计算机网络与通讯_201609_第4章 局域网与广域网(下)
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大多数网络中都有对连接网段的转发器（集线器）数目的限制。 10Mbps的以太网中IEEE802.3标准规定“5-4-3-2-1”原则。 15
扩展网络长度—以太网布线原则（续）
在10Mbps的以太网中，使用IEEE802.3标准规定的 5-4-3-2-1的规则：最多5个网段，4台中继器 ，其 中只有3个网段可以连接计算机，2个网段仅做连接 用，1个冲突域。
例如，10BASE5表示使用粗缆(直径为10mm，特性阻抗 为50Ω)作为传输介质的以太网。这里，“10”表示信 号在电缆上的传送速率为10Mb/s，“BASE”表示电缆上 传输是基带信号，“5”表示每一段电缆的最大长度为 500m。
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4.5 以太网的组网方式
（教材P102） 以太网传输介质：
个总线网，各站共享逻辑上的总线，执行CSMA/CD协议。
集线器
两对线最大长 度100m(双绞 线)/Xkm(光纤) 利用集线器扩展局域网 常采用堆叠式集线器
RJ-45插头
站点
实践证明，使用集线器比使用具有大量机械接头的无源 粗缆或细缆更为可靠，这使电缆以太网退出市场。
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以太网设备：集线器(HUB)
使用集线器的多级结构局域网存在的主要问题：所有用户共 享带宽，每个用户的可用带宽随接入用户数的增加而减少， 且不允许多个接口同时工作，因此不可能增加局域网的总吞 吐量。
10Mb/s 主干集线器
一系
二系
三系
中间集线器
10Mb/s
10Mb/s
10Mb/s
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扩展网络长度—以太网布线原则
500m 500m
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以太网使用的线缆
以太网名称 传输介质 信号编码（曼彻斯特编码） 拓扑结构 单网段最大长度（m） 每网段站点数 最大网络长度（用转发器） 线缆直径 连接器类型 优点和适用场合 10Base5 粗同轴电缆 （50Ω） 基带信号 总线 10Base2 细同轴电缆 （50 Ω ） 基带信号 总线 10Base-T 非屏蔽双绞线 基带信号 星形 10Base-F 光纤对 （850nm） 光信号 星形
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10Base2
传输介质：细同轴电缆 拓扑：总线 网卡接口：BNC 用于办公室局域网 “5-4-3-2-1”原则，最大网络距离925m， 最多可连接的节点数90个
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10BaseT
传输介质：双绞线（3CAT或5CAT） Hub（集线器）相当于多端口转发器 用于办公室LAN 拓扑结构为星形，逻辑上仍然是总线形 网段最大长度：100m
通过存储帧和查找转发表会增加时延； MAC子层无流量控制功能，可能会出现帧的丢失 现象； 只适用于用户不太多和通信量不太大的场合，否 则会引起过多的广播信息而产生网络拥塞(即所 谓广播风暴)。
网桥的优点多于缺点是其广泛使用的原因。
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教材P118-119
网桥分类：
根据对数据帧进行路径选择的位置不同，可以将 网桥分为两类：
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2、利用交换机扩展局域网
教材P119
1990年问世的交换式集线器，常称为以太网交换 机(switch)或第二层交换机(表明工作在数据链 路层) ，是一种即插即用设备。 改观了利用集线器扩展局域网不能增加局域网的 总吞吐量的情况。
以太网交换机通常都有十几个接口。因此，以太 网交换机实质上就是一个多接口的网桥。
速度提高到1000Mbps
与10M、100M以太网保持兼容
MAC层访问方法保持不变，相同的帧格式
最小帧长512比特不变 全双工、半双工 传输介质（光纤、双绞线、铜线）
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教材P122
万兆/ 10吉比特以太网
兼容性
保留了相同的以太网帧格式、最小帧长
只支持全双工方式，省略了CSMA/CD策略 介质访问协议不同，距离上不再受CSMA/CD
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教材P119
以太网交换机的信息帧转发方式：
①直通：输入接口在接收帧的同时，并不对其进行缓存处理，
而是立即按数据帧的目的MAC地址决定该帧的转发接口，从 而完成交换功能。
②存储转发：输入接口接收帧将其缓存，并进行差错检测
滤去无效帧，对正确帧取其目的地址，通过内部地址表确 定其相应的输出接口转发该帧。
500 100
2500 10 mm DB－15 现已弃用
185 30
925 5 mm BNC－T 不需要集线器
100 1024
500 0.4～0.6 mm RJ－45 价格最便宜
2000 1024
－ 62.5/125m － 适用于楼宇间
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4.5 以太网的组网方式
（教材P116）
连接方式
DB-15 连接器 BNC 连接器 MAU RJ-45 插头
第4章 局域网与广域网
自动化与电气工程学院 2016-11-1
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目录
4.1 4.2 4.3 4.5 4.6 4.8 4.9
局域网概述 局域网信道的介质访问控制 以太网技术 以太网的组网方式 高速以太网 无线局域网 广域网
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4.5 以太网的组网方式
（教材P115）
以太网可供选择的传输介质有双绞线、同轴电缆 和光纤。 IEEE制定了一系列使用相应传输介质的标准，并 采用<数据率(Mb/s)><信令方式><最大网段长度> 的记法。
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教材P116-119
局域网扩展设备
在物理层扩展局域网
1、转发器 2、集线器 连接起来的网段仍属于同一个冲突域； 没有设置缓存，无法对帧实现存储转发。
1、网桥 2、交换机 提供了网段间的隔离功能； 有缓存。
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在数据链路层扩展局域网
冲突域：
冲突域是指该域中的设备共享网络带宽。 比如用细缆或粗缆连接的总线型、集线器连接的 星型物理拓扑，其逻辑拓扑均为总线型，在该逻 辑总线中的所有设备，要发送数据包前，都要先 侦听，网络空闲时再发送；如遇到两个设备同时 发送数据包，导致冲突，就必须重发。
总共允许有 5 个网段（每个网段500米）； 在信道上只允许连接 4 个转发器； 可以有 3 个网段连接客户机； 额外 2 个不能连接客户机的网段用于将网络延伸到其他位置； 以上组成 1 个大型的冲突域，最大站数1024个，全网直径2500米； 再增加网段或转发器会导致定时问题，影响以太网的冲突检测；
Байду номын сангаас29
以太网交换机的特点：
①拥有N对接口的交换机的总容量为 N10 Mb/s。 ②从总线式局域网或集线器式局域网转换成交换机式 局域网，不需要对所有接入设备的软件和硬件作任 何改动。 ③交换机式局域网的扩充非常容易，通过增加交换 机的容量，就可接入新的设备。 ④以太网交换机一般都具有多种速率(如10Mb/s， 100Mb/s和1Gb/s等)的接口，这就便于满足各种不 同类型用户的需要。
(a) 粗缆以太网10BASE5
(b) 细缆以太网10BASE2
(c) 双绞线以太网 10BASET
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三种类型的网卡接口
网卡的功能：
进行串行/并行转换 对数据进行缓存 在计算机的操作系统安装设备驱 动程序 实现以太网协议
AUI接口（粗缆接口） BNC接口（细缆接口） RJ-45接口（双绞线接口）
③无残帧：指发送信息过程中由于冲突而产生的残缺不全的
无用帧(残帧)。采用先进先出FIFO( first in first out ) 工作方式，检查帧的长度，仅转发大于64字节的帧。
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教材P119
4.6 高速以太网
以太网是目前使用最广泛的局域网技术。 以太网分类：
标准以太网：早期的10Mbps以太网，使用CSMA/CD(载波监 听多路访问及冲突检测技术)技术，并以10M/S的速率运行 在多种类型的电缆上。 高速以太网： 快速以太网、吉比特/千兆以太网、10吉比特/万兆以太网
在物理层扩展局域网
转发器（repeater）：用来连接两段电缆以扩展 以太网覆盖的范围，从它连接的电缆上收到的数字 信号经过放大后转发给连接的另一条电缆中，即转 发器工作在物理层。常用于10Base5/10Base2中。 集线器（Hub）：实际上是一个多口的转发器，当 从一条线路上接收到信号时，集线器会向其他线路 转发。相比简单的转发器来说，Hub具有一些网络 管理功能，比如隔离出故障的站点。常用于 10Base-T中 。
有增加网络带宽的作用。
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网桥带来的好处：
扩展了物理范围，增加了站的数目； 可实现不同拓扑结构和传输媒体局域网的互联； 通过帧过滤平滑通信流量，改善了网络性能； 便于隔离故障，提高网络的可靠性。
冲突域 A B
B1 C
冲突域 D
B2 E
冲突域 F
网桥使各网段成为隔离开的冲突域
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网桥带来的问题：
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用网桥来隔离减小冲突域：
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用交换机来隔离减小冲突域：
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教材P117
1、利用 网桥 扩展局域网
网桥是一种存储型的转发设备（需要有足够缓 存），工作在数据链路层，常用于局域网的互联。 可以是专门硬件设备，也可以由计算机加装的网 桥软件来实现 网桥功能： 数据帧的拦截和转发：它根据接收到的帧的 MAC地址进行转发，或者丢弃CRC检验存在差 错的帧和无效帧，即具有帧过滤作用。 MAC子层协议的转换(对不同局域网的帧格式、 数据速率等进行转换)
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1、利用 网桥 扩展局域网
当使用网桥连接两段LAN 时，网桥对来自网段1 的MAC 帧，首先要检查其终点地址。
