计算机网络基础 第2章

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❖常见的5种拓扑结构:星型、总线型、环型、 树型、网络型。
❖1.星型结构
目前使用最普遍 的以太网星型结 构,通过点到点 通信链路接到中 央节点,处于中 心位置的网络设 备称为集线器。
▪ 星型结构的优点 • 结构简单,管理方便。 • 可扩充性强,组网容易。
•单个连接点的故障只影响一个设备,不会影响 全网,容易检测和隔离故障,便于维护。
❖线缆制作
▪ 直连线
• 所谓的直连线是指双绞线两端的发送端口与发送 端口直接相连,接收端口与接收端口直接相连。
• 比如:PC等网络设备连接到HUB
网卡的第1、2脚用来发送信号,第3、6这脚用 来接收信号,与HUB直接进行连接。
▪ 交叉线
• 所谓的交叉线即指双绞线两端的发送端口与接收 端口交叉相连。
❖5.网状网络
网状结构实际上是 任意型,多用于广 域网,点到点部分 连接,由于不一定 是单一的形式连接, 需要有交换节点, 常常是几种结构组 合为混合型。
❖6.拓扑的选择
▪ 拓扑的选择往往和传输介质的选择以及介质访问控 制方法的确定紧密相关。选择拓扑时,应该考虑的 主要因素有以下几点。
(1)经济性:网络拓扑的选择直接决定了网络安装和维护
本章要点
❖ 学习网络拓扑结构、设备选型,并按照组网进度执 行计划;
❖ 掌握选型和软硬件采购部署之间的先后关系; ❖ 学习线缆制作、模块、配线架、设备安装; ❖ 了解综合布线知识,构建一个实际以太网。
2.1 网络的拓扑结构
❖构建网络的第一步就是要先确定的结构,这就 是网络拓扑结构。
❖网络拓扑结构是研究网络结点和链路组成的几 何图形。
▪ 环型拓扑的缺点
• 对环接口要求高; • 节点的故障会引起全网故障;
–这是因为在环上的数据传输是通过接在环 上的每一个节点,一旦环中某一节点发生 故障就会引起全网的故障。
• 由于环路是封闭的,网络扩展困难; • 检测故障困难;
–故障检测需在网上各个节点进行,故障的 检测就不很容易。
❖4.树型结构
▪ 使用这种结构必须解决的一个问题是确保端用户 发送数据时不能出现冲突。在LAN环境下,由于 所有数据站都是平等的,采取CSMA/CD技术来控 制冲突。
结点
冲突
▪ 总线拓扑的优点 • 结构简单灵活,可扩充,性能好;
• 可靠性高、响应速度快;
• 共享资源能力强;
• 所需要的电缆数量少,设备投入量少、成本低、 安装使用方便;
▪ 9.网管能力
• 网管是指网络管理员通过网络管理程序对交换机进行集 中化管理的操作。一台交换机所支持的管理程度反映了 该设备的可管理性与可操作性。
• 带网管功能的交换机可对每个端口的流量进行监测,设 置每个端口的速率,关闭/打开端口连接。通过对交换机 端口进行监测,便于对网络业务流量的区分和迅速进行 网络故障定义,提高了网络的可管理性。
❖各种交换机的选择和使用对宽带网络系统的性 能将具有极为重要的影响。Hale Waihona Puke Baidu
❖集线器与交换机的区别
▪ 集线器在OSI体系结构中属于OSI的第一层物 理层设备;交换机属于OSI的第二层数据链 路层设备,现在常见的三层交换为在二层平 台上提供VLAN和基于IP的路由和交换功能
▪ 集线器只是对数据的传输起到同步、放大和 整形的作用,对数据传输中的短帧、碎片等 无法进行有效的处理,不能保证数据传输的 完整性和正确性;交换机不但可以对数据的 传输做到同步、放大和整形,而且可以过滤 短帧、碎片对封装数据包进行转发等。
• 端口密度是对端口数量的一种衡量标准,它是表示 一台交换机最多能包含的端口数量。端口密度越大 的交换机,其单端口成本可能越小。
▪ 5. 交换方式
交换方式有三种,它们主要是表现交换机的抗干 扰能力,是在速度和抗干扰性之间取得平衡。
• 如果工作环境较为恶劣,电磁干扰很强,这应当选择存 储转发式的交换机。
▪ 制作直通线不可在电缆一端使用568A标准,另一端 使用568B标准。目前使用直通线制作标准比较多的 是568B标准接线方法。
▪ 制作交叉线,需要一端用568A,另一端使用568B的 做法。
❖信息模块和配线架
▪ AMP的超5类信息模块通过线序-T568A与T568B色 序标签-同清晰标注于模块上;其电气性能稳定 可靠,可通过标准的工业标准110打线进行端接。
▪ 2. 吞吐率
• 吞吐率定义了单位时间内传送数据的数量。例如通信接 口所能提供的最大值受到可用网络数据率的限制。
• 在选择交换机时一般要把背板带宽和吞率综合考虑。
▪ 3. 端口速率
• 现在的端口速度有:10M、10/100M、1000M、 10/100/1000M。相应的接口物理特性也不尽相同。
• 集中控制,故障的检测和隔离方便。 • 延时时间短,传输的误码率低。
▪ 星型结构的缺点
• 中央节点的负担重,形成瓶颈。
–中央节点的可靠性和冗余度方面的要求很高。
• 费用比较高,需要大量的电缆,维护、安装难;
–每个站点都要和中央节点直接连接,需要耗费 大量的电缆,安装、维护的工作量也骤增。
• 专用通信电缆,利用率不高。
• 堆叠:通过在交换机的扩展槽上插入堆叠模块,使用专 用的堆叠链路在交换机之间交换数据。同类型的交换机 才能堆叠在一起,可被看作为一台交换机
▪ 7. 全双工
全双工端口可以同时发送和接收数据,但这要求 交换机和所连接的设备都支持全双工工作方式。 具有全双工功能的交换机可实现高吞吐量(两倍 于单工模式端口吞吐量)、避免碰撞、突破 CSMA/CD链路长度限制,通信链路的长度限制 只与物理介质有关。 另外,交换机端口最好能实 现全/半双工自动转换。
▪ 8. 高速端口集成
• 交换机可以提供高带宽“管道”(固定端口、可 选模块或多链路隧道)满足交换机的交换流量与 上级主干的交换需求。防止出现主干通信瓶颈。
• 模块化交换机除了拥有较高的性能外,还拥有较 大的灵活性,可以根据网络环境选择不同的模块, 提供不同数量和类型的端口。
• 固定端口交换机性能较差,只能提供固定的端口 数量。
▪ 树型拓扑是一种分层 结构,由一个根结点、 多个中间分支结点和 叶子结点组成,适用 于分级管理和控制系 统。
▪ 这种拓扑的站点发送 时,根接收该信号, 然后再重新广播发送 到全网。
▪ 树型拓扑优点 • 网络成本低,结构比较简单。
• 寻查链路路径比较方便。
• 易于扩展
–这种结构可以延伸出很多分支和子分支,这 些新节点和新分支都较容易地加入网内。
▪ 从工作方式来看 • 集线器是一种广播模式,容易产生广播风暴, 并且每一个时刻只有一个端口发送数据,所有 的网卡都能接收到所发数据,非目的地网卡丢 弃了信包。 • 当交换机工作的时候,只有发出请求的端口和 目的端口之间相互响应而不影响其他端口,因 此交换机就能够隔离冲突域和有效的抑制广播 风暴的产生。
❖ 2.总线结构
▪ 总线拓扑结构的特点
• 采用一个信道作为传输介质。 – 所有站点通过相应的硬件接口都直接连到这一公共 传输介质上,或称总线上。 – 任何一个站发送的信号都沿着传输介质传播,而且 能被所有其它站接收。
• 所有站点共享一条公用的传输信道。
▪ 一次只能由一个设备传输信号,其他结点只能处 于等待状态;
▪ 从带宽来看 • 集线器所有端口都是共享一条带宽,在同一 时刻只能有二个端口传送数据,其他端口只 能等待,同时集线器只能工作在半双工模式 下; • 对于交换机而言,每个端口都有一条独占的 带宽,当二个端口工作时并不影响其他端口 的工作,同时交换机可以工作在半双工模式 和全双工模式下。
❖交换机的主要指标
的费用。
(2)灵活性:灵活性以及可扩充性也是选择网络拓扑结构
时应充分重视的问题。网络的可调整性与灵活性以及可扩充 性都与网络拓扑直接相关。
(3)可靠性:网络的可靠性是任何一个网络的生命。网
络拓扑决定了网络故障检测和故障隔离的方便性。
2.2 网络设备选型
❖常见的中小型网络有二三百台电脑,多者达到 上千台。它们通过综合布线系统交换设备连在 一起。并通过交换机或路由器连到宽带网络上。
• 故障隔离较容易
–如果某一分支的节点或线路发生故障。很容 易将故障分支和整个系统隔离开来。
▪ 树型拓扑的缺点 • 任何一个工作站或链路产生故障可能会影响整 个网络系统的正常运行。
• 各个节点对根的依赖性太大,
–如果根发生故障,全网则不能正常工作,从 这一点来看树型拓扑结构的可靠性与星型拓 扑结构相似。
• 这种链路可以是单向的,也可以是双向的。
▪ 环型拓扑优点 • 结构比较简单,各工作站地位相等。 • 适用于光纤网,传输速度快,避免电磁干扰。 • 可靠性高: –网络中各工作站都是独立的,如果某个工作 站结点出现故障,此工作站结点就会自动旁 路,不影响全网的工作。 • 电缆长度短: –环型拓扑网络所需的电缆长度和总线拓扑网 络相似,但比星型拓朴网络要短得多。 • 网络的实时性好。
▪ AMP的超5类配线架并且把通用线序——T568B与 T568A色序标签清晰标注于模块上以方便安装和 管理 。
❖智能化结构化综合布线
▪ 结构化综合布线是针对建筑内部智能系统(电脑及 网络、语音设备、楼宇自控设备、视频设备等)的 信号传输线路,通过它可使话音设备、数据设备、 交换设备及各种控制设备与信息管理系统连接起来, 同时也使这些设备与外部通信网络相连。因而在此 基础上进行话音通信、数据图像处理、控制等,从 而建成智能化的大厦。
• 对于一个中大型网络,网管支持能力是至关重要的。
▪ 10. QoS支持能力
• 网络服务质量(Quality of Service,简称QoS) 是网络与用户之间以及网络上互相通信的用户之 间关于信息传输质量的约定,其包含了传输延迟 允许时间、最小传输画面失真度以及声像同步等 因素。
• 服务质量(QoS)是用来解决网络延迟和阻塞等问 题的一种技术。
• 如果工作环境远离发射台等强辐射源,则可以选择切入 式的交换机。
• 如果无法准确确认工作环境,而对速度要求不十分苛刻, 就可以选择改进型切入式 。
• 一些高级交换机可以通过设置来互相转换这三种工作模 式。
▪ 6. 堆叠能力
• 交换机之间的连接有两种方式,即级联和堆叠。
• 级联:它通过交换机上的级联口(UpLink)进行连接。 级联可通过一根双绞线在任何网络设备厂家的交换机之 间之间完成。
▪ 1. 背板带宽
• 背板带宽是指交换机接口处理器或接口卡和数据总线 间所能吞吐的最大数据量。
• 背板带宽包括交换机端口之间的交换带宽,端口与交 换机内部的数据交换带宽和系统内部的数据交换带宽。
• 一台交换机的背板带宽越高,所能处理数据的能力就 越强。
• 一台交换机如果可能实现全双工无阻塞交换,它的背 板带宽值应该大于端口总数×最大端口带宽×2。
• 具体选择交换机时要特别注意,高速端口的端口代价值 也越高。如无近期明确需求,用户接入交换机应当选择 10/100M端口,而对于主干交换机则可根据布线容易程度 选择1000M GBIC端口或10/100/1000M RJ45端口。
这三个指标是衡量交换机传输信息速率最重要的指标!
▪ 4. 端口密度
• 定义QoS的参数为丢失、延迟和抖动。
在进行网络规划和选择交换机时应仔细 考察交换机的各种功能。交换技术日新月异, 越来越多的交换机融合了其它网络设备的新功 能,用户对交换机的选择考虑上需要更加谨慎 和周全。
2.3 构建局域网
在构建局域网中,当网络设计和拓扑结构 选定后,就可以开始制作线缆和综合布线了, 下面介绍几种应用环境下直连、交叉、模块、 配线架等综合布线的制作方法 。
• 比如:两台计算机间直接用网卡连接;集线器/交 换机 与集线器/交换机/通过普通端口进行连接。
▪ 对线的标准:
• EIA/TIA 568A标准 • EIA/TIA 568B标准
• 二者没有本质的区别,只是在颜色上的区别,即 用的线不同。
▪ 本质的问题是要保证:1、2线对是一个绕对;3、6 线对是一个绕对;4、5线对是一个绕对;7、8线对 是一个绕对。
• 当某个工作站结点出现故障时,对整个网络系 统影响小。
❖3.环型结构
环型结构在LAN中使用 较多。这种结构将所有 端用户连成环型, 消除了 端用户通信时对中心系 统的依赖性。
▪ 环型结构的特点
• 网络中各结点通过一条首尾相连的通信链路连接起来 的一个闭合环型结构网。
• 每个站点能够接收从一条链路传来的数据,并以同样 的速度串行地把该数据沿环送到另一端链路上。
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