第三章 计算机局域网
计算机网络技术基础
莆田学院计算机教研室
2003年 3月
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? LAN的特点
? LAN的体系结构
? LAN的基本组成
? LAN的基本网型
? 以太网（ Ethernet）
? 10BASE系列以太网
? 其他 LAN类型
本章主要内容
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3.1 LAN的特点 P118
? 跨越一个物理上有限的距离（一般在 10km以内）
? 为一个单位或组织拥有
? 共享传输信道
? 传输速率高（ 1～ 100Mbps）
? 误码率低（ 10-8～ 10-11间）
? 多采用分布式控制和广播式通信
各站平等，可进行广播 (一站发，其他所有站收 )
或组播 (一站发，多站收 )。
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3.1 LAN的特点
? 与广域网相比，广域网主要问题是如何充分利用
信道和通信设备，局域网主要问题是多源、多目
的数据链路管理。
链路（ link） 中间没有任何交换结点的点到点间
的物理线路段。
从通信角度看，由于存在各种干扰，物理链路不
可能绝对可靠。要传输数据，还须具有控制数据
传输的规程（协议）。
数据链路（ data link） =物理链路 +实现可靠传输
控制协议所需的硬件和软件
? 一条物理链路可以复用多条数据链路
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3.2 LAN的体系结构 P119
? 3.2.1 OSI参考模型与 LAN
局域网的体系结构遵循但并不完全符合
OSI参考模型。由于局域网只是一个通信
网，所以只有 OSI参考模型的低 3层和应用
层，而且网络层并非必要（共享传输介质
时，由于任意两节点间只有一条链路，无
需进行路由选择和流量控制）。
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3.2 LAN的体系结构
物理层
作用 在一条物理传输媒体上，实现数据链
路实体之间透明地传输各种数据的比特流。
数据链路层
作用 在不太可靠的物理链路上,通过数据
链路层协议 (链路控制规程 )实现可靠的数据
传输。
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1,OSI的物理层
主要解决接口设备的四个特性：
机械特性 连接器形状、引脚数等
电气特性 信号的电气参数等（如电压量值）
功能特性 接口引脚的分配等（某一引脚处出
现某一电平的电压表示的意义）
过程特性 传输数据顺序、通信方式（双工 /
半双工）等
3.2 LAN的体系结构
一、物理层
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1,OSI的物理层
① 机械特性
规定了物理连接时对
插头和插座的几何尺
寸、插针或插孔芯数
及排列方式、锁定装
置形式等。
3.2 LAN的体系结构
各类已被 ISO标准化了的 DCE
连接器的几何尺寸及插孔芯数
和排列方式。
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1,OSI的物理层② 电气特性
规定了在物理连接上导线的电气连接及有关的电咱路的特
性，一般包括：接收器和发送器电路特性的说明、表示信
号状态的电压 /电流电平的识别、最大传输速率的说明、以
及与互连电缆相关的规则等。
物理层的电气特性还规定了 DTE-DCE接口线的信号电平、发
送器的输出阻抗、接收器的输入阻抗等电器参数。
3.2 LAN的体系结构
DTE与 DCE接口的各根导线（也称电路）的电气连接方
式有非平衡方式、采用差动接收器的非平衡方式和平
衡方式三种。
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1,OSI的物理层
③ 功能特性
规定了接口信号的来源、作用以及其它信号之
间的关系。
④过程特性
规定了使用交换电路进行数据交换的控制步骤，
这些控制步骤的应用使得比特流传输得以完成。
3.2 LAN的体系结构
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1,OSI的物理层
物理层协议举例 EIA RS-232-C接口标准
3.2 LAN的体系结构
EIA RS-232-C是由美国电子工业协会 EIA(Electronic Industry
Association)在 1969年颁布的一种目前使用最广泛的串行物理
接口标准。 RS(Recommended Standard)的意思是“推荐标
准”,232是标识号码，而后缀,C”则表示该推荐标准已被修
改过的次数。
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1,OSI的物理层
物理层协议举例 EIA RS-232-C接口标准
3.2 LAN的体系结构
RS-232-C的机械特性
RS-232-C的机械特性规定
使用一个 25芯的标准连接
器，并对该连接器的尺寸
及针或孔芯的排列位置等
都做了详细说明。
实际的用户并不一定需要用到 RS-232-C标准的全集，这
在个人计算机 (PC)高速普及的今天尤为突出，所以一些
生产厂家为 RS-232-C标准的机械特性做了变通的简化，
使用了一个 9芯标准连接器,将不常用的信号线舍弃。
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1,OSI的物理层
物理层协议举例 EIA RS-232-C接口标准
3.2 LAN的体系结构
RS-232-C的电气特性
RS-232-C的电气特性规定逻辑, 1”的电平为 -15至 -5伏，
逻辑, 0”的电平为 +5至 +15伏，也即 RS-232-C采用 +15伏和
-15伏的负逻辑电平,+5伏和 -5伏之间为过渡区域不做定
义。
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1,OSI的物理层
物理层协议举例 EIA RS-232-C接口标准
3.2 LAN的体系结构
RS-232-C的功能特性
RS-232-C的功能特性定
义了 25芯标准连接器中
的 20根信号线，其中 2根
地线,4根数据线,11根
控制线,3根定时信号线、
剩下的 5根线做备用或末
定义。
右表为 RS-232引脚分配
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1,OSI的物理层
物理层协议举例 EIA RS-232-C接口标准
3.2 LAN的体系结构
RS-232-C的过程特性
RS-232-C的工作过程是在各根控
制信号线有序的, ON”(逻辑, 0”)
和, OFF”(逻辑, 1”)状态的配合
下进行的。在 DTE—DCE连接的情
况下，只有 CD(数据终端就绪 )和
CC(数据设备就绪 )均为, ON”状
态时，才具备操作的基本条件：
此后，若 DTE要发送数据，则须
先将 CA(请求发送 )置为, ON”状
态，等待 CB(清除发送 )应答信号
为, ON”状态后，才能在 BA(发送
数据 )上发送数据。
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2,LAN的物理层
LAN的物理层没有采用 DTC/DCE模型,它定义的是数据终端
设备和链路传输媒介的接口。这是因为 LAN采用多种传输媒
体，所以物理层要求更复杂,一般分为两个子层 (sublayer ),
一个与传输媒体有关，一个与传输媒体无关。
如以太网物理层分为以下两层：
PLS(物理信令,physical signaling)子层
负责比特流的曼彻斯特编码、解码、载波监听。
数据编码改变了计算机使用的 0,1简单数字信号模式，能更
好地适应物理介质的特性，有助于位与帧的同步。
PMA(物理媒体连接件,physical medium attachment)子层
负责冲突检测、超长控制、发送和接收串行比特流。
3.2 LAN的体系结构
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问题的提出
物理层是网络通信的传输基础。但物理层只负
责信号 传送,并不能完成 通信 。如果传送的信
号不能被第二个设备准确无误地接收，那么线
路上传送的只是众多无用的电平 ——“通电, 而
非, 通信, 。仅有物理层，我们可以将信号送
到一条线路上，但无法控制将由该线路上连接
的若干设备中的哪一个来接收信号，无法知道
要接收方的设备是否做好了接收准备并具备了
接收条件，也没有办法阻止线路上的其他设备
在此同时发送信号以避免, 信号碰撞, 发生。
3.2 LAN的体系结构
二、数据链路层
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网络通信至少要求两个设
备一起工作，一个发送，
一个接收。为此,需要进
行大量的协调工作。例如,
在半双工传送方式下,必
须保证任一时刻只有一个
设备在传送数据。这类传
输协调功能称为, 线路规
则, (line discipline)，除
了 线路规则,数据链路层
最重要的功能还有 流量控
制 和 差错控制 。这三种功
能总称为,数据链路控
制,。
3.2 LAN的体系结构
二、数据链路层
数据链路控制中的“差错控
制”是指允许接收方通知发
送方传送过程中是否有帧丢
失或损坏了，以及重发的协
调。
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1,OSI的数据链路层
主要功能：
链路管理 通过交换信息建立、维持和释放数据链路
帧 同 步 发方打包成帧，收方能正确识别帧的起止
流量控制 发送速率控制
差错控制 检错重发（重传 8～ 16次仍失败，将作为不可恢复
的故障报告上层用户）
信息分离 区分同一信道或同一帧中数据和和控制信息
透明传输 使收方不致于将与控制信息相同的数据当成控制
信息接收
寻 址 多点连接时，帧能正确送达，且收方知道发方站
址。
3.2 LAN的体系结构
二、数据链路层
【 作用 】 在不太可靠的物理链路上,通过数据链路层协议 (链路控
制规程 )实现可靠的数据传输。
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1,OSI的数据链路层 P113
OSI的数据链路层采用所谓, 高级数据链路控制协议,
（ HDLC,high level data link control） 。
HDLC以, 帧, （ frame） 为信息传输的基本单位 。 帧格式
如 图所示, 由 F,A,C,I,FCS,F六个字段组成 。
3.2 LAN的体系结构
二、数据链路层
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附加各字段的目的是解决链路管理, 帧同步, 流
量控制, 差错控制, 信息分离, 透明传输和寻址
等问题 。
3.2 LAN的体系结构
1,OSI的数据链路层 二、数据链路层
帧 同 步 由标志 (flag)字段（ 8位）标识帧的起止
透明传输 0比特填充技术（发送前先扫描整个帧，若标志字
段间连续 5个 1，则在其后插一个 0，接收时同样扫描整个帧，
若标志字段间连续 5个 1，则将其后的一个 0删去）。
寻 址 由地址字段（ 8位，可扩展到 16位）标识
差错控制 由 FCS（ 16位 CRC）字段进行差错控制
流量控制等 由控制字段（ 8位）确定的帧类型控制和滑动窗
口控制方法控制。
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3.2 LAN的体系结构
1,OSI的数据链路层 二、数据链路层
HDLC的命令和响应均以帧的格式进行传输,并根据控制字
段的结构分为三种格式, P113
控制字段的第 5位都是 P/F(探询 /结束 )位。当一帧从主站发
出时，如果该位为, 1”，表示, 探询,,要求从站给出响
应。从站响应是多帧的，最后一帧该位为, 1”，表示, 结
束, 。
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3.2 LAN的体系结构
1,OSI的数据链路层 二、数据链路层
信息帧（ I帧） 要传送的数据和捎带的流量控制、差错控制
等信息
监视帧（ S帧） 均为次站对主站的响应帧，不带信息字段
RR（ receive ready）帧 接收准备好，希望主站继续发送
RNR（ receive not ready）帧 从站正忙（缓冲区满等），
希望主站停止发送
REJ（ reject）帧 要求重发 N（ R）顺序号起各帧 (被拒收）
SERJ（ selective reject）帧 要求重发顺序号为 N(R)的
那一帧
无编号帧（ U帧） 用于链路管理（包括数据链路的建立、释放、
恢复的命令和响应）
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2,LAN的数据链路层 P119-121
3.2 LAN的体系结构
二、数据链路层
由于采用多站共享传输介质方式，
必须解决信道如何分配以解决信道
争用问题，必须有媒体访问控制功
能。此外，由于 LAN采用的拓扑结构
与传输媒体的多样性，必须提供多
种媒体访问控制方法。所以其数据
链路层要求也更为复杂，和物理层
一样,分为两个子层：
◆ 与传输媒体有关 (媒体访问控制层 )
◆ 与传输媒体无关 (逻辑链路控制层 )
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2,LAN的数据链路层 P119-121
3.2 LAN的体系结构
二、数据链路层
◆ MAC（媒体访问控制,medium access control）子层
负责执行在物理层基础上进行无
差错通信，有管理多个源链路和
多个目的链路的功能（对不同的
局域网，其 MAC子层是不相同的，
所以将在后面介绍）。
主要功能：
①管理链路上的通信（实现和维护
MAC协议）
②发送时将数据组装成带有地址和
差错校验字段的 MAC帧
③接收时拆卸帧，并执行地址识别
和差错校测
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2,LAN的数据链路层 P119-121
3.2 LAN的体系结构
二、数据链路层
◆ LLC（逻辑链路控制,logical link control）子层
主要功能,
① 建立和终止链路（建立和释放
数据链路层的逻辑连接，通过
SAP向高层提供逻辑接口）
②控制帧流量 (具有帧的接收、发
送控制功能）
③确认帧（具有帧差错控制功能 )
④ 帧排序（给 LLC帧加上序号）
LLC访问服
务点 (SAP)
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2,LAN的数据链路层 P119-121
3.2 LAN的体系结构 二、数据链路层
LLC层提供的 4种不同类型的服务：
操作类型 1（ LLC1） 不确认的无连接服务（数据报服务）
局域网中最为广泛使用，尤其适合点 -点通信、广播通信和组播通信（以太网即
用之）。此时，端到端的差错控制和流量控制由高层协议提供。
操作类型 2（ LLC2） 面向连接服务（虚电路）
特别适合在一定时间内向同一目的地连续发送许多或传送很长的数据文件。
操作类型 3（ LLC3） 带确认的无连接服务（可靠的数据报）
不建连接先发出信息，收方发确认信息。（只用于令牌总线）
操作类型 4（ LLC4） 高速传送服务（只用于城域网）
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3.2 LAN的体系结构
3.2.2 IEEE 802 标准系列 见 P127
? IEEE 802委员会为局域网制定了一套标准，即所谓
,IEEE参考模型”。其中
? 802.1标准对这一组标准作一介绍并定义了接口原语
? 802.2标准描述了数据链路层的上部，它使用了 LLC
（逻辑链路控制）协议。该标准总的说来是基于 HDLC
数据链路控制协议，但又不是 HDLC的帧结构,HDLC
关于位填充、结束标志等不适用于局域网，因此被
LLC删除。
? 802.3,802.4和 802.5分别了描述了 3个局域网标准，
即 CSMA/CD、令牌总线和令牌环标准。 IEEE802.2逻
辑链路控制（ LLC）标准与媒体访问控制（ MAC）标
准一起执行数据链路层功能。
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3.2 LAN的体系结构
3.2.2 IEEE 802 标准系列 P127
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3.3 LAN的基本组成
以 W/S系统总线型以太网为例：
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3.3 LAN的基本组成
3.3.1 硬件组成
①文件服务器（ File Server） 专用服务器 /高档微机
②工作站（ Workstation）或客户机（ Client）
通常是微机（有盘 /无盘）
【 瘦客户机 】 与特定服务器配套使用的无盘计算机。（如
果使用 Sun公司的瘦客户机，就必须购买一台 Sun公司的服
务器。不同厂商之间的系统无法相互替代）
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3.3 LAN的基本组成
3.3.1 硬件组成
③传输媒介 （教材 P50 2.2节）
◆ 双绞线
◆ 同轴电缆
◆ 光导纤维 (光纤 )
◆ 无线传输（无线电 /微波 /红外 /激光）
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3.3 LAN的基本组成
3.3.1 硬件组成
③传输媒介 （教材 P50 2.2节）
◆ 双绞线 （ Twisted-Pair Cable） 见 P51
“双绞”的作用是减少相邻导线的电磁干扰。
双绞线可分为,
■ STP（屏蔽,shielded） 可减少外部电磁干扰
■ UTP（无屏蔽,unshielded） 价廉（常用）
特点, 模拟传输（宽带信号） /数字通信（基带信号）均可使用 ;
单位价格最低，但每根只能连接一站点，线路总费用增加
抗高频干扰能力较差 ;
使用双绞线需在传输速率和传输距离之间作出选择。
普通电话线就是一种传输模拟信号用的双绞线，但不宜直接用
于计算机网络的信号 (数字信号 )传输 (需经 MODEM处理 )。
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3.3 LAN的基本组成
3.3.1 硬件组成
③传输媒介 （教材 P50 2.2节）
◆ 双绞线 （ Twisted-Pair Cable） 见 P51
按其传输性能，双绞线通常又分为 ——
1类线 用于 ≤ 5Mbps传输 (适用于语音 /低速传输 )
2类线 用于 ≤ 5Mbps传输 (适用于语音 /低速传输 )
3类线 用于 ≤ 16Mbps传输 (最常用的 10M以太网用电缆,4芯 )
4类线 用于 ≤ 20 Mbps传输
5类线 用于 ≤ 100 Mbps传输（ 8芯）
超 5类线 用于 ≤ 155Mbps传输（ 8芯,目前最常用的网络电缆）
6类线 用于 ≤ 200Mbps传输
电缆上通常印有类别标志,如 cat 5 或 category 5 (5类线 )
标准规定计算机网络常用双绞线 (UTP)每根长度不宜超过 100米。
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3.3 LAN的基本组成
3.3.1 硬件组成
③传输媒介 （教材 P50 2.2节）
◆ 同轴电缆 （ Coaxial Cable） 见 P52
可分为：
■ 基带传输（数据通信）型 见 P52 图 2.5
50Ω——RG-11 A/U型（粗缆,φ10mm）
RG-58 A/U型（细缆,φ5mm）
93Ω——RG62型
■ 宽带传输（模拟传输）型
75Ω——公用天线电视系统（ CATV）用
（ CATV还有一种 300Ω扁平电缆）
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3.3 LAN的基本组成
3.3.1 硬件组成
③传输媒介 （教材 P50 2.2节）
◆ 光导纤维 （光纤,Optical Fiber ） 见 P53
光是一种电磁波，它在真空中传输速度最快（ 30万千米 /秒），且传输速
度随传输介质密度增大而降低。相对于其他传输媒介，低损耗、高带宽和
高抗干扰性是光纤最主要的优点。目前光纤的数据传输率已达 2.4G甚至
更高速率（ 20G以上）。根据贝尔实验室测试，当数据速率为 420Mbps且
距离为 119km无中继器时，其误码率为 10-8，可见其传输质量很好。
光纤表层有用于保护芯线和将光反射回玻璃导体内的镀层，然后封装坚韧
的芳纶（制造防弹衣的材料）外皮，最后再用 PVC等材料制作的护套封装。
主要用于：主干网（高速） /防雷击 /保密（防窃听）
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3.3 LAN的基本组成
3.3.1 硬件组成
③传输媒介 （教材 P50 2.2节）
◆ 光导纤维 （光纤,Optical Fiber ） 见 P53
光纤按其传输模式可分为
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3.3 LAN的基本组成
◆ 光导纤维 （光纤）
多模光纤 (multimode fiber)
多模光纤是指在给定的工
作波长上，能以多个模式同
时传输的光纤。其光纤芯径
在 50到 100μm的范围内，多
条入射角度不同的光线可以
同时在一条光纤反射式地传
播，传输距离 2km（ 100M带
宽）。多模光纤根据折射率
的分布特性，可分为渐变型
（ graded-index）和突变型
（ step-index）两种。 折射率为渐变型的光纤，其折射率随光纤芯径变化（中心处为 0）；
折射率为突变型的光纤，其折射率在
整个光纤直径方向为一常量。
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3.3 LAN的基本组成
◆ 光导纤维 （光纤）
多模光纤 (multimode fiber)
由于突变型多模光纤传输时光信号畸变较大，故常用渐变型多模光纤，
其主要规格有：
? 50μm(纤芯直径 )/125μm(包层直径 )
? 62.5μm(纤芯直径 )/125μm(包层直径 )
? 100μm(纤芯直径 )/140μm(包层直径）
多模光纤对准要求不太严格，弯曲时损
耗不太灵敏，被推荐应用于所有的建筑
物综合布线系统。 支持 100Mbps传输率
/1.5～ 2km和 1000Mbps传输率 /≤300m范
围的 LAN。
计算机网络一般使用 62.5μm多模光纤。
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3.3 LAN的基本组成
◆ 光导纤维 （光纤）
单模光纤 (single-imode fiber)
单模光纤的纤芯直径很小，在给定的工作波长上只能以单一模式
传输，传输频带宽，传输容量大，折射率为突变型，光线沿其中
心直线传输，故光信号的损耗很小，离散也很小，传输距离大大
高于多模光纤。常用规格为 8.3μm（纤芯直径） /125μm（包层直
径），衰减小，适合远程传送，但需用昂贵的注入式激光二极管
作光源。
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3.3 LAN的基本组成
◆ 光导纤维 （光纤）
按工作波长光纤还可划分为：
短波光纤 (SW） 85nm（ 0.8～ 0.9μm，第一窗口） 均为多模
长波光纤 (LW) 1300nm（ 1.25～ 1.35μm，第二窗口） 单模或多模
1550nm（ 1.53～ 1.58μm，第三窗口） 均为单模
标 准 光纤类型 最大距离
100Base-FX
百兆位基带
62.5/125 微米多模光纤 2千米
10/125 微米单模光纤 15或 40千米
1000Base-SX
千兆位基带 (短波 )
50/125 微米多模光纤 500 米
62.5/125 微米多模光纤 220 米
1000Base-LX
千兆位基带 (长波 )
50/125 微米多模光纤 550 米
62.5/125 微米多模光纤 550 米
10/125微米单模光纤 5千米
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3.3 LAN的基本组成
◆ 光导纤维 （光纤）
【 使用光纤注意事项 】
光缆不易分支, 所以一般适用于点到点的连接 。 光
纤在任何时间都只能单向传输, 因此, 要实行双向
通信, 必须成对使用, 一个用于输入, 一个用于输
出 。 每一条光纤电缆的连接都需要小心地磨光光端
头, 通过电烧烤或化学工艺与光学接口连在一起 。
整个安装过程, 必须确保光通道没有被阻塞, 也不
能将光纤拉得太紧或形成直角 。 光缆弯曲时容许的
最小曲率半径应不小于光缆外径的 15～ 20倍 。
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3.3 LAN的基本组成
◆ 光导纤维 （光纤）
【 光纤软跳线 】
光纤的传输是单方向的, 所以两机间如果连接光纤的话, 必
须至少是两根光纤, 一根发送数据, 一根接收数据 。 一般的
光纤又分为 2芯, 4芯, 6芯, 8芯光纤等, 可以连接到多个计
算机 。 一般来说, 多芯光纤并不直接连接到计算机的网卡上,
而是连接到一种叫做光端器的设备上 。 还有一种光纤, 即所
谓, 光纤软跳线,, 它并非一般常识中的那种 JUMPER,也
是光纤, 一根光纤软跳线中只含有一根光纤, 只能进行单向
的数据传输, 其作用就是连接光端器和计算机上的网卡 。 一
般连接一台计算机需要两根光纤软跳线, 一根发送数据, 一
根接收数据 。
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3.3 LAN的基本组成
◆ 光导纤维 （光纤）
【 光纤连接方式 】
光纤有三种连接方式 。
首先, 可以将它们接入连接头并插入光纤插座 。
连接头要损耗 10%到 20%的光, 但是它便于系统重
新配置 。
第二是机械接合, 即将两根小心切割好的光纤的
一端放在一个套管中, 然后钳起来 。 其操作需要专
业人员进行, 光的损耗约为 10%。
第三种是融合连接, 形成的光纤和单根光纤差不
多是相同的, 损耗最小 。
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3.3 LAN的基本组成
◆ 无线传输（无线电 /微波 /红外 /激光） P54
只能直线传输 。 红外线和激光对环境 （ 如雨, 雾,
雷电 ） 干扰特别敏感 。 微波对环境干扰不敏感, 但
方向性不强, 存在着窃听, 插入数据等一系列不安
全问题 。 主要用于移动通信和不便于铺设有线电缆
（ 或光缆 ） 的场合 。
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3.3 LAN的基本组成
3.3.1 硬件组成
④网卡（ NIC,LAN Card）
◆ 又称“网络接口卡”、“网络适配器”
网卡是网络设备 （ 电脑等 ） 与传输媒介 （ 如电缆 ） 间的信号转
换接口电路和协议支持部件 。
⑤其余共享的硬件资源
硬盘、打印机,Modem等
⑥网络及网间连接器
HUB、中继器、交换器、路由器、网关、网桥等
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3.3 LAN的基本组成
3.3.2 软件组成
①网络操作系统（ NOS）
UNIX,Windows 2000（ Server版）等
②工作站操作系统
Windows 9X/Me/XP等
③各种应用软件
数据库管理系统等
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3.4 LAN的基本网型
3.4.1 三大基本网型
三个 LAN协议（争用、轮询、令牌传递）分别与三个
LAN的基本拓扑结构（总线型、星型、环型）相组合，
形成了三大基本网型：
■ 以太网 ■ 令牌总线网 ■ 令牌环网
3.4.2 其他常见网型
■ FDDI光纤环网
■ 快速以太网和千兆位以太网
■ ATM网
■ 无线局域网
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.1 概述
【 以太网 】 使用 IEEE 802.3标准（即采用 CSMA/CD访问
控制方式）的网络系统。
? 由美国 Xerox（施乐）公司和 Stanford（斯坦福）大学联
合开发并于 75年推出，原为总线型，现已扩展到星形、
星形总线、树形等。 81年 Xerox,DEC,Intel联合推出商
业产品。 85年 IEEE 802委员会在此基础上颁布了 802.3
标准。
? 由于以太网与其他 LAN类型相比，具有易用、易安装、
易维护、低成本等诸多优点，目前世界上 80～ 85%与
LAN相连的 PC和工作站使用以太网连接。
? 以太网为基带系统，采用曼彻斯特编码，且只支持 LLC
层的类型 1操作。 ——不确认的无连接服务（数据报服务）
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.2 以太网电缆标志
示例：
? 50Ω同轴电缆（基带传输型）
10 BASE 5 同轴电缆（每个网段最大长度 500米）
电缆上传输的信号是基带信号（数字信号）
传输速率为 10Mbs（兆位比特 /秒）
? 75Ω同轴电缆（宽带传输型）
10 BROAD 36 同轴电缆（每个网段最大长度 3600米）
电缆上传输的信号是宽带信号（模拟信号）
传输速率为 10Mbs（兆位比特 /秒）
2 185米
—F 光纤
—T 双绞线
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.3 以太网的分类
传统以太网 按其电缆标志分类：
◆ 10 BASE 5 （粗缆以太网）
◆ 10 BASE 2 （细缆以太网）
◆ 10 BASE-T （双绞线以太网）
◆ 10 BASE-F （光纤以太网）
◆ 1 BASE 5 （低速以太网）
◆ 10 BROAD 36 （宽带以太网）
◆ 100 BASE-T （快速以太网） 光纤或双绞线
近年来 高速以太网 不再按电缆类型分类，如：
◆ Gigabit Ethernet (千兆以太网 ) 光纤或双绞线
发展趋势,10G带宽（万兆以太网）。
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.4 以太网的特点及原理
【 特点 】 任何一个网上设备在传输数据时，其他的设备只
能等待，同时有两个或两个以上设备在传输数据时，“碰
撞”便会发生而导致重发，直到没有出现碰撞为止。（简
言之，任何一个站点在传输数据时，其他站点必须等待 —
—即所谓 CSMA/CD访问控制方式或曰“争用”方式）
? 为了能够正确地检测出冲突信号，一般要限制最大电缆
段（网段）长度。
CSMA/CD协议源于 ALOHA协议，后者则源于 70年代夏威夷大
学的专家为解决分组无线网而设计的一种解决信道分配问
题的巧妙算法。
ALOHA,夏威夷人问候语,欢迎,再见
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ALOHA协议的基本思想,P132
网上各站点在任何时刻只要需要，就可以自由地发送信
息（以帧的形式）；信息发送完毕，发送站等待一段时间，
等待时间等于信道上最远的两个站之间的传输时延的两倍
（ 2r）；若在等待时间内收到接收站的应答信息，则表明发
送成功，否则重发该数据帧；但为了避免继续冲突，各站需
等待一段随机时间后再重发；若再产生冲突，则再等待一段
随机时间再重发 ?? 若多次重发都失败，则停止发送该帧。
纯 ALOHA协议最大的缺点是最大吞吐量不到理想值的
18%(吞吐量,成功发送的信息数与实际发送的信息数之比 )。
ALOHA协议的最大特点是, 想说就说, 。
在 ALOHA协议基础上，产生了 CSMA（载波监听多路访问）
技术。
3.5 以太网（ Ethernet）
莆田学院计算机教研室 2003年 3月
CSMA协议的基本思想,P134
每个站在发送数据前，先监听信道上有无其他站正在发送信
息，若无，则发送数据；则有，则暂不发送，退避一段时间后再
尝试。 ——其最大的特点是, 先听后说, 。
CSMA的监听策略有三种算法：
? 非坚持
一旦监听到信道忙就不再坚持听下去，延迟一段随机时间后再
重新监听。（信道利用率不高）
?1坚持
监听到信道忙时仍然坚持听下去，直到空闲为止。一旦信道空
闲就发送。如有冲突，等待一随机时间后再监听。（冲突较大）
?p坚持
监听到信道忙时仍然坚持听下去，直到空闲为止。当听到信道
空闲时，以概率 p发送数据。 (p=1时，即为 1坚持）
p坚持的主要问题是如何确定一个合适的 p值。
3.5 以太网（ Ethernet）
莆田学院计算机教研室 2003年 3月
CSMA/CD协议的基本思想,P135
每站在发送数据前，先监听信道是否空闲；若是，
则发送数据,并继续监听下去,一旦监听到冲突，立
即停止发送，并在短时间内连续向信道发出一串阻塞
信号（ JAM）强化冲突，如果信道忙，则暂不发送，
退避一随机时间后再尝试。
CSMA/CD协议在 CSMA协议基础上增加了发送期间检
测冲突的功能。其最大特点是, 先听后说,边说边听, 。
该协议已被 IEEE 802委员会采纳，并以此为依据制定
了 IEEE 802.3标准。
CSMA/CD协议同样可分为非坚持,1坚持和 p坚持 3种。
以太网通常采用 非时隙 1坚持 CSMA/CD。
3.5 以太网（ Ethernet）
时隙, P133
将信道时间分为等长的时间长度,每个长度正好等于一
个帧的传输时间（, 时隙, 或, 分槽, ）。各站只能在
时隙的起始时间才能开始发送信息。
采用时隙技术的 ALOHA协议信道吞吐量最大可达 37%。
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.5 以太网的帧格式 P138
帧长度,64～ 1518字节 （ 从 DA～ FCS）
802.3帧格式
PA
1010…1010
前导
SFD
10101011
帧起始
DA
目标
地址
SA
源地
址
L
数据字段
长度
DATA
数据
PAD
帧填充
FCS
帧校验
7字节 1字节 6字节 6字节 2字节 46-1500字节 4字节
以太网帧格式
PA
1010…1010
前导
11
同步
DA
目标
地址
SA
源地址 类型
DATA PAD FCS
帧校验MAC控制操作
码 (2字节 )
控制码参数
(60字节，
不足填 0)
62位 2位 6字节 6字节 2字节 46-1500字节 4字节
类型值不超过 1500时，表示数据字段长度；等于 8888（十
六进制）时，表示 MAC控制帧，等于 8100（十六进制）时，
表示 VLAN-tagged（标识）帧，用来辅助路由和网络管理。
值为其他时，表示非标准的专用帧。
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.6 以太网的站点地址 (Address)
IEEE为局域网制定了两种管理模式：全局管理和局部管理，相
应工作站的地址也分为,全局地址 和 局部地址 。前者又称“绝对
地址”或 MAC地址,对所有空间和时间（即在任何 LAN中）都是
单值的、唯一的。后者是指在局部管理方式下每个局域网按自己
的地址结构为工作站所规定的地址。这种地址仅在自身的局域网
中才是单值的、唯一的，故又称“相对地址”。其识别符在地址
字段的第 2位。
全局地址 （目标地址与源地址可以在不同网域上）：
局部地址 （目标地址与源地址必须在同一网域上）：
I/G 1 46位地址
I/G 0 14位地址
I/G=1 表示单地址
I/G=0 表示组地址
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.6 以太网的站点地址 (Address)
MAC地址 又称硬件地址或物理地址。使用 MAC地址的不是
以太网就是令牌环网。
MAC地址有六个字节的信息，常用十六进制表示，前三个
字节为网络设备生产厂商代号，后三个字节为厂商分配到
设备上的序列号，如下：
00000C B40E1A
或 00-00-C-B4-0E-1A 简写为 C-B4-E-1A
著名网络厂商标识
厂商 CISCO 3Com HP Sun IBM Intel
厂商代号 00000C 02608C 080009 080020 08005A 00AA00
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.6 以太网的站点地址 (Address)
?每个 MAC地址在全球都是唯一的。如果生产商
用完了分配的标识数字，它总是能够得到新的前
缀。
?FF-FF-FF-FF 为广播地址。帧结构中 SA(源地址 )
不可为广播地址。
?检测本机 MAC地址的方法：
◆ 使用 winipcfg命令（ 适配器地址 ）
◆ 使用 ipconfig命令 (Physical Address)
Let’s try ?
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.7 以太网的 MAC子层功能
以太网的 MAC子层负责执行 CSMA/CD协议：
?发送和接收数据封包
a.帧处理（帧定界，帧同步）
b.寻址（源地址和目的地址处理）
c.错误检测（物理介质传输错误）
?介质存取管理
a.介质分配（冲突避免）
b.竞争化解（冲突处理）
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.7 以太网的 MAC子层功能
发送过程
最开始是正确的前导 /SFD序列，接着是真正的帧内容（包
括 DA,SA，长度 /类型以及数据），最后是作为 FCS域的计
算出的 CRC序列。 MAC层应有效地将主机（计算机）传递
给它的面向字节的数据进行转化，并将其串行化为可在网络
介质上进行传输的位流。
接收过程
MAC层必须将输入的位流重新转化为由字节构成的帧 。 MAC层检
查所接收到的位流, 找出帧起始位置, 并丢弃前导和帧起始 SFD
字段 。 然后 MAC层将所接收帧中的目标地址字段值与并与本机的
MAC地址进行比较 。 如果不匹配, 便丢弃接收帧 。 如果匹配则将
对所接收的帧独立计算其 CRC值, 并将计算结果与从接收帧 FCS
字段 （ 最后 4个字节 ） 中值 CRC比较 。 如果彼此不匹配, MAC层
就发出, 出错, 报告 。
PA
1010…1010
前导
SFD
10101011
帧起始
DA
目标
地址
SA
源地
址
L
数据字段
长度
DATA
数据
PAD
帧填充
FCS
帧校验
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.8 以太网的网卡
以太网卡的基本功能和图形
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.8 以太网的网卡
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.8 以太网的网卡
【 网卡类型 】
常用网卡类型 总线规格 适用机型
NE1000及兼容卡（ 8位） ISA总线 IBM-PC,XT
NE2000及兼容卡（ 16位） ISA总线 286（ AT）至 486
NE3200及兼容卡（ 32位） EISE总线 EISA总线 PC
VL总线卡 （ 32位） VESA总线 486DX/2-66等
PCI总线卡 （ 32/64位） PCI总线 Pentium(586)等
注意 ·用于无盘工作站时，应另配一只远程引导芯片（ PROM）
【 网卡接口形式 】
AUI插座（ 15芯） 10BASE5（粗缆以太网用，接收发器上 DIX连接头）
BNC插头（卡式） 10BASE5与 10BASE2（粗、细缆以太网用，接 T形头）
TPI插座 10BASE-T（双绞线以太网用，接 RJ-45双绞线接头）
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.1 10 BASE 5粗缆以太网（标准以太网）
① 拓扑结构：总线型
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.1 10 BASE 5粗缆以太网（标准以太网）
② 链路组成
a.电缆, RG-11 A/U 50Ω
同轴电缆 (芯径 0.4″≈10 毫
米 )黄色外皮，每隔 2.5米有
一黑点作为固定收发器的距
离标识
b.收发器 (有轨道型和改
进 T型两种 )及其连接电缆
收发器与网络电缆连接方式：
◆ 夹、刺穿电缆 (无需切断电缆,无
需 T形头 )
◆ T形头连接 （需切断电缆，连接
工作量大 )
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.1 10 BASE 5粗缆以太网（标准以太网）
② 链路组成
c.Ethernet网卡
d.终端电阻 (终端匹配器、
端接器 ),每个网段一对。
功能：将传输到电缆端部
的信号能量吸收掉，以消除
干扰。
一端必须接地 (电气安全与
抗干扰的要求 )
e.BNC接头与 T形头 (采用 T
形头连接时 )
f．中继器 物理层连接设置，
连接两个同类型的网段
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.1 10 BASE 5粗缆以太网（标准以太网）
③ 技术参数
?两收发器间距,3.5米或其整倍数
?工作站 -收发器最大间距,50米
?最大网段长度,500米
?网络最大总长度,2500米
?一个网段最多支持的工作站数：
100（中继器算一个）
?工作站数量多于 100个或网段
长度超过 500米时，应采用中
继器来延长距离。
?物理连接遵循 5-4-3规则,最多
可用 4个中继器,5个网段（其
中仅 3个网段可接工作站，其余
只用于距离加长）。
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.1 10 BASE 5粗缆以太网（标准以太网）
④ 特点
线路可靠性好，
但安装不易 (电缆粗
硬 )，造价较高（电
缆较贵且需增加收发
器费用），传输距离
长。仅作基干网或室
外大距离布线时才用
（与 10 BASE 2或 10
BASE-T网混用）。
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.2 10 BASE 2细缆以太网（ Cheapnet）
① 拓扑结构：总线型
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.1 10 BASE 2细缆以太网（廉价以太网）
② 链路组成
a.电缆,RG-58 A/U 50Ω同轴
电缆（芯径 0.2″≈5毫米）
市场上有带 BNC连接器、标准
长度（ 2米）的商品电缆出售
b.BNC连接器 (装在电缆两端 )
c.BNC T型连接器 （ T型头）
d.以太网卡
e.50Ω终端电阻 (一端需接地 )
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.1 10 BASE 2细缆以太网（廉价以太网）
③ 技术参数
? 两 T形头间距,0.5米或其整
倍数
? 最大网段长度,185米
? 网络最大总长度,925米
? 一个网段最多支持的工作站
数,30（中继器算一个）
? 物理连接遵循 5-4-3规则
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.1 10 BASE 2细缆以太网（廉价以太网）
④ 特点
造价最低。线路可靠性不高，总
线故障影响整个网络，传输距
离短。一般用于集中式室内布
线的机房环境。
【 说明 】
由于粗、细电缆的电气特性是一
致的，因此可将粗、细同轴电
缆网段混接于一个以太网上使
用，以弥补细缆传输距离短而
粗缆价格高、安装不便的缺点
（通过粗、细电缆转接器或中
继器相连）。它们还可通过
HUB与
10BASE-T网段混接，形成混合式以太网。
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.3 10 BASE-T双绞线以太网
① 拓扑结构：
小网络 ——星型（ HUB为中心结点） 大网络 ——星型总线
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.3 10 BASE-T双绞线以太网
② 链路组成：
a.电缆,无屏蔽双绞线
（ UTP）,20～
26AWG（芯径 0.4～ 0.6
毫米）
b.Etherhub 以太网用集线
器
c,RJ-45接头 （注：国内
并行电话线接头为 RJ-
11）
d.以太网卡 （须带 RJ-45插
座）
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.3 10 BASE-T双绞线以太网
HUB（集线器）
HUB——“港湾,,, 中心,
的意思, 中文译为, 集线
器, 或, 集中器,, 顾名
思义, HUB是计算机网络中
数据交换的枢纽之一, 是
网上计算机信息出入的
,港湾, 。 采用 HUB进行物
理连接的计算机网络被称
为具有, 星型, 拓扑结构,
与不用 HUB的, 总线型, 或
,环型, 结构相比, 星型
结构最大的优点是可靠性
与灵活性均较好, 目前已
成为网络连接的主流形式 。
HUB按其功能又可分为：
?有源 HUB（ Active HUB） 带
稳压电源,能对信号整形再
生放大，并监测数据通信情
况
?无源 HUB（ Passive HUB） 对
被传送的信号不作信号整理
增强（无放大整形电路）
?智能 HUB（ Intelligent HUB）
提供网络管理服务、桥接、
路由和网关等功能
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.3 10 BASE-T双绞线以太网
HUB（集线器）
以星型拓扑结构将数据传输线路
集中连接在一起的设备。
集线器是 10BASE-T网络的重要
设备，又称为有源的多口转发器
（ Multi-port Repeater）。 HUB
一般有 N个（ 4,8,12,16、
24,32个等）双绞线接口 RJ-45，
M个（ 1,2,3,4个等） AUI或
BNC接口，通过 RJ-45接口可以
连接 8个工作站或其他 HUB，通
过 AUI或 BNC接口可与粗缆、细
缆相连接。
HUB结构：可以看成用一个多口中继器
(HUB)取代同轴电缆网段（变成内部连
接）及其互联的中继器（变成 MAU）
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.3 10 BASE-T双绞线以太网
③ 技术参数
? 双绞线最大长度, 100米
? 网络最大跨距,3.8千米
? 一个 HUB可连接的最大工
作站数,由 HUB端口决定
④特点
线路稳定性和可靠性好，
可以有管理功能，成本
适中（高于 10BASE2）。
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.4 10 BASE-F光纤以太网
① 拓扑结构：
簇型
光纤 HUB 光纤 HUB 光纤 HUB
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② 链路组成
光纤 HUB
光纤网卡
光纤
③技术参数
光纤网段,≤2千米
④特点
适用于特殊场合（抗电磁干扰 /有雷击）
3.6 10BASE系列以太网
3.6.4 10 BASE-F光纤以太网
HUB HUB HUB
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3.7 其他 LAN类型
3.7.1 ARCNET网
? ARC（ Attached Resource Computer） NET是美
国 Datapoint公司 78年 1月推出的 LAN产品，它
采用确定性网络协议 ——令牌总线（ IEEE
803.4），所以确定性、可调整性、可靠性均
好，但传输速率很低（ 3.5Mbps），主要用于
实时性、可靠性及优先性方面要求较高的工业
控制（过程控制）网络中。
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3.7 其他 LAN类型
3.7.1 ARCNET网
①拓扑结构
a.星型（簇型） ——使用低阻网卡
技术参数：最大跨距 6.7千米 最大站点数,255个
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3.7 其他 LAN类型
3.7.1 ARCNET网
①拓扑结构
b.总线型 ——使用高阻网卡
技术参数
?每个总线网段上最多
8个站点
?T形头间距,≥ 1米
（采用 BNC接头连接时）
?最大网络长度：
≤ 310米（同轴电缆）
≤ 120米（双绞线）
?最大跨距,6.7千米
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3.7 其他 LAN类型
3.7.1 ARCNET网
①拓扑结构
c.混合型
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3.7 其他 LAN类型
3.7.1 ARCNET网
②链路组成
电缆：
RG-62 A/U 93Ω同轴电缆,105Ω无屏蔽双绞线、光纤
网卡,RX-NET等 ARCNET专用网卡
低阻,PC110,PC120,PC130,PC250,PC260
高阻,PC210,PC220
A,HUB（ 8端口）,至少一个
P,HUB（ 4端口）,按需
93Ω终端电阻,P.HUB未用结点必须各用一个封堵之。
③技术参数
最大连接距离,610米（ A.HUB-A.HUB或 A.HUB-站点 ——同轴电缆）
120米（ A.HUB-A.HUB或 A.HUB-站点 ——双绞线）
30米（ A.HUB-P.HUB或 P.HUB-站点）
④特点
连网距离远 /传输速率低（ 3.5Mbps）
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3.7 其他 LAN类型
3.7.2 令牌环网
? 令牌环（ Token Ring）网是 LAN中最传统的组
网方式之一,84年由 IBM公司率先推出，目前
仍为最适合于采用光纤传输的网络结构（因其
实时性、传输效率、地理范围等均优于采用
CSMA/CD的以太网）。
? 目前国际上生产令牌环网络产品的厂家有数十
家,IBM公司产品占据了主要市场。以下介绍
的即为 IBM公司的令牌环网。
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3.7 其他 LAN类型
3.7.2 令牌环网
①拓扑结构
从理论上讲，令牌环网在物理上应是一个环形结构，但 IBM
的令牌环网并非一个简单的环形结构，而是由星型和环型结
构两个层次组成。所以可分为：
a.星型拓扑的逻辑环型 ——单 MAU
b.星型 /环型混合结构的物理环型 ——多 MAU
MAU:Multistation Access Unit，即”多路访问部件”
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3.7 其他 LAN类型
3.7.2 令牌环网
a.星型拓扑的逻辑环型 ——单 MAU
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3.7 其他 LAN类型
3.7.2 令牌环网
b.星型 /环型混合结构的物理环型 ——多 MAU
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3.7 其他 LAN类型
3.7.2 令牌环网
②链路组成
电缆,150Ω屏蔽双绞线（ STP）
100Ω无屏蔽双绞线（ UTP）
光纤（大电缆系统用之）
【 注 】 根据网络规模,IBM令牌环
网可分为可移动的“小电缆系统”
和不可移动的“大电缆系统”。当网络中站点数大于 96或 MAU数大
于 12个时必须使用大电缆系统。
令牌环网专用网卡,4Mbps或
16MBps（两种）
MAU,IBM 8228
中继器,IBM 8212,IBM 8219
（光纤）
③ 技术参数（小电缆系统）
最大站点数,96个
8228 MAU数,最多 12个
8228 MAU间及与站点间最大距离：
45米
MAU间连接电缆总长度,120米
传输速率,4Mbps或 16MBps（取决
于网卡）
网络最大跨距,大于 10千米
④特点
用于大区域分布控制或实时性强的应
用环境
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3.7 其他 LAN类型
3.7.3 高速网络技术（ 100Mbps或更高）简介
①快速以太网（ Fast Ethernet）
所用集线器一般为交换式。主要有两种竞争标准 ——
?100 BASE-T 803.3u （具有 10/100Mb自动协商功能）
?100 VG-AnyLAN 803.12 (用“按需优先轮询”方法取代 CSMA/CD，
又称 100 BASE-VG)
其中 100 BASE-T 可通过升级网卡和 HUB将 10 BASE-T网直接提升
为 100Mbps，从而保护用户的投资。具体又可分为三个子类
?100 BASE-TX （使用两对 5类双绞线）
?100 BASE-T4 （使用 4对 3,4或 5类双绞线）
?100 BASE-FX （光纤）
100 VG-AnyLAN则结合了以太网和令牌环网的优点，把以太网简
便、快捷的网络访问方式和令牌环网控制性强、确定性延迟的特点融
为一体（其任何一个请求帧都由发出该请求的应用软件赋予一定的优
先级）。
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3.7 其他 LAN类型
3.7.3 高速网络技术（ 100Mbps或更高）简介
①快速以太网（ Fast Ethernet）
目前 Gigabit Ethernet（千兆位以太网）技术方案已经成熟并开始取代
100Mbps的快速以太网技术。千兆位以太网传输媒体采用光纤或短距离双绞线，
并定义了一种千兆位媒体专用接口 GMII（ Gigabit Media Independent
Interface ），用以将 MAC子层和物理层分隔开，使物理层在实现 1000Mbps速
率时所使用的传输媒体和信号编码方式的变化不影响 MAC子层。千兆位以太
网的技术标准是 IEEE 802.3z，相关标准有 IEEE 802.3ab（ 1000 BASE-T）等。
IEEE802.3委员会制定了 4种传输媒体的标准：
?1000BASE-SX基带短波光纤 使用波长为 850nm的多模光纤
最大网段长度,275 m（ 62.5μm） /550m（ 50μm）；
?1000BASE-LX基带长波光纤 使用波长为 1300nm的单 /多模光纤
最大网段长度,550 m（ 62.5μm和 50μm多模） /5000m(10μm单模）；
?1000BASE-CX基带铜缆 使用屏蔽双绞线，长度可达 25m；
?1000BASE-T基带双绞线 使用 4对 5类非屏蔽双绞线，长度可达 100m。
千兆位企业级以太网的组网模式：桌面系统采用速率为 10Mbps的
10BASE-T以太网，部门系统采用速率为 100Mbps的 100BASE-T以太网，企业
骨干网采用速率为 1000Mbps的千兆位以太网。
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3.7.3 高速网络技术（ 100Mbps或更高）简介
② FDDI（光纤环网）
FDDI（ Fiber Distributed Data Interface,光纤分布式
数据接口）是以光纤为传输介质的高性能令牌环局域网
访问控制方案,1982年 10月由 ANSI（美国国家标准化
研究所） X3T9.5委员会提出。传输速率 100Mbps，而正
在发展的 FDDI-Ⅲ, FDDI-Ⅳ, FDDI-Ⅴ 的速率分别高达
400 Mbps,600 Mbps和 1.2 Gbps。使用多模光纤时，
站间距离可达 2km；使用单模光纤站间距离可达 20km，
FDDI标准允许 200km的总的光纤路径长度和 1000个网
络站点，相应于 500个结点和 100km长的双环光纤网。
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3.7 其他 LAN类型
② FDDI（光纤环网）
A.拓扑结构
FDDI的物理拓扑有环型或带树型的环或带星型的
环，既可作 LAN，亦可在大地理范围（ 100～ 200千米）
内作大型企事业的骨干网络，实现数据、语音、图像
综合服务。
FDDI采用双环结构：主环（正常数据传输用）和
副环（冗余的备用环），双环传输方向相反。如果两
环在同一点上都断了，可以将两边断开处分别接合，这样总长度约为原来的 2倍。
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② FDDI（光纤环网）
A.拓扑结构
FDDI的站点有 DAS（双附接站）和 SAS（单附接站）两种。
DAS,同时连接主、副环（使用两个光收发器） ——可靠性好
SAS,只与主环连接（使用一个光收发器） ——成本较低
网络配置时，可将较重要的站点作 DAS，以提高可靠性，将一
般的站点作 SAS，以降低成本。
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B．链路组成
a．光纤：
多模光纤 ——提供多条光通路（ LAN多用之）
单模光纤 ——提供一条光通路（ WAN用之）
b,FDDI网卡
c,FDDI集中器（ Concentrator）：一般以 HUB形式提供
C．技术参数
最大站点数,500个
最大网段长度,2～ 4千米（多模光纤）
40～ 60千米（单模光纤）
最大环网长度,100千米
d.特点
价格昂贵，主要作复盖面积较大的园区网（如校园网）的主干网。
3.7 其他 LAN类型
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3.7 其他 LAN类型
③ ATM(异步传输模式 )网
传统网络传输是以可变长度的数据帧为单位，而 ATM的数据传输、
复用、交换均以信元（ cell）为基本单位，每个信元 53个字节，十
分短小，既适合于高速交换，又适应于不同速率的要求。
ATM网是以 ATM交换机为中心的星形结构，支持 LAN和 WAN。
传统网络 ——单一传输速率
ATM网络 ——可以以各种速率支持各种信息传输，形成所谓“宽
带综合业务数据网”（ B-ISDN），传输速率 155Mbps和 622Mbps，
以后可能达到 Gbps的速率。选择 155Mbps速率的原因是，这是传
输高清晰度电视需要的大致速率。选择 622Mbps速率的原因是 4条
155Mbps通道可以在上面传输。
ATM目前的不足之处是设备昂贵，并且标准还在开发中，未完全
确定。因为是全新技术，网络升级时几乎要换掉现行网络上所有设
备。
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3.7.4 无线局域网（ WLAN,Wireless LAN）
1、无线数据网解决方案
·无线个人网（ WPAN）,主要用于个人用户工作空间，典
型距离复盖几米，可以与计算机同步传输文件，访问本地
外围设备（如打印机等）。目前主要技术包括“蓝牙”和
红外（ IrDA）。
·无线局域网（ WLAN）,主要用于宽带家庭、大楼内部以
及园区内部，典型距离复盖几十米至上百米。目前主要技
术为 802.11系列。
·无线 LAN-to-LAN网桥,主要用于大楼之间的联网通信，典
型距离几公里。许多无线网桥采用 802.11b技术。
·无线城域网（ WMAN）和广域网（ WWAN）,复盖城域和
广域环境，主要用于 Internet/email访问，但提供的带宽比
无线局域网要低很多。
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3.7.4 无线局域网（ WLAN,Wireless LAN）
2、无线局域网的优点
·移动性（ anywhere/anytime）
·安装的快速性和简单性（无需穿墙、布线）
·安装的灵活性（遍及有线不能到达处）
·减少投资（硬件投入高，但减少布线）
·扩展能力强
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3.7.4 无线局域网（ WLAN,Wireless LAN）
3、无线局域网的布置方式
无线局域网工作在 2.4GHz（ ISM频段），可以提供 11Mbps的网络连接
速度（但由于协议的开销等，实际速度只有 6Mbps左右）。目前常用方
案是：在每栋楼的每单元或每层放置若干 AP（ Access Point,无线接入
点，有线网络中的类似于 HUB）。如某公司设计在走廊中每隔 20米安
装一个 AP，一层共安装 4个 AP，并安装室内吸顶式天线，即可复盖两
侧的各办公室。广州金利来商务港共三层楼，部署了 29个 AP，复盖了
全部商务港。此方案成本比有线高，因为用户端要插无线网卡，其价比
有线网卡贵十几倍。金利来商务港全部采用 Intel无线局域网卡 。
在有线局域网的基础上通过无线 HUB、无线访问节点（ AP）、无线网
桥、无线网卡等传送数据，其传输媒体是红外线（ IR）或无线电波
（ RF），后者居多。
IR系统用小于 1微米波长的红外线，方向性强，要求视距传输，但由于
红外线具有很高的背景噪声，受日光、环境照明等影响较大，一般要求
发射功率较高。
RF使用 S频段（ 2.4～ 2.4835 GHz），这个频段又称 ISM（ Industry
Science Medical）即工业科学医疗频段，不受 FCC（美国联邦通信委
员会）限制，对人体无害。
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3.7.4 无线局域网（ WLAN,Wireless LAN）
4、常用无线局域网标准
① 802.11标准
IEEE802.11是 IEEE最初制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园
网中，用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据存取，速率最高只能达到 2Mb/s。
目前,3Com等公司都有基于该标准的无线网卡。
由于 IEEE802.11在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，因此,IEEE小组又相
继推出了 IEEE802.11b和 IEEE802.11a两个新标准。三者之间技术上的主要差别在于 MAC
子层和物理层。
IEEE802.11b物理层支持 5.5Mb/s和 11Mb/s两个新速率,IEEE802.11标准在扩频时是
一个 11位调制芯片，而 IEEE802.11b标准采用一种新的调制技术 CCK完成。 IEEE802.11b
使用动态速率漂移，可因环境变化，在 11Mb/s,5.5Mb/s,2Mb/s,1Mb/s之间切换，且
在 2Mb/s,1Mb/s速率时与 IEEE802.11兼容。
IEEE802.11a工作在 5GHz U-NII频带，物理层速率可达 54Mb/s，传输层达 25Mb/s。采
用正交频分复用（ OFDM）的独特扩频技术；可提供 25Mb/s的无线 ATM接口和 10Mb/s的以
太网无线帧结构接口，以及 TDD/TDMA的空中接口；支持语音、数据、图像业务；一个扇
区可接入多个用户，每个用户可带多个用户终端。但是，芯片没有进入市场、设备昂贵、
空中接力不好、点对点连接很不经济、不适合小型设备。值得庆幸的是,Radiata的低
成本 COMS无线引擎芯片装置可支持 IEEE802.11a。
802.11 （ 1～ 2Mbps,100米，数据） 工作频段 2.4 GHz
802.11a（ 25Mbps,5～ 10km，数据，语音，图像） 5 GHz
802.11b （ 11Mbps,100米，数据，图像） 2.4 GHz
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3.7.4 无线局域网（ WLAN,Wireless LAN）
4、常用无线局域网标准
②蓝牙（ Bluetooth, IEEE 802.15）
?目前所谓 SIG（ Special Interest Group，蓝牙技术特殊利益集团）有 9
个核心成员,3COM,IBM、爱立信、英特尔、朗讯、微软、摩托罗拉、
诺基亚、东芝。至 2001年 2月 10日，全球有 106个蓝牙产品通过国际蓝
牙 SIG认证。
?蓝牙的缺点：所用频段易受采用同一频段的其他无线网络的干扰。家
电、无绳电话、遥控器等也可能干扰其工作。虽然蓝牙在多向性传输方
面上具有较大的优势，但也需防止信息的误传和被截取；如果你带一台
蓝牙的设备来到一个装备 IEEE802.11无线网卡的局域网的环境，将会
引起相互干扰；蓝牙具有全方位的特性，但若是设备过多，识别方法和
速度会出现问题；蓝牙具有一对多点的数据交换能力，故它需要安全系
统来防止未经授权的访问；蓝牙的通信速度为 750kbits/s，而现在带
4Mbits/sIR端口的产品比比皆是，最近 16Mbits/s的扩展也已经被批准。
尽管如此，蓝牙应用产品市场前景仍然看好，蓝牙为语音、文字及影像
的无线传输大开方便之门。
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3.7.4 无线局域网（ WLAN,Wireless LAN）
4、常用无线局域网标准
③ HomeRF（家用无线）
?802.11与 DECT（数字无绳电话标准）的结合。 1～ 2Mbps，要增至 11
Mbps, 100米，数据，语音,工作频段 2.4 GHz。
?HomeRF主要为家庭网络设计，是 IEEE802.11与 DECT的结合，旨在降
低语音数据成本。为了实现对数据包的高效传输,HomeRF采用了
IEEE802.11标准中的 CSMA/CA模式，它与 CSMA/CD类似，以竞争的
方式来获取对信道的控制权，在一个时间点上只能有一个接入点在网络 中传输数据。不像其他的协议,HomeRF提供了对流业务（ Stream
Media）的真正意义上的支持。由于对流业务规定了高级别的优先权并
采用了带有优先权的重发机制，这样就确保了实时性流业务所需的带宽 和低干扰、低误码。 HomeRF工作在 2.4GHz频段,它采用数字跳频扩频
技术，速率为 50跳 /s,共有 75个带宽为 1MHz跳频信道。调制方式为恒定
包络的 FSK调制，分为 2FSK与 4FSK两种。采用调频调制可以有效地抑
制无线环境下的干扰和衰落。 2FSK方式下，最大数据的传输速率为
1Mb/s,4FSK方式下，速率可达 2Mb/s。最新版 HomeRF2.x中，采用了
WBFH (wide band frequency hopping)技术来增加跳频带宽，从原来的
1MHz增加到 3MHz,5MHz，跳频的速率也增加到 75跳 /s,当然其数据峰
值也高达 10Mb/s,接近 IEEE 802.11b 标准的 11Mb/s,能满足未来的家庭
宽带通信。它能根据数据传输速率动态调整跳频带宽。
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第三章 作业题
1、以太网的主要特点是什么？它采用哪种通信协议和访问
控制方法？
2、在某网卡说明书中,AUI,BNC,TPI分别表示什么？与
什么电缆连接？
3、总线型以太网为什么要使用终端电阻？终端电阻为什么
要接地？
4、常见高速网络技术有哪些？与传统网络技术相比,ATM
的主要优点是什么？
5、简述以太网电缆标志各部分的含义。
6、简述 10 BASE 5与 10 BASE 2和 10 BASE-T以太网在网络
硬件组成上的主要区别。
7、写出以下网络英文术语的中文含义：
Ethernet terminator repeater transceiver HUB MAC
HDLC NIC UTP STP FDDI twisted-pair
cable coaxial cable optical fiber multimode
single-mode bluetooth Wireless LAN（ WLAN）
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第三章 作业题
8,IEEE 802 LAN参考模型与 OSI参考模型的物理层有何异同？
9,IEEE 802 LAN参考模型与 OSI参考模型的数据链路层有何
异同？
10、写出以太网的帧格式,并简要说明各字段功能。
11、什么是 MAC地址？如何测出本机的 MAC地址？
12,10BASE2网络中如果总线电缆在某一点断开，对网络通
信有什么影响？为什么？
13、如果 10BASE2网络中所有站点都不能连网，最大可能的
故障原因是什么？如何快速排查故障点？
14、无线局域网常用技术有哪几种？
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第三章 思考题
1、局域网涉及 OSI参考模型的哪几层？
2、物理层和数据链路层的功能有何不同？为什么说仅有物
理层不能完成通信？
3、数据链路层是在如何在不太可靠的物理链路上,通过数据
层协议 (链路控制规程 )实现可靠的数据传输？
4、光纤按其传输模式可以分为哪几种类型？其功能上的主
要区别是什么？
5,ALOHA协议,CSMA协议和 CSMA/CD协议的主要异同
是什么？以太网通常采用哪种协议？
6、工业控制中为什么往往使用令牌总线网而不使用传输速
率更高、通用性更好的以太网？
7、千兆位以太网的技术标准是什么？ IEEE802.3委员会为千
兆位以太网制定哪四种传输媒介？
计算机网络技术基础
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? LAN的特点
? LAN的体系结构
? LAN的基本组成
? LAN的基本网型
? 以太网（ Ethernet）
? 10BASE系列以太网
? 其他 LAN类型
本章主要内容
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3.1 LAN的特点 P118
? 跨越一个物理上有限的距离（一般在 10km以内）
? 为一个单位或组织拥有
? 共享传输信道
? 传输速率高（ 1～ 100Mbps）
? 误码率低（ 10-8～ 10-11间）
? 多采用分布式控制和广播式通信
各站平等，可进行广播 (一站发，其他所有站收 )
或组播 (一站发，多站收 )。
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3.1 LAN的特点
? 与广域网相比，广域网主要问题是如何充分利用
信道和通信设备，局域网主要问题是多源、多目
的数据链路管理。
链路（ link） 中间没有任何交换结点的点到点间
的物理线路段。
从通信角度看，由于存在各种干扰，物理链路不
可能绝对可靠。要传输数据，还须具有控制数据
传输的规程（协议）。
数据链路（ data link） =物理链路 +实现可靠传输
控制协议所需的硬件和软件
? 一条物理链路可以复用多条数据链路
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3.2 LAN的体系结构 P119
? 3.2.1 OSI参考模型与 LAN
局域网的体系结构遵循但并不完全符合
OSI参考模型。由于局域网只是一个通信
网，所以只有 OSI参考模型的低 3层和应用
层，而且网络层并非必要（共享传输介质
时，由于任意两节点间只有一条链路，无
需进行路由选择和流量控制）。
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3.2 LAN的体系结构
物理层
作用 在一条物理传输媒体上，实现数据链
路实体之间透明地传输各种数据的比特流。
数据链路层
作用 在不太可靠的物理链路上,通过数据
链路层协议 (链路控制规程 )实现可靠的数据
传输。
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1,OSI的物理层
主要解决接口设备的四个特性：
机械特性 连接器形状、引脚数等
电气特性 信号的电气参数等（如电压量值）
功能特性 接口引脚的分配等（某一引脚处出
现某一电平的电压表示的意义）
过程特性 传输数据顺序、通信方式（双工 /
半双工）等
3.2 LAN的体系结构
一、物理层
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1,OSI的物理层
① 机械特性
规定了物理连接时对
插头和插座的几何尺
寸、插针或插孔芯数
及排列方式、锁定装
置形式等。
3.2 LAN的体系结构
各类已被 ISO标准化了的 DCE
连接器的几何尺寸及插孔芯数
和排列方式。
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1,OSI的物理层② 电气特性
规定了在物理连接上导线的电气连接及有关的电咱路的特
性，一般包括：接收器和发送器电路特性的说明、表示信
号状态的电压 /电流电平的识别、最大传输速率的说明、以
及与互连电缆相关的规则等。
物理层的电气特性还规定了 DTE-DCE接口线的信号电平、发
送器的输出阻抗、接收器的输入阻抗等电器参数。
3.2 LAN的体系结构
DTE与 DCE接口的各根导线（也称电路）的电气连接方
式有非平衡方式、采用差动接收器的非平衡方式和平
衡方式三种。
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1,OSI的物理层
③ 功能特性
规定了接口信号的来源、作用以及其它信号之
间的关系。
④过程特性
规定了使用交换电路进行数据交换的控制步骤，
这些控制步骤的应用使得比特流传输得以完成。
3.2 LAN的体系结构
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1,OSI的物理层
物理层协议举例 EIA RS-232-C接口标准
3.2 LAN的体系结构
EIA RS-232-C是由美国电子工业协会 EIA(Electronic Industry
Association)在 1969年颁布的一种目前使用最广泛的串行物理
接口标准。 RS(Recommended Standard)的意思是“推荐标
准”,232是标识号码，而后缀,C”则表示该推荐标准已被修
改过的次数。
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1,OSI的物理层
物理层协议举例 EIA RS-232-C接口标准
3.2 LAN的体系结构
RS-232-C的机械特性
RS-232-C的机械特性规定
使用一个 25芯的标准连接
器，并对该连接器的尺寸
及针或孔芯的排列位置等
都做了详细说明。
实际的用户并不一定需要用到 RS-232-C标准的全集，这
在个人计算机 (PC)高速普及的今天尤为突出，所以一些
生产厂家为 RS-232-C标准的机械特性做了变通的简化，
使用了一个 9芯标准连接器,将不常用的信号线舍弃。
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1,OSI的物理层
物理层协议举例 EIA RS-232-C接口标准
3.2 LAN的体系结构
RS-232-C的电气特性
RS-232-C的电气特性规定逻辑, 1”的电平为 -15至 -5伏，
逻辑, 0”的电平为 +5至 +15伏，也即 RS-232-C采用 +15伏和
-15伏的负逻辑电平,+5伏和 -5伏之间为过渡区域不做定
义。
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1,OSI的物理层
物理层协议举例 EIA RS-232-C接口标准
3.2 LAN的体系结构
RS-232-C的功能特性
RS-232-C的功能特性定
义了 25芯标准连接器中
的 20根信号线，其中 2根
地线,4根数据线,11根
控制线,3根定时信号线、
剩下的 5根线做备用或末
定义。
右表为 RS-232引脚分配
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1,OSI的物理层
物理层协议举例 EIA RS-232-C接口标准
3.2 LAN的体系结构
RS-232-C的过程特性
RS-232-C的工作过程是在各根控
制信号线有序的, ON”(逻辑, 0”)
和, OFF”(逻辑, 1”)状态的配合
下进行的。在 DTE—DCE连接的情
况下，只有 CD(数据终端就绪 )和
CC(数据设备就绪 )均为, ON”状
态时，才具备操作的基本条件：
此后，若 DTE要发送数据，则须
先将 CA(请求发送 )置为, ON”状
态，等待 CB(清除发送 )应答信号
为, ON”状态后，才能在 BA(发送
数据 )上发送数据。
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2,LAN的物理层
LAN的物理层没有采用 DTC/DCE模型,它定义的是数据终端
设备和链路传输媒介的接口。这是因为 LAN采用多种传输媒
体，所以物理层要求更复杂,一般分为两个子层 (sublayer ),
一个与传输媒体有关，一个与传输媒体无关。
如以太网物理层分为以下两层：
PLS(物理信令,physical signaling)子层
负责比特流的曼彻斯特编码、解码、载波监听。
数据编码改变了计算机使用的 0,1简单数字信号模式，能更
好地适应物理介质的特性，有助于位与帧的同步。
PMA(物理媒体连接件,physical medium attachment)子层
负责冲突检测、超长控制、发送和接收串行比特流。
3.2 LAN的体系结构
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问题的提出
物理层是网络通信的传输基础。但物理层只负
责信号 传送,并不能完成 通信 。如果传送的信
号不能被第二个设备准确无误地接收，那么线
路上传送的只是众多无用的电平 ——“通电, 而
非, 通信, 。仅有物理层，我们可以将信号送
到一条线路上，但无法控制将由该线路上连接
的若干设备中的哪一个来接收信号，无法知道
要接收方的设备是否做好了接收准备并具备了
接收条件，也没有办法阻止线路上的其他设备
在此同时发送信号以避免, 信号碰撞, 发生。
3.2 LAN的体系结构
二、数据链路层
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网络通信至少要求两个设
备一起工作，一个发送，
一个接收。为此,需要进
行大量的协调工作。例如,
在半双工传送方式下,必
须保证任一时刻只有一个
设备在传送数据。这类传
输协调功能称为, 线路规
则, (line discipline)，除
了 线路规则,数据链路层
最重要的功能还有 流量控
制 和 差错控制 。这三种功
能总称为,数据链路控
制,。
3.2 LAN的体系结构
二、数据链路层
数据链路控制中的“差错控
制”是指允许接收方通知发
送方传送过程中是否有帧丢
失或损坏了，以及重发的协
调。
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1,OSI的数据链路层
主要功能：
链路管理 通过交换信息建立、维持和释放数据链路
帧 同 步 发方打包成帧，收方能正确识别帧的起止
流量控制 发送速率控制
差错控制 检错重发（重传 8～ 16次仍失败，将作为不可恢复
的故障报告上层用户）
信息分离 区分同一信道或同一帧中数据和和控制信息
透明传输 使收方不致于将与控制信息相同的数据当成控制
信息接收
寻 址 多点连接时，帧能正确送达，且收方知道发方站
址。
3.2 LAN的体系结构
二、数据链路层
【 作用 】 在不太可靠的物理链路上,通过数据链路层协议 (链路控
制规程 )实现可靠的数据传输。
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1,OSI的数据链路层 P113
OSI的数据链路层采用所谓, 高级数据链路控制协议,
（ HDLC,high level data link control） 。
HDLC以, 帧, （ frame） 为信息传输的基本单位 。 帧格式
如 图所示, 由 F,A,C,I,FCS,F六个字段组成 。
3.2 LAN的体系结构
二、数据链路层
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附加各字段的目的是解决链路管理, 帧同步, 流
量控制, 差错控制, 信息分离, 透明传输和寻址
等问题 。
3.2 LAN的体系结构
1,OSI的数据链路层 二、数据链路层
帧 同 步 由标志 (flag)字段（ 8位）标识帧的起止
透明传输 0比特填充技术（发送前先扫描整个帧，若标志字
段间连续 5个 1，则在其后插一个 0，接收时同样扫描整个帧，
若标志字段间连续 5个 1，则将其后的一个 0删去）。
寻 址 由地址字段（ 8位，可扩展到 16位）标识
差错控制 由 FCS（ 16位 CRC）字段进行差错控制
流量控制等 由控制字段（ 8位）确定的帧类型控制和滑动窗
口控制方法控制。
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3.2 LAN的体系结构
1,OSI的数据链路层 二、数据链路层
HDLC的命令和响应均以帧的格式进行传输,并根据控制字
段的结构分为三种格式, P113
控制字段的第 5位都是 P/F(探询 /结束 )位。当一帧从主站发
出时，如果该位为, 1”，表示, 探询,,要求从站给出响
应。从站响应是多帧的，最后一帧该位为, 1”，表示, 结
束, 。
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3.2 LAN的体系结构
1,OSI的数据链路层 二、数据链路层
信息帧（ I帧） 要传送的数据和捎带的流量控制、差错控制
等信息
监视帧（ S帧） 均为次站对主站的响应帧，不带信息字段
RR（ receive ready）帧 接收准备好，希望主站继续发送
RNR（ receive not ready）帧 从站正忙（缓冲区满等），
希望主站停止发送
REJ（ reject）帧 要求重发 N（ R）顺序号起各帧 (被拒收）
SERJ（ selective reject）帧 要求重发顺序号为 N(R)的
那一帧
无编号帧（ U帧） 用于链路管理（包括数据链路的建立、释放、
恢复的命令和响应）
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2,LAN的数据链路层 P119-121
3.2 LAN的体系结构
二、数据链路层
由于采用多站共享传输介质方式，
必须解决信道如何分配以解决信道
争用问题，必须有媒体访问控制功
能。此外，由于 LAN采用的拓扑结构
与传输媒体的多样性，必须提供多
种媒体访问控制方法。所以其数据
链路层要求也更为复杂，和物理层
一样,分为两个子层：
◆ 与传输媒体有关 (媒体访问控制层 )
◆ 与传输媒体无关 (逻辑链路控制层 )
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2,LAN的数据链路层 P119-121
3.2 LAN的体系结构
二、数据链路层
◆ MAC（媒体访问控制,medium access control）子层
负责执行在物理层基础上进行无
差错通信，有管理多个源链路和
多个目的链路的功能（对不同的
局域网，其 MAC子层是不相同的，
所以将在后面介绍）。
主要功能：
①管理链路上的通信（实现和维护
MAC协议）
②发送时将数据组装成带有地址和
差错校验字段的 MAC帧
③接收时拆卸帧，并执行地址识别
和差错校测
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2,LAN的数据链路层 P119-121
3.2 LAN的体系结构
二、数据链路层
◆ LLC（逻辑链路控制,logical link control）子层
主要功能,
① 建立和终止链路（建立和释放
数据链路层的逻辑连接，通过
SAP向高层提供逻辑接口）
②控制帧流量 (具有帧的接收、发
送控制功能）
③确认帧（具有帧差错控制功能 )
④ 帧排序（给 LLC帧加上序号）
LLC访问服
务点 (SAP)
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2,LAN的数据链路层 P119-121
3.2 LAN的体系结构 二、数据链路层
LLC层提供的 4种不同类型的服务：
操作类型 1（ LLC1） 不确认的无连接服务（数据报服务）
局域网中最为广泛使用，尤其适合点 -点通信、广播通信和组播通信（以太网即
用之）。此时，端到端的差错控制和流量控制由高层协议提供。
操作类型 2（ LLC2） 面向连接服务（虚电路）
特别适合在一定时间内向同一目的地连续发送许多或传送很长的数据文件。
操作类型 3（ LLC3） 带确认的无连接服务（可靠的数据报）
不建连接先发出信息，收方发确认信息。（只用于令牌总线）
操作类型 4（ LLC4） 高速传送服务（只用于城域网）
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3.2 LAN的体系结构
3.2.2 IEEE 802 标准系列 见 P127
? IEEE 802委员会为局域网制定了一套标准，即所谓
,IEEE参考模型”。其中
? 802.1标准对这一组标准作一介绍并定义了接口原语
? 802.2标准描述了数据链路层的上部，它使用了 LLC
（逻辑链路控制）协议。该标准总的说来是基于 HDLC
数据链路控制协议，但又不是 HDLC的帧结构,HDLC
关于位填充、结束标志等不适用于局域网，因此被
LLC删除。
? 802.3,802.4和 802.5分别了描述了 3个局域网标准，
即 CSMA/CD、令牌总线和令牌环标准。 IEEE802.2逻
辑链路控制（ LLC）标准与媒体访问控制（ MAC）标
准一起执行数据链路层功能。
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3.2 LAN的体系结构
3.2.2 IEEE 802 标准系列 P127
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3.3 LAN的基本组成
以 W/S系统总线型以太网为例：
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3.3 LAN的基本组成
3.3.1 硬件组成
①文件服务器（ File Server） 专用服务器 /高档微机
②工作站（ Workstation）或客户机（ Client）
通常是微机（有盘 /无盘）
【 瘦客户机 】 与特定服务器配套使用的无盘计算机。（如
果使用 Sun公司的瘦客户机，就必须购买一台 Sun公司的服
务器。不同厂商之间的系统无法相互替代）
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3.3 LAN的基本组成
3.3.1 硬件组成
③传输媒介 （教材 P50 2.2节）
◆ 双绞线
◆ 同轴电缆
◆ 光导纤维 (光纤 )
◆ 无线传输（无线电 /微波 /红外 /激光）
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3.3 LAN的基本组成
3.3.1 硬件组成
③传输媒介 （教材 P50 2.2节）
◆ 双绞线 （ Twisted-Pair Cable） 见 P51
“双绞”的作用是减少相邻导线的电磁干扰。
双绞线可分为,
■ STP（屏蔽,shielded） 可减少外部电磁干扰
■ UTP（无屏蔽,unshielded） 价廉（常用）
特点, 模拟传输（宽带信号） /数字通信（基带信号）均可使用 ;
单位价格最低，但每根只能连接一站点，线路总费用增加
抗高频干扰能力较差 ;
使用双绞线需在传输速率和传输距离之间作出选择。
普通电话线就是一种传输模拟信号用的双绞线，但不宜直接用
于计算机网络的信号 (数字信号 )传输 (需经 MODEM处理 )。
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3.3 LAN的基本组成
3.3.1 硬件组成
③传输媒介 （教材 P50 2.2节）
◆ 双绞线 （ Twisted-Pair Cable） 见 P51
按其传输性能，双绞线通常又分为 ——
1类线 用于 ≤ 5Mbps传输 (适用于语音 /低速传输 )
2类线 用于 ≤ 5Mbps传输 (适用于语音 /低速传输 )
3类线 用于 ≤ 16Mbps传输 (最常用的 10M以太网用电缆,4芯 )
4类线 用于 ≤ 20 Mbps传输
5类线 用于 ≤ 100 Mbps传输（ 8芯）
超 5类线 用于 ≤ 155Mbps传输（ 8芯,目前最常用的网络电缆）
6类线 用于 ≤ 200Mbps传输
电缆上通常印有类别标志,如 cat 5 或 category 5 (5类线 )
标准规定计算机网络常用双绞线 (UTP)每根长度不宜超过 100米。
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3.3 LAN的基本组成
3.3.1 硬件组成
③传输媒介 （教材 P50 2.2节）
◆ 同轴电缆 （ Coaxial Cable） 见 P52
可分为：
■ 基带传输（数据通信）型 见 P52 图 2.5
50Ω——RG-11 A/U型（粗缆,φ10mm）
RG-58 A/U型（细缆,φ5mm）
93Ω——RG62型
■ 宽带传输（模拟传输）型
75Ω——公用天线电视系统（ CATV）用
（ CATV还有一种 300Ω扁平电缆）
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3.3 LAN的基本组成
3.3.1 硬件组成
③传输媒介 （教材 P50 2.2节）
◆ 光导纤维 （光纤,Optical Fiber ） 见 P53
光是一种电磁波，它在真空中传输速度最快（ 30万千米 /秒），且传输速
度随传输介质密度增大而降低。相对于其他传输媒介，低损耗、高带宽和
高抗干扰性是光纤最主要的优点。目前光纤的数据传输率已达 2.4G甚至
更高速率（ 20G以上）。根据贝尔实验室测试，当数据速率为 420Mbps且
距离为 119km无中继器时，其误码率为 10-8，可见其传输质量很好。
光纤表层有用于保护芯线和将光反射回玻璃导体内的镀层，然后封装坚韧
的芳纶（制造防弹衣的材料）外皮，最后再用 PVC等材料制作的护套封装。
主要用于：主干网（高速） /防雷击 /保密（防窃听）
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3.3 LAN的基本组成
3.3.1 硬件组成
③传输媒介 （教材 P50 2.2节）
◆ 光导纤维 （光纤,Optical Fiber ） 见 P53
光纤按其传输模式可分为
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3.3 LAN的基本组成
◆ 光导纤维 （光纤）
多模光纤 (multimode fiber)
多模光纤是指在给定的工
作波长上，能以多个模式同
时传输的光纤。其光纤芯径
在 50到 100μm的范围内，多
条入射角度不同的光线可以
同时在一条光纤反射式地传
播，传输距离 2km（ 100M带
宽）。多模光纤根据折射率
的分布特性，可分为渐变型
（ graded-index）和突变型
（ step-index）两种。 折射率为渐变型的光纤，其折射率随光纤芯径变化（中心处为 0）；
折射率为突变型的光纤，其折射率在
整个光纤直径方向为一常量。
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3.3 LAN的基本组成
◆ 光导纤维 （光纤）
多模光纤 (multimode fiber)
由于突变型多模光纤传输时光信号畸变较大，故常用渐变型多模光纤，
其主要规格有：
? 50μm(纤芯直径 )/125μm(包层直径 )
? 62.5μm(纤芯直径 )/125μm(包层直径 )
? 100μm(纤芯直径 )/140μm(包层直径）
多模光纤对准要求不太严格，弯曲时损
耗不太灵敏，被推荐应用于所有的建筑
物综合布线系统。 支持 100Mbps传输率
/1.5～ 2km和 1000Mbps传输率 /≤300m范
围的 LAN。
计算机网络一般使用 62.5μm多模光纤。
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3.3 LAN的基本组成
◆ 光导纤维 （光纤）
单模光纤 (single-imode fiber)
单模光纤的纤芯直径很小，在给定的工作波长上只能以单一模式
传输，传输频带宽，传输容量大，折射率为突变型，光线沿其中
心直线传输，故光信号的损耗很小，离散也很小，传输距离大大
高于多模光纤。常用规格为 8.3μm（纤芯直径） /125μm（包层直
径），衰减小，适合远程传送，但需用昂贵的注入式激光二极管
作光源。
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3.3 LAN的基本组成
◆ 光导纤维 （光纤）
按工作波长光纤还可划分为：
短波光纤 (SW） 85nm（ 0.8～ 0.9μm，第一窗口） 均为多模
长波光纤 (LW) 1300nm（ 1.25～ 1.35μm，第二窗口） 单模或多模
1550nm（ 1.53～ 1.58μm，第三窗口） 均为单模
标 准 光纤类型 最大距离
100Base-FX
百兆位基带
62.5/125 微米多模光纤 2千米
10/125 微米单模光纤 15或 40千米
1000Base-SX
千兆位基带 (短波 )
50/125 微米多模光纤 500 米
62.5/125 微米多模光纤 220 米
1000Base-LX
千兆位基带 (长波 )
50/125 微米多模光纤 550 米
62.5/125 微米多模光纤 550 米
10/125微米单模光纤 5千米
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3.3 LAN的基本组成
◆ 光导纤维 （光纤）
【 使用光纤注意事项 】
光缆不易分支, 所以一般适用于点到点的连接 。 光
纤在任何时间都只能单向传输, 因此, 要实行双向
通信, 必须成对使用, 一个用于输入, 一个用于输
出 。 每一条光纤电缆的连接都需要小心地磨光光端
头, 通过电烧烤或化学工艺与光学接口连在一起 。
整个安装过程, 必须确保光通道没有被阻塞, 也不
能将光纤拉得太紧或形成直角 。 光缆弯曲时容许的
最小曲率半径应不小于光缆外径的 15～ 20倍 。
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3.3 LAN的基本组成
◆ 光导纤维 （光纤）
【 光纤软跳线 】
光纤的传输是单方向的, 所以两机间如果连接光纤的话, 必
须至少是两根光纤, 一根发送数据, 一根接收数据 。 一般的
光纤又分为 2芯, 4芯, 6芯, 8芯光纤等, 可以连接到多个计
算机 。 一般来说, 多芯光纤并不直接连接到计算机的网卡上,
而是连接到一种叫做光端器的设备上 。 还有一种光纤, 即所
谓, 光纤软跳线,, 它并非一般常识中的那种 JUMPER,也
是光纤, 一根光纤软跳线中只含有一根光纤, 只能进行单向
的数据传输, 其作用就是连接光端器和计算机上的网卡 。 一
般连接一台计算机需要两根光纤软跳线, 一根发送数据, 一
根接收数据 。
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3.3 LAN的基本组成
◆ 光导纤维 （光纤）
【 光纤连接方式 】
光纤有三种连接方式 。
首先, 可以将它们接入连接头并插入光纤插座 。
连接头要损耗 10%到 20%的光, 但是它便于系统重
新配置 。
第二是机械接合, 即将两根小心切割好的光纤的
一端放在一个套管中, 然后钳起来 。 其操作需要专
业人员进行, 光的损耗约为 10%。
第三种是融合连接, 形成的光纤和单根光纤差不
多是相同的, 损耗最小 。
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3.3 LAN的基本组成
◆ 无线传输（无线电 /微波 /红外 /激光） P54
只能直线传输 。 红外线和激光对环境 （ 如雨, 雾,
雷电 ） 干扰特别敏感 。 微波对环境干扰不敏感, 但
方向性不强, 存在着窃听, 插入数据等一系列不安
全问题 。 主要用于移动通信和不便于铺设有线电缆
（ 或光缆 ） 的场合 。
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3.3 LAN的基本组成
3.3.1 硬件组成
④网卡（ NIC,LAN Card）
◆ 又称“网络接口卡”、“网络适配器”
网卡是网络设备 （ 电脑等 ） 与传输媒介 （ 如电缆 ） 间的信号转
换接口电路和协议支持部件 。
⑤其余共享的硬件资源
硬盘、打印机,Modem等
⑥网络及网间连接器
HUB、中继器、交换器、路由器、网关、网桥等
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3.3 LAN的基本组成
3.3.2 软件组成
①网络操作系统（ NOS）
UNIX,Windows 2000（ Server版）等
②工作站操作系统
Windows 9X/Me/XP等
③各种应用软件
数据库管理系统等
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3.4 LAN的基本网型
3.4.1 三大基本网型
三个 LAN协议（争用、轮询、令牌传递）分别与三个
LAN的基本拓扑结构（总线型、星型、环型）相组合，
形成了三大基本网型：
■ 以太网 ■ 令牌总线网 ■ 令牌环网
3.4.2 其他常见网型
■ FDDI光纤环网
■ 快速以太网和千兆位以太网
■ ATM网
■ 无线局域网
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.1 概述
【 以太网 】 使用 IEEE 802.3标准（即采用 CSMA/CD访问
控制方式）的网络系统。
? 由美国 Xerox（施乐）公司和 Stanford（斯坦福）大学联
合开发并于 75年推出，原为总线型，现已扩展到星形、
星形总线、树形等。 81年 Xerox,DEC,Intel联合推出商
业产品。 85年 IEEE 802委员会在此基础上颁布了 802.3
标准。
? 由于以太网与其他 LAN类型相比，具有易用、易安装、
易维护、低成本等诸多优点，目前世界上 80～ 85%与
LAN相连的 PC和工作站使用以太网连接。
? 以太网为基带系统，采用曼彻斯特编码，且只支持 LLC
层的类型 1操作。 ——不确认的无连接服务（数据报服务）
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.2 以太网电缆标志
示例：
? 50Ω同轴电缆（基带传输型）
10 BASE 5 同轴电缆（每个网段最大长度 500米）
电缆上传输的信号是基带信号（数字信号）
传输速率为 10Mbs（兆位比特 /秒）
? 75Ω同轴电缆（宽带传输型）
10 BROAD 36 同轴电缆（每个网段最大长度 3600米）
电缆上传输的信号是宽带信号（模拟信号）
传输速率为 10Mbs（兆位比特 /秒）
2 185米
—F 光纤
—T 双绞线
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.3 以太网的分类
传统以太网 按其电缆标志分类：
◆ 10 BASE 5 （粗缆以太网）
◆ 10 BASE 2 （细缆以太网）
◆ 10 BASE-T （双绞线以太网）
◆ 10 BASE-F （光纤以太网）
◆ 1 BASE 5 （低速以太网）
◆ 10 BROAD 36 （宽带以太网）
◆ 100 BASE-T （快速以太网） 光纤或双绞线
近年来 高速以太网 不再按电缆类型分类，如：
◆ Gigabit Ethernet (千兆以太网 ) 光纤或双绞线
发展趋势,10G带宽（万兆以太网）。
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.4 以太网的特点及原理
【 特点 】 任何一个网上设备在传输数据时，其他的设备只
能等待，同时有两个或两个以上设备在传输数据时，“碰
撞”便会发生而导致重发，直到没有出现碰撞为止。（简
言之，任何一个站点在传输数据时，其他站点必须等待 —
—即所谓 CSMA/CD访问控制方式或曰“争用”方式）
? 为了能够正确地检测出冲突信号，一般要限制最大电缆
段（网段）长度。
CSMA/CD协议源于 ALOHA协议，后者则源于 70年代夏威夷大
学的专家为解决分组无线网而设计的一种解决信道分配问
题的巧妙算法。
ALOHA,夏威夷人问候语,欢迎,再见
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ALOHA协议的基本思想,P132
网上各站点在任何时刻只要需要，就可以自由地发送信
息（以帧的形式）；信息发送完毕，发送站等待一段时间，
等待时间等于信道上最远的两个站之间的传输时延的两倍
（ 2r）；若在等待时间内收到接收站的应答信息，则表明发
送成功，否则重发该数据帧；但为了避免继续冲突，各站需
等待一段随机时间后再重发；若再产生冲突，则再等待一段
随机时间再重发 ?? 若多次重发都失败，则停止发送该帧。
纯 ALOHA协议最大的缺点是最大吞吐量不到理想值的
18%(吞吐量,成功发送的信息数与实际发送的信息数之比 )。
ALOHA协议的最大特点是, 想说就说, 。
在 ALOHA协议基础上，产生了 CSMA（载波监听多路访问）
技术。
3.5 以太网（ Ethernet）
莆田学院计算机教研室 2003年 3月
CSMA协议的基本思想,P134
每个站在发送数据前，先监听信道上有无其他站正在发送信
息，若无，则发送数据；则有，则暂不发送，退避一段时间后再
尝试。 ——其最大的特点是, 先听后说, 。
CSMA的监听策略有三种算法：
? 非坚持
一旦监听到信道忙就不再坚持听下去，延迟一段随机时间后再
重新监听。（信道利用率不高）
?1坚持
监听到信道忙时仍然坚持听下去，直到空闲为止。一旦信道空
闲就发送。如有冲突，等待一随机时间后再监听。（冲突较大）
?p坚持
监听到信道忙时仍然坚持听下去，直到空闲为止。当听到信道
空闲时，以概率 p发送数据。 (p=1时，即为 1坚持）
p坚持的主要问题是如何确定一个合适的 p值。
3.5 以太网（ Ethernet）
莆田学院计算机教研室 2003年 3月
CSMA/CD协议的基本思想,P135
每站在发送数据前，先监听信道是否空闲；若是，
则发送数据,并继续监听下去,一旦监听到冲突，立
即停止发送，并在短时间内连续向信道发出一串阻塞
信号（ JAM）强化冲突，如果信道忙，则暂不发送，
退避一随机时间后再尝试。
CSMA/CD协议在 CSMA协议基础上增加了发送期间检
测冲突的功能。其最大特点是, 先听后说,边说边听, 。
该协议已被 IEEE 802委员会采纳，并以此为依据制定
了 IEEE 802.3标准。
CSMA/CD协议同样可分为非坚持,1坚持和 p坚持 3种。
以太网通常采用 非时隙 1坚持 CSMA/CD。
3.5 以太网（ Ethernet）
时隙, P133
将信道时间分为等长的时间长度,每个长度正好等于一
个帧的传输时间（, 时隙, 或, 分槽, ）。各站只能在
时隙的起始时间才能开始发送信息。
采用时隙技术的 ALOHA协议信道吞吐量最大可达 37%。
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.5 以太网的帧格式 P138
帧长度,64～ 1518字节 （ 从 DA～ FCS）
802.3帧格式
PA
1010…1010
前导
SFD
10101011
帧起始
DA
目标
地址
SA
源地
址
L
数据字段
长度
DATA
数据
PAD
帧填充
FCS
帧校验
7字节 1字节 6字节 6字节 2字节 46-1500字节 4字节
以太网帧格式
PA
1010…1010
前导
11
同步
DA
目标
地址
SA
源地址 类型
DATA PAD FCS
帧校验MAC控制操作
码 (2字节 )
控制码参数
(60字节，
不足填 0)
62位 2位 6字节 6字节 2字节 46-1500字节 4字节
类型值不超过 1500时，表示数据字段长度；等于 8888（十
六进制）时，表示 MAC控制帧，等于 8100（十六进制）时，
表示 VLAN-tagged（标识）帧，用来辅助路由和网络管理。
值为其他时，表示非标准的专用帧。
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.6 以太网的站点地址 (Address)
IEEE为局域网制定了两种管理模式：全局管理和局部管理，相
应工作站的地址也分为,全局地址 和 局部地址 。前者又称“绝对
地址”或 MAC地址,对所有空间和时间（即在任何 LAN中）都是
单值的、唯一的。后者是指在局部管理方式下每个局域网按自己
的地址结构为工作站所规定的地址。这种地址仅在自身的局域网
中才是单值的、唯一的，故又称“相对地址”。其识别符在地址
字段的第 2位。
全局地址 （目标地址与源地址可以在不同网域上）：
局部地址 （目标地址与源地址必须在同一网域上）：
I/G 1 46位地址
I/G 0 14位地址
I/G=1 表示单地址
I/G=0 表示组地址
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.6 以太网的站点地址 (Address)
MAC地址 又称硬件地址或物理地址。使用 MAC地址的不是
以太网就是令牌环网。
MAC地址有六个字节的信息，常用十六进制表示，前三个
字节为网络设备生产厂商代号，后三个字节为厂商分配到
设备上的序列号，如下：
00000C B40E1A
或 00-00-C-B4-0E-1A 简写为 C-B4-E-1A
著名网络厂商标识
厂商 CISCO 3Com HP Sun IBM Intel
厂商代号 00000C 02608C 080009 080020 08005A 00AA00
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.6 以太网的站点地址 (Address)
?每个 MAC地址在全球都是唯一的。如果生产商
用完了分配的标识数字，它总是能够得到新的前
缀。
?FF-FF-FF-FF 为广播地址。帧结构中 SA(源地址 )
不可为广播地址。
?检测本机 MAC地址的方法：
◆ 使用 winipcfg命令（ 适配器地址 ）
◆ 使用 ipconfig命令 (Physical Address)
Let’s try ?
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.7 以太网的 MAC子层功能
以太网的 MAC子层负责执行 CSMA/CD协议：
?发送和接收数据封包
a.帧处理（帧定界，帧同步）
b.寻址（源地址和目的地址处理）
c.错误检测（物理介质传输错误）
?介质存取管理
a.介质分配（冲突避免）
b.竞争化解（冲突处理）
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.7 以太网的 MAC子层功能
发送过程
最开始是正确的前导 /SFD序列，接着是真正的帧内容（包
括 DA,SA，长度 /类型以及数据），最后是作为 FCS域的计
算出的 CRC序列。 MAC层应有效地将主机（计算机）传递
给它的面向字节的数据进行转化，并将其串行化为可在网络
介质上进行传输的位流。
接收过程
MAC层必须将输入的位流重新转化为由字节构成的帧 。 MAC层检
查所接收到的位流, 找出帧起始位置, 并丢弃前导和帧起始 SFD
字段 。 然后 MAC层将所接收帧中的目标地址字段值与并与本机的
MAC地址进行比较 。 如果不匹配, 便丢弃接收帧 。 如果匹配则将
对所接收的帧独立计算其 CRC值, 并将计算结果与从接收帧 FCS
字段 （ 最后 4个字节 ） 中值 CRC比较 。 如果彼此不匹配, MAC层
就发出, 出错, 报告 。
PA
1010…1010
前导
SFD
10101011
帧起始
DA
目标
地址
SA
源地
址
L
数据字段
长度
DATA
数据
PAD
帧填充
FCS
帧校验
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.8 以太网的网卡
以太网卡的基本功能和图形
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.8 以太网的网卡
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3.5 以太网（ Ethernet）
3.5.8 以太网的网卡
【 网卡类型 】
常用网卡类型 总线规格 适用机型
NE1000及兼容卡（ 8位） ISA总线 IBM-PC,XT
NE2000及兼容卡（ 16位） ISA总线 286（ AT）至 486
NE3200及兼容卡（ 32位） EISE总线 EISA总线 PC
VL总线卡 （ 32位） VESA总线 486DX/2-66等
PCI总线卡 （ 32/64位） PCI总线 Pentium(586)等
注意 ·用于无盘工作站时，应另配一只远程引导芯片（ PROM）
【 网卡接口形式 】
AUI插座（ 15芯） 10BASE5（粗缆以太网用，接收发器上 DIX连接头）
BNC插头（卡式） 10BASE5与 10BASE2（粗、细缆以太网用，接 T形头）
TPI插座 10BASE-T（双绞线以太网用，接 RJ-45双绞线接头）
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.1 10 BASE 5粗缆以太网（标准以太网）
① 拓扑结构：总线型
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.1 10 BASE 5粗缆以太网（标准以太网）
② 链路组成
a.电缆, RG-11 A/U 50Ω
同轴电缆 (芯径 0.4″≈10 毫
米 )黄色外皮，每隔 2.5米有
一黑点作为固定收发器的距
离标识
b.收发器 (有轨道型和改
进 T型两种 )及其连接电缆
收发器与网络电缆连接方式：
◆ 夹、刺穿电缆 (无需切断电缆,无
需 T形头 )
◆ T形头连接 （需切断电缆，连接
工作量大 )
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.1 10 BASE 5粗缆以太网（标准以太网）
② 链路组成
c.Ethernet网卡
d.终端电阻 (终端匹配器、
端接器 ),每个网段一对。
功能：将传输到电缆端部
的信号能量吸收掉，以消除
干扰。
一端必须接地 (电气安全与
抗干扰的要求 )
e.BNC接头与 T形头 (采用 T
形头连接时 )
f．中继器 物理层连接设置，
连接两个同类型的网段
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.1 10 BASE 5粗缆以太网（标准以太网）
③ 技术参数
?两收发器间距,3.5米或其整倍数
?工作站 -收发器最大间距,50米
?最大网段长度,500米
?网络最大总长度,2500米
?一个网段最多支持的工作站数：
100（中继器算一个）
?工作站数量多于 100个或网段
长度超过 500米时，应采用中
继器来延长距离。
?物理连接遵循 5-4-3规则,最多
可用 4个中继器,5个网段（其
中仅 3个网段可接工作站，其余
只用于距离加长）。
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.1 10 BASE 5粗缆以太网（标准以太网）
④ 特点
线路可靠性好，
但安装不易 (电缆粗
硬 )，造价较高（电
缆较贵且需增加收发
器费用），传输距离
长。仅作基干网或室
外大距离布线时才用
（与 10 BASE 2或 10
BASE-T网混用）。
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.2 10 BASE 2细缆以太网（ Cheapnet）
① 拓扑结构：总线型
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.1 10 BASE 2细缆以太网（廉价以太网）
② 链路组成
a.电缆,RG-58 A/U 50Ω同轴
电缆（芯径 0.2″≈5毫米）
市场上有带 BNC连接器、标准
长度（ 2米）的商品电缆出售
b.BNC连接器 (装在电缆两端 )
c.BNC T型连接器 （ T型头）
d.以太网卡
e.50Ω终端电阻 (一端需接地 )
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.1 10 BASE 2细缆以太网（廉价以太网）
③ 技术参数
? 两 T形头间距,0.5米或其整
倍数
? 最大网段长度,185米
? 网络最大总长度,925米
? 一个网段最多支持的工作站
数,30（中继器算一个）
? 物理连接遵循 5-4-3规则
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.1 10 BASE 2细缆以太网（廉价以太网）
④ 特点
造价最低。线路可靠性不高，总
线故障影响整个网络，传输距
离短。一般用于集中式室内布
线的机房环境。
【 说明 】
由于粗、细电缆的电气特性是一
致的，因此可将粗、细同轴电
缆网段混接于一个以太网上使
用，以弥补细缆传输距离短而
粗缆价格高、安装不便的缺点
（通过粗、细电缆转接器或中
继器相连）。它们还可通过
HUB与
10BASE-T网段混接，形成混合式以太网。
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.3 10 BASE-T双绞线以太网
① 拓扑结构：
小网络 ——星型（ HUB为中心结点） 大网络 ——星型总线
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.3 10 BASE-T双绞线以太网
② 链路组成：
a.电缆,无屏蔽双绞线
（ UTP）,20～
26AWG（芯径 0.4～ 0.6
毫米）
b.Etherhub 以太网用集线
器
c,RJ-45接头 （注：国内
并行电话线接头为 RJ-
11）
d.以太网卡 （须带 RJ-45插
座）
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.3 10 BASE-T双绞线以太网
HUB（集线器）
HUB——“港湾,,, 中心,
的意思, 中文译为, 集线
器, 或, 集中器,, 顾名
思义, HUB是计算机网络中
数据交换的枢纽之一, 是
网上计算机信息出入的
,港湾, 。 采用 HUB进行物
理连接的计算机网络被称
为具有, 星型, 拓扑结构,
与不用 HUB的, 总线型, 或
,环型, 结构相比, 星型
结构最大的优点是可靠性
与灵活性均较好, 目前已
成为网络连接的主流形式 。
HUB按其功能又可分为：
?有源 HUB（ Active HUB） 带
稳压电源,能对信号整形再
生放大，并监测数据通信情
况
?无源 HUB（ Passive HUB） 对
被传送的信号不作信号整理
增强（无放大整形电路）
?智能 HUB（ Intelligent HUB）
提供网络管理服务、桥接、
路由和网关等功能
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.3 10 BASE-T双绞线以太网
HUB（集线器）
以星型拓扑结构将数据传输线路
集中连接在一起的设备。
集线器是 10BASE-T网络的重要
设备，又称为有源的多口转发器
（ Multi-port Repeater）。 HUB
一般有 N个（ 4,8,12,16、
24,32个等）双绞线接口 RJ-45，
M个（ 1,2,3,4个等） AUI或
BNC接口，通过 RJ-45接口可以
连接 8个工作站或其他 HUB，通
过 AUI或 BNC接口可与粗缆、细
缆相连接。
HUB结构：可以看成用一个多口中继器
(HUB)取代同轴电缆网段（变成内部连
接）及其互联的中继器（变成 MAU）
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.3 10 BASE-T双绞线以太网
③ 技术参数
? 双绞线最大长度, 100米
? 网络最大跨距,3.8千米
? 一个 HUB可连接的最大工
作站数,由 HUB端口决定
④特点
线路稳定性和可靠性好，
可以有管理功能，成本
适中（高于 10BASE2）。
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3.6 10BASE系列以太网
3.6.4 10 BASE-F光纤以太网
① 拓扑结构：
簇型
光纤 HUB 光纤 HUB 光纤 HUB
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② 链路组成
光纤 HUB
光纤网卡
光纤
③技术参数
光纤网段,≤2千米
④特点
适用于特殊场合（抗电磁干扰 /有雷击）
3.6 10BASE系列以太网
3.6.4 10 BASE-F光纤以太网
HUB HUB HUB
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3.7 其他 LAN类型
3.7.1 ARCNET网
? ARC（ Attached Resource Computer） NET是美
国 Datapoint公司 78年 1月推出的 LAN产品，它
采用确定性网络协议 ——令牌总线（ IEEE
803.4），所以确定性、可调整性、可靠性均
好，但传输速率很低（ 3.5Mbps），主要用于
实时性、可靠性及优先性方面要求较高的工业
控制（过程控制）网络中。
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3.7 其他 LAN类型
3.7.1 ARCNET网
①拓扑结构
a.星型（簇型） ——使用低阻网卡
技术参数：最大跨距 6.7千米 最大站点数,255个
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3.7 其他 LAN类型
3.7.1 ARCNET网
①拓扑结构
b.总线型 ——使用高阻网卡
技术参数
?每个总线网段上最多
8个站点
?T形头间距,≥ 1米
（采用 BNC接头连接时）
?最大网络长度：
≤ 310米（同轴电缆）
≤ 120米（双绞线）
?最大跨距,6.7千米
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3.7 其他 LAN类型
3.7.1 ARCNET网
①拓扑结构
c.混合型
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3.7 其他 LAN类型
3.7.1 ARCNET网
②链路组成
电缆：
RG-62 A/U 93Ω同轴电缆,105Ω无屏蔽双绞线、光纤
网卡,RX-NET等 ARCNET专用网卡
低阻,PC110,PC120,PC130,PC250,PC260
高阻,PC210,PC220
A,HUB（ 8端口）,至少一个
P,HUB（ 4端口）,按需
93Ω终端电阻,P.HUB未用结点必须各用一个封堵之。
③技术参数
最大连接距离,610米（ A.HUB-A.HUB或 A.HUB-站点 ——同轴电缆）
120米（ A.HUB-A.HUB或 A.HUB-站点 ——双绞线）
30米（ A.HUB-P.HUB或 P.HUB-站点）
④特点
连网距离远 /传输速率低（ 3.5Mbps）
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3.7 其他 LAN类型
3.7.2 令牌环网
? 令牌环（ Token Ring）网是 LAN中最传统的组
网方式之一,84年由 IBM公司率先推出，目前
仍为最适合于采用光纤传输的网络结构（因其
实时性、传输效率、地理范围等均优于采用
CSMA/CD的以太网）。
? 目前国际上生产令牌环网络产品的厂家有数十
家,IBM公司产品占据了主要市场。以下介绍
的即为 IBM公司的令牌环网。
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3.7 其他 LAN类型
3.7.2 令牌环网
①拓扑结构
从理论上讲，令牌环网在物理上应是一个环形结构，但 IBM
的令牌环网并非一个简单的环形结构，而是由星型和环型结
构两个层次组成。所以可分为：
a.星型拓扑的逻辑环型 ——单 MAU
b.星型 /环型混合结构的物理环型 ——多 MAU
MAU:Multistation Access Unit，即”多路访问部件”
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3.7 其他 LAN类型
3.7.2 令牌环网
a.星型拓扑的逻辑环型 ——单 MAU
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3.7 其他 LAN类型
3.7.2 令牌环网
b.星型 /环型混合结构的物理环型 ——多 MAU
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3.7 其他 LAN类型
3.7.2 令牌环网
②链路组成
电缆,150Ω屏蔽双绞线（ STP）
100Ω无屏蔽双绞线（ UTP）
光纤（大电缆系统用之）
【 注 】 根据网络规模,IBM令牌环
网可分为可移动的“小电缆系统”
和不可移动的“大电缆系统”。当网络中站点数大于 96或 MAU数大
于 12个时必须使用大电缆系统。
令牌环网专用网卡,4Mbps或
16MBps（两种）
MAU,IBM 8228
中继器,IBM 8212,IBM 8219
（光纤）
③ 技术参数（小电缆系统）
最大站点数,96个
8228 MAU数,最多 12个
8228 MAU间及与站点间最大距离：
45米
MAU间连接电缆总长度,120米
传输速率,4Mbps或 16MBps（取决
于网卡）
网络最大跨距,大于 10千米
④特点
用于大区域分布控制或实时性强的应
用环境
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3.7 其他 LAN类型
3.7.3 高速网络技术（ 100Mbps或更高）简介
①快速以太网（ Fast Ethernet）
所用集线器一般为交换式。主要有两种竞争标准 ——
?100 BASE-T 803.3u （具有 10/100Mb自动协商功能）
?100 VG-AnyLAN 803.12 (用“按需优先轮询”方法取代 CSMA/CD，
又称 100 BASE-VG)
其中 100 BASE-T 可通过升级网卡和 HUB将 10 BASE-T网直接提升
为 100Mbps，从而保护用户的投资。具体又可分为三个子类
?100 BASE-TX （使用两对 5类双绞线）
?100 BASE-T4 （使用 4对 3,4或 5类双绞线）
?100 BASE-FX （光纤）
100 VG-AnyLAN则结合了以太网和令牌环网的优点，把以太网简
便、快捷的网络访问方式和令牌环网控制性强、确定性延迟的特点融
为一体（其任何一个请求帧都由发出该请求的应用软件赋予一定的优
先级）。
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3.7 其他 LAN类型
3.7.3 高速网络技术（ 100Mbps或更高）简介
①快速以太网（ Fast Ethernet）
目前 Gigabit Ethernet（千兆位以太网）技术方案已经成熟并开始取代
100Mbps的快速以太网技术。千兆位以太网传输媒体采用光纤或短距离双绞线，
并定义了一种千兆位媒体专用接口 GMII（ Gigabit Media Independent
Interface ），用以将 MAC子层和物理层分隔开，使物理层在实现 1000Mbps速
率时所使用的传输媒体和信号编码方式的变化不影响 MAC子层。千兆位以太
网的技术标准是 IEEE 802.3z，相关标准有 IEEE 802.3ab（ 1000 BASE-T）等。
IEEE802.3委员会制定了 4种传输媒体的标准：
?1000BASE-SX基带短波光纤 使用波长为 850nm的多模光纤
最大网段长度,275 m（ 62.5μm） /550m（ 50μm）；
?1000BASE-LX基带长波光纤 使用波长为 1300nm的单 /多模光纤
最大网段长度,550 m（ 62.5μm和 50μm多模） /5000m(10μm单模）；
?1000BASE-CX基带铜缆 使用屏蔽双绞线，长度可达 25m；
?1000BASE-T基带双绞线 使用 4对 5类非屏蔽双绞线，长度可达 100m。
千兆位企业级以太网的组网模式：桌面系统采用速率为 10Mbps的
10BASE-T以太网，部门系统采用速率为 100Mbps的 100BASE-T以太网，企业
骨干网采用速率为 1000Mbps的千兆位以太网。
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3.7 其他 LAN类型
3.7.3 高速网络技术（ 100Mbps或更高）简介
② FDDI（光纤环网）
FDDI（ Fiber Distributed Data Interface,光纤分布式
数据接口）是以光纤为传输介质的高性能令牌环局域网
访问控制方案,1982年 10月由 ANSI（美国国家标准化
研究所） X3T9.5委员会提出。传输速率 100Mbps，而正
在发展的 FDDI-Ⅲ, FDDI-Ⅳ, FDDI-Ⅴ 的速率分别高达
400 Mbps,600 Mbps和 1.2 Gbps。使用多模光纤时，
站间距离可达 2km；使用单模光纤站间距离可达 20km，
FDDI标准允许 200km的总的光纤路径长度和 1000个网
络站点，相应于 500个结点和 100km长的双环光纤网。
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3.7 其他 LAN类型
② FDDI（光纤环网）
A.拓扑结构
FDDI的物理拓扑有环型或带树型的环或带星型的
环，既可作 LAN，亦可在大地理范围（ 100～ 200千米）
内作大型企事业的骨干网络，实现数据、语音、图像
综合服务。
FDDI采用双环结构：主环（正常数据传输用）和
副环（冗余的备用环），双环传输方向相反。如果两
环在同一点上都断了，可以将两边断开处分别接合，这样总长度约为原来的 2倍。
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3.7 其他 LAN类型
② FDDI（光纤环网）
A.拓扑结构
FDDI的站点有 DAS（双附接站）和 SAS（单附接站）两种。
DAS,同时连接主、副环（使用两个光收发器） ——可靠性好
SAS,只与主环连接（使用一个光收发器） ——成本较低
网络配置时，可将较重要的站点作 DAS，以提高可靠性，将一
般的站点作 SAS，以降低成本。
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B．链路组成
a．光纤：
多模光纤 ——提供多条光通路（ LAN多用之）
单模光纤 ——提供一条光通路（ WAN用之）
b,FDDI网卡
c,FDDI集中器（ Concentrator）：一般以 HUB形式提供
C．技术参数
最大站点数,500个
最大网段长度,2～ 4千米（多模光纤）
40～ 60千米（单模光纤）
最大环网长度,100千米
d.特点
价格昂贵，主要作复盖面积较大的园区网（如校园网）的主干网。
3.7 其他 LAN类型
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3.7 其他 LAN类型
③ ATM(异步传输模式 )网
传统网络传输是以可变长度的数据帧为单位，而 ATM的数据传输、
复用、交换均以信元（ cell）为基本单位，每个信元 53个字节，十
分短小，既适合于高速交换，又适应于不同速率的要求。
ATM网是以 ATM交换机为中心的星形结构，支持 LAN和 WAN。
传统网络 ——单一传输速率
ATM网络 ——可以以各种速率支持各种信息传输，形成所谓“宽
带综合业务数据网”（ B-ISDN），传输速率 155Mbps和 622Mbps，
以后可能达到 Gbps的速率。选择 155Mbps速率的原因是，这是传
输高清晰度电视需要的大致速率。选择 622Mbps速率的原因是 4条
155Mbps通道可以在上面传输。
ATM目前的不足之处是设备昂贵，并且标准还在开发中，未完全
确定。因为是全新技术，网络升级时几乎要换掉现行网络上所有设
备。
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3.7 其他 LAN类型
3.7.4 无线局域网（ WLAN,Wireless LAN）
1、无线数据网解决方案
·无线个人网（ WPAN）,主要用于个人用户工作空间，典
型距离复盖几米，可以与计算机同步传输文件，访问本地
外围设备（如打印机等）。目前主要技术包括“蓝牙”和
红外（ IrDA）。
·无线局域网（ WLAN）,主要用于宽带家庭、大楼内部以
及园区内部，典型距离复盖几十米至上百米。目前主要技
术为 802.11系列。
·无线 LAN-to-LAN网桥,主要用于大楼之间的联网通信，典
型距离几公里。许多无线网桥采用 802.11b技术。
·无线城域网（ WMAN）和广域网（ WWAN）,复盖城域和
广域环境，主要用于 Internet/email访问，但提供的带宽比
无线局域网要低很多。
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3.7 其他 LAN类型
3.7.4 无线局域网（ WLAN,Wireless LAN）
2、无线局域网的优点
·移动性（ anywhere/anytime）
·安装的快速性和简单性（无需穿墙、布线）
·安装的灵活性（遍及有线不能到达处）
·减少投资（硬件投入高，但减少布线）
·扩展能力强
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3.7 其他 LAN类型
3.7.4 无线局域网（ WLAN,Wireless LAN）
3、无线局域网的布置方式
无线局域网工作在 2.4GHz（ ISM频段），可以提供 11Mbps的网络连接
速度（但由于协议的开销等，实际速度只有 6Mbps左右）。目前常用方
案是：在每栋楼的每单元或每层放置若干 AP（ Access Point,无线接入
点，有线网络中的类似于 HUB）。如某公司设计在走廊中每隔 20米安
装一个 AP，一层共安装 4个 AP，并安装室内吸顶式天线，即可复盖两
侧的各办公室。广州金利来商务港共三层楼，部署了 29个 AP，复盖了
全部商务港。此方案成本比有线高，因为用户端要插无线网卡，其价比
有线网卡贵十几倍。金利来商务港全部采用 Intel无线局域网卡 。
在有线局域网的基础上通过无线 HUB、无线访问节点（ AP）、无线网
桥、无线网卡等传送数据，其传输媒体是红外线（ IR）或无线电波
（ RF），后者居多。
IR系统用小于 1微米波长的红外线，方向性强，要求视距传输，但由于
红外线具有很高的背景噪声，受日光、环境照明等影响较大，一般要求
发射功率较高。
RF使用 S频段（ 2.4～ 2.4835 GHz），这个频段又称 ISM（ Industry
Science Medical）即工业科学医疗频段，不受 FCC（美国联邦通信委
员会）限制，对人体无害。
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3.7 其他 LAN类型
3.7.4 无线局域网（ WLAN,Wireless LAN）
4、常用无线局域网标准
① 802.11标准
IEEE802.11是 IEEE最初制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园
网中，用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据存取，速率最高只能达到 2Mb/s。
目前,3Com等公司都有基于该标准的无线网卡。
由于 IEEE802.11在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，因此,IEEE小组又相
继推出了 IEEE802.11b和 IEEE802.11a两个新标准。三者之间技术上的主要差别在于 MAC
子层和物理层。
IEEE802.11b物理层支持 5.5Mb/s和 11Mb/s两个新速率,IEEE802.11标准在扩频时是
一个 11位调制芯片，而 IEEE802.11b标准采用一种新的调制技术 CCK完成。 IEEE802.11b
使用动态速率漂移，可因环境变化，在 11Mb/s,5.5Mb/s,2Mb/s,1Mb/s之间切换，且
在 2Mb/s,1Mb/s速率时与 IEEE802.11兼容。
IEEE802.11a工作在 5GHz U-NII频带，物理层速率可达 54Mb/s，传输层达 25Mb/s。采
用正交频分复用（ OFDM）的独特扩频技术；可提供 25Mb/s的无线 ATM接口和 10Mb/s的以
太网无线帧结构接口，以及 TDD/TDMA的空中接口；支持语音、数据、图像业务；一个扇
区可接入多个用户，每个用户可带多个用户终端。但是，芯片没有进入市场、设备昂贵、
空中接力不好、点对点连接很不经济、不适合小型设备。值得庆幸的是,Radiata的低
成本 COMS无线引擎芯片装置可支持 IEEE802.11a。
802.11 （ 1～ 2Mbps,100米，数据） 工作频段 2.4 GHz
802.11a（ 25Mbps,5～ 10km，数据，语音，图像） 5 GHz
802.11b （ 11Mbps,100米，数据，图像） 2.4 GHz
莆田学院计算机教研室 2003年 3月
3.7 其他 LAN类型
3.7.4 无线局域网（ WLAN,Wireless LAN）
4、常用无线局域网标准
②蓝牙（ Bluetooth, IEEE 802.15）
?目前所谓 SIG（ Special Interest Group，蓝牙技术特殊利益集团）有 9
个核心成员,3COM,IBM、爱立信、英特尔、朗讯、微软、摩托罗拉、
诺基亚、东芝。至 2001年 2月 10日，全球有 106个蓝牙产品通过国际蓝
牙 SIG认证。
?蓝牙的缺点：所用频段易受采用同一频段的其他无线网络的干扰。家
电、无绳电话、遥控器等也可能干扰其工作。虽然蓝牙在多向性传输方
面上具有较大的优势，但也需防止信息的误传和被截取；如果你带一台
蓝牙的设备来到一个装备 IEEE802.11无线网卡的局域网的环境，将会
引起相互干扰；蓝牙具有全方位的特性，但若是设备过多，识别方法和
速度会出现问题；蓝牙具有一对多点的数据交换能力，故它需要安全系
统来防止未经授权的访问；蓝牙的通信速度为 750kbits/s，而现在带
4Mbits/sIR端口的产品比比皆是，最近 16Mbits/s的扩展也已经被批准。
尽管如此，蓝牙应用产品市场前景仍然看好，蓝牙为语音、文字及影像
的无线传输大开方便之门。
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3.7 其他 LAN类型
3.7.4 无线局域网（ WLAN,Wireless LAN）
4、常用无线局域网标准
③ HomeRF（家用无线）
?802.11与 DECT（数字无绳电话标准）的结合。 1～ 2Mbps，要增至 11
Mbps, 100米，数据，语音,工作频段 2.4 GHz。
?HomeRF主要为家庭网络设计，是 IEEE802.11与 DECT的结合，旨在降
低语音数据成本。为了实现对数据包的高效传输,HomeRF采用了
IEEE802.11标准中的 CSMA/CA模式，它与 CSMA/CD类似，以竞争的
方式来获取对信道的控制权，在一个时间点上只能有一个接入点在网络 中传输数据。不像其他的协议,HomeRF提供了对流业务（ Stream
Media）的真正意义上的支持。由于对流业务规定了高级别的优先权并
采用了带有优先权的重发机制，这样就确保了实时性流业务所需的带宽 和低干扰、低误码。 HomeRF工作在 2.4GHz频段,它采用数字跳频扩频
技术，速率为 50跳 /s,共有 75个带宽为 1MHz跳频信道。调制方式为恒定
包络的 FSK调制，分为 2FSK与 4FSK两种。采用调频调制可以有效地抑
制无线环境下的干扰和衰落。 2FSK方式下，最大数据的传输速率为
1Mb/s,4FSK方式下，速率可达 2Mb/s。最新版 HomeRF2.x中，采用了
WBFH (wide band frequency hopping)技术来增加跳频带宽，从原来的
1MHz增加到 3MHz,5MHz，跳频的速率也增加到 75跳 /s,当然其数据峰
值也高达 10Mb/s,接近 IEEE 802.11b 标准的 11Mb/s,能满足未来的家庭
宽带通信。它能根据数据传输速率动态调整跳频带宽。
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第三章 作业题
1、以太网的主要特点是什么？它采用哪种通信协议和访问
控制方法？
2、在某网卡说明书中,AUI,BNC,TPI分别表示什么？与
什么电缆连接？
3、总线型以太网为什么要使用终端电阻？终端电阻为什么
要接地？
4、常见高速网络技术有哪些？与传统网络技术相比,ATM
的主要优点是什么？
5、简述以太网电缆标志各部分的含义。
6、简述 10 BASE 5与 10 BASE 2和 10 BASE-T以太网在网络
硬件组成上的主要区别。
7、写出以下网络英文术语的中文含义：
Ethernet terminator repeater transceiver HUB MAC
HDLC NIC UTP STP FDDI twisted-pair
cable coaxial cable optical fiber multimode
single-mode bluetooth Wireless LAN（ WLAN）
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第三章 作业题
8,IEEE 802 LAN参考模型与 OSI参考模型的物理层有何异同？
9,IEEE 802 LAN参考模型与 OSI参考模型的数据链路层有何
异同？
10、写出以太网的帧格式,并简要说明各字段功能。
11、什么是 MAC地址？如何测出本机的 MAC地址？
12,10BASE2网络中如果总线电缆在某一点断开，对网络通
信有什么影响？为什么？
13、如果 10BASE2网络中所有站点都不能连网，最大可能的
故障原因是什么？如何快速排查故障点？
14、无线局域网常用技术有哪几种？
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第三章 思考题
1、局域网涉及 OSI参考模型的哪几层？
2、物理层和数据链路层的功能有何不同？为什么说仅有物
理层不能完成通信？
3、数据链路层是在如何在不太可靠的物理链路上,通过数据
层协议 (链路控制规程 )实现可靠的数据传输？
4、光纤按其传输模式可以分为哪几种类型？其功能上的主
要区别是什么？
5,ALOHA协议,CSMA协议和 CSMA/CD协议的主要异同
是什么？以太网通常采用哪种协议？
6、工业控制中为什么往往使用令牌总线网而不使用传输速
率更高、通用性更好的以太网？
7、千兆位以太网的技术标准是什么？ IEEE802.3委员会为千
兆位以太网制定哪四种传输媒介？
