03-第三章 局域网基础

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总线型结构的优点：
① 电缆长度短，线缆成本低，易于布线和维护;
② 总线结构简单，使用的设备也相对简单，可靠性高; ③ 易于扩充：新增站点时，可在总线的任何点将其接入。 总线型结构的缺点： ① 网络覆盖的范围有限； ② 故障隔离困难：当电缆的某一段或某一结点发生故障时 ，将影响整个网络; ③ 故障诊断困难：不是集中控制，故障检测需在网上各个 站点进行; ④ 在网络负载过重时，传输效率急剧下降。
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(5) 混合型 任何实际应用的局域网系统都可能是一种或几种基本拓扑 的扩展与组合，但是无论局域网系统的结构有多复杂，构 成它的基本局域网单元都符合它的基本特征。
星型环
星型总线
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3.1.3 局域网传输介质
传输介质又称传输媒体，
是网络中连接收发双方的物理 通道，也是通信中实际传送信
息的载体。传输介质按其特征 可分为有线和无线两大类，有 线通信介质包括双绞线、同轴 电缆和光缆等;无线通信介质 包括无线电、红外线、微波、 卫星通信和移动通信等。它们 具有不同的传输速率和传输距 离，分别支持不同的网络类型。
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B
CBiblioteka Baidu
(2) 环型
环型结构是将各个网络结点通过通信线路连成一条首尾 相接的闭合环。在环型结构的网络中，信息按固定方向流动， 或顺时针方向，或逆时针方向，采用逐点轮询广播的通信方 式。每个结点对环的使用权是平等的，在环路上发送和接收 数据的过程大致如下： 发送站将报文分成报文分组，每个报文分组包括一段数 据再加上某些控制信息，在控制信息中含有目的地址和报文 分组编号。发送站依次把每个报文分组送到环路上，每个结 点都对报文分组的目的地址进行判断，看其是否与自己的地 址相同，仅有地址相同结点才接收该报文分组，当该报文分 组在环路上绕行一周重新回到发送站时，由发送站把这些分 组从环路上摘除。环上传输的任何信息都必须经过所有端点， 因此，如果环的某一点断开，环上所有端间的通信便会终止。
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(2) 点－点式
在点对点网络中，每条物理线路连接一对计算机。如
果两台计算机之间没有直接连接的线路，那么，它们之间 的分组传输就要通过中间结点来接收、存储、转发直至目
的结点。由于连接多台计算机之间的线路结构一般比较复
杂，因此，从源结点到目的结点可能存在多条路由，决定 分组从通信子网的源结点到达目的结点的路由需要有路由
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一、双绞线
1、物理特性
双绞线（TP，Twisted-Pair Cable）是布线工程中最 常用的一种传输介质。双绞线类似于电话线，由绝缘的彩 色铜线对组成，两根铜线相互按一定扭距缠绕在一起。每 根线加绝缘层并用不同颜色进行标记。 使用这种成对线的扭绞结构是为了减少对相邻导线的 电磁干扰，并使电磁辐射和外部电磁干扰减到最小。
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超５类线（增强５类线）：使用高质量的铜线和更高 的缠绕密度，并使用先进的方法来减少串扰，性能得到了 很大提高。主要用于千兆位以太网（1000Mbps）。CAT5E ６类线：6类双绞线缆的传输频率为1MHz～250MHz ， 提供2倍于超五类的带宽 。传输性能远远高于超五类标准， 最适用于传输速率高于1Gbps的应用。
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(4) 星型 星型结构的优点： ①星型结构简单，便于管理和维护。由于每个设备都用一根线 路和中心结点相连，如果这根线路损坏，或与之相连的工 作站出现故障时，在星型拓扑结构中，不会对整个网络造 成大的影响，而仅会影响该工作站。 ②易实现结构化布线，网络的扩展容易。 ③便于集中控制和故障诊断，故障容易检测和隔离，可很方便 地将有故障的结点从系统中除去。 A ④访问协议简单。 E B 星型结构的缺点： ①过分依赖中心结点，如果中央 C D 结点产生故障，则全网不能工作。 ②需要大量电缆，因此成本较高。
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总线型拓扑是局域网最主要的拓扑构型之一。总线型 局域网的介质访问控制方法采用的是共享介质方式。它的 主要特点是： a.所有的结点都通过相应的网卡直接连接到一条作为公共传 输介质的总线上; b.总线通常采用同轴电缆或双绞线作为传输介质; c.所有结点都可以通过总线传输介质发送或接收数据,但一 段时间内只允许一个结点利用总线发送数据，当一个结点 利用总线传输介质以广播方式发送数据时，其他结点可以 用收听方式接收数据;
选择算法来计算。采用点－点线路通信子网的基本拓扑构
有：星型、网状。
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C
D
E
３、几种典型网络拓扑的特点
A
B
(1) 总线型 总线型拓扑结构采用单根传输线缆（或称总线）作为公 共的传输通道，所有的结点都通过相应的接口直接连接到总 线上，并通过总线进行数据传输，即网络中所有的站点共享 一条数据通道，无中心结点控制。 总线型拓扑结构的总线大都采用同轴电缆。某个站点发 送报文，其传送的方向总是从发送站点开始向两端扩散，如 同广播电台发射的信息一样，又称为广播式计算机网络，在 总线网络上的所有站点都能收到这个报文，但并不是所有的 都接收，而是每个站点都会把自己的地址与这个报文的目的 地址相比较,只有与这个报文的目的地址相同的工作站才会 接收报文。
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d.由于总线作为公共传输介质被多个结点共享，并且各站点 对总线的使用权是平等的，在任一时刻只允许一个结点发 送数据，就有可能出现同一时刻有两个或两个以上结点利 用总线发送数据的情况，因此就会出现冲突(collision)， 造成传输失败;
e.在共享介质方式的总线型局域网实现技术中，必须解决多 结点访问总线的介质访问控制(MAC，Medium Access Control)问题。 所谓介质访问控制方法是指控制多个结点利用公共传 输介质发送和接收数据的方法。介质访问控制方法是所有 共享介质类型局域网都必须解决的共性问题。
第三章 局域网基础
河北农业大学网络中心 张 彬
3.1 局域网的基本概念
3.1.1 局域网概念及特点：
局域网是将较小地理区域内的计算机或数据终端设备
连接在一起的通信网络。局域网覆盖的地理范围比较小， 它常用于组建一个企业、校园、楼宇和办公室内的计算机 网络。
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局域网的主要特点如下：
a.地理覆盖范围小，一般直径小于10公里；
输负荷较重、实时性要求较高的应用环境。
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环型拓扑结构的缺点：
①任何线路或结点的故障，都会引起全网的故障，且故障检 测困难。
②容量有限，可扩充性差。
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(3) 树型
树型网络拓扑结构是总线型网 络的扩展，它是在总线型网络上加 分支形成的，该结构与DOS中的目 录树结构相似，其传输介质可有多 A B C D 条分支，但不形成闭合回路。 树型网络是层次结构，它是一种在分级管理基础上的集 中式网络，主要通信是在上下级结点之间，最上层的结点称 为根结点，具有统管全网的能力，下面的结点称为子结点， 具有管辖所在支路网络部分结点的能力。一般一个分支结点 的故障不影响到另一个分支结点的工作，任何一个结点发出 的信息都可以传送到整个传输介质，该网络也是广播式网络， 树型网上的链路具有一定的专用性，无须对原网作任何改动 就可以扩充工作站。
Mbps，
“Base”代表采用基带传输方法传输信号， “T”代表UTP
************************************************* 100 Base –TX 带宽为100M用于基带传输的UTP
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附件及工具图片：
五类(超五类)信息模块
RJ45接头 (水晶头)
打线钳
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传输介质的特性
1、物理特性：对传输介质物理结构的描述。
2、传输特性：传输介质允许数字或模拟信号，以及调 制技术、传输容量(吞吐量)与传输的频率范围(带宽)。
3、连通特性：允许点－点或多点连接。 4、地理范围：传输介质的最大传输距离。 5、抗干扰性：传输介质防止噪声与电磁干扰对数据影 响的能力。 6、相对价格：配件、安装与维护费用。
b.数据传输速率高，传送误码率低；
c.一般属于一个单位所有，易于建立、维护与扩展；
d.决定局域网的主要技术因素为网络拓扑、传输介质与介 质访问控制方法；
e.从介质访问控制方法的角度分为共享式与交换式。
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3.1.2 计算机网络拓扑结构
１、定义
利用拓扑学的观点，可以将网络中计算机和通信设备 等网络单元抽象为“结点”，把网络中的传输介质抽象为 “线”。 网络拓扑就是通过网中结点和通信线路之间的几何关 系表示网络结构，反映出网络中各实体的结构关系。这种 采用拓扑学方法抽象出的计算机网络结构称为网络拓扑结 构。 计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑。
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2、传输特性
EIA/TIA（电气工业协会／电信工业协会）568标准 为双绞线电缆定义了七种不同质量型号，如下：
１类线：包括两个电线对的 UTP形式。适用于话音通 信，不适用于数据通信，每秒最多只能传输20K的数据。 （一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆） ２类线：包括四个电线对的 UTP形式，用于低速网络， 带宽为1MHz，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据 传输，用于4Mbps的Token Ring。 这两类双绞线在LAN中很少使用。
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３类线：带宽为16MHz，数据传输速度最高可达 10Mbps，用于语音传输及10Mbps的Ethernet或4Mbps的 Token Ring，是早期网络中重要的传输介质。 ４类线：带宽为20MHz，可用于16Mbps的Token Ring 或10Mbps的Ethernet网络中。４类UTP的传输性能比３类 有了一定改进，但并没提高多少，所以一般较少使用。 ５类线：用于新网安装及更新到快速Ethernet的常用 UTP形式。CAT 5 包括四个电线对，支持100Mbps带宽。除 100Mbps Ethernet之外，CAT 5电缆还支持其他的快速连 网技术。 CAT5
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屏蔽双绞线（STP）：STP的外 层由铝铂包裹，以减小辐射，提高双 绞线的抗电磁能力，防止信息被窃听 ，但价格较高，安装也比较复杂。 非屏蔽双绞线（UTP）: UTP无金 属屏蔽层，只有一层绝缘胶皮包 裹，价格比STP相对便宜，抗噪性 也相对较低。非屏蔽双绞线具有较 好的性能价格比，组网灵活，除某 些特殊场合在布线中使用STP外 （如受电磁辐射严重、对传输质量 要求较高等环境） ，一般情况下 都采用UTP。
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3、连通性 连接。
双绞线既可以用于点－点连接，也可以用于多点
4、地理范围 双绞线用作远程中继线时，最大距离可达15公 里；用于10Mbps、100Mbps局域网时，与集线器的最大距 离为100米。 5、抗干扰性 双绞线的抗干扰性取决于一束线中相邻线对的 扭曲长度及适当的屏蔽。
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“ X Base-T ”“X”代表最大数据传输速率为 X
A D
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环型拓扑结构的优点：
① 数据传输可靠，结构简单，易于实现。因为信息流是沿 着固定方向流动的，每一个节点都对数据进行中继放大， 数据传输可靠。信息流在网络中沿环单向传递，时间固定。 ② 电缆长度短。
③ 适用于光纤。光纤传输速度高，而环型拓扑是单方向传 输，十分适用于光纤这种传输介质。
④ 能够传输大量数据，不会发生碰撞和拥塞现象。适应传
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２、网络拓扑的分类方法
网络拓扑可以根据通信子网通信信道类型分为两类：
(1) 广播式 广播式网络中，一个公共通信信道被多个网络结点共享。 当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时，所有其他 的计算机都会“接收”到这个分组。发送的分组中带有目的 地址与源地址，接收到该分组的计算机将检查目的地址是否 与本结点地址相同，如果被接收报文分组的目的地址与本结 点地址相同，则接收该分组，否则丢弃该分组。采用广播信 道通信子网的基本拓扑构有：总线型、树型、环型、无线通 信与卫星通信型。
配线架
剥线刀
打线钳
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为了降低信号的干扰，双绞线电缆中的每一线对都是 由两根绝缘的铜导线相互扭绕而成，而且同一电缆中的不 同线对具有不同的扭绕度（就是单位长度扭绕线圈的数量 多少）。
除组成双绞线线对的两条绝缘铜导线要按要求进行扭绕 外，标准双绞线电缆中的线对之间也要按逆时针方向进行 扭绕。否则将会引起电缆电阻的不匹配，限制传输距离。 扭线越密其抗干扰能力就越强。双绞线的扭绕度在生产 中都有较严格的标准，五类UTP中线对的扭绕度要比三类密， 超五类要比五类密。质量越好，价格越高的双绞线电缆也 必将包含越多的缠绕。