第9章 以太网及其组网方案(p145)

Hale Waihona Puke Baidu 9.3 十兆位以太网组网方案
9.3.1 十兆位以太网10Base-T 9.3.2 十兆位以太网组网方案
9.3.1 十兆位以太网10Base-T
9.3.2 十兆位以太网组网方案
2. 小型企业网络解决方案 • 小型企业组网时，一般要考虑以下需求。 ★电话、图像、数据的综合应用。 ★低成本、低维护量的网络方案。 ★全交换的局域网方案。 ★安全、高可靠性的应用保障。 ★适应性和可扩展性。 • 因此，建议小型企业组建10Mbit/s以太网络
今后局域网络的应用发展方向。
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网络传输介质的选择，就是以非屏蔽、屏蔽双绞线电缆，基带同轴电缆以及光缆中根据性能价格
比要求进行选择，以确定采用何种传输介质，使用何种介质访问方法更合适。
(1) 双绞线
• 双绞线的传输速率比较高，能支持各种不同类型的网络拓扑结构， 控制共模干扰能力强，可靠性高。双绞线有屏蔽和非屏蔽2类。目前， 一般用户都喜欢选用四对线的双绞线(每对双绞线在每英寸中互绞的 次数不同，互绞可以消除来自相邻双绞线和外界电子设备的电子噪 音)。
9.2.1 IEEE 802.3标准 9.2.2 以太网与IEEE 802.3的关系 9.2.3 802.3以太网帧和地址格式
• 下面对以太网和IEEE 802.3的帧结构作几点说明。 1）帧头：由0和1组成，用来告诉接收站一个帧到了。在以太网帧中，帧
头还包含一个与IEEE 802.3帧的帧开始分隔符（SOF）等价的字节。 2）帧开始分隔符（SOF）：用以同步局域网中所有工作站对帧的接收，
• 当100Base-T4设备进行发送时，尽管3对线中每一对上的数据传输速率都是 33Mbit/s，但由于8B/6T编码效率的提高而使得线路频率只有25MHz。DTE或 中继器利用3对线进行数据包传输，同时利用剩下的1对线进行冲突检测。当 进行发送时，DTE或中继器监视通道2（RX_D2）是否活动，如果活动则表 明发生了冲突。一旦检测到了冲突，它将在单向线对上被消除，双向线对变 成空闲状态。
• ISDN路由器 • ISDN路由器属于NT2。ISDN路由器可以使局域网用户更快捷地在Internet上漫游或快速完成局域网
间的互联。ISDN路由器的功能类似于一个标准路由器所处位置和不同应用的组合，只是路由器的 端口情况有所不同。采用ISDN路由器可以使LAN上的多台计算机共享一条ISDN BRI连接，中国电 信现在还支持ISDN PRI接入。 ISDN接入方案 • 目前，ISDN接入方案大致有4种，分别是：ISDN TA接入方案、ISDN代理服务器接入方案、专用 ISDN路由器接入方案和局域网互联接入方案。 • 本书仅介绍ISDN TA接入方案以供读者参考。 • ISDN TA接入方案是适合家庭或较小单位使用的ISDN接入方案。由于一般TA只有一个RS-232接口 和两个或两个以上模拟电话接口，因此只能满足单台PC上网和多台普通电话或其他模拟通信设备 的连接。由此可派生出一个功能，即连接在TA上的普通电话可以相互通话。 • 在该方案中，NT1是局端设备，用户只需采购TA，原来的通信设备都能发挥作用。申请ISDN TA接 入后，用户原来的电话线虽然没有改变，但传输信号的模式已由模拟转换为数字了，这时的户外电 话线必须直接连接到网络终端NT1上，然后再从NT1引线接入到TA设备上，最后再将原来的PC、 电话机、传真机等接到TA设备上（最多可以连接8台设备），这样就完成了ISDN TA的接入过程， 接入方案的框架结构如图9-13所示。
• 100Base-T4 PHY用特殊的三位制“流起始”定界符SOSA和SOSB替换了来 自于MII的前导序列。前导序列的前5个字节被SOSA替代，剩余3个前导/SFD 字节由SOSB替代，这些都被紧挨在编码数据之前输出。对于接收设备而言， SOSB扮演了数据起始定界符的角色。第一个SOSA出现在哪一对线上是任意 的。D3和D4模式的SOSA实质上是一样的，只是它们分别是两个和三个三位 制符号长，且用于对齐。接收设备则反向进行这个过程，即除去 SOSA/SOSB编码组并用前导/SFD代替，接着通过MII将其传递给接收方 MAC。紧跟着帧发送中数据的最后一个字节，特定的“数据包结束”定界符 EOP1到EOP5循环出现。IPG的开始定义为最后一个数据字节和EOP1的边 界，尽管此时线路上并非是物理空闲的。
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6. 网络传输介质的选择
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传输介质的选择和介质访问控制方法有极其密切的关系。传输介质决定了网络的传输速率，网络
段的最大长度，传输可靠性(抗电磁干扰能力)，网络接口板的复杂程度等，对网络成本也有巨大影
响。随着多媒体技术的广泛应用，宽带局域网络支持数据，图像和声音在同一传输介质中传输，是
（5）TE（Terminal Equipment，终端设备）。 • 终端设备TE又可分为TE1（第一类终端设备）和TE2（第二类终端设备）。其中，TE1通常是指
ISDN的标准终端设备，如ISDN数字电话机、G4传真机等。它们符合ISDN用户与网络接口协议， 用户使用这些设备时可能不需要终端适配器TA，而是直接连入网络终端NT。TE2则是指非ISDN终 端设备，也就是人们普遍使用的普通模拟电话机、G3传真机、PC和Modem等。 • 显然，使用TE2设备必须购买终端适配器TA才能接入网络终端NT；而TE1设备则是直接接入NT， 但这些设备要求用户重新购买，且价格较贵。
1. 网络需求分析的重点 • 需求分析的重点是：考虑用户对网络的要求： ★对局域网技术的要求； ★对传输速率和传输介质的要求； ★对虚拟局域网VLAN的要求； ★对通信模式的要求； ★对网络互联设备的要求； ★对网络系统集成的要求； ★对网络安全的要求； ★对网络管理的要求； ★对存储技术、数据备份的要求； ★对云计算的要求； ★对数据中心的要求； ★对外部网络互联的要求； ★对原有网络业务的要求。
（4）TA（Terminal Adapter，终端适配器）。 • 终端适配器TA，又叫ISDN Modem，是将模拟设备的信号转换成ISDN帧格式进行传输的模/数转换
设备。由于从电信局到用户的电话线路上传输的信号是数字信号，而我们原来普遍应用的大部分通 信设备，如模拟电话机、G3传真机、PC以及Modem等都是模拟设备，这些设备如果需要继续在 ISDN中使用，就必须购置终端适配器TA。TA实际上是位于网络终端NT1与用户之间的模拟转换接 口设备。
• 在100Base-T4接收器中，3对线上接收到的输入流并不一定像它们离开发送 器时那样正好对齐，这是由于“偏斜”现象造成的。因为3个UTP通道的长度 并非等长（因为单位长度上双绞线的数目不等），所以100Base-T4接收器被 设计成可以处理普通电缆所带来的偏斜现象。但是100Base-T4不能采用封装 在不同外壳中的双绞线对，因为这有可能导致过大的偏斜。
系统时，采用图9-12所示的方案。
3. ISDN接入10M网络的方案 • 对于网络节点分散、相隔距离较远的企业可采用ISDN接入10M网络的方案。 • 通过ISDN接入10M网络的应用，主要包括以下3点。 ★智能话音网。
★拨号上网、会议电视。
★“弹性”的LAN互联。 • ISDN接入组网时，要考虑以下3点： • 用户终端设备 • ISDN用户终端设备主要有NT、NT1、NT2、TA和TE，现分别简述如下： （1）NT（Network Termination，网络终端）。 • 网络终端NT是用户与网络连接的第一道接口设备，NT又包括NT1（第一类网络终端）
它用两个连续的1结尾。以太网中明确定义了帧开始分隔符。 3）源地址和目标地址：它们的前3个字节由IEEE指定，后3个字节则由
以太网和IEEE 802.3的开发者指定。源地址总是单节点地址，目的地 址可以只指向一个节点，也可以指向多个或所有节点。
4）类型（以太网）：指定了以太网处理完毕后用以接收数据的上层协议 类型。
• 100Base-T4在标准制定过程中得到了大力的支持，它采用了全新的PHY层编 码和信号协议，人们为此开发出专用的集成芯片。这种集成芯片的采用使得 100Base-T4要比100Base-TX相对慢一些，后者可以支持现存的以前为铜缆 上的FDDI所开发的PHY芯片。
5）长度（IEEE 802.3）：指定了数据帧的字节数。 6）数据（以太网）：在物理层和数据链路层处理完毕后，帧中的数据被
发送到由类型域指定的上一协议层。尽管以太网标准2.0版没有定义 任何填充的方法（与IEEE 802.3相反），但仍希望数据长度至少达到 64B。 7）数据（IEEE 802.3）：物理层和数据链路层处理完毕后，帧中的数据 被发送到由其自身指定的上一协议层。如果帧中数据不足64B，则要 插入填充字节，以保证64B的帧长度。 8）帧校验序列（FCS）：该校验串由发送设备生成，其中含有一个4B 的循环冗余校验值，接收设备通过对它的重新计算，检测帧是否被破 坏。
• 使用双绞线作为基带数字信号的传输介质成本较低，是一种廉价的 选择。但双绞线受网段最大长度的限制，只能适应小范围的网络。一 般双绞线的最大长度为100米,双绞线的每端需要一个RJ45接头。
(2) 同轴电缆
• 同轴电缆抗干扰能力优于双绞线。
• 在同轴电缆中有粗同轴电缆(直径为10mm，阻抗为50欧姆)和细同 轴电缆(信号衰减较大，抗干扰能力低), IEEE802.3物理层对粗，细电 缆网络的技术参数标准如表9-1所示。
• (3) 光缆
• 光缆是利用全内反射光束传输编码信息。它的特点是频带宽，衰减小，传输速率高，传输距离远， 不受外界电磁干扰。目前,千兆、万兆以太网的应用采用光缆方案。
• 上述三种材料，各有特点，从应用的发展趋势来看，小范围的局域网选择双绞线较好，大范围的选 择光缆较好。
9.2 以太网基础知识
第9章 以太网及其组网方案 黎连业
教材
《计算机网络工程基础教程》 第1 版
清华大学出版社 ( 2016.1 )
不同学校可以根据各自的教学 要求和计划学时数对本章的 教学内容进行取舍。
以太网属于计算机局域网中的一种体系结构，它 的关键技术是使用共享的公共传输信道。
本章重点讨论以下内容： ★组网需求分析与网络基础结构设计 ★以太网基础知识。 ★十兆以太网组网方案。 ★百兆以太网组网方案。 ★千兆以太网组网方案。 ★万兆以太网组网方案。 ★十万兆以太网组网方案
9.1组网需求分析与网络基础结构 设计
9.1.1组网需求分析 9.1.2网络设计原则 9.1.3 网络工程设计的步骤
9.1组网需求分析与网络基础结构设计 9.1.1组网需求分析
网络需求分析是网络工程必不可少的工作，实施网络工程的首要工作 就是要进行需求分析。
• 需求分析是网络工程项目设计的是一个必须过程，需求分析是了解用 户对网络需求，包括环境、业务、管理、安全的需求分析。
和NT2（第二类网络终端）。通过NT1用户可以同时在互不影响的情况下拨打电话和上 网。NT1是由电信局免费提供并放在用户处，但设备所属和维护权都由电信局负责。 （2）NT1。 • NT1有两个接口，即“U接口”和“S/T接口”。U接口与电信局电话线相接，S/T接口 则为用户端接口，可为用户接入数字电话或数字传真机TE1设备、终端适配器TA和PC 卡等多种ISDN终端设备。有些网络终端将NT1的功能与ISDN终端集成在一起，其中比 较常见的是NT1+，它除了具有NT1的所有功能外，还有两个普通电话的插口，一个可 插普通电话机，另一个可插G3传真机。电话机和传真机的操作与现代普通通信设备的 操作完全一样，并能同时使用，互不干扰。
（3）NT2。 • NT2具有OSI参考模型第二、三层协议处理和多路复用功能，相当于PABX、LAN等的
终端控制设备，NT2还具有用户室内线路交换和集线功能，原则上ISDN路由器、拨号 服务器、反向复用器等都是NT2设备。因此，NT1设备是家庭用户应用的网络终端，而 NT2是中小企业用户应用的网络终端。