本章主要內容

?LAN的特點

.：.LAN的體系結構

。LAN的基本組成

oLAN的基本網型

?以太網(Ethernet)

*10BASE系列以太網

?其他LAN類型

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P118

。跨越一個物理上有限的距離（一般在10km以內）

為一個單位或組織擁有

共享傳輸信道

。傳輸速率高（1?100Mbps）

誤碼率低（10-8?10-11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，其他所有站收）

或組播（一站發，多站收）。

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9

。與廣域網相比，廣域網主要問題是如何充分利用

信道和通信設備，局域網主要問題是多源、多目

的數據鏈路管理。

鏈路（link）中間沒有任何交換結點的點到點間

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。要傳輸數據，還須具有控制數據

傳輸的規程（協議）。

數據鏈路（datalink）=物理鏈路+實現可靠傳輸

控制協議所需的硬件和軟件

。一條物理鏈路可以復用多條數據鏈路

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P119

?3.2.1OSI參考模型與LAN

局域網的體系結構遵循但并不完全符合

OSI參考模型。由于局域網只是一個通信

網，所以只有OSI參考模型的低3層和應用

層，而且網絡層并非必要（共享傳輸介質

時，由于任意兩節點間只有一條鏈路，無

需進行路由選擇和流量控制）。

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物理層

作用在一條物理傳輸媒體上，實現數據鏈

路實體之間透明地傳輸各種數據的比特流O

數據鏈路層

I作用在不太可靠的物理鏈路上，通過數據

鏈路層協議（鏈路控制規程）實現可靠的數據

傳輸。

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一、物理層

1.OSI的物理層

主要解決接口設備的四個特性：

機械特性連接器形狀、引腳數等

電氣特性信號的電氣參數等（如電壓量值）

功能特性接口引腳的分配等（某一引腳處出

現某一電平的電壓表示的意義）

過程特性傳輸數據順序、通信方式（雙工/

半雙工）等

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1.OS/的物盤

①機械特性

規定了物理連接時對

插頭和插座的幾何尺

寸、插針或插孔芯數

及排列方式、鎖定裝

置形式等。

各類已被ISO標準化了的DCE

連接器的幾何尺寸及插孔芯數

和排列方式。

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②電氣特性1.0S1的物理卓、

規定了在物理連接上導線的電氣連接及有關的電咱路自需

性，一般包括：接收器和發送器電路特性的說明、表示信

號狀態的電壓/電流電平的識別、最大傳輸速率的說明、以

及與互連電纜相關的規則等。

物理層的電氣特性還規定了DTE-DCE接口線的信號電平、發

送器的輸出阻抗、接收器的輸入阻抗等電器參數。

㈤非平衡發送器接收器（b）非平衡發送器差動接收器（C）平衡發送器差動接收器

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

衡方式二種o莆田學院計算機教研室2003年3月

③功能特性

規定了接口信號的來源、作用以及其它信號之

間的關系。

④過程特性

規定了使用交換電路進行數據交換的控制步驟,

這些控制步驟的應用使得比特流傳輸得以完成。

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1.OSI的物叁

物理層協議舉例EIARS-232-C接口標準'

日ARS?232?C是由美國電子工業協會EIA(ElectronicIndustry

Association)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。

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1.OSl的物4

物理層協議舉例EIARS-232-C接口標準’

RS-232-C的機械特性

RS-232-C的機械特性規定

2514

使用一個25芯的標準連接DB-25型插座

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。gg

DB-9型插座

實際的用戶并不一定需要用到RS-232-C標準的全集，這

在個人計算機(PC)高速普及的今天尤為突出，所以一些

生產廠家為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。

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T,

1.OS/的物理層

物理層協議舉例EIARS-232-C接口標準

RS-232-C的電氣特性

RS-232-C的電氣特性規定邏輯'T的電平為75至-5伏，

邏輯“0”的電平為+5至+15伏，也即RS-232-C采用+15伏和

75伏的負邏輯電平，+5伏和-5伏之間為過渡區域不做定

義。

負電平正電平

邏輯“0”

過渡區域邏輯狀態

信號狀態空號

功能狀態

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1.OSI的物理層、

物理層協議舉例EIARS-232-C接口標準

RS-232-C的功能特性

RS-232-C的功能特性定

義了25芯標準連接器中

的20根信號線，其中2根

地線、4根數據線、11根準備發送

數據設備就緒

控制線、3根定時信號線、

剩下的5根線做備用或未

K定義。

右表為RS-232引腳分配

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1.OS/的物為

物理層協議舉例EIARS-232-C接口標準

RS-232-C的過程特性

RS-232-C的工作過程是在各根控

制信號線有序的“ON”（邏輯“0”）

保滬地線

和“OFF”（邏輯“1”）狀態的配合輔助發送數據?14

2?發送數據

發送定時?

153，接麒據

下進行的。在DTE—DCE連接的情輔助投收數據

9164?請求發送

接收定時

況下，只有CD（數據終端就緒）和5,準備發送

本地回路?

186+螂設備就緒

（數據設備就緒）均為狀輔助請求發送?

CC“0N”191?信號地線

數據終端就緒

?208,載波檢測

態時，才具備操作的基本條件：信號質量檢側器

?219a-

響鈴指示-?22

10t-?保留或未分配

此后，若DTE要發送數據，則須數雕率選擇

?2311。

發送定時?24

先將CA（請求發送）置為“0N”狀12d輔助載波檢測

測試方式

態，等待CB（清除發送）應答信號,2513e-輔助準備發送

為“0N”狀態后，才能在BA（發送

數據）上發送數據。

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2.LAN的物理層定

LAN的物理層沒有采用DTC/DCE模型,它定義的是數據終端

設備和鏈路傳輸媒介的接口。這是因為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，一個與傳輸媒體無關。

如以太網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、載波監聽。

數據編碼改變了計算機使用的0、1簡單數字信號模式，能更

好地適應物理介質的特性，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、發送和接收串行比特流。

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二、數據鏈路層

問題的提出

物理層是網絡通信的傳輸基礎。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

的若干設備中的哪一個來接收信號，無法知道

要接收方的設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備

在此同時發送信號以避免“信號碰撞”發生。

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二數據鏈路層

網絡通信至少要求兩個設

備一起工作，一個發送，

一個接收。為此，需要進數據隨路控制

行大量的協調工作。例如,

在半雙工傳送方式下,必

須保證任一時刻只有一個

WhoshouldsendHowmuchdataHowcanerror

設備在傳送數據。這類傳now?maybesent?becorrected?

輸協調功能稱為“線路規

貝(linediscipline),除數據鏈路控制中的“差錯控

了線路規則，數據鏈路層制”是指允許接收方通知發

最重要的功能還有流量控送方傳送過程中是否有幀丟

制和差錯控制。這三種功失或損壞了，以及重發的協

能總稱為“數據鏈路控調。

制”。莆田學院計算機教研室2003年3月

二數據鏈路層

【作用】在不太可靠的物理鏈路上,通過數據鏈路層協議（鏈路控

制規程）實現可靠的數據傳輸。

1.OSI的數據鏈路層

主要功能：

鏈路管理通過交換信息建立、維持和釋放數據鏈路

幀同步發方打包成幀，收方能正確識別幀的起止

流量控制發送速率控制

差錯控制檢錯重發（重傳8?16次仍失敗，將作為不可恢復

的故障報告上層用戶）

信息分離區分同一信道或同一幀中數據和和控制信息

透明傳輸使收方不致于將與控制信息相同的數據當成控制

信息接收

尋址多點連接時，幀能正確送達，且收方知道發方站

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1.OSI的數據鏈路層P113

0sl的數據鏈路層采用所謂“高級數據鏈路控制協議”

(HDLC,highleveldatalinkcontrol)。

HDLC以“幀”(frame)為信息傳輸的基本單位。幀格式

如圖所示，由F、A、C、I、FCS、F六個字段組成。

h帶流?

1101100011111100110010101000111110101101011001........0111010100101011111101101

\________________________________________________________________________________________________________________,■

7

頓

888>0168

01111110地址字段控制字段信息字段工幀校驗字段01111110

F（標志）AC(要傳送的數據，任意長度)rcsF（標志）

FCS-FrameCheckSequence

HDLC的幀格式

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1.OSI的數據鏈路層二數據鏈路層

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。

01111110地址字段控制字段信息字段工幀校驗字段01111110

AC|（要展送的數據，在直K度）IFC3

F（標志）F（標志）

HDLC的幀格式

『上1T~|-JL——I—/上?__\un_/c/'、J--、ri%上+~i?I

i尋址由地址字段（8位，可擴展到16位）標識

無差錯控制由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。

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—的取/

二數據鏈路層1

1.OSI的數據鏈路層

HDLC的命令和響應均以幀的格式進行傳輸,并根據控制字

段的結構分為三種格式：P113

01111110地址字段控制字段I信息字段工幀校驗字段01111110

F（標志）Ac（要傳送的數據，任意長度）FCSF（標志）

口2I3|[bI7I8]

0信息帔（數據傳送）1-幀

1000RR幀

1010RNR械監控幀S-幀

1001REJ幀（次站對主站的響應幀）

1011SERJ幀

11無編號幀（鏈路管理）U-幀

控制字段的第5位都是P/F（探詢/結束）位。當一幀從主站發

出時，如果該位為“1”，表示“探詢”，要求從站給出響

應。從站響應是多幀的，最后一幀該位為“1”，表示“結

束”o莆田學院計算機教研室2003年3月

1.OSI的數據鏈路層二數據鏈路層,

信息幀(I幀)要傳送的數據和捎帶的流量控制、差錯控制

等信息

監視幀(S幀)均為次站對主站的響應幀，不帶信息字段

RR(receiveready)幀接收準備好，希望主站繼續發送

RNR(receivenotready)幀從站正忙(緩沖區滿等)，

希望主站停止發送

REJ(reject)幀要求重發N(R)順序號起各幀(被拒收)

SERJ(selectivereject)幀要求重發順序號為N(R)的

那一幀

無編號幀(U幀)用于鏈路管理(包括數據鏈路的建立、釋放、

恢復的命令和響應)

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2.LAN的數據鏈路層P119-121二數據鏈路層,

由于采用多站共享傳輸介質方式，

必須解決信道如何分配以解決信道osi參考模型IEEE802LAN參考模型

爭用問題，必須有媒體訪問控制功

能。此外，由于LAN采用的拓撲結構

與傳輸媒體的多樣性，必須提供多

種媒體訪問控制方法。所以其數據

鏈路層要求也更為復雜，和物理層

一樣，分為兩個子層：

與傳輸媒體有關（媒體訪問控制層）

與傳輸媒體無關（邏輯鏈路控制層）

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2.LAN的數據鏈路層P119-121二、數據鏈路層,

MAC（媒體訪問控制，mediumaccesscontrol）子層

負責執行在物理層基礎上進行無

差錯通信，有管理多個源鏈路和

多個目的鏈路的功能（對不同的甌層

局域網，其MAC子層是不相同的,表示層麒層

所以將在后面介紹）。箕裾

鞫層

主要功能：

網絡層LLC（造輻璉珞控制）子層

①管理鏈路上的通信（實現和維護轆能層.證誕褊前施i百層…

MAC協議）物理層

②發送時將數據組裝成帶有地址和

差錯校驗字段的MAC幀

③接收時拆卸幀，并執行地址識別

和差錯校測

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LT

二數據鏈路,

2.LAN的數據鏈路層P119-121

LLC（邏輯鏈路控制,logicallinkcontrol）子層

LLC訪問服

主要功能：

①建立和終止鏈路（建立和釋，務點（SAP）

翅IKE8O2LAN參考模型

2

數據鏈路層的邏輯連接，通過

SAP向高層提供邏輯接口）表不層層

舔層

②控制幀流量（具有幀的接收、發至

送控制功能）網絡層LLC健輔潞控制）裾

犍耀層

—---

③確認幀（具有幀差錯控制功能）物理層PLS（物理信令）子層

④幀排序（給LLC幀加上序號）瓦?福SSSS行薦

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數據鏈路層

2.LAN的數據鏈路層

會議代表上學獨鞅人員SAP

（U）（“）（H

一LLC弓氏醐麗點人激）

M或便郵觸榭煙依）

PHYSICS（褊號排肚/放電工陽

交通線路（公路微路怵路偏空手）

LLC層提供的4種不同類型的服務：

操作類型1（LLC1）不確認的無連接服務（數據報服務）

局域網中最為廣泛使用，尤其適合點一點通信、廣播通信和組播通信（以太網即

用之）。此時，端到端的差錯控制和流量控制由高層協議提供。

操作類型2（LLC2）面向連接服務（虛電路）

特別適合在一定時間內向同一目的地連續發送許多或傳送很長的數據文件。

操作類型3（LLC3）帶確認的無連接服務（可靠的數據報）

不建連接先發出信息，收方發確認信息。（只用于令牌總線）

操作類型4（LLC4）高速傳送服務（只用于城域網）

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3.2.2IEEE802標準系列見P127

。IEEE802委員會為局域網制定了一套標準，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標準描述了數據鏈路層的上部，它使用了LLC

（邏輯鏈路控制）協議。該標準總的說來是基于HDLC

數據鏈路控制協議，但又不是HDLC的幀結構，HDLC

關于位填充、結束標志等不適用于局域網，因此被

LLC刪除。

*802.3、802.4和802.5分別了描述了3個局域網標準，

即CSMA/CD、令牌總線和令牌環標準。IEEE802.2邏

輯鏈路控制（LLC）標準與媒體訪問控制（MAC）標

準一起執行數據鏈路層功能。

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322IEEE802標準系列P127

高層協議高層協議

802.1網絡互連（工nternetworking）網絡層

802.2邏輯鏈路控制（LLC）

802.3802.4802.5數據鏈路層

CSMA/CDTokenBusToken

Ring

以太網令牌總線網令牌環網

物理目」-物理信令（PLS）子層

工物理媒體連接件（PMA）子層物理層

IEEE參考模型OSI參考模型

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以W/S系統總線型以太網為例:

打印機等工作站（VS）工作站

其他

網絡:

服務器（FS）工作站（琳）

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3.3.1硬件組成

①文件服務器（FileServer）專用服務器/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

務器。不同廠商之間的系統無法相互替代）

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3.3.1硬件組成

③傳輸媒介（教材P502.2節）

?雙絞線

?同軸電纜

?光導纖維（光纖）

?無線麗俞后線電/微波/紅外/激光）

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3.3.1硬件組成

③傳輸媒介（教材P502.2節）

?雙絞線（Twisted-PairCable）見P51

“雙絞”的作用是減少相鄰導線的電磁干擾。

雙絞線可分為：

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）/數字通信（基帶信號）均可使用；

單位價格最低，但每根只能連接一站點，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

于計算機網絡的信號（數字信號）傳輸（需經MODEM處理）。

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3.3.1硬件組成

③傳輸媒介（教材P502.2節）

?雙絞線（Twisted-PairCable）見P51

按其傳輸性能，雙絞線通常又分為——

1類線用于W5Mbps傳輸（適用于語音/低速傳輸）

2類線用于W5Mbps傳輸（適用于語音/低速傳輸）

3類線用于W16Mbps傳輸（最常用的10M以太網用電纜,4芯）

4類線用于＜20Mbps傳輸

5類線用于W100Mbps傳輸（8芯）

超5類線用于W155Mbps傳輸（8芯，目前最常用的網絡電纜）

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）

標準規定計算機網絡常用雙絞線（UTP）每根長度不宜超過100米。

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3.3.1硬件組成

③傳輸媒介（教材P502.2節）

?同軸電纜（CoaxialCable）見P52

可分為：

基帶傳輸（數據通信）型見P52圖2.5

50Q——RG-11A/U型（粗纜，（p10mm）

RG-58A/U型（細纜,（p5mm）

93Q——RG62型

寬帶傳輸（模擬傳輸）型

75Q——公用天線電視系統（CATV）用

（CATV還有一種300Q扁平電纜）

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3.3.1硬件組成

③傳輸媒介（教材P502.2節）

?光導纖維（光纖，OpticalFiber）見P53

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點。目前光纖的數據傳輸率已達2.4G甚至

更高速率（20G以上）。根據貝爾實驗室測試，當數據速率為420Mbps且

距離為119km無中繼器時，其誤碼率為10汽可見其傳輸質量很好。

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。

主要用于：主干網（高速）/防雷擊/保密（防竊聽）

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3.3.1硬件組成

③傳輸媒介（教材P502.2節）

?光導纖維（光纖，OpticalFiber）見P53

光纖按其傳輸模式可分為

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?光導纖維(光纖)

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

時傳輸的光纖。其光纖芯徑

在50到100|jm的范圍內，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)。多模光纖根據折射率

的分布特性，可分為漸變型

(graded-index)和突變型折射率為漸變型的光纖，其折射率隨

(step-index)兩種。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。

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?光導纖維（光纖）

多模光纖（midtimodefiber）

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,

其主要規格有：

>50|jm（纖芯直徑）/125|jm（包層直徑）

>62.5|jm（纖芯直徑）/125pm（包層直徑）

>100pm（纖芯直徑）/140|jm（包層直徑）

多模光纖對準要求不太嚴格，彎曲時損a.突變型多模光纖

耗不太靈敏，被推薦應用于所有的建筑

物綜合布線系統。支持100Mbps傳輸率

/1.5?2km和1000Mbps傳輸率/《300m范

圍的LAN。

計算機網絡一般使用62.5pm多模光纖。

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?光導纖維（光纖）

單模光纖（single-imodefiber）

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。常用規格為8.3pm（纖芯直徑）/125pm（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。

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?光導纖維（光纖）W

按工作波長光纖還可劃分為：

短波光纖（SW）85nm（0.8?0.9pm,第一窗口）均為多模

長波光纖（LW）1300nm（1.25?1.35pm,第二窗口）單模或多模

1550nm（1.53-1.58pm,第三窗口）均為單模

標準光纖類型最大距離

100Base-FX62.5/125微米多模光纖2千米

百兆位基帶10/125微米單模光纖15或40千米

1000Base-SX50/125微米多模光纖500米

千兆位基帶（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

千兆位基帶（長波）

10/125微米單模光纖5千米

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?光導纖維（光纖）

【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，一個用于輸入，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

最小曲率半徑應不小于光纜外徑的15?20倍。

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?光導纖維（光纖）

【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，一根發送數據，一根接收數據。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卡上,

而是連接到一種叫做光端器的設備上。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

的數據傳輸，其作用就是連接光端器和計算機上的網卡。一

般連接一臺計算機需要兩根光纖軟跳線，一根發送數據，一

根接收數據。

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?光導纖維（光纖）

【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

業人員進行，光的損耗約為10%。

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。

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?無線傳輸（無線電/微波/紅外/激光）P54

只能直線傳輸。紅外線和激光對環境（如雨、霧、

雷電）干擾特別敏感。微波對環境干擾不敏感，但

方向性不強，存在著竊聽、插入數據等一系列不安

全問題。主要用于移動通信和不便于鋪設有線電纜

（或光纜）的場合。

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3.3.1硬件組成

④網卡（NIC,LANCard）

?又稱“網絡接口卡”、“網絡適配器”

網卡是網絡設備（電腦等）與傳輸媒介（如電纜）間的信號轉

換接口電路和協議支持部件。

⑤其余共享的硬件資源

硬盤、打印機、Modem等

3.3.2軟件組成

①網絡操作系統（NOS）

UNIX、Windows2000（Server版）等

②工作站操作系統

Windows9X/Mle/XP等

③各種應用軟件

數據庫管理系統等

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3.4.1三大基本網型

三個LAN協議（爭用、輪詢、令牌傳遞）分別與三個

LAN的基本拓撲結構（總線型、星型、環型）相組合,

形成了三大基本網型：

以太網令牌總線網令牌環網

3.4.2其他常見網型

FDDI光纖環網

快速以太網和千兆位以太網

ATM網

無線局域網

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【以太網】使用IEEE802.3標準（即采用CSMA/CD訪問

控制方式）的網絡系統。

。由美國Xerox（施樂）公司和Stanford（斯坦福）大學聯

合開發并于75年推出，原為總線型，現已擴展到星形、

星形總線、樹形等。81年Xerox、DEC、Intel聯合推出商

業產品。85年IEEE802委員會在此基礎上頒布了802.3

標準。

。由于以太網與其他LAN類型相比，具有易用、易安裝、

易維護、低成本等諸多優點，目前世界上80?85%與

LAN相連的PC和工作站使用以太網連接。

。以太網為基帶系統，采用曼徹斯特編碼，且只支持LLC

層的類型1操作。——不確認的無連接服務（數據報服務）

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2185米

352以太網電纜標聲/二。魏線

示例：

，?50。同軸電與熹第傳輸型）

10BASE5/同軸電纜（每個網段最大長度500米）

電纜上傳輸的信號是基帶信號（數字信號）

傳輸速率為10Mbs（兆位比特/秒）

475Q同軸電纜（寬帶傳輸型）

10BROAD36同軸電纜（每個網段最大長度3600米）

電纜上傳輸的信號是寬帶信號（模擬信號）

1傳輸速率為10Mbs（兆位比特/秒）

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3.5.3以太網的分類

傳統以太網按其電纜標志分類:

?10BASE5（粗纜以太網）

?10BASE2（細纜以太網）

?10BASE-T（雙絞線以太網）

?10BASE-F（光纖以太網）

?1BASE5（低速以太網）

?10BROAD36（寬帶以太網）

?100BASE-T（快速以太網）光纖或雙絞線

近年來高速以太網不再按電纜類型分類，如：

?GigabitEthernet（千兆以太網）光纖或雙絞線

發展趨勢：10G帶寬（萬兆以太網）。

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3.5.4以太網的特點及原理

任何一個網上設備在傳輸數據時，其他的設備只

能等待，同時有兩個或兩個以上設備在傳輸數據時，“碰

撞”便會發生而導致重發，直到沒有出現碰撞為止。（簡

言之，任何一個站點在傳輸數據時，其他站點必須等待一

—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，一般要限制最大電纜

段（網段）長度。

CSMA/CD協議源于ALOHA協議，后者則源于70年代夏威夷大

學的專家為解決分組無線網而設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

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ALOHA協議的基本思想：P132

網上各站點在任何時刻只要需要，就可以自由地發送信

息（以幀的形式）；信息發送完畢，發送站等待一段時間，

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）；若在等待時間內收到接收站的應答信息，則表明發

送成功，否則重發該數據幀；但為了避免繼續沖突，各站需

等待一段隨機時間后再重發；若再產生沖突，則再等待一段

隨機時間再重發……若多次重發都失敗，則停止發送該幀。

純ALOHA協議最大的缺點是最大吞吐量不到理想值的

18%（吞吐量:成功發送的信息數與實際發送的信息數之比）。

ALOHA協議的最大特點是“想說就說”。

在ALOHA協議基礎上，產生了CSMA（載波監聽多路訪問）

技術。

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CSMA協議的基本思想：P1347

每個站在發送數據前，先監聽信道上有無其他站正在發送信

息，若無，則發送數據；則有，則暫不發送，退避一段時間后再

嘗試。----其最大的房點是“免聽后說”。

CSMA的監聽策略有三種算法：

>非堅持

一旦監聽到信道忙就不再堅持聽下去，延遲一段隨機時間后再

重新監聽。（信道利用率不高）

>1堅持

監聽到信道忙時仍然堅持聽下去，直到空閑為止。一旦信道空

閑就發送。如有沖突，等待一隨機時間后再監聽。（沖突較大）

》p堅持

監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發送數據。（p=1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。

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CSMA/CD協議的基本思想：P135

每站在發送數據前，先監聽信道是否空閑；若是，

則發送數據，并繼續監聽下去，一旦監聽到沖突，立

即停止發送，并在短時間內連續向信道發出一串阻塞

信號(JAM)強化沖突，如果信道忙，則暫不發送，

退避一隨機時間后再嘗試。

C時隙：P133

測沖將信道時間分為等長的時間長度,每個長度正好等于一

該協個幀的傳輸時間(“時隙”或“分槽”)。各站只能在

了H時隙的起始時間才能開始發送信息。

采用時隙技術的ALOHA協議信道吞吐量最大可達37%。

以太網通常采用非時隙1堅持CSMA/CD。

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355以太網的幀格式P138

幀長度:d廣Hc心三-Hr/IIr\AA

類型值不超過1500時，表示數據字段長度；等于8888（+

六進制）時，表示MAC控制幀，等于8100（十六進制）時,

PA表示VLAN-tagged（標識）幀，用來輔助路由和網絡管理。FCS

1010...1010值為其他時，表示非標準的專用幀。校

前導

7字節1字節6字2字節46-1500字節4字節

以太網幀

PA11DASADATAPADFCS

同步目標源地址類型幀校驗

1010...1010MAC控制操作控制碼參數

前導地址

碼（2字節）（60字節,

不足填0）

62位2位6字節6字節2字節46-1500字節4字節

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3.5.6以太網的站點地址(Address)C

EEE為局域網制定了兩種管理模式：全局管理和局部管理，相

局部地址(目標地址與源地址必須在同一網域上)：

□14位地址

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3.5.6以太網的站點地址(Address)

MAC地址又稱硬件地址或物理地址。使用MAC地址的不是

以太網就是令牌環網。

MAC地址有六個字節的信息，常用十六進制表示，前三個

字節為網絡設備生產廠商代號，后三個字節為廠商分配到

設備上的序列號，如下：

OOOOOCB40E1A

或00-00-C-B4-0E-1A簡寫為C-B4-E-1A

著名網絡廠商標識

)商CISCO3ComHPSunIBMIntel

)商代號OOOOOC02608C08000908002008005A00AA00

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3.5.6以太網的站點地址(Address)

■每個MAC地址在全球都是唯一的。如果生產商

用完了分配的標識數字，它總是能夠得到新的前

綴。

■FF-FF-FF-FF為廣播地址。幀結構中SA(源地址)

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)

?使用ipconfig命令(PhysicalAddress)

Let'stry???

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0

3.5.7以太網的MAC子層功能

以太網的MAC子層負責執行CSMA/CD協議:

?發送和接收數據封包

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（物理介質傳輸錯誤）

?介質存取管理

a.介質分配（沖突避免）

b.競爭化解（沖突處理）

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3.5.7以太網的MAC子層功能

IPAISFDIDASAnnDATAPADIFCSI

1010...101010101011目標源地數據字段數據幀填充幀校驗

前導幀起始地址址長度O

發送過程

接收過程

MAC層必須將輸入的位流重新轉化為由字節構成的幀。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。如果匹配則將

對所接收的幀獨立計算其CRC值，并將計算結果與從接收幀FCS

字段（最后4個字節）中值CRC比較。如果彼此不匹配，MAC層

就發出“出錯”報告。

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3.5.8以太網的網卡

以太網卡的基本功能和圖形

itTRBt

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3.5.8以太網的網卡

莆田學院計算機教研室2003年3月

3.5.8以太網的網卡

【網卡類型】

常用網卡類型總線規格適用機型

NE1000及兼容卡（8位）ISA總線舊M-PC、XT

NE2000及兼容卡（16位）ISA總線286(AT)至486

NE3200及兼容卡（32位）EISE總線EISA總線PC

VL總線卡（32位）VESA總線486DX/2-66等

PCI總線卡（32/64彳立）PCI總線Pentium(586)等

注意?用于無盤工作站時，應另配一只遠程引導芯片（PROM）

【網卡接口形式】

AUI插座（15芯）10BASE5（粗纜以太網用，接收發器上DIX連接頭）

BNC插頭（卡式）10BASE5與10BASE2（粗、細纜以太網用，接T形頭）

TPI插座10BASE-T（雙絞線以太網用，接RJ?45雙絞線接頭）

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3.610BASE系列以太網

36110BASE5粗纜以太網（標準以太網）

①拓撲結構：總線型

3.610BASE系列以太網

36110BASE5粗纜以太網（標準以太網）

②鏈路組成

a.電纜：RG-11A/U50Q

同軸電纜（芯徑0.4〃n10毫

米）黃色外皮，每隔2.5米有

一黑點作為固定收發器的距5QC終端電階（Terminator）

一端接她，一端可不接她

離標識

b.收發器（有軌道型和改

進T型兩種）及其連接電纜

收發器與網絡電纜連接方式：

?夾、刺穿電纜（無需切斷電纜，無

需T形頭）

?T形頭連接（需切斷電纜，連接

工作量大）

莆田學院計算機教研室2

3.610BASE系列以太網

36110BASE5粗纜以太網（標準以太網）

②鏈路組成

—Ethernet網卡網卡收發黑(Transceiver)

d.終端電阻（終端匹配器、

端接器）,每個網段一對。

功能：將傳輸到電纜端部

的信號能量吸收掉，以消除

最小3.5米中盛現Repeater）

干擾。正掛兩網段

5Q0燃瑞電町（Terminator）

軀僧鉆虎

一端必須接地（電氣安全與一端接虬一端可不接她

抗干擾的要求）

e.BNC接頭與T形頭保用T

形頭連接時）

f.中繼器物理層連接設置,

連接兩個同類型的網段

莆田學院計算機教研室2003年3月

3.610BASE系列以太網

36110BASE5粗纜以太網（標準以太網）

③技術參數

?兩收發器間距：3.5米或其整倍數收發能(Transceiver)

?工作站-收發器最大間距:50米

?最大網段長度：500米

?網絡最大總長度:2500米

?一個網段最多支持的工作站數：,卜勒卜訃米

中版現Repeater）

100（中繼器算一個）懿硼限

外。好瑞電町（Terminator）

?工作站數量多于100個或網段葩借號磁

一端接患一端可不接她

長度超過500米時，應采用中

繼器來延長距離。

?物理連接遵循5-4-3規則：最多

可用4個中繼器，5個網段（其

中僅3個網段可接工作站，其余

只用于距離加長）。

莆田學院計算機教研室2003年3月

3.610BASE系列以太網

36110BASE5粗纜以太網（標準以太網）

④特點

線路可靠性好，

但安裝不易（電纜粗

硬），造價較高（電

纜較貴且需增加收發

器費用），傳輸距離

長。僅作基干網或室

外大距離布線時才用一端接慰一端可不卷她

（與10BASE2或10

BASE-T網混用）。

莆田學院計算機教研室2003年3月

3.610BASE系列以太網

3,6.210BASE2細纜以太網（Cheapnet）

①拓撲結構：總線型

￡

最小0.5米

5QC終端電阻(Terminator)

一端接地，一端可不接她

昌al

莆田學院計算機教研室2003年3月

3.610BASE系列以太網

36110BASE2細纜以太網（廉價以太網）

②鏈路組成

a.電纜：RG-58A/U50Q同軸

電纜（芯徑02餐5毫米）

市場上有帶BNC連接器、標準O。，5米

長度（2米）的商品電纜出售5Q。斃瑞電口（Terminator）

一觸患一瑞可不覷

b.BNC連接器（裝在電纜兩端）

c.BNCT型連接器（T型頭）

d.以太網卡

e.50。終端電阻（一端需接地）

莆田學院計算機教研室2003年3月

3.610BASE系列以太網

36110BASE2細纜以太網（廉價以太網）

③技術參數

?兩T形頭間距：0.5米或其整

倍數

\b—米:\

?最大網段長度：185米