第3章局域網實用組網技術

3.1局域網概述3.2局域網的拓撲結構

3.3局域網的基本組成3.4傳輸介質3.5局域網的模型、標準與訪問控制方式3.6局域網組網技術3.7高速局域網3.8網間互聯3.9

局域網與結構化布線技術3.1局域網概述3.1.1局域網的定義局域網(LAN，LocalAreaNetwork)，顧名思義就是局部區域的計算機網絡。在局域網中，計算機及其他互聯設備的分布范圍一般在有限的地理范圍內，因此，局域網的本質特征是分布距離短、數據傳輸速度快。

3.1.2局域網的主要特點和功能1.局域網的特征①共享傳輸信道。

②傳輸速率高。

③連接規范整齊。

④歸屬單一、清楚。

⑤傳輸距離有限。

⑥誤碼率低，可靠性高。

⑦采用多種媒體的訪問控制技術。

⑧一般采用分布式控制和廣播式通信。

⑨低層協議簡單，不單獨設立網絡層。

⑩局域網易于安裝、組建和維護，具有較好的靈活性。

2.局域網的功能(1)

資源共享(2)

通信交往3.LAN的典型應用場合①

同一房間內的所有主機，覆蓋距離為10m的數量級。②

同一樓宇內的所有主機，覆蓋距離為100m的數量級。③

同一校園、廠區、院落內的所有主機，覆蓋距離為1000m的數量級(這種情況又稱為“校園網”)。

3.1.3局域網的四大實現技術①

拓撲結構。②

傳輸介質。③

通信協議。④

布線技術。3.2局域網的拓撲結構1.局域網拓撲結構的分類①邏輯拓撲結構：用來描述網絡中各節點間的信息流動形式，或介質訪問控制方法。②物理拓撲結構：用來描述網絡硬件的布局，即網絡中各部件的物理連接形狀。2.局域網拓撲結構的選擇原則(1)價格(2)速率(3)規模3.2.1總線拓撲(BusTopology)“總線”拓撲結構的特點“總線”拓撲結構的典型應用是以太網(Ethernet)，其中最典型的是“細纜以太網(10base2)”和“粗纜以太網(10base5)”，它們的物理和邏輯拓撲結構都采用了總線結構。這種結構是最通用、安裝最為簡單的拓撲，該結構使用稱為“干線(或總線)”的中央電纜(同軸電纜)將服務器和工作站以線性方式連接在一起。在需要分支的地方，所有網絡上的計算機通過合適的硬件接口連接在總線上，網絡上所有節點共享這條公用通信線路。線性總線上的工作站以兩個方向發送或接收數據，并且能被網絡上的任何一個節點接收到。工作時，每當有計算機將數據信號傳送到公共干線上時，所有的工作站均可以收到此信息。每個工作站收到信息后都會核對該信息中的目的地址是否與本工作站的地址一樣，然后決定是否接收這個信息。通常由于總線結構的長度有限，一條總線上能夠連接的節點數目和距離都受到限制(即負載能力有限)。2.“總線”拓撲結構的應用特點優點①

結構簡單靈活。②

可靠性較高。③

網絡響應速度快。④

硬件設備量和電纜量少，造價低。⑤

易于安裝、配置，使用和維護方便。⑥

共享能力強，適合于一點發送，多點接收的場合。(2)缺點①

故障診斷困難。維修不便，一個鏈路故障，將會破壞網絡上所有的節點的通信。探測電纜故障時，需要涉及整個網絡。②

“總線”結構的網絡增加節點時，需要斷開節點，網絡將停止工作。因此，此類網絡的擴展性較差。③

信號隨距離的增加而衰減。④

總線的帶寬是網絡的瓶頸，N個節點共享傳輸介質公用總線，當節點數目增加時，網絡性能下降。⑤

由于網段距離長度的限制，因而負載能力有限。3.適用場合此類結構適用于小型辦公自動化系統、實驗室、游戲廳，以及小型信息管理系統等低負荷，輸出的實時性要求不高的環境。3.2.2環型拓撲(RingTopology)

1.

“環型”拓撲結構的特點環型拓撲看起來像是首尾相接的總線拓撲，顧名思義，環型拓撲是“環狀”的。“環型”結構一般使用電纜或光纖連接環路上的各節點，網絡上所有的節點通過環路接口卡，分別連接到它相鄰的兩個節點上，從而形成的一種首尾相接的閉環通信網絡。環型網可以為大量用戶提供高的性能。2.“環型”拓撲結構的應用特點(1)優點①

由于兩個節點之間只有唯一的通路，因此大大簡化了路徑選擇的控制。②

當有旁路電路時，某個節點發生故障可以自動旁路，這樣可以提高可靠性。此時，節點的加入和移出將不引起停機。③

傳輸時間固定，適用于對數據傳輸實時性要求較高的應用場合。④

在負荷較重的場合，比爭用信道的總線式網絡有更高的傳輸速率。⑤由于光纖適合于信號單方向傳遞和點-點式連接，因此“環型”結構最適合使用光纖。在FDDI普及并推廣后，“環型光纖網絡”將是一種很有前途的網絡。

(2)缺點①傳輸效率低。由于信號以串行方式通過多個節點的環路接口，因此，當節點過多時，傳輸效率較低，網絡響應時間變長。②靈活性差。單環時，由于環路封閉，因此擴展不便。③可靠性差，管理不易。當沒有旁路電路時，只要有一個工作站出現故障，整個網絡都將癱瘓。④環路維護復雜，實現困難，維護費用和造價高。3.適用場合它適用于企業的自動化系統、對數據傳輸實時性要求較高的應用場合以及負荷較重的大型網絡和信息管理系統。3.2.3星型拓撲(StarTopology)1.

“星型”拓撲結構的特點星型拓撲使用一條條獨立的電纜或雙絞線將各節點(計算機或其他網絡設備)連接到中央設備上，中央設備通常是以太網交換機或集線器(HUB)。在典型的“星型”拓撲中，每個節點經過中央設備發送數據。這種結構很像連接到中央交換室的電話線路。中央設備(HUB)在信號分發之前，對其進行放大和再生。小型局域網使用的單個交換機或集線器，通常還可以互相連接，進而形成更大規模的局域網絡。(1)中央節點(中央控制器)的主要功能①為需要通信的設備建立物理連接。當要求通信的節點發出通信請求后，中央節點的控制器檢查是否具有空閑的線路，以及被呼叫的節點是否有空，而后根據情況決定是否在呼叫與被呼叫節點之間建立物理連接。②維持兩臺通信設備的通信過程和物理通路。③當通信結束后，若通信不成功，要求斷開線路時，中央節點將負責拆除已建立的通信線路。(2)星型拓撲的拓撲結構問題(1)優點①

網絡結構簡單。星型網絡的組建、安裝、使用、維護與管理都很方便。②

易于檢查故障。由于線路集中，通常可以利用交換機或HUB上的LED燈的狀況，來判斷計算機是否出現故障。③

擴展性好。在HUB上增加節點不需要中斷網絡，可以在不影響網絡運行的情況下刪除或增加節點。另外，HUB上的各個節點是獨立的，因此便于查找故障和修改線路。④

集線器支持多種傳輸介質。⑤

傳輸時間較短。⑥

誤碼率較低。⑦

造價和維護費用低。(2)缺點①

集線器出故障時會導致整個網絡的癱瘓。②

這種結構的最大缺點是中央節點的負荷過重。③

需要較多的傳輸介質，通信線路利用率低。3.適用場合星型結構適用性很廣，可以應用于企業的辦公自動化系統，數據處理系統，聲音通信系統和中、小型信息管理系統。

3.2.4樹型拓撲(TreeTopology)1.

“樹型”拓撲的結構特點樹型拓撲結構可以看成是星型拓撲的擴展，其典型的應用是以太網的交換機與集線器級聯后組成的網絡。

2.“樹型”拓撲結構的應用特點(1)優點易于擴展；故障隔離容易；設計合理時，可以比星型結構節約很多的通信線路的投資費用；網絡層次清楚。(2)缺點樹型拓撲結構比星型更為復雜，由于數據在傳輸過程中要經過多條鏈路，因此時延較大；另外，要求根節點和各級分支節點都具有較高的可靠性。3.適用場合樹型拓撲屬于集中控制式網絡，適用于分級管理的場合，或者是控制型網絡。3.3局域網的基本組成3.3.1局域網的軟件系統

1.網絡操作系統網絡操作系統是整個網絡的核心，它能夠實現對網絡的控制和管理，它還可以通過網絡，向網絡上的計算機及其用戶，以及各種外部設備提供各種網絡資源和網絡服務。

2.網絡管理軟件網絡管理軟件用于監視和控制網絡的運行。

3.網絡應用軟件①各種數據庫管理系統②辦公自動化管理系統③支持B/S方式的瀏覽器軟件Microsoft的InternetExplorer和Netscape公司的Navigator，以及Web網頁制作軟件等。3.3.2局域網的硬件系統3.3.2.1網絡服務器(Server)1.網絡服務器應具有的功能①

運行和安裝著局域網的操作系統。②

是實現網絡中的軟件、硬件和數據信息等資源共享的主要部件。③

網絡管理員通過局域網內的管理服務器，實現對網絡上的人員、設備、資源、通信和安全等全方位的可靠地管理。2.網絡服務器的分類可以分為：

主控服務器、應用程序服務器、通信服務器、Web服務器及打印服務器等；從網絡服務器的設計思想角度劃分，可以分為：

專用服務器和通用服務器；從服務器本身的硬件結構角度劃分，可以分為：單處理機網絡服務器和多處理機網絡服務器。3.選購網絡服務器時需要考慮的主要因素(1)購買服務器時應當綜合考慮的性能因素①系統的開放性。②系統的延續性。③系統的可擴展性。④系統互聯性能。⑤應用軟件的支持。⑥性能價格比的合理性。⑦生產廠商的技術支持。(2)網絡服務器的選擇和設計因素通常網絡服務器除了選擇專用設備之外，設計時還應當考慮如下配置因素。①服務器的總體結構合理、安全。例如，服務器的總線設計先進、整體結構合理、可靠性高等。②CPU速度快，可以考慮安裝多個CPU。應當注意選擇主流品牌。③足夠的高質量內存。由于服務器內存容量的大小直接關系到整個網絡的性能，因此，服務器需要配置有足夠大的內存，目前服務器的內存最低為128MB，通常配置為256MB，或更高。④高品質的硬盤。服務器的硬盤不僅需要盡可能大的容量，還需要足夠的速度和可靠性。例如，為了提高硬盤的可靠性，可以考慮配置硬盤組，形成硬盤的鏡像列陣；此外，還可以考慮配置具有“熱插拔”功能的硬盤。3.3.2.2工作站或客戶機(workstationorclient)1.網絡工作站應具有的功能2.網絡工作站的類型各種類型的微機均可以成為網絡工作站。3.網絡工作站的配置要求①硬件：工作站微機通過插在其中的網卡，經傳輸介質和網絡連接器件與網絡服務器連接，用戶便可以通過工作站向局域網請求服務并訪問共享的資源。內存是影響網絡工作站性能的關鍵因素之一。工作站所需要的內存大小取決于操作系統和在工作站上所要運行的應用程序的大小和復雜程度。②軟件：工作站通常具有自己單獨的操作系統，以便獨立工作。3.3.2.3網絡適配器(NetworkAdapter)網絡適配器通常又稱為網絡接口卡

(NetworkInterface

Card，NIC)，也簡稱網卡。

1.網絡適配器的基本功能①

網卡實現工作站與局域網傳輸介質之間的物理連接和電信號匹配，接收和執行工作站與服務器送來的各種控制命令，完成物理層的功能。②

網卡實現局域網數據鏈路層的一部分功能，包括網絡存取控制，信息幀的發送與接收，差錯校驗，串并代碼轉換等。③

網卡可以實現“無盤工作站”的復位及引導。④

網卡提供數據緩存能力。⑤

網卡還能實現某些接口功能。2.選購網絡適配器時應考慮的因素速率(2)總線接口類型(3)網卡支持的網絡類型和電纜接口3.3.2.4傳輸介質1.選擇傳輸介質應考慮的性能因素①網絡拓撲結構。②網絡連接方式。③網絡通信容量。④系統傳輸時的可靠性要求。⑤所傳輸的數據類型。⑥環境因素，例如，網絡覆蓋的地理范圍、節點間距等。2.選擇傳輸介質應考慮的具體因素①成本②安裝的難易程度③容量◆帶寬◆傳輸速率④衰減及最大距離⑤抗干擾能力3.4傳輸介質3.4.1雙絞線(Twistedpair)3.4.1.1雙絞線的結構與分類雙絞線(又稱雙扭線)是當前最普通的傳輸介質，它由兩根絕緣的金屬導線扭在一起而成。通常還把若干對雙絞線對(2對或4對)，捆成一條電纜并以堅韌的護套包裹著，每對雙絞線合并作一根通信線使用，以減小各對導線之間的電磁干擾。雙絞線分為無屏蔽雙絞線(UTP)和有屏蔽雙絞線(STP)兩種。3.4.1.2無屏蔽雙絞線(UTP)1.UTP的應用特性①低成本(略高于同軸電纜)。②易于安裝。③高容量(高速傳輸能力)。④100m以內的低傳輸距離(高衰減)。⑤抗干擾(EMI)能力差。3.4.1.3有屏蔽雙絞線(STP)1.STP的應用特性①中等成本。②安裝難易程度中等。③比UTP具有更高的容量。④100m以內的低傳輸距離(高衰減與UTP相同)。⑤抗干擾(EMI)能力中等。3.4.2同軸電纜(Coaxialcable)1.同軸電纜的結構同軸電纜是網絡中最常用的傳輸介質，因其內部包含兩條相互平行的導線而得名。一般的同軸電纜共有四層，最內層是中心導體通常是銅質的，該銅線可以是實心的，也可以是絞合線。在中心導體的外面依次為絕緣層、外部導體和保護套，如圖3-7所示。絕緣層一般為類似塑料的白色絕緣材料，用于將中心導體和外部導體分隔開。而外部導體為銅質的精細網狀物，用來將電磁干擾(EMI)屏蔽在電纜之外。2.同軸電纜的分類和性能參數按帶寬和用途來劃分，同軸電纜可以分為基帶(BASE-band)和寬帶(Broad-band)兩類。3.常用基帶同軸電纜的應用特點①低成本。②易于安裝，擴展方便。③低容量。最高10Mbit/s的容量。④中等傳輸距離(中等衰減)。⑤抗干擾能力中等。⑥故障診斷和修復不易。單段電纜的損壞可導致整個網絡癱瘓。3.4.3光導纖維電纜(OpticalFiber)光導纖維電纜，簡稱光纖電纜、光纖或光纜。它是一種傳輸光束的細軟，而且柔韌的傳輸介質。光導纖維電纜通常由一捆纖維組成，因此得名“光纜”。光纖使用光而不是電信號來傳輸數據。

1.光導纖維電纜的結構光纜由纖芯、包層和護套層組成。其中纖芯由玻璃或塑料制成，包層由玻璃制成，護套由塑料制成。光纜的中心是玻璃束，或纖芯，由激光器產生的光通過玻璃束傳送到另一臺設備。在纖芯的周圍是一層反光材料，稱為覆層。由于覆層的存在，沒有光可以從玻璃束中逃逸。3.光導纖維電纜的分類與性能參數光纖有兩種，單模式(singlemode)和多模式(multimode)。單模式光纖僅允許一束光通過，而多模式光纖則允許多路光束通過。單模式光纖比多模式光纖具有更快的傳輸速度和更長的傳輸距離，自然費用也就更貴。

4.光導纖維電纜的主要應用特點(1)優點①傳輸帶寬高，通信容量大。由于光纖具有極高的容量，因此在實際中可達到極高的傳輸速率，例如：目前光纖的數據傳輸速率為100~2000Mbit/s的數量范圍。②傳輸損耗小，中繼距離長。光纖具有極低的衰減，可以長距離傳輸，例如：在計算機網絡中，使用多模光纖傳輸時，最大傳輸距離通常被認為是2000m；也有資料介紹，使用單模光纖進行數據傳輸時，不使用中繼器的最高傳輸距離為68km。③誤碼率低，傳輸可靠性高。一般，誤碼率低于10-9。④抗干擾能力強。例如，光纖的抗電磁干擾和雷電干擾的能力都極強。⑤保密性好。例如：數據不易被竊聽，或者被截取。⑥體積小，重量輕。⑦抗化學腐蝕能力強。(2)缺點①價格昂貴。但正在不斷下降。②安裝十分困難。需要專業的技術人員。3.4.3.1無線(自由)傳輸介質無線傳輸介質，簡稱無線(自由或無形)介質，或空間介質。無線傳輸介質是指在兩個通信設備之間不使用任何物理的連接器，通常這種傳輸介質通過空氣進行信號傳輸。當通信設備之間由于存在物理障礙，而不能使用普通傳輸介質時，可以考慮使用無線介質。根據電磁波的頻率，無線傳輸系統大致分為廣播通信系統、地面微波通信系統、衛星微波通信系統和紅外線通信系統。因此，對應的3種無線介質是無線電波(30MHz~1GHz)、微波(300MHz~300GHz)、紅外線和激光。

3.6局域網組網技術1.局域網硬件結構設計時應考慮的兩個因素①網絡節點的布局(即網絡拓撲結構)。②傳輸介質。2.在設計一個網絡拓撲時應考慮的具體因素①分段能力。

②診斷和故障檢測能力。

③帶寬。

④可管理性。

⑤橋接能力。

⑥擴展和維護能力。

3.6.1.2以太網(Ethernet)的產品標準1.

低速以太網的產品標準與分類(1)

網絡產品符合IEEE802.3標準，傳輸速率通常為10Mbit/s。(2)

10Mbit/s以太網分類，當前常用的正式以太網標準有以下5種。①10BASE5，標準以太網，或稱粗纜以太網。②10BASE2，廉價的以太網，或稱細纜以太網。③10BASE-T，雙絞線以太網。④10BASE-F，光纜以太網。⑤10Broad36，寬帶以太網。4.10Mbit/s以太網的技術指標①

傳輸速度：10Mbit/s。②

介質訪問控制方法：CSMA/CD。③

拓撲結構：邏輯拓撲為“總線”結構；物理拓撲為“總線”和“星型”結構。④

傳輸類型：幀交換。5.

以太網的主要設計特點①

簡易性。結構簡單，易于實現和修改。②

低成本。各種連接設備的成本不斷下降。③

兼容性。④

擴展性。所有按照協議工作的節點，都不會妨礙其他節點的擴展。⑤

均等型。各節點對介質的訪問都基于CSMA/CD方式，所以它們對網絡的訪問的機會均等。3.6.2典型以太網(Ethernet)組網技術3.6.2.1標準以太網(10BASE5)1.粗纜以太網的結構采用RG-11同軸電纜為傳輸介質，阻抗為50，直徑為0.4英寸的“粗同軸電纜”。規定每個網上工作站均通過網卡(AUI接口)、收發器電纜(AUICable)和“收發器”(Transceiver)與總線相連。3.6.2.2細纜以太網(10BASE2)1.細纜以太網的結構采用細同軸電纜作為傳輸介質的以太網，也被稱為“廉價的以太網”。10BASE2是作為10BASE5的一種替代方案而制定的。10BASE2使用了RG-58型細纜和BNC-T型連接器，以線性總線進行布線。原來10BASE5的收發器的功能被移植到網卡上，因此，網絡更加簡單，更便于使用，性能價格比也較高。然而，卻因此限制了信號能夠傳送的最大距離。(1)細纜以太網組網的硬件配置①網卡。②電纜系統。用于細纜以太網的電纜系統主要包括如下部件。?

RG-58A/U型細同軸電纜，簡稱“細纜”，型號為RG-58A/U，阻抗50，直徑0.18英寸。?

BNC-T型連接器。細纜以太網中的每個節點通過BNC-T型連接器連入網內。?

BNC電纜連接器，安置在細同軸電纜的兩端。?

BNC桶型連接器，在單根電纜不夠時，通過它連接兩條細同軸電纜段。BNC終端匹配器(也叫端接器或終端電阻)，安裝在細同軸電纜的兩端，防止信號的反射，其中之一必須接地。③中繼器(Repeater)。一個細纜以太網“單段”的長度超過185m，或工作站個數多于30個時，應采用支持BNC接口的中繼器(Repeater)來延長距離，或增加節點個數。一個細纜以太網“單段”的最大長度為185m；由于最多使用4個中繼器，最多可以有5個電纜段，因此細纜以太網的最大布線長度為925m。由于，連入一個網段中節點的最多數目為30個，5個網段中只有3個可以連接工作節點，因此，最多可以有90個工作節點；兩個相鄰的BNC-T型連接器的距離應是0.5m的整數倍，最小距離為0.5m。每個段的兩端都必須安裝一個終端匹配器，并且有一端應接地，BNC-T型連接器與網卡上的BNC接口必須直接連接，中間不得接入任何電纜。2.細纜以太網的應用特點①優點：系統造價低廉，安裝容易，具有最短的布線距離。②缺點：由于纜段中連入多個BNC-T型連接器，存在著多個BNC型連接頭和BNC-T型連接器的連接點，因而同軸電纜連接的故障率較高。實踐經驗表明大部分故障出在傳輸介質方面，且故障不便查找和維護。此外，某個站點的接頭故障將可能導致整個網絡癱瘓，系統的可靠性受到影響。因此，在總線型以太網中，電纜的連接十分重要，為此建議用戶盡量購買預制好的電纜。這種預制電纜采用了模壓式連接器，而不像自制電纜中的壓接式連接器，因此，具有更強的承受惡劣環境的能力，可以提高系統的可靠性。

3.細纜以太網的總結①拓撲結構：總線。②介質訪問控制方法：CSMA/CD。③網線類型：RG-58型50歐姆細同軸電纜。④傳輸速度：10Mbit/s。⑤最大網絡節點數目：90個。⑥每段最大節點數目：30個。⑦最大網段數目：5個，最多使用4個中繼器，其中3個網段可以連接節點。⑧節點間最小距離：0.5m。⑨最大網絡長度：925m。⑩最大網段長度：185m。3.6.2.3雙絞線以太網(10BASE-T)10BASE-T中的T(Twisted-pair)是雙絞線電纜的英文縮寫。IEEE的10BASE-T標準使用星型拓撲結構，并使用接有RJ-45頭的UTP非屏蔽雙絞線電纜作為傳輸電纜，這種標準使用大量的電纜，但同時提供了更加穩定和便于維護的網絡。10BASE-T連接方式使用不超過100m的雙絞線將每一臺網絡設備連接到集線器，克服了總線式網絡中單點故障會引起整個網絡癱瘓的問題。另外，10BASE-T十分適合那些需要不斷增長的網絡。使用集線器和雙絞線以太網的結構分為：單-集線器結構、多集線器級聯結構、使用疊加集線器結構。1.雙絞線以太網的硬件組成(1)集線器HUB集線器是雙絞線以太網的中心連接設備，我們通常使用的集線器都是有源的，它是在“共享介質”的局域網設計思想基礎上設計出來的，是對總線結構的一種“變革”。其介質訪問控制方法仍然采用CSMA/CD方式，利用非屏蔽雙絞線、RJ-45接頭和集線器，實現了物理上的“星型”和邏輯上的“總線型”拓撲結構。這種結構也被稱為“簇型”。有源HUB的主要功能如下。

①HUB的組網功能。HUB有多個RJ-45接口，能支持多個工作站入網，HUB上的RJ-45接口能與其他的HUB相連，因此易于擴展網絡。②HUB向上接口的擴展功能。HUB上的BNC向上接口與BNC-T型連接器時，可以與細纜以太網相連。HUB上的AUI(DIX)接口可以與粗纜以太網的收發器電纜相連。新型的高速HUB上往往還配有光纖接口，通過此接口，可以接入光纖主干線。③HUB的信號強化功能。HUB能對工作站發來的信號進行再生放大，并傳播信號到網絡上的所有接口。④HUB能自動檢測，并強化“碰撞”信號。在檢測到“碰撞”信號后，HUB會立即發送出一個阻塞(JAM)信號，以強化“沖突”信號，從而避免了由于介質上信號的衰減，而使其他工作站“無法”偵聽到的情況。⑤HUB能自動指示有故障的工作站，并切除其與網絡的通信。(2)非屏蔽雙絞線UTP(UnshieldedTwistedPair)10BASE-T網絡標準要求使用3類4芯的UTP，但經常使用的型號是5類UTP，4芯中的一對用于信號的發送，另一對用于信號的接收。由于每一個工作節點都需要一根雙絞線電纜，用來連接工作節點上的網卡與集線器；另外，集線器與集線器之間的連接也需要使用雙絞線電纜。因此，10BASE-T網絡需要使用大量的雙絞線，每條雙絞線電纜的兩端都裝有同樣的RJ-45型接頭(水晶頭)。目前，由于超5類雙絞線與5類雙絞線相比，在傳送信號時衰減更小、抗干擾能力更強，又為將來網絡發展提供了解決方案，因此，也常在10BASE-T新建的網絡中采用。(3)網卡(RJ-45接口)、雙絞線電纜和RJ-45接頭連入10BASE-T網絡的每個節點需要一塊支持RJ-45接口的10Mbit/s以太網網卡，或便攜機網卡。①網卡上的RJ-45接口。共有8個引腳(Pin)，只使用第1、2、3、6號，其余的沒有使用。接線或布線時，按照T568B標準(參見表3-8)，其意義如下。?

引腳1：發送(Tx+)。?

引腳2：發送(Tx-)。?

引腳3：接收(Rx+)。?

引腳6：接收(Rx-)。②UTP上的RJ-45接頭和集線器上的接口與網卡上的接口一樣，都有8個引腳，也是只使用了第1、2、3、6號，但是其定義卻與網卡不相同。其意義如下。?

引腳1：接收(Rx+)。?

引腳2：接收(Rx-)。?

引腳3：發送(Tx+)。?

引腳6：發送(Tx-)。③網卡與雙絞線電纜上的RJ-45型接頭直接連接，其接線方法有以下兩種，參見表3-8(a)和(b)。表3-8(a) 10/100BASET雙絞線、RJ-45接口連接順序表(TIA/EIA568A)

12345678工作站(集線器)綠白綠橙白藍藍白橙棕白棕工作站(集線器)綠白綠橙白藍藍白橙棕白棕

表3-8(b) 10/100BASET雙絞線、RJ-45接口連接順序表(TIA/EIA568B)

12345678工作站/服務器橙白橙綠白藍藍白綠棕白棕集線器橙白橙綠白藍藍白綠棕白棕2.單集線器10BASE-T網絡的組建3.雙絞線以太網的組網方案(1)單集線器結構10BASE-T以太網絡結構十分簡單，所有節點(工作站)均通過HUB連入網絡；傳輸介質采用非屏蔽雙絞線，物理拓撲結構為“星型”。節點(工作站)到集線器(HUB)之間的最大距離為100m。單集線器結構適合小型工作組規模的局域網，一般支持4、8、12、16、24個RJ-45端口和一個BNC、AUI或光纖的向上連接端口。(2)

多集線器級聯的結構對于規模較大，或節點(工作站)數超過單集線器的端口數目時，通常采用多集線器級聯結構，以組成更大的網絡。此時10BASE-T也遵循5-4-3規則，即一條通路上最多可以串聯4個集線器。網絡上連接設備的總數不得超過1024臺。普通集線器一般都提供以下3類端口。①是用于連接節點(工作站或服務器)的RJ-45端口，這類端口數目一般是4、8、12、16、24等，如果端口數目為16，就稱它為16口集線器。②是專門用于雙絞線以太網集線器的級聯端口(級聯“出口/入口，或者是“Uplink”端口)。③是“向上連接端口”，這些端口可以連接粗纜的AUI端口，或連接細纜的BNC端口，也可以連接光纖端口。對應于不同的端口，多集線器結構的級聯有以下幾種方法。①

使用“標準線”，通過以太網集線器上專門的RJ-45型“出/入”級聯端口進行級聯。②

對于沒有級聯入口和出口的兩個集線器，可以使用“標準線”將一個集線器上邊的“(Uplink)”級聯口與另一個集線器上邊的普通RJ45端口相連，從而實現多集線器之間的級聯。③

使用同軸電纜、光纖，通過集線器提供的“向上連接端口”實現級聯。4.10BASE-T雙絞線以太網的應用特點(1)優點①雙絞線以太網絡的最大優點是檢測故障容易，當某一段線路、工作站或互聯的某個HUB出現故障時，HUB會將故障自動排除在網絡之外，從而保證了剩余部分的正常工作。由于不用中斷網絡的運行，就可以維護網絡，因而簡化了網絡故障診斷的過程，從而節省了時間，從根本上改善了局域網難于維護的缺點。②安裝、管理和使用都很簡單。適用于中小型單位自己組建局域網。

③成本低。線路安裝可以與電話線路的安裝同時進行，從而減少了網絡安裝費用。④擴展方便。網絡站點數目不受線段長度和節點與節點距離的限制，因此，擴充極為方便。此外，由于與其他以太網兼容，因此，與10BASE5和10BASE2互聯時，無需改變網絡操作系統等軟件設置。⑤改變網絡布局容易。改變網絡某一部分的布局，帶來的變化一般不會影響到網絡的性能。因此，擴充與減少節點(計算機或其他網絡設備)都不會影響或中斷整個網絡的工作。⑥構建網絡靈活、方便，通常每個HUB有N(4、8、12、16、32)個RJ-45接口和M(1、2、3、4)個其他型號的向上接口，例如，BNC接口、AUI接口和光纖接口等，因此，可根據通信量需求的大小和節點分布的情況選擇、設計不同規模的網絡。(2)缺點①這種結構的最大缺點是中央節點的負荷過重。當HUB出現故障時，將導致整段或全部網絡癱瘓。②雙絞線的抗干擾能力弱，因此，選擇時應十分注意它的電器特性，例如，阻抗、電容和延遲等。只有慎重選擇并測試雙絞線的型號和實際參數，才能充分發揮10BASE-T網絡的長處，保證網絡的安全運行。③由于每個單段網線只能連接一個工作節點，所以網絡通信線路的利用率很低。5.10BASE-T雙絞線以太網的總結①拓撲結構：由于介質訪問控制方法為CSMA/CD，因此，10BASE-T是邏輯上的“總線”型拓撲；物理上的“星型”拓撲。②網線類型：3或5類UTP雙絞線。③傳輸速度：10Mbit/s。④最大網絡節點數目：1024個。⑤每段最大節點數目：1個。⑥節點間最小距離：2.5m。⑦最大網絡長度：無最大長度。⑧最大網段長度：100m。3.7高速局域網3.7.1高速局域網技術概述一般我們將數據傳輸速率在100Mbit/s以上的網絡稱為高速局域網。3.7.2100BASE-T快速以太網(共享式快速以太網)近年來常用的快速以太網(FastEthernet)發展迅速，這是因為該標準不但能夠以10Mbit/s和100Mbit/s兩種速度傳輸，還能夠通過UTP和光纜進行傳輸。“共享式集線器”是100BASE-T網絡上使用的中心控制設備。根據所使用的網絡傳輸介質的不同，已經制定了以下3個標準。①100BASE-TX使用兩對5類UTP或1對STP雙絞線(網段長度100m)。②100BASE-T4使用四對3-5類UTP雙絞線(網段長度100m)。③100BASE-FX使用S/MMF光纜(網段長度450~2000m，傳輸速率達200Mbit/s)。3.7.3100BASE-T高速交換式以太網交換式快速局域網是在10/100BASE-T雙絞線以太網基礎上發展起來的一種高速網絡，它采用的關鍵設備是交換式集線器(SwitchingHUB)，簡稱為“交換機”。3.7.4交換式快速以太網實用組網技術3.7.4.1設計交換式快速以太網的主要步驟1.為實現新的高速交換式網絡做好技術準備(1)購買核心設備：100Mbit/s或10Mbit/s的網絡交換機，即交換式集線器SwitchingHUB，或Switch。各種不同局域網交換機的區別如下。①

端口密度：是指以太網交換機能夠提供的10Mbit/s端口的數目。它可以用來連接一個使用專用帶寬的節點(計算機或其他網絡節點設備)，這類端口此時被稱為專用端口。它也可以用來連接一個10Mbit/s的共享集線器，這類端口被稱為共享端口。常見的以太網交換機的端口密度為24，即可以提供24個10Mbit/s端口。②

高速端口：用來連接100Mbit/s節點，它又可以進一步分為100Mbit/s專用端口，用來連接100Mbit/s專用帶寬的網絡設備，如，網絡服務器；或者100Mbit/s共享端口，用來連接100Mbit/s的共享集線器。③

管理端口：交換機上通常配置有管理端口，用來連接終端，以實現網絡交換機的配置或管理功能。例如：實現VLAN功能。(2)更換需要更換的網卡連接到交換機100Mbit/s端口的工作節點，應準備100Mbit/s網卡。(3)更換需要更換的網線連接到交換機100Mbit/s端口的節點，其網線應當為5類或超5類UTP。2.消除原來網絡的網絡瓶頸大多數共享式網絡的瓶頸為速度、帶寬、容量需求較高的高性能工作節點。

3.8網間互聯3.8.1網間互聯的基本概念1.同構網(HomogeneousNet)所謂“同構網”是指具有相同特性和性質的網絡，即它們具有相同的通信協議，呈現給接入網絡設備的界面也相同。

2.異構網”(HeterogeneousNet)所謂“異構網”(HeterogeneousNet)是指網絡具有完全不同的傳輸性質和通信協議。目前，不同類型的網絡之間的連接大多是異構網間的連接。3.8.1.2局域網之間互聯必須要解決的問題在進行網絡互聯時，人們必須面對如下一些問題。①

在物理上如何把兩種網絡連接起來。②

一種網絡如何與另一種網絡實現互訪與通信。③

如何解決它們之間協議方面的差別。④

如何處理傳輸速率與傳輸速率的差別等等。3.8.2局域網互聯的硬件設備3.8.2.1

中繼器(Repeater，又稱轉發器)1.中繼器的功能和使用方式中繼器又稱“轉發器”，它是最簡單的和最便宜的網間連接設備。中繼器實現網絡在物理層上的連接。在以太網中，它用于連接CSMA/CD訪問控制方式的以太網絡，當局域網網段的跨越距離過長，使得信號衰減，從而導致接收設備無法識別時，就應加裝中繼器，用來加強信號。由此可見，中繼器起到擴展網絡連接距離和擴充工作站數目的作用；此外，中繼器還起著接收、放大、整形和轉發網絡信息的作用。中繼器的外型就像一個小盒子，連接著兩個網絡電纜段。它放大、整形、并且重新產生電纜上的數字信號；之后，按原來的方向重新發送該再生信號。2.中繼器的應用特點(1)

優點①

中繼器可以輕易的擴展網絡的長度。②

使用中繼器網絡傳輸性能基本不變。③

安裝簡單、使用方便。④

價格低廉，是最便宜的擴展網絡距離的設備。⑤

可以連接使用不同傳輸介質的類型相似的網絡，但所連接的網段必須使用相同的介質訪問控制方法。例如，中繼器可以將使用UTP雙絞線的以太網段與使用細同軸電纜的以太網段連接在一起。(2)

缺點①中繼器用于有條件的同構型局域網(即第2~7層使用相同或兼容協議)之間的連接，不能用來連接異構型的網段。如：一個使用CSMA/CD方法的以太網和一個使用令牌環介質訪問控制方法的兩個網絡連接時不能使用中繼器。而可以用中繼器連接兩個使用不同物理傳輸介質但使用相同介質訪問控制方法的網絡。②使用中繼器連接的網絡，不能進行通信分段，連接后增加了網絡的信息量，易發生阻塞。即中繼器不能提供網段之間的隔離功能，通過中繼器連接起來的網絡實際上在邏輯上是同一個網絡。③

許多類型的網絡對可以同時使用中繼器擴展網段數目和網絡距離的數目都有所限制。例如，在以太網中，使用5-4-3規則設計網絡。按此規則，常規以太網中總共可以有5個網段、4個中繼器和3個連有客戶機的網段。如果使用的中繼器個數超過4個，即網段數目大于5個將會影響以太網的沖突檢測，并導致其他問題。④

中繼器不對信號進行濾波和解釋，只是完全重復(再生)信號，全方位傳送所有的網絡業務量(甚至是錯誤的)。⑤

中繼器不需要任何來自數據幀的信息，原因是它只是完全地重復數據比特。這就意味著如果數據不可靠，中繼器仍然重復它。例如：對于由于網絡適配器故障而產生的廣播風暴，中繼器也只是簡單地重復。3.中繼器的使用、選擇的注意事項①連接網段的接口。②網段的擴展距離。③使用中繼器時，應注意在同一網絡的各段上不能使用不同的介質訪問控制方法。3.8.2.2以太網集線器(Ethernethub)集線器(HUB)也稱集中器，這里主要指共享式集線器。它工作在OSI模型的第一層，即物理層，其作用與中繼器類似，或者說，它就是用于UTP雙絞線的多端口中繼器。集線器的大小可以從4端口到幾百個端口。這樣的集線器就是中繼器，它們以相同的方式工作，遵循同樣的規則。共享式集線器的主要功能為組網、強化和轉發信號、指示和隔離故障站點。集線器按是否有“源”分為兩種：“主動式”，即有源HUB(類似中繼器，轉發、再生所有的信號)和“被動式”，即無源HUB(不提供信號再生功能，僅連接電纜)。

2.集線器的應用特點(1)優點①集線器安裝極為簡單，幾乎不需要配置。②主動式集線器可以擴展網絡介質的極限距離。③使用集線器的向上連接端口可以連接使用不同傳輸介質的類型相似的網絡(即互聯的兩個網絡的2-7層使用相同或兼容協議，例如，10BASE2與10BASE5網絡)。(2)缺點①常用的集線器極大地限制了介質的極限距離，例如，10BASE-T中的100m。②集線器沒有數據過濾的功能，所以將收到的數據全部從端口發出去，即不能進行通信分段，連接后增加了網絡的信息量，易發生阻塞。3.集線器應用時應注意的因素①集線器可以作為中繼器使用，因此，使用集線器的網絡也必須遵循中繼器所遵循的5-4-3規則，即級聯時，最多串接4個集線器。由于集線器工作在物理層，因此它也要求所連接的網段在物理層以上使用相同或兼容協議。②集線器應用時應考慮網絡所使用的傳輸介質。③集線器按照工作原理可以分為共享式和交換式兩種，其中對應的主要設備分別為共享式集線器和交換機。3.8.2.3網橋(Bridge)1.網橋定義網橋一般是指用以連接在數據鏈路層以上具有相同協議的網絡的軟件和硬件。網橋工作在OSI模型的第二層，即介質訪問控制(MAC)子層。因此，網橋用于有條件同構型局域網之間的連接(即第3~7層使用相同或兼容協議)，不能用來連接異構型的網段。也就是說，網橋能夠實現兩個在物理層或數據鏈路層使用不同協議的網絡間的連接，例如，可以連接使用不同傳輸介質和不同介質訪問控制協議的兩個網絡。2.網橋的功能和作用(1)網橋的功能①過濾和轉發。②學習功能。(2)網橋在實際應用中的主要作用①網絡分段。②擴展網絡的物理尺寸。③網橋可以實現局域網(LAN)之間，以及遠程局域網和局域網之間的互相連接。④網橋可以連接使用不同傳輸介質的網絡。例如：網橋可以實現同軸電纜以太網與雙絞線以太網的連接。(3)在復雜網絡環境中使用網橋的限制①擁有網橋的網絡通常不能使用備用通道。②網橋不能對網絡進行分析，以實現繼續傳輸數據時的最快路由。在多種路由存在時，尤其是在那些路由較慢的廣域網中，“路由選擇”功能往往是最希望具備和最需要的能力。③網絡不能過濾廣播分組，因此，對于避免廣播風暴，網橋無能為力。3.網橋的使用方式和分類網橋可以用來互聯兩個同類網絡，例如，兩個以太網之間的互聯。網橋使用時的最簡單形式是使用兩端口的網橋互聯兩個局部網絡。這種用網橋連接兩個網絡的方式與使用中繼器連接相比較，其效率較高，因為網橋可以起隔離網絡的作用，當網絡1和網絡2上的工作站各自訪問自己的服務器時，它們互不干擾，兩個局域網都可同時工作，而用中繼器連接時則做不到這一點。當使用網橋時，一定要注意它在網絡中的位置。如果客戶機都訪問同一臺服務器，則將網橋放置在這些客戶機和服務器之間時，不會帶來好的通信效果。因此，只有放置合適的位置，才能取得最大的效率，例如：設計為最佳位置時，能夠阻擋70%的通信量進入分段后的網絡。從硬件配置的位置來分，網橋通常分為內部網橋和外部網橋兩種。在文件服務器內安裝、使用兩塊網卡就可以組成內部網橋；外部網橋的硬件則放在專門用作網橋的PC或其他設備上。從地理位置來分，網橋還可以分為近程網橋(LocalBridge)和遠程網橋(RemoteBridge)。連通兩個相近的LAN電纜段只需一個近程網橋(或叫本地網橋)，但是連通經過低速傳輸媒介(如電話線)間隔的兩個網絡時要使用兩個遠程網橋，注意遠程網橋應當成對使用，如圖3-36所示。近程網橋是指在電纜線允許的長度范圍內互聯網絡的網橋。遠程網橋是指互聯的網絡因超過電纜線所允許的最大長度限制，而借助于其他傳輸介質(如電話線)來互聯的兩個遠程網絡或遠程工作站的網橋。本地網橋主要是用以擴大網絡的規模，提供信息與資源的共享；此外，將一個較大的網絡分成兩個或多個用網橋互聯的小網絡以提高網絡處理速度。遠程網橋還可以解決遠距離數據傳輸的問題。4.網橋的安裝(1)內部網橋的安裝內部網橋安裝簡單，無需配置。

(2)外部網橋的安裝安裝外部網橋的工作主要包括生成網橋軟件、配置網橋軟件(用于遠程連接)和硬件安裝3個部分。其中硬件安裝指的是調制解調器、電纜線及電話線等的連接和安裝，較為簡單；而主要工作在于生成網橋軟件和正確配置網橋軟件。5.

網橋的應用特點(1)

優點①

網橋通過對不需要傳遞的數據進行過濾來實現對網絡間的通信分段。②

網橋可以連接兩個使用不同傳輸介質，但介質訪問控制方式相似的網絡。③

特殊的網橋(轉換橋)可以連接不同類型的網絡。

(2)

缺點①

由于網橋處理接收到的數據信息，因此，會降低網絡性能。②

網橋傳遞所有的廣播。③

由于網橋具有比中繼器更高的智能，因此價格比中繼器貴。④

網橋在將兩個或多個微機局域網連接成一個大的網絡時分解了網絡的流量，提高了整體效率。但是，網橋沒有路徑選擇的能力，在存在有多個路徑時，網橋只使用某一固定的路徑。⑤

網橋連接兩個網絡時，要求被連接的網絡在“數據鏈路層”以上的各層(第3~7層)，采用相同或相兼容的協議。3.8.2.4以太網交換機(EthernetSwitchinghub)以太網交換式集線器又被稱為以太網交換機，也有的書把它稱做“智能型集線器”。由于它工作在數據鏈路層，因此又被稱為第二層設備；另外，有些交換機還具有第三層的部分功能。第二層的交換機具備網橋的功能，即可以過濾以太網的數據幀，由于，它不向其他子網轉發屬于本子網內的數據幀，而只轉發需要轉發的數據幀，因此可以顯著提高網絡的傳輸帶寬。交換機相當于多端口的網橋，因此，人們又把交換機稱為“網絡開關”，在組建網絡時，主要用它連接集線器、服務器、多媒體工作站；或者用它來連接分散的主干網等，需要獨立和專有帶寬的場合。

1.以太網交換機的功能第二層交換機是交換式局域網的主要設備，它的主要功能為增加傳輸帶寬、降低網絡傳輸的延遲、進行網絡管理、選擇網絡傳輸線路等。2.以太網交換機的工作方式和分類(1)

直通傳送(Cut-Through)直通式交換機，在收到以太網端口送來的信息之后，首先，讀取信息幀中的目的地址，接著就查詢端口地址映射表，如果與某站點地址相符就轉發該信息到相應的端口。由于此類交換機不對信息幀做任何處理，因此，轉發速度快，適用于碰撞率和誤碼率都較低的場合。直通式交換機的優點是速度快、延遲小；缺點是可靠性差，交換控制器要求高，存在傳輸差錯等。(2)

存儲轉發(StoreForward)存儲轉發式交換機，在接到信息幀之后，首先，將其存儲到高速緩沖器中，其次，還要對有問題的信息幀做過濾處理，最后才轉發該信息幀，因此，它的轉發速度較直通式交換機慢，適用于碰撞率和誤碼率都較高的場合。存儲轉發式交換機的優點是可靠性較高、支持高速端口和不同速率的鏈路；缺點是延遲增加。3.

以太網交換機的應用特點①可用帶寬增加。②交換速度快，傳輸時間延遲大大降低。③管理和維護簡單。④擴展和兼容型好。⑤具有高帶寬專用端口。⑥允許10Mbit/s和100Mbit/s等多種端口共存，可以充分保護已有投資。3.9

局域網與結構化布線技術無論哪一種，結構化布線系統都是指一座建筑或一群建筑內的網絡通信傳輸系統。結構化布線與傳統式布線方式的最大區別就是：結構化布線設計時只考慮需要安裝的計算機或通信設備的位置和性能；而不考慮設備本身和具體的安裝時間。一個完整的智能大廈應該包括如下幾個方面。①辦公自動化系統(OA)，它應包括各類計算機、終端、傳真機等辦公設備。②通信自動化系統(CA)，它應包括以電話交換機為核心的電話、傳真通信網絡，以及語音、視頻、圖像、數據通信設備等各種通信設施。③樓宇自動化系統(BA)，它應包括傳感器，以及計算機對建筑內的電力、空調、電梯、安全監控等系統。④計算機網絡系統(CN)是在結構化布線基礎上所實現的上述各系統的集成系統。3.9.2結構化綜合布線系統3.9.2.1結構化綜合布線系統的基本概念結構化綜合布線系統的定義①

綜合布線：所謂“綜合”就是指把電話、計算機、多媒體數據、安全保衛信息，以及監控信息等統一考慮和統一布置。因此，此系統包含：通信系統、網絡系統、監控系統、電源系統和照明系統等多個子系統。②

結構化方式：是指采用層次星形結構，根據模塊化的思想，采用各種配線設備，按照統一的、標準的和簡單的方式，實現各種傳輸介質的連接。這種方式使得整個布線系統擴充容易、管理和維護方便。總之，樓宇的