📖 3.4.3 使用集线器的共享式以太网

🎯 课程摘要：本节课介绍使用集线器(hub)和双绞线的共享式以太网，对比同轴电缆总线型以太网，阐明集线器工作在物理层、逻辑上仍为总线网、共享带宽及碰撞域等核心特性，并介绍 10BASE-T 标准。

📝 详细笔记

1. 同轴电缆共享总线型以太网（已被淘汰）

  • 概念定义：早期使用粗同轴电缆或细同轴电缆作为共享总线的以太网。
  • 原理解析：
    • 早期普遍认为有源器件不可靠，无源电缆线才最可靠
    • 细同轴电缆总线以太网：总线两端各接一个终端匹配电阻（避免信号反射）
    • 每台主机需配套带 BNC 接口的网卡和 BNC T 型接口 → 网络中存在大量机械连接点
    • 总线上某个机械连接点接触不良或断开 → 整个网络通信不稳定或彻底断网
  • ⚠️ 重点/考点：使用同轴电缆的共享总线以太网可靠性差，已被淘汰

2. 集线器(hub)与双绞线的新型以太网

  • 概念定义：使用大规模集成电路替代总线、可靠性高的设备互联多台主机构成的新型以太网。
  • 原理解析：
    • 物理拓扑为星型，使用集线器和双绞线电缆互联主机
    • 主机网卡和集线器各接口用 RJ-45 插座，通过双绞线电缆连接，电缆两端为 RJ-45 插头（俗称水晶头）
    • 集线器主要特点：
      • 物理拓扑虽为星型，逻辑上仍是一个总线网，各站点共享总线资源，仍使用 CSMA/CD 协议
      • 集线器只工作在物理层，每个接口仅简单转发比特，并不进行碰撞检测
      • 碰撞检测的任务由各站点中的网卡负责
      • 具有少量容错能力和网络管理功能（如检测到故障网卡不停发帧时，可在内部断开与该网卡的连接，使整个以太网正常工作）
  • ⚠️ 重点/考点：集线器工作在物理层，只转发比特、不做碰撞检测；逻辑上是总线网

3. 两种拓扑工作逻辑对比

  • ⚠️ 重点/考点：
    • 拓扑形式不同，但工作逻辑相同：各站点均使用 CSMA/CD 协议共享（征用）网络资源
    • 总线型：表示帧的信号沿总线传播到各个主机
    • 集线器星型：集线器收到帧后从其他各接口转发出去，信号也传播到各个主机
    • 多主机同时发送帧 → 两种拓扑均会出现碰撞

4. 10BASE-T 标准及光纤扩展

  • 原理解析：
    • IEEE 于 1990 年制定 10BASE-T 新型以太网标准（802.3i），是局域网发展史上重要里程碑，为以太网在局域网中的统治地位奠定基础
    • 命名含义：10 = 传输速率 10 Mb/s；BASE = 采用基带信号传输；T = 采用双绞线作为传输媒体
    • 10BASE-T 通信距离较短，每个站点到集线器距离不超过 100 m
    • 802.3 以太网还可用光纤作为传输媒体：10BASE-F，F 表示光纤
    • 光纤主要用作集线器之间的远程连接
  • ⚠️ 重点/考点：10BASE-F 光纤主要用作集线器之间的远程连接（2019 年 408 真题考点，答案选 A）

💡 核心总结

  • 集线器(hub)工作在物理层，只转发比特、不做碰撞检测，逻辑上仍是总线网，共享带宽
  • 10BASE-T（双绞线，站点到集线器 ≤100m）是局域网里程碑；10BASE-F（光纤）用于集线器间远程连接

❓ 课后思考 / 经典考题

  1. 集线器的物理拓扑是星型，为何逻辑上仍是总线网？
  2. 集线器为何不能进行碰撞检测？碰撞检测由谁完成？
  3. 10BASE-T 标准命名中各字段的含义是什么？10BASE-F 中光纤的用途是什么？
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Contributors: yangwenguang