理化生第章网络物理设计

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1、第第6 6章章 网络物理设计网络物理设计计算机网络中心1第6章 网络物理设计内容提要内容提要常用网络设备（重点）常用网络设备（重点）传输介质传输介质综合布线设计（重点）综合布线设计（重点）网络互连网络互连计算机网络中心2第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备物理设计主要实现物理节点之间的电路连通。物理设计主要实现物理节点之间的电路连通。硬件在性能上要胜过采用软件技术的设备硬件在性能上要胜过采用软件技术的设备软件在功能上要强于硬件技术。软件在功能上要强于硬件技术。计算机网络中心3第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备6.1.1交换机交换机1交换机的定义

2、交换机的定义最基本的交换是物理层的交换最基本的交换是物理层的交换，在其它层的交换实在其它层的交换实际上是一种软交换，可以由软件和固件实现。际上是一种软交换，可以由软件和固件实现。2第第2层交换层交换第第2层交换机对数据包的转发建立在层交换机对数据包的转发建立在MAC物理地址基物理地址基础之上。础之上。计算机网络中心4第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备3第第3层交换层交换第第3层交换机的速度大大高于路由器。但是，第层交换机的速度大大高于路由器。但是，第3层层交换机由于很少做交换机由于很少做“拆包拆包/打包打包”的工作，它的功能的工作，它的功能也就受到了一定的限制。也就受

3、到了一定的限制。4第第3层交换机与路由器的主要区别层交换机与路由器的主要区别功能不同功能不同适用环境不同适用环境不同性能不同性能不同计算机网络中心5第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备5第第4层交换层交换第第4层交换机进行数据包转发时，不仅依据层交换机进行数据包转发时，不仅依据MAC地址地址（第（第2层）或源层）或源/目标主机目标主机IP地址（第地址（第3层），而且依层），而且依据据TCP/UDP（第（第4层）端口号。层）端口号。6交换机数据交换方式交换机数据交换方式直通式直通式存储转发式存储转发式 计算机网络中心6第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网

4、络设备7模块式交换机与固定式交换机模块式交换机与固定式交换机计算机网络中心7第6章 网络物理设计案例：案例：Cisco交换机交换机CiscoGSR12416交换机交换机计算机网络中心8第6章 网络物理设计案例：光纤模块案例：光纤模块计算机网络中心9第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备案例：光纤模块的安装案例：光纤模块的安装计算机网络中心10第6章 网络物理设计案例案例：交换机模块的安装：交换机模块的安装计算机网络中心11第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备案例：交换机的指示灯案例：交换机的指示灯计算机网络中心12第6章 网络物理设计MACCPU模

5、块模块MAC缓存Line InterfaceLine InterfaceLine InterfaceLine InterfaceLine InterfaceLine InterfaceLine InterfaceLine InterfaceCPU 内存线卡线卡缓存交换矩阵交换矩阵线卡线卡背板背板6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备补充：交换机结构补充：交换机结构计算机网络中心13第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备表表6-1交换机常用接口交换机常用接口接口名称接口名称插座类型插座类型接接 口口 说说 明明交交换机端口机端口RJ-4510/100/1000M速率网速率

6、网络接口，接双接口，接双绞线直通直通电缆光光纤端口端口GBIC或或SC100/1000M速率网速率网络接口，接接口，接SC接接头光光纤ConsoleRJ-45交交换机配置端口，接反机配置端口，接反转电缆，网管型交，网管型交换机才机才有有AUI15针D形接口形接口连接粗同接粗同轴电缆，目前已淘汰，目前已淘汰BNCBNC细同同轴电缆连接的接口，目前已淘汰接的接口，目前已淘汰UplinkRJ-45级联端口，一般端口，一般为交交换机第一个端口机第一个端口MIIMII介介质无关端口，可以无关端口，可以转成光成光纤或双或双绞线等介等介质计算机网络中心14第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用

7、网络设备8交换机技术参数交换机技术参数背板带宽背板带宽背板带宽背板带宽=端口数端口数相应端口速率相应端口速率2（全双工模式全双工模式）端口速率端口速率端口每秒吞吐多少数据包。端口每秒吞吐多少数据包。包转发速率包转发速率第第3层交换机往往采用包转发速率衡量交换机性能。层交换机往往采用包转发速率衡量交换机性能。计算机网络中心15第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备9Cisco系列交换机系列交换机计算机网络中心16第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备6.1.2路由器路由器1路由器定义路由器定义路由器是工作在网络层的路由器是工作在网络层的数据包转发设备数

8、据包转发设备。路由器的功能：路由器的功能：对不同网络之间的协议进行转换对不同网络之间的协议进行转换，具体实现方法，具体实现方法是是数据包格式转换数据包格式转换，也就是网关的功能。，也就是网关的功能。网络路由网络路由，通过最佳路径选择，将数据包传输到，通过最佳路径选择，将数据包传输到目的主机目的主机。计算机网络中心17第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备2路由器的主要功能路由器的主要功能网络连接网络连接通信协议转换通信协议转换数据包转发数据包转发路由信息维护路由信息维护管理控制管理控制安全管理安全管理计算机网络中心18第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网

9、络设备3路由器的硬件组成路由器的硬件组成路由器一般是路由器一般是专用硬件专用硬件设备设备也可以由也可以由“计算机计算机+软件软件”构成构成硬件路由器本身就是一台专用的计算机，有硬件路由器本身就是一台专用的计算机，有CPU、内存、主板等设备。内存、主板等设备。计算机网络中心19第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备计算机网络中心20第6章 网络物理设计案例：路由器结构案例：路由器结构计算机网络中心21第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备CPU路由器中的路由器中的CPU负责交换路由信息、路由表查找以负责交换路由信息、路由表查找以及转发数据包。及转发数据

10、包。ROM相当于微机中的相当于微机中的BIOS。主要包括：。主要包括：系统加电自检程序（系统加电自检程序（POST）、系统引导区代码、备）、系统引导区代码、备份的份的IOS（通常版本较低）、（通常版本较低）、ROM监控程序。监控程序。计算机网络中心22第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备DRAM类似于微机中的内存。类似于微机中的内存。IOS内容包括：内容包括：路由表项目、路由表项目、ARP缓存、数据包缓存、日志项目和缓存、数据包缓存、日志项目和队列中排队等待发送的分组。除此之外，还包括路队列中排队等待发送的分组。除此之外，还包括路由器配置文件、正在执行的代码和一些临时数

11、据。由器配置文件、正在执行的代码和一些临时数据。FlashMamery（闪存）（闪存）类似于微机中的硬盘。用于存放类似于微机中的硬盘。用于存放IOS。计算机网络中心23第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备NVRAM（非易失性（非易失性RAM）用于保存启动配置文件，容量较小。用于保存启动配置文件，容量较小。背板背板类似于微机中的主板，它运载着路由器电路并收发类似于微机中的主板，它运载着路由器电路并收发网络信息。网络信息。计算机网络中心24第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备4路由器性能指标路由器性能指标路由器吞吐量路由器吞吐量路由器丢包率路由器丢包

12、率吞吐量吞吐量10时，丢包率一般小于时，丢包率一般小于0.1。吞吐量吞吐量80时，丢包率一般小于时，丢包率一般小于0.3。路由器时延路由器时延64字节的字节的IP包时延小于包时延小于1ms；1518字节字节IP包时延小于包时延小于350ms。计算机网络中心25第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备路由表容量路由表容量路由器认证技术指标路由器认证技术指标认证的平均响应时间应当小于认证的平均响应时间应当小于3s。可靠性指标可靠性指标其他指标其他指标支持支持VPN数量、数量、QoS、IP语音、语音压缩、信令支持、语音、语音压缩、信令支持、冗余协议、网管、计费、冗余电源、热插拔组

13、件等。冗余协议、网管、计费、冗余电源、热插拔组件等。计算机网络中心26第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备5路由器的连接端口路由器的连接端口路由器的主要端口如图路由器的主要端口如图6-5所示。所示。局域网端口局域网端口广域网端口广域网端口配置端口配置端口计算机网络中心27第6章 网络物理设计案例：案例：案例：案例：CiscoCisco路由器主要端口路由器主要端口路由器主要端口路由器主要端口计算机网络中心28第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备6Cisco路由器产品系列路由器产品系列计算机网络中心29第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备

14、常用网络设备6.1.3服务器服务器1服务器定义服务器定义服务器一词在网络中有双重含义。服务器一词在网络中有双重含义。服务器主机是运行各种服务器软件，在网络环境中服务器主机是运行各种服务器软件，在网络环境中为客户机提供各种服务的计算机系统。为客户机提供各种服务的计算机系统。服务器发展方向：服务器发展方向：在技术上，群集技术将成为服务器主流；在技术上，群集技术将成为服务器主流；在应用上，高性能专用服务器有很大发展空间。在应用上，高性能专用服务器有很大发展空间。计算机网络中心30第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备2服务器类型服务器类型RISC（精简指令系统）服务器（精简指令

15、系统）服务器表表6-3主要主要RISC服务器服务器公司CPU系列服务器产品操 作 系 统IBMPowerPCIBMRS/6000系列系列IBMAIXSUNSPARCSUNEnterpriseServer系列系列SUNSolarisHPPA-RISCHP9000系列系列HP-UXCompaqAlphaAlphaServer系列系列Tru64UNIX或或OpenVMS计算机网络中心31第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备3PC服务器服务器采用采用Intel或与或与Intel兼容的兼容的CPUIA架构服务器也称为架构服务器也称为PC服务器服务器PC服务器在技术上与服务器在技术

16、上与PC机有很大差别。机有很大差别。PC服务器对数据处理能力、服务器对数据处理能力、I/O性能、可靠性、安全性能、可靠性、安全性、扩展能力和系统检测等方面有严格要求。性、扩展能力和系统检测等方面有严格要求。PC服务器一般运行服务器一般运行Windows、Linux等操作系统。等操作系统。计算机网络中心32第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备图图6-7机箱式服务器（机箱式服务器（HP和和Sun）计算机网络中心33第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备图图6-81U机架式服务器（机架式服务器（IBM）计算机网络中心34第6章 网络物理设计6.1 6.1

17、 常用网络设备常用网络设备4刀片式服务器刀片式服务器每一块每一块“刀片刀片”类似于一个类似于一个独立的服务器独立的服务器。刀片单元包含：刀片单元包含：CPU、硬盘、内存、网络接口等器、硬盘、内存、网络接口等器件，机箱为多个刀片单元提供共享的基础设施（如件，机箱为多个刀片单元提供共享的基础设施（如背板、电源等）。背板、电源等）。每个刀片单元运行自己的系统每个刀片单元运行自己的系统，相互之间没有关联。，相互之间没有关联。不过不过可以使用系统软件将这些单元集合成一个服务可以使用系统软件将这些单元集合成一个服务器集群器集群。计算机网络中心35第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备

18、图图6-9刀片式服务器刀片式服务器计算机网络中心36第6章 网络物理设计案例：刀片系统组成案例：刀片系统组成案例：刀片系统组成案例：刀片系统组成计算机网络中心37第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备5服务器性能技术服务器性能技术吞吐量吞吐量服务器性能以服务器性能以系统响应速度系统响应速度和和作业吞吐量作业吞吐量为代表。为代表。集群（集群（Cluster）技术）技术集群技术将一组相互独立的服务器，通过高速通信集群技术将一组相互独立的服务器，通过高速通信网络组成一个完整的服务器系统，并以单一系统的网络组成一个完整的服务器系统，并以单一系统的模式加以管理，模式加以管理，使多台

19、服务器像一台机器那样工作使多台服务器像一台机器那样工作或者看起来像一台机器或者看起来像一台机器。计算机网络中心38第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备SMP（对称式多处理器）技术（对称式多处理器）技术SMP指在一台计算机上汇集多个指在一台计算机上汇集多个CPU，各，各CPU之间之间共享内存系统及系统总线。共享内存系统及系统总线。I/O子系统性能子系统性能服务器的服务器的I/O（输入（输入/输出）子系统主要包括硬盘系输出）子系统主要包括硬盘系统和总线系统。统和总线系统。计算机网络中心39第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备6服务器可用性技术服务器可

20、用性技术系统可用性系统可用性MTBF/（MTBF+MTBR）MTBF为平均无故障工作时间；为平均无故障工作时间；MTBR为平均修复时为平均修复时间。间。99.9的可用性表示每年有的可用性表示每年有8小时小时的时间设备不能正的时间设备不能正常运行；常运行；99.999的可用性表示每年有的可用性表示每年有5分钟分钟的时间设备不能的时间设备不能正常运行。正常运行。计算机网络中心40第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备9服务器系列产品服务器系列产品国外厂商：国外厂商：IBM、HP、Sun、Compaq、Dell等等国内厂商：国内厂商：浪潮浪潮、曙光、联想等、曙光、联想等IBM、

21、HP提供提供UNIX服务器和服务器和PC服务器服务器Sun公司专注于发展公司专注于发展UNIX服务器服务器Dell只提供只提供PC服务器服务器计算机网络中心41第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备6.1.4防火墙防火墙1防火墙组成防火墙组成防火墙集成了两个以上的以太网卡。防火墙集成了两个以上的以太网卡。防火墙中安装有网络操作系统和专业防火墙程序。防火墙中安装有网络操作系统和专业防火墙程序。防火墙程序主要有包过滤程序、代理服务器程序、防火墙程序主要有包过滤程序、代理服务器程序、路由程序等。路由程序等。防火墙要求非常高的稳定性，并具备较大的系统吞防火墙要求非常高的稳定性，并

22、具备较大的系统吞吐性能。吐性能。 计算机网络中心42第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备 案例：案例：防火墙面板接口防火墙面板接口计算机网络中心43第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备网卡网卡案例：防火墙内部组成案例：防火墙内部组成计算机网络中心44第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备2防火墙产品防火墙产品企业级软件防火墙企业级软件防火墙以色列以色列CheckPoint、微软、微软ISAServer硬件防火墙硬件防火墙Juniper（杰科）公司：（杰科）公司：NetScreenLinkTust（安氏）公司：（安氏）公司：F

23、ireWallCisco公司：公司：PIX瑞典阿姆瑞特：瑞典阿姆瑞特：AMARANTEN天融信公司：网络卫士天融信公司：网络卫士华为华为3COM公司等公司等计算机网络中心45第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备3UTM（统一威胁管理）系统（统一威胁管理）系统UTM是集防火墙、防病毒、是集防火墙、防病毒、VPN、内容过滤、反垃、内容过滤、反垃圾邮件、圾邮件、IDS等技术于一身的主动防御系统。等技术于一身的主动防御系统。UTM产品：产品：Fortinet公司：公司：FortiGateTM1000安氏领信公司：安氏领信公司：LinkTrustUTMJuniper公司：公司：N

24、etScreen-208TMCisco公司：公司：CiscoASA5520计算机网络中心46第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备补充补充：光纤收发器光纤收发器光纤收发器是一种将短距离的双绞线电信号和长距光纤收发器是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光离的光信号进行网络传输的媒体转换设备。信号进行网络传输的媒体转换设备。光纤接口双绞线接口计算机网络中心47第6章 网络物理设计6.1 6.1 常用网络设备常用网络设备补充补充：光纤收发器光纤收发器光纤收发器计算机网络中心48第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质6.2.1双绞线传输介质双绞线传输介质1双绞线的

25、基本特性双绞线的基本特性双绞线有双绞线有4个线对（个线对（8根电缆），双绞线线对之间也根电缆），双绞线线对之间也要按逆时针方向进行扭绕，否则会引起电缆电阻的要按逆时针方向进行扭绕，否则会引起电缆电阻的不匹配，限制网络传输距离。不匹配，限制网络传输距离。计算机网络中心49第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质双绞线可以传输双绞线可以传输模拟电话模拟电话音频信号（如电话线路），音频信号（如电话线路），同样也可以用于同样也可以用于数字信号数字信号传输（如网线）。传输（如网线）。双绞线线规双绞线线规22AWG（线径为（线径为0.63mm）24AWG（线径为（线径为0.5mm）26AWG（

26、线径为（线径为0.4mm）等。）等。线规号越小，线径越粗；传输质量越好，传输距离线规号越小，线径越粗；传输质量越好，传输距离也越长。也越长。计算机网络中心50第6章 网络物理设计计算机网络中心51第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质2双绞线技术指标双绞线技术指标衰减衰减衰减以衰减以dB为单位，为单位，低衰减值表示链路性能好低衰减值表示链路性能好。衰减测量环境温度为衰减测量环境温度为20，衰减会随温度的增加而，衰减会随温度的增加而加大。加大。对于对于5类双绞线链路，温度每增加类双绞线链路，温度每增加1，衰减，衰减增大增大0.4%。如果电缆穿过金属导管，衰减会增加如果电缆穿过金属导

27、管，衰减会增加2%3%。计算机网络中心52第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质近端串扰近端串扰（NearEndCrosstalk，NEXT）NEXT是双绞线中一对线对另一对线的干扰信号。是双绞线中一对线对另一对线的干扰信号。NEXT单位为单位为dB，NEXT绝对值越大串扰越低，传输绝对值越大串扰越低，传输性能越好。性能越好。在在40m内测量到的近端串扰较真实。内测量到的近端串扰较真实。近端串扰计算机网络中心53第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质回波损耗（回波损耗（RSL）线路越短，回波损耗越大。线路越短，回波损耗越大。传输延迟传输延迟最大传输延迟不大于最大传输

28、延迟不大于555ns。直流环路电阻直流环路电阻一对双绞线的电阻之和。一对双绞线的电阻之和。直流环路电阻一般不大于直流环路电阻一般不大于19.2/100m计算机网络中心54第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质衰减串扰比（衰减串扰比（ACR）ACR值较大时表示抗干扰能力强，一般要求至少大值较大时表示抗干扰能力强，一般要求至少大于于10dB。表表6-7双绞线标准测试数据双绞线标准测试数据技技技技 术术术术 指指指指 标标标标3 3 3 3类类类类5 5 5 5类类类类说说说说 明明明明信号率减（信号率减（100m）14.9dB（16MHz）24dB（100MHz）越小越好越小越好NE

29、XT近端串近端串扰（100m）19.3dB（16MHz）27.1dB（100MHz）越大越好越大越好RSL回波回波损耗（耗（100m）12dB23dB越大越好越大越好分布分布电容（容（1kHz）330pf/100m330pf/100m越小越好越小越好直流直流环路路电阻（阻（20C）9.38/100m5%9.38/100m5%越小越好越小越好阻抗特性阻抗特性100+15%100+15%计算机网络中心55第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质6.2.2光纤传输介质光纤传输介质1光纤的基本特性光纤的基本特性光纤的光纤的纤芯纤芯采用高纯度的二氧化硅，并掺有少量的采用高纯度的二氧化硅，并掺

30、有少量的掺杂剂，以提高纤芯的光折射率。掺杂剂，以提高纤芯的光折射率。包层包层也是高纯度的二氧化硅，也掺杂了一些掺杂剂，也是高纯度的二氧化硅，也掺杂了一些掺杂剂，主要是降低包层的光折射率。主要是降低包层的光折射率。涂层涂层一般采用丙烯酸酯、硅橡胶、尼龙等材料，以一般采用丙烯酸酯、硅橡胶、尼龙等材料，以增加机械强度和可弯曲性能。增加机械强度和可弯曲性能。计算机网络中心56第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质计算机网络中心57第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质光纤通信的优点光纤通信的优点通信容量大（通信容量大（理论可达理论可达25Tb/s）、保密好、抗电磁波）、保密

31、好、抗电磁波幅射干扰、防雷击、传输距离长（幅射干扰、防雷击、传输距离长（无中继下可达无中继下可达200km）。）。光纤通信的缺点光纤通信的缺点光纤连接困难，成本较高。光纤连接困难，成本较高。计算机网络中心58第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质光传输工作原理光传输工作原理光纤通过特定角度射入光纤的光来工作，光纤的光纤通过特定角度射入光纤的光来工作，光纤的包层就象一面镜子，使光纤在纤芯内反射。包层就象一面镜子，使光纤在纤芯内反射。光纤内的反射决定了光如何在光纤中传播。光纤内的反射决定了光如何在光纤中传播。如果光纤纤芯与包层的折射率小于如果光纤纤芯与包层的折射率小于1，则所有角，则

32、所有角度小于或等于度小于或等于8度的、射到包层上的光都将继续留在度的、射到包层上的光都将继续留在光束中光束中。计算机网络中心59第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质光纤的传输性能光纤的传输性能一条光纤能不能进行双向或多信道传输，取决于一条光纤能不能进行双向或多信道传输，取决于采用的传输技术和光源技术。采用的传输技术和光源技术。以太网目前仅支持单信道下的单向传输，双向通以太网目前仅支持单信道下的单向传输，双向通信时，需使用两条光纤。信时，需使用两条光纤。DWDM光通信技术，可以实现单条光纤的多信道光通信技术，可以实现单条光纤的多信道同时传输，甚至单条光纤下的双向信号传输。但是，同

33、时传输，甚至单条光纤下的双向信号传输。但是，DWDM实现成本很高。实现成本很高。计算机网络中心60第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质2多模光纤多模光纤光在光纤中的传输路径称为光在光纤中的传输路径称为“模模”，可传输多路径，可传输多路径光波的光纤称为多模光纤光波的光纤称为多模光纤可将多模光纤简单的理解为传输多束光波的光纤可将多模光纤简单的理解为传输多束光波的光纤。值得注意的是，多模光纤只能单向传输，而且不能值得注意的是，多模光纤只能单向传输，而且不能同时传输多个信号。同时传输多个信号。计算机网络中心61第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质补充：光纤的工作窗口（工

34、作波长）补充：光纤的工作窗口（工作波长）计算机网络中心62第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质补充：补充：补充：补充：1550nm1550nm低损耗波段低损耗波段低损耗波段低损耗波段计算机网络中心63第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质表表6-8光纤技术性能参数光纤技术性能参数ITU标准光纤模式纤芯/包层直径基准波长最大衰减最大带宽G.651多模多模50/125m850nm3.5dB/km500MHz/kmG.651多模多模50/125m1300nm1.5dB/km500MHz/kmG.651多模多模62.5/125m850nm3.5dB/km160MHz/km

35、G.651多模多模62.5/125m1300nm1.5dB/km500MHz/kmG.652单模模9/125m1310nm1dB/kmG.653单模模9/125m1550nm1dB/km计算机网络中心64第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质多模光纤的应用多模光纤的应用多模光纤主要用于局域网。多模光纤主要用于局域网。多模光纤有较强的抗弯曲能力，特别适合于多接头多模光纤有较强的抗弯曲能力，特别适合于多接头的短距离应用。的短距离应用。多模光纤普遍采用价格低廉的发光二极管（多模光纤普遍采用价格低廉的发光二极管（LED）作为光源作为光源。多模光纤的系统费用仅为单模光纤系统的多模光纤的系统

36、费用仅为单模光纤系统的1/4左右。左右。计算机网络中心65第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质3单模光纤单模光纤当光纤纤芯的几何尺寸与光波波长大致相同，如纤当光纤纤芯的几何尺寸与光波波长大致相同，如纤芯直径在芯直径在510m范围时，光波在光纤中以一种模式范围时，光波在光纤中以一种模式进行传播，这种光纤称为单模光纤进行传播，这种光纤称为单模光纤可将单模光纤理解为传输一束光波的光纤可将单模光纤理解为传输一束光波的光纤单模光纤具有极大的传输带宽，适用于大容量和长单模光纤具有极大的传输带宽，适用于大容量和长距离的通信系统。距离的通信系统。计算机网络中心66第6章 网络物理设计6.2 6

37、.2 传输介质传输介质单模光纤的国际标准单模光纤的国际标准ITU-TG.652、G.653、G.654、G.655等。等。G.652光纤在我国占光纤在我国占90%以上的市场。以上的市场。G.652光纤在光纤在1310nm波长时性能最佳，但绝大部分用波长时性能最佳，但绝大部分用户使用户使用1550nm波长光纤，因为波长光纤，因为1310nm波长无实用化波长无实用化激光放大器。激光放大器。G.652光纤可用于光纤可用于2.5Gb/s以下的光信号传输以下的光信号传输。G.653和和G.654光纤在国内很少使用。光纤在国内很少使用。计算机网络中心67第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质

38、4光纤的特性参数光纤的特性参数衰减系数：衰减系数：每公里光纤对光信号功率的衰减值每公里光纤对光信号功率的衰减值（dB/km）。模式色散：光信号随传输距离增大时光线的扩散。模式色散：光信号随传输距离增大时光线的扩散。多模光纤存在模式色散多模光纤存在模式色散单模光纤不存在模式色散单模光纤不存在模式色散 计算机网络中心68第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质5光纤跳线光纤跳线光纤跳线也称为光纤跳线也称为尾纤尾纤，一般为，一般为2芯软光纤，一般在尾芯软光纤，一般在尾纤两端已经连接好了纤两端已经连接好了SC（方头）或（方头）或ST（圆头）的光（圆头）的光纤连接器（光纤接头）纤连接器（光纤

39、接头）多模尾纤外观为橙色，单模尾纤外观为黄色多模尾纤外观为橙色，单模尾纤外观为黄色。布线时尾纤应当与室内光纤布线系统为同一种光纤布线时尾纤应当与室内光纤布线系统为同一种光纤类型。类型。计算机网络中心69第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质5光纤跳线光纤跳线计算机网络中心70第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质6光缆光缆光缆由多根光纤制作在一个塑料套管内。光缆由多根光纤制作在一个塑料套管内。计算机网络中心71第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质7光纤的连接光纤的连接永久性连接：永久性连接：也称为热熔接，衰减值为也称为热熔接，衰减值为0.010.03

40、dB/点点。应急连接：应急连接：用机械和化学的方法，将两根光纤粘接在一起，衰用机械和化学的方法，将两根光纤粘接在一起，衰减为减为0.10.3dB/点点。活动连接：活动连接：用光纤接头将光缆连接起来，衰减为用光纤接头将光缆连接起来，衰减为1dB/接头接头。计算机网络中心72第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质9光缆在网络中的应用光缆在网络中的应用表表6-10局域网光缆传输技术指标局域网光缆传输技术指标网网络类型型波波长（nm）光光缆最最长传输距距离离光光缆的的链路路衰衰减减多多模模62.5/125m多多模模50/125m单模模9/125m多多模模62.5/125m多多模模50/1

41、25m单模模9/125m100Base-FX13002000m2000mNS11dB6.3dBNS100Base-SX850300m300mNS4.0dB4.0dBNS1000Base-LX1300550m550m5000m4.0dB3.5dB4.7dB计算机网络中心73第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质补充：同轴电缆补充：同轴电缆铜铜芯芯绝缘层绝缘层屏蔽层屏蔽层护套护套计算机网络中心74第6章 网络物理设计6.2 6.2 传输介质传输介质补充补充：典型传输介质比较典型传输介质比较典型传输介质比较典型传输介质比较传输媒体费 用速 度衰 减电磁干扰安全性双绞线低110G高高低同

42、轴电缆中等1M100M中等中等低光纤高10M10G低低高无线电中等150M高高低微波高1M100M变化高中等卫星高1M100M变化高中等计算机网络中心75第6章 网络物理设计6.3 6.3 综合布线综合布线6.3.1综合布线系统设计综合布线系统设计1综合布线系统的工作范围综合布线系统的工作范围定义：定义：综合布线系统综合布线系统（GCS）采用开放式星型拓扑采用开放式星型拓扑结构，满足数据、电话、电视、视频监控等多媒体结构，满足数据、电话、电视、视频监控等多媒体业务的需要，支持双绞线、光纤、同轴电缆等各种业务的需要，支持双绞线、光纤、同轴电缆等各种传输介质传输介质,支持高速网络应用。支持高速网络

43、应用。综合布线系统目前仅是计算机网络布线而已综合布线系统目前仅是计算机网络布线而已，目前，目前能综合各种弱电信号的布线系统实际不存在。能综合各种弱电信号的布线系统实际不存在。计算机网络中心76第6章 网络物理设计6.3 6.3 综合布线综合布线2综合布线系统的组成综合布线系统的组成综合布线系统由综合布线系统由6个子系统组成：个子系统组成：建筑群子系统；建筑群子系统；工作区子系统；工作区子系统；水平子系统；水平子系统；垂直干线子系统；垂直干线子系统；管理区子系统；管理区子系统；设备间子系统。设备间子系统。计算机网络中心77第6章 网络物理设计6.3 6.3 综合布线综合布线综合布线系统采用综合布

44、线系统采用星型拓朴结构星型拓朴结构，结构下的每个分，结构下的每个分支子系统是支子系统是相对独立的单元相对独立的单元，对每个分支单元系统，对每个分支单元系统的改动不会影响其他子系统。的改动不会影响其他子系统。计算机网络中心78第6章 网络物理设计计算机网络中心79第6章 网络物理设计6.3 6.3 综合布线综合布线3综合布线系统设计综合布线系统设计设计步骤设计步骤获取或绘制用户建筑群平面图；获取或绘制用户建筑群平面图；分析用户需求，生成信息点安装位置清单；分析用户需求，生成信息点安装位置清单；建筑群布线路由设计，主建筑布线路由设计，绘制建筑群布线路由设计，主建筑布线路由设计，绘制布线施工图；布线

45、施工图；编制布线材料清单。编制布线材料清单。计算机网络中心80第6章 网络物理设计补充：补充：补充：补充：综合布线工作过程综合布线工作过程综合布线工作过程综合布线工作过程计算机网络中心81第6章 网络物理设计6.3 6.3 综合布线综合布线综合布线设计中应考虑的问题综合布线设计中应考虑的问题用户的位置及他们之间的最长距离；用户的位置及他们之间的最长距离；用户位置发生变化的概率；用户位置发生变化的概率；交换机与信息节点之间的最大距离；交换机与信息节点之间的最大距离；电缆走线的限制和电缆弯曲半径的限制；电缆走线的限制和电缆弯曲半径的限制；设备间、电缆井、天花板等的可用空间。设备间、电缆井、天花板等

46、的可用空间。计算机网络中心82第6章 网络物理设计6.3 6.3 综合布线综合布线4布线线槽或暗管的计算布线线槽或暗管的计算暗管或线槽的横截面积必须大于线缆横截面积之和暗管或线槽的横截面积必须大于线缆横截面积之和的的3倍。倍。计算机网络中心83第6章 网络物理设计计算机网络中心84第6章 网络物理设计信息模块信息模块光纤配线箱光纤配线箱线路测试工具线路测试工具信息插座面板信息插座面板光纤熔接机光纤熔接机计算机网络中心85第6章 网络物理设计补充：综合布线补充：综合布线补充：综合布线补充：综合布线计算机网络中心86第6章 网络物理设计6.3 6.3 综合布线综合布线6.3.2建筑群子系统设计建筑

47、群子系统设计建筑群子系统一般采用多模或单模建筑群子系统一般采用多模或单模光缆作为主干传光缆作为主干传输介质输介质。室外敷设光缆一般有三种方法：室外敷设光缆一般有三种方法：架空、直埋和地下架空、直埋和地下管道管道。如果在同一个沟内埋入了其他的图像和监控电缆，如果在同一个沟内埋入了其他的图像和监控电缆，应设立明显的共用标志应设立明显的共用标志。计算机网络中心87第6章 网络物理设计6.3 6.3 综合布线综合布线6.3.3工作区子系统设计工作区子系统设计工作区子系统包括办公室、作业间等需要电话、计工作区子系统包括办公室、作业间等需要电话、计算机等设备的区域。算机等设备的区域。基本型配置：基本型配置

48、：9一个信息插座一个信息插座（数据或语音）。（数据或语音）。增强型配置：增强型配置：9两个信息插座两个信息插座（1个数据，个数据，1个语音）。个语音）。计算机网络中心88第6章 网络物理设计6.3 6.3 综合布线综合布线工作区工作区RJ-45接头的需求量按公式（接头的需求量按公式（6-5）估算：）估算：m=n4+n415%式中：式中：m为为RJ-45接头总需求量；接头总需求量；n为信息点总数。为信息点总数。工作区信息模块插座如图工作区信息模块插座如图6-18所示。所示。工作区信息模块的需求量为公式（工作区信息模块的需求量为公式（6-6）所示：）所示：m=n+n3%式中：式中：m为信息模块总需

49、求量；为信息模块总需求量；n为信息点总数。为信息点总数。计算机网络中心89第6章 网络物理设计6.3 6.3 综合布线综合布线6.3.4水平子系统设计水平子系统设计1水平子系统布线水平子系统布线水平子系统包括楼层水平线缆或光缆、桥架、预埋水平子系统包括楼层水平线缆或光缆、桥架、预埋管道、信息插座等。管道、信息插座等。水平子系统结构如图水平子系统结构如图6-19所示所示水平布线长度如图水平布线长度如图6-20所示。所示。计算机网络中心90第6章 网络物理设计6.3 6.3 综合布线综合布线2水平子系统设计案例水平子系统设计案例每楼层水平子系统所需双绞线计算：每楼层水平子系统所需双绞线计算：S=（

50、A+B）/2）110%）7+6）n）/305）+1S为一个楼层需要的水平布线数量（箱）；为一个楼层需要的水平布线数量（箱）；A为楼层最远信息点距离（为楼层最远信息点距离（m）；）；B为楼层最近信息点距离（为楼层最近信息点距离（m）；）；2为平均系数；为平均系数；计算机网络中心91第6章 网络物理设计6.3 6.3 综合布线综合布线110%中，其中中，其中10%为布线布线误差裕量；为布线布线误差裕量；7为楼层高度裕量（为楼层高度裕量（m）；）；6为端接长度（为端接长度（m）；）；n为楼层内信息点数量（个）；为楼层内信息点数量（个）；305为一箱双绞线长度（为一箱双绞线长度（m）；）；1为备用裕量

51、（箱）。为备用裕量（箱）。计算机网络中心92第6章 网络物理设计计算机网络中心93第6章 网络物理设计6.3 6.3 综合布线综合布线6.3.5垂直干线子系统设计垂直干线子系统设计垂直干线子系统由连接垂直干线子系统由连接主配线间（主配线间（MDF）与与中间配中间配线间（线间（IDF）之间的干线光缆及大对数电缆组成。之间的干线光缆及大对数电缆组成。主配线间一般安排在中心机房主配线间一般安排在中心机房楼层信息点较少时，垂直干线电缆宜采用楼层信息点较少时，垂直干线电缆宜采用分支递减分支递减的连接方式；的连接方式；楼层信息点较多时，垂直干线电缆宜采用楼层信息点较多时，垂直干线电缆宜采用点对点连点对点连

52、接接方式。方式。计算机网络中心94第6章 网络物理设计6.3 6.3 综合布线综合布线6.3.6管理子系统设计管理子系统设计布线设备布线设备：机柜、双绞线配线架、光纤跳线架等；机柜、双绞线配线架、光纤跳线架等；网络材料：网络材料：光缆、尾纤、双绞线、跳线、大对数电缆等；光缆、尾纤、双绞线、跳线、大对数电缆等；网络设备：网络设备：语音主干采用语音主干采用110型卡接式配线架。型卡接式配线架。计算机网络中心95第6章 网络物理设计6.3 6.3 综合布线综合布线6.3.7设备间子系统设计设备间子系统设计设备间子系统也称为中心机房，或设备间子系统也称为中心机房，或IDC中心机房主要用于安装网络设备、

53、电信设备、有线中心机房主要用于安装网络设备、电信设备、有线电视设备、安全监控设备、综合布线设备等。电视设备、安全监控设备、综合布线设备等。设备间的建设应按机房建设国家标准。设备间的建设应按机房建设国家标准。计算机网络中心96第6章 网络物理设计计算机网络中心97第6章 网络物理设计6.3 6.3 综合布线综合布线6.3.8综合布线设计中应当注意的问题综合布线设计中应当注意的问题电缆弯曲半径电缆弯曲半径电缆弯曲半径不得低于电缆直径的电缆弯曲半径不得低于电缆直径的8倍。倍。电缆重量电缆重量环境温度环境温度应用环境应用环境计算机网络中心98第6章 网络物理设计水平系统水平系统信息模块数量信息模块数量

54、/ /种类，面板型号种类，面板型号/ /数量；数量；水平线缆种类水平线缆种类/ /数量；数量；用户区跳线类型用户区跳线类型/ /数量；数量；主干系统主干系统语音主干类型语音主干类型/ /数量；数量；数据主干类型数据主干类型/ /数量；数量；设备间系统设备间系统语音主设备间内配线架类型语音主设备间内配线架类型/ /数量；数量；数据主设备间内配线架类型数据主设备间内配线架类型/ /数量；数量；相关跳线类型相关跳线类型/ /数量；数量；其他系统其他系统铜缆安装工具铜缆安装工具/ /测试仪表；测试仪表；光缆安装工具光缆安装工具/ /消耗品消耗品/ /测试仪表；测试仪表；建筑群系统建筑群系统室外铜缆类型

55、室外铜缆类型/ /数量；数量；室外光缆类型室外光缆类型/ /数量；数量；电气保护配线架类型电气保护配线架类型/ /数量；数量；管理系统管理系统楼层配线间内水平配线架类型楼层配线间内水平配线架类型/ /数量；数量；楼层配线间内语音楼层配线间内语音/ /数据主干配线架类型数据主干配线架类型/ /数量；数量；相关跳线类型相关跳线类型/ /数量；数量；补充补充：综合布综合布线系统线系统设计中设计中应当考应当考虑的问虑的问题题计算机网络中心99第6章 网络物理设计6.4 6.4 网络互连网络互连6.4.1网络互联的内容网络互联的内容网络设备互联网络设备互联关注网络设备是否提供了遵循共同标准的接口。关注网

56、络设备是否提供了遵循共同标准的接口。网络链路互联网络链路互联包括传输介质互联与信号转换设备。包括传输介质互联与信号转换设备。网络系统互联网络系统互联不同网络系统互联时，需要路由器进行路由寻址和不同网络系统互联时，需要路由器进行路由寻址和通信协议转换。通信协议转换。计算机网络中心100第6章 网络物理设计6.4 6.4 网络互连网络互连网络服务互联网络服务互联网络应用层上的软件互联，它涉及到不同网络操作网络应用层上的软件互联，它涉及到不同网络操作系统的互联、网络服务系统软件地互联、用户认证系统的互联、网络服务系统软件地互联、用户认证计费、数据的加密解密等问题。计费、数据的加密解密等问题。计算机网

57、络中心101第6章 网络物理设计6.4 6.4 网络互连网络互连6.4.2网络线路互连网络线路互连1RJ-45接头接头计算机网络中心102第6章 网络物理设计6.4 6.4 网络互连网络互连T568A和和T568B的线序的线序在网络工程中，通常采用在网络工程中，通常采用T568B标准接线标准接线。表表6-13EIA/TIA568标准线序与色标标准线序与色标引引引引 脚脚脚脚 编编编编 号号号号1 1 1 12 2 2 23 3 3 34 4 4 45 5 5 56 6 6 67 7 7 78 8 8 8T568B线对线对2线对2线对3线对1线对1线对3线对4线对4T568B信号信号TD+TD-

58、RD+NCNCRD-NCNCT568B色色标橙白橙白橙橙绿白白蓝蓝白白绿棕白棕白棕棕T568A色色标绿白白绿橙白橙白蓝蓝白白橙橙棕白棕白棕棕计算机网络中心103第6章 网络物理设计6.4 6.4 网络互连网络互连2直通电缆直通电缆接线方法接线方法 直通电缆用于：直通电缆用于：计算机计算机信息插座信息插座路由器路由器交换机交换机计算机计算机交换机交换机服务器服务器交换机交换机DTEDCE等设备的连接。等设备的连接。表表6-14直通电缆接线顺序直通电缆接线顺序接头引脚编号接头引脚编号1 12 23 34 45 56 67 78 8接接头A（T568B）橙白橙白橙橙绿白白蓝蓝白白绿棕白棕白棕棕接接头

59、B（T568B）橙白橙白橙橙绿白白蓝蓝白白绿棕白棕白棕棕计算机网络中心104第6章 网络物理设计6.4 6.4 网络互连网络互连3交叉电缆交叉电缆接线方法接线方法交叉电缆广泛用于：交叉电缆广泛用于：计算机计算机计算机计算机交换机交换机交换机交换机路由器路由器计算机计算机集线器集线器交换机交换机DTEDTE等设备的连接。等设备的连接。表表6-15交叉电缆接线顺序交叉电缆接线顺序接头引脚编号接头引脚编号1 12 23 34 45 56 67 78 8接接头A（T568B）橙白橙白橙橙绿白白蓝蓝白白绿棕白棕白棕棕接接头B（T568A）绿白白绿橙白橙白蓝蓝白白橙橙棕白棕白棕棕计算机网络中心105第6章

60、 网络物理设计6.4 6.4 网络互连网络互连4反转电缆反转电缆接线方法接线方法反转电缆用于将计算机连到交换机（或路由器）的反转电缆用于将计算机连到交换机（或路由器）的控制端口（控制端口（Console），实现从计算机串口（），实现从计算机串口（COM）到路由器控制台端口的通信。到路由器控制台端口的通信。表表6-16反转电缆接线顺序反转电缆接线顺序接头引脚编号接头引脚编号1 12 23 34 45 56 67 78 8接接头A（T568B）橙白橙白橙橙绿白白蓝蓝白白绿棕白棕白棕棕接接头B（T568B反反转）棕棕棕白棕白绿蓝白白蓝绿白白橙橙橙白橙白计算机网络中心106第6章 网络物理设计6.4

61、6.4 网络互连网络互连6.4.2交换机设备互连交换机设备互连交换机之间的连接：交换机之间的连接：级联级联和和堆叠堆叠。1交换机之间的级联交换机之间的级联交换机级联的主要目的是延长网络传输距离交换机级联的主要目的是延长网络传输距离。不同品牌的交换机之间，也可以通过级联方式扩展不同品牌的交换机之间，也可以通过级联方式扩展网络。网络。级联的两种方式：级联的两种方式：星型级联、总线级联星型级联、总线级联。计算机网络中心107第6章 网络物理设计6.4 6.4 网络互连网络互连计算机网络中心108第6章 网络物理设计6.4 6.4 网络互连网络互连交换机一端为交换机一端为普通端口普通端口，另一端为，另

62、一端为特殊端口特殊端口时，使时，使用用直通电缆直通电缆进行连接。进行连接。交换机交换机两个端口均为普通端口两个端口均为普通端口或均为特殊端口时，或均为特殊端口时，使用使用交叉电缆交叉电缆进行级联。进行级联。2交换机之间的堆叠交换机之间的堆叠交换机的堆叠可以实现网络端口和容量的扩展。交换机的堆叠可以实现网络端口和容量的扩展。不是所有交换机都支持堆叠；不是所有交换机都支持堆叠；堆叠需要专门的堆叠电缆和专门的堆叠模块。堆叠需要专门的堆叠电缆和专门的堆叠模块。计算机网络中心109第6章 网络物理设计6.4 6.4 网络互连网络互连交换机的堆叠的两种模式：交换机的堆叠的两种模式：菊花链堆叠菊花链堆叠和和

63、星型堆叠星型堆叠。菊花链堆叠模式菊花链堆叠模式菊花链堆叠需要专用的堆叠电缆，将多台交换机以菊花链堆叠需要专用的堆叠电缆，将多台交换机以环路方式串接起来。环路方式串接起来。菊花链堆叠模式传输效率较低，因此堆叠层数不宜菊花链堆叠模式传输效率较低，因此堆叠层数不宜太多。太多。计算机网络中心110第6章 网络物理设计6.4 6.4 网络互连网络互连冗余链路计算机网络中心111第6章 网络物理设计6.4 6.4 网络互连网络互连星型堆叠模式星型堆叠模式星型堆叠使用高速堆叠电缆将交换机的内部总线连星型堆叠使用高速堆叠电缆将交换机的内部总线连接成为一条高速链路。接成为一条高速链路。星型堆叠的传输速度要远远超

64、过交换机级联模式。星型堆叠的传输速度要远远超过交换机级联模式。一个叠堆的若干台交换机可以视为一台交换机进行一个叠堆的若干台交换机可以视为一台交换机进行管理。管理。星型堆叠的缺点是对主堆叠交换机要求非常高。星型堆叠的缺点是对主堆叠交换机要求非常高。计算机网络中心112第6章 网络物理设计6.4 6.4 网络互连网络互连计算机网络中心113第6章 网络物理设计6.4 6.4 网络互连网络互连计算机网络中心114第6章 网络物理设计6.4 6.4 网络互连网络互连计算机网络中心115第6章 网络物理设计 课程讨论课程讨论（1）有人提出）有人提出“大部分软件功能可以使用硬件实现，大部分软件功能可以使用

65、硬件实现，大部分硬件功能也可以由软件实现大部分硬件功能也可以由软件实现”，你如何看待，你如何看待这个问题。这个问题。（2）绝大部分传输介质既可以传输基带信号，也可以）绝大部分传输介质既可以传输基带信号，也可以传输频带信号，这种说法成立吗，为什么？传输频带信号，这种说法成立吗，为什么？（3）综合布线今后有可能成为数据、语音、视频三网）综合布线今后有可能成为数据、语音、视频三网合一的布线方式吗？合一的布线方式吗？（4）网络中心机房的设计应当注意哪些问题。）网络中心机房的设计应当注意哪些问题。（5）网络互连需要进行哪些软件安装和配置。）网络互连需要进行哪些软件安装和配置。计算机网络中心116第6章 网络物理设计【本章结束本章结束】计算机网络中心117第6章 网络物理设计