第1章以太网组网实验.doc

第1章 以太网组网实验目前，以太网是最具影响力和应用最广泛的局域网，由于其组网简单、组建造价低廉, 因此成为事实上的局域网标准计算机组网涉及计算机网络从涉及、建造到维护的全部牛存 过程，其涉及内容广泛本章通过简单的以太网组网实验，让学生了解和掌握计算机组网的 基本方法和过程1.1以太网结构以太网在逻辑上采用共享总线的拓扑结构（物理上可能是一个星形结构），如图所 示介质访问控制方式采用带有冲突检测的载波侦听多路访问策略（CSMA/CD）在以太网 中任何结点都没有可预约的发送时间，各结点随机发送数据网络中不存在集中控制结点,所有结点都平等地争用总线，因此，CSMA/CD的介质访问控制方式属于随机争用方式 结点 结点以太网组网采用的传输介质可以是同轴电缆、双绞线、光缆等，网络速度有10Mbps、 100Mbps、lGbps等但是，无论采用何种传输介质和网络速度，以太网都是使用CSMA/CD 的介质访问控制表1-1列出了以太网使用的主要技术标准和技术参数表1・1以太网的主要技术标准和技术参数标准使用的传输介质速率Mbps物理拓扑10BASE550Q粗同轴电缆10总线10BASE250Q细同轴电缆10总线10BASE-T3类、4类、5类或超5类UTP双绞线10星形100BASE-TX5类或超5类UTP双绞线100星形100BASE-FX光缆100星形1.2组网设备与器件不同标准的以太网组网需要使用不同的设备和器件，10BASE・T和100BASE-T组网所 需的设备和器件主要有:带有RJ45连接头的UTP双绞线电缆、带有RJ45接口的以太网卡、 10/100集线器（交换机）等。

1.2.1以太网集线器与交换机1.以太网集线器集线器处于网络星形拓扑结构的中心，是以太网中最重要、最关键的设备之一，目前已 经被交换机所代替，如图1・2所示集线器（HUB）也称为多端口中继器，当集线器的一个 端口接收到数据帧后，首先要对接收到的信号进行中继，然后向其他每个端口广播发送只有通过集线器，以太网中结点Z间的通信才能完成 集线器具有如下主要功能和特性：> 用作以太网的集中连接点> 放大接收到的信号> 转发数据信号> 无过滤功能> 无路由检测和交换功能> 不同速率的集线器不能级联晶… 4认卜mm1*11-2愎占网奴线耳利交换机集线器的主要缺点是：对流经的数据流没有过滤功能，也没有路径检测功能从逻辑上 看，采用集线器组成的以太网（无论是单一集线器构成，还是多个集线器级联构成）是市一 条公共电缆连接起来的共享式网络当数据到达一个端口后，集线器不做任何检测和过滤， 直接将数据帧“广播”到所有端口，而不管这些端口连接的设备是否需要可见，站点越多， 集线器的“广播”量越大，整个网络的性能也变得越差传统的共享式以太网在组网过程中暴露出它的弱点，这些弱点主要是覆盖地理范围有限、 网络总带宽容量固定、不支持多种速率等。

为解决共享式以太网存在的这些问题，交换式以 太网应运而生2.以太网交换机通常，利用“分段”的方法解决共亨式以太网的带宽争用问题所谓“分段”就是将有 数量众多站点的以太网分割成两个或多个网段,每个被分割后网段继续使用CSMA/CD访问 控制维持段内站点的通信，网段与网段之间通过所谓的“交换”设备（即交换机）进行沟通， 这种交换设备可以将在某网段收到的数据帧，经过简单的处理后转发给另一网段与共享式以太网在某一时刻只允许一个站点占用共享信道的传输方式不同，以太网交换 机可以通过交换机端口之I'可的多个并发连接，实现多个站点之I'可数据帧的并发传输交换式以太网建立在以太网基础上，利用以太网交换机进行组网这种交换式以太网既 可以将计算机直接连到交换机端口上也可以将它们连入一个网段，然后将这个网段连到交 换机的端口如果将计算机直接连到交换机端口，那么它将独享该端口提供的带宽如果计 算机通过网段连入交换机，那么该网段上的所有计算机共享交换机端口提供的带宽1.2.2以太网网卡图1-3网络接II卡以太网的网络接口卡（简称网卡）是组网的基本部 件，如图1-3所示主机通过网卡与网络传输介质相连， 而达到计算机接入网络的目的。

网卡的主要功能有：> 实现计算机与局域网传输介质之间的物理连 接，完成物理层功能> 采用CSMA/CD介质控制方法，实现介质争用 的访问控制、数据帧的发送和接收、差错校验 等数据链路层的基本功能123非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线UTP作为 10BASE-T 和 100BASE-TX 标 准的传输介质（如图1・4所示）在 组网中起着重要作用UTP双 绞线有4对（8芯）导线，但 10BASE-T 和 100BASE-TX 仅 使用其中的2对线进行数据传 输为了使用方便，UTP的4对导线采用不同的颜色，分别是：橙和橙白、绿和绿白、蓝I即』比科.哉!UgTFm冲和蓝白、棕和棕白，如图1・4所不为了将UTP电缆与主机、集线器等设备相连， 每条UTP电缆两端需要有RJ45接头（俗称水晶头）, 图1-5为RJ45接头和一条带有RJ45接头的UTP 电缆以太网使用的UTP电缆分为直通UTP电缆和 交叉UTP电缆1.3共享式以太网的组网根据网络规模和主机分布情况，利用UTP电缆和集线器组建以太局域网可以釆用单一 集线器结构和多集线器级联结构1.3.1单一集线器结构IWkfi单4找：$址相如果规模不大，联网主机比较集中，则可以采 用单一集线器进行组网，可以组建标准10M以太 网或快速100M以太网。

只要将安装有10M网卡（或 10/100M自适应网卡）的主机通过UTP电缆与集线 器相连即可，但连接主机到集线器的UTP电缆最 大长度不能超过100m单一集线器结构的组网适用于小型工作组规 模的局域网，一般支持2〜24台主机联网，如图1-6所示1.3.2多集线器级联结构当联网的主机数超过单一集线器所提供的端口数吋，或者联网主机的位置比较分散时, 可以使用多集线器级联方式进行组网通常，集线器都提供一个专门用于同其他集线器进行级联的上行端口，利用该端口对以 使用直通UTP电缆与另一台集线器的普通端口进行级联如果集线器不提供上行端口，或 上行端口被占用，则使用交叉UTP电缆连接两个集线器的普通端口进行级联多集线器进行级联吋，可以采用平行方式级联（如图1・7）和树状方式级联（如图l-8）o图1-7平行方式级联LJm ——_1.4快速以太网的组网随着网络的发展，传统标准的10M以太网技术已难以满足日益增长的网络数据流量速 度需求对于要求10M以上LAN应用，快速以太网技术能有效利用现有的布线基础设施, 提供总带宽为IOOM的传输速度，它支持3、4、5类双绞线以及光纤的连接，分为3个标准： 100BASE-TX、100BASE-FX、100BASE-T4。

快速以太网的不足也是以太网技术的不足，那就是快速以太网仍是基于共亨和争用带宽 的载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)技术，当网络负载较重时，会造成效率的降低， 当然这可以使用交换技术来弥补1.4.1快速以太网标准1.100BASE-TX是一种使用5类数据级无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术它使用两对双绞 线,一对用于发送，一对用于接收数据在传输中使用4B/5B编码方式，信号频率为125MHzo 符合EIA586的5类布线标准和IBM的SPT 1类布线标准使用同10BASE-T相同的RJ-45 连接器它的最大网段长度为100米它支持全双工的数据传输2.100BASE-FX是一种使用光缆的快速以太网技术，可使用单模和多模光纤(62.5和125um)o多模光 纤连接的最大距离为550米单模光纤连接的最大距离为3000米在传输中使用4B/5B编 码方式，信号频率为125MHzo它使用MIC/FDDI连接器、ST连接器或SC连接器它的最 大网段长度为150m、412m、2000m或更长至10公里，这与所使用的光纤类型和工作模式 有关，它支持全双工的数据传输100BASE-FX特别适合于有电气干扰的环境、较大距离连 接、或高保密环境等情况下的适用。

3・ 100BASE-T4是一种可使用3、4、5类无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术它使用4对双 绞线，3对用于传送数据，1对用于检测冲突信号在传输中使用8B/6T编码方式，信号频 率为25MHz,符合E1A586结构化布线标准它使用与10BASE-T相同的RJ・45连接器，最 大网段长度为100米1.4.2快速以太网组网结构快速以太网组网方式和传统以太网10BASE-T组网方式基本相同（如图1-9 ）o 100BASE-T仍釆用星形或树形结构组网形式可以共享方式或交换方式，取决于网络使用 环境及业务量需求，根据需求合理选择共亨或交换式集线器组网设备由网络集中器、中继器、路由器、网卡、工作站、服务器及传输媒体构成通 常采用无屏蔽双绞线UTP作为传输媒体，对于有电磁干扰区域或楼间布线可采用光缆组成 100BASE-FX结构在组建部门级网络时，广泛采用快速以太网作主干网或二级子网@ ㉛@挈@1.5 UTP电缆制作实验1.5.1实验目的了解EIA568A、EIA568B双绞线电缆制作标准和颜色排列使用双绞线制作工具按照EIA568A （或EIA568B）标准制作直通UTP电缆线或交叉 UTP电缆。

掌握RJ45接口的双绞线制作利用测线仪诊断网线故障，连接到网络，并测试连通性1.5.2实验内容（1） 以EIA568568A或EIA568B标准规格制作UTP双绞线2） 使用测线工具诊断连通性1.5.3实验工具双绞线RJ45夹线钳一把、双绞线测试仪一个、双绞线若干、RJ45水晶接头若干1.5.4 EIA568A/568B双绞线制作标准表1-2双绞线的制作标准EIA568B 线序1234567X橙白橙绿口蓝蓝口绿棕口棕EIA568A 线序12345678绿H绿橙白蓝蓝白橙棕白棕二者没有本质区别，只是颜色线序上的不同在结构化布线工程中，必须要遵循上述制 作标准，便于组网和日后维护双绞线制作最重要是要保证：①1、2线对是一个绕对；③3、6线对是一个绕对；4、5 线对是一个绕对：7、8线对是一个绕对1.5.5直通/交叉UTP电缆1.直通UTP电缆在通信过程中，主机的数据发送线要与集线器的接收线相连，主机的接收线要与集线器 的数据发送线相连但由于集线器内部发送线和接收线进行了交叉（如图1・10所示），因此， 主机连入集线器吋需要使用直通UTP电缆直通UTP电缆RJ45接头与UTP线序的对应关系如图1-11所示。

阳IT I门尊"|也嵐的*|序H列2.交叉UTP电缆集线器之间的连接可以采用两种方法：① 利用集线器的直通级联端口与另一集线器的普通交叉端口相连接,可以使用直通UTP 电缆实现连接② 利用集线器的普通交叉端口与另一集线器的普通交叉端口相连，必须使用交叉UTP 电缆交叉UTP电缆RJ45接头与UTP线序的对应关系如图1-12所示籾T2 KL TF电懂的找艸|剛1.5.6 UTP电缆制作步骤分为4个步骤，可以简单归纳为四个字：“剥”，“理”，“插”，“压” 步骤1：剥线剥线。