4網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

1、第4節(jié)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)在學(xué)習(xí)完本節(jié)并完成練習(xí)題后，你將能夠：描述基本的以及混合的局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)描述多種企業(yè)范圍以及廣域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)解釋不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和用處討論以太網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的兒個(gè)版本4.1簡單局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是解釋一個(gè)網(wǎng)絡(luò)物理布局的形式圖，它以概括的形式 描述一個(gè)網(wǎng)絡(luò)；即，不指定設(shè)備、連接方法或網(wǎng)絡(luò)編址。物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)按照基本的幾何學(xué)圖形分為三類：總線形環(huán)形星形這些形狀也可混合構(gòu)成混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)之前，必須理解物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈兡軌蛴绊?所使用的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建筑物里如何鋪設(shè)電纜，以及使用何種網(wǎng)絡(luò)介 質(zhì)。為解決網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的問題或改變網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，也必須理解網(wǎng)絡(luò) 的物理

2、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。4丄1總線形總線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由單根電纜組成，該電纜連接網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)，其 中沒有插入其他連接設(shè)備，圖4 - 1描繪了一種典型的總線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。單根電纜稱為總線，它僅能支持一種信道；因此，每個(gè)節(jié)點(diǎn)共享總 線的全部容量。由于網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)設(shè)備都能夠接收從一點(diǎn)傳輸?shù)搅硪稽c(diǎn)的數(shù)據(jù)，因 此總線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以認(rèn)為是一種端到端的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。由于單信道的限制，一個(gè)總線形網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)越多，網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收數(shù) 據(jù)就越慢。在總線形網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都被動(dòng)地偵聽接收到的數(shù)據(jù)。當(dāng) 一個(gè)節(jié)點(diǎn)向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它先向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)廣播一條警報(bào)消 息，通知所有的節(jié)點(diǎn)它將發(fā)送數(shù)據(jù)，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)將接收發(fā)送給它的數(shù)據(jù)， 在發(fā)送方和接收

3、方z間的其他節(jié)點(diǎn)將忽略這條消息。圖41 一個(gè)總線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)在每個(gè)總線形網(wǎng)絡(luò)的末端都有一個(gè)50歐姆的稱為終結(jié)器的電阻器。 終結(jié)器的作用是在信號(hào)到達(dá)冃的地后終止信號(hào)。如果沒有這些設(shè)備，總 線形網(wǎng)絡(luò)上的信號(hào)將在網(wǎng)絡(luò)兩端之間無休止地傳輸，這種現(xiàn)象稱為信號(hào) 反射，新的信號(hào)不能通過。為理解這個(gè)概念，假設(shè)你和站在峽谷另一邊的同伴互相大聲說話。 當(dāng)你喊叫時(shí)，你的話發(fā)出冋聲，當(dāng)你的同伴冋答時(shí)，他的話也發(fā)出冋聲。 假想回聲從不會(huì)消失，一段吋間后由于所有以前產(chǎn)生的聲波仍然在周圍 反射，從而產(chǎn)生太多的噪聲使你們聽不到任何其他的聲咅，最后你們將 不能繼續(xù)談話。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，終結(jié)器將終止舊信號(hào)的發(fā)送。圖42描繪了一個(gè)

4、 終止了的總線形網(wǎng)絡(luò)。tig1 圖42 個(gè)終止了的總線形網(wǎng)絡(luò)雖然建立一個(gè)基于總線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)不是很昂貴，但這種網(wǎng)絡(luò) 不能較好地?cái)U(kuò)展。當(dāng)你增加更多的節(jié)點(diǎn)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的性能將下降。例如， 假設(shè)在你的小型辦公室屮的一個(gè)總線形網(wǎng)絡(luò)支持兩個(gè)工作站和一個(gè)服 務(wù)器，并且從工作站保存一個(gè)文件到服務(wù)器需花費(fèi)兩秒的時(shí)間。在那段 時(shí)間內(nèi)，你的網(wǎng)絡(luò)接口卡首先通知服務(wù)器，然后通知網(wǎng)絡(luò)上的其他工作 站。它將要發(fā)送數(shù)據(jù)到服務(wù)器；當(dāng)通知到達(dá)服務(wù)器后，服務(wù)器接收發(fā)送 的數(shù)據(jù)。另一方面，假設(shè)你的商業(yè)事務(wù)經(jīng)歷了巨大的發(fā)展，在一個(gè)周末 你增加了五臺(tái)或更多的工作站，下星期一，當(dāng)你試圖保存一個(gè)文件到服 務(wù)器上時(shí)，由于新增加的工作站也必須

5、被通知將發(fā)生的發(fā)送，保存過程 可能要花費(fèi)五秒的時(shí)間。止如同這個(gè)例子所證實(shí)的一樣，一個(gè)總線形拓 撲結(jié)構(gòu)不適用于一個(gè)超過200臺(tái)工作站的網(wǎng)絡(luò)。由于在總線網(wǎng)絡(luò)屮難以識(shí)別出錯(cuò)誤發(fā)生的具體位置，所以當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā) 生問題時(shí)，解決問題就很困難。為了理解這個(gè)原因，考慮一個(gè)稱z為“打 電話''的游戲，在游戲中，一個(gè)人對(duì)著第二個(gè)人的耳朵小聲說一句短語, 第二個(gè)人再對(duì)著第三個(gè)人的耳朵重復(fù)聽到的短語，等等，直到線上的最 后一個(gè)人人聲重復(fù)聽到的短語。由最后一個(gè)人重復(fù)的短語聽起來與初始 短語幾乎無相似之處。確實(shí)，當(dāng)游戲結(jié)朿時(shí)，很難準(zhǔn)確判斷單個(gè)錯(cuò)誤出 現(xiàn)在鏈路的何處。類似地，一個(gè)錯(cuò)誤可以發(fā)生在總線網(wǎng)絡(luò)的任何一個(gè)

6、中 間點(diǎn)上。但在接收端只能判定有一個(gè)錯(cuò)誤發(fā)生了。市于不能探究數(shù)據(jù)從 一個(gè)節(jié)點(diǎn)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的過程，即節(jié)點(diǎn)在傳遞完數(shù)據(jù)后不能“記住"它， 因而發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤源頭是非常困難的?？偩€網(wǎng)絡(luò)最后的一個(gè)缺點(diǎn)是它們具有較差的容錯(cuò)能力，這是因?yàn)樵?總線上的某個(gè)中斷或缺陷將影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。因此，再加上這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 的苴他缺點(diǎn)，幾乎沒有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行在一個(gè)單純的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上。4.1.2星形在一個(gè)星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過一個(gè)中央設(shè)備，如 集線器連接在一起。圖43描繪了一個(gè)典型的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在一個(gè)星 形網(wǎng)絡(luò)中任何單根電線只連接兩個(gè)設(shè)備（如，一個(gè)工作站和一個(gè)集線 器）。因此，電纜問題最多影響兩個(gè)節(jié)點(diǎn)。設(shè)備

7、如工作站或打印機(jī)將數(shù) 據(jù)發(fā)送到集線器，再由集線器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到包含目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)段。圖4-3 一個(gè)典型的星形網(wǎng)絡(luò)星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)需耍的電纜和配置多于總線網(wǎng)絡(luò)，發(fā)生故障的單個(gè)電 纜或工作站不會(huì)使星形網(wǎng)絡(luò)癱瘓。但一個(gè)集線器的失敗將導(dǎo)致一個(gè)局域 網(wǎng)段的癱瘓。由于中央連接點(diǎn)的使用，星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)很容易移動(dòng)、隔絕或與其他 網(wǎng)絡(luò)連接。它們更易于擴(kuò)展。在冃前的局域網(wǎng)中，星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是最流 行的基本休系結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代的以太網(wǎng)都使用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。4.2混合型局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)除非在規(guī)模非常小的網(wǎng)絡(luò)屮，否則很難遇見一個(gè)網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)格地遵從僅僅一 種總線一環(huán)形或星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。簡單的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有太多的限制，特別是 在局域網(wǎng)必須容納大量的設(shè)備

8、吋。更可能的選擇是使用這些簡單的拓?fù)?結(jié)構(gòu)形成復(fù)雜的組合。這也稱為混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。下面幾節(jié)將解釋幾種混 合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。4.2.2星形總線流行的混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組合了星形和總線構(gòu)造。在星形總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中， 工作站組以星形連接到集線器上，然后通過單根總線進(jìn)行連網(wǎng)，如圖4 6所示。通過這種設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)可以覆蓋較人的距離，較易與不同的網(wǎng)絡(luò) 段進(jìn)行互連或隔絕。這種結(jié)構(gòu)的一個(gè)缺點(diǎn)是它比單獨(dú)使用星形特別是總 線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要昂貴得多。星形總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是組成以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng) 的基礎(chǔ)。圖4-6星形總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)4.3.1主干網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)主干是連接網(wǎng)絡(luò)的集線器、中繼器以及路由器的電纜。主干通 常比連接工作站到集線器上的電纜有更大的

9、通信容量。由于主干要比網(wǎng) 絡(luò)中的其他電纜處理更大的通信容量，增加主干的通信容量是必須的。 例如，一個(gè)發(fā)展迅速的商業(yè)領(lǐng)域使用光纖作為主干，但其仍然使用5 類電纜作為連接集線器和工作站的介質(zhì)。從技術(shù)上說，即使最簡單的局 域網(wǎng)也有一個(gè)主干，但企業(yè)級(jí)的主干更復(fù)雜且更難以設(shè)計(jì)。主干是網(wǎng)絡(luò) 中最重要的組成部分。1串行主干串行主干是最簡單的主干類型。它由兩個(gè)或更多的通過單根電纜相 互連接的集線器組成。它們不適合大型網(wǎng)絡(luò)或遠(yuǎn)距離傳輸。雖然串行主 干網(wǎng)絡(luò)能用于企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)，但幾乎都不采用這種方案。2 分布式主干分布式主干由許多連接到位于層次拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)屮的一系列屮央集線 器或路由器上的集線器組成。在圖49中，短劃線代

10、表了主干。由于更 多的集線器層可以增加到現(xiàn)有的層上，對(duì)這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的擴(kuò)展只需考慮 簡單的擴(kuò)充和有限的資金開銷。集線器集線器集線器集線葢集線器集線器集線器/圖4-9 一個(gè)簡單的分布式主干網(wǎng)絡(luò)圖4-10是一個(gè)更復(fù)雜的分布式主干，它使用路由器連接多個(gè)局 域網(wǎng)或局域網(wǎng)段。在這個(gè)例子中，路由器形成了連接多個(gè)局域網(wǎng)的主干 的最高層。網(wǎng)絡(luò)管理員能夠采用分布式主干來隔離工作組，這樣就能更輕易 地管理它們。這種結(jié)構(gòu)能較好地適應(yīng)位于單個(gè)大廈的一個(gè)企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)。 在這種網(wǎng)絡(luò)中，集線器層可以根據(jù)樓層或部門進(jìn)行安排。然而，當(dāng)設(shè)計(jì) 一個(gè)分布式主干網(wǎng)絡(luò)時(shí)，必須考慮節(jié)點(diǎn)之間可允許的最大距離及網(wǎng)絡(luò)介 質(zhì)所指定的服務(wù)器。在設(shè)計(jì)中存

11、在的另一個(gè)可能的問題與失敗的中央 點(diǎn)，即最高層集線器有關(guān)。盡管存在這些潛在的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)分布式 主干網(wǎng)絡(luò)還是相對(duì)比較簡單、迅速和廉價(jià)的。路由器路由器. 路由器集線器圖410連接多個(gè)局域網(wǎng)的分布式主干4.3.2網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，路由器間至少可通過兩條路徑互相鏈接，如圖41 3所示。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)要比前血所討論的主干網(wǎng)絡(luò)更為復(fù)雜。實(shí)際上，它一 般包括了多個(gè)主干網(wǎng)。術(shù)語“網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)''是一個(gè)通用的拓?fù)湫g(shù)語，適用于 工作組和互連設(shè)備的各種不同的組合。雖然一個(gè)簡單的局域網(wǎng)可以是一 個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，但這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更常用于企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)和廣域網(wǎng)。因特網(wǎng)就 是一個(gè)網(wǎng)狀廣域網(wǎng)的一個(gè)例子。圖4j3 個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)

12、絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)4.4網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)描述了節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)的邏輯互連，而不是它們的物理互 連，因而有時(shí)也稱之為網(wǎng)絡(luò)的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。相對(duì)應(yīng)的是，一個(gè)物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)電纜的配置，該功能位 于osi模型的物理層的底層。4.4.1交換在理解特定的網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，如以太網(wǎng)z前，必須熟悉交換的概念。 交換是判定節(jié)點(diǎn)間如何創(chuàng)建連接的網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一個(gè)組件。1 電路交換在電路交換中，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在開始傳輸數(shù)據(jù)之前必須建立一個(gè)連 接。這種連接需要一定的帶寬并且直到用戶結(jié)朿了兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通信 時(shí)才釋放帶寬。當(dāng)節(jié)點(diǎn)保持連接狀態(tài)時(shí)，所有的數(shù)據(jù)沿著最初由交換機(jī) 選擇的相同的路徑傳輸。例如，當(dāng)放置一條電話線時(shí)，你

13、的呼叫通過一 條電路交換連接。當(dāng)兩個(gè)站點(diǎn)保持連接吋，電路交換獨(dú)占了一段帶寬，這并不是一種經(jīng)濟(jì) 的技術(shù)。然而，有些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用不能容忍重組數(shù)據(jù)包所花費(fèi)的時(shí)間延遲， 如實(shí)時(shí)電視或電話會(huì)議，這些應(yīng)用程序可以通過這種專用通道來實(shí)現(xiàn)。 電路交換常用于以下的連網(wǎng)技術(shù)中：異步傳輸模式（atm）、撥號(hào)、isdn 和tlo2.報(bào)文交換報(bào)文交換在兩個(gè)設(shè)備間建立一個(gè)連接，傳輸信息到第二個(gè)設(shè)備，然 后斷開連接。信息存儲(chǔ)在第二個(gè)設(shè)備上，直到第二個(gè)設(shè)備和路徑上的第 三個(gè)設(shè)備建立連接吋，信息才從第二個(gè)設(shè)備往下轉(zhuǎn)發(fā)。這種“存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)”例程一直持續(xù)到信息到達(dá)目的地。所有的信息沿著 相同的物理路徑傳輸，與電路交換不同的是，連接不需要持

14、續(xù)維持。郵件系統(tǒng)使用報(bào)文交換技術(shù)。報(bào)文交換技術(shù)要求數(shù)據(jù)路徑上的每個(gè) 設(shè)備有足夠的內(nèi)存和處理能力以便在信息傳輸?shù)较乱还?jié)點(diǎn)時(shí)接收和存 儲(chǔ)它們。局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模式，沒有使用報(bào)文交換技術(shù)。3 包交換網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)互相連接的第三種方法就是包交換。包交換是在數(shù)據(jù)傳 輸期間將數(shù)據(jù)分割成數(shù)據(jù)包。由于每個(gè)數(shù)據(jù)包都包含了目標(biāo)地址信息和 序列號(hào)信息，因此數(shù)據(jù)包能通過任何可能的路徑到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，并且每 個(gè)數(shù)據(jù)包能試圖發(fā)現(xiàn)最快的可達(dá)路徑。包交換網(wǎng)絡(luò)中的冃標(biāo)節(jié)點(diǎn)根據(jù)它們的控制信息重組數(shù)據(jù)包。由于將 數(shù)據(jù)包重組成一條報(bào)文需花費(fèi)時(shí)間，包交換不適用于實(shí)時(shí)電話或電視傳 輸。然而，對(duì)于傳輸一般的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，如字處理或電子表格文件，它

15、是 一種快速有效的機(jī)制。包交換的最大優(yōu)勢是它不像電路連接會(huì)一直占用 一條連接直到報(bào)文到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)而浪費(fèi)帶寬。同時(shí)它也不同于報(bào)文交換、 幀屮繼。因特網(wǎng)也是一個(gè)包交換廣域網(wǎng)的例子。4.4.2共享的以太網(wǎng)以太網(wǎng)靈活的技術(shù)，可以運(yùn)行在各種網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)上，并在合理的開銷 下提供很好的容量。到目前為止，以太網(wǎng)是用于局域網(wǎng)的最流行的邏輯 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且它還會(huì)愈來愈流行。以太網(wǎng)已經(jīng)發(fā)展了許多版本并在繼續(xù)改進(jìn)。由于這種歷史，它支持 許多不同的版本和速度。下面幾節(jié)將介紹以太網(wǎng)系統(tǒng)目前最通用的類 型，其優(yōu)勢和局限性，以及由所有以太網(wǎng)共享的特性。1. csma/cd以太網(wǎng)遵從一套稱之為具有沖突檢測的載波偵聽多路訪問/沖突檢

16、 測（csma/cd）的通信規(guī)則。所有以太網(wǎng)，不論其速度或幀類型是什么，都使用csma/cdo要 理解以太網(wǎng)，必須首先理解csma/cdo定義每個(gè)csma/cd部件的功能對(duì)理解csma/cd是有用的?！拜d波偵聽''是指以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接口卡偵聽網(wǎng)絡(luò)，直到檢測到?jīng)]有其 他節(jié)點(diǎn)正在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它們才開始發(fā)送數(shù)據(jù)?！岸嗦吩L問''是指多個(gè)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)連接到同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，并能同吋檢 測信道。當(dāng)判定線路空閑時(shí)任何節(jié)點(diǎn)都能發(fā)送數(shù)據(jù)。假如兩個(gè)節(jié)點(diǎn)檢測 到一個(gè)空閑電路并同時(shí)開始發(fā)送數(shù)據(jù)，這時(shí)會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。在這種情 況下，網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行沖突檢測例程。如果一個(gè)站的網(wǎng)絡(luò)接口卡判斷出它的數(shù) 據(jù)遇到

17、沖突，它將首先在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中傳播沖突（也稱之為阻塞），以確 保沒有其他站試圖發(fā)送數(shù)據(jù)。在傳播沖突后，該網(wǎng)絡(luò)接口卡將保持一段時(shí)間的靜默（時(shí)間的長短 依賴于網(wǎng)絡(luò)接口卡的軟件和硬件設(shè)置，但一般等待時(shí)間為9ms）,錯(cuò) z后，一旦節(jié)點(diǎn)判斷線路可再次獲得，它將重發(fā)它的數(shù)據(jù)。在通信業(yè)務(wù)繁忙的網(wǎng)絡(luò)屮，沖突是普遍的。毫不奇怪，網(wǎng)絡(luò)屮傳輸 節(jié)點(diǎn)愈多，發(fā)生的沖突也愈多（雖然沖突速率超過所有通信業(yè)務(wù)1%是 不尋常的，有可能是網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)接口卡的問題）。當(dāng)一個(gè)以太網(wǎng)發(fā)展成 包括巨大數(shù)ii節(jié)點(diǎn)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)性能可能由于沖突而下降。這個(gè)“臨界選質(zhì) 量"依賴于網(wǎng)絡(luò)定期發(fā)送數(shù)據(jù)的類型和容量。沖突能夠破壞數(shù)據(jù)或截去數(shù)據(jù)幀的一部分

18、，因此網(wǎng)絡(luò)檢測和抵消沖 突是非常重要的。圖419 csma/cd過程2 以太網(wǎng)版本 10base2根據(jù)ieee802.3標(biāo)準(zhǔn)，它使用細(xì)同軸電纜和單根總線的拓?fù)?結(jié)構(gòu)。10base2也稱為thinnet或thinetherneto在10base2被幵發(fā)出來 之前，以太網(wǎng)僅使用粗同軸電纜。在以太網(wǎng)技術(shù)屮，最通常的網(wǎng)絡(luò)速度是10mbps和100mbpso隨著 更多的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向更快的速度。10base2網(wǎng)絡(luò)使用兩個(gè)50歐姆電阻器終止 網(wǎng)絡(luò)的兩端以防止信號(hào)反射。10base2以太網(wǎng)段的最大長度是185米（607英尺）。支持每個(gè)網(wǎng)絡(luò) 段最多包含30個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過一個(gè)bnc連接器連接到總線 上。bn

19、ct形連接器附著在10base2網(wǎng)絡(luò)專用網(wǎng)絡(luò)接口卡上的bnc連 接件上。多個(gè)thinnet段可通過轉(zhuǎn)發(fā)器連接。一個(gè)完整的以太網(wǎng)能包括4 個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，從而最多連接5個(gè)網(wǎng)絡(luò)段。10base2的規(guī)模和速度限制，不能很好地適用于大型局域網(wǎng)。使用10base2的主要優(yōu)點(diǎn)是它的低成本和易安裝性。 10base5 10base5是以太網(wǎng)最初的電纜標(biāo)準(zhǔn)。它使用粗同軸電纜，而不 是細(xì)同軸電纜。10base5中的“5"代表了它能傳輸?shù)淖畲缶嚯x為500米。謄 lobase 5各段如同10base2各段，可通過轉(zhuǎn)發(fā)器相互連接，最多連接5個(gè)網(wǎng)段 以形成一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)。10base5比thinnet能覆蓋更長的距

20、離，但thicknet實(shí)現(xiàn)起來更加 昂貴。由于10base5是一種較粗且不靈活的電纜以及笨重的連接設(shè)備， 目前很少使用它來連網(wǎng)。 lobaset lobaset是當(dāng)前使用的最流行的以太網(wǎng)電纜標(biāo)準(zhǔn)。lobaset 使用雙絞線電纜（名稱中“t的來源）和星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以10mbps的速 率發(fā)送數(shù)據(jù)。lobaset網(wǎng)絡(luò)使用的雙絞線電纜是一種非屏蔽的雙絞線。這是一類 包括3, 4, 5類電纜的電線。非屏蔽雙絞線類同于電話連接的電線。使用非屏蔽雙絞線電纜的一種可能缺點(diǎn)就是它對(duì)于附近的信號(hào)源， 如電動(dòng)機(jī)、動(dòng)力線以及雷達(dá)產(chǎn)生的屯磁干擾比較敏感。lobaset技術(shù)通 過在電線上使用噪聲平衡和濾波技術(shù)來抵消這種干

21、擾。由于這種原因， 應(yīng)該嚴(yán)格根據(jù)ieee規(guī)范安裝lobaset網(wǎng)絡(luò)線且避免將以太網(wǎng)電纜安裝 在電話間內(nèi)或大型動(dòng)力設(shè)備如空調(diào)機(jī)附近，這些都是非常重要的。lobaset以太網(wǎng)上的節(jié)點(diǎn)連接到星形結(jié)構(gòu)中心集線器或中繼器上。 作為一種典型的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，單根網(wǎng)絡(luò)電纜僅僅連接兩個(gè)設(shè)備。 這種特性使得lobaset網(wǎng)絡(luò)比使用總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的10base2或10base5 具有更好的容錯(cuò)性。由于每個(gè)設(shè)備都獨(dú)立地連接到局域網(wǎng)上，因此lobaset能夠更輕易 地隔離故障，從而更容易進(jìn)行故障檢修。圖4-20 一種lobaset以太網(wǎng)在lobaset網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)使用rj-45連接器，在工作站端用于 連接網(wǎng)絡(luò)電纜和網(wǎng)

22、絡(luò)接口卡，在網(wǎng)絡(luò)端用于連接電纜和集線器。lobaset也像10base2和10base5存在一個(gè)距離限制。一個(gè)lobaset 段跨越的最大距離是100米。為了超過這一限制，以太網(wǎng)星形段必須通過額外的集線器或交換機(jī) 連接以形成一個(gè)混合的星形總線或?qū)哟瓮負(fù)浣Y(jié)構(gòu)。 wobaset隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來越大，要處理的通信量越來越多，以太 網(wǎng)為吋甚久的1 ombps的限制成為影響響應(yīng)吋間的一個(gè)瓶頸。loobaset,也稱為快速以太網(wǎng)，能滿足使用與流行的lobaset技術(shù) 相同的基礎(chǔ)體系的快速局域網(wǎng)的要求。loobaset,由ieee802.3u標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，能使局域網(wǎng)以100mbps的數(shù) 據(jù)傳輸速率運(yùn)行，這種速率

23、是lobaset的十倍，卻無需對(duì)新的基礎(chǔ)體系 進(jìn)行大的投資。如同lobaset, wobaset使用星形總線或?qū)哟位旌贤負(fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行基 帶傳輸。它也使用相同的電纜和rj-45數(shù)據(jù)連接器。因此，對(duì)于當(dāng)前使 用流行的lobaset技術(shù)的組織完成loobaset的更新是容易。如同lobaset, loobaset網(wǎng)絡(luò)的末端節(jié)點(diǎn)與集線器之間的距離不能 超過100米。loobaset技術(shù)的另一個(gè)限制是雖然它也像其他以太網(wǎng)版本一樣使 用csma/cd,但數(shù)據(jù)傳輸過快使得網(wǎng)絡(luò)接口常常不能跟上沖突檢測和 重發(fā)例程。在csma/cd中，當(dāng)發(fā)生沖突時(shí)，網(wǎng)絡(luò)接口卡需花費(fèi)一點(diǎn)時(shí) 間進(jìn)行錯(cuò)誤檢測和錯(cuò)誤補(bǔ)償。根據(jù)looba

24、set網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行速度，網(wǎng)絡(luò)接 口卡完成這些例程所花費(fèi)的時(shí)間應(yīng)進(jìn)一步減少。為最小化未被檢測到的 沖突數(shù)，loobaset總線實(shí)際上使用2個(gè)集線器，最多支持三個(gè)網(wǎng)絡(luò)段。 這種更短的路徑將減少節(jié)點(diǎn)間可能出現(xiàn)的最大潛在傳播延遲。 loobasevg loobasevg也稱為loovganylan,也屬于以太網(wǎng)類型, 它支持1 oombps的數(shù)據(jù)傳輸速率。其中“vg”代表了“聲音等級(jí)“。 loobasevg最初是rfl hp和at&t開發(fā)的，目前rfl ieee802.12標(biāo)準(zhǔn)規(guī) 范化。而前面所討論的以太網(wǎng)版本則是由ieee802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化。loobasevg和loobaset存在一個(gè)差異，

25、即：loobasevg不使用 csma/cd,而是使用一種稱為需求優(yōu)先權(quán)的網(wǎng)絡(luò)訪問方法。在需求優(yōu) 先權(quán)方法中，星形或?qū)哟尉W(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)設(shè)備發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求到一個(gè)中央集 線器，中央集線器一次只能授權(quán)一個(gè)請(qǐng)求。集線器檢測輸入的數(shù)據(jù)包， 判斷目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置，然后將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到該目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。由于需求優(yōu)先 權(quán)運(yùn)行在一個(gè)星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上，因而除了源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)外沒有其他 工作站能夠“看見'嘍攵據(jù)。數(shù)據(jù)從一個(gè)設(shè)備到達(dá)集線器，然后到達(dá)另一個(gè) 設(shè)備。集線器就如同一個(gè)中央傳輸點(diǎn)，圖421對(duì)csma/cd和需求優(yōu)先 權(quán)技術(shù)作了比較。 在csma/cd中，有工作站 試圖共享介質(zhì)通過需求優(yōu)先級(jí)，中央集線器控制流量圖4-

26、21 csma/cd與需求優(yōu)先權(quán)的對(duì)比由于集線器決定哪個(gè)節(jié)點(diǎn)有權(quán)進(jìn)行傳輸及何時(shí)進(jìn)行傳輸，因此在需求優(yōu)先權(quán)中不會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。沒有了發(fā)生在csma/cd中的沖突檢測 和沖突糾正過程，數(shù)據(jù)就可以暢通無阻地進(jìn)行傳輸。使用wobasevg 的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)無需經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，因而它們是安全的； 從一個(gè)工作站發(fā)送出的數(shù)據(jù)包除了目標(biāo)節(jié)點(diǎn)外不會(huì)被網(wǎng)絡(luò)中的任何其 他工作站捕捉到并解碼。除此之外，loobasevg能使集線器以優(yōu)先順序 排列傳輸請(qǐng)求。如果多個(gè)請(qǐng)求同時(shí)到達(dá)集線器，集線器首先對(duì)最高優(yōu)先 權(quán)的請(qǐng)求提供服務(wù)。這種方法使得1 oobasevg能對(duì)傳輸聲音、圖像或 其他對(duì)時(shí)間較敏感的數(shù)據(jù)（解釋“聲咅

27、等級(jí)"）的網(wǎng)絡(luò)提供更好的服務(wù)。 與1 oobasevg優(yōu)先權(quán)安排方案兼容的網(wǎng)絡(luò)接口卡驅(qū)動(dòng)器必須利用這一特性。1 oobasevg 使用u!對(duì)雙絞線電纜，同時(shí)它也能使用lobaset網(wǎng)絡(luò)中使用的電纜。loobasevg需耍一種智能集線器，該集線器通過指定在某 一時(shí)刻哪個(gè)節(jié)點(diǎn)可進(jìn)行發(fā)送和接收數(shù)據(jù)來管理傳輸，而不是僅僅簡單地 再生信號(hào)。當(dāng)前許多以太網(wǎng)都沒有智能化的集線器。1 oobasevg的另一個(gè)缺點(diǎn)是集線器處理每個(gè)請(qǐng)求所花費(fèi)的時(shí)間將 降低整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能，以至于它通常不能達(dá)到一個(gè)loobaset網(wǎng)絡(luò)的速率。同時(shí)loobasevg不能利用能潛在地加倍一個(gè)網(wǎng)絡(luò)帶寬的全雙工傳 輸技術(shù)?；谶@些

28、原因，loobasevg沒有得到廣泛的運(yùn)用。4.4.3交換以太網(wǎng)傳統(tǒng)的以太網(wǎng)局域網(wǎng)（共享以太網(wǎng)）提供一固定數(shù)量的帶寬，并由 一個(gè)網(wǎng)絡(luò)段中的所有設(shè)備共享該帶寬。多個(gè)站點(diǎn)不能同時(shí)發(fā)送和接收數(shù) 據(jù)，并當(dāng)同一段中的另一個(gè)站點(diǎn)正發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時(shí)，它們也不能傳輸 數(shù)據(jù)。有這種限制的設(shè)備包括集線器或中繼器，它們僅僅能對(duì)信號(hào)增幅和重發(fā) 信號(hào)。與之對(duì)應(yīng)，一個(gè)交換機(jī)能將一個(gè)網(wǎng)絡(luò)段隔離成更小的網(wǎng)絡(luò)段，這 些小網(wǎng)絡(luò)段彼此獨(dú)立且只支持它自己的通信業(yè)務(wù)。交換以太網(wǎng)是一種更 新的以太網(wǎng)模型。由于節(jié)點(diǎn)通過交換機(jī)分配到相互隔離的邏輯網(wǎng)絡(luò)段 中，因此多個(gè)節(jié)點(diǎn)可同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)并能獨(dú)立地利用更多的帶寬。圖422 個(gè)交換式以太網(wǎng)網(wǎng)

29、絡(luò)使用交換式以太網(wǎng)能增加一個(gè)網(wǎng)絡(luò)段的有效帶寬，因?yàn)檩^少的工作站同 時(shí)競爭電路。實(shí)際上，在一個(gè)10mbps以太網(wǎng)局域網(wǎng)中，使用交換機(jī)能將它的實(shí)際數(shù) 據(jù)傳輸率提高到100mbpso對(duì)一個(gè)已擁有l(wèi)obaset基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的組織來說, 使用交換機(jī)是增加帶寬的一種廉價(jià)方法。通過802.3z項(xiàng)目，ieee目前完成以1000mbps運(yùn)行的以太網(wǎng)版本 的規(guī)范，該版本也稱為1gb以太網(wǎng)。ieee提供一種可使用lobaset或loobaset網(wǎng)絡(luò)中的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的標(biāo) 準(zhǔn)，從而促進(jìn)向1gb以太網(wǎng)過渡。雖然1gb以太網(wǎng)從技術(shù)上說可運(yùn)行 在非屏蔽雙絞線（utp）電纜上，但它在光纖上運(yùn)行時(shí)性能更好。運(yùn)行在utp電纜上的1gb以太

30、網(wǎng)的距離限制大約是25米,這對(duì)于 任何可變規(guī)模的局域網(wǎng)來說是一個(gè)非常不實(shí)際的要求。1gb以太網(wǎng)很可能作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)骨干的一部分。這種網(wǎng)絡(luò)非常適合 用來連接一個(gè)校園屮的多座建筑物。當(dāng)前，ieee認(rèn)同了三種版本：looobasecx, looobasesx以及 looobaselxo 4.4.4以太網(wǎng)幀類型以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀執(zhí)行802.3標(biāo)準(zhǔn)為主。具有四個(gè)域，即：源地址域、 目標(biāo)地址域、一個(gè)數(shù)據(jù)域以及一個(gè)錯(cuò)誤校驗(yàn)域。以太網(wǎng)幀的大小是可變的。每個(gè)幀包括一個(gè)14字節(jié)的報(bào)頭和一個(gè)4 字節(jié)的幀校驗(yàn)序列域。這兩個(gè)域增加了 18字節(jié)的幀長度。幀的數(shù)據(jù)部 分可以包括從46字節(jié)到1500字節(jié)長的信息(如果傳輸小于46字節(jié)

31、的 數(shù)據(jù)，則網(wǎng)絡(luò)將對(duì)數(shù)據(jù)部分填充填充位直到長度為46許)o因此，以太網(wǎng)幀的最小長度為18+46=64個(gè)字節(jié)，最大長度為 18+1500=1518個(gè)字節(jié)?？紤]到每幀的總開銷及執(zhí)行csma/cd所需的 時(shí)間，在網(wǎng)絡(luò)中使用較大尺寸的幀通常能夠產(chǎn)生較快的處理能力。在某 些程度上，不可能控制幀的大小，但能使網(wǎng)絡(luò)中廣播信息幀的數(shù)量最小 化，而廣播信息幀長度是非常小的。長度數(shù)據(jù)加填充位| risfd前導(dǎo)信息7字節(jié)字節(jié)目標(biāo)地址6字節(jié)源地址6字節(jié)1字節(jié)461500字節(jié)fcs4字節(jié)圖 423 個(gè) ethernet 802.3 幀在以太網(wǎng)802.3幀中，前導(dǎo)信息的長度為7個(gè)字節(jié)，前導(dǎo)信息包括 了一個(gè)幀定界符開始(s

32、fd, start of frame delimiter)的附加域，sfd 標(biāo)識(shí)了數(shù)據(jù)域從何處開始。4.5復(fù)習(xí)題1. 在什么情況下，可以使用單根總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)？a. 當(dāng)在局域網(wǎng)上有多個(gè)用戶b. 當(dāng)局域網(wǎng)對(duì)多個(gè)站點(diǎn)提供服務(wù)c. 當(dāng)在局域網(wǎng)上有較少用戶d. 當(dāng)使用集線器分割工作組2. 哪種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)式會(huì)受到信號(hào)反射的影響？a. 端到端、b.總線形、c.環(huán)形、d.星形4. 大多數(shù)擁有多個(gè)節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)使用混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。對(duì)還是錯(cuò)?5. 為什么會(huì)使用一個(gè)層次拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)？a. 區(qū)分連接設(shè)備和工作組的級(jí)別b. 使多協(xié)議能夠在局域網(wǎng)段間路由c. 考慮兩個(gè)局域網(wǎng)段z間的信號(hào)反射d. 對(duì)關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)連接保證更高的可靠性12. internet是廣域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)哪種類型的例子?a. 端到端、b.環(huán)形、c.網(wǎng)狀、d.分層13下面哪一個(gè)是“網(wǎng)