《計算機網(wǎng)絡與通信》課件-項目3 組建總線式以太局域網(wǎng)

學習目標知識目標：以太網(wǎng)原理技能目標：能夠組建總線式以太網(wǎng)，能夠制作雙絞線素質(zhì)目標：工程與團隊素質(zhì)項目考核

完成實訓1、2，現(xiàn)場考核。即現(xiàn)場制作交叉雙絞線，并用雙絞線將2臺pc連接成為局域網(wǎng)，實現(xiàn)資源共享。3.1局域網(wǎng)基本概念局域網(wǎng)指覆蓋范圍較小，互連設備有限的計算機網(wǎng)絡。因此局域網(wǎng)的重要特點之一是網(wǎng)絡吞吐率高，通常以Mbps為單位。目前的局域網(wǎng)技術中以100Mbps和1000Mbps多見，10000Mbps已開始推向市場。高吞吐率要求決定了局域網(wǎng)不能用傳統(tǒng)的電話線路，而必須使用專用通信介質(zhì)，如同軸電纜，光纜或優(yōu)質(zhì)雙絞線。使用專用電纜或光纜的場合，由于成本較高，通常采用共享通信介質(zhì)方式。為了保證共享通信介質(zhì)的多臺機器能分時交換信息，局域網(wǎng)必須具備控制通信介質(zhì)的使用的機制，即MAC(MediumAccessControl)，通常譯為介質(zhì)訪問控制。傳統(tǒng)局域網(wǎng)采用共享介質(zhì)方式的優(yōu)點是有利于實現(xiàn)網(wǎng)上廣播和組播地址訪問功能。缺點是隨著掛在同一通信介質(zhì)上的機器的增多，每臺機器獲得的實際有用帶寬會迅速下降。后來出現(xiàn)的交換局域網(wǎng)是解決這一矛盾的有效措施。局域網(wǎng)也有采用無線通信方式的，包括短波，微波或紅外線。目前流行的無線WiFi就是很好的無線局域網(wǎng)。無線局域網(wǎng)與有線局域網(wǎng)一樣，也需要介質(zhì)訪問控制。它們的優(yōu)點是不用敷設或架設線路，缺點是保密性差，通訊速率較低，受頻率管制的約束，也容易受外界電磁干擾及障礙物阻隔而影響通信等。一般適合用在敷設線路有困難的場合?；蛘呓K端可任意移動的場合（例如智能手機）綜上所述，局域網(wǎng)有四項基本技術:

●傳輸介質(zhì)

●拓撲結構(物理拓撲及邏輯拓撲)

●信號技術

●介質(zhì)訪問控制方法

下面分別介紹一下這四項基本技術對組建局域網(wǎng)的影響。1.傳輸介質(zhì)

傳輸介質(zhì)是連接發(fā)送方和接收方的物理通路，是網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體。局域網(wǎng)中常用的有線傳輸介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜和光纖等三種。傳輸介質(zhì)的特性(包括物理特性、傳輸特性、連通性、地理范圍、抗干擾性和相對價格等)對網(wǎng)絡有諸多方面的影響。無線介質(zhì)有藍牙,WiFi等使用的無線介質(zhì)及4G/3G手機使用的無線介質(zhì)等。2.拓撲結構

網(wǎng)絡物理拓撲就是網(wǎng)上各站點用物理線路連接起來時形成的物理上的幾何形狀。而邏輯拓撲指的是介質(zhì)訪問控制策略采用的邏輯上的網(wǎng)絡幾何形狀。常見的局域網(wǎng)基本拓撲有三種:一般地一種拓撲結構往往對應一種特定的介質(zhì)訪問控制方法，所以選擇拓撲結構很大程度上就相當于選定了網(wǎng)絡的其它硬件（如網(wǎng)卡），也就相應地選定了一種物理網(wǎng)絡，對整個網(wǎng)絡的建設和性能起著非常重要的作用。一般選擇網(wǎng)絡拓撲應考慮下列因素:

●電纜安裝復雜程度和費用

●網(wǎng)絡的可擴充性

●隔離錯誤的能力

●是否易于重構3.信號技術

指的是在傳輸介質(zhì)上用的是數(shù)字信號還是模擬信號。局域網(wǎng)中常使用數(shù)字信號進行傳輸，稱為基帶傳輸。由于基帶傳輸時電信號的頻率固定，一般不能采用頻分多路復用技術。4.介質(zhì)訪問控制

介質(zhì)訪問控制是局域網(wǎng)絡最重要的技術之一，它對網(wǎng)絡特性起著決定性作用。介質(zhì)訪問控制的任務就是保證網(wǎng)上站點能有效地、公平地利用共享通信介質(zhì)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。目前局域網(wǎng)中常用的三種介質(zhì)訪問控制方法為:

●CSMA/CD(載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測)

●Token-Ring(令牌環(huán))

●Token-Bus(令牌總線)目前比較流行的局域網(wǎng)產(chǎn)品有基于CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法的以太網(wǎng)和IEEE802.3系列(都屬總線網(wǎng));用令牌來控制介質(zhì)訪問的IBMTokenRing和FDDI(都屬于令牌環(huán)網(wǎng));令牌和總線技術相結合的ARCnet、PLANnet(屬于令牌總線網(wǎng))等。本書只介紹最常見的總線以太網(wǎng)及其升級產(chǎn)品──交換以太網(wǎng)。對其它局域網(wǎng)感興趣的讀者可參閱有關書籍。3.2以太網(wǎng)基本原理以太網(wǎng)(Ethernet)最初是由施樂(Xerox)公司開發(fā)成功的，物理上采用總線結構，吞吐率為2.94Mbps。以后Xerox公司與DEC和INTEL公司一道聯(lián)合起草了一個10Mbps“以太”網(wǎng)協(xié)議，再經(jīng)IEEE802工作組的努力發(fā)展成為IEEE802.3標準，該標準經(jīng)ISO確認后即成為ISO8802-3標準。3.2.1信號的廣播以太網(wǎng)最大的特性在于：信號是以廣播的方式傳輸。意思就是說，在網(wǎng)絡上任—部計算機送出的信號，其他相連的計算機都會收到讓我們考慮一個簡單的局域網(wǎng)如圖3-1所示。當A要傳數(shù)據(jù)給B時，其送出的信號并不會自動流向B。正確的情況應該如圖3-5所示，當A要傳數(shù)據(jù)給B時，其送出的信號會通過介質(zhì)傳輸?shù)紹、C、D三部計算機。那么，在這種情況下，如何確保B計算機能夠接收信息，其它的計算機不接收信息呢？這時候就需要使用定址(Addressing)的方法來解決。3.2.2MAC地址與定址MAC是介質(zhì)訪問控制（MediumAccessControl）的縮寫。傳輸數(shù)據(jù)前，必需決定數(shù)據(jù)由誰接收，就好像在大庭廣眾之下，要跟某人講話會先叫他的名字。當然網(wǎng)絡上的設備也都有它用來標識的名字，稱為地址。以以太網(wǎng)為例，如圖3-6所示。在圖3.6中的0x0000E8-977381是電腦B的網(wǎng)卡的MAC地址，每個網(wǎng)卡有它自己的MAC地址，其前3字節(jié)為廠商代號，后3字節(jié)為流水號。廠商號是由網(wǎng)卡制造商向IEEE統(tǒng)—注冊登記而來的，如此可使每個MAC地址保持全球獨一無二。當A要傳數(shù)據(jù)給B，會注明數(shù)據(jù)的目的端為B的MAC地址，B接收到數(shù)據(jù)并予以響應，其他MAC地址不同的計算機對此數(shù)據(jù)都不予以響應。

在數(shù)據(jù)幀中記錄目的端與來源端的地址，以決定數(shù)據(jù)的接收及響應對象，這就是所謂的定址(Addressing)。其實數(shù)據(jù)在傳輸?shù)浇橘|(zhì)之前，會劃分為特定大小的數(shù)據(jù)單元，稱為幀(frame)。幀中除了要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)外還加入—些控制用的數(shù)據(jù)，以提供管理的功能，例如：目的端與來源端的地址值。這就像寄信—樣，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)相當于信件的內(nèi)容，而控制用的數(shù)據(jù)相當于信封上的姓名、住址、郵政編碼等數(shù)據(jù)。3.2.3沖突

定址雖然能夠處理在信號廣播之下，由誰來接收數(shù)據(jù)的問題，但是如果在A傳數(shù)據(jù)給B的同時，C也將數(shù)據(jù)傳給D，就會產(chǎn)生沖突，如圖3-4所示。此時兩個信號會疊加在一起，使得信號的意義無法識別，這就是所謂的沖突(Collision)。為了避免發(fā)生沖突，使同一介質(zhì)同時只有一個設備在傳輸數(shù)據(jù)，必須要有一種辦法用來管理、協(xié)調(diào)各計算機對介質(zhì)的使用，以決定哪—部計算機可在介質(zhì)上傳輸信號，這就是下面要講到的“介質(zhì)訪問控制”。3.2.4CSMA/CD以太網(wǎng)是以CSMA／CD(CarrierSenseMultipleAccess／CollisionDetection，載波監(jiān)聽多重訪問／沖突檢測)的方式來進行介質(zhì)訪問控制，其目的是為了減少沖突并在沖突發(fā)生后妥善處理之。就好像會議室規(guī)定只能有一個發(fā)言，這時候就以按鈴搶答的方式，來取得發(fā)言權。取得發(fā)言權的人在發(fā)言完畢之后，其他人又可以再爭取發(fā)言權。這也表示在按鈴搶答之前要先聽聽看是否有人正在發(fā)言?如有人發(fā)言，則不必按鈕。在以太網(wǎng)上，假設A當有數(shù)據(jù)需要送出時，A會先檢測介質(zhì)上是否已經(jīng)有信號(CarrierSense)，如果沒有則再等候9.6μs(9.6×10-6秒)的空檔之后，立刻將數(shù)據(jù)以信號傳輸出去。所謂9.6μs的真正地用意是“96Bit-time”。Bit-time是指發(fā)送1個位(Bit)的時間。所以在10Mb／s下96Bit-time等于9.6μs(9.6×10-6秒)。其作用是要讓半雙工的網(wǎng)卡有足夠的時間由傳輸模式切換為接收模式，以接收即將傳來的數(shù)據(jù)。96Bit-time是IEEE802．3的標準規(guī)格，稱為幀間隔(InterFrameGap，IFG)，間隔96Bit-time以確定接收端能來得及接收(見圖3-8)。信號傳輸?shù)倪^程中同時也檢測介質(zhì)上的信號。如果發(fā)現(xiàn)沖突則立即停止發(fā)送并且改為輸出一個“擾亂信號(JammingSignal)”，通知每—部計算機發(fā)生沖突，使得所有需要送出幀的計算機等待一段隨機時間之后重新?lián)屗蛿?shù)據(jù)。完整的CSMA／CD流程如圖3-9所示：完整的CSMA／CD流程如圖3-9所示：綜上所述，CSMA/CD就是一種減少沖突發(fā)生概率，提高信道利用率的介質(zhì)訪問控制策略(或稱為算法)，形象一點說，該策略就是先聽后說，邊說邊聽，沖突時退避。

1.先聽后說站點在發(fā)送幀之前，首先監(jiān)聽信道是否空閑，如果監(jiān)聽到信道空閑且空閑時間達到96bit-time，則立即發(fā)送(即此時發(fā)送概率為1)；如果聽到信道上有載波信號(忙),則堅持繼續(xù)監(jiān)聽,直到監(jiān)聽到信道空閑后,立即發(fā)送幀。所謂1-堅持CSMA就是聽到信道忙時堅持繼續(xù)監(jiān)聽，聽到信道空閑時發(fā)送概率為1的意思。2.邊說邊聽即采用邊發(fā)送邊監(jiān)聽的技術。若兩站都檢測到信道空閑而同時開始發(fā)送幀，就會發(fā)生沖突(對同軸電纜，此時收發(fā)器的電纜上的信號幅度會超過收發(fā)器本身發(fā)送信號的幅度)。由于站點收發(fā)器采用邊發(fā)送邊監(jiān)聽的策略(即沖突檢測)，能隨時檢測到?jīng)_突。檢測到?jīng)_突后立即停止發(fā)送幀，并在短時間里發(fā)送一串阻塞碼，以確保其它站點知道發(fā)生了沖突，然后等待一段隨機時間，重新監(jiān)聽信道，準備重發(fā)受到影響的幀。3.沖突退避發(fā)阻塞碼后等待多長時間呢?CSMA/CD采用一種稱為二進制指數(shù)退避的算法來確定。發(fā)阻塞碼后等待多長時間呢?CSMA/CD采用一種稱為二進制指數(shù)退避的算法，算法過程如下:●確定基本時間片t，1個時間片等于信號在電纜上的最長來回時間。對10Mbps的以太網(wǎng)，這個來回時間片定為51.2μs?！駨碾x散的整數(shù)集合{0,1，…,2k-1}隨機抽取一個數(shù)，記為r，退避時間為r*t?！裆厦娴膮?shù)k=min{重傳次數(shù)，10}。也就是說，當重傳次數(shù)不超過10時，k等于重傳次數(shù)，但當重傳次數(shù)超過10時，k就不再增大而一直等于10?！癞斨貍鞔螖?shù)達到16次仍然不能成功時，則丟棄該幀，并向高層報告。例如，第1次重傳時，k=1，隨機數(shù)r從{0,1}中抽一個，退避時間r*t為0或1t。若再發(fā)生碰撞，第2次重傳時，k=2，隨機數(shù)r從{0,1,2，3}中抽一個，退避時間為r*t就可能是0,1t，2t，3t中的一個。當重傳次數(shù)為3時，k=3，隨機數(shù)r從{0,1,2,3,4,5,6,7}中抽一個，依次類推。當重傳次數(shù)>10時，k不再增加，而是取10，隨機數(shù)r從{0,1,2,…,1023}中抽一個。退避時間為r*t。3.2.5沖突域與最小幀限制

1．沖突域沖突域是幀送出時，會遭到?jīng)_突的范圍，如圖所示，A所送出的信號，會傳到B、C、D，而這一整段線路就是信號能自由傳播的范圍，因此也可看成沖突信號會影響的范圍。所有在同—個沖突域的計算機，其送出的幀，都有可能會相互沖突。2.最小幀限制

在傳輸介質(zhì)線路的最大距離下，信號在介質(zhì)來回一次的時間，稱為“來回時間”。當A送出信號之后，在快要到達B之時，B會以為介質(zhì)上沒有信號而送出信號。接著B很快會發(fā)現(xiàn)發(fā)生沖突，而當沖突的信號返回A時，A已經(jīng)傳輸了一段時間。對A來說，這段時間是信號送出后會遭到?jīng)_突的危險期，如圖3-10所示。因此在送出幀后，必須持續(xù)檢測一段“來回時間”，才能確定幀不會遭到?jīng)_突。為避免在還未確定之前，幀就已經(jīng)發(fā)送完畢并開始發(fā)送下—個幀，所以幀不能太小。傳統(tǒng)以太網(wǎng)幀長度的最小限制為64Bytes=512Bits。意味著必須持續(xù)檢測512BitTime，以10Mb／s來說，就是51.2μs。3.2.6以太網(wǎng)幀格式每幀以7個字節(jié)的先導字段開頭，其中各字節(jié)的值為10101010。這一模式的Manchester編碼產(chǎn)生持續(xù)方波(對10Mbps標準，產(chǎn)生的是10MHZ持續(xù)5.6微秒的方波），以便使接收器的時鐘與發(fā)送器的時鐘同步。此后的一個字節(jié)值為１０１０１０１１，這個與前一個字節(jié)有1位之差的字節(jié)標志著幀本身的開始。幀內(nèi)有兩個地址:目的地址和源地址。盡管標準允許兩字節(jié)和六字節(jié)兩種地址，但10Mbps基帶網(wǎng)標準所定義的參數(shù)只使用６字節(jié)地址。目的地址最高位為0時是普通地址,為1時是組地址.組地址允許多個站使用同一地址，把一幀送到組地址時，組內(nèi)的所有站都接受該幀。全“１”地址保留做廣播發(fā)送之用。目的地址為全“1”的幀將被所有站接受，所有的橋接器將前傳這種幀。數(shù)據(jù)長度字段指數(shù)據(jù)字段(包括填充段)中的字節(jié)數(shù)，其值為46--1500字節(jié)。填充字段是用來保證幀長不短于規(guī)定的最小長度。802.3規(guī)定有效幀中從目的地址到校驗和最短長度為64字節(jié)。當數(shù)據(jù)段長度為0字節(jié)時，就需要填充46個字節(jié)。規(guī)定最短幀長有兩個原因:(1)當收發(fā)器檢測到?jīng)_突時，它將當前幀其余部分丟棄，但已發(fā)送的殘缺幀會出現(xiàn)在電纜上，為了區(qū)別有效幀和殘缺幀，802.3規(guī)定有效幀從目的地址到檢測和字段最短長度為64字節(jié)。(2)為了防止某站發(fā)送短幀時，在第一比特尚未傳到電纜的最遠端就已完成，從而在可能發(fā)生沖突時檢測不到?jīng)_突信號。最后一字段是校驗和,它由發(fā)送站按某算法(一般是循環(huán)冗余校驗碼)產(chǎn)生，如果某些數(shù)據(jù)位由于噪音或干擾而出錯，接收方重新計算的校驗和就會與接收到的校驗和字段不一致，即可確定該幀出了錯。最初的以太網(wǎng)的幀格式與IEEE802.3的幀格式稍有不同。以太幀中跟在源地址后的是2字節(jié)的類型(type)字段，它用來指明幀類型。3.2.7半雙工/全雙工

由于收發(fā)都在同一對線纜上傳輸，如10BASE-2中網(wǎng)卡只能使用同軸電纜來傳輸或接收數(shù)據(jù)，又沒有采用頻分復用，無法同時發(fā)送及接收，所以只能使用半雙工傳輸。直到10BASE-T使用兩對雙絞線，—對用來發(fā)送、一對用來接收，才使全雙工的理想成為可行。目前市面上的以太網(wǎng)卡，在包裝上都有支持半雙工／全雙工的標識，不過是否真的能達到全雙工的功能，除了雙絞線的使用外，還得使用點對點的連接方式才行。點對點連接方式，是指一條傳輸線路的沖突域只包含兩個連接的設備，例如：兩臺計算機直接對接。在這種情況下，才能同時發(fā)送和接收，而不必考慮沖突檢測的問題。實際應用中，當電腦網(wǎng)卡連接的是交換機，就可以實現(xiàn)全雙工，如果幾臺電腦通過普通HUB連接，還是達不到全雙工，因為HUB內(nèi)部還是象一根同軸電纜一樣。3.310Mbps以太網(wǎng)組網(wǎng)標準

3.3.110BASE-5以太網(wǎng)10BASE-5以太網(wǎng)是最早出現(xiàn)的產(chǎn)品，因此被稱為標準以太網(wǎng)。它采用由DEC，Intel，Xerox三家公司聯(lián)合推出的標準以太網(wǎng)規(guī)范。本節(jié)即介紹這種組網(wǎng)規(guī)范。1.物理層標準

●傳輸介質(zhì):50歐母粗同軸電纜RG-11，外徑0.4英寸。

●信號方式:基帶傳輸(10BASE5中的BASE代表基帶傳輸)。

●拓撲結構:總線型或無根樹型。

●干線段最大長度:500m或1000m(3COM硬件),10BASE5中的5代表干線段長度。

●最大覆蓋范圍:允許使用4個中繼器，連接5個干線段，擴展為2.5km范圍。

●每干線段可容站點數(shù):100個。

●相鄰收發(fā)器之間最小距離為:2.5m。

●全網(wǎng)最多工作站數(shù):1024個。

●數(shù)據(jù)傳輸率:10Mbps(10BASE5中的10代表10Mbps)。2.數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議

●介質(zhì)訪問方法:CSMA/CD

●幀格式:CSMA/CD幀格式，32位循環(huán)冗余檢驗碼，細節(jié)參見3.2.2節(jié)。Ethernet幀格式與IEEE802.3的標準幀格式有一點不同，即802.3幀中的長度字段在Ethernet幀中為類型(type)字段，用以標明幀類型，在使用中應加以注意。3.組網(wǎng)時需要的硬件設備.●粗的基帶同軸電纜:50Ω特性阻抗，直徑0.4英寸。單段電纜的最大長度(即兩個終結器之間的粗纜長度)為500米。當使用3COM網(wǎng)卡和收發(fā)器時，可達1000米?！馧系列電纜連接器:分N系列筒型連接器和N系列凸和凹型連接器。

●終結器:每段干線電纜的兩端都必須接一個與粗纜特性阻抗相匹配的50Ω終結電阻，稱為終結器。每段電纜兩端的兩個終結器中應該有一個接地?！裢馐瞻l(fā)器:在粗纜以太網(wǎng)組網(wǎng)時，站點上的網(wǎng)絡接口卡必須通過收發(fā)器電纜與直接連在粗纜上的外收發(fā)器相連(外收發(fā)器在ISO8802-3文本中又稱為介質(zhì)接入單元MAU)。外收發(fā)器負責:

◆把信號傳給介質(zhì)

◆從介質(zhì)上接受信號

◆識別介質(zhì)上信號的出現(xiàn)

◆識別沖突發(fā)生。●收發(fā)器電纜:用來連接網(wǎng)卡和外收發(fā)器的多芯電纜，由4或5對無屏蔽雙絞線外加總屏蔽構成，最大長度50M。兩頭采用15芯的DIX插頭和插座，分別與網(wǎng)卡上的凹型DIX插座(也稱AUI)和收發(fā)器上的DIX接口相連?！裰欣^器:是一個數(shù)字信號的再生放大器，用來連接兩段干線電纜，擴大連網(wǎng)距離及改變拓撲結構。中繼器為有源設備，有單路(1:1)和多路(N:N)中繼器之分。中繼器僅僅起信號放大、整形、然后重發(fā)到另一電纜段的作用，不具備緩沖和數(shù)據(jù)處理的能力。粗纜網(wǎng)中中繼器也要通過收發(fā)器電纜與粗纜上的收發(fā)器連接。●網(wǎng)絡接口卡(NIC):每臺入網(wǎng)計算機都應有支持粗纜的以太網(wǎng)絡接口卡，卡上有DIX插座。典型的標準以太網(wǎng)絡接口卡有3COM公司的3C501、3C503、3C505及NOVELL公司的NE2000系列。此外還有許多兼容產(chǎn)品。

另外，安裝時應注意以下幾點限制:●任意兩個收發(fā)器間的距離最好為2.5m的整數(shù)倍。這一間隔保證從相鄰分接頭來的反射不會造成同相疊加?！襁h程中繼器之間的點到點鏈路最大長度為1000米。４.粗纜以太網(wǎng)的幾種典型連接方法示意圖。3.3.210BASE2以太網(wǎng)

10BASE2又稱為廉價以太網(wǎng)或細纜以太網(wǎng)，是對10BASE-5的廉價化改造。因使用細同軸電纜，而且不使用外收發(fā)器從而降低了建網(wǎng)費用。它的數(shù)據(jù)鏈路層和10BASE5完全一致。這里不再介紹。1.物理層標準

●傳輸介質(zhì):50歐姆細同軸電纜RG58A/U，外徑0.2英寸。

●信號方式:基帶傳輸。

●拓撲結構:總線型或無根樹型。

●最大干線段長度:185m(當使用3COM硬件時為300m)

●最大覆蓋范圍:允許使用4個中續(xù)器連接5個干線段，最大為925m(使用3COM硬件則達1500m)。

●單段可容站點數(shù):30個。

●相鄰T型頭之間的細纜最小長度為1m(實際可小到0.5m)2.組網(wǎng)時需用到的器件●支持細纜連接的以太網(wǎng)卡(即該網(wǎng)卡上有BNC接頭)●BNC系列細纜連接器:◆BNC插頭。焊接或壓接在一根細纜的兩端，用來與T型連接器或筒型連接器相接。連接時注意保證芯與屏蔽層不要短路?！鬊NCT型連接器。用于把網(wǎng)卡連到細纜上?！鬊NC終結器。即50歐的阻抗匹配器，接在每一個獨立細纜的兩端，其中一個應接地?！裰欣^器。與粗纜網(wǎng)中的作用相同。連接兩段細纜時不使用外收發(fā)器，而用中繼器提供的BNC插頭與細纜的T型頭連接。3.典型連接示意圖3.3.310BASE－T10BASE－T是IEEE802.3系列中較新的一個，也稱為IEEE802.3i。它以無屏蔽雙絞線為傳輸介質(zhì)，利用HUB(集線器)組成物理上的星形和樹型拓撲，極大地提高了網(wǎng)絡安裝、維護和擴展的靈活性。它的數(shù)據(jù)鏈路層與10BASE5和10BASE2完全一致，邏輯上還是總線拓撲，這里不再介紹。1.物理層標準

●傳輸介質(zhì):至少3類無屏蔽雙絞線(24-AWGUTP)，采用4線對兩兩相絞，特性阻抗100歐。

●信號方式:基帶信號。

●拓撲結構:星形或樹型。

●每段雙絞線的最大長度:100m。

●最多允許4個HUB級聯(lián)，HUB與HUB之間的雙絞線最大長度也為100m。

●最大覆蓋范圍:500米。

●每個HUB最多可接站點數(shù):96個。

●全網(wǎng)最多工作站個數(shù):250個。

●數(shù)據(jù)傳輸率:10Mbps。2.組網(wǎng)用到的器件●３類以上無屏蔽雙絞線?！馬J45接頭(又稱水晶頭)。水晶頭接在每段雙絞線的兩端，用來與HUB或網(wǎng)卡上的RJ45插座相連。如果用4線雙絞線，就只用其中1，2，3，6四個引腳。如果用8線雙絞線，則雙絞線顏色次序遵循TIA-568B或TIA-568A標準。TIA-568B規(guī)定RJ45上的雙絞線顏色次序為：白橙，橙，白綠，藍，白藍，綠，白棕，棕TIA-568A規(guī)定RJ45上的雙絞線顏色次序為：白綠，綠，白橙，藍，白藍，橙，白棕，棕。如果雙絞線兩端采用相同的顏色次序，則稱為直通線，用來把終端電腦網(wǎng)卡接到集線器、交換機；如果雙絞線一端采用TIA-568B，另外一端采用TIA-568A，則稱為交叉線，用來把一臺電腦的網(wǎng)卡直接接到另外一臺電腦的網(wǎng)卡上，也用于集線器或交換機的級聯(lián)。路由器和路由器直接連接，計算機和路由器直接連接的話也是用交叉線?！裰С?0BASE-T的以太網(wǎng)卡。即網(wǎng)卡上有RJ45插座。●HUB(集線器)。10BASE-T物理上采用的是星型拓撲結構，卻使用了以太網(wǎng)總線型CSMA/CD介質(zhì)訪問控制協(xié)議，這完全得助于HUB。HUB將總線縮短到一個小盒子中，而將總線到工作站的距離延長，使用雙絞線連接，于是構成10BASE-T的物理星(樹)型結構HUB是10BASE-T網(wǎng)絡的核心，也稱為網(wǎng)絡中心部件，它由一個多路中繼器(MPR)、若干個雙絞線介質(zhì)訪問單元(TP-MAU)，和1--2個標準的DIX或BNC端口組成。其原理結構如圖3-22所示，可抽象成圖3-23的形式。多口中繼器MPR將從某一支路接收的信號經(jīng)過整形放大和重新定時后轉(zhuǎn)發(fā)到其它所有支路和端口。當多個支路或端口的信號同時到達MPR時，則產(chǎn)生沖突，MPR將沖突也轉(zhuǎn)發(fā)到所有的站點，按照CSMA/CD協(xié)議進行沖突處理，這就是10BASE-T符合CSMA/CD協(xié)議的原因。MPR具有異常情況的處理能力，當沖突次數(shù)過多或發(fā)現(xiàn)某條支路故障時，能自動鎖定該支路以隔離故障，保證其它支路仍能正常工作。3.10BASE-T的幾種典型接法3.3.410BASE-F由于10BASE-T中雙絞線的最大長度只有100米，有時難以滿足多層樓房和樓間的需要，因此以光纖為傳輸介質(zhì)的HUB便應運而生，這便是滿足10BASE-F規(guī)范的產(chǎn)品。由于光纖具有傳輸距離遠，抗電磁干擾能力強的優(yōu)點，特別適合于樓間或樓內(nèi)電磁干擾強的場合。實踐中綜合布線系統(tǒng)的樓棟間和高層建筑的樓層間通信線路常采用光纜。10BASE-F的數(shù)據(jù)鏈路層與IEEE802.3的數(shù)據(jù)鏈路層完全一致，邏輯拓撲還是總線型1.物理層標準●傳輸介質(zhì):雙向(一對兩根)光纖。實踐中使用62.5微米/125微米多模光纖較多?！裢負浣Y構:星型(樹型)?！衩慷喂饫|的最大長度:1千米以上?！駭?shù)據(jù)傳輸率:10Mbps。2.組網(wǎng)時需要的設備●光纖集線器(光纖HUB)。光纖HUB除了提供若干個符合10BASE-F規(guī)范的光纖端口外，通常還有若干10BASE-T端口，一個DIX或BNC端口，以便與同軸電纜及雙絞線混合連接?！窆饫|及光纜插頭。光纜中至少安裝一對光纖，發(fā)送與接收信號各占一根。光纜兩端接有光纜插頭。常用接頭有如下幾種。ST/PC型卡接式光尾纖接頭外形圖，常用在多模光纖10Base－F網(wǎng)絡SC/PC型方形光尾纖接頭外形圖，常用在單模10Base－FX網(wǎng)絡，交換機路由器上用的最多FC/PC型圓形帶螺絲扣光尾纖接頭外形圖，多用于單模光纖網(wǎng)路，配線架上用的最多LC型插孔(RJ)閂鎖光纖接頭，連接SFP模塊，路由器常用(斜杠’/’前的字母代表接頭型號，ST是StraightTip或Stab&Twist，外觀類似BNC接頭；SC是SquareConnector，即方型接頭；FC是FerruleConnector，代表緊固方式是螺絲扣。斜杠’/’后的字母代表端面研磨方式，PC是PhysicalConnection的縮寫，代表其對接端面是物理接觸，端面研磨方式為凸形微球面)３.10BASE-F典型接法光纖作為大樓垂直主干光纖連接兩個樓房的10BASE-T網(wǎng)段3.4100Mbps以太網(wǎng)組網(wǎng)標準（FastEthernet）

隨著人們逐步轉(zhuǎn)向客戶機/服務器和分布式多媒體計算服務，10Mbps的網(wǎng)絡傳輸率已越來越不能滿足要求，于是傳輸率為100Mbps的快速以太網(wǎng)標準應運而生（IEEE在1995年發(fā)布）。100BASE-TX100BASE-TX是市場上最早推出具有100Mb／s的以太網(wǎng)標準，也稱為802.3u。與10BASE-T一樣都是使用雙絞線傳輸，不過由于傳輸?shù)念l率較高，因此需要使用較高質(zhì)量的雙絞線，也就是要使用Cat5等級的雙絞線。也只用到1、2、3、6引腳等4根線。其直通線和交叉線的顏色次序與10BASE-T的一致。100BASE-FX使用光纖來傳輸，傳輸?shù)木嚯x與所使用的光纖類型及連接方式有關。若使用多模光纖，在點對點的連接方式下，可達2km，而以單模光纖在點對點連接方式傳輸，其距離更可高達10km。3.51000Mbps以太網(wǎng)組網(wǎng)標準1000BASE-SX短波長光纖以太網(wǎng)，只能使用多模光纖做為傳輸介質(zhì)，若采用62.5μm的多模光纖，在全雙工模式下，最長傳輸距離為275m，若是使用50μm的多模光纖，在全雙工模式下，最長的傳輸距離為550m。1000BASE-LX長波長光纖以太網(wǎng)，可采用單?；蚨嗄９饫w來傳輸。使用多模光纖時，在全雙工模式下，最長傳輸距離為550m，若是采用單模光纖，在全雙工模式下，傳輸距離則高達5000m。1000BASE-CX使用有屏蔽雙絞線做為傳輸介質(zhì)，最長的傳輸距離僅有25m，因此并不適合拿來架設網(wǎng)絡，主要用于配線間中交換機之間的連接，還有比較適合用在服務器與服務器的連接上。1000BASE-T1000BASE-T使用Cat5e的雙絞線傳輸，最長傳輸距離為100m。大多數(shù)的Cat5電纜可以重新端接之后通過Cat5e的測試，這樣就可以使用原來布的Cat5類線。1000base-T在一對線上每秒發(fā)送125M個波形，一個波形傳輸2比特，因此一對線可以達到250Mbit/s，4對線同時傳輸，可以達到1000Mbit/s。當然，采用了每對線同時發(fā)送和接收而不引起沖突的方法。1000BASE-TX1000base-TX也是基于四對雙絞線，但卻是以兩對線發(fā)送，兩對線接收(類似于100BASE-TX)。萬兆以太網(wǎng)標準萬兆（10Gbps）以太網(wǎng)技術是以太網(wǎng)技術發(fā)展中的一個重要標準。它是一種只適用于全雙工模式，所以它不需要帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問協(xié)議（CSMA/CD）。除此之外，萬兆以太網(wǎng)與原來的以太網(wǎng)模型完全相同，仍然保留了以太網(wǎng)幀結構，只是通過不同的編碼方式或波分復用提供10Gbit/s傳輸速度。萬兆以太網(wǎng)不再使用銅線而是只使用光纖作為傳輸媒體。實訓（一）制作以太網(wǎng)網(wǎng)線一、實訓目的學會制作以太網(wǎng)直通、交叉雙絞線。二、實訓內(nèi)容認識水晶頭和雙絞線認識幾種制作工具。制作直通雙絞線及交叉雙絞線?，F(xiàn)場考核制作質(zhì)量（用網(wǎng)絡測線儀測試，或者直接用電腦連接成功與否測試）

三、認識水晶頭、雙絞線、幾種制作工具1.認識RJ-45接頭

RJ-45接頭又稱水晶頭，如圖3－37所示。前端有8個凹槽，簡稱“8P(Position)”，凹槽內(nèi)的金屬接點共有8個，簡稱“8C(Contact)”，因此業(yè)界普遍有“8P8C”的別稱。從側面觀察RJ-45，可見到平行排列的金屬片，仔細數(shù)數(shù)，一共有八片，每片金屬片前端有個突出透明方塊的部分，從外部來看就是—只金屬接點。金屬片的腳是尖銳的，用來刺破雙絞線的絕緣層扎到銅芯上，按金屬片的尖腳形狀來區(qū)分，又有“雙叉式RJ-45”和“三叉式RJ-45”之別。雙叉式的金屬片只有兩只鍘刀、三叉式的金屬片則有三只鍘刀。金屬片的鍘刀在壓接纜線的過程中，必須刺入雙絞線的芯線，并與芯線中的銅質(zhì)內(nèi)芯接觸，以構成整個網(wǎng)線的連通。通常叉數(shù)越多，接觸面越大，導通的效果越好，因此三叉式接頭比雙叉式的更適合高速網(wǎng)絡。雖然RJ-45的8只接腳長相都一樣，不過它們可都有自己的名稱，為了便于“指認”，按規(guī)定一律都以數(shù)字來稱呼。RJ-45接頭的一側帶有—條具彈性的卡榫，用來固定在RJ-45插槽上，翻過相對的一面，則可看到八只金屬接腳，最左邊的就是第“1”腳，然后往右依次為第“2”、第“3”……第“8”腳（見圖3-37）。圖3－37RJ45水晶頭及引腳定義2.準備基本工具斜口鉗：剪線用的，一般家庭DIY幾乎都少不了它，見圖）。剝線器（見圖3-39）：剝除雙絞線外皮用的。當然，大部分壓線鉗也可以用來剝線，只是使用時要特別小心，別傷了里邊的芯線。壓線鉗：最基本的功能是將RJ45接頭和雙絞線咬合夾緊用的，一般從便宜的數(shù)十元一只到數(shù)百元一只都有，功能較完整的，一把即可壓接RJ-45、RJ-11及其他類似接頭，有的甚至可以用來剪線或剝線。制作雙絞纜線時，這是必備的工具護套(見圖3-41)：還是準備一下好了，防止將來接頭在遭到拉扯時雙絞線脫離插槽，無端造成斷線。當然，沒有護套的雙絞線也一樣可以用。四、制作步驟此處將采用最普遍的EIA／TIA568B標準來制作直通線，這也是目前公認的10BASE-T及100BASE-TX雙絞線的制作標準。步驟如下：1.利用斜口鉗（或壓線鉗）剪取所需要的雙絞線長度(每條線不得超過100m)，剪下后先將雙絞線穿過護套(見圖3-41)。2.采用剝線器（或壓線鉗）將雙絞線外皮剝?nèi)ミm當長度。或把剪齊的一端插入到網(wǎng)線鉗用于剝線的缺口中。頂住網(wǎng)線鉗后面的擋位以后，稍微握緊網(wǎng)線鉗慢慢旋轉(zhuǎn)一圈，讓刀口劃開雙絞線的保護膠皮。如圖3－42所示。圖3－42用壓線鉗剝線3.將四對線成扇狀撥開、順時針由左至右依次為“白橙/橙”、“白藍/藍”、“白綠/綠”、“白棕/棕”。4.再將每一對線分開排成平行，注意調(diào)整2、3對線的位置，使8條芯線按“白橙”、“橙”、“白綠”、“藍”“白藍”、“綠”、“白棕”、“棕”的順序，順時針方向排列。并用網(wǎng)線鉗將線的頂端剪齊，如圖3－43所示。注意，平行部分約14mm的長度。平行的部分太長，芯線間的相互干擾就會增強，如果剪的太短，接頭的金屬閘刀無法全部接觸到芯線，則會因接觸不好而使線路不穩(wěn)。這兩個問題常是引起網(wǎng)絡線路不穩(wěn)定的禍首，絕對不能馬虎。5.將并攏的雙絞線插入RJ-4