第五章局域网技术基础及应用

要点：
以太网组网方法
局域网组网设备
综合布线子系统设计

1.虚拟局域网分类
基于端口的虚拟局域网
基于MAC地址的虚拟局域网
基于网络层地址定义的虚拟局域网
基于IP广播组的虚拟局域网

2.Ethernet 物理层标准命名方法
⚫ 标准以太网的物理层采用 IEEE 802.3 x Type-y-Name 命名规则：
⚫ 其中 x 表示传输速率，单位为 Mbit/s；
⚫ y 表示网段的最大长度，单位为 100m；
⚫ Type 表示传输方式是基带还是频带；
⚫ Name 表示局域网的名称
10-base-t 非屏蔽双绞线 RJ45 新型拓补

3.局域网的分类
⚫ 传统以太网：传输速率为 10Mbit/s 的以太网；（标准）10BASE-T
（1）几种标准：①同轴电缆_10BASW-2 10BASE-5,②双绞线_10BASE-T
（2）（标准）10BASE-T的集线器可以监听该链路中的数据包。

⚫ 快速以太网(Fast Ethernet)，即 FE：传输速率为 100Mbit/s 的以太网；
（1）协议 IEEE802.3u
（2）保持传统以太网帧结构与介质访问控制方法不变
（3） LLC：IEEE802.3标准，MAC使用CSMA/CD。
（4）提供10Mbps 100Mbps自动协商。
（5）专用接口：MII将MAC和物理层分割，支持CSMA/CD信号。
（6）分类
① 100BASE-TX：5类非屏蔽双绞线，屏蔽双绞线
全双工：使用两队双绞线，一对发送一队接收
② 100 BASE-FX 2条光纤，一条发送一接收，最长415m，编码4B/5B-NRZI，全双工
③ 100BASE-T4 使用4对3类非屏蔽双绞线，3对传输，1对检查控制。
半双工方式，最长网段100m
⚫ 吉比特以太网简称为 GE：传输速率为 10Gbit/s 的以太网简称为 10GE。

4 . 自动协商：
只能用于使用双绞线的以太网，并且规定自动协商过程在500ms内完成
按优先级：
① 100BASE-TX：100BASE-FX：全双工
② 100BASE-TX半双工
③ 10BASE-T，全双工
④ 10BASE-T半双工

5 . 局域网互联设备:
⚫ 中继器：中继器（Repeater）负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能（以此来延长网络长度）
两节点间距离过大，可以使用中继器完成。543规则：只允许出现5个网段4个中继器

⚫ 集线器：
① 集线器工作在物理层。所有节点通过双绞线连接到一个集线器上时，它们仍然执行 CSMA/CD 介质访问控制方法，从一个节点发送数据所有节点都能接受，因此连接在一个集线器上的所有节点共享一个冲突域。不能同时发送数据帧但是可以同时接收数据帧。
② 网络节点都通过不超过 100m 的双绞线连接至集线器，在物理上构成星型拓扑结构。在星型结构中，当其中一个节点的线路发生故障时，不会影响其他节点。
③ 一个集线器有多个端口，每个端口通过 RJ-45 插头，用两对双绞线与一个工作站上的适配器相连。
④ 网络链路中串接一个集线器可以监听该链路中的数据包。

⚫ 网桥：
网桥是在数据链路层实现网络互联的设备。

① 网桥能够互联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。
② 网桥以接收、存储、地址过滤与转发的方式实现互联的网络之间的通信。
③ 透明网桥：透明网桥的标准为 IEEE 802.1d；
一般用于两个 MAC 层协议相同的网段之间的互联；采用生成树算法；
④/MAC地址表
⑤ 网桥一般只有一个CPU通过软件方法完成接收、存储、地址过滤与转发。

⚫ 交换机：
① 交换机是一种基于 MAC 地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。
② 交换机的硬件系统可以实现多个端口并发连接，支持多达 128 个端口
③ 交换机一般使用为帧转发专门设计的 ASIC 芯片，或采用多 CPU 并发工作的结构，因而交换机的帧过滤和转发速率要高于网桥
④ 交换机具有存储转发和直接转发两种帧转发方式。
⑤ 交换机在源端口与目的端口间建立并发连接

6.双绞线
⚫ 双绞线是综合布线工程中最常用的一种传输介质，可以传输模拟信号和数字信号，特别适用于较短距离的信息传输。、
⚫ 双绞线分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）两种
① 非屏蔽双绞线：电缆线对外无金属屏蔽层，抗电磁干扰能力较差；
传输信息时易向外辐射泄漏，安全性较差；
由于其体积小、重量轻、弹性好且价格低，是结构化布线系统中最常用的通信介质。
② 屏蔽双绞线：电缆线对外包有一层金属箔，具有较好的抗干扰性；价格高，体积、重量大，不易施工等不足；主要用于外界电磁干扰较大或对数据传输安全性要求较高的环境中。

7.生成树协议标准
① 生成树算法为每个桥分配一个唯一的标识（MAC 地址和一个优先级组成）。每个网桥的端口都分配一个该网桥中的唯一标识，称之为“端口标识”。为建造生成树,首先必须选出一个网桥作为生成树的根。实现方法是每个网桥都广播它的标识,标识最低的网桥被选为生成树的根，接着按根网桥到每个网桥的最短路径来构造生成树。
② 生成树协议（Spanning Tree Protocol,STP）
IEEE 802.1d 标准规定了 STP 协议，它能够逻辑地阻断网络中存在的冗余链路，以消除路径中的环路，并可以在活动路径出现故障时，重新激活冗余链路来恢复网络的连通，保证网络的正常工作。

8. 综合布线子系统设计
⚫ 建筑群子系统
建筑群子系统是指由两个或两个以上建筑物的电话、数据、电视系统组成的一个建筑群综合布线系统。
⚫ 设备间子系统
设备间是线路管理的集中点，是配线设备和通信设施的所在地，是安放众多用户共用通信装置的场所。在设备间子系统，通过垂直干线或水平干线子系统连接到管理子系统。

⚫ 管理子系统管理子系统设置在楼层配线间，是水平子系统电缆端接和主干系统电缆端标的场所，设置在楼层配线间中，由楼宇主配线架、楼层配线架、转换插座及跳线组成，包括干线接线间或卫星接线间内的交叉互联设备。

⚫ 干线子系统
干线子系统即建筑物主馈电缆，包括干线接线间至各远程通信(卫星)接线间、设备间至网络端口、主设备间和计算机中心之间、设备间至建筑群子系统设施间的连接线缆，设备间的主干线缆。

干线子系统主要有点对点结合、分支结合两种：
①点对点结合。
点对点结合是最简单、最直接的线缆连接方法，每根干线电缆直接延伸到楼层配线间。
②分支结合。
分支结合采用一根通信容量较大的主馈电缆，再通过交接盒分成若干根容量较小的电缆，分别连到各个楼层。

⚫ 水平子系统设计
水平子系统是综合布线系统的分支部分，是综合布线工程中工程量最大、范围最广、最难施工的一个子系统。它由通信引出端(又称信息插座)至楼层配线架以及它们之间的缆线组成。一般电缆长度不超过 90m。

线缆类型的选择：由用户要求和布线环境决定。
在水平布线子系统中，线缆选择方案主要有：
① 采用 4 类或 5 类双绞线，满足 10Mbit/s 以下低速率数据和语音传输；
② 采用 5 类或 6 类双绞线，满足 10Mbit/s 以上、100Mbit/s 以下高速率数据传输；
③ 采用光纤或 6 类双绞线，满足 100Mbit/s 以上、宽带数据和复合信号传输；
④ 采用 5 类、6 类双绞线和光纤混合布线是比较经济的方案。

⚫ 工作区子系统设计
工作区子系统指从终端设备出线到信息插座的整个区域。可支持常见的终端设备电话机、计算机、数据终端、传感器以及监视器等。

工作区子系统设计主要有：
信息插座类型和数量的确定
① 信息插座有嵌入式安装插座（暗座）、多介质信息插座（光纤和铜缆）和表面安装插座等类型可供选择。
其中，嵌入式安装插座用于连接双绞线，多介质信息插座可用于连接铜缆和光纤，用以满足用户“光纤到桌面”的需要。
② 已有建筑一般使用表面安装(明装）的信息插座，新建筑物一般使用采用嵌入式(暗装)信息插座
适配器的选择
① 当设备连接器采用不同于信息插座的连接器时,可选择专用电缆或适配器。
② 在单一信息插座上进行两项服务时，宜采用一线两用器或“Y”形适配器。
③ 连接使用不同信号的数模转换或数据速率转换装置时，宜采用适配器。
④ 水平子系统中选用的介质类别（电缆）与设备所需的介质类别（电缆）不同时，宜采用适配器。
配置要求从低到高：基本型，增强型（同心双绞线）（光纤和同心双绞）线