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10Mb/s以太网一般指速率不大于10Mb/s的低速以太网。根据传输介质的不同,10Mb/s以太网大致有4个标准,各个标准的MAC子层媒体访问控制方法和帧结构以及物理层的编码方法(曼彻斯特编码)均是相同的,不同的是传输媒体和物理层的收发器及媒体连接方式。按照技术出现的时间顺序,这4个标准依次如下。
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10Base-5采用RG-11型粗同轴电缆为传输介质,其阻抗为50Ω,直径为0.4in。在10Base-5中,每个计算机节点都通过网卡(AUI接口)、收发器电缆(AUI Cable)和"收发器"与总线相连,如下图所示。
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10Base-5代表的具体意思是:工作速率为10Mb/s,采用基带信号,每一个网段最长为500m。
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通常在标准以太网网络接口板上提供一个15针的AUI(DIX)接口,收发器电缆采用78Ω的6对屏蔽双绞线电缆(STP),将收发器与PC网卡连接,粗同轴电缆两端接上50Ω的终端匹配器(也称为端接器),其中之一必须接地,这就构成了网络段,每段最远距离为500m。一个粗缆以太网最多可以有5段。电缆最大距离是2.5km,工作站之间的最小距离为2.5m,收发器电缆的最长距离为50m。
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(1)网卡。联网的每个节点都需要一块带有15针AUI(DIX)接口的10Mb/s网卡。
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(2)收发器。粗缆以太网的每个节点需要通过一个安装在总线同轴电缆上的外部收发器(带有15针的AUI接口)连入网内。
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(3)收发器同轴电缆(AUI电缆)。它用于节点中网卡与收发器的连接。
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(4)电缆系统。RG-11型50Ω粗同轴电缆,终端电阻安装在电缆的两端,以防止信号的反射,其中之一必须接地。
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(5)中继器。它主要用来扩展作为总线的同轴电缆长度和工作站(节点)个数。
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在粗缆以太网中,不使用中继器时每段粗缆的最大距离为500m。如果使用中继器,应遵循5-4-3规则,即一个粗缆以太网中最多允许使用4个中继器,连接5段最大长度为500m的粗同轴电缆;而5段中只有3段可以连接工作节点,其余两段只能用于扩展网络距离。使用中继器后的粗缆以太网的最大长度不能超过2.5km;由于每个以太网段中连入的节点数最多为100个,且最多可以有3个网段连接工作节点,因此,最多有300个工作节点;两个相邻的收发器之间的最小距离为2.5m,收发器电缆的最大长度为50m。
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(2)缺点。粗缆较贵,而且要求每个工作站都配置一个外部收发器和收发器电缆,因而成本较高、网络投资较大。
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(7)最大网段数目:5个,最多使用4个中继器,其中3个网段可连接工作节点。
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10Base-2使用RG-58型细缆、BNC-T型连接器,以线性总线进行布线。10Base-2将原来10Base-5的收发器功能移植到网卡上,因此,使得网络的组建更简单,性价比也比10Base-5高,然而,却也因此限制了信号能够传送的最大距离。其结构如下图所示。
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10Base-2代表的具体意思是:工作速率为10Mb/s,采用基带信号,每一个网段最长约为200m。
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一个细缆以太网的"单段"最大长度为185m,最多可使用4个中继器,即可以有5个电缆段,而5段中只有3段可以连接工作节点,其余两段只能用于扩展网络距离。电缆总长度最大为925m。一个网段中节点的最多数目为30个,因此,最多可以有90个工作节点。
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两个相邻的BNC-T型连接器的最小距离为0.5m,每段的两端都必须安装一个50Ω终端匹配器,并且其中一端应接地。网卡提供BNC接口,同轴细缆通过T形接头与网卡连接,所有T形接头必须直接接到工作站BNC接口上,中间不得接入任何电缆。
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下图所示为一个使用中继器扩展网络距离的双网段10Base-2组网实例。
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(2)BNC-T型连接器:细缆以太网中的每个节点通过BNC-T型连接器连入网内。
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(3)电缆系统:RG-58型50Ω细同轴电缆,终端电阻安装在电缆的两端,防止信号的反射,其中之一必须接地。
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(4)中继器:主要用来扩展作为总线的细缆长度和工作站(节点)个数。
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(1)优点。系统造价低廉,安装容易,具有最短的布线距离。
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(2)缺点。由于缆段中连入多个BNC-T型连接器,存在着多个BNC型连接头和BNC-T型连接器的连接点,因而同轴电缆连接的故障率较高。
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(7)最大网段数目:5个,最多使用4个中继器,其中3个网段可以连接工作节点。
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10Base-T以太网是使用非屏蔽双绞线(UTP)电缆来连接的传输速率为10Mb/s的以太网。10Base-T以太网支持结构化布线系统,需要使用集线器(Hub)构成总线型和星型结合的混合型网络拓扑,具有良好的故障隔离功能,使得网络任一段线路或任一工作站点出现障碍时,均不影响网络上的其他站点,简化了网络故障诊断过程,缩短了故障诊断时间,提高了网络故障检测和冲突控制效率,使局域网难以维护的缺点得以产生根本性改变。加之其组网容易,使得10Base-T以太网成为目前使用最广泛的局域网系统。
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10Base-T代表的具体意思是:工作速率为10Mb/s,采用基带信号,T表示的是传输媒体双绞线。
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单个集线器和多个集线器的10Base-T以太网连接如下图所示。
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(1)集线器。即Hub,是双绞线以太网的中心连接设备,有多个RJ-45型接口,能支持多个工作站(客户机)入网。Hub上的RJ-45(级联或普通)接口还可以与其他Hub相连,易于扩展网络。Hub上的BNC向上接口与BNC-T型连接器相接时,可以与细缆以太网相连。Hub上的AUI接口可以与粗缆以太网的收发器电缆相连。新型的高速Hub上还配有光纤接口,通过此接口可以接入光纤主干线。
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(2)非屏蔽双绞线。10Base-T网络标准最低采用3类UTP,两端都装有同样的RJ-45型接头(水晶头),每一个工作节点都需要一根双绞线电缆,用来连接工作节点上的网卡与集线器。
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使用集线器和双绞线的以太网结构分为单集线器结构、多集线器级联结构、叠加集线器结构。
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对于规模较大或节点(工作站)数超过单集线器的端口数目,常采用多集线器的连接,这就是集线器的"级联"。级联的目的是为了组成更大规模的网络,级联结构的10Base-T网络也遵循5-4-3规则,即任一条通路上的两台计算机之间最多不能超过5段线,即最多可以串联4个集线器;这段线既包括集线器与集线器的连线,也包括集线器到计算机间的连线。注意:3个集线器能连接设备,两个只能用于级联。网络上连接设备的总数不得超过1024台。在级联之前必须首先弄清集线器上的端口类型。
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①用于连接节点(工作站或服务器)的普通RJ-45端口。
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②专门用于双绞线以太网集线器的级联端口,即专门用于级联的"出口/入口"或Uplink端口。
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③"向上连接端口"。这些端口可以连接粗缆的AUI端口或细缆的BNC端口,也可以连接光纤端口。
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(2)对应于不同的端口,多集线器结构的级联有以下几种方法。
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①使用"标准线",通过以太网集线器上专门的RJ-45型级联"出/入"端口进行级联。
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②对于没有专门级联"出口/入口"的两个集线器,可以使用"标准线"将一个集线器上边的Uplink端口与另一个集线器上边的普通RJ-45型端口相连,从而实现多集线器之间的级联。
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③使用"交叉线"连接两个没有"级联"口的集线器上的普通RJ-45接口,也可以实现多集线器的级联。
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④使用同轴电缆、光纤,通过集线器提供的"向上连接端口"实现级联。
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由于10Base-T以太网和粗、细缆以太网都属于IEEE 802.3规范,因此,互联十分方便。连接时通常采用同轴电缆作为主干网,通过双绞线作为分支网络,这样可以提高干线的可靠性与干扰能力,并可延长传输距离。
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利用集线器的"向上连接端口"进行级联,可以扩大局域网覆盖范围。例如,如果使用细缆连接两个集线器,细缆的单根缆段的最大长度为185m,那么两个10Base-T网络中节点的最大距离可达到385(185+100+100)m。如果使用粗缆连接两个集线器,粗缆的单根缆段的最大长度为500m,那么网中两节点之间的最大距离可达到700(500+100+100)m;如果在粗缆或细缆段中配合使用中继器,那么多缆段、多集线器级联系统的覆盖范围还可以更大。
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可叠加集线器适用于中小企业联网环境。它由一个基础集线器与多个扩展集线器组成。基础集线器是一个具有网络管理功能的独立集线器。通过基础集线器可以叠加多个扩展集线器,一方面可以增加以太网的节点(工作站)数目;另一方面可以实现对网络中工作节点的网络管理功能。其结构如下图所示。
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① 故障检测容易。当某一段线路、工作站或互联的某个Hub出现故障时,Hub会将故障节点自动排除在网络之外,因而保证了剩余部分的正常工作。
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②安装、管理和使用都很简单,适于中小型单位自行组建局域网。
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① 这种结构的最大缺点在于它是一种共享介质的网络,随着网络节点的增加,冲突也会增加,网络的性能也会随之急剧下降。有实验表明,一个单Hub的10Base-T,虽然具有10Mb/s的带宽,但是当网络工作节点增至20个的时候,其实际的可用带宽将降至原来的30%~40%。此外,当使用多个Hub(最多4个)级联时,或者是与其他以太网连接之后,所有网络节点将共享10Mb/s的带宽。Hub所连接的节点越多,每个工作节点得到的带宽就越窄。在高负荷时网络性能将急剧下降,这是组建共享式以太网遇到的最大问题。
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②网络的中央节点的负荷过重,一旦Hub出现故障将导致整段或全部网络瘫痪。
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④由于每个单段网线只能连接一个工作节点,所以网络通信线路的利用率很低。
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(1)拓扑结构:由于介质访问控制方法为CSMA/CD,因此,10Base-T是逻辑上的总线型拓扑结构、物理上的星型拓扑结构。
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(2)网线类型:3类、5类或超5类的非屏蔽双绞线。
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10Base-F以太网传输媒体采用多模光纤,拓扑结构为星型,所有站点连接到一个支持光纤接口的中心集线器上,每个电缆段的长度不能超过2km。
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10Base-F以太网设计也遵循5-4-3法则,但由于受CSMA/CD碰撞域的影响,整个网络的最大跨距为4km。
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10Base-F代表的具体含义是:工作速率为10Mb/s,采用基带信号,F表示的是传输媒体光纤。
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