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共享式局域网

1引言

以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。该标准定义了在局域网（LAN）

中采用的电缆类型和信号处理方法。以太网在互联设备之间以10~100Mbps的速率传送信息

包，双绞线电缆10BaseT以太网由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成为应用最

为广泛的以太网技术。直扩的无线以太网可达11Mbps，许多制造供应商提供的产品都能采用

通用的软件协议进行通信，开放性最好。

2以太网的连接

2.1拓扑结构

总线型：所需的电缆较少、价格便宜、管理成本高，不易隔离故障点、采用共享的访问

机制，易造成网络拥塞。早期以太网多使用总线型的拓扑结构，采用同轴缆作为传输介质，

连接简单，通常在小规模的网络中不需要专用的网络设备，但由于它存在的固有缺陷，已经

逐渐被以集线器和交换机为核心的星型网络所代替。

星型：管理方便、容易扩展、需要专用的网络设备作为网络的核心节点、需要更多的网

线、对核心设的可靠性要求高。采用专用的网络设备（如集线器或交换机）作为核心节点，

通过双绞线将局域网中的各台主机连接到核心节点上，这就形成了星型结构。星型网络虽然

需要的线缆比总线型多，但布线和连接器比总线型的要便宜。此外，星型拓扑可以通过级联

的方式很方便的将网络扩展到很大的规模，因此得到了广泛的应用，被绝大部分的以太网所

采用。

2.2传输介质

以太网可以采用多种连接介质，包括同轴缆、双绞线和光纤等。其中双绞线多用于从主

机到集线器或交换机的连接，而光纤则主要用于交换机间的级联和交换机到路由器间的点到

点链路上。同轴缆作为早期的主要连接介质已经逐渐趋于淘汰。

2.3接口的工作模式

以太网卡可以工作在两种模式下：半双工和全双工。

半双工：半双工传输模式实现以太网载波监听多路访问冲突检测。传统的共享LAN是在

半双工下工作的，在同一时间只能传输单一方向的数据。当两个方向的数据同时传输时，就

会产生冲突，这会降低以太网的效率。

全双工：全双工传输是采用点对点连接，这种安排没有冲突，因为它们使用双绞线中两

个独立的线路，这等于没有安装新的介质就提高了带宽。例如在上例的车站间又加了一条并

行的铁轨，同时可有两列火车双向通行。在双全工模式下，冲突检测电路不可用，因此每

个双全工连接只用一个端口，用于点对点连接。标准以太网的传输效率可达到50%～60%的

带宽，双全工在两个方向上都提供100%的效率。

3以太网工作原理

以太网采用带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）机制。以太网中任一节点都可以

看到在网络中发送的所有信息，因此，我们说以太网是一种广播网络。以太网的工作过程如

下：

当以太网中的一台主机要传输数据时，它将按如下步骤进行：

1、侦听信道上是否有信号在传输。如果有的话，表明信道处于忙状态，就继续帧听，

直到信道空闲为止；

2、若没有侦听到任何信号，就传输数据；

3、传输的时候继续侦听，如发现冲突则执行退避算法，随机等待一段时间后，重新执行

步骤1（当冲突发生时，涉及冲突的计算机会发送一个拥塞序列，以警告所有的节点）；

4、若未发现冲突则发送成功，计算机会返回到侦听信道状态。

注意：每台计算机一次只允许发送一个包，所有计算机在试图再一次发送数据之前，必

须在最近一次发送后等待9.6微秒（以10Mbps运行）。

4共享式局域网

[1][2]

共享式以太网的典型代表是使用10Base2/10Base5的总线型网络和以集线器（集线

器）为核心的星型网络。在使用集线器的以太网中，集线器将很多以太网设备集中到一台中

心设备上，这些设备都连接到集线器中的同一物理总线结构中。从本质上讲，以集线器为核

心的以太网同原先的总线型以太网无根本区别。

4.1集线器的工作原理

集线器并不处理或检查其上的通信量，仅通过将一个端口接收的信号重复分发给其他端

口来扩展物理介质。所有连接到集线器的设备共享同一介质，其结果是它们也共享同一冲突

域、广播和带宽。因此集线器和它所连接的设备组成了一个单一的冲突域。如果一个节点发

出一个广播信息，集线器会将这个广播传播给所有同它相连的节点