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小型企业网络的组建
作者:admin  日期:2019-09-14 18:06 来源:未知 浏览:

  项目四: 小型办公室网络的组建 课题1: 局域网技术 局域网特点 局域网IEEE802标准 局域网拓扑结构 介质访问控制方法 hub stations hub stations 局域网(LAN)是将小区域 内的各种通信设备互连 在一起的通信网络。 Switch hub stations Server farm 局域网的特点 1 2 3 4 5 网络覆盖范围小 数据的传输速率比较高 较低的延迟和误码率 经营权和管理权属于某个单位所有 便于安装、维护和扩充,成本低、周期短 决定局域网网络特性的主要技术 传输介质 网络拓扑 结构 介质访问 控制方法 局域网IEEE802标准 ? IEEE802.3:以太网技术(CSMA/CD) ? IEEE802.4:令牌环(Token-Ring) ? IEEE802.5:令牌总线(Token-BUS) IEEE 802标准 ISO/OSI高层 TCP/IP LLC子层 IPX NetBEUI IEEE 802 逻辑链路控制(LLC) 数据链路层 MAC子层 IEEE 802.3 CSMA/CD IEEE 802.4 令牌总线网 物理层 IEEE 802.5 令牌环网 物理层 局域网拓扑结构 在计算机网络中,把计算机、终端、通信处 理机等设备抽象成点,把连接这些设备的通信线 路抽象成线,并将由这些点和线所构成的拓扑称 为网络拓扑结构。 星型拓扑 优点: a. 结构简单,可扩充性强; b. 故障的检测和隔离方便。 A 集线器 A B C 缺点: a. 需要大量电缆,因此费用较高; b. 中央结点产生故障,则全网不能工作。 总线型拓扑 优点: a. 结构简单,1243 cc天下彩!实现容易; b. 易于安装维护; A B C C 缺点: a. 传输介质故障难以排除; b. 总线故障都会导致全网瘫痪。 环型拓扑 优点: 能够较有效地避免冲突。 A D 缺点: 环形结构中的网卡等通信部件 比较昂贵且管理复杂。 T C B 树型拓扑 优点: a. 易于扩展; b. 故障隔离方便。 B A C 缺点: D E F G 根结点发生故障,全网瘫痪。 星型环拓扑 优点: a. 故障诊断和隔离方便; b. 易于扩展; c. 安装电缆方便。 集中器 集中器 集中器 集中器 缺点: a. 需要智能的集中器; b. 安装不方便。 网状拓扑 优点: a. 结点间路径多; b. 可靠性高; c. 网络扩充比较灵活、简单。 缺点: a. 网络关系复杂; b. 建网和网络控制机制复杂。 拓扑的选择 安装的相对难易程度 重新配臵的难易程度 维护的相对难易程度 发生故障时设备受到的影响 费用情况 介质访问控制方法 将传输介质的频带有效地分配给网上各站 点用户的方法介质访问控制方法。 静态划分信道 媒体共享技术 随机接入 动态媒体接入控制 受控接入 带冲突检测的载波监听多路访问(CSMA/CD) a. 标准协议: IEEE802.3 b. 网络拓扑结构:总线型、星型 c. 信道分配方法:随机接入 CSMA/CD 工作原理 先听后发,边听边发, 冲突停止,随机延时后重发。 答案 会 1. CSMA/CD会不会产生冲突? 答案 2. 产生冲突后怎么办? 随机延时 后重发 3. CSMA/CD能不能完全消除冲突? 答案 不能 令牌环(Token Ring)访问控制方法 a. 标准协议: IEEE802.5 b. 网络拓扑结构:环形 c. 信道分配方法:受控接入 内部线路 令牌环网端口 令牌环网集线器有两个专用端口: 入环(RI)、出环(RO) 必须使用RI、RO端口连接两个集线器。 出环 MAU 入环 环进 出环 MAU 入环 入环 MAU 出环 环出 入环 MAU 出环 在令牌环网中,用令牌来控制对介质的 访问,只有得到令牌才能发送或接收信息。 Token Ring 工作原理 1.令牌在环中流动,源站有信息发送,截获了令牌; 2.源站发送数据给目的站,目的站点接收并转发数据; 3.源站等待并接收它所发的帧,并将帧从环上撤离; 4.源站收完所发帧的最后一比特后,重新产生令牌发 送到环上 截获令牌并发送数据帧; 接收与转发数据; 取消数据帧并重发令牌. 令牌环网是延迟确定型网络。 答案 不会 Token Ring会不会产生冲突? 环形网只有一个令牌,即同一时刻只有一个站 点能够截获令牌发送信息,所以不会产生冲突. 令牌总线(Token Bus)访问控制方法 a. 标准协议: IEEE802.4 b. 网络拓扑结构:总线形 c. 信道分配方法:受控接入 令牌在逻辑环路中依次传递, 数据帧的传送在总线上进行。 在令牌总线网中,令牌传递的顺序 与结点在总线上的物理位臵无关。 令牌总是由高地址向低地址传递 算法简单,易于实现 CSMA/CD 适用于对数据传输实时性要求不严格的环境 适用于网络通信负荷较轻的环境 适用于对数据传输实时性要求较高的环境 Token Ring Token Bus 适用于网络通信负荷较重的环境 需要复杂的环境维护功能,实现较困难 局域网特点 IEEE802.3标准 局域网拓扑结构 介质访问控制方法 项目四 :办公室网络的组建 任务1: 小型共享网络组建 小型交换网的组建 小型交换网络组建 用三台计算机(系统为Windows XP)模拟组成单位内 部局域网,中央节点采用交换机为核心组建交换式局域网, 并需要实现文件和打印机共享,要求只有系统管理员能够 读/写访问,其余操作人员只能进行读取访问。 小型交换网络组建 ? 理解共享权限的概念; ? 掌握文件夹的操作过程; ? 掌握对等网中共享资源的使用; ? 掌握打印机共享的设臵方法 。 小型交换网络组建 ? PC计算机3台; ? 交换机1台; ? 双绞线台 。 小型交换网络组建 交换机 PC1 PC2 网络拓扑图 PC3 小型交换网络组建 步骤1:硬件安装; 步骤2:TCP/IP配臵; 步骤3:网络连通性测试; 小型交换网络组建 步骤4:设臵计算机名和工作组名; 步骤5:文件共享; 步骤6:打印机共享。 项目四 : 小型办公室网络的组建 课题2: 网络互联设备及以太网技术 物理层互联设备 数据链路层互联设备 网络层互联设备 10Mbit/s以太网 技术 100Mbit/s以太网技术 网络互联设备 为了解决信号远距离传输所产生的衰减和变 形问题,需要一种能在信号传输过程中对信号进 行放大和整形的设备,以拓展信号的传输距离, 增加网络的覆盖范围。将这种具备物理上拓展网 络覆盖范围功能的设备,称为网络互连设备。 物理层互联设备 中继器 集线器 中继器在OSI模型的物理层工作,它的工作就 是复制比特流。如果中继器的输入端收到一个比特 “1”,它的输出端就会重复生成一个比特“1”。这 样接收到的全部信号被传送到所有与之相连的网段。 中继器具有的特性 ?通常有两个端口,用来连接两个不同的以太网网段; ?在一个端口上将接收到的信号译成0和1; ?从另一个端口将再生的清晰信号转发出去。 在两结点的物理层上按位传递信息; 放大或再生信号; 扩展网络连接距离; 扩充工作站数目。 10Base-5粗缆以太网 最大网段长度 500米 每段最多站点数 100 网段 1 中继器 网段 2 网段 3 中继器 中继器 网段 4 中继器 网段 5 ? 不能形成环型网; ? 要遵守以太网的5-4-3-2-1原则。 5:指局域网最多有5个网段; 4:指全信道上最多可连4个中继器; 3:指其中3个网段可连网站; 2:指有两个网段只能用来扩长而不连任何网站; 1:指由此组成一个共享局域网。 ? 对信号进行再生放大,以扩大网络的传输距离。 ? 集线器只是一个多端口的信号放大设备。 ? 集线器只与它的上联设备(如上层集线器、交换 机、路由器或服务器等)进行通信。 ? 按供电方式可分为: 无源HUB、有源HUB。 ? 按网关功能可分为: 无管理HUB、www.200228.com,管理式HUB。 ? 按端口数划分可分为: 8口、12口、16口、24口、48口等HUB。 ? 按适用的网络类型可分为: 以太网HUB、令牌环网HUB、FDDI HUB、ATM HUB。 ? 按提供带宽可分为: 10Mbps、10/100Mbps、100Mbps、10/100/1000Mbps HUB。 ? 按扩展方式可分为: 可堆叠HUB 、 不可堆叠HUB 。 集线端口 ? BNC端口 ? AUI端口 ? 集线器堆叠端口 集线器也就是常说的Hub,是一个物理层设备。 集线器是一种共享的网络设备,即每个时刻只能有 一个端口在发送数据。集线器不需任何软件配臵, 是一种完全即插即用的纯硬件式设备。集线器并不 处理或检查其上的通信量,仅通过将一个端口接收 的信号重复分发给其他端口来扩展物理介质。 A Hub C A向B发送数据时,C 向D不能发送,否则 产生冲突 B D 集线器直接连接 数据链路层互联设备 网桥 交换机 网桥 1 网段 A 2 网段 B ⑤ ⑥ ① ② ③ ④ 网桥的工作原理: ? 接收数据帧后查找网桥表 ? 如果收到的数据帧的目的地址与该帧的发送站地 址处于网桥的同一个端口,网桥将该帧丢弃。 ? 如果收到的数据帧的目的地址与该帧的发送站地 址处于网桥的不同端口,网桥将该帧转发到和目 的网段相连的端口。 ? 网桥能够互连两个采用不同数据链路层协议、不 同传输介质与不同传输速率的网络,但是数据链路 层以上必须采用相同的协议。 ? 网桥可以接收、存储、地址过滤、域转发的方式 实现互连网络之间的通信。 ?网桥可以分隔两个网络之间的广播通信量,有利于 改善互连网络的性能和安全性。 ? 减少网络拥塞。网桥具有过滤功能,仅有部分数据 量被向前传递,减少了不必要的数据流量。 ? 网桥扩展了局域网的有效长度,使以往连接不到的 远程站点间可以相互通信。 ? 转发; ? 过滤; ? 自学习。 ? 帧的转发及过滤; ? MAC地址学习; ? 避免回路。 MAC address table 端口号 E0 MAC地址 0260.8c01.1111 MAC 地址学习 E1 E2 E3 0260.8c01.3333 0260.8c01.2222 0260.8c01.4444 E3 0260.8c01.6666 a. 如果数据帧的目的MAC地址是广播地址或 组播地址,则向交换机所有端口转发; b. 如果数据帧的目的地址是单播地址,且这 个地址并不在交换机的MAC地址表中,也 会向所有端口转发; c. 如果数据帧的目的地址在交换机的MAC地址表中, 那么就根据MAC地址表转发到相应的端口; d. 如果数据帧的目的地址与数据帧的源地址在同 一个网段上,就会丢弃这个数据帧,交换也就 不会发生。 MAC address table E0:0260.8c01.1111 E1:0260.8c01.3333 E2:0260.8c01.2222 E3:0260.8c01.4444 E3:0260.8c01.6666 A 0260.8c01.1111 E0 E2 E4 E1 E3 B 0260.8c01.3333 C 0260.8c01.2222 E 0260.8c01.5555 D 0260.8c01.4444 F 0260.8c01.6666 D→所有 MAC address table E0:0260.8c01.1111 E1:0260.8c01.3333 E2:0260.8c01.2222 E3:0260.8c01.4444 E3:0260.8c01.6666 A 0260.8c01.1111 E0 E2 E4 E1 E3 B 0260.8c01.3333 C 0260.8c01.2222 E 0260.8c01.5555 D 0260.8c01.4444 F 0260.8c01.6666 D→A MAC address table E0:0260.8c01.1111 E1:0260.8c01.3333 E2:0260.8c01.2222 E3:0260.8c01.4444 E3:0260.8c01.6666 A 0260.8c01.1111 E0 E2 E4 E1 E3 B 0260.8c01.3333 C 0260.8c01.2222 E 0260.8c01.5555 D 0260.8c01.4444 F 0260.8c01.6666 D→E MAC address table E0:0260.8c01.1111 E1:0260.8c01.3333 E2:0260.8c01.2222 E3:0260.8c01.4444 E3:0260.8c01.6666 A 0260.8c01.1111 E0 E2 E4 E1 E3 B 0260.8c01.3333 C 0260.8c01.2222 E 0260.8c01.5555 D 0260.8c01.4444 F 0260.8c01.6666 D→F MAC address table E0:0260.8c01.1111 E1:0260.8c01.3333 E2:0260.8c01.2222 E3:0260.8c01.4444 E3:0260.8c01.6666 A 0260.8c01.1111 E0 E2 E4 E1 E3 B 0260.8c01.3333 C 0260.8c01.2222 E 0260.8c01.5555 D 0260.8c01.4444 F 0260.8c01.6666 D→A 同时 B→C ? 直接交换 ? 存储转发交换 ? 改进的直接交换 网络层互联设备 路由器 第三层交换机 典型的路由器的结构 路由选择处理机 3——网络层 2——数据链路层 1——物理层 输入端口 路由选择协议 路由表 输出端口 路由 选择 1 2 3 分组处理 转发表 3 2 … 1 输入端口 … 输出端口 3 2 分组 转发 1 1 2 3 交换结构 ? 路由器工作在网络层;而网桥工作在数据链路层。 ? 路由器识别的是IP地址;而网桥识别的是MAC地址。 ? 用路由器连接的各个网段,属于不同的网络, 有各自的网络号;而用网桥互连的网段仍然 是一个局域网,只能有一个网络号。 (1)按处理能力划分: 高端路由器、中低端路由器 (2)按结构划分: 模块化结构、非模块化结构 (3)按所处网络位臵划分: 核心路由器、接入路由器 (4)按功能划分: 通用路由器与专用路由器 (5)按性能划分: 线/1 S0 204.81. 135.31 a. 提供异构网络的互连 b. 实现网络的逻辑划分 c. 实现VLAN之间的通信 网络3: 192.168.3.0 主机20 主机21 T0 192.168.3.1 F0/0 192.168.1.1 F0/1 192.168.2.1 网络1: 192.168.1.0 网络3: 192.168.2.0 主机2 主机1 主机3 192.168.1.2 192.168.1.4 主机6 主机5 主机4 192.168.2.4 192.168.2.2 192.168.1.0 192.168.3.0 192.168.2.0 社科系 电子系 汽车系 A C F H X 10Mbit/s以太网技术 1. 属于基带网 2. 总线. 共享型、广播网络 4. 采用IEEE802.3标准 5. 采用CSMA/CD介质访问控制方法 7字节 前导码 1字节 SFD 6字节 目的地址 6字节 2字节 46-1500 字节 数据/ 填充 4字节 FCS 源地址 长度/类型 最小 64字节 最大1518字节 FCS范围 ISO/OSI高层 TCP/IP LLC子层 IPX NetBEUI IEEE 802 逻辑链路控制(LLC) 数据链路层 MAC子层 IEEE 802.3 CSMA/CD IEEE 802.4 令牌总线网 物理层 IEEE 802.5 令牌环网 物理层 10Base-5,粗同轴电缆; 10Base-2,细同轴电缆; 10Base-T,10Mbps的双绞线 数据传输速率(Mbps) 基带 网段最大长度(百米)或介质类型(T,F) 10Base-5安装规则 最大网段长度 500米 每段最多站点数 100 50Ω终端电阻 50Ω终端电阻 收发器 收发器间最小距离 2.5米 收发器电缆不得超过45米 最大网段长度 500米 每段最多站点数 100 网段 1 中继器 网段 2 网段 3 中继器 中继器 网段 4 中继器 网段 5 10Base-2安装规则 50Ω终端电阻 每段最大长度 185m 每段最多站点数 30 50Ω终端电阻 两站点间最短距离 0.5m 最大网段长度 185米 每段最多站点数 30 网段 1 转发器 网段 2 网段 3 转发器 转发器 网段 4 转发器 网段 5 10Base-T ? 以Hub或Switch为中心的星形拓扑; ? 采用双绞线作为传输介质; ? 结点与Hub之间的双绞线米; ? 采用多个Hub扩展网络。 IEEE 802.3i 10Mbps以太网的基本特性 特 性 速率(Mbps) 10Base-5 10 基带 500 2.5 2.5km 50Ω粗缆 总线Base-F 10 基带 2000 传输方法 最大网段长度(m) 站间最小距离(m) 最大长度 传输介质 网络拓扑 0.5 925m 50Ω细缆 总线m UTP 星型 多模光缆 星型 100Mbit/s以太网技术 ? 由10Base-T标准以太网发展而来; ? 协议标准为IEEE 802.3u; ? 数据传输速率达100Mbps; ? 采用CSMA/CD介质访问控制方法; ? 采用IEEE 802.3帧格式。 LLC 802.3 数据链路层 10Base-T CSMA/CD MII 物理层 100Base-TX 100Base-T4 100Base-FX 传输介质 2对5类UTP 或1对STP 4对3、4、5 类UTP 2芯光纤 100Base-TX的UTP MDI连接器管脚分配表 管脚号 1 2 3 4 5 6 7 8 信号名 发送+ 发送接收+ 保留 保留 接收保留 保留 电缆编码 白色/橙色 橙色/白色 白色/绿色 绿色/白色 物理层互联设备 数据链路层互联设备 网络层互联设备 10Mbit/s以太网技术 100Mbit/s以太网技术 项目四:小型办公室对等网络的组建 任务2: 多交换机小型对等网的组建 多交换机小型对等网的组建 随着高校扩招,计算机数量由15台逐步 增加到了50台,每人1台计算机。现在需要把 计算机全部连接起来,组成一个局域网。 多交换机小型对等网的组建 ? 通过交换机级联扩展网络范围; ? 学习延伸网络距离技术; ? 练习交换机之间的级。 多交换机小型对等网的组建 ? PC计算机6台 ; ? 交换机3台 ; ? 双绞线条 ; ? 双绞线条。 多交换机小型对等网的组建 SW1:计算机系 SW3:计算机系 PC1 PC2 SW2:机电工程系 PC5 PC6 PC3 PC4 多交换机级联网络拓扑 多交换机小型对等网的组建 步骤1:硬件安装; 步骤2:TCP/IP配臵 ; 步骤3:测试; 分别在PC1、PC2、PC3、PC4、PC5、PC6上使用Ping命令测试各 计算机之间的连通性,并填入表 步骤4:交叉线级联 项目四 : 小型办公室网络的组建 课题3: 代理服务器 代理服务器的工作过程 代理服务器的功能 代理服务器的工作原理 代理服务器软件 代理服务器的工作过程 代理服务器接入是把局域网内的所有需要访问网络的 需求,统一提交给局域网出口的代理服务器,由代理服务 器与Internet上ISP的设备联系,然后将信息传递给提出需 求的设备。例如用户计算机需要使用代理服务器浏览络信息,用户计算机的IE浏览器不是直接到Web服务器去取 回网页,而是向代理服务器发出请求,由代理服务器取回 用户计算机IE浏览器所需要的信息,再反馈给申请信息的 计算机,下图所示是客户/服务器工作模式。代理服务器 能够让多台没有公网IP地址的计算机,使用代理功能高速、 安全地访问Internet。 Internet PC机 代理服务器 代理服务器工作过程 代理服务器是介于用户计算机和网络服务器之间的一 台中间设备,需要满足局域网内所有的计算机访问 Internet服务的请求,因此,大部分代理服务器就是一台 高性能的计算机,具有高速运转的CPU和大容量的高速缓 冲存储器(Cache),其中Cache存放最近从Internet上取 回的信息,共网络内部的其它访问者申请相同信息时,不 重新从网络服务器上取数据,而直接将Cache上的数据传 送给用户的浏览器,这样就能显著提高浏览速度和效率。 代理服务器的功能 提高访问速度 客户要求的数据先存储在代理服务器的 高速缓存中,下次再访问相同的数据时,直 接从高速缓存中读取,对热门网站的访问, 优势更加明显。 起到防火墙的作用 局域网内部艘用使用代理服务器的用 户,都必须通过代理服务器访问远程站点, 因此在代理服务器上设臵相应的限制,过滤 或屏蔽掉某些信息,对内网用户访问范围进 行限制,起到防火墙的作用。 安全性得到提高 无论是上网聊天还是浏览网站,目的网 络只能知道访问用户来自代理服务器,而用 户的真实IP就无法知道,从而使用户的安全 得以提高。 代理服务器的工作原理 当局域网中的计算机需要访问Internet时,该计 算机的访问请求首先发送到代理服务器,代理服务器 查找本地的缓存,如果请求的数据(如WWW页面)可以 查找到,则把该数据直接传给局域网中发出请求的计 算机;否则代理服务器访问Internet,获得相应的数 据,并把这些数据发送给发出请求的计算机,同时把 数据存储在本地缓存,代理服务器缓存中的数据会不 断更新。 代理服务器软件一般安装在一台性能比较突出, 且同时装有调制解调器和网卡或者有两块网卡的高性 能计算机上。在局域网中的每一台计算机都作为客户 机,必须拥有一个独立的IP地址,而且事先在客户机 软件配臵使用代理服务器,只向代理服务器的IP地址 和服务端口号。当代理服务器启动时,将利用一个名 为Winsock的动态连接程序,来开辟一个指定的端口, 等待用户的访问请求。 代理服务器软件 分类 网关型代理服务软件 代理型代理服务软件 网关型代理服务软件 网关型代理服务软件主要作用是实现端口地址转 换(PAT,是NAT的一种),有时也称为软件路由。 网关型代理是建立在网络层上,安装、设臵简单, 但管理功能弱,性能好,客户机不需特别设臵就可 以实现浏览、FTP、SMTP、QQ等上网的全部功能。所 以网关型代理又叫做全透明代理。网关型代理软件 有Windows自带的Internet连接共享、Windows 2000 /2003的路由sygate、winroute等。 客户机配臵 在使用网关型代理服务的网络中,客户机不需要特 别的配臵,只需设臵好TCP/IP,将默认网关地址设臵为 安装了网关型代理服务软件的主机的IP地址。 代理型代理服务软件 代理型代理服务软件作用是代理客户机上网。它建 立在应用层,安装、设臵稍微复杂,对每一种应用,都 要分别在服务器和客户端进行设臵。默认只开通部分服 务(如HTTP、FTP等)的代理,对某些服务(如QQ等) ,必须为客户机另行开通代理,而客户端也要对应用软 件进行相应设臵。代理型代理的管理功能强。代理型代 理服务软件有ISA Server、CCProxy、WinRouter、 WinGate等。 客户机配臵 在使用代理型代理服务软件的网络中,客户机需要 作一些特别的配臵,不仅仅是TCP/IP的配臵,并且对不 同的网络应用软件(如浏览器、FTP软件)要分别进行 配臵。 两种通用的代理服务器软件 Windows操作系统自带的ICS软件 ICS(Internet Connection Sharing)是 Windows操作系统针对家庭网络或小型局域网 提出的一种Internet连接共享服务软件。ICS 功能非常简单,配臵也比较容易,是 Windows2000以上操作系统默认安装的服务。 第三方的代理服务器软件Sygate 具有更加强大的功能,支持更多的用户 数代理上网,支持用户上网的安全访问控制 ,支持日志功能等。 代理服务器的工作过程 代理服务器的功能 代理服务器的工作原理 代理服务器软件 项目四:小型办公室对等网络的组建 任务3: 小型局域网通过代理服务器接入Internet 小型局域网通过代理服务器接入Internet 学院机电工程系单位的内部局域网,和计算 机系的内部局域网连在一起,教师提出在不增加 费用的情况下通过优化来提高网络访问速度。 小型局域网通过代理服务器接入Internet ? 了解代理服务器连接技术; ? 配臵代理服务器软件实现局域网代理访问Internet。 小型局域网通过代理服务器接入Internet ? PC计算机3台; ? 1台8换机; ? 4条直通线; ? 代理服务器(用PC机来代替,安装两块网卡)。 小型局域网通过代理服务器接入Internet 校园网 代理服务器 PC1 PC2 PC3 企业内部网络通过代理服务器接入Internet 小型局域网通过代理服务器接入Internet 步骤1:硬件连接; 步骤2:配臵代理服务器的局域网网段; 步骤3:代理服务器ICS设臵; 步骤4:客户端的配臵; 步骤5:测试。 项目四 : 小型办公室网络的组建 课题4: 传输介质--光纤 吉比特以太网技术 万兆位以太网技术 光纤传输介质 光纤通信的基本原理 交换机之间的光缆连接 吉比特以太网技术 万兆位以太网技术 光纤传输介质 光纤传输的优点 (1)光纤通信的频带很宽,理论可达30GHz。 (2)电磁绝缘性能好。 (3)衰减较小。 (4)中继器的间隔较大,因此可以减少整个通道中继器的数目, 可降低成本。 (5)重量轻,体积小,适用的环境温度范围宽,使用寿命长。 (6)抗化学腐蚀能力强,适用于某些特殊环境下的布线)光纤通信不需要电源,使用安全,可用于易燃、易爆场所。 光纤的结构 光纤纤芯 光纤纤芯 包层 涂覆层 光纤的结构 包层 涂覆层 在信号在光纤中是怎样进行传输的呢? 包层 纤 芯 折射角 包层 (低折射率的媒体) 纤芯 (高折射率的媒体) 入射角 包层 (低折射率的媒体) 低折射率 (包层) 高折射率 (纤芯) 光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射 光纤的分类 按构成光纤 的材料分类 玻璃光纤 胶套硅光纤 塑料光纤 按传输 模式分类 单模光纤 多模光纤 输入脉冲 单模光纤 输出脉冲 多模光纤 输入脉冲 输出脉冲 按光纤横 截面上的 折射率分布 均匀光纤 非均匀光纤 按光纤的工 作波长分类 短波长光纤 长波长光纤 超长波长光纤 光缆及其结构 光纤传输系统中直接使用的是光缆而不是光纤 缓冲层 光纤的最外面 光缆加强元件 光缆护套 光纤连接器件 SC-SC光纤跳线 SC-ST光纤跳线 LC光纤跳线 MT-RJ光纤跳线 光纤通信的基本原理 双绞线 电信号 光纤跳线 光信号 光缆 光信号 光电转换器 光电转换 利用光纤传递光脉冲可以完成通信。光源被放臵在 发送端,光源可以是发光二极管或半导体激光器,使光 源在电脉冲的作用下产生光脉冲,在接收端利用光电二 极管制成光检测器,可以检测到光脉冲时便可还原出电 脉冲。 由于光信号目前只能单方向传输,所以,目前光纤 通信系统通常都是用2芯,一芯用于发送信号,一芯用于 接收信号。 由于传输的光线没有向外部溢出,只存在玻璃中的 损耗,可以使光线在光纤中传播较长的距离。如果采用 损耗低的石英玻璃作为纤芯,效果会更好。 交换机之间的光缆连接 连接光电收发器与交换机时,应当注意以下几个方面的问题: (1)连接光电收发器与交换机的双绞线跳线)连接光电收发器与光纤配线架的光纤跳线通常为 ST-SC,SC端连接至光电收发器,ST端连接至光纤配线)光纤跳线的类型与芯径必须与布线中使用的光纤完 全相同。 (1)光纤跳线的交叉连接 所有交换机的光纤端口都是2 个,分别是一发一收。当然,光 纤跳线根,否则端口之 间将无法进行通讯。当交换机通 过光纤端口级联时,必须将光纤 跳线两端的收发对调,当一端接 “收”时,另一端接“发”。同 理,当一端接“发”时,另一端 接“收” . 光纤端口的级联 (2)光纤跳线及光纤端口类型 光纤跳线分为单模光纤和多模光纤。交换机光纤端 口、跳线都必须与综合布线时使用的光纤类型相一致, 也就是说,如果综合布线时使用的多模光纤,那么,交 换机的光纤接口就必须执行1000Base-SX标准,也必须使 用多模光纤跳线;如果综合布线时使用的单模光纤,那 么,交换机的光纤接口就必须执行1000Base-LX/LH标准, 也必须使用单模光纤跳线。 需要注意的是,多模光纤有两种类型,即62.5/125μm 和50/125μm。虽然交换机的光纤端口完全相同,而且两者 也都执行1000Base-SX标准,但光纤跳线的芯径必须与光缆 的芯径完全相同,否则,将导致连通性故障。 另外,相互连接的光纤端口的类型必须完全相同,或者 均为多模光纤端口,或者均为单模光纤端口。一端是多模光 纤端口,而另一端是单模光纤端口,将无法连接在一起。 吉比特以太网技术 吉比特以太网概述 千兆位以太网标准是对以太网技术的再次扩 展,其数据传输率为1000Mbps 即1Gbps,因此也 称吉比特以太网。 LLC子层 LLC 802.3 全双工/流量控制协议 CSMA/CD半双工方式 GMII 数据链路层 MAC子层 物理层 IEEE 802.3ab IEEE 802.3z 1000Base-T 1000Base-LX 1000Base-SX 1000Base-CX 传输介质 超5类或6类 UTP 多模光纤 单模光纤 多模光纤 150Ω STP 1Gbit/s以太网的定时设臵 参数 比特时间 碰撞槽时间 帧间隙 冲突重试限制 冲突回退限制 冲突拥塞信号尺寸 最大无标记尺寸 值 1ns 4096bit-times(4.096nm) 96位 16 10 32位 1518字节 最小帧尺寸 512位(64字节) 1000Base-X 1000Base-X是指3种独立的以太网标准,他们都使用光缆。 1000Base-SX标准 1000Base-SX标准是一种在收发器上使用短波激 光作为信号源的媒体技术。这种收发器上配臵了激光 波长为770~860nm(一般为850nm)的光纤激光传输器 ,不支持单模光纤,仅支持62.5μm和50μm两种多模 光纤。对于62.5μm多模光纤,全双工模式下最大传 输距离为275m,对于50μm多模光纤,全双工模式下 最大传输距离为550m。数据编码方法为8B/10B,适用 于作为大楼网络系统的主干通路。 1000Base-LX标准 1000Base-LX是一种在收发器上使用长波激 光作为信号源的介质技术。这种收发器上配臵了 激光波长为1270~1355nm(一般为1310nm)的光 纤激光传输器,它可以驱动多模光纤和单模光纤。 使用的光纤规格为62.5μm和50μm的多模光纤, 9μm的单模光纤。 1000Base-LX标准 对于多模光纤,在全双工模式下,最长的传输 距离为550m,数据编码方法为8B/10B,适用于作为 大楼网络系统的主干通路。 对于单模光纤,在全双工模式下,最长的传输 距离可达5km,工作波长为1300nm或1550nm,数据 编码方法采用8B/10B,适用于校园或城域主干网。 1000Base-ZX标准 1000Base-ZX是一种在收发器上使用长波 激光作为信号源的介质技术,使用的光纤规 格为9μm的单模光纤。在全双工模式下,最 长的传输距离可达70?100km,工作波长为 1550nm,适用于校园或城域主干网。当传输 距离小于25km时,需要5db或10db的衰减器。 1000Base-T标准 在千兆以太网的MAX子层,除了支持以往的 CSMA/CD 协议外,还引入了全双工流量控制协议。其 中,CSMA/CD 协议用于共享信道的争用问题,即支持 以集线器作为星型拓扑中心的共享以太网组网;全双 工流量控制协议适用于交换机到交换机或交换机到结 点之间的点对点连接,两结点间可以同时进行发送与 接收,即支持以交换机作为星型拓扑中心的交换以太 网组网。 1000Base-CX标准 1000Base-CX的媒体是一种短距离屏蔽铜缆,最 长距离达25m,这种屏蔽电缆是一种特殊规格高质量 的TW型带屏蔽的铜缆。连接这种电缆的端口上配臵9 针的D型连接器。1000Base-CX的短距离铜缆适用于交 换机间的短距离连接,特别适用于千兆主干交换机与 主服务器的短距离连接。 快速以太网和吉比特以太网自动协商 在将网络升级到更新以太网技术的时候,快速以太 网和吉比特以太网的自动协商是有效的,并且能够维护 向后兼容性。 在IEEE802.3规范要求,只有在链路伙伴都配臵为自 动协商的条件下,接口才能发送链路伙伴的自动协商参 数。如果某个链路伙伴被应编码为100Mbit/s和全双工, 而另一个链路伙伴配臵为自动协商,那么因为自动协商 的链路伙伴不能从另一个链路伙伴接收到自动协商参数, 所以就会发生双工不匹配。当发生上述情况的时候,自 动协商链路默认采用半双工模式。 万兆位以太网技术 万兆以太网的技术特色 (1)在物理层面上。万兆以太网是一种采用全双工与 光纤的技术,其物理层(PHY)和OSI模型的第一层(物理 层)一致,它负责建立传输介质(光纤或铜线)和MAC层 的连接,MAC层相当于OSI模型的第二层(数据链路层)。 万兆以太网的技术特色 (2)万兆以太网技术基本承袭了以太网、快速以太网 及千兆以太网技术,因此在用户普及率、使用方便性、网 络互操作性及简易性上皆占有极大的引进优势。在升级到 万兆以太网解决方案时,用户不必担心已有的程序或服务 是否会受到影响,升级的风险非常低,同时在未来升级到 40Gbps甚至100Gbps都将有很明显的优势。 万兆以太网的技术特色 (3)万兆标准意味着以太网将具有更高的带宽(10Gbps) 和更远的传输距离(最长传输距离可达40km)。 (4)在企业网中采用万兆以太网可以更好地连接企业网 骨干路由器,这样大大简化了网络拓扑结构,提高网络性 能。 (5)万兆以太网技术提供了更多的更新功能,大大提升 QoS。因此,能更好的满足网络安全、服务质量、链路保 护等多个方面需求。 万兆以太网的技术特色 (6)随着网络应用的深入,WAN/MAN与LAN融和已经成 为大势所趋,各自的应用领域也将获得新的突破,而万兆 以太网技术让工业界找到了一条能够同时提高以太网的速 度、可操作距离和连通性的途径,万兆以太网技术的应用 必将为三网发展与融合提供新的动力。 万兆以太网技术介绍 (1)物理层 IEEE 802.3ae标准 万兆以太 网支持 IEEE 802.3an标准 10G串行物理媒体层 名称 10Gbase-T 10Gbase-T 10Gbase-T 10Gbase-T 描述 双绞铜线 双绞铜线 双绞铜线 双绞铜线类EA级F/UTP F级FA级 传输距离 55m 100m 100m 100m 10GBASE-SR 10GBASE-LR 805nm LAN接口 1310nm LAN接口 50/125?m多模光纤 62.5/125?m多模光 纤 65m 300m 10GBASE-ER 10GBASE-LW 10GBASE-EW 1550nm LAN接口 1310nm WAN接口 1550nm WAN接口 50/125?m多模光纤 单模光纤 单模光纤 10km 40km (2)传输介质层 IEEE 802.3ae目前支持9/125?m单模、50/125?m 多模和62.5/125?m多模三种光纤。IEEE 802.3an支持 6A类双绞线以太网的帧格式和最大/最小帧 长度,支持多层星型连接、点到点连接及其组合,充分兼 容并已有应用,不影响上层应用,进而降低了升级风险。 与传统的以太网不同,802.3ae仅仅支持全双工方式, 而不支持单工和半双工方式,不采用CSMA/CD机制,采用 全双工流量控制协议;802.3ae不支持自协商,可简化故 障定位,并提供广域网物理层接口。 光纤传输介质 光纤通信的基本原理 交换机之间的光缆连接 吉比特以太网技术 万兆位以太网技术 项目四:小型办公室对等网络的组建 任务4: 跨区域小型网络的组建 跨区域小型网络的组建 计算机系和机电工程系的局域网建好并连入Internet 后,汽车工程系也组建了自己的局域网,也想把自己的局 域网接入计算机系,但汽车工程系在另一座办公楼,两者 之间的距离300米。汽车工程系和计算机系所在办公楼达到 300米,超过了双绞线m的距离极限,这时需要采用 光纤作为传输介质。 跨区域小型网络的组建 ? 了解代理服务器连接技术; ? 配臵代理服务器软件实现局域网代理访问Internet。 跨区域小型网络的组建 ? PC计算机6台; ? 3台交换机; ? 10条直通线; ? 两个多模光纤转换器; ? 一条两芯SC-SC光纤跳线。 跨区域小型网络的组建 Sw1 计算机系 sw3 汽车工程系 机电工程系 Sw2 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 跨区域交换机光纤级联 跨区域小型网络的组建 步骤1:硬件安装; 步骤2:TCP/IP配臵; 步骤3:测试; 步骤4:故障检测。

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