【计算机网络】基础概念总结2-初识以太网协议

2 以太网协议(简单认识)

The Ethernet protocol describes physical links, and how data is formatted
描述了线缆的类型以及不同线缆的传输速度;另一部分则描述了数据应该如何进行格式化和发送的操作。
由于「以太网」构建简单、成本低、可扩展性强、与IP网能够很好地结合等特点,使它成为局域网网络构建中最常用的一种技术。对于「以太网协议」,则代表了接入以太网的节点设备都达成一致的一组规则。想要接入以太网,就必须按「合同」办事。

IEEE标准

802.3an 可以写为 10GBase-T
10G = 10 Gigabits per second
BASE = Baseband (cables):use digital signal
T = UTP(type of cable)
10G代表了其传输速度为「10 Gigabits per second」;
BASE = Baseband(cables) 是基带的意思,代表它使用数字信号进行传输(另一种是模拟信号);
T代表所使用的线缆类型,T=UTP也就是双绞线(另一种是LX光纤)

UTP:Unshilded Twristed (非屏蔽双绞线)


2.1 电缆

想要发送电信号,就需要拥有电路,这意味着我们需要准备多根电线以传输数据,而我们最常见的线缆称为「非屏蔽双绞线」(UTP,也就是常见的网线),每对电线构成一个电路。
双绞线消除串扰
双绞线
每对电线都是由纯色和条纹色组成
不同的以太网标准,需要使用不同的线缆,我们应该都听说过 【5类线】 或 【6类线】 这样的名称,其实这就是不同网线的专用术语,不同的类别对应了不同线缆的标准(例如:线缆的对数、线缆的粗细以及线缆的交合程度)。
以太网标准

2.1.1 电缆连接器

线缆两端都会安装一个连接器,这个连接器的名字叫做【rj45连接器】,其实就是我们所说的水晶头,它们是接入到网卡与交换机端口的部分,该连接器有八个引脚,它们与电缆内部的八根铜线对齐,必须按正确的顺序与引脚对齐才能保证通信。
rj45连接器
橙白-橙,绿白-蓝,蓝白-绿,棕白-棕

2.2.2 连接方式


HOST —– SWITCH 直连
直连


HOST —– HOST 交叉
交叉


自动引脚切换。目前最常用
【Auto MDI-X】 可以支持的设备可以检测是否使用了错误的线缆,然后,可以再逻辑上切换引脚的功能,使其与电缆相匹配,但是需要注意的是在以太网为 100BASE-T 及以上的标准才可以支持这项技术。
Auto MDI-X

2.2 两种光纤

① 单模光纤 Single Mode Fibre
Laser Light
2Km以上距离
Expensive
Half Duplex (半双工)
单模光纤

② 多模光纤 Multi Mode Fibre
LED Light
500m
cheap
Full Duplex (全双工)
多模光纤

光纤弯曲程度
光纤弯曲程度

全双工:
同时接收和发送信息
全双工

半双工:
不同时接受和发送消息
半双工


2.3 Wi-Fi连接

我们的另一种通信方法就是无线Wi-Fi通信,它不需要使用电缆连接,无线网络就像一个无线的交换机,可以让手机、笔记本之类的无线设备链接到接入点,但这个接入点是需要链接到有线网络的,此时,有线和无线设备可以在同一个网络当中使用。当然,并不是所有的设备都会连接到无线接入点的,例如我们不能把路由器或服务器连接到无线接入点。
Wi-Fi连接

总结

  1. 网络可以是有线或无线的,网络连接可以使用铜缆或光缆
  2. 以太网标准用于描述了物理连接线缆的类型以及如何格式化数据
  3. UTP有四对双绞线,其中一些用于数据发送,另一些用于数据接收
  4. 线缆可以以直通方式或交叉方式连接到交换机
  5. 现如今的大部分平台都支持 Auto MDI-X,可自动对线缆进行检测并做出调整
  6. 双工设备可以同时发送和接受数据,半双工则需要收到响应后再发送数据
  7. 双芯光纤支持全双工,单芯光纤支持半双工
  8. 若想要短距离连接,并节省更多成本,可以选择多模光纤
  9. 若想要远距离连接,则需要支付更高的价格,选择单模光纤,同时需采用正确收发器
  10. 如果有线连接无法满足你的需求,可以采用无线网络连接

    问题

  11. 1000BASE-T以什么速度运行?需要使用什么类型的电缆?
  12. 使用哪种类型的UTP电缆将主机连接到交换机?那种类型的电缆可以将一个交换机连接到另一个交换机?
  13. 哪种情况下我们需要使用 Auto MDI-X 技术?
  14. 那种情况下需要使用光纤代替UTP?什么时候需要单模式光纤而不是多模光纤?
  15. 什么是弯曲半径?使用哪种类型的电缆,需要特别注意弯曲半径?
  16. 请简单阐述全双工工作模式的特点

参考

Network Direction

小白也能看懂的网络基础 01 | 什么是网络?