计算机三级网络技术 之 五.局域网技术基础及其应用

5.1 基础环节

5.1.1 局域网基础

一.局域网组网基础

        局域网是一种分布在较小距离范围，连接各种设备并为这些设备间的信息交换提供途径的计算机网络。（IEEE 802标准）

（1）传统共享介质局域网

（2）交换式局域网

（3）虚拟局域网技术

分类：基于交换机端口划分、基于MAC地址划分、基于网络层地址划分、基于IP广播组划分。

二.OSI七层模型（助记：物链网输会示用）

三.传统以太网的物理层标准命名方法

        传统以太网的物理层标准命名方法：IEEE 802.3 x Type-y Name

        x：数据传输速率（单位：Mbps）

        Type：传输方式（基带 / 频带）

        y：网段的最大长度（单位：100m）

        Name：局域网名称

5.1.2 综合布线系统设计

一.综合布线系统

        综合布线系统（PDS）是建筑物内或建筑物间的一种结构化、高灵活的信息传输通道，其对象是建筑物或建筑物之间的传输网络，旨在使语音和数据通信设备、交换设备和其他信息管理系统彼此相连，并使这些设备与外部通信网络连接。

综合布线系统组成

综合布线系统标准：

（1）ANSI / TIA / EIA 568-A（定义了语音与数字通信布线系统）

（2）TIA / EIA 568-B

· TIA / EIA 568-B.1（商业建筑通信布线标准的一般要求）

· TIA / EIA 568-B.2（平衡双绞线布线系统标准）

· TIA / EIA 568-B.3（光纤布线部件标准，将取代 ANSI / TIA / EIA 568-A）

（3）ISO / IEC 11801（把有关元器件和测试方法归入国际标准）

（4）GB / T 50311-2000和GB / T 50312-2000（我国制定的综合布线系统工程的国家标准）

二.综合布线系统的主要部件

（1）传输介质

双绞线、光纤（缆）

双绞线分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）两种。双绞线扭绞可以减少电磁干扰。

        非屏蔽（UTP）双绞线电缆的线对外没有金属屏蔽层，抗电磁干扰能力较差，使用时受外力弯曲和牵拉，易导致均衡绞距受破坏，同时该种电缆在传输信息时易向外辐射泄露，安全性较差；但由于其体积小、重量轻、弹性好且价格低，故它是结构化布线系统中最常用的通信介质。

        屏蔽双绞线（STP）的线包裹了一层金属箔，具有很强的抗干扰性，但其价格高、体积大、不易部署安装。

（2）连接设备

        连接设备指综合布线系统中的各类接续设备（如配线架、光纤耦合器等）的统称。

        连接硬件包括主件的连接器（又称适配器）、成对连接器及接插软线。

        但不包括某些应用系统对综合布线系统用的连接硬件，也不包括有源或无源电子线路的中间转接器或其他器件。

三.综合布线系统子系统设计

（1）建筑群子系统

        建筑群子系统的通信线路的铺设主要有地下管道布线、直埋布线、架空布线和巷道布线4种方式，或者是这4种方式的任意组合。建筑群子系统连接各建筑物之间的线缆通常采用双绞线、光缆和电器保护器设备等。

        地下管道布线（最理想的方式）通过由入孔和管道组层的地下系统，对网络内的建筑物进行互联，该方式能保持建筑物的原貌。采用由耐蚀材料的管道，能对电缆提供最好的机械保护，有效降低电缆受损维修风险。

        直埋布线（最不理想的方式）除穿过基础墙的线缆外，电缆其余部分均不采取管道保护。该方法可保持建筑物的外貌。基础墙的电缆孔需向外尽量延伸至不需动土的地方，从而避免他人沿墙动土时破坏线缆。

        架空布线电缆在建筑物间悬空，并通过电线杆支撑。电缆可采用自支撑电缆或将户外电缆系在钢丝绳上。该方式安全性、保密性、灵活性较差，且影响美观，故不是理想的布线方式。只有在已有电线杆前提下使用，但布线成本较低。

        巷道布线利用建筑物间的地下巷道（如用于传送集中供暖站热水的热水管）进行电缆敷设。可充分利用原有安全设施，且造价低。电缆安装位置应与热水管保持一定距离，以防热水或热气泄露损坏电缆；电缆尽可能安置在巷道内较高位置，以防水淹。

（2）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。设备间子系统连接主配线区（电缆进线室，MDF交接箱）、程控交换机（PBX）或局域网交换机等设备。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。

（3）管理子系统

        管理子系统设置在楼层配线间，是水平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、楼层分配线架、转换插座及跳线组成，包括干线间或卫星接线间内的交叉互联设备。用户可以通过在管理子系统中增加、交换、更改、扩展线缆来改变线缆路由。

（4）干线（垂直）子系统

        干线子系统即建筑物主馈电缆，包括：干线接线同至各远程通信（卫星）接线间、设备间至网络端口、主设备间和计算机中心才间、设备间至建筑群子系统设施间的连接线缆，设备回的主干线缆。干线子系统主要有点对点结合、分支结合两种。这两种连接方式根据建筑物结构特点及经济性等情况可单独采用，也可混合使用。

（5）水平（配线）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，一般电缆长度不超过90m。
综合布线系统多采用5类和6类4对非屏蔽双绞线。对于用户有高速率终端要求的场合，可采用光纤直接铺设到桌面的方案。

（6）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。

①信息插座类型和数量的确定。

        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）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，用于满足用户“光纤到桌面”的需要。

②适配器的选用

· 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。

· 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。

· 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。

· 适配器具有转换不同数据速率的功能。

5.2 实训环节

5.2.1 局域网互联设备

一.中继器

· 中继器负责在两个节点的物理层上按位传递信息，对传输介质上的信号波形接收、放大、整形与转发。

· 不对帧做任何处理，仅起到增加传输介质长度的作用，所以中继器不属于网络互联设备。

二.网桥

· 网桥是连接两个局域网的设备，工作在MAC子层上，并且它可以完成具有相同或相似体系结构的网络系统的连接。网桥是依靠MAC地址表来确定帧是否需要转发，以及向何处转发。

· 主要性能指标包括帧转发速率和帧过滤速率。

· 透明网桥和源路由网桥的标准分别由IEEE802.1与IEEE802.5两个分委会制定。其中透明网桥的标准为IEEE802.1d。透明网桥采用生成树算法，来防止出现环路情况。

三.交换机

· 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。

· 二层交换机工作于数据链路层，它建立和维护一个表示MAC地址与交换机端口对应关系的交换表。

· 三层交换技术就是二层交换技术加上三层转发技术，是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发，既可以实现网络路由功能，又可根据不同网络状况做到最优网络性能。

四.集线器

· 集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。

· 它发送数据时都是没有针对性的，而是采用广播的方式发送。

· 工作在物理层，所有节点通过双绞线连接到一个集线器上，节点执行CSMA / CD介质访问控制方法。

· 当一个节点发送数据时，所有节点都能接收到。

· 连接到一个集线器的所有节点共享一个冲突域。

· 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，连接到一个集线器的多个节点不能同时发送数据帧，可以同时接收数据帧。