【文章內(nèi)容簡介】 超 5 類 100 155 10 M b / s 、 1 0 0 M b / s 和1000 M b / s 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 2． 同軸電纜 同軸電纜 (Coaxial Cable)是網(wǎng)絡(luò)中最常用的保護(hù)套傳輸介質(zhì)，共有四層，最內(nèi)層是中心導(dǎo)體，從里往外依次分為透明絕緣層、金屬網(wǎng)屏蔽層和黑色保護(hù)套，如圖 39所示。 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 導(dǎo) 體透 明 絕 緣 體金 屬 網(wǎng) 屏 蔽 層黑 色 保 護(hù) 套圖 39 同軸電纜 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 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)。 常用的同軸電纜線型號參見表 34， 具體介紹如下 。 (1) ?RG58A/U。 該型號為用于 l0Base2， 阻抗 50?Ω， 直徑 ， 又稱細(xì)同軸電纜 。 它是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中最常見到的同軸電纜線 ， 以以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)而言 ， 常與 BNC接頭配合連接 。 (2) ?RG11。 該型號為用于 10Base5， 阻抗 50?Ω， 直徑 英寸的同軸電纜線 ， 又稱粗同軸電纜 。 它需配合收發(fā)器(Transceiver)使用 。 (3) ?RG59U。 該型號為阻抗 75?Ω， 直徑 纜線 ， 常用于電視電纜線 ， 也可作為寬帶的數(shù)據(jù)傳輸線 ，ARC網(wǎng)絡(luò)用的就是此類電纜線 。 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 表 34 常用的同軸電纜線 電纜線類型 阻抗 / Ω 直徑 / 英寸* 應(yīng) 用 RG 11 50 0 . 4 0 1 0 B A S E 5 RG 5 8 A / U 50 0 . 1 8 1 0 B A S E 2 RG 62 93 0 . 2 5 A R C n e t RG 59U 75 0 . 2 5 C A T V 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 3. 光導(dǎo)纖維電纜 光導(dǎo)纖維電纜 (Optical Fiber)簡稱光纖電纜或光纜 。隨著對數(shù)據(jù)傳輸速度的要求不斷提高 ， 光纜的使用日益普遍 。 對于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來說 ， 光纜具有無可比擬的優(yōu)勢 ， 也是目前和未來發(fā)展的方向 。 光纜由纖芯、包層和護(hù)套層組成。其中纖芯由玻璃或塑料制成，包層由玻璃制成，護(hù)套由塑料制成，其結(jié)構(gòu)參見圖 310。 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 纖芯包層護(hù)套層圖 310 光纖電纜 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 (l) 光纖通信的優(yōu)點： ● 傳輸速率高 ， 目前實際可達(dá)到的傳輸速率為幾十Mb/s至幾千 Mb/s。 ● 抗電磁干擾能力強(qiáng) ， 重量輕 ， 體積小 ， 韌性好 ，安全保密性高等 。 ●傳輸衰減極小，使用光纖傳輸時，可以實現(xiàn)在6～ 8 km距離內(nèi)不使用中繼器的高速率數(shù)據(jù)傳輸。 光纖分為單模光纖和多模光纖。 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 (2) 光纖通信的缺點： ● 光纖通信多用于作為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主干線 。 光纖的最大問題是與其他傳輸介質(zhì)相比價格昂貴 。 ● 光纖銜接和光纖分支均較困難 ， 而且在分支時 ， 信號能量損失很大 。 光纖的類型由模材料 (玻璃式塑料纖維 )、 芯和外層尺寸所決定 ， 芯的尺寸大小決定光的傳輸質(zhì)量 。 常用的光纖有： ● (其內(nèi)徑為 ， 外徑為125?μm)。 ● 、 50/125μm、 100/140μm多模光纖 。 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 光纖分布式數(shù)據(jù)接口 (FDDI， Fiber Distributed Data Interface)是由美國 ANSI 1982年制定的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) ， 它是目前惟一的高速局域網(wǎng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) ， 數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到 100 Mb/s甚至 1000 Mb/s。 目前 ， FDDI已是一種成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù) ， 世界上很多廠商都提供FDDI網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品 。 但 FDDI技術(shù)也存在某些與光纖一樣的不足 。 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 4. 傳輸介質(zhì)的選擇 選擇傳輸介質(zhì)時應(yīng)考慮的因素很多 ， 但首先應(yīng)當(dāng)確定主要因素 ， 然后再選擇合適的傳輸介質(zhì) 。 選擇時可考慮的主要因素有： ● 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)； ● 網(wǎng)絡(luò)連接方式； ● 網(wǎng)絡(luò)通信容量； ● 系統(tǒng)傳輸時的可靠性要求； ● 所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型； ● 環(huán)境因素 ， 如網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍 、 節(jié)點間距等 。 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備 在網(wǎng)絡(luò)中 ， 常用的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備有中繼器 、 集線器 、 網(wǎng)橋 、 交換機(jī) 、 路由器等 ， 它們在網(wǎng)絡(luò)通信中起著關(guān)鍵的作用 。 各設(shè)備工作在 OSI/RM模型的不同層次 ，具體參見圖 311所示 。 下面分別介紹這些設(shè)備的工作原理和使用場合 。 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 網(wǎng)絡(luò) 1 網(wǎng)間 1 LAN1 網(wǎng)段 1 LAN2 網(wǎng)間 2 網(wǎng)絡(luò) 2網(wǎng)段 2網(wǎng)關(guān) ( 網(wǎng)絡(luò)層以上 )路由器 ( 網(wǎng)絡(luò)層 )網(wǎng)橋、交換機(jī) ( 數(shù)據(jù)鏈路層 )中繼器、集線器 ( 物理層 )圖 311 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的層次關(guān)系 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 1. 中繼器 (Repeater) 中繼器是物理層的連接設(shè)備 ， 可用不同電纜連接網(wǎng)段以擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)長度 ， 這里的網(wǎng)段指一個使用任何中繼設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò) 。 中繼器的原理是：由于數(shù)字信號在傳輸過程中 ，其高次諧波最易衰減而使信號變形 ， 電纜上的阻抗 、 容抗也會使信號幅值和形狀變小或失真 ， 中繼器在信號傳輸一定距離后對其進(jìn)行整形和放大 ， 但不對信號作校驗等其他處理 ， 故即使是一個錯誤的信息幀或信號中含有噪聲 ， 它都照樣整形放大 。 圖 312所示為中繼器的一種使用方法 。 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 筆記本IBM 兼容機(jī)打印機(jī)服務(wù)器蘋果計算機(jī)IBM 兼容機(jī)打印機(jī)服務(wù)器中繼器(Repea ter)以太網(wǎng)以太網(wǎng)中繼器(Repea ter)圖 312 中繼器連接兩個以太網(wǎng) 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 使用中繼器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互連時 ， 應(yīng)注意如下兩點： (1) 使用中繼器互連以太網(wǎng)不能形成環(huán)路 。 (2) 必須遵循 MAC協(xié)議的延時特性 ， 不能用中繼器將電纜無限地連接起來 。 MAC協(xié)議的延時特性主要指的是 ， 使用中繼器或集線器來擴(kuò)展以太網(wǎng)絡(luò)的范圍必須符合中繼規(guī)則 ， 即在共享式以太網(wǎng)中 ， 各站點傳輸信息時必須滿足沖突域原則 。 網(wǎng)絡(luò)中任何兩個站點傳輸信息的總延時滿足如下條件： (1) 對 10 Mb/s以太網(wǎng)應(yīng)用： (DTE延時 +MAC延時 +中繼延時 +電纜延時 )≤?μs 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 其中 ， 數(shù)據(jù)在任一網(wǎng)站內(nèi)收發(fā)所花費的時間為 DTE延遲 ， 由網(wǎng)卡進(jìn)行沖突檢測和收發(fā)所花費的時間為 MAC延遲 ， DTE和 MAC延遲往往合并計算；走過一段電纜的時間為電纜延遲；通過中繼器整形放大所花的時間為中繼器延遲 。 所有延遲的總和應(yīng)小于沖突域所規(guī)定的時間 。因為 10Base以太網(wǎng)規(guī)定的信息幀的最小長度為 512 bit， 發(fā)送 1bit的時間是 ， 發(fā)完最小包需 ， 但是為保證按 CSMA/CD協(xié)議正確地收發(fā) ， 總延時則只能限定在 之內(nèi) ， 如圖 313所示 。 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 tA BMt x距離 LB 站競發(fā)t1B 站發(fā)擁塞幀A 站收到擁塞幀t2t1t0 ? s512 位圖 313 沖突域的概念圖 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 在圖 313中 ， A、 B為任意兩個網(wǎng)站 ， 距離為 L， 垂直坐標(biāo)為延遲時間 t。 設(shè) A站從 t0時開始發(fā)送 ， t1時第 1 bit到達(dá) B站而 A站已發(fā)完 256 bit， 延時為 ?μs。 在此之前 B站不知 A站已發(fā)送 ， 可在任意 tx時間競發(fā) ， 但在電纜 M點發(fā)生沖突 。 B站在 t1檢測到了沖突而發(fā)出擁塞幀 ， A站在剛發(fā)完一個最小幀后即收到擁塞幀 ， 從而知道最小幀已受損 ， 雙方都退回重新競發(fā) 。 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 若 A站發(fā)出的是一個大于 512 bit的長幀 ， 則更能在發(fā)完之前偵聽到?jīng)_突而退回重發(fā) ， 避免了資源浪費 。 若總延時大于最小幀長限制的 ?μs， 則 A站發(fā)完較小幀之后 ， 根本不知道該幀已受損而使錯幀在網(wǎng)上廣播 。 因此 ， 以太網(wǎng)的沖突域可以保證在延時 ?μs以內(nèi)發(fā)現(xiàn)沖突 ， 使得局域網(wǎng)內(nèi)的任何網(wǎng)站都能正確執(zhí)行 CSMA/CD協(xié)議 ， 而不會發(fā)生錯誤 。 或者說局域網(wǎng)內(nèi)任何兩節(jié)點間所有設(shè)備的總延時應(yīng)小于 ?μs，這就是組建局域網(wǎng)的根據(jù) ， 由此而制定了組建 10 Mb/s以太網(wǎng)的中繼規(guī)則 ， 即 54321中繼規(guī)則 。 其中： 5指網(wǎng)絡(luò)中最多可有 5個網(wǎng)段； 4指全信道上最多可連 4個中繼器； 3指其中3個網(wǎng)段可連有網(wǎng)絡(luò)站點； 2指有兩個網(wǎng)段只用來延長網(wǎng)絡(luò)距離 ， 不連網(wǎng)站； 1指構(gòu)成一個共享式以太網(wǎng) 。 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 (2) 對 100 Mb/s快速以太網(wǎng)應(yīng)用： (DTE延時 +MAC延時 +中繼延時 +電纜延時 )≤?μs 100 Mb/s快速以太網(wǎng)符合 321中繼規(guī)則，即在一個高速共享網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，最多用 2個 Ⅱ 類高速 HUB，兩網(wǎng)站之間最多經(jīng)過 3條電纜，但兩個高速 HUB之間的電纜長度不能超過 5 m。 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 2. 集線器 (HUB) 網(wǎng)絡(luò)集線器 (HUB)有許多特點 。 最簡單的集線器通過把邏輯 Ether連接成物理上的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而增加了網(wǎng)絡(luò)的連通性 ， 它實質(zhì)是一個多端口中繼器 。 稍微復(fù)雜一點的集線器 (交換式集線器 )用作網(wǎng)橋和路由器的替代品以便減少網(wǎng)絡(luò)擁塞 。 高級集線器為 FDDI、 幀中繼及 ATM網(wǎng)絡(luò)提供了非常高速的連通性 。 圖 314說明了 10BaseT集線器與 PC工作站連接的方式 。 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 筆記本IBM 兼容機(jī)蘋果計算機(jī)打印機(jī)桌面計算機(jī)服務(wù)器集線器圖 314 10BaseT集線器 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 一般來說 ， 集線器提供了下列一項或多項服務(wù)： ● 容許在一個或多個 LAN上連接大量計算機(jī)； ● 減少網(wǎng)絡(luò)擁塞； ● 提供多協(xié)議服務(wù) , 例如 Ether與 FDDI的連通； ● 鞏固網(wǎng)絡(luò)主干； ● 實現(xiàn)高速通信 。 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 最簡單的集線器是用在 Ether LAN上的 10BaseT(有關(guān) 10BaseT網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)將在后面詳細(xì)論述 )，它還是將工作組與小型或大型 LAN連接的最流行方式之一。 局域網(wǎng)的管理由集線器上的軟件而不是連到 LAN上的一個個設(shè)備來完成。物理星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比物理總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更易于管理，因為一個端口只連接一個設(shè)備或者雙絞線的菊花狀鏈接 (一臺與另一臺連接 )使得設(shè)備范圍受到限制。如果一個端口上的網(wǎng)卡出現(xiàn)故障，只要簡單地使該端口失去作用，直到換了一塊網(wǎng)卡，連在其他端口的工作站繼續(xù)工作為止。 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 集線器提供的接口通常有 8口 、 16口和 24口等幾種 ，集線器能提供連接多種網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的接口 ， 通常具有RJ45和 BNC兩種接口或 RJ4 BNC和 AUI三種接口 。 集線器按性能還可分為 Ⅰ 類 、 Ⅱ 類 HUB。 Ⅰ 類 HUB會把傳來的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號再轉(zhuǎn)發(fā)到其他端口 ， 其延時較大 ， 約為 ?μs， 可提供 TX、 T4端口 。 Ⅱ 類 HUB則不進(jìn)換轉(zhuǎn)換 ， 直接轉(zhuǎn)發(fā) ， 延時較小 ， 約為 ?μs， 只提供一種 TX或 T4端口 。 由于二者延遲差別很大 ， 因而對連接HUB的個數(shù)有明顯的影響 。 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 3. 網(wǎng)橋 (Bridge) 1) 網(wǎng)橋定義 網(wǎng)橋是一種在數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)互連的存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)，尤其是局域網(wǎng)，其結(jié)構(gòu)上的差異都體現(xiàn)在介質(zhì)訪問協(xié)議 (MAC)之中，因而，網(wǎng)橋被廣泛地用于局域網(wǎng)的互連。 2) 網(wǎng)橋的功能和作用 (1) 網(wǎng)橋的功能 。 ① 過濾和轉(zhuǎn)發(fā)。 如圖 315所示 。 由于網(wǎng)橋只將應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)的信息幀編排到它的通信流量中 ， 因而提高了整體網(wǎng)絡(luò)的效率 。 第 3章 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備 計算機(jī) G計算機(jī) A計算機(jī) B網(wǎng)橋計算機(jī) E計算機(jī) D計算機(jī) FBBDD集線器