違反5-4-3規(guī)則，導致網(wǎng)絡通信故障

2019-11-04 20:31:39

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供稿：網(wǎng)友

　　故障現(xiàn)象
　　看到學校四周的網(wǎng)吧火得不得了，同事小李也投資搞了一個。網(wǎng)吧的規(guī)模還算不太小，40多臺計算機的樣子吧、不過:雖然采用的是ADSL寬帶接入，但Internet接入速度始終不太理想，而且網(wǎng)吧內計算機之間的聯(lián)機游戲總不太理想。
　　小李曾向"業(yè)內人士"咨詢過，得到的答復是計算機數(shù)量太多、網(wǎng)絡設備太差，而且ISP的出口帶寬有限，所以，也就湊合著運轉下來了。后來，由于生意非凡火爆，小李又購進了一批計算機，這回可徹底歇菜了!將這些計算機連上。不僅Internet無法接入:而且網(wǎng)絡內的計算機之間也彼此失去了聯(lián)系。而將這些計算機拔下來，一切就又恢復了正常。小李這下傻了，時間就是金錢哪!于是，托人找到了俺這個 "世外高人"，俺也沒有辜負 "太蝦"這個榮譽稱號:不到十分鐘就全部搞定，當然一頓飯局是讓俺嫌到了。
　　
　　診斷過程
　　也許您會問，原因出在哪兒?又是如何解決的呢?別忙，且聽俺慢慢道來。
　　小李的網(wǎng)吧在理論上稱之為共享網(wǎng)絡。何為共享網(wǎng)絡呢?所謂共享網(wǎng)絡，就是由網(wǎng)絡內的所有計算機共享網(wǎng)絡帶寬的網(wǎng)絡。例如，集線器的端口速率為10Mb/S，在24個端口上都連接有計算機，那么，每個端口所獲得的傳輸速率其實只有10Mb/s的1/24。由細纜構建的網(wǎng)絡和由雙絞線+集線器構建的網(wǎng)絡都屬于共享式網(wǎng)絡。共享式網(wǎng)絡中的計算機為什么會共享帶寬呢?這完全是由于數(shù)據(jù)的傳輸機制導致的。
　　在共享式網(wǎng)絡中，所有計算機間的通訊都在同一線路上進行。當超過兩個以上的計算機同時通訊時，就會造成數(shù)據(jù)在通道上的碰撞，從而導致傳輸失敗，雖然計算機在發(fā)送數(shù)據(jù)之前都會事先聽一聽網(wǎng)絡上是否有其他計算機在通信，但這并不能保證碰撞不會發(fā)生。另外，由于一臺計算機并不知道另一臺計算機在哪里，所以,只能采用廣播找人的方式向外發(fā)送信息。網(wǎng)絡內的計算機都會接收這條信息:并辨認自己是否就是發(fā)送對象，是就進一步處理，不是就拋棄掉。正是基于上述原因，共享式網(wǎng)絡中的傳輸效率很差，對計算機處理能力的占用也較多。而且,當網(wǎng)絡內的計算機數(shù)量較多時，不僅每臺計算機所分得的網(wǎng)絡帶寬更少，而且碰撞發(fā)生的機率也會更大。因此，共享網(wǎng)絡只適用于小型的或不繁忙的網(wǎng)絡，否則，應當選用交換式網(wǎng)絡。
　　雙絞線+集線器網(wǎng)絡是目前應用最多、但是最典型的共享式網(wǎng)絡，小李為了最大程度地節(jié)約前期投入，全部采用廉價的集線器(也稱Hub)作為集線設備，因此，他的網(wǎng)吧是了個名副某實的共享網(wǎng)絡。對無擁有幾十臺設備的共享網(wǎng)絡而言，計算機之間的連接性能相對較差也就在情理之中了。
　　慢也就罷了，可是，為什么增加一些計算機后彼此之間就無法通信，而且再也無法接入Internet了呢?為了將增加的計算機連入網(wǎng)絡，就必須再添加新的集線設備。不幸的是，小李依然采用了集線器，而且依然采用不級聯(lián)的方式連接，將四合集線器串接起來(如下圖所示)，從而違反了10Base-T的5-4-3規(guī)則，導致網(wǎng)絡通訊失敗。所謂10Base-T，是指構建10Mb/s雙絞線以太網(wǎng)的國際標準，不過，經(jīng)常被用于指代10Mb/s雙絞線網(wǎng)絡。10Base-T規(guī)定雙絞線的最長傳輸距離為100m。
　　　違反5-4-3規(guī)則，導致網(wǎng)絡通信故障（圖一）

　　所謂10Base-T的5-4-3規(guī)則，是指任意兩臺計算機間最多不能超過5段線(既包括集線器到集線器的連接線纜，也包括集線器到計算機間的連接線纜)、4臺集線器，并且只能有3臺集線器直接與計算機等網(wǎng)絡設備連接。這是10Base-T網(wǎng)絡所答應的最大拓撲結構:以及所能級聯(lián)的集線器層數(shù)。其中，位居中間的集線器是網(wǎng)絡中惟一不能與計算機直接連接的集線器。5-4-3規(guī)則的采用與網(wǎng)絡所答應的最大延遲有關。計算機發(fā)送數(shù)據(jù)后，假如在一定的時間兩沒有得到回應，那么，將認為是數(shù)據(jù)發(fā)送失敗，而不斷地重復發(fā)送，但對方卻永遠無法收到。數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中的傳輸延遲，一方面受網(wǎng)線長度的影響:另一方面也受集線設備的影響;:因此,10Base-T網(wǎng)絡不僅對電纜的傳輸距離有限制，而且也限制了集線器的數(shù)量。　　　　　
　　小李的連接方式雖然計算機之間既沒有超過5段線，也沒有超過4臺集線器，但是4臺集線器卻都連接了計算機:所以，仍然違反了5-4-3規(guī)則。因此，計算機之間無法進行通訊也就成為了必然。既然計算機之間無法通訊，那么，通過代理服務器接入Internet也就是不可能的了。
　　難道網(wǎng)絡就不能再擴大了嗎?當然能。不過，網(wǎng)絡拓撲結構或者說是集線器的連接方式應當略作改變。也就是說，只需將其他三臺集線器都連接在同一合集線器上即可，如右圖所示。這樣做，不僅嚴格遵守了5-4-3規(guī)則，而且網(wǎng)絡的通訊效率也會在某種程度上得到保障。
　　違反5-4-3規(guī)則，導致網(wǎng)絡通信故障（圖二）

　　排除心得
　　通過上面的描述我們可以簡單地得出以下兩點結論，第一，共享網(wǎng)絡的通信效率非常差，而且網(wǎng)絡越大，每臺計算機所能分配約有效帶寬就越小，因此，無法適應大數(shù)據(jù)量和大訪問量通訊的需要;第二，共享網(wǎng)絡的覆蓋范圍非常有限，10Base-T最大為500m，100Base-TX最大為205m，因此，無法用于構建大規(guī)模或超大規(guī)模網(wǎng)絡，對于網(wǎng)把而言，這顯然不是什么問題，但對于校園網(wǎng)絡、行政網(wǎng)絡和企業(yè)網(wǎng)絡等大型網(wǎng)絡而言，這肯定是無法接受的。
　　那么，就沒有有效的補救措施嗎?當然有，可以升級至交換式網(wǎng)絡。當網(wǎng)絡中的計算機數(shù)量較多，通訊效率明顯下降時，可以考慮采用交換機來升級網(wǎng)絡。假如對網(wǎng)絡的傳輸速率要求并不太高，可以只增加一臺交換機，然后，將集線器和服務器連接至該交換機:不僅可將每臺集線器都劃分為一個碰撞域，而且連接至不同端口的集線器間可以同時通訊，從而提高網(wǎng)絡傳輸效率。當然，假如有條件,可以將所有的集線器全部更換為交換機，網(wǎng)絡通訊效率將得到迅速飛升!
　　交換機的傳輸機制與集線器完全不同。在由交換機構建的交換式網(wǎng)絡中，任何兩個端口的計算機之間可以同時進行通訊，并旦父換機可以記憶每個端口所連接的計算機，因此，無需廣播即可直接向數(shù)據(jù)轉發(fā)至相應的端口。所以，交換式網(wǎng)絡中每個端口所能提供的傳輸速率就是網(wǎng)絡標稱的帶寬，其傳輸效率是共享網(wǎng)絡根本無法比擬的。假如將共享式網(wǎng)絡比喻為一條鄉(xiāng)間小路的話，那么，交換式網(wǎng)絡簡直就是一座立交橋，無論數(shù)據(jù)來自何方以及走向何方，都可以在此高速同時通過。
　　另外，尤其值得注重的是，由于交換式網(wǎng)絡不受共享網(wǎng)絡中關于5-4-3規(guī)則的限制，因此，交換式網(wǎng)絡可以做得相當大。不僅如此，其傳輸效率和傳輸速率也不會因網(wǎng)絡的增大而明顯下降。所以，目前所有的大中型網(wǎng)絡全部為交換式網(wǎng)絡。由于交換機與集線器價格的不斷接近，小型網(wǎng)絡也逐步朝著交換式網(wǎng)絡轉變。

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