免费智能真题库 > 历年试卷 > 信息系统项目管理师 > 2014年下半年 信息系统项目管理师 上午试卷 综合知识
  第20题      
  知识点:   网络分类   传输介质   千兆以太网   以太网
  关键词:   传输介质   千兆以太网   传输   以太网        章/节:   信息系统及其技术和开发方法       

 
千兆以太网使用UTP作为传输介质时,限制单根电缆的长度不超过(20)米,其原因是千兆以太网(21)。
 
 
  A.  100
 
  B.  500
 
  C.  1000
 
  D.  2000
 
 
 

 
  第21题    2016年下半年  
   45%
在建筑物综合布线系统中,由用户终端到信息插座之间的连线系统称为(21)。
  第20题    2011年下半年  
   38%
WLAN 技术使用的传输介质是(20)。
  第19题    2012年上半年  
   36%
网络的可用性是指(19)。
   知识点讲解    
   · 网络分类    · 传输介质    · 千兆以太网    · 以太网
 
       网络分类
        按照不同的分类方法,网络可以分为不同的类型。
        1.按网络的地理位置分类
        .局域网(Local Area Network,LAN):一般位于一个建筑物或一个单位内,不存在寻径问题,不包括网络层的应用。这种网络的特点是连接范围窄、用户数少、配置容易,并且连接速度高。IEEE 802定义了多种主要的局域网,即以太网(Ethernet)、令牌环网(Token King)、光纤分布式接口网络(FDDI)、异步传输模式网(ATM)以及无线局域网(WLAN)。
        .城域网(Metropolis Area Network,MAN):一种最大可覆盖城市及其郊区范围、提供丰富业务和支持多种通信协议的公用网。特征是公用多业务网。一个完整的城域网在垂直方向上由城域传送网、城域承载网、城域业务/应用网及支撑网组成。目前城域网应用比较多的模式有SDH多业务平台、弹性分组环多业务平台和电信级以太网多业务平台。
        .广域网(Wide Area Network,WAN):也称“远程网”,它一般连接不同城市之间的LAN或者MAN网络。由于距离远,信息衰减比较严重,这种网络一般要租用专线。通过接口信息处理(IMP)协议和线路连接起来构成网状结构,解决寻径问题。
        .因特网(Internet):最大的一种网络,特点是不定性,整个网络中的计算机每时每刻都在不断变化。其优点是信息量大,传播广。
        2.按网络的拓扑结构分类
        .总线型拓扑结构:所有的站点共享一条数据通道,任意时刻只有一台机器是主站,可向其他站点发送信息。其传递方式总是从发送信息的节点开始向两端扩散,因此称为“广播式计算机网络”。优点是结构简单、易于扩充、控制简单、便于组网、造价成本低,以及某个站点的故障一般不会影响整个网络。缺点是可靠性较低,查找分支故障困难。
        .星型拓扑结构:指各工作站以星型方式连接成网,网络的中央节点和其他节点直接相连。这种结构以中央节点为中心,又称为“集中式网络”。特点是很容易在网络中增加新的站点,数据的安全性和优先级容易控制,易实现网络监控,但中心节点的故障会引起整个网络瘫痪。
        .环型拓扑结构:将计算机连成一个环,每台计算机按位置不同有一个顺序编号,信号按计算机顺序以“接力”方式传输。环型网容易安装和监控,但容量有限,网络建成后,难以增加新的站点。
        3.按传输介质分类
        .有线网络:采用同轴电缆和双绞线来连接的计算机网络。同轴电缆网是常见的一种连网方式,它比较经济,安装较为便利,传输率和抗干扰能力一般,传输距离较短。双绞线网是目前最常见的连网方式,它价格便宜,安装方便,但易受干扰,传输率较低,传输距离比同轴电缆要短。
        .光纤网络:光纤网也是有线网的一种,但由于其特殊性而单独列出,光纤网采用光导纤维作传输介质。光纤传输距离长,传输率高,可达数千兆位每秒,抗干扰性强,不会受到电子监听设备的监听,是高安全性网络的理想选择。
        .无线网络:采用空气作传输介质,用电磁波作为载体来传输数据,联网方式灵活。
        4.按通信方式分类
        .点对点传输网络:数据以点到点的方式在计算机或通信设备中传输。星型网、环型网采用这种传输方式。
        .广播式传输网络:数据在共用介质中传输。无线网和总线型网络属于这种类型。
 
       传输介质
        网络传输介质是指在网络中传输信息的载体,常用的传输介质分为有线传输介质和无线传输介质两大类。无线传输介质是指在两个通信设备之间不使用任何物理连接,而是通过空间传输的一种技术。无线传输介质主要有微波、红外线和激光等。它们的抗干扰性都比较差;有线传输介质是指在两个通信设备之间实现的物理连接部分,它能将信号从一方传输到另一方,有线传输介质主要有双绞线(twist-pair)、同轴电缆和光纤3种。
               双绞线
               (1)物理特性:双绞线由按规则螺旋结构排列的两对或四对绝缘线组成。一对线可以作为一条通信电路,各个线对螺旋排列的目的是使各线对之间的电磁干扰最小。
               (2)传输特性:双绞线最普遍的应用是语音信号的模拟传输。使用双绞线通过调制解调器(Modem)传输模拟数据信号时,数据传输速率目前单向可达56kbps,双向可达33.6kbps,24条音频通道总的数据传输速率可达230kbps。使用双绞线发送数字数据信号,一般总的数据传输速率可达2Mbps。
               (3)连通性:双绞线可用于点对点连接,也可用于多点连接。
               (4)地理范围:双绞线用于远程中继线时,最大距离可达15km;用于10Mbps局域网时,与集线器的距离最大为100m。
               (5)抗干扰性:在低频传输时,其抗干扰能力相当于同轴电缆。在10~100kHz时,其抗干扰能力低于同轴电缆。
               (6)价格:双绞线的价格低于其他传输介质,并且安装、维护方便。
               双绞线分为屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair,STP)与非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair,UTP)。屏蔽双绞线在双绞线与外层绝缘封套之间有一个金属屏蔽层。屏蔽层可减少辐射,防止信息被窃听,也可阻止外部电磁干扰的进入,使屏蔽双绞线比同类的非屏蔽双绞线具有更高的传输速率。非屏蔽双绞线电缆具有以下优点:无屏蔽外套,直径小,节省所占用的空间;重量轻,易弯曲,易安装;将串扰减至最小或加以消除;具有阻燃性;具有独立性和灵活性,适用于结构化综合布线。
               对于双绞线,用户最关心的是表征其性能的几个指标。这些指标包括衰减、近端串扰、阻抗特性、分布电容、直流电阻、衰减串扰比及回波损耗等。目前,常见的双绞线有三种线型,分别是5类线、超5类线和6类线,前者线径细,而后者线径粗。
               (1)5类线:电缆增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,传输率为100MHz,用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输,主要用于100Base-T和10Base-T网络。这是最常用的以太网电缆。
               (2)超5类线:具有衰减小、串扰少,并且具有更高的衰减与串扰的比值和信噪比、更小的时延误差,性能得到很大提高。主要用于千兆位以太网。
               (3)6类线:电缆的传输频率为1~250MHz,6类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比应该有较大的余量,它提供2倍于超5类的带宽。6类布线的传输性能远远高于超5类标准,最适用于传输速率高于1Gbps的应用。6类与超5类的一个重要的不同点在于:改善了在串扰以及回波损耗方面的性能,对于新一代全双工的高速网络应用而言,优良的回波损耗性能是极重要的。6类标准中取消了基本链路模型,布线标准采用星形的拓扑结构,要求的布线距离为:永久链路的长度不能超过90m,信道长度不能超过100m。
               同轴电缆
               (1)物理特性:同轴电缆也由两根导体组成,有粗细之分,它由套置单根内导体的空心圆柱体构成。内导体是实芯或者是绞合的,外导体是整体的或纺织的。内导体用规则间距的绝缘环或硬的电媒体材料来固定,外导体用护套或屏蔽物包着。
               (2)传输特性:50Ω电缆专用于数字传输,一般使用曼彻斯特编码,数据速率可达2Mbps。CATV(Community Antenna Television,有线电视网)电缆可用于模拟和数字号传输,传输模拟信号,频率可以高达300~400MHz;对数字信号,已能达到50Mbps。
               (3)连通性:同轴电缆可用于点对点连接,也可用于多点连接。
               (4)地理范围:典型基带电缆的最大距离限于数千米,而宽带网络则可以延伸到数十千米的范围。
               (5)抗干扰性:同轴电缆的结构使得它的抗干扰能力较强,同轴电缆的抗干扰性取决于应用和实现。一般对较高频率的干扰,它的抗干扰性优于双绞线。
               (6)价格:安装质量好的同轴电缆的成本介于双绞线和光纤之间,维护方便。
               光纤
               (1)物理特性:光学纤维是一种直径极细(2~125μm)、柔软、能传导光波的介质。各种玻璃和塑料都可用来制造光学纤维。光缆具有圆柱形的形状,由三个同心部分组成:纤芯、包层和护套。
               (2)传输特性:光纤利用全内反射来传输经信号编码的光束。它分多模和单模方式两种,多模的带宽为200MHz/km~3GHz/km,单模的带宽为3GHz/km~50GHz/km。
               (3)连通性:光纤最普通的使用是在点到点的链路上。
               (4)地理范围:光纤信号衰减极小,它可以在6~8km的距离内不使用中继器实现高速率数据传输。
               (5)抗干扰性:不受电磁干扰和噪声千扰的影响。
               (6)价格:目前光纤系统比双绞线系统和同轴电缆系统贵,但随着技术的进步,它的价格会下降以与其他材料竞争。
               单模光纤中,模内色散是比特率的主要制约因素。由于其比较稳定,如果需要的话,可以通过增加一段一定长度的“色散补偿单模光纤”来补偿色散。零色散补偿光纤就是使用一段有很大负色散系数的光纤来补偿在1550nm处具有较高色散的光纤,使得光纤在1550nm附近的色散很小或为零,从而可以实现光纤在1550nm处具有更高的传输速率。
               多模光纤中,模式色散与模内色散是影响带宽的主要因素。技术工艺能够很好地控制折射率分布曲线,给出优秀的折射率分布曲线,对渐变型多模光纤,可限制模式色散而得到高的模式带宽。
               单模光纤的光纤跳线一般用黄色表示,接头和保护套为蓝色,传输距离较长,芯线窄,需要激光源,耗散小,高效。多模光纤的光纤跳线一般用橙色表示,也有的用灰色表示,接头和保护套用米色或者黑色,传输距离较短,宽芯线,聚光好,耗散大,低效。
               一般来说,多模光纤要比单模光纤便宜。如果对传输距离或传送数据的速率要求不严格,那么,多模光纤在大多情况下都可以表现得很好。单模光纤虽然成本高,但是具有散射小的特点,可以应用在长距离传输或者需要高速数据速率的场合。
               为了便于记忆,这里把有线传输的介质归纳成如下表所示。
               
               有线传输介质比较
               在有关传输介质方面,还需要掌握各种以太网所使用的介质类型,如下表所示。
               
               以太网常用传输介质
 
       千兆以太网
        千兆位以太网是在以太网技术的改进和提高的基础上,再次将100Mb/s的快速以太网的数据传输速率提高了10倍,使其达到了每秒千兆位的网络系统(1000Mb/s)。与快速以太网一样,千兆以太网也是IEEE 802.3以太网标准的扩展。所以千兆以太网也可以在原来的以太网系统基础上实现平滑的过渡并完全升级。并且同样可以大大节省因网络系统升级所带来的各种费用和开销。
        千兆以太网为了能够把数据传输速率提高到1000Mb/s的水平,因此对物理层规范再一次做了很大改动。但是为了确保和以前的10Mb/s和100Mb/s的以太网相兼容,与前面的快速以太网一样,千兆以太网也沿用了IEEE 802.3规范所采用的CSMA/CD技术,也即就是在数据链路层以上部分没有改变,但在数据链路层以下,千兆以太网融合了IEEE 802.3/以太网和ANSI X3T11光纤通道两种不同的网络技术,这样千兆以太网不但能够充分利用光纤通道所提供的高速物理接口技术,而且保留了IEEE 802.3/以太网帧的格式,在技术上可以相互兼容,同时还能够支持全双工或半双工模式(通过CSMA/CD),使得千兆位以太网成为高速、宽带网络应用的战略性选择。
        IEEE 802.3z扩展标准是千兆位以太网标准规范。概括地说,它包含的内容有,1000Mb/s通信速率的情况下的支持全双工和半双工操作;采用802.3以太网帧格式;使用CSMA/CD技术;在一个冲突域中支持一个中继器;10Base-T和100Base-T向下兼容;多模光纤连接的最大距离为550m;单模光纤连接的最大距离为3000m;铜基连接距离最大为25m;并开发将基于5类无屏蔽双绞线的连接距离增至100m的技术;8B/10B主要适用于光纤介质和特殊屏蔽铜缆,而5类UTP则使用自己专门的编码/译码方案。
        千兆以太网物理层包括编码/译码,收发器和网络介质3部分,并且其中不同的收发器对应于不同的传输介质类型,如长模或多模光纤(1000Base-LX)、短波多模光纤(1000 Base-SX)、一种高质量的平衡双绞线对的屏蔽铜缆(1000Base-CX),以及5类非屏蔽双绞线(1000 Base-T)。
        (1)1000Base-LX是一种使用长波激光作为信号源的网络介质技术,在收发器上配置波长为1270~1355nm(一般为1300nm)的激光传输器,既可以驱动多模光纤,也可以驱动单模光纤。1000Base-LX所使用的光纤规格:62.5μm多模光纤,50μm多模光纤,9μm单模光纤。其中,使用多模光纤时,在全双工模式下,最长传输距离可以达到550m;使用单模光纤时,全双工模式下的最长有效距离为5000m。连接光纤所使用的SC型光纤连接器与快速以太网100Base-FX所使用的连接器的型号相同。
        (2)1000Base-SX是一种使用短波激光作为信号源的网络介质技术,收发器上所配置的波长为770~860nm(一般为800nm)的激光传输器不支持单模光纤,只能驱动多模光纤。具体包括两种:62.5μm多模光纤,50μm多模光纤。使用62.5μm多模光纤全双工模式下的最长传输距离为275m;使用50μm多模光纤,全双工模式下最长有效距离为550m。1000Base-SX所使用的光纤连接器与1000Base-LX一样也是SC型连接器。
        (3)1000Base-CX是使用铜缆作为网络介质的两种千兆以太网技术之一,另外一种就是将要在后面介绍的1000Base-T。1000Base-T使用的一种特殊规格的高质量平衡双绞线对的屏蔽铜缆,最长有效距离为25m,使用9芯D型连接器连接电缆。1000Base-CX适用于交换机之间的短距离连接,尤其适合千兆主干交换机和主服务器之间的短距离连接。以上连接往往可以在机房配线架上以跨线方式实现,不需要再使用长距离的铜缆或光缆。
        (4)1000Base-T是一种使用5类UTP作为网络传输介质的千兆以太网技术,最长有效距离与100Base-TX一样可以达到100m。用户可以采用这种技术在原有的快速以太网系统中实现从100Mbps到1000Mb/s的平滑升级。与在前面所介绍的其他三种网络介质不同,1000Base-T不支持8B/10B编码/译码方案,需要采用专门的更加先进的编码/译码机制。
 
       以太网
        以太网是最早使用的局域网,也是目前使用最广泛的网络产品。以太网有10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s、10Gb/s等多种速率。
               以太网传输介质
               以太网比较常用的传输介质包括同轴电缆、双绞线和光纤三种,以IEEE 802.3委员会习惯用类似于10Base-T的方式进行命名。这种命名方式由三个部分组成:
               (1)10:表示速率,单位是Mb/s。
               (2)Base:表示传输机制,Base代表基带,Broad代表宽带。
               (3)T:传输介质,T表示双绞线、F表示光纤、数字代表铜缆的最大段长。
               传输介质的具体命名方案如下表所示,了解这些知识是十分必要的。
               
               以太网传输介质表
               
               以太网时隙
               时间被分为离散的区间称为时隙(Slot Time)。帧总是在时隙开始的一瞬间开始发送。一个时隙内可能发送0,1或多个帧,分别对应空闲时隙、成功发送和发生冲突的情况。
                      设置时隙理由
                      在以太网规则中,若发生冲突,则必须让网上每个主机都检测到。信号传播整个介质需要一定的时间。考虑极限情况,主机发送的帧很小,两冲突主机相距很远。在A发送的帧传播到B的前一刻,B开始发送帧。这样,当A的帧到达B时,B检测到了冲突,于是发送阻塞信号。B的阻塞信号还没有传输到A,A的帧已发送完毕,那么A就检测不到冲突,而误认为已发送成功,不再发送。由于信号的传播时延,检测到冲突需要一定的时间,所以发送的帧必须有一定的长度。这就是时隙需要解决的问题。
                      在最坏情况下,检测到冲突所需的时间
                      若A和B是网上相距最远的两个主机,设信号在A和B之间传播时延为τ,假定A在t时刻开始发送一帧,则这个帧在t+τ时刻到达B,若B在t+τ-ε时刻开始发送一帧,则B在t+τ时就会检测到冲突,并发出阻塞信号。阻塞信号将在t+2τ时到达A。所以A必须在t+2τ时仍在发送才可以检测到冲突,所以一帧的发送时间必须大于2τ
                      按照标准,10Mb/s以太网采用中继器时,连接最大长度为2500m,最多经过4个中继器,因此规定对于10Mb/s以太网规定一帧的最小发送时间必须为51.2μs。51.2μs也就是512位数据在10Mb/s以太网速率下的传播时间,常称为512位时。这个时间定义为以太网时隙。512位=64字节,因此以太网帧的最小长度为64字节。
                      冲突发生的时段
                      (1)冲突只能发生在主机发送帧的最初一段时间,即512位时的时段。
                      (2)当网上所有主机都检测到冲突后,就会停发帧。
                      (3)512位时是主机捕获信道的时间,如果某主机发送一个帧的512位时,而没有发生冲突,以后也就不会再发生冲突了。
               提高传统以太网带宽的途径
               以往被淘汰、传统的以太网是以10Mb/s速率半双工方式进行数据传输的。随着网络应用的迅速发展,网络的带宽限制已成为进一步提高网络性能的瓶颈。提高传统以太网带宽的方法主要有以下3种。
                      交换以太网
                      以太网使用的CSMA/CD是一种竞争式的介质访问控制协议,因此从本质上说它在网络负载较低时性能不错,但如果网络负载很大时,冲突会很常见,因此导致网络性能的大幅下降。为了解决这一瓶颈问题,“交换式以太网”应运而生,这种系统的核心是使用交换机代替集线器。交换机的特点是,其每个端口都分配到全部10Mb/s的以太网带宽。若交换机有8个端口或16个端口,那么它的带宽至少是共享型的8倍或16倍(这里不包括由于减少碰撞而获得的带宽)。
                      交换以太网能够大幅度的提高网络性能的主要原因是:
                      .减少了每个网段中的站点的数量;
                      .同时支持多个并发的通信连接。
                      网络交换机有三种交换机制:直通(Cut through)、存储转发(Store and forward)和碎片直通(Fragment free Cut through)。
                      交换式以太网具有几个优点:第一,它保留现有以太网的基础设施,保护了用户的投资;第二,提高了每个站点的平均拥有带宽和网络的整体带宽;第三,减少了冲突,提高了网络传输效率。
                      全双工以太网
                      全双工技术可以提供双倍于半双工操作的带宽,即每个方向都支持10Mb/s,这样就可以得到20Mb/s的以太网带宽。当然这还与网络流量的对称度有关。
                      全双工操作吸引人的另一个特点是它不需要改变原来10Base-T网络中的电缆布线,可以使用和10Base-T相同的双绞线布线系统,不同的是它使用一对双绞线进行发送,而使用另一对进行接收。这个方法是可行的,因为一般10Base-T布线是有冗余的(共4对双绞线)。
                      高速服务器连接
                      众多的工作站在访问服务器时可能会在服务器的连接处出现瓶颈,通过高速服务器连接可以解决这个问题。使用带有高速端口的交换机(如24个10Mb/s端口,1个100Mb/s或1000Mb/s高速端口),然后再把服务器接在高速端口上并使用全双工操作。这样服务器就可以实现与网络200Mb/s或2000Mb/s的连接。
               以太网的帧格式
               以太网帧的格式如下图所示,包含的字段有前导码、目的地址、源地址、数据类型、发送的数据,以及帧校验序列等。这些字段中除了数据字段是变长以外,其余字段的长度都是固定的。
               
               以太网的帧结构
               注:字段的长度以字节为单位
               前导码(P)字段占用8字节。
               目的地址(DA)字段和源地址(SA)字段都是占用6字节的长度。目的地址用于标识接收站点的地址,它可以是单个的地址,也可以是组地址或广播地址,当地址中最高字节的最低位设置为1时表示该地址是一个多播地址,用十六进制数可表示为01:00:00:00:00:00,假如全部48位(每字节8位,6字节即48位)都是1时,该地址表示是一个广播地址。源地址用于标识发送站点的地址。
               类型(Type)字段占用两字节,表示数据的类型,如0x0800表示其后的数据字段中的数据包是一个IP包,而0x0806表示ARP数据包,0x8035表示RARP数据包。
               数据(Data)字段占用46~1500个不等长的字节数。以太网要求最少要有46字节的数据,如果数据不够长度,必须在不足的空间插入填充字节来补充。
               帧校验序列(FCS)字段是32位(即4字节)的循环冗余码。
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第20题    在手机中做本题