以太网学习中级.docx

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以太网学习中级

第一章传输介质

以太网使用的传输介质（TransmissionMedia）分为两类，即电缆传输介质和光缆传输介质。

传输介质的接口同样也分为光模块和电口连接器两种。

一、电缆

电缆传输介质主要分为双绞线电缆（TwistedPairCable）和同轴电缆（CoaxialCable）两大类。

1、同轴线电缆

同轴电缆（CoaxialCable）是在其轴心线上有一个固定中心导体，其外围是一个管状同心导体（通常是金属编织网、金属箔或者两者并用），管状导体与中心导体是同心的，并且两者之间有绝缘材料隔离。

整个同轴电缆最外层是绝缘保护外套。

同轴电缆的种类主要包括：

粗同轴电缆（ThicknetCoaxialCable）、细同轴电缆（ThinnetCoaxialCable）、CATV同轴电缆和双同轴电缆（TwinaxCoaxialCable）。

⑴、粗同轴电缆（ThicknetCoaxialCable）

粗同轴电缆的缆径通常为10mm，特性阻抗为50Ω，用于较早的Ethernet10Base-5以太网系统，传输速率为10Mbit/s，最大网段长度（MaximumSegmentLength）约为500m，每个网段上可允许最多达100个站点。

10Base-5以太网粗同轴电缆的连接器为具有50ΩN型（N-type）同轴连接器。

⑵、细同轴电缆（ThinnetCoaxialCable）

细同轴电缆的缆径通常为5mm，特性阻抗为50Ω，用于Ethernet10Base-2以太网系统，传输速率为10Mbit/s，最大网段长度（MaximumSegmentLength）约为185m，每个网段上可允许最多达30个站点。

10Base-2以太网的连接器为BNC50Ω端子，BNC连接器有T型连接器（BNCTee）和直通型连接器（BNCBarrel）两种。

⑶、CATV电缆（CATVCable）

CATV电缆（CATVCable）是一种75Ω同轴电缆，用于传输电视信号，当然，也可以用于10Base-36的以太网信号。

⑷、双轴电缆（TwinaxCable）

双轴电缆（TwinaxCable）是在一个缆保护外套内装入两条互相绝缘的同轴电缆。

双轴电缆除了用两根中心导体代替原来的一根中心导体外，其结构与同轴电缆非常相似。

150Ω的双轴电缆专用于短距离通信，也可用于高速以太网1000Base-CX传输系统（传输速率1。

25Gbps，传输距离25m）。

2、双绞线对电缆

双绞线对电缆（TwistedPairCable）中每对线的两根绝缘铜线是相互扭绞在一起的，其目的是减少串音和对噪声的敏感性。

双绞线对电缆又分为屏蔽双绞线对（STP，ShieldedTwistedPair）、筛网状双绞线对（ScTP，ScreenedTwistedPair）和非屏蔽双绞线对（UTP，UnshieldedTwistedPair）。

⑴、非屏蔽双绞线对（UTP）电缆

非屏蔽双绞线对（UTP）电缆的特性阻抗为100Ω，UTP电缆分为七类，其中3、4和5类电缆通常用于传输100MHz之内的数字信号，而5e、6和7类电缆用于更高速率的传输。

UTP电缆一般将4个双绞线对封装在一个电缆外套中，其中传输10Base-T、100Base-TX和100Base-T2信号时仅用两队双绞线，而传输100Base-T4和1000-T信号时则要用4对双绞线。

非屏蔽双绞线对（UTP）电缆特性

电缆类型

阻抗

最高频率

以太网物理层

遵守标准

3类

（Category3）

100Ω

16MHz

10Base-T

100Base-T2

100Base-T4

TIA/EIA568-A

4类

（Category3）

100Ω

20MHz

10Base-T

100Base-T2

100Base-T4

TIA/EIA568-A

5类

（Category3）

100Ω

100MHz

10Base-T

100Base-T2

100Base-T4

100Base-TX

1000Base-T

TIA/EIA568-A

5e类

（Category3）

100Ω

100MHz

10Base-T

100Base-T2

100Base-T4

100Base-TX

1000Base-T

TIA/EIA568-A

6类

（Category3）

100Ω

250MHz

10Base-T

100Base-T2

100Base-T4

100Base-TX

1000Base-T

7类

（Category3）

100Ω

600MHz

10Base-T

100Base-T2

100Base-T4

100Base-TX

1000Base-T

10GBase-T

⑵、筛网状双绞线对（ScTP）电缆

筛网状双绞线对（ScTP）电缆是一种4对双绞线100Ω非屏蔽电缆，用金属箔或金属丝编织成的筛网将4对双绞线包裹起来，以便使电磁干扰（EMI）最小并减少外部噪声的影响。

⑶、屏蔽双绞线对（STP）电缆

屏蔽双绞线对（STP）电缆是专为令牌环网络（Token-RingNetwork）设计的，特性阻抗为150Ω，一般来说，150ΩSTP电缆不被使用在以太网中，但可以采用安装特殊的阻抗匹配变压器或“平衡/不平衡变换器”（Baluns）的方法，通过变换10Base-T、100Base-TX和100Base-T2100Ω阻抗以太网收发器来连接150Ω阻抗的STP电缆。

3、电气连接器

以太网电气连接器最常用的是RJ-45八引线连接器，RJ-45公插头一般被安装在双绞线对电缆的两端，而RJ-45母插座一般被安装在设备上，例如安装在网卡、中继器或交换机上。

RJ-45连接器的引线分配标准规范如下表所示：

引线

10BASE-T

100BASE-T

100BASE-T4

100BASE-T2

1000BASE-T

１

TD+

（发数据）

TD+

（发数据）

TX-D1+

（发数据）

BI-DA+

（双向数据）

BI-DA+

（双向数据）

２

TD-

（发数据）

TD-

（发数据）

TX-D1-

（发数据）

BI-DA-

（双向数据）

BI-DA-

（双向数据）

３

RD+

（收数据）

RD+

（收数据）

RX-D2+

（收数据）

BI-DB+

（双向数据）

BI-DB+

（双向数据）

４

±48V

±48V

RI-D3+

（双向数据）

±48V

BI-DC+

（双向数据）

５

±48V

±48V

RI-D3+

（双向数据）

±48V

BI-DC-

（双向数据）

６

RD-

（收数据）

RD-

（收数据）

RX-D2-

（收数据）

BI-DB-

（双向数据）

BI-DB-

（双向数据）

７

±48V

±48V

RI-D4+

（双向数据）

±48V

BI-DD+

（双向数据）

８

±48V

±48V

RI-D4+

（双向数据）

±48V

BI-DD-

（双向数据）

双绞线的最大传输距离为100m。

如果要加大传输距离，在两段双绞线之间可安装中继器，最多可安装4个中继器。

如安装4个中继器连接5个网段，则最大传输距离可达500m。

EIA/TIA的布线标准中规定了两种双绞线的线序568A与568B。

特别需要注意的是RJ-45水晶头引脚序号，当水晶头中金属片面对我们的时候从左至右引脚序号是１~８。

标准568A：

1

2

3

4

5

6

7

8

绿白

绿

橙白

蓝

蓝白

橙

棕白

棕

标准568B：

1

2

3

4

5

6

7

8

橙白

橙

绿白

蓝

蓝白

绿

棕白

棕

　下面介绍几种应用环境下双绞线的制作方法：

（MDI表示此口是级连口，而MDI-X时表示此口是普通口。

）

1、以太网网卡和HUB之间连接：

PC等网络设备连接到HUB时，用的网线为直通线，双绞线的两头连线要一一对应，此时，HUB为MDI-X口，PC为MDI口。

两头按照EIA/TIA568B标准制作，连线参考如下：

Pin1

1

2

3

4

5

6

7

8

name

TX+

TX-

RX+

--

--

RX-

--

--

color

橙白

橙

绿白

蓝

蓝白

绿

棕白

棕

Pin2

1

2

3

4

5

6

7

8

2、两台计算机之间直连：

两台PC直连时，用的网线为交叉线，双绞线的两头连线要交叉，两头分别按照EIA/TIA568A、EIA/TIA568B标准制作，连线参考如下：

Pin1

1

2

3

4

5

6

7

8

Name1

TX+

TX-

RX+

--

--

RX-

--

--

Color1

橙白

橙

绿白

蓝

蓝白

绿

棕白

棕

Pin2

1

2

3

4

5

6

7

8

Name2

RX+

RX-

TX+

--

--

TX-

--

--

Color2

绿白

绿

橙白

蓝

蓝白

橙

棕白

棕

二、光缆

1、光纤

光纤是由纤芯区、包层区、外护套组成。

纤芯区处于光纤的中心区，其功能是传光；包层区包围着纤芯区，其功能是保证纤芯区的光信号跑不出来；外护套处于光纤的最外层，包围着包层区，其功能有两个：

其一是加强光纤的机械强度，其二是保证外面的光不能进入光纤中。

光纤根据其光学特性可以分为多模光纤（MMF，Multi-ModeFiberCable）和单模光纤（SMF，Single-ModeFiberCable）。

单模光纤中光传输只有一种模式，也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输，具有无限量带宽和更低损耗的特性。

而单模光端机多用于长距离传输，有时可达到150至200公里。

采用LD或光谱线较窄的LED作为光源。

多模光纤中光传输有上千种模式，也就是说光线沿纤芯和包层经过反射、折射进行传输，带宽通常为200MHz到2GHz，多模光端机通过多模光纤可进行长达5公里的传输，以发光二极管或激光器为光源。

从理论上说，多模光纤可以用作单模光纤，反之不可以。

通信用的多模光纤和单模光纤的外径都为125μm。

单模光纤纤芯直径为8~10μm，多模光纤纤芯径有两种标准规格，芯径分别为62.5μm（美国标准）和50μm（欧洲标准）。

单模光纤使用的光波长为1310nm或1550nm，多模光纤使用的光波长多为850nm。

从颜色上也可以区分单模光纤和多模光纤：

单模光纤外体为黄色，多模光纤外体为橘红色。

2、光连接器

光纤连接器，也就是接入光模块的光纤接头，光纤连接器可以分为FC型、SC型、LC型和ST型。

（1）、FC型光纤连接器

FC是FerruleConnector的缩写，表明其外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣。

最早，FC类型的连接器，采用的陶瓷插针的对接端面是平面接触方式（FC）。

此类连接器结构简单，操作方便，制作容易，但光纤端面对微尘较为敏感，且容易产生菲涅尔反射，提高回波损耗性能较为困难。

后来，对该类型连接器做了改进，采用对接端面呈球面的插针（PC），而外部结构没有改变，使得插入损耗和回波损耗性能有了较大幅度的提高。

（2）、SC型光纤连接器

用来连接GBIC光模块的连接器，它的外壳呈矩形，所采用的