任务二 局域网组网方法
知识点
1.组网时要考虑哪些因素？
局域网组网时要考虑所使用的传输介质、连接设备等因素，另外介质访问控制方法也是一个重要因素——不同的局域网组网标准对应着不同的连网实践。
本任务详细介绍局域网的建网标准，如 10BASE-5、100BASE-T 等。
三条主线：细缆（同轴）→ 双绞线 → 光纤，正好对应总线型 → 星型 → 星型（多级） 的拓扑演进和 10M → 100M → 1000M/10G 的速率演进。
2.细缆组网怎么做？
采用细缆作为传输介质连接形成局域网，应符合 10Base-2 标准，连接为总线拓扑结构。
| 项目 | 要求 |
|---|---|
| 标准 | 10Base-2 |
| 拓扑 | 总线型 |
| 网段最大长度 | 185m；超过则需用中继器连接 |
| 除电缆外还需 | BNC 头、T 型头、终端匹配器 |
| 网卡要求 | 必须带有细缆连接接口（BNC） |
细缆组网的技术参数（教材四项）：
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 单个网段最大电缆长度 | 185m |
| 最大网络电缆长度 | 925m |
| 单个网段支持的最大节点数 | 30 个 |
| BNC、T 型连接器之间的最小距离 | 0.5m |
优点：结构简单、容易实现、组网成本低，适合于实验室环境及其他小型网络。
缺点：带宽低；BNC 接头连接处易出故障；维护较麻烦。
一处注意：教材正文写"每个网段的最大长度为 180m"，而技术参数与 10BASE-2 标准均为 185m（同一段文字内两种说法）。考试与工程实际以 185m 为准，答题时若遇到 180m 也应认出指的是同一指标。
3.双绞线组网（10Mb/s 以太网）怎么做？
双绞线组网连接如图 6-6 所示：DTE（计算机）+ 以太网卡 + RJ-45 + 非屏蔽双绞线（UTP）→ Hub。
符合 10Base-T 标准，为星型拓扑结构。
所需基本硬件设备：
- 带 RJ-45 接口的以太网卡
- Hub（集线器）
- 3 类或 5 类 UTP（非屏蔽双绞线）
- RJ-45 连接头（俗称水晶头）
- 专用网钳
三条关键指标：
| 指标 | 数值 |
|---|---|
| 单根双绞线最大距离 | 100m |
| Hub 级联 | 不超过 4 级 |
| 使用芯线 | 只用双绞线的 2 对芯线（1、2、3、6 线） |
为什么只用 4 根线：10BASE-T 是半双工，一对线发送（1、2）、一对线接收（3、6），另外两对（4、5、7、8）留着备用（后来的 100BASE-T4、千兆才用满 4 对）。
为什么级联不超过 4 级：每级 Hub 都会再生并引入时延，级数过多会使往返时延超过 CSMA/CD 的冲突检测窗口，导致冲突检测失效。
4.双绞线组网（100Mb/s 快速以太网）怎么做？
100Mb/s 以太网也称快速以太网。
所需基本硬件设备：
| 设备 | 说明 |
|---|---|
| 100Mb/s 的 Hub 或交换机 | 中心设备 |
| 10/100Mbps 自适应以太网卡 | 终端网卡 |
| 5 类 UTP 双绞线 | 传输介质 |
100Base-T 的网卡有 2 种：分别支持 100Base-TX、100Base-T4。组网连接方法与 10BASE-T 网类似（如图 6-7）。
用双绞线组千兆网、万兆网：拓扑结构、连接方法等与上述操作都相同，只需更换为支持千兆、万兆的连接双绞线、交换机、网卡即可。
一句话：双绞线组网"一代比一代快，接法基本不变"——换设备、换线缆等级，拓扑和连线方式沿用星型。
5.光纤组网（千兆位以太网）怎么做？
千兆位以太网（1Gb/s 以太网） 作为一种高速以太网技术，给用户带来了提高核心网络的有效解决方案。
兼容性（为什么要用千兆）：千兆位以太网技术采用了与 10M 以太网相同的帧格式、帧结构、网络协议、全双工/半双工工作方式、流控模式以及布线系统，可与 10Mb/s 或 100Mb/s 的以太网很好地兼容、进行无缝通信；同时便于 10Mb/s 或 100Mb/s 的以太网平滑升级到千兆以太网，而不必改变网络应用程序、网管方法和网络操作系统，能够最大限度地保护用户投资。
基本硬件设备：1000Mb/s 以太网交换机、1000Mb/s 以太网卡、光缆。
三种介质标准：
| 标准 | 介质 | 距离 |
|---|---|---|
| 1000Base-T | 5 类 UTP | 100m |
| 1000BASE-LX | 单模光纤 | 3000m |
| 1000Base-SX | 多模光纤 | 300~550m |
遵循的协议：
| 协议 | 支持 |
|---|---|
| IEEE 802.3z | 支持光纤和宽带同轴 |
| IEEE 802.3ab | 支持5 类 UTP |
组网原则（图 6-8 多级星型网络的带宽分布）：千兆以太网主要考虑如何合理分配网络带宽，实际应用时可根据网络的规模与布局选择多级星型结构，并注意以下两点：
- 主干部分若选择千兆以太网交换机，支干部分可选小型千兆以太网交换机或 100Mb/s 交换机
- 部门级选 100Mb/s 交换机或 Hub，用户端选用 10/100Mbps 自适应以太网卡
带宽分布的逻辑：越靠近核心/服务器带宽越高（1000M），越靠近用户端带宽越低（10M/100M），这样既满足瓶颈处的大流量，又不为每个桌面过度投资。
6.光纤组网（万兆位以太网）怎么做？
万兆以太网（10Gb/s 网） 使用 IEEE 802.3 以太网介质访问控制（MAC）和 IEEE 802.3 以太网帧格式，不需要修改以太网 MAC 协议或分组格式。
组成（光纤组网三部分）：
| 部分 | 作用 |
|---|---|
| 光源（光发送机） | 把电信号转换成光信号发出 |
| 传输介质（光纤） | 传输光信号 |
| 检测器（光接收机） | 把光信号还原成电信号 |
光端机：其中光源和检测器的工作由光端机完成。光端机是将多个 E1 信号变成光信号并传输的设备，它的作用主要就是实现光/电转换。
- E1 的速率：通常为 2.048Mb/s（此标准为中国和欧洲采用）
- 复用能力：一般最小的光端机可以传输 4 个 E1，目前最大的光端机可以传输 4032 个 E1
适用场合：
- 万兆以太网技术适合于建立交换机到交换机的连接，可以支持交换机与服务器之间的互联
- 万兆以太网能与 10/100Mbps 或千兆位以太网无缝地集成在一起
发展趋势：在未来几年中，万兆以太网技术将成为市场的主流产品；随着万兆芯片、万兆模块价格不断下降以及传输网带宽不断升级、网络传输和交换容量进一步增大，万兆交换机的应用也将日益普遍。
7.三种组网方法对比
| 比较项 | 细缆组网 | 双绞线组网 | 光纤组网 |
|---|---|---|---|
| 标准 | 10Base-2 | 10Base-T / 100Base-T | 1000Base-X / 10G |
| 拓扑 | 总线型 | 星型 | 多级星型 |
| 介质 | 50Ω 细同轴电缆 | 3/5 类 UTP（3 类用于 10M） | 单模/多模光纤 |
| 连接器件 | BNC 头、T 型头、终端匹配器 | RJ-45 水晶头、网钳、Hub/交换机 | SC/ST 光接口、光端机 |
| 距离 | 网段 185m，全网 925m | 单根 100m | LX 3000m、SX 300~550m |
| 节点数 | 每网段 30 个 | 受端口数与级联级数限制 | 受端口数限制 |
| 速率 | 10Mb/s | 10/100Mb/s（千兆万兆换设备即可） | 1000Mb/s、10Gb/s |
| 优点 | 简单、便宜、易实现 | 布线方便、故障隔离好、易扩展 | 带宽高、距离远、抗干扰 |
| 缺点 | 带宽低、BNC 易故障、维护麻烦 | 距离短（100m） | 成本高、施工要求高 |
| 适用 | 实验室、小型网络 | 办公/校园主流方案 | 主干、楼间、服务器互联 |
8.本任务的任务实施做什么？
- 启动计算机，在搜索工具中以"局域网组网方法"为关键词进行搜索
- 浏览搜索结果中关于不同组网标准的叙述
- 搜索 100BASE-T 连网的技术细节
- 思考不同带宽的网络，如 10M/100M/1000M 的网络在互连时，需要注意的技术问题是哪些
第 4 题的思路：速率不匹配会造成瓶颈与丢包（低速口成为瓶颈），需要考虑端口自协商（10/100/1000 自适应）、全双工/半双工匹配（否则易产生冲突与错帧）、帧格式与 MTU 一致、交换机背板带宽与线速转发能力、级联带宽与上行链路聚合。
9.速查表
| 问题 | 答案 |
|---|---|
| 细缆组网标准与拓扑 | 10Base-2，总线型 |
| 细缆组网器件 | 细缆、BNC 头、T 型头、终端匹配器 |
| 细缆网段长度 | 185m（教材正文另写 180m） |
| 细缆全网最大长度 | 925m |
| 细缆每网段节点数 | 30 个 |
| BNC/T 型头最小距离 | 0.5m |
| 细缆网卡接口 | BNC |
| 细缆组网优缺点 | 简单便宜易实现 / 带宽低、接头易故障、维护麻烦 |
| 10BASE-T 拓扑与设备 | 星型；RJ-45 网卡、Hub、3 或 5 类 UTP、水晶头、网钳 |
| 双绞线单根最大距离 | 100m |
| Hub 级联级数 | 不超过 4 级 |
| 10BASE-T 使用芯线 | 1、2、3、6（2 对） |
| 100Mb/s 组网设备 | 100Mb/s Hub 或交换机、10/100Mbps 自适应网卡、5 类 UTP |
| 100Base-T 网卡两种 | 100Base-TX、100Base-T4 |
| 千兆组网设备 | 1000Mb/s 交换机、1000Mb/s 网卡、光缆 |
| 1000Base-T / LX / SX | 5 类 UTP 100m / 单模 3000m / 多模 300~550m |
| 802.3z 与 802.3ab | 支持光纤和宽带同轴 / 支持5 类 UTP |
| 千兆组网分配 | 主干千兆、部门100M 交换机或 Hub、用户端10/100M 自适应网卡 |
| 万兆使用的 MAC 与帧 | 仍用 IEEE 802.3 MAC 与帧格式，无需修改协议或分组格式 |
| 万兆光纤组网三部分 | 光源（光发送机）、传输介质、检测器（光接收机） |
| 光端机作用 | 光/电转换，把多个 E1 变光信号传输 |
| E1 速率 | 2.048Mb/s（中国、欧洲采用） |
| 光端机 E1 数量 | 最小 4 个，最大 4032 个 |
| 万兆适用 | 交换机到交换机、交换机与服务器互联 |