网络传输介质以及以太网规范

本章主要总结网络传输介质一些简单基础知识，只做简单了解，不过分深究

1. 关于传输介质

通信网络除了包含通信设备本身之外，还包含连接这些设备的传输介质，如同轴电缆、双绞线和光纤等。不同的传输介质具有不同的特性，这些特性直接影响到通信的诸多方面，如线路编码方式、传输速度和传输距离等

通过物理介质连连接的简单网络

2. 介质种类

• 同轴电缆
  这种同轴电缆是早期使用的，现在已经基本没用了，用的都是BNC接头，以及这种电缆在网络互连时候出现冲突非常的明显，且带宽非常低。
  
• 双绞线
  

这种物理介质到现在还是很常用的，由于网络传输过程中，我们都知道电流在传输过程中都有可能出现磁场，所以为防止两根线路磁场间的干扰，将两根线尽可能绞合在一起，尽可能垂直，避免磁场叠加，就形成了下图中的双绞线

种类:

1. 非屏蔽双绞线(UTP) 价格低廉 用途广泛 企业 教育
2. 屏蔽双绞线(STP) 绝缘套管铝箔包裹 价格较高 用于军队等

按照设备连接结构分类：

1. 直通线 正线 两端都采用同一线序(568A||568B) 连接异构设备
2. 反线(交叉线条) 两端线序不同 (568A&&568B) 连接同构设备

这一连接方式常使网络工作人员出错，对此如今的解决方案为：
网络端口自动翻转：在新的网卡中 网卡芯片自动检测接口网线线序 完成自动配置

cat7 10吉比特的以太网当中，即万兆以太网，且如今已是屏蔽双绞线了，而我们如今常用的是常用超5类 6类

• 光纤

按照传输光信号数量

1. 单模光纤:只传输一种光信号，具有极宽的带宽，使用大容量，长距离的光纤通信
2. 多模光纤：传输多种光信号，模电色散大，传输距离短。多用于局域网。

按照光纤芯分类

1. 单芯光纤 只有一根光纤芯
2. 集成两根单芯光纤

• 波长型号(上述模块也包含的参数)

1. SX 短波 850nm 距离 220-550nm 多模 橘红色 LED(发光二极管)
2. LX 长波 1310nm 550-10km 单模 黄色 LD(激光二极管)
3. LH/ZX 超长波 1550nm 10-100km 单模 黄色 LD(激光二极管)

• 光模块

1. GBIC
   千兆位电信号转换为光信号接口器件
2. SFP
   GBIC升级版

• 光纤模块

1. eSFP-GE-SX-MM850 光模块eSFP-GE-多模模块(850nm 0.5km LC)
2. eSFP-GE-LX-SM1310 光模块eSFP-GE-单模模块(1310nm 10km LC)
3. S-SFP-GE-LH40-SM1310 光模块eSFP-GE-单模模块(1310nm 40km LC)
4. S-SFP-GE-LH40-SM1550 光模块eSFP-GE-单模模块(1550nm 40km LC)
5. S-SFP-GE-LH80-SM1550 光模块eSFP-GE-单模模块(1550nm 80km LC)
6. eSFP-GE-ZX100-SM1550 光模块eSFP-GE-单模模块(1550nm 100km LC)

• 光纤接口类型 (前两种最常用为卡式的)

1. SC
2. LC
3. ST
4. FC
5. MT-RJ(淘汰)

• 交换机接口类型
  
  千兆光模块SFP 万兆光模块SFP+ 偶尔可见XFP(速率为10G 并且是串行光收发模块的一种标准化封装，主要用于数据通讯和电信传输网的光纤传输)

与光缆区别
光缆由多根光纤和塑料保护套管及塑料外皮构成
海底光缆 我国海底光缆虽少 但是正由于“入口”少 所以网络安全防护变得相对方便。

光纤跳线：带有连接器和保护层的光纤

• 光纤转换器

1. 光电转换器：俗称 光猫 ，如家用 企业级 ADSL猫
2. 波长转换器 提供850 1310 1550nm之间的光波转换及放大，此种设备也可以用来做有源光放大器，从而增加网络传输带宽和传输距离，并大大降低了网络成本，同时也提高网络安全性。

• 串口电缆
  一般用在广域网线路上，保证传输稳定性，同步性
  

2. 关于冲突域

解决方案：

• 半双工信道：
  如下图，若采取半双工，由于收发都是一个通道，就需要采取csma/cd（载波监听多点加入/碰撞检测），原理很简单，就以上图为例，若a向b发送数据，这时候c也向b发送数据，彼此都检测到了通道上有人发送数据,于是两个人都把信号阻塞，并向线路发送阻塞信号，并分别设置等待时间，例如:a 2s，b 3s如此类推，但a等待时间结束就向线路发送数据。

• 全双工：由于双绞线采取不同通道，一个收一个发，例如 ：1、3 发送数据， 2、6收数据，故可避免冲突

快速以太网规范
IEEE 802.3u 快速以太网标准定义了一下三种不同的快速以太网规范

1. 100Base-Tx:采用两队(4根)芯线的5类或者超5类非屏蔽双绞线作为传输介质
2. 100Base-T4:采用四队芯线作为普通3类 4类 5类双绞线作为传输介质
3. 100Base-FX 采用光纤作为传输介质
   注：802.3u MAC子层仍保留csma/cd,而且编码使用4b 5b而不是曼彻斯特编码

吉比特(千兆以太网)

允许1Gb/s下全双工和半双工两种工作在半双工方式下使用CSMA/CD协议（全双工不需要使用CSMA/CD）
10吉比特以太网和100吉比特以太网
10吉比特以太网与10Mb/s 100Mb/s 1Gb/s以太网帧格式完全相同，其中10吉比特以太网还保留了802.3标准规定以太网最小和最大帧长，便于升级，且只作用于全双工，因此不支持CSMA/CD
万兆以太网规范
标准：
2002 IEEE802.3ae
2004 IEEE802.3ak
2006 IEEE802.3an
2007 IEEE802.3ap

规范
官方：保留原有的以太网帧结构 标准分为IEEE802.3z(1000Base-LX 1000Base-LX)和IEEE802.3ab(1000Base-CX 1000Base-T)，括号中1000代表带宽，Base代表基带传输
非官方：1000Base-LH(长波) 1000Base-ZX(超长波) 1000Base-LX10 (长波) 1000Base-BX10 1000Base-TX

物理层：

注释：
TX表示电接口（双绞线）
FX表示光接口（光纤）
SX表述短距离的光接口
LX表示长答距离光接口（1310nm）
ZX表示长距离光接口（1500nm）

1000Base-SX
1000Base-LX
1000Base-CX(铜线)
1000Base-T(常见)：基于四对双绞线，全双工运行，使用 四对5类线 Utp(超5类 6类 7类) 传输距离100m，是企业LAN最常见的LAN中最常用的千兆以太网标准，兼容性好，成本低

基于双绞线的千兆以太网规范
1000Base-CX 传输距离25m，适用于主干交换机与主服务器之间的短距离连接
1000Base-T 最常用的千兆以太网标准
1000Base-TX

使用告诉以太网进行矿宽带接入
以太网成功把速率提高到1-10Gb/s所覆盖的地理范围也扩展到城域网和广域网，因此人们正在尝试使用以太网进行宽带接入，若成功则可实现端到端的以太网传输，且中间不需要进行帧格式转换，从而提高传出效率以及降低网络成本

总结

• 企业网络中部署千兆以太网时使用哪种传输介质？
  超五类的双绞线 、 光纤等
• 什么是冲突域？
  网络发送数据包时出现的冲突的区域
• CSMA/CD的作用是什么？
  避免冲突，原理通俗来说就是"先听后发" 、“边听边发”、 “碰撞停止”、 “随机再发”