全国计算机三级网络工程技术复习笔记3

三级网络技术.docx

第五章 局域网技术

基础知识

局域网组网的基础知识

从广义的角度看：

• 接入局域网的数据通信设备包括计算机、终端和各种外部设备。

局域网标准
IEEE 802标准：局域网参考模型与各层协议

交换式局域网的基本概念

• 交换式局域网的核心部件是交换机

两种转发交换技术：

快捷交换方式
存储转发交换方式

虚拟局域网(VLAN)的基本概念

• 将局域网中的结点按工作性质与需要划分成若干个”逻辑工作组”。
• 传统局域网中的逻辑工作组在同一网段上，工作组之间通过网桥或路由器来交换数据。当一个逻辑工作组中的结点要转移到另外一个逻辑工作组中，需要撤出网段连接到另外一个网段，甚至重新布线。
• 虚拟局域网中结点组网的“逻辑工作组”，其结点不受物理位置限制用什么来划分虚拟局域网呢？
  • 交换机端口号
  • 用MAC地址
  • 用网络层地址
  • 基于IP广播组

综合布线的概念

• 综合布线由不同系列和规格的部件组成，其中包括传输介质、相关连接硬件(如配线架、连接器、插座、适配器)以及电器保护设备等，组成一种模块化，灵活性极高的建筑物内或建筑物群之间的信息传输通道。它能使语音、数据、图像设备和交换设备与其他信息管理系统相连。
• 综合布线的特点：
  • ①兼容性
  • ②开放性
  • ③灵活性
  • ④可靠性
  • ⑤先进性
  • ⑥经济性

综合布线系统的组成

• 工作区子系统
• 配线(水平)子系统
• 干线(垂直)子系统
• 设备间子系统
• 管理子系统
• 建筑群子系统
  

综合布线系统标准

• ① 北美标准ANSI/TIA/EIA 568-A(商业建筑通信布线标准);
• ② ANSI/TIA/EIA 568-B.1(一般要求的商业建筑通信布线标准)
  ANSI/TIA/EIA 568-B.2(平衡双绞线布线系统布线标准)
  ANSI/TIA/EIA 568-B.3(光纤布线标准)
• ③ 国际标准ISO/IEC 11801;
• ④ 中国标准GB/T50311-2000和GB/T 50312-2000。

以太网组网的基本方法

以太网的物理层标准的命名方法

• 传统以太网的物理标准的命名方法是：

IEEE802.3 X(Mb/s)	Type-y	Name(局域网名称)

其中，x为该Ethernet数据传输的速率，单位是Mb/s；Type为传输的方式，基带(base)或频带；y为网段的最大长度，单位是100m；Name是局域网的名称。
比如：IEEE802.3 10BASE-5

组建以太网局域网

• 局域网参考模型中LLC子层应该采用IEEE802.2标准，MAC子层应该采用CSMA/CD方法。
• 以太网局域网物理结构是怎样的呢？
  物理结构取决于它的物理层标准，而以太网局域网可以选用标准：
  • IEEE802.2 10BASE-2(粗同轴电缆)
  • IEEE802.2 10BASE-5(细同轴电缆)
  • IEEE802.2 10BASE-T(非屏蔽双绞线)

前两者造价高于后者，维护难度大，所以基本上组建以太网局域网采用IEEE802.2 10BASE-T标准，并且使用集线器、双绞线、RJ-45接口。

所有结点通过双绞线连接到一个集线器上，当一个结点发送数据时，所有结点都能接收到数据，但是在任何时间段中，只能有一个结点可以发送数据帧，而其他结点只能处于接收状态，所以所有连接到集线器上的结点都属于一个”冲突域”。

• 用集线器连接多个结点的以太网
  

• 按照使用集线器的方式，双绞线组网的方法可分为：

  • 单一集线器结构
    

  • 堆叠集线器结构
    

  • 多集线器级联结构
    

• 单一集线器的以太网结构。所有结点通过非屏蔽双绞线与集线器连接，并且构成物理上的星型拓扑结构。从结点到集线器的非屏蔽双绞线最大长度为100m。

• 如果说联网的结点数超过单一集线器端口，那怎么办呢？
  那就需要利用集线器向上连接端口级联

• 堆叠式集线器由一个基础集线器与多个扩展集线器组成。
  ①基础集线器具有网络管理功能；
  ②多个扩展集线器增加以太网局域网中的结点数。

• 多集线器级联结构
  ①扩大以太网局域网覆盖范围
  ②增加结点数

三种集线器结构中的所有节点都处于一个冲突域

快速以太网组网的设计方法

快速以太网的基本特点

快速以太网保持传统的以太网结构与介质访问控制方法，IEEE 802 委员会批准快速以太网局域网协议标准为IEEE802.3u。

• IEEE 802.3u标准内容：
  ①逻辑链路(LLC)控制子层使用IEEE 802 .2标准
  ②介质访问(MAC)控制子层使用CSMA/CD方法

• 100BASE-T定义了介质专用接口MII
  • 目的：将MAC子层与物理分隔开来为什么要分隔开来？
    物理层的传输介质和信号编码会影响MAC子层。
  • MII接口，向上通过MAC子层的接口物理层提供载波侦听信号与冲突检测信号
    向下支持10Mbps与100Mbps的接口以及集线器控制信息的功能。
    这样更换传输介质和信号编码就不会影响MAC子层。

快速以太网物理层标准

• 100BASE-TX:
  使用2对5类非屏蔽双绞线(UTP)或屏蔽双绞线(STP)，一对发送，一对接收，最大长度100m，数据传输使用4B/5B编码方式。采用全双工方式工作。
• 100BASE-T4：
  使用4对3类非屏蔽双绞线(UTP) ，三对数据传输，一对冲突检测，最大长度
  100m，数据传输使用8B/6T编码方式。采用半双工方式工作。
• 100BASE-FX：
  使用2对光纤，一对发送，一对接收，最大长度415m，数据传输使用4B/5B-NRZI编码方式。采用全双工方式工作。

100BASE-TX也有半双工模式；
100BASE-T全和半双工模式都有；
半双工：发送数据不能同时接受；
全双工：发送数据能同时接受。

局域网互联设备类型

中继器

10BASE-5协议

单根同轴电缆的最大长度500m
接入点理论值1024，但结点之间至少5m
接入点不超过100个
信号超过500m会衰减和变形。

那怎么办呢？
在之间添加一个中继器，将衰减和变形的信号，经过接收、放大、整形以达到协议规定的信号波形和幅度，再向另外一个缆段发送。

一个局域网中增加的中继器数量有限制。最多4个中继器链接3个缆段。

集线器

• 将多条以太网双绞线或光纤集合连接在同一段物理层传输介质下的设备。

• 集线器的工作内容：
  所有结点结点通过双绞线链接到一个集线器上，采用CSMA-CD介质访问控制方法，当一个结点发送数据，所有结点都能接收到，但是同时只有一个结点能发送数据，因为连接到集线器的所有结点共享一个冲突域，其他结点需要发送数据，需要采用CSMA-CD介质访问控制方法获取发送数据的权限，然后在集线器的内部总线上广播出去。

网桥

为什么要有网桥？

比如一栋办公楼，有很多个内部局域网，这些局域网需要互联来支持整个单位的管理信息系统网络，比如大型企业或校园内部划分了很多子网，每一个子网为一个局域网，需要将这些局域网互联起来构成一个企业为或校园网。那我们用什么互联呢？

网桥的作用？

• 装入以太网网卡和令牌环网网卡，并装入网卡程序，各网卡独立完成各自的帧发送和帧接收。网桥软件完成不同数据帧接收、转发与地址过滤，网卡和网桥软件在一个CPU控制下，实现不同帧结构、不同介质访问控制方法与不同速率网络的互联。

MAC地址表

MAC地址表记录不同结点的物理地址与网桥转发端口的关系。

网桥出现环路反复转发一个数据帧怎么办？

根据算法所制定的协议既称为生成树协议(spanning tree protocol,STP)。生成树协议能够逻辑的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。

交换机

• 交换机可以在它的多个端口之间建立并发连接
• 交换机与网桥的主要区别：
  • ①网桥一般只有一个CPU，交换机使用为帧转发设计的专用集成电路芯片ASIC，或采用多个CPU并发工作的计算机结构。
  • ②网桥端口数量不多，最多不超过24个，交换机最多可达128个，多个端口并发连接。

综合布线系统子系统设计

主要部件

• 传输介质 综合布线系统的网络拓扑结构是由各种网络单元组成的。

• 双绞线
  双绞线是两根铜芯导线，各自包在彩色绝缘层内，按照规定的绞距互相扭绞成一对。目的：对外的电磁辐射和遭受外部的电磁干扰减少到最小。

  • UTP(非屏蔽双绞线)
  • 优点：重量轻、体积小、弹性好、价格便宜；
  • 缺点：抗外界电磁干扰的性能差、安装受牵拉和弯曲破坏绞距。
  • STP/FTP/SFTP(屏蔽双绞线)
  • 优点：抗电磁干扰性能好、防止向外辐射；
  • 缺点：重量重、体积大、价格贵、不易施工。
  • 光缆：综合布线系统中非常好的传输介质。

• 链接设备

连接硬件是综合布线系统中各种连接设备的总称。
连接硬件包括：连接器(又称适配器)、成对连接器、接插软线等。
连接硬件不包括：某些应用系统对综合布线系统用的连接硬件、有源或无源电子线路的中间转接器或其他器件。

工作区子系统设计

• ①三种信息插座
  • 嵌入式安装插座(暗座)用来连接双绞线的。
  • 表面安装插座
  • 多介质信息插座(光纤和铜缆)：
    用来连接铜缆和光纤，用以解决用户对“光纤到桌面”的需求。
• ②适配器的选用
  工作区的适配器应符合以下要求：
  • 在设备连接器采用不同信息插座的连接器时,可选用专用电缆或适配器。
  • 当在单一信息插座上进行两项服务时,宜采用“Y”型适配器或者一线两用器。
  • 在配线(水平)子系统中选用的电缆类别(介质)不同于设备所需的电缆类别(介质)时,宜采用适配器。
  • 在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。

水平子系统设计

• 如果对于用户有高速率终端要求的场合，可采用光纤直接布设桌面的方案。
• 水平布线子系统电缆长度应该在90m以内，信息插座应在内部作固定线链接。

管理子系统设计

• 用户可以在管理子系统中更改、增加、交换、扩展线缆用于改变线缆路由。
• 管理子系统提供了与其他子系统连接的手段。

干线子系统设计

• 干线线缆铺设经常采用两种方式：
  • 点对点结合
  • 分支结合

建筑群子系统设计

• 一个建筑物群综合布线系统由电缆、光缆和入楼处线缆上过流过压电器保护设备等相关硬件组成，形成建筑群综合布线系统，其连接各建筑物之间的缆线组成建筑群子系统。
• 建筑物布线子系统铺设方式：
  • 架空布线
  • 巷道布线
  • 直埋布线
  • 地下管道布线

课后真题(6)

1、下列关于集线器的描述中，正确的是（C ）。

A) 连接到一个集线器的每个结点构成 不构成独立的冲突域
B) 集线器 网桥是基于MAC地址识别完成数据转发的
C) 通过在网络链路中串接一个集线器可以监听该链路中的数据包
D) 连接到集线器的结点发送数据时执行CSMA/CA方法。

2、下列关于集线器的描述中，错误的是（ D）。

A) 连接到集线器的结点发送数据时，所有结点都能收到
B) 连接到集线器的结点发送数据时，将执行CSMA/CD介质访问控制方法
C) 通过在网络链路中串接一个集线器可以监听该链路中的数据包
D) 集线器 网桥是基于MAC地址识别完成数据转发的

3、下列关于集线器的描述中，正确的是（B ）。

A) 集线器工作在网络层 物理层
B) 连接到集线器的一个结点发送数据时，所有结点能够收到
C) 在网络链路中串接一个集线器或交换机 都可以监听该链路中的数据包
D) 连接到一个集线器的每个 所有结点构成一个独立的冲突域

4、下列关于局域网设备的描述中，错误的是（D ）。

A) 中继器只能起到对传输介质上信号波形的接收、放大、整形与转发的作用
B) 连接到一个集线器的所有结点共享一个冲突域
C) 透明网桥一般用在两个MAC层协议相同的网段之间的互联
D) 二层交换机 网桥维护一个表示MAC地址与IP地址对应关系的交换表

5、下列关于综合布线系统的描述中，错误的是( B )。

A) 双绞线扭绞可以减少电磁干扰
B) 嵌入式安装插座用来连接楼层配线架 双绞线
C) 多介质插座是用来连接铜缆和光纤
D) 对于建筑群子系统来说，管道内布线是最理想的方式

6、下列关于综合布线系统的描述中，错误的是( C )。

A) STP比UTP的成本高
B) 对高速率终端可采用光纤直接到桌面的方案
C) 建筑群子系统之间一般用双绞线 电缆、光缆等连接
D) 多介质插座用来连接铜缆和光纤

7、下列关于综合布线系统的描述中，错误的是(C)。

A) STP比UTP的抗电磁干扰能力强
B) 管理子系统提供与其他子系统连接的手段
C) 对于建筑群子系统来说，架空布线不是最理想的方式
D) 对高速率终端用户可直接铺设光纤到桌面

8、下列关于综合布线系统的描述中，错误的是( D )。

A) 双绞线扭绞可以减少电磁干扰
B) 管理子系统设置在楼层配线间内
C) 多介质插座是用来连接铜缆和光纤的
D) 对于建筑群子系统直埋布线不是最理想的方式

9、下列关于综合布线的描述中，错误的是( C)。

A) 双绞线扭绞可以减少电磁干扰
B) 与UTP相比，STP对外电磁辐射较小
C) 多介质插座是用来连接UTP和STP 铜缆和光纤的
D) 作为水平布线系统电缆时，UTP电缆长度通常应该在90米以内

10、下列关于综合布线的描述中，错误的是( B)。

A) 终端有高速率要求时，水平子系统可采用光纤直接铺设到桌面
B) 多介质信息插座是用于连接双绞线铜缆和光纤
C) 干线线缆铺设经常采用点对点结合和分支结合两种方式
D) 采用在管理子系统中更改、增加、交换、扩展线缆的方式来改变线缆路由

11、下列关于综合布线系统（PDS）的描述中，错误的是(D )。

A) PDS工程的设备配置是指各种配线架、布线子系统、传输介质和信息插座等的配置
B) 当在单一信息插座上进行两项服务时，宜采用Y形适配器
C) 水平布线子系统双绞线电缆长度应该在90m以内
D) 网络拓扑结构的组合逻辑描述了网络单元的邻接关系 功能的结构

网络拓扑结构的组合配置：组合逻辑和配置形式
组合逻辑描述网络功能的结构；配置形式描述网络单元的邻接结构

12、下列关于工作区子系统适配器的描述中，错误的是（D ）。

A) 在设备连接器与不同的信息插座连接时，可选用专用电缆或适配器
B) 在单一信息插座上提供两项服务时，可采用"Y"型适配器
C) 在水平子系统中选用电缆类别不同于设备所需的设备类别时，宜采用适配器
D) 适配器不具有 具有转换不同数据速率的功能