第4讲 局域网扩展技术

局域网扩展技术

Part 1

物理拓扑与逻辑拓扑

拓扑悖论

对以太网技术的描述中存在一个明显的矛盾

以太网使用总线拓扑结构

双绞线以太网布的线不像是总线。

事实上，按照前面的定义，10Base-T 布线形成星型拓扑

以太网是总线拓扑，还是拓扑结构依赖于布线？两者都是正确答案

双绞线以太网形成一个典型的星型结构，每台计算机都有一条到中心集线器的专用连接

然而它的功能像总线：所有计算机共享一个通信介质；计算机必须竞争介质的使

用，并且任何时候至多只有一台计算机能传输

类似于传统以太网，所有计算机中的网络接口都能接收到每一个传输的包，并且网络接口负责以识别来自粗缆或细缆以太网的包的相同方式来识别包。

结果是，当计算机向广播地址发送一帧时，所有其他计算机都收到帧的一个副

本。

为了解决这个明显的矛盾及理解网络技术，我们必须区分物理拓扑与逻辑拓扑。 从物理上讲，双绞线以太网使用星型拓扑。

逻辑上讲，双绞线以太网的功能像总线。 这样，10Base-T以太网通常叫做星型总线（star-shaped bus）。非正式地，双绞线以太网也叫做盒中总线（bus in a box）或盒中网络（network in a box ）

网络接口卡与布线方案

由于网络接口包含了处理通信的电气细节的电路，它必须支持布线方案与网络技术。

例如，双绞线以太网的接口必须有一个RJ-45连接器，且必须按照10Base-T的说明产生信号。

然而，细缆以太网的接口必须有一个BNC连接器，以及必须产生与细网相适应的信号。

为使改变布线方案可以不改变接口硬件，许多网络接口支持多种布线方案

尽管有多种连接器，但是一个特定接口任何时候都只能使用一种布线方案。

计算机中的软件必须激活一个连接器，其他的不用。

依靠一块网卡支持多种布线方案的优点是灵活性—

一个站点能选择一种布线方案或在不替换接口硬件的情况下改变布线方案。

更重要的是，因为计算机的物理地址是分配给网卡的，所以改变布线方案时计算机的物理地址保持不变

布线方案与其他网络技术

其他网络技术能适合多种布线技术

如最初的LocalTalk布线方案也使用收发器 Local Talk 收发器并不连接在单一的电缆

上。

相反地，Local Talk的布线使每个收发器都接近计算机，然后利用每对收发器之间的点对点连接将所有的收发器连接成一根链

Local Talk网络也可以使用集线器连接。 像双绞线以太网的集线器那样，Local

Talk 集线器也是一种能模拟电缆的电子设备。

这个集线器放在中心位置，并且每台计算机到集线器都有一条专用连接。

具有多种布线方案并不只限于总线网络— 几乎任何一种网络技术都能支持多种布线

方案，并且逻辑拓扑可以与物理拓扑不

同。

例如，集线器布线通常用在IBM的令牌环中。

每台计算机连接的集线器是一个电子设备。

逻辑上讲，集线器管理一个环，包括令牌传输的细节，就像计算机连接到传统的环状布线。

这样，在令牌环网中使用集线器布线会导致网络有两个拓扑结构：

一个是物理上的星型结构，一个是逻辑上的环状结构。

结果是，令牌环网集线器有时候也叫做盒中的环（ring in a box ）

集线器的一个优点是能用电子方式处理故障。

例如，如果计算机与集线器之间的连接偶然中断，集线器中的电路能检测出故障，把断开的站点从环中去除，并允许剩下的计算机通信。

Part 2

局域网扩展：光纤调制解调器、中继器、网桥及交换机

局域网扩展：光纤调制解调器、中

19继器、网桥及交换机

前几章介绍了基本的局域网技术和相关的布线方案。

设计局域网时必须综合考虑网络的运行速度、连接的距离及所需的费用

20

设计者指定局域网能连接的计算机间的最大距离，典型的最大距离为几百米。

显然，局域网技术最好用于连接同一幢建筑物内的计算机

然而，以电子方式交互的用户并不总是位于相距几百米之内的办公室里

本章讨论扩展局域网的基本机制，

以及使用光纤调制解调器、中继器和网桥来扩展局域网

距离限制与局域网设计

局域网的连接距离是设计局域网时考虑的一个基本方面

设计局域网时，工程师会综合考虑网络的容量、最大延迟和能连接的最大距离

为节约费用，局域网通常使用共享通信介质，如总线或环。

由于使用共享通信介质，设计局域网时应考虑到让每个工作站都能公平地访问共享通信介质。

例如，总线网使用C S M A / C D ，而环形网使用令牌传递来保证这一点。

限制局域网连接距离的主要因素就是公平访问机制

两个最常用的访问机制是CSMA/CD和令牌传递，它们的响应时间都和网络的大小成正比

为了达到较小的网络延迟，局域网的连接距离就会受到限制

另一个限制因素是硬件发射固定能量的电磁波

由于电信号在导线中传输时逐渐变弱，信号不可能被传输到无限远。

为保证局域网中的所有站点都能接收到足够强的信号，设计人员要考虑计算机网络所能连接的最大距离。

光纤扩展

研究人员设计了一些扩展局域网的方法 设计的原理既不是增强由接口硬件产生的

信号的强度，也不是在最大连接距离范围外加长导线

大多数的扩展机制是在标准的接口硬件上接入另外的硬件，使之能在较长距离内传输信号

最简单的局域网扩展机制是在计算机和收发器之间使用光纤和一对光纤调制解调器fiber modem

因为光纤延迟短、带宽高，这种机制使计算机能连接一个与远处网络相连接的收发器