有线局域网组网技术.ppt

计算机网络基础与局域网构建,第6章有线局域网组网技术,第6章有线局域网组网技术,知识点,标准以太网标准布线标准5-4-3原则交换式以太网结构、特点、工作原理交换式以太网、工作过程、数据交换方式虚拟局域网产生、功能、实现方式100Mbps以太网特点、线缆标准综合布线概念、组成、特点,重点和难点,以太网的标准及组网技术交换式以太网的结构、特点、工作原理及组网方法,6.1以太网6.2标准以太网（传统以太网）6.3交换式以太网6.4虚拟局域网（VLAN）6.5100M快速以太网6.61000M千兆以太网6.710G以太网6.8综合布线系统简介,本章内容,6.1以太网,以太网IEEE802.3，即标准以太网100Mbps以太网。又称快速以太网1000Mbps以太网。又称千兆以太网10Gbps以太网。又称万兆网,6.2标准以太网（传统以太网）,标准以太网又称10Mbps以太网，由IEEE802.3定义，包括10Base-5、10Base-2、10Base-T、10Base-F等多种网络结构，简称10Base结构。,。,标准以太网比较,6.2标准以太网（传统以太网）,6.2.110Base-5粗缆以太网,10Base-5是IEEE802.3中最早定义的以太网标准，也叫粗缆以太网，因使用比较粗的同轴电缆而得名。10Base-5的拓扑结构为总线形，采用基带传输的方式。目前，10Base-5方案现已逐渐被汰,图l0Base-5网络结构,6.2.210Base-2细缆以太网,10Base-2以太网也叫细缆以太网，因其价格比较低廉故又被称为“廉价网”。10Base-2与10Base-5具有相同的传输速率，同为总线形局域网。10Base-2网络的布线原则：原则1：网线走法为一线到底，中间不可分叉（branch）。原则2：两个终结器之间的网络区域叫网段，每个网段最长不可超过185米。原则3：在一个网段内不可超过30台计算机，且相邻两台计算机间的网线长度至少为0.5米。原则4：采用RG-58A/U50同轴电缆以及50终结器，电缆直径为5毫米。原则5：任意两台计算机之间的中继器不可超过4个。原则6：若使用中继器连接多个网段，任意两台计算机间的同轴电缆总长度不可超过925米。,图10Base-2网络结构示意图,6.2.210Base-2细缆以太网,6.2.310Base-T双绞线以太网,10Base-T又称双绞线以太网，是一种传输介质采用非屏蔽双绞线（UTP）的星型局域网，10BaseT的传输速率为10Mbps。双绞线以太网基本硬件配置有：集线器（HUB）、非屏蔽双绞线UTP（UnshieldedTwistedPair）。10Base-T网络的布线原则如下：原则1：每条双绞线的长度不得超过100米，亦不可形成循环。原则2：使用Cat3以上的双绞线。原则3：最多只能串接四台集线器，且集线器间的线长亦不得超过100米，,10Base-T网络结构,6.2.310Base-T双绞线以太网,6.2.410Base-F光纤以太网,10Base-F光纤以太网使用两根光纤进行通信，其中一根光纤传送数据，另一根光纤接受数据，10Base-F根据使用环境不同又分为10Base-FL、10Base-FB、10Base-FP三种。其中10Base-FL在以太网中的使用较普遍，它的一条网的最大长度为2000m。,6.2.5典型拓扑设计举例,图6-2-610M共享式应用,图6-2-610M共享式应用,图6-2-610M共享式应用,图10M共享式应用,上述图的升级方案：可以使用路由器进行分段，可以隔离冲突域和广播域且可以提供一定的安全性，无需购买专门的路由器，直接使用Windows2000服务器的路由服务即可，需安装双网卡；添加10M交换机或100M集线器替换中央集线器改造成混合式以太网，可以将网络带宽提高数倍。,6.2.5典型拓扑设计举例,6.3.1交换式以太网的产生,产生原因：解决网络带宽，克服网络规模和网络性能之间的矛盾，将交换技术引入局域网,6.3.2交换式以太网的结构和特点,交换式以太网的核心设备是交换机（Switch）。交换机有两种用法：端口下接站点：站点独占10Mbps带宽。端口下接网段：网段中所有站点共享10Mbps带宽。,（1）在交换式以太网中，各用户节点独占通道，独享带宽。随着用户的增多，网络带宽不仅不会减少，反而增加，即使在网络负荷很重时也不会导致网络性能的下降，因此它从根本上解决了网络带宽问题。（2）交换式以太网则允许接入的多个节点间同时建立多条通信链路，同时进行数据通信，比起串行传输数据的共享式以太网而言，交换式以太网大大提高了网络的利用率,2.交换式以太网的特点,6.3.2交换式以太网的结构和特点,6.3.3交换式以太网和共享式以太网比较,交换式以太网具有以下优点：它保留现有以太网的基础设施，只需将共享式HUB改为交换机，大大节省了升级网络的费用。交换式以太网使用大多数或全部的现有基础设施，当需要时还可追加更多的性能。在维持现有设备不变的情况下，以太网交换机有着各类广泛的应用，可以将超载的网络分段，或者加入网络交换机后建立新的主干网等；可在高速与低速网络间转换，实现不同网络的协同。交换以太网是基于以太网的，只需了解以太网这种常规技术和一些少量的交换技术就可以很方便的被工程技术人员掌握和使用。,交换式局域网可以工作在全双工模式下，实现无冲突域的通信，大大提高了传统网络的连接速度，可以达到原来的200%。交换式局域提供多个通道，比传统的共享式集线器提供更多的带宽。传统的共享式10Mbps/100Mbps以太网采用广播式通信方式，每次只能在一对用户间进行通信，如果发生碰撞还得重试，而交换式以太网允许不同用户间进行传送，比如，一个16端口的以太网交换机允许16个站点在8条链路间通信。在共享以太网中，网络性能会因为通信量和用户数的增加而降低。交换式以太网进行的是独占通道，无冲突的数据传输，网络性能不会因为通信量和用户数的增加而降低。交换式以太网可提供最广泛的媒体支持，因为交换式以太网也是以太网，它可以在第3类双绞线、光纤以及同轴电缆上运行，尤其是光纤以太网使得交换式以太网非常适合于作主干网。,6.3.3交换式以太网和共享式以太网比较,6.4.1冲突域,由于采用了CSMA/CD访问控制技术，如果在一段同轴电缆上连接多台计算机，那么所有计算机都共享这段电缆，所以当其中任意一台计算机占有同轴电缆时，其它计算机都只能等待。在这种共享以太网上的一台主机发送数据时，将导致与同时也向共享总线或共享设备上发送数据的主机争用线路而发生冲突，潜在共享线路的所有主机范围就构成了一个冲突域。,6.4虚拟局域网（VLAN）,图多台计算机共享一条传输介质（总线型）,6.4.1冲突域,图所连接的计算机依然共享传输介质（星型）,6.4.1冲突域,6.4.2广播域,广播域指的是能接收到广播数据包的主机范围。广播数据包通常采用广播地址发送，即主机位全为1的地址。,6.4.3虚拟局域网（VLAN）,虚拟局域网（VLAN，VirtualLocalAreaNetwork）技术一种专门为隔离二层广播报文设计的虚拟局域网技术。虚拟局域网（VLAN）是一种将局域网设备从逻辑上划分网段，而不是从物理上划分网段的技术。VLAN逻辑上把网络资源和网络用户按照一定的原则进行划分，把一个物理上的网络划分成多个小的网络。这些小的逻辑网形成各自的广播域，也就是VLAN。,图VLAN划分广播域（1）,6.4.3虚拟局域网（VLAN）,VLAN划分广播域（2）,6.4.3虚拟局域网（VLAN）,当一个部门位于多个地点时，分隔的广播域设计会给布线带来很大困难。但用VLAN可很方便地解决这个问题。,图VLAN解决一个部门位于多个地点问题示意图,6.4.3虚拟局域网（VLAN）,6.4.4VLAN实现的功能,VLAN是交换机实现的一项非常重要技术，其主要功能主要体现在以下几个方面：通信效果得到提高。VLAN可以避免广播风暴。在网络安全方面，杜绝了广播信息的不安全性。在管理方面，VLAN使网络的组织更具灵活性。,6.4.5VLAN实现的技术,目前，虚拟局域网有四种实现技术：基于端口的虚拟局域网、基于MAC地址的虚拟局域网、基于第三层协议的虚拟局域网和基于策略的虚拟局域网。（1）基于端口实现的VLAN（2）基于MAC地址的VLAN（3）基于第三层协议的VLAN（4）基于策略的VLAN,6.5100M快速以太网,快速以太网（FastEthernet，FE）产生于20世纪80年代中后期。随着使用双绞线和光纤的推广，10Mbps以太网相关技术已经非常成熟，相关产品也比较丰富。于是，在1992年传输速率为100Mbps的以太网问世时，它被称为快速以太网。100Base-T是IEEE正式接受的100Mbps以太网规范。IEEE于1995年通过了100Mbps快速以太网的100Base-T标准，并正式命名为IEEE802.3u标准。快速以太网产与10Mbps网络的比较：拓扑结构和媒体布线方法几乎完全一样；传输率快10倍；帧结构和介质访问控制方式沿用IEEE802.3。,6.5.1100Base-TX双绞线快速以太网,100Base-TX使用的传输介质是两对非屏蔽5类双绞线（或5类以上），其中一对用来传输数据，另一对用来接受数据，因而100Base-TX是全双工系统。其最大网段为100m。和10Base-T一样，也使用8针RJ-45连接器，从而为10Base-T升级到100Base-T提供了便利条件。100Base-TX将集线器分成ClassI与ClassII两类，前者的来回延迟时间为1.45微秒，不允许再串接集线器；后者的来回延迟时间则为0.92微秒，可以再串接一个ClassII集线器,图100Base-TX（ClassI）,图100Base-TX（ClassII）,6.5.1100Base-TX双绞线快速以太网,6.5.2100Base-FX光纤快速以太网,100Base-FX使用多模（直径为62.5um/125um）光纤或单模光纤作为传输介质。使用ST或SC连接器连接网卡、集线器、交换机，但在以太网中多使用价格较为低廉的SC连接器。由于光纤、光/电转换器和接头都比较贵，且安装困难，所以光纤一般只是在需要的时候才会用到，典型的是在长距离、高带宽或对完全敏感的环境中应用,6.5.3100Base-T4UTP快速以太网,100Base-T4使用了4对3类非屏蔽双绞线作为传输介质，其中3对线用来同时发送数据，第4对线则用作冲突检测时的接收通道。没有单独专用的发送和接收线，所以它不能实现全双工通信。100Base-T4和100Base-TX一样使用8针RJ-45连接器、最大网段100m、只允许使用2个中继器，网络的最大区域为205m。快速以太网连接部件主要有网卡(外置或内置收发器)、收发器(外置)与收发器电缆、集线器（双绞线或光纤接口）、双绞线及光缆。,6.61000M千兆以太网,在以太网技术中，实现千兆的速度并不是难题，1000BASE-LX、1000BASE-SX与1000BASE-CX都可以可实现千兆的速度。但1000BASE-LX、1000BASE-SX是基于光缆的；而1000BASE-CX虽然是基于铜缆的，但其所规定的铜缆却是屏蔽双绞线，且单段网线的最大允许长度仅为25米。千兆以太网主要有以下特点：简单快速：千兆以太网继承了以太网、快速以太网的简易性，因此其技术原理、安装实施和管理维护都很简单。扩展容易：由于千兆以太网采用了以太网、快速以太网的基本技术，因此由10Base-T、100Base-T升级到千兆以太网非常容易。可靠性：由于千兆以太网保持了以太网、快速以太网的安装、维护方法，采用星型网络结构，因此网络具有很高的可靠性。经济实用：千兆以太网是10Base-T、100Base-T的继承和发展,图千兆网组网示意,6.61000M千兆以太网,6.710G以太网,2000年初IEEE802.3委员会发布了10Gbps的以太网标准802.3ae。10Gbps以太网也称为10G比特以太网。10G比特以太网仍然使用IEEE802.3以太网MAC协议，其帧格式和大小也符合802.3标准。但是与以往的以太网标准相比，还有一些显著不同的地方，如：只支持双工模式，而不支持单工模式；使用的媒体只能是光纤；不满足CSMA/CD；使用64B/66B和8B/10B两种编码方式等。10G比特以太网还有一个重要的改进，即它具有支持局域网和广域网接口，且其有效距离可达40km。其有效作用距离的增大为10G比特以太网在广域网中的应用打下了基础。,6.8.1综合布线系统概念,综合布线系统（PDS，PremisesDistributionSystem）与智能化大厦的发展紧密相关，是智能大厦的实现基础，是建筑物或建筑物内部之间的传输网络，是由线缆及相关连接硬件组成的信息传输通道。它能使建筑物或建筑群内部的语音、数据通信设备、信息交换设备、建筑物物业管理及建筑物自动化管理设备等系统之间彼此相连，也能使建筑物信息通信设备与外部的信息通信网络相连。它能够支持任何用户选择的话音、数据、图形图像应用，支持话音、图形、图像、数据多媒体、安全监控、传感等各种信息的传输，支持UTP、光纤、STP、同轴电缆等各种传输载体，支持多用户多类型产品的应用，支持高速网络的应用。综合布线系统与传统的布线系统的最大区别在于：综合布线系统系统的结构与当前所连接的设备的位置无关。,6.8.2综合布线系统的组成,以EIA/TIA568标准和ISO/IEC11801国际综合布线标准为基准，并结合我国国内的实际应用情况，综合布线系统结构的设计组合可以划分为六个独立的子系统。,综合布线系统结构图,这六个子系统分别为：、工作区子系统2、水平子系统3、管理子系统4、垂直子系统5、设备间子系统6、建筑群子系统每个子系统均可视为各自独立的单元组，一旦需要更改其中任一子系统时，不会影响到其他的子系统。,6.8.2综合布线系统的组成,6.8.3综合布线系统的特点,综合布线系统是信息技术和信息产业高速大规模发展的产物，是布线系统一项重大革新。同传统的布线技术相比有着许多优越性，是传统布线无法企及的，其特点主要表现为它的兼容性、灵活性、模块化、扩充性、经济性、先进性、开放性、高速性和可靠性。,总结,在以太网中，10Mbps以太网即标准以太网，由IEEE802.3定义；100Mbps以太网，由IEEE802.3u标准定义，1000Mbps以太网由IEEE802.3z标准定义。10M以太组网技术需了解10Base5粗缆以太网、10Base2线缆以太网和10BaseT非屏蔽双绞线以太网。“5-4-3”原则仅作用在在于10Base5和10Base2网络。一般将传输速率在100Mbps或100Mbps以上的以太网称为高速以太网。高速以太网保留所有传统以太网的数据帧格式与介质访问控制方式。快速以太网采用同10Base-T一样的星形拓扑结构，但包含三种介质选项：100Base-TX、100Base-FX和100Base-T4。交换式局域网的核心部件是局域网交换机，它可以使每个站点都能独享网络速率。局域网交换机的工作原理是：从端口接收数据帧，并判断数据帧的目的地址，将其转发到目的站点所在的端口。,虚拟局域网并不是一种新型局域网，它是在交换式网络的基础上，是一