以太网组网技术

以太网组网技术
学习本章应掌握：
1. 以太网的组网类型和传输速度
2. 组网所需的器件、设备和传输介质
3. 单一集线器组网配置规则
4. 多集线器组网配置规则
§1.1 以太网的相关标准
1.以太网的传输介质：同轴电缆、双绞线、光缆等。

2.以太网的网络速度：10Mb/s、100Mb/s及1000Mb/s。

3.以太网的介质访问控制方法：CSMA/CD。

4.以太网采用的主要技术包括10BASE5、10BASE2、10BASE-T、100BASE-TX和100BASE-FX，其主要技术参数见表3.1。

10BASE-T标准规定，组装10BASE-T的每条非屏蔽双绞线的长度不能超过100m。

100BASE-TX标准规定，组装100BASE-TX网络中使用的5类或超5类非屏蔽双绞线的最大长度为100m。

§1.2 组网所需的器件和设备
100BASE-T和100BASE-TX组网所需要的器件和设备：带有RJ-45连接头的UTP电缆、带有RJ-45接口的以太网卡、10M/100M集线器、网桥等。

1.2.1 10M/100M以太网集线器
集线器，如图3.1所示，处于星型物理拓扑结构的中心，是以太网中最重要、最关键的设备之一。

只有通过集线器，网络中节点之间的通信才能完成。

集线器通常具有如下功能和特性:
1.作为以太网的集中连接点。

2.放大接收到的信号。

3.通过网络传播信号。

4.无过滤功能。

5.无路径检测或交换功能。

6.不同速率的集线器不能级联。

集线器通常采用RJ-45标准接口，图3.1显示了一个具有多个RJ-45端口的以太网集线器（一般集线器可以拥有2-24个端口）。

计算机或其他终端设备可以通UTP电缆与集线器RJ-45端口相连，成为网络的一部分。

集线器功能：对信号放大。

集线器的主要问题：不能过滤通过的数据流和无路径检测功能。

所谓“过滤”，就是对接收信息进行分析，决定是否将具有一定特征（如具有某一特定源地址或目的地址）的信息转发出去。

节点越多，集线器“广播”量越大，整个网络的性能也就越差。

1.2.2 10M/100M网络接口卡
网络接口卡简称网卡，如图3.2所示，是构成网络的基本部件。

网卡的主要功能包括：
1.实现计算机与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，接收和执行计算机送来的各种控制命令，完成物理层功能。

2.按照使用的介质访问控制方法，实现共享网络的介质访问控制、信息帧的发送与接收、差错校验等数据链路层的基本功能。

3.提供数据缓存能力，实现无盘工作站的复位和引导。

组装双绞线以太网所需的网卡必须带有标准的RJ-45接口，以便网卡与双绞线相连。

网卡分类：分为10Mb/s、100Mb/s、10M/100Mb/s网卡等几类。

组装10Mb/s的以太网：用带有RJ-45接口的10M网卡，通常与符合10BASE-T的以太网集线器相连。

组装100Mb/s的以太网：用带有RJ-45接口的100M网卡，通常与符合100BASE-TX的以太网集线器相连。

对于10/100M自适应网卡，则可以根据网络中使用的以太网集线器类别，自动适应网络的速率。

1.2.3 10M/100M以太网中的非屏蔽双绞线
非屏蔽双绞线中拥有4对导线，但10BASE-T和100BASE-TX仅利用其中的两对线进行信息传输。

为了使用方便，UTP中的8芯导线采用了不同的颜色标志。

其中橙和橙白开成一对，绿和绿白开成一对，蓝和蓝白形成一对，棕和棕白形成一对。

图3.3显示了UTP中颜色与线号的对应关系。

发送线：1、2线；接收线：3、6线。

如图3.4所示。

为了将UTP电缆与计算机、集线器等其他设备相连接，每条UTP的两端需要安装RJ-45接头（也叫做RJ-45水晶头）。

图3.5显示了RJ-45接口的示意图和一条带有RJ-45接头的UTP电缆。

以太网使用的UTP电缆分为：直通UTP电缆和交叉UTP电缆。

1. 直通UTP电缆
如图3.6所示，在将计算机连入集线器时需要使用直通UTP电缆。

直通UTP电缆中水晶头触点与UTP线对的对应关系如图3.7所示。

2. 交叉UTP电缆
集线器之间的级联可以采取两种不同的方法：
（1）如果利用集线器的直通级联端口与另一集线器的普通交叉端口相连接，如图3.8所示，那么，普通的直通UTP电缆就可以完成级联任务。

（2）如果利用集线器的普通交叉端口与另一集线器的普通交叉端口相连，如图3.9所示，则必须使用交叉UTP电缆。

交叉UTP电缆中水晶头触点与UTP线对的对应关系如图3.10所示。

§ 1.3 双绞线以太网的组网
组装双绞线以太局域网方法：采用单一集线器结构和多集线器级联结构。

1.3.1 单一集线器结构
应用范围：网络的规模不大，需要联网的计算机比较集中，速率为10M/s或100M/s的网络。

组装单一集线器结构的10M以太局域网使用设备：10M网卡（或10/100M自适应网卡）、3类以上的非屏蔽双绞线、10BASE-T集线器。

注意：节点到集线器的非屏蔽双绞线最大长度不能超过100m。

组装单一集线器结构的100M以太局域网使用设备：100M网卡（或10/100M自适应网卡），5类以上的非屏蔽双绞线、100BASE-TX集线器。

注意：每段非屏蔽双绞线的最大长度不能超过100m。

单一集线器结构的以太网适宜于小型工作组规模的局域网，典型的单一集线器一般可以支持2-24台计算机联网。

单一集线器结构的以太网示意图如图3.11所示
1.3.2 多集线器级联结构
应用范围：网络的规模较大，需要联网的计算机位置比较分散时。

集线器连接方法：
（1）通过集线器的上行端口同其他集线器级联。

（2）使用两个集线器上的普通端口进行级联。

此时必须使用交叉UTP电缆。

多集线器级联方式：平行式级联和树型级联。

如图3.12和图3.13所示。

利用多集线器级联可以构成规模较大的10M或100M以太网（但不可能组成10M、100M混合型的以太网）。

尽管10M和100M网络的连接方法基本相同，但是多集线器结构的10M和100M 网络的配置规则却有很大的不同。

1. 多集线器10M以太网的配置规则
设备和器件：10BASE-T集线器、10M网卡（或10M/100M自适应网卡）和3类以上非屏蔽双绞线等。

在组网过程中，多集线器10M以太网必须符合以下配置规则，否则就会出现网络不可靠或不能的现象。

多集线器10M以太网的配置规则为：
a.每段UTP电缆的最大长度为100m。

b.任意两个节点之间最多可以有5个网段，经过4个集线器。

c.整个网络的最大覆盖范围为500m。

d.网络中不能出现环路。

2. 多集线器100M以太网的配置规则
设备和器件：10BASE-XT集线器、100M网卡（或10M/100M自适应网卡）和5类以上非屏蔽双绞线等。

由于以太网使用的CSMA/CD介质控制方法的限制和组网器件传输延迟的限制，多集线器100M以太网的配置规则与多集线器10M以太网的配置规则大不相同。

多集线器100M以太网的配置规则为：
a.每段UTP电缆的最大长度为100m。

b.任意两个节点之间最多可以经过2个集线器。

c.集线器之间的电缆长度不能超过5m
d.整个网络的最大覆盖范围是205m
e.网络中不能出现环路。