具有易用、易安装、

易维护、低成本等诸多优点，目前世界上80〜85%与

LAN相连的PC和工作站使用以太网连接。

。以太网为基带系统，采用曼彻斯特编码，且只支持LLC

层的类型1操作。——不确认的无连接服务（数据报服务）

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2185米

352以太网电缆标声/二。魏线

示例：

，♦50。同轴电与熹第传输型）

10BASE5/同轴电缆（每个网段最大长度500米）

电缆上传输的信号是基带信号（数字信号）

传输速率为10Mbs（兆位比特/秒）

475Q同轴电缆（宽带传输型）

10BROAD36同轴电缆（每个网段最大长度3600米）

电缆上传输的信号是宽带信号（模拟信号）

1传输速率为10Mbs（兆位比特/秒）

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3.5.3以太网的分类

传统以太网按其电缆标志分类:

♦10BASE5（粗缆以太网）

♦10BASE2（细缆以太网）

♦10BASE-T（双绞线以太网）

♦10BASE-F（光纤以太网）

♦1BASE5（低速以太网）

♦10BROAD36（宽带以太网）

♦100BASE-T（快速以太网）光纤或双绞线

近年来高速以太网不再按电缆类型分类，如：

♦GigabitEthernet（千兆以太网）光纤或双绞线

发展趋势：10G带宽（万兆以太网）。

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3.5.4以太网的特点及原理

任何一个网上设备在传输数据时，其他的设备只

能等待，同时有两个或两个以上设备在传输数据时，“碰

撞”便会发生而导致重发，直到没有出现碰撞为止。（简

言之，任何一个站点在传输数据时，其他站点必须等待一

—即所谓CSMA/CD访问控制方式或曰“争用”方式）

＞为了能够正确地检测出冲突信号，一般要限制最大电缆

段（网段）长度。

CSMA/CD协议源于ALOHA协议，后者则源于70年代夏威夷大

学的专家为解决分组无线网而设计的一种解决信道分配问

题的巧妙算法。

ALOHA：夏威夷人问候语，欢迎，再见

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ALOHA协议的基本思想：P132

网上各站点在任何时刻只要需要，就可以自由地发送信

息（以帧的形式）；信息发送完毕，发送站等待一段时间，

等待时间等于信道上最远的两个站之间的传输时延的两倍

（2r）；若在等待时间内收到接收站的应答信息，则表明发

送成功，否则重发该数据帧；但为了避免继续冲突，各站需

等待一段随机时间后再重发；若再产生冲突，则再等待一段

随机时间再重发……若多次重发都失败，则停止发送该帧。

纯ALOHA协议最大的缺点是最大吞吐量不到理想值的

18%（吞吐量:成功发送的信息数与实际发送的信息数之比）。

ALOHA协议的最大特点是“想说就说”。

在ALOHA协议基础上，产生了CSMA（载波监听多路访问）

技术。

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CSMA协议的基本思想：P1347

每个站在发送数据前，先监听信道上有无其他站正在发送信

息，若无，则发送数据；则有，则暂不发送，退避一段时间后再

尝试。----其最大的房点是“免听后说”。

CSMA的监听策略有三种算法：

>非坚持

一旦监听到信道忙就不再坚持听下去，延迟一段随机时间后再

重新监听。（信道利用率不高）

>1坚持

监听到信道忙时仍然坚持听下去，直到空闲为止。一旦信道空

闲就发送。如有冲突，等待一随机时间后再监听。（冲突较大）

》p坚持

监听到信道忙时仍然坚持听下去，直到空闲为止。当听到信道

空闲时，以概率p发送数据。（p=1时，即为1坚持）

p坚持的主要问题是如何确定一个合适的p值。

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CSMA/CD协议的基本思想：P135

每站在发送数据前，先监听信道是否空闲；若是，

则发送数据，并继续监听下去，一旦监听到冲突，立

即停止发送，并在短时间内连续向信道发出一串阻塞

信号(JAM)强化冲突，如果信道忙，则暂不发送，

退避一随机时间后再尝试。

C时隙：P133

测冲将信道时间分为等长的时间长度,每个长度正好等于一

该协个帧的传输时间(“时隙”或“分槽”)。各站只能在

了H时隙的起始时间才能开始发送信息。

采用时隙技术的ALOHA协议信道吞吐量最大可达37%。

以太网通常采用非时隙1坚持CSMA/CD。

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355以太网的帧格式P138

帧长度:d广Hc心三-Hr/IIr\AA

类型值不超过1500时，表示数据字段长度；等于8888（+

六进制）时，表示MAC控制帧，等于8100（十六进制）时,

PA表示VLAN-tagged（标识）帧，用来辅助路由和网络管理。FCS

1010...1010值为其他时，表示非标准的专用帧。校

前导

7字节1字节6字2字节46-1500字节4字节

以太网帧

PA11DASADATAPADFCS

同步目标源地址类型帧校验

1010...1010MAC控制操作控制码参数

前导地址

码（2字节）（60字节,

不足填0）

62位2位6字节6字节2字节46-1500字节4字节

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3.5.6以太网的站点地址(Address)C

EEE为局域网制定了两种管理模式：全局管理和局部管理，相

局部地址(目标地址与源地址必须在同一网域上)：

□14位地址

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3.5.6以太网的站点地址(Address)

MAC地址又称硬件地址或物理地址。使用MAC地址的不是

以太网就是令牌环网。

MAC地址有六个字节的信息，常用十六进制表示，前三个

字节为网络设备生产厂商代号，后三个字节为厂商分配到

设备上的序列号，如下：

OOOOOCB40E1A

或00-00-C-B4-0E-1A简写为C-B4-E-1A

著名网络厂商标识

)商CISCO3ComHPSunIBMIntel

)商代号OOOOOC02608C08000908002008005A00AA00

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3.5.6以太网的站点地址(Address)

■每个MAC地址在全球都是唯一的。如果生产商

用完了分配的标识数字，它总是能够得到新的前

缀。

■FF-FF-FF-FF为广播地址。帧结构中SA(源地址)

不可为广播地址。

■检测本机MAC地址的方法：

♦使用winipcfg命令(适配器地址)

♦使用ipconfig命令(PhysicalAddress)

Let'stry•••

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0

3.5.7以太网的MAC子层功能

以太网的MAC子层负责执行CSMA/CD协议:

♦发送和接收数据封包

a.帧处理（帧定界，帧同步）

b.寻址（源地址和目的地址处理）

c.错误检测（物理介质传输错误）

♦介质存取管理

a.介质分配（冲突避免）

b.竞争化解（冲突处理）

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3.5.7以太网的MAC子层功能

IPAISFDIDASAnnDATAPADIFCSI

1010...101010101011目标源地数据字段数据帧填充帧校验

前导帧起始地址址长度O

发送过程

接收过程

MAC层必须将输入的位流重新转化为由字节构成的帧。MAC层检

查所接收到的位流，找出帧起始位置，并丢弃前导和帧起始SFD

字段。然后MAC层将所接收帧中的目标地址字段值与并与本机的

MAC地址进行比较。如果不匹配，便丢弃接收帧。如果匹配则将

对所接收的帧独立计算其CRC值，并将计算结果与从接收帧FCS

字段（最后4个字节）中值CRC比较。如果彼此不匹配，MAC层

就发出“出错”报告。

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3.5.8以太网的网卡

以太网卡的基本功能和图形

itTRBt

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3.5.8以太网的网卡

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3.5.8以太网的网卡

【网卡类型】

常用网卡类型总线规格适用机型

NE1000及兼容卡（8位）ISA总线旧M-PC、XT

NE2000及兼容卡（16位）ISA总线286(AT)至486

NE3200及兼容卡（32位）EISE总线EISA总线PC

VL总线卡（32位）VESA总线486DX/2-66等

PCI总线卡（32/64彳立）PCI总线Pentium(586)等

注意•用于无盘工作站时，应另配一只远程引导芯片（PROM）

【网卡接口形式】

AUI插座（15芯）10BASE5（粗缆以太网用，接收发器上DIX连接头）

BNC插头（卡式）10BASE5与10BASE2（粗、细缆以太网用，接T形头）

TPI插座10BASE-T（双绞线以太网用，接RJ・45双绞线接头）

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3.610BASE系列以太网

36110BASE5粗缆以太网（标准以太网）

①拓扑结构：总线型

3.610BASE系列以太网

36110BASE5粗缆以太网（标准以太网）

②链路组成

a.电缆：RG-11A/U50Q

同轴电缆（芯径0.4〃n10毫

米）黄色外皮，每隔2.5米有

一黑点作为固定收发器的距5QC终端电阶（Terminator）

一端接她，一端可不接她

离标识

b.收发器（有轨道型和改

进T型两种）及其连接电缆

收发器与网络电缆连接方式：

♦夹、刺穿电缆（无需切断电缆，无

需T形头）

♦T形头连接（需切断电缆，连接

工作量大）

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3.610BASE系列以太网

36110BASE5粗缆以太网（标准以太网）

②链路组成

—Ethernet网卡网卡收发黑(Transceiver)

d.终端电阻（终端匹配器、

端接器）,每个网段一对。

功能：将传输到电缆端部

的信号能量吸收掉，以消除

最小3.5米中盛现Repeater）

干扰。正挂两网段

5Q0燃瑞电町（Terminator）

躯僧钻虎

一端必须接地（电气安全与一端接虬一端可不接她

抗干扰的要求）

e.BNC接头与T形头保用T

形头连接时）

f.中继器物理层连接设置,

连接两个同类型的网段

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3.610BASE系列以太网

36110BASE5粗缆以太网（标准以太网）

③技术参数

•两收发器间距：3.5米或其整倍数收发能(Transceiver)

•工作站-收发器最大间距:50米

・最大网段长度：500米

・网络最大总长度:2500米

・一个网段最多支持的工作站数：,卜勒卜讣米

中版现Repeater）

100（中继器算一个）懿硼限

外。好瑞电町（Terminator）

•工作站数量多于100个或网段葩借号磁

一端接患一端可不接她

长度超过500米时，应采用中

继器来延长距离。

•物理连接遵循5-4-3规则：最多

可用4个中继器，5个网段（其

中仅3个网段可接工作站，其余

只用于距离加长）。

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3.610BASE系列以太网

36110BASE5粗缆以太网（标准以太网）

④特点

线路可靠性好，

但安装不易（电缆粗

硬），造价较高（电

缆较贵且需增加收发

器费用），传输距离

长。仅作基干网或室

外大距离布线时才用一端接慰一端可不卷她

（与10BASE2或10

BASE-T网混用）。

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3.610BASE系列以太网

3,6.210BASE2细缆以太网（Cheapnet）

①拓扑结构：总线型

£

最小0.5米

5QC终端电阻(Terminator)

一端接地，一端可不接她

昌al

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3.610BASE系列以太网

36110BASE2细缆以太网（廉价以太网）

②链路组成

a.电缆：RG-58A/U50Q同轴

电缆（芯径02餐5毫米）

市场上有带BNC连接器、标准O。，5米

长度（2米）的商品电缆出售5Q。毙瑞电口（Terminator）

一触患一瑞可不觑

b.BNC连接器（装在电缆两端）

c.BNCT型连接器（T型头）

d.以太网卡

e.50。终端电阻（一端需接地）

莆田学院计算机教研室2003年3月

3.610BASE系列以太网

36110BASE2细缆以太网（廉价以太网）

③技术参数

•两T形头间距：0.5米或其整

倍数

\b—米:\

・最大网段长度：185米