网络综合布线与施工实用教程第7章.ppt
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1、网络综合布线与施工实用教程电子工业出版社第七章网络方案的设计本章要点本章要点网络结构和标准概述网络拓扑结构的选择网络标准的选择网络介质的选择互联设备的选择7.1网络结构和标准概述网络结构和标准概述计算机网络,是指通过网络连接设备将多台计算机及其外部设备连接起来,在网络操作系统,网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的计算机集合。按照地理范围分类,可以把网络类型划分为局域网、城域网、广域网和互联网四种。返回目录1、局域网(、局域网(Local Area Network,LAN)局域网就是在局部地区范围内的网络,它所覆盖的地区范围较小。一般来说在企业局域网中,工作站的数量
2、在几十到两百台次左右。在网络所涉及的地理距离上一般来说可以是几米至10公里以内。特点:连接范围窄、用户数少、配置容易、连接速率高。2.城域网(城域网(Metropolitan Area Network,MAN)MAN与LAN相比扩展的距离更长,城域网的连接距离可以在10100公里,连接的计算机数量更多,在地理范围上可以说是LAN网络的延伸。在一个大型城市或都市地区,一个MAN网络通常连接着多个LAN网。城域网多采用ATM技术做骨干网。因为ATM的成本太高,所以一般在政府城域网中应用,如邮政、银行、医院等。3.广域网(广域网(Wide Area Network,WAN)广域网也称为远程网,所覆盖
3、的范围比城域网(MAN)更广,它一般是将不同城市之间的LAN或者MAN网络互联,地理范围可从几百公里到几千公里。4.互联网(互联网(Internet)互联网因其英文单词“Internet”的谐音,又称为“英特网”,无论从地理范围,还是从网络规模来讲它都是最大的一种网络。从地理范围来说,它可以是全球计算机的互联。这种网络的最大的特点就是不定性,整个网络的计算机每时每刻随着人们网络的接入在不变的变化。但它的优点是信息量大,传播广,无论你身处何地,只要联上互联网你就可以对任何可以联网用户发出你的信函和广告。因为这种网络的复杂性,所以这种网络实现的技术也是非常复杂的。5.无线网无线网无线网的特点是使用
4、户可以在任何时间、任何地点接入计算机网络。目前无线通信系统主要有:低功率的无绳电话系统、模拟蜂窝系统、数字蜂窝系统、移动卫星系统、无线LAN和无线WAN等。7.2网络拓扑结构的选择网络拓扑结构的选择网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局,就是用什么方式把网络中的计算机等设备连接起来。拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接,它的结构主要有星型结构、环型结构、总线结构、分布式结构、树型结构、网状结构、蜂窝状结构等。返回目录7.2.1 星型拓扑结构星型拓扑结构星型拓扑结构是最古老的一种连接方式,每一个节点都由一条点到点链路与中心节点设备(公用中心交换设备,如交换机、HUB等)
5、相连,大家使用的电话就属于这种结构。7.2.1 星型拓扑结构星型拓扑结构图图7.1 星型拓扑结构星型拓扑结构7.2.1 星型拓扑结构星型拓扑结构星型拓扑结构的特点如下:1.可靠性强2.故障诊断和隔离容易3.所需电缆多4.可靠性依赖于中心节点总的来说星型拓扑结构相对简单,便于管理,建网容易,在目前的局域网中,星型拓扑结构是最流行的基本体系结构。7.2.2 环型拓扑结构环型拓扑结构在环型拓扑结构中,每个节点与两个最近的节点相连接以使整个网络形成一个环状。环型结构有两种类型:即单环结构和双环结构。令牌环(TokenRing)是单环结构的典型代表;光纤分布式数据接口(FDDI)是双环结构的典型代表。7
6、.2.2 环型拓扑结构环型拓扑结构图图7.2 单环拓扑结构单环拓扑结构7.2.2 环型拓扑结构环型拓扑结构环型拓扑结构的特点如下:各工作站无主从关系,结构简单。信息流在网络中沿环单向传递,延迟固定,实时性好。两个节点之间仅有惟一途径,简化了路径选择。可靠性差,容易引发故障,且故障检测困难。可扩充性差。参与令牌传递的工作站越多,响应时间也就越长。7.2.3 总线型拓扑结构总线型拓扑结构总线结构是使用同一媒体或电缆连接所有端用户的一种方式,也就是说,连接端用户的物理媒体由所有设备共享,各工作站地位平等,无中心节点控制,公用总线上的信息多以基带形式串行传递,其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩
7、散,如同广播电台发射的信息一样,因此又称广播式计算机网络。7.2.3 总线型拓扑结构总线型拓扑结构图图7.3 总线结构总线结构7.2.3 总线型拓扑结构总线型拓扑结构优点:易于安装;费用低;数据端用户入网灵活;站点或某个端用户失效不影响其它站点或端用户通信;所以是LAN技术中使用最普遍的一种。7.2.3 总线型拓扑结构总线型拓扑结构缺点:一次仅能一个端用户发送数据,其它端用户必须等待到获得发送权;媒体访问获取机制较复杂;维护难,分支节点故障查找难;具有较差的容错能力。其他拓扑结构其他拓扑结构1.分布式拓扑结构2.树型拓扑结构3.网状拓扑结构4.蜂窝拓扑结构7.3 网络标准的选择网络标准的选择T
8、IA/EIA-568-A布线规范几乎涵盖了在当前商业环境下的所有网络类型。这些网络类型包括了以太网、令牌环网、FDDI、ATM和100VGAnyLAN。返回目录7.3.1 以太网以太网以太网是基于总线型的广播式网络,在已有的局域网标准中,是最成熟和常用的网络结构。根据IDC(国际数据公司)的技术分析,以太网占了全部网络的80%。以太网不是一种具体的网络结构,而是一种技术规范。以太网安装快速容易,使用可靠和价格低廉,使得以太网很受欢迎。以太网可以用于几乎所有类型的结构化布线系统。7.3.1 以太网以太网1、以太网的分类、以太网的分类(1)10Mbps以太网(2)100Mpbs以太网(3)千兆以太
9、网(4)万兆以太网7.3.1 以太网以太网2.以太网采用的拓扑结构以太网采用的拓扑结构以太网几乎可以采用任何拓扑结构。(1)总线型:所需的电缆较少、价格便宜、管理成本高,不易隔离故障点、采用共享的访问机制,易造成网络拥塞。(2)星型:管理方便、容易扩展、需要专用的网络设备作为网络的核心节点、需要更多的网线、对核心设备的可靠性要求高,此种结构被绝大部分的以太网所采用。7.3.1 以太网以太网3.接口的工作模式接口的工作模式以太网卡可以工作在两种模式下:半双工和全双工。(1)半双工:半双工传输模式实现以太网载波监听多路访问冲突检测。在半双工下工作时,在同一时间只能传输单一方向的数据。当两个方向的数
10、据同时传输时,就会产生冲突,这会降低以太网的效率。(2)全双工:全双工传输是采用点对点连接,这种安排没有冲突,因为它们使用双绞线中两个独立的线路。在双全工模式下,冲突检测电路不可用,因此每个双全工连接只用一个端口,用于点对点连接。7.3.1 以太网以太网以太网的技术特性以太网的技术特性(1)以太网是基带网,采用基带传输技术。(2)以太网的标准是IEEE802.3,它使用CSMA/CD介质访问控制方法。(3)以太网是广播式网络。(4)以太网是一种共享型网络,网上所有站点共享传输媒体和宽带。(5)以太网的拓扑结构主要是总线型和星型。(6)以太网可变长帧,长度为:64Bytes1514Bytes。(
11、7)虽然简单,但是技术先进。(8)价格低廉,易于扩展,易维护,易管理。7.3.2 令牌环网令牌环网令牌环网是IBM公司于70年代发展的,现在这种网络比较少见。在老式的令牌环网中,数据传输速度为4Mbps或16Mbps,新型的快速令牌环网速度可达100Mbps。令牌环网的传输方法在物理上采用了星形拓扑结构,但逻辑上仍是环形拓扑结构。其通信传输介质可以是无屏蔽双绞线、屏蔽双绞线和光纤等。结点间采用多站访问部件(MultistationAccessUnit,MAU)连接在一起。7.3.2 令牌环网令牌环网1.令牌环内部机制令牌环内部机制在这种网络中,有一种专门的帧称为“令牌”,在环路上持续地传输来确
12、定一个结点何时可以发送包。有这个令牌的才能有权利传送数据,如果一个节点(计算机)接到令牌但是没有数据传送,则把令牌传送到下一个节点。每个节点能够保留令牌的时间是有限制的。如果节点确实有数据要发送,它获得令牌,修改令牌中的一个标志位,把令牌作为一个帧的开始部分,然后把数据(和目的地址)放在令牌后面传送到下一个节点,下一个节点看到令牌上被标记的那一位就明白现在有人在用令牌,自己不能用。7.3.2 令牌环网令牌环网2.优先级系统优先级系统令牌环有一个复杂的优先级系统,可以让用户指定的节点经常发送数据。令牌环帧中有两个域用于控制优先级:优先级域和保留域。只有当节点的优先级大于或等于令牌中的优先级时,节
13、点才能取得令牌并发送数据。在形成数据帧以后,只有高于令牌优先级的节点能够是令牌在下一个循环中回到自己的手中。7.3.2 令牌环网令牌环网3.帧格式帧格式令牌环和IEEE802.5支持两种帧格式:令牌帧和数据/命令帧。令牌为3字节,包括开始标记,访问位和结束标记;数据/命令帧因信息域的不同而大小不一,数据帧为上层协议传送数据,而命令帧则传送控制命令。光纤分布式接口光纤分布式接口光纤分布式数据接口(FDDI)是由美国国家标准化组织(ANSI)制定的在光缆上发送数字信号的一组协议。FDDI使用双环令牌,传输速率可以达到100Mbps。由于支持高宽带和远距离通信网络,FDDI通常用作骨干网。光纤分布式
14、接口光纤分布式接口1.FDDI组成组成实质上FDDI由四个子部分组成,每部分具有各自特定功能。各部分合起来使得FDDI能够在上层协议(如TCP/IP、IPX)和介质(如光缆)间提供高速连接。(1)介质访问控制(MAC)(2)物理层协议层(PHY)(3)物理介质相关层(PMD)(4)站管理(SMT)。光纤分布式接口光纤分布式接口2.FDDI工作原理工作原理FDDI的工作原理主要体现在FDDI的三个主要过程中:(1)站点物理连接建立(2)环初始化(3)数据传输光纤分布式接口光纤分布式接口站点物理连接建立站点物理连接建立FDDI网络在正常运行时,站管理SMT一直监视着环的运行状况并管理着所有站点的活
15、动。站管理SMT中的连接管理模块负责在站点的每对PHY/PMD之间的双向光缆上建立起端到端的物理连接。站点通过发送与接收某些特定的线路状态序列与相邻站点交换端口类型和连接规则等信息,并对物理连接的质量进行测试。在测试过程中,一旦检测到故障,就用跟踪诊断的方法来确定故障原因,对故障进行隔离,并对网络进行重新配置。光纤分布式接口光纤分布式接口环初始化环初始化在进行环的初始化工作之前,首先要确定系统的目标令牌循环时间TTRT。确定TTRT值的过程通常叫做声明过程。在声明过程中,每个站点连续不断地发送声明帧。当某个站点接收到自己发出的声明帧,该站就赢得了对环进行初始化的权力。当某个站点接收到自己发出的
16、声明帧,该站就赢得了对环进行初始化的权力,通过发送一个令牌来初始化环。环上的其他站点在接收到该令牌后,将重新设置自己的工作参数,使本站点从初始化状态转为正常工作状态。当该令牌回到源站点时,环初始化工作宣告结束,环路进入稳定工作状态,各站点便可以进行正常的数据传送。光纤分布式接口光纤分布式接口数据传输数据传输FDDI数据传输包括数据发送、接收和删除三个过程。7.3.4 异步传输模式异步传输模式异步传输模式(ATM),又叫信元中继。它以信元为单位进行传输,每个信元长53字节,其中报头占了5字节,数据占48个字节。ATM既能够支持有连接的业务,又能支持无连接的业务。是宽带ISDN(B-ISDN)技术
17、的典范。7.3.4 异步传输模式异步传输模式图图7.4 ATM终端入网方式终端入网方式7.3.4 异步传输模式异步传输模式ATM参考模式分为三层:ATM适配层(AAL)、ATM层和物理层。AAL连接更高层协议到ATM层,主要负责上层与ATM层交换ATM信元。当从上层收到信息后,AAL将数据分割成ATM信元;当从ATM层收到信息后,AAL必须重新组合数据形成一个上层能够辨识的格式,上述过程即称之为分段与重组(SAR)。不同的AAL用于支持在ATM网络上使用的不同的流量或服务类型。7.3.5 100VG-AnyLAN100VG-AnyLAN结合了以太网和令牌环技术的优点,实现以下目标:(1)能利用
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