第三章計算機局域網(wǎng)

【計劃課時】16課時

【實物教具】網(wǎng)卡、BNC接頭、T形頭、雙絞線、同軸電纜、50Q終端電阻、中繼器、HUB

3.1LAN的特點P118

?跨越一個物理上有限的距離（一般在10km以內(nèi)）

?為個單位或組織擁有

?共享傳輸信道

?傳輸速率高（1~100Mbps）

?誤碼率低（108?10"間）

?多采用分布式控制和廣播式通信

各站平等，可進行廣播（一站發(fā)，其他所有站收）或組播（一站發(fā)，多站收）

與廣域網(wǎng)相比，廣域網(wǎng)主要問題是如何充分利用信道和通信設(shè)備，局域網(wǎng)主要問題是多源、

多H的數(shù)據(jù)鏈路管理。

【鏈路】（link）中間沒有任何交換結(jié)點的點到點間的物理線路段。

從通信角度看，由于存在各種干擾，物理鏈路不可能絕對可靠。要傳輸數(shù)據(jù)，還須具

有控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?guī)程（協(xié)議）。

【數(shù)據(jù)鏈路】（datalink）=物理鏈路+實現(xiàn)可靠傳輸控制協(xié)議所需的硬件和軟件

一條物理鏈路可以復用多條數(shù)據(jù)鏈路

3.2LAN的體系結(jié)構(gòu)P119

3.2.10SI參考模型與LAN

局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)遵循但并不完全符合OSI參考模型。由于局域網(wǎng)只是一個通信網(wǎng)，所以

只有OSI參考模型的低3層和應(yīng)用層，而且網(wǎng)絡(luò)層并非必要（共享傳輸介質(zhì)時，由于任意兩節(jié)

點間只有一條鏈路，無需進行路由選擇和流量控制）。

一、物理層

【作用】在一條物理傳輸媒體上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路實體之間透明地傳輸各種數(shù)據(jù)的比特流。

1.0SI的物理層

主要解決接口設(shè)備的四個特性：

機械特性——連接器形狀、引腳數(shù)等

電氣特性——信號的電氣參數(shù)等（如電壓量值）

功能特性——接口引腳的分配等（某一引腳處出現(xiàn)某一電平的電壓表示的意義）

過程特性——傳輸數(shù)據(jù)順序、通信方式（雙工/半雙工）等

①機械特性：

規(guī)定了物理連接時對插頭和插座的兒何尺寸、插針或

_______25.12_______

插孔芯數(shù)及排列方式、鎖定裝置形式等。

左圖列出了各類已被ISO標準化了的DCE連接器的兒

何尺寸及插孔芯數(shù)和排列方式。一般來說，DTE的連接器

常用插針形式，其兒何尺寸與DCE連接器相配合，插針芯

數(shù)和排列方式與DCE連接器成鏡像對稱。

圖3.1常用連接機械特性

②電氣特性：

規(guī)定了在物理連接上導線的電氣連接及有關(guān)的電咱路的特性，?般包括：接收器和發(fā)送器

電路特性的說明、表示信號狀態(tài)的電壓/電流電平的識別、最大傳輸速率的說明、以及與互連電

纜相關(guān)的規(guī)則等。

物理層的電氣特性還規(guī)定了DTE-DCE接口線的信號電平、發(fā)送器的輸出阻抗、接收器的輸

入阻抗等電器參數(shù)。

——

（a）非平衡發(fā)送器接收器（b）非平衡發(fā)送器差動接收器（c）平衡發(fā)送器差動接收器

圖3.2電器連接方式

DTE與DCE接口的各根導線（也稱電路）的電氣連接方式有非平衡方式、采用差動接收器的

非平衡方式和平衡方式三種。

1）非平衡方式。采用分立元件技術(shù)設(shè)計的非平衡接口，每個電路使用一根導線，收發(fā)兩個

方向共用一根信號地線，信號速率＜20kbps,傳輸距離W15。由于使用共用信號地線，所以會

產(chǎn)生比較大的串擾。CCITTV.28建議采用這種電氣連接方式，EIARS-232-C標準基本與之兼容。

2）采用差動接收器的非平衡方式。這類采用集成電路技術(shù)的非平衡接口，與前?種方式相

比，發(fā)送器仍使用非平衡式，但接收器使用差動接收器。每個電路使用一根導線，但每個方向

都使用獨立的信號地線，使串擾信號較小。這種方式的信號速率可達300kbps,傳輸距離為10m

（300kbps時）-1000m?=3kbps時）。CCITTV.10/X.26建議采用這種電氣連接方式,EAIRS-423

標準與之兼容。

3）平衡方式。采用集成集成電路技術(shù)設(shè)計的平衡接口，使用平衡式發(fā)送器和差動式接收器，

每個電路采用兩根導線，構(gòu)成各自完全獨立的信號回路，使得串擾信號減至最小。這種方式的

信號速率＜=10Mbps,傳輸距離為10m（10Mbps時）-1000m《=100kbps時）。CCITTV.11/X.27

建議采用這種電氣連接方式，EAIRS-423標準與之兼容。

圖3.2給出這三種電氣連接方式的結(jié)構(gòu)。

③功能特性：

規(guī)定了接口信號的來源、作用以及其它信號之間的關(guān)系。

④過程特性：

規(guī)定了使用交換電路進行數(shù)據(jù)交換的控制步驟，這些控制步驟的應(yīng)用使得比特流傳輸?shù)靡酝?/p>

成。

物理層協(xié)議舉例——ElARS-232-C接口標準

EIARS-232-C是由美國電子工業(yè)協(xié)會EIA（ElectronicIndustryAssociation）在1969年

頒布的一種目前使用最廣泛的串行物理接口標準。RS（RecommendedStandard）的意思是“推薦

標準”，232是標識號碼，而后綴“C”則表示該推薦標準已被修改過的次數(shù)。

RS-232標準提供了一個利用公用電話網(wǎng)絡(luò)作為傳輸媒體，并通過調(diào)制解調(diào)器將遠程設(shè)備連

接起來的技術(shù)規(guī)定。遠程電話網(wǎng)相連接時，通過調(diào)制解調(diào)器將數(shù)字轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬信號，以

使其能與電話網(wǎng)相容；在通信線路的另一端，另一個調(diào)制解調(diào)器將模擬信號逆轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)

字數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)比特流的傳輸。圖3.3給出了兩臺遠程計算機通過電話網(wǎng)相連的結(jié)構(gòu)圖。從

圖中可看出，DTE實際上是數(shù)據(jù)的信源或信宿，而DCE則完成數(shù)據(jù)由信源到信宿的傳輸任務(wù)。

RS-232-C標準接口只控制DTE與DCE之間的通信，與連接在兩個DCE之間的電話網(wǎng)沒有直接的

關(guān)系。

近地

連接

RS-232接口

圖3.3RS-232-C的連接

RS-232-C的機械特性規(guī)定使用一個25芯的標準連接131

器，并對該連接器的尺寸及針或孔芯的排列位置等都做了詳

細說明。實際的用戶并不一定需要用到RS-232-C標準的全-25W~

集，這在個人計算機(PC)高速普及的今天尤為突出，所以一DB-25型插座

些生產(chǎn)廠家為RS-232-C標準的機械特性做了變通的簡化，

使用了一個9芯標準連接器將不常用的信號線舍棄。

RS-232-C的電氣特性規(guī)定邏輯

“1”的電平為-15至-5伏，邏輯“0”+15負電平正電平

邏輯“0”

的電平為+5至+15伏，也即RS-232-C采+5

0■過渡區(qū)域邏輯狀態(tài)10

用+15伏和T5伏的負邏輯電平，+5伏

邏輯“1”信號狀態(tài)傳號空號

和-5伏之間為過渡區(qū)域不做定義。-15功能狀態(tài)通斷

圖3.4RS-232c電氣特性

RS-232-C的功能特性定義

了25芯標準連接器中的20根信輔助發(fā)送數(shù)據(jù)--------T142巖;券■貨^星

發(fā)送定時---------153住火勒，星

號線，其中2根地線、4根數(shù)據(jù)輔助接收數(shù)據(jù)--------

一164語法求金及小區(qū)茶

線、11根控制線、3根定時信號接收定時---------175

本地回路T186曲淵3名就控

線、剩下的5根線做備用或末定姒砧女-?■初苑

輔助請求發(fā)送--------

T197IH*7坨雙

義。數(shù)據(jù)終端就緒---------208

信號質(zhì)量檢測器--------r21g?___

響拎指示--------?2210L3分?前4公費口

右圖為RS-232引腳分配p國木RU

數(shù)據(jù)速率選擇---------23I1

圖。發(fā)送定時---------24幡助我泄檢測

12?___,froWJ壬XitKTBtWJ

測試方式---------25

13古徜擊明Bti(；在住醬■發(fā)攵達筆

RS-232-C的過程特性（工作過程）是在各根控制信號線有序的“ON”（邏輯“0”）和

“OFF”（邏輯“1”）狀態(tài)的配合下進行的。在DTE—DCE連接的情況下，只有CD（數(shù)據(jù)終端就緒）

和CC（數(shù)據(jù)設(shè)備就緒）均為“0N”狀態(tài)時，才具備操作的基本條件：此后，若DTE要發(fā)送數(shù)據(jù)，

則須先將CA（請求發(fā)送）置為“0N”狀態(tài)，等待CB（清除發(fā)送）應(yīng)答信號為“0N”狀態(tài)后，才能在

BA（發(fā)送數(shù)據(jù)）上發(fā)送數(shù)據(jù)。

由于RS-232-C標準信號電平過高、采用非平衡發(fā)送和接收方式，所以存在傳輸速率低

（＜20Kbpc）、傳輸距離短（《15m）、串擾信號較大等缺點。1977年底,EIA頒布了一個新標準RS-449,

次年，這個接口標準的兩個電氣子標準：RS-423（采用差動接收器的非平衡方式）和RS-422（平衡

方式）也相繼問世。這些標準在保持與RS-232-C兼容的前提下重新定義了信號電平，并改進了

電路方式，以達到較高的傳輸速率和較大的傳輸距離。

2.LAN的物理層

LAN采用多種傳輸媒體，所以物理層要求更復雜，一般分為兩個子層（sublayer）,一個與傳

輸媒體有關(guān)，一個與傳輸媒體無關(guān)。

如以太網(wǎng)物理層分為以下兩層：

?PLS（物理信令，physicalsignaling）子層（負責比特流的曼徹斯特編碼、解碼、載波監(jiān)

聽）數(shù)據(jù)編碼改變了計算機使用的0、1簡單數(shù)字信號模式，能更好地適應(yīng)物理介質(zhì)的特

性，有助于位與幀的同步。

,PMA（物理媒體連接件，physicalmediumattachment）子層（負責沖突檢測、超長控制、

發(fā)送和接收串行比特流）

二、數(shù)據(jù)鏈路層

【作用】在不太可靠的物理鏈路上,通過數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議（鏈路控制規(guī)程）實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。

物理層是網(wǎng)絡(luò)通信的傳輸基礎(chǔ)。但物理層只負責信號傳送，并不能完成通信。如果傳送的

信號不能被第二個設(shè)備準確無誤地接收，那么線路上傳送的只是眾多無用的電平——“通電”

而非“通信”。僅有物理層，我們可以將信號送到一條線路上，但無法控制將由該線路上連接

的若干設(shè)備中的哪一個來接收信號，無法知道要接收方的設(shè)備是否做好了接收準備并具備了接

收條件，也沒有辦法阻止線路上的其

他設(shè)備在此同時發(fā)送信號以避免“信

號碰撞”發(fā)生。

網(wǎng)絡(luò)通信至少要求兩個設(shè)備一起

工作，一個發(fā)送，一個接收。為此，

需要進行大量的協(xié)調(diào)工作。例如，在

半雙工傳送方式下，必須保證任一時WhoshouldsendHowmuchdataHowcanerror

now?maybesent?becorrected?

刻只有一個設(shè)備在傳送數(shù)據(jù)。這類傳

輸協(xié)調(diào)功能稱為“線路規(guī)則”（1ine

discipline）,除了線路規(guī)則,數(shù)據(jù)鏈路層最重要的功能還有流量控制和差錯控制。這三種功能

總稱為“數(shù)據(jù)鏈路控制”。

1.0SI的數(shù)據(jù)鏈路層

主要功能：

鏈路管理——通過交換信息建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路

幀同步——發(fā)方打包成幀，收方能正確識別幀的起止

流量控制——發(fā)方速率控制

差錯控制——檢錯重發(fā)（重傳8?16次仍失敗，將作為不可恢復的故障報告上層用戶）

信息分離——區(qū)分同一信道或同?一幀中數(shù)據(jù)和和控制信息

透明傳輸——使收方不致于將與控制信息相同的數(shù)據(jù)當成控制信息接收

尋址——多點連接時，幀能正確送達，且收方知道發(fā)方站址。

數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議（數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程）有面向字符和面向比特兩類。后者傳輸效率高，廣泛

用于計算機網(wǎng)絡(luò)。

?面向字符一一在字符（8個二進制位一組）基礎(chǔ)上生成報文和接收報文

該規(guī)程規(guī)定了若干控制字符，以識別報文的開始和結(jié)束，如用字符STX（ASCII值2）指示

報文開始，用字符ETX（ACSH值3）指示報文結(jié)束，二者之間為報文正文（8個二進制位一

組）。

00000010字符1字符2字符300000011

(STX)(ETX)

?面向比特一一在二進制位基礎(chǔ)上生成報文和接收報文（傳輸效率高，廣泛用于計算機網(wǎng)絡(luò)。

該規(guī)程中報文稱為“幀，每幀均以二進制位組（01111110）開始和結(jié)束。該幀標志間是正

文（任意長二進制位，不必是8的倍數(shù)）。

01111110（幀標志）0010100010……01111110（幀標志）

0SI根據(jù)IBM公司協(xié)議擴充而成的高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（HDLC.highleveldatalink

control）即為面向比特型數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。該層數(shù)據(jù)“幀"（frame）格式如下:P1121U

01111110地址字段控制字段信息字段幀校驗字段01111110

F（標志）AC（要傳送的數(shù)據(jù)，任意長度）FCSF（標志）

FCS—FrameCheckSequence

附加各字段的目的是解決鏈路管理、幀同步、流量控制、差錯控制、信息分離、透明傳輸

和尋址等問題：

幀同步——由標志（flag）字段（8位）標識幀的起止

透明傳輸——0比特填充技術(shù)（發(fā)送前先掃描整個幀，若標志字段間連續(xù)5個1,則在其后

插一個0,接收時同樣掃描整個幀，若標志字段間連續(xù)5個1,則將其后的一

個。刪去）。

尋址——由地址字段（8位，可擴展到16位）標識（全1為廣播地址，全0為無效地址）

差錯控制——由FCS（16位CRC）字段進行差錯控制

流量控制等——由控制字段（8位）確定的幀類型控制和滑動窗口控制方法控制。

信息幀（I幀）：要傳送的數(shù)據(jù)和捎帶的流量控制、差錯控制等信號

監(jiān)視幀（S幀）：均為次站對主站的響應(yīng)幀，不帶信息字段

RR（receiveready）幀：接收準備好，希望主站繼續(xù)發(fā)送

RNR（receivenotready）幀：次站正忙（緩沖區(qū)滿等），希望主站停止發(fā)送

REJ（reject）幀：要求重發(fā)N（R）順序號起各幀（被拒收）

SERJ（selectivereject）幀：要求重發(fā)順序號為N（R）的那一幀

無編號幀（U幀）：用于鏈路管理（包括數(shù)據(jù)鏈路的建立、釋放、恢復的命令和響應(yīng)）

控制字段

0信息幀（數(shù)據(jù)傳送）

1000RR幀

1010RNR幀監(jiān)控幀

1001REJ幀（次站對主站的響應(yīng)幀）

1011SERJ幀

11無編號幀（鏈路管理）

2.LAN的數(shù)據(jù)鏈路層P119-121OS慘考模型IEEE8O2LAN參考模型

由于采用多站共享傳輸介質(zhì)方

蟠層

式，必須解決信道如何分配以解決信

表示層應(yīng)用層

道爭用問題，必須有媒體訪問控制功

會話層...

能。此外，由于LAN采用的拓撲結(jié)構(gòu)

傳輸層...

與傳輸媒體的多樣性，必須提供多種

網(wǎng)絡(luò)層LLC（邏獺路控制）子層

媒體訪問控制方法。所以其數(shù)據(jù)鏈路

數(shù)據(jù)鏈路層MAC（媒體施控制）子層

層要求也更為復雜，與物理層一樣也

PLS（物理信令）子層

要分為兩個子層：一個與傳輸媒體有物理層

■s.PMA（艇媒體連接件）子層

關(guān)，一個與傳輸媒體無關(guān)。

,MAC（媒體訪問控制,mediumaccesscontrol）子層

負責執(zhí)行在物理層基礎(chǔ)上進行無差錯通信，有管理多個源鏈路和多個目的鏈路的功能

（對不同的局域網(wǎng)，其MAC子層是不相同的，所以將在后面介紹）。主要功能：

①管理鏈路上的通信（實現(xiàn)和維護MAC協(xié)議）

②發(fā)送時將數(shù)據(jù)組裝成帶有地址和差錯校臉字段的MAC幀

③接收時拆卸幀，并執(zhí)行地址識別和差錯校測

,LLC（邏輯鏈路控制,logicallinkcontrol）子層

LLC子層主要功能則是：

①建立和終止鏈路（建立和釋放數(shù)據(jù)鏈路層的邏輯連接，通過SAP向高層提供邏輯接口）

會議代表上學學生旅游人員

（tI）（tI）（tI）SAP（訪問服務(wù)點，進出門處）

_________________LLC（出發(fā)地/目的地清點人數(shù)）__________________

MAC（組成團體或接收團體）

PHYSICS（編號排隊上/下交通工具）

交通線路（公路/鐵路/水路/航空等）

②控制幀流量（具有幀的接收、發(fā)送控制功能）

③確認幀（具有幀差錯控制功能）

④幀排序（給LLC幀加上序號）

LLC層提供的4種不同類型的服務(wù)：

?操作類型1（LLC1）：不確認的無連接服務(wù)（數(shù)據(jù)報服務(wù)）

局域網(wǎng)中最為廣泛使用，尤其適合點一點通信、廣播通信和組播通信（以太網(wǎng)即用之）

此時，端到端的差錯控制和流量控制由高層協(xié)議提供。

?操作類型2（LLC2）：面向連接服務(wù)（虛電路）

特別適合在一定時間內(nèi)向同一目的地連續(xù)發(fā)送許多或傳送很長的數(shù)據(jù)文件。

?操作類型3（LLC3）：帶確認的無連接服務(wù)（可靠的數(shù)據(jù)報）

不建連接先發(fā)出信息，收方發(fā)確認信息。（只用于令牌總線）

?操作類型4（LLC4）：高速傳送服務(wù)（只用于城域網(wǎng)）

3.2.2IEEE802標準系列P127

IEEE802委員會為局域網(wǎng)制定了一套標準，即所謂“IEEE參考模型”。其中

802.1標準對這一組標準作一介紹并定義了接口原語

802.2標準描述了數(shù)據(jù)鏈路層的上部，它使用了LLC（邏輯鏈路控制）協(xié)議。該標準總的說

來是基于HDLC數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議，但乂不是HDLC的幀結(jié)構(gòu)，HDLC關(guān)于位填充、結(jié)束標志等不

適用于局域網(wǎng)，因此被LLC刪除。

803.3、802.4和802.5分別了描述了3個局域網(wǎng)標準，即CSMA/CD、令牌總線和令牌環(huán)標

準。IEEE802.2邏輯鏈路捽制（LLC）標準與媒體訪問控制（MAC）標準一起執(zhí)行數(shù)據(jù)鏈路層功能。

高層協(xié)議局層協(xié)議

802.1網(wǎng)絡(luò)互連(Internetworking)網(wǎng)絡(luò)層

802.2邏輯鏈路控制（LLC）

802.3802.4802.5數(shù)據(jù)鏈路層

CSMA/CDTokenBusToken

Ring

以太網(wǎng)令牌總線網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)

物理目_|-物理信令（PLS）子層

儀生物理媒體連接件（pMA）子層物理層

IEEE參考模型OSI參考模型

3.3LAN的基本組成

以w/s系統(tǒng)總線型以太網(wǎng)為例:

3.3.1硬件組成

①文件服務(wù)器（FileServer）——專用服務(wù)器/高檔微機

②工作站（Workstation）或客戶機（Client）----通常是微機（有盤/無盤）

【瘦客戶機】與特定服務(wù)器配套使用的無盤計算機。（如果使用Sun公司的瘦客戶機，就必須購

買一臺Sun公司的服務(wù)器。不同廠商之間的系統(tǒng)無法相互替代）

③傳輸媒介（教材P502.2節(jié)）

a.雙絞線（Twisted-PairCable）見P51

“雙絞”的作用是減少相鄰導線的電磁干擾。

可分為：-STP（屏蔽，shielded）——可減少外部電磁干擾

,UTP（無屏蔽,unshielded）----價廉（常用）

特點：模擬傳輸（寬帶信號）/數(shù)字通信（基帶信號）均可使用

單位價格最低，但每根電纜只能直接連接一個站點，使線路總費用增加

抗高頻干擾能力較差

使用雙絞線需在傳輸速率和傳輸距離之間作出選擇

普通電話線就是一種傳輸模擬信號用的雙絞線，但不宜直接用于計算機網(wǎng)絡(luò)的信號（數(shù)字

信號）傳輸（需經(jīng)MODEM處理）。

按其傳輸性能，雙絞線通常又分為——

?1類線，用于W5Mbps傳輸用于語音/低速傳輸，不適宜

?2類線，用于W5Mbps傳輸二于計算機網(wǎng)絡(luò)使用

?3類線，用于W16Mbps傳輸（最常用的10M以太網(wǎng)用電纜，4芯）

?4類線，用于W20Mbps傳輸

?5類線，用于《100Mbps傳輸（8芯）

?超5類線，用于55Mbps傳輸（8芯，目前最常用的網(wǎng)絡(luò)電纜）

,6類線，用于W200Mbps傳輸

電纜上通常印有類別標志，如cat5或category5（5類線）

b.同軸電纜（CoaxialCable）

可分為：?基帶傳輸（數(shù)據(jù)通信）型見P52圖2.5

50Q——RG-11A/U型（粗纜，4）10mm）

RG-58A/U型（細纜，＜b5mm）

93Q——RG62型

?寬帶傳輸（模擬傳輸）型

75Q—公用天線電視系統(tǒng)（CATV）用（還有一種300Q扁平電纜）

c.光導纖維（光纖，OpticalFiber）P53圖2.6

外層護套反射層

——X光導纖維

主要用于：主干網(wǎng)（高速）/防雷擊/保密（防竊聽）

光是一種電磁波，它在真空中傳輸速度最快（30萬千米/秒），且傳輸速度隨傳輸介質(zhì)密度

增大而降低。相對于其他傳輸媒介，低損耗、高帶寬和高抗干擾性是光纖最主要的優(yōu)點。目前

光纖的數(shù)據(jù)傳輸率已達2.4G甚至更高速率（20G以上）。根據(jù)貝爾實驗室測試，當數(shù)據(jù)速率為

420Mbps且距離為119km無中繼器時，其誤碼率為10、可見其傳輸質(zhì)量很好。

光纖表層有用于保護芯線和將光反射回玻璃導體內(nèi)的鍍層，然后封裝堅韌的芳綸（制造防彈

衣的材料）外皮，最后再用PVC等材料制作的護套封裝。

光纖按其傳輸模式可分為

傳輸模式

a,突變型多模光纖

b,漸變型多模光纖

c.單模光纖（突變型）

,多模光纖（multimodefiber）

多模光纖是指在給定的工作波長上，能以多個模式同時傳輸?shù)墓饫w。其光纖芯徑在50

到1001Jm的范圍內(nèi)，多條入射角度不同的光線可以同時在一條光纖反射式地傳播，傳輸

距離2km（100M帶寬）。多模光纖根據(jù)折射率的分布特性，可分為漸變型（graded-index）

和突變型（step-index）兩種。

折射率為漸變型的光纖，其折射率值光纖芯徑變化（中心處為0），折射率為突變型的

光纖，其折射率在整個光纖直徑方向為一常量。

由于突變型多模光纖傳輸時光信號畸變較大，故常用漸變型多模光纖，其主要規(guī)格有:

?50um（纖芯直徑）/125um（包層直徑）

?62.5ym（纖芯直徑）/125nm（包層直徑）

?100Um（纖芯直徑）/1401im（包層直徑）

多模光纖對準要求不太嚴格，彎曲時損耗不太靈敏，被推薦應(yīng)用于所有的建筑物綜合布

線系統(tǒng)。支持100Mbps傳輸率/I.5~2km和1000Mbps傳輸率/<300m范圍的LAN。

計算機網(wǎng)絡(luò)一般使用62.5um多模光纖。

,單模光纖（single-modefiber）

單模光纖的纖芯直徑很小，在給定的工作波長上只能以單一模式傳輸，傳輸頻帶寬，

傳輸容量大，折射率為突變型，光線沿其中心直線傳輸，故光信號的損耗很小，離散也很

小，傳輸距離大大高于多模光纖。常用規(guī)格為8.3um（纖芯直徑）/125口m（包層直徑）,

衰減小，適合遠程傳送，但需用昂貴的注入式激光二極管作光源.

K說明1按工作波長光纖還可劃分為：

短波光纖（SW）：850nm（0.8?0.9um,第一窗口）均為多模

長波光纖（LW）：1300nm（1.25~1.35um,第二窗口）單模或多模

1500nm（1.53?1.58um,第三窗口）均為單模

光纖選用參考:

標準光纖類型最大距離

100Base-FX62.5/125微米多模光纖2千米

百兆位以太網(wǎng)10/125微米單模光纖15或40千米

1000Base-SX50/125微米多模光纖500米

千兆位以太網(wǎng)（短波）62.5/125微米多模光纖220米

50/125微米多模光纖550米

1000Base-LX

62.5/125微米多模光纖550米

千兆位以太網(wǎng)（長波）

10/125微米單模光纖5千米

【使用光纖注意事項】光纜不易分支，所以一般適用于點到點的連接。光纖在任何時間都只能

單向傳輸，因此，要實行雙向通信，必須成對使用，?個用于輸入，一個用于輸出。每一條光

纖電纜的連接都需要小心地磨光光端頭，通過電燒烤或化學工藝與光學接口連在一起。整個安

裝過程，必須確保光通道沒有被阻塞，也不能將光纖拉得太緊或形成直角。光纜彎曲時容許的

最小曲率半徑應(yīng)不小于光纜外徑的15?20倍。

【光纖軟跳線】光纖的傳輸是單方向的，所以兩機間如果連接光纖的話，必須至少是兩根光纖,

一根發(fā)送數(shù)據(jù)，一根接收數(shù)據(jù)。一般的光纖又分為2芯、4芯、6芯、8芯光纖等，可以連接到

多個計算機。一般來說，多芯光纖并不直接連接到計算機的網(wǎng)卡上，而是連接到一種叫做光端

器的設(shè)備上。還有一種光纖，即所謂“光纖軟跳線”，它并非一般常識中的那種JUMPER,也是光

纖，一根光纖軟跳線中只含有一根光纖，只能進行單向的數(shù)據(jù)傳輸，其作用就是連接光端器和

計算機上的網(wǎng)卡。一般連接一臺計算機需要兩根光纖軟跳線，一根發(fā)送數(shù)據(jù)，?根接收數(shù)據(jù)。

【光纖連接方式】光纖有三種連接方式。首先，可以將它們接入連接頭并插入光纖插座。連接

頭要損耗10%到20%的光，但是它便于系統(tǒng)重新配置。第二是機械接合，即將兩根小心切割好的

光纖的一端放在一個套管中，然后鉗起來。其操作需要專業(yè)人員進行，光的損耗約為10沆第三

種是融合連接，形成的光纖和單根光纖差不多是相同的，損耗最小。

d.無線傳輸（無線電/微波/紅外/激光）P54

只能直線傳輸。紅外線和激光對環(huán)境（如雨、霧、雷電）干擾特別敏感。微波對環(huán)境干擾

不敏感，但方向性不強，存在著竊聽、插入數(shù)據(jù)等一系列不安全問題。主要用于移動通信和不

便于鋪設(shè)有線電纜（光纜）的場合。

④網(wǎng)卡（NIC,LANCard）——又稱“網(wǎng)絡(luò)接口卡”、“網(wǎng)絡(luò)適配器”

是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（電腦等）與傳輸媒介（如電纜）間的信號轉(zhuǎn)換接口電路和協(xié)議支持部件。

⑤其余共享的硬件資源（硬盤、打印機、Modem等）

⑥網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)間連接器（HUB、中繼器、交換器、路由器、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋等）

3.3.2軟件組成

①網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NOS）

Unix,Windows2000Server等

②工作站操作系統(tǒng)

Windows9X/Me/XP等

③各種應(yīng)用軟件

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等

3.4LAN的基本網(wǎng)型

3.4.1三大基本網(wǎng)型

三個LAN協(xié)議（爭用、輪詢、令牌傳遞）分別與三個LAN的基本拓撲結(jié)構(gòu)（總線、星、

環(huán)）相結(jié)合，形成了三大基本網(wǎng)型：

?以太網(wǎng)?令牌總線網(wǎng)?令牌環(huán)網(wǎng)

3.4.2其他常見網(wǎng)型

?FDDI光纖環(huán)網(wǎng)

?快速以太網(wǎng)和千兆位以太網(wǎng)

?ATM網(wǎng)

?無線局域網(wǎng)

3.5以太網(wǎng)（Ethernet）

3.5.1概述

【以太網(wǎng)】使用IEEE802.3標準（即采用CSMA/CD訪問控制方式）的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

由美國Xerox（施樂）公司和Stanford（斯坦福）大學聯(lián)合開發(fā)并于75年推出，原為總線

型，現(xiàn)已擴展到星形、星形總線、樹形等。81年Xerox、DEC、Intel聯(lián)合推出商業(yè)產(chǎn)品。85年

IEEE802委員會在此基礎(chǔ)上頒布了802.3標準。

由于以太網(wǎng)與其他LAN類型相比，具有易用、易安裝、易維護、低成本等諸多優(yōu)點，目前

世界上80?85%與LAN相連的PC和工作站使用以太網(wǎng)連接。

以太網(wǎng)為基帶系統(tǒng)，采用曼徹斯特編碼，且只支持LLC層的類型1操作。

傳統(tǒng)以太網(wǎng)主要技術(shù)指標

拓撲結(jié)構(gòu)傳輸媒體最大網(wǎng)段長最大節(jié)點數(shù)訪問控制協(xié)議編碼形式傳輸速率

UTP100m1024個

STP100m1024個

總線型IEEE803.3

同軸電纜粗同軸500m粗同軸100個曼徹斯特10Mbit/s

星型CSMA/CD

細同軸185m細同軸30個

光纖多模4km

3.5.2以太網(wǎng)電纜標志

【例】50Q同軸電纜（基帶傳輸型）

—F光纖

—T雙絞線

10BASE5同軸電纜（每個網(wǎng)段最大長度500米）

1--------電纜上傳輸?shù)男盘柺腔鶐盘枺〝?shù)字信號）

------------傳輸速率為lOMbs（兆位比特/秒）

75Q同軸電纜（寬帶傳輸型）

10BROAD36同軸電纜（每個網(wǎng)段最大長度3600米）

1--------電纜上傳輸?shù)男盘柺菍拵盘枺M信號）

------------傳輸速率為lOMbs（兆位比特/秒）

3.5.3以太網(wǎng)的分類

傳統(tǒng)以太網(wǎng)按其電纜標志分類。

?10BASE5（粗纜以太網(wǎng)）

-10BASE2（細纜以太網(wǎng)）

?10BASE-T（雙絞線以太網(wǎng)）

-10BASE-F（光纖以太網(wǎng)）

?1BASE5（低速以太網(wǎng)）

?10BROAD36（寬帶以太網(wǎng)）

?100BASE-T（快速以太網(wǎng)）光纖或雙絞線

近年來高速以太網(wǎng)不再按電纜類型分類，如：

?GigabitEthernet（千兆以太網(wǎng)）光纖或雙絞線

發(fā)展趨勢：10G帶寬（萬兆以太網(wǎng)）。

3.5.4以太網(wǎng)的特點及原理

【特點】任何一個網(wǎng)上設(shè)備在傳輸數(shù)據(jù)時，其他的設(shè)備只能等待，同時有兩個或兩個以上設(shè)備

在傳輸數(shù)據(jù)時，“碰撞”便會發(fā)生而導致重發(fā)，直到?jīng)]有出現(xiàn)碰撞為止。

（簡言之，任何一個站點在傳輸數(shù)據(jù)時，其他站點必須等待——即所謂CSMA/CD訪問控制方式

或曰“爭用”方式）

為了能夠正確地檢測出沖突信號，?般要限制最大電纜段（網(wǎng)段）長度。

CSMA/CD協(xié)議源于ALOHA協(xié)議，后者則源于70年代夏威夷大學的專家為解決分組無線網(wǎng)而

設(shè)計的一種解決信道分配問題的巧妙算法。（ALOHA：夏威夷人問候語，歡迎，再見）。

ALOHA協(xié)議的基本思想：P132

網(wǎng)上各站點在任何時刻只要需要，就可以自由地發(fā)送信息（以幀的形式）：信息發(fā)送完畢，

發(fā)送站等待一段時間，等待時間等于信道上最遠的兩個站之間的傳輸時延的兩倍（2r）；若在等

待時間內(nèi)收到接收站的應(yīng)答信息，則表明發(fā)送成功，否則重發(fā)該數(shù)據(jù)幀；但為了避免繼續(xù)沖突,

各站需等待一段隨機時間后再重發(fā)；若再產(chǎn)生沖突，則再等待一段隨機時間再重發(fā)……若多次

重發(fā)都失敗，則停止發(fā)送該幀。

純ALOHA協(xié)議最大的缺點是最大吞吐量不到理想值的18%（吞吐量:成功發(fā)送的信息數(shù)與實際

發(fā)送的信息數(shù)之比）。

在ALOHA協(xié)議基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了CSMA（載波監(jiān)聽多路訪問）技術(shù).

CSMA協(xié)議的基本思想：P134

每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)前，先監(jiān)聽信道上有無其他站正在發(fā)送信息，若無，則發(fā)送數(shù)據(jù)；則有，

則暫不發(fā)送，退避一段時間后再嘗試。其最大的特點是“先聽后說，

CSMA的監(jiān)聽策略有三種算法：

>非堅持

一旦監(jiān)聽到信道忙就不再堅持聽下去，延遲一段隨機時間后再重新監(jiān)聽。（信道利用率不高）

>1堅持

監(jiān)聽到信道忙時仍然堅持聽下去，直到空閑為止。一旦信道空閑就發(fā)送。如有沖突，等待一

隨機時間后再監(jiān)聽。（沖突較大）

>，堅持

監(jiān)聽到信道忙時仍然堅持聽下去，直到空閑為止。當聽到信道空閑時，以概率P發(fā)送數(shù)據(jù)。

（p=l時，即為1堅持）

P堅持的主要問題是如何確定一個合適的P值.

CSMA/CD協(xié)議的基本思想：P135

每站在發(fā)送數(shù)據(jù)前.，先監(jiān)聽信道是否空閑；若是，則發(fā)送數(shù)據(jù)，并繼續(xù)監(jiān)聽下去，?旦監(jiān)

聽到?jīng)_突，立即停止發(fā)送，并在短時間內(nèi)連續(xù)向信道發(fā)出一串阻塞信號（JAM）強化沖突，如果

信道忙，則暫不發(fā)送，退避一隨機時間后再嘗試。

CSMA/CD協(xié)議在CSMA協(xié)議基礎(chǔ)上增加了發(fā)送期間檢測沖突的功能.其最大特點是“先聽后說，

邊說邊聽該協(xié)議已被IEEE802委員會采納，并以此為依據(jù)制定了IEEE802.3標準。

CSMA/CD協(xié)議同樣可分為非堅持、1堅持和p堅持3種。

以太網(wǎng)通常采用非時隙1堅持CSMA/CD.

【時隙】P133

將信道時間分為等長的時間長度，每個長度正好等于一個幀的傳輸時間（“時隙''或''分槽”）。各站

只能在時隙的起始時間才能開始發(fā)送信息.

采用時隙技術(shù)的ALOHA協(xié)議信道吞吐量最大可達37%。

3.5.5以太網(wǎng)的幀格式P138

幀長度：64?1518字節(jié)（從DA?FCS）

803.3幀格式

PASFDDASALDATAPADFCS

1010-101010101011數(shù)據(jù)字段

前導幀起始目標地址源地址長度數(shù)據(jù)幀填充幀校驗

7字節(jié)1字節(jié)6字節(jié)6字節(jié)2字節(jié)46-1500字節(jié)4字節(jié)

以太網(wǎng)幀格式

PADASADATA：PADFCS

1010-101011類型MAC控制控制碼參數(shù)

前導同步目標地址源地址操作碼（2（60字節(jié)，不幀校驗

字節(jié)）足填0）

62位2位6字節(jié)6字節(jié)2字節(jié)46-1500字節(jié)4字節(jié)

PA=PreambleSFD=Start-of-FrameDelimiter

DA=DestinationAddressSA=SourceAddressFCS=FrameCheckSequence

【注】類型值不超過1500時，表示數(shù)據(jù)字段長度；等于8888（十六進制）時，表示MAC控制

幀，等于8100（十六進制）時，表示VLAN-tagged（標識）幀，用來輔助路由和網(wǎng)絡(luò)管理。值為

其他時，表示非標準的專用幀。

3.5.6以太網(wǎng)的站點地址（address）

IEEE為局域網(wǎng)制定了兩種管理模式：全局管理和局部管理，相應(yīng)工作站的地址也分為：全

局地址和局部地址。前者又稱“絕對地址”或MAC地址，對所有空間和時間（即在任何LAN

中）都是單值的、唯一的。后者是指在局部管理方式下每個局域網(wǎng)按自己的地址結(jié)構(gòu)為工作站

所規(guī)定的地址。這種地址僅在自身的局域網(wǎng)中才是單值的、唯一的，故又稱“相對地址”。其識

別符在地址字段的第2位。

全局地址（目標地址與源地址可以在不同網(wǎng)域上）：

I/G|1|46位地址一

局部地址（目標地址與源地址必須在同一網(wǎng)域上）：

I/G|0|14位地址一

I/G=l表示單地址I/G==0表示組地址

MAC地址又稱硬件地址或物理地址。使用MAC地址的不是以太網(wǎng)就是令牌環(huán)網(wǎng)。

MAC地址有六個字節(jié)的信息，常用十六進制表示，前三個字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生產(chǎn)廠商代號,

后三個字節(jié)為廠商分配到設(shè)備上的序列號，如下：

OOOOOCB40E1A

或00-00-C-B4-0E-1A簡寫為C-B4-E-1A

著名網(wǎng)絡(luò)廠商標識

廠商CISCO3ComHPSunIBMIntel

廠商代號OOOOOC02608C08000908002008005A00AA00

每個MAC地址在全球都是唯一的。如果生產(chǎn)商用完了分配的標識數(shù)字，它總是能夠得到新

的前綴。

FF-FF-FF-FF為廣播地址。SA不可為廣播地址。

檢測本機MAC地址的方法：使用winipcfg命令（適配器地址即MAC地址）

3.5.7以太網(wǎng)的MAC子層功能

以太網(wǎng)的MAC子層負責執(zhí)行CSMA/CD協(xié)議:

1.發(fā)送和接收數(shù)據(jù)封包

a.幀處理（幀定界，幀同步）

b.尋址（源地址和目的地址處理）

c.錯誤檢測（物理介質(zhì)傳輸錯誤）

發(fā)送過程：最開始是正確的前導/SFD序列，接著是真正的幀內(nèi)容（包括DA,SA,長度/類型

以及數(shù)據(jù)），最后是作為FCS域的計算出的CRC序列。MAC層應(yīng)有效地將主機（計

算機）傳遞給它的面向字節(jié)的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)化，并將其串行化為可在網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)上進

行傳輸?shù)奈涣鳌?/p>

接收過程：MAC層必須將輸入的位流重新轉(zhuǎn)化為由字節(jié)構(gòu)成的幀。MAC層檢查所接收到的位流,

找出幀起始位置，并丟棄前導和幀起始SFD字段。然后MAC層將所接收幀中的目

標地址字段值與并與本機的MAC地址進行比較。如果不匹配，便丟棄接收幀。如

果匹配