📡 第二章 彻底理解L2交换机
📄 一句话概括

10/100 端口今天的角色是「接老设备」:打印机、门禁、老摄像头、工控机。 「自适应」同时谈三件事:速率、双工、线序——不是只谈速率。

📝 本节和前面几节的关系

02.06 把交换机分完类,从这里开始一节讲一类端口。 端口是选型时最先落到实处的参数,也是最容易被「都差不多」糊过去的地方。

一、自适应的三层含义

速率:10 还是 100 Mbps。双工:半双工还是全双工。线序:直通还是交叉。

三件事是一次谈完的,用同一串 FLP(快速链路脉冲)。 这就是为什么单独把速率写死会连带把双工搞错——你把整串协商关掉了。

线序那一条叫 MDI/MDI-X 自动翻转:判断对端是直通还是交叉,自己把收发对换过来。 所以今天随便一根网线都能通。

二、对布线的要求

10BASE-T 要 Cat3,100BASE-TX 要 Cat5。两者的距离都是 100 米,但含义不同: 前者的 100 米是「信号还能认出来」,后者的 100 米是「衰减与串扰都在 Cat5 的预算内」。

所以拿 Cat3 跑 100 Mbps 不是「跑不动」,是「跑起来会随机丢包」。这种故障最难查:链路起得来、 ping 小包通、一传大文件就断。

100BASE-TX 的信号带宽约 31.25 MHz(4B/5B 编码后 125 Mbaud,MLT-3 三电平把频率压到四分之一)。 Cat5 的 100 MHz 规格是留了余量的。

三、什么时候它还划算

功耗与发热低:一台 48 口 10/100 交换机典型 30 W,48 口千兆要 80 W 以上。

接一堆不需要带宽的设备时,10/100 反而更合适:门禁、传感器、老式 IP 电话、 工控机——这些设备本身就只有 10/100 口。

但要注意「省下的钱会还回去」:现在 10/100 交换机的出货量在缩,价格优势不明显, 而且以后再想升级还得重买。

四、动手 Demo:10BASE-T 与 100BASE-TX 的规格对照

这段把两种标准的线对、线缆等级、信号带宽、编码、距离并排列出来,再列三层自适应的含义。

TH([u"项目", u"10BASE-T", u"100BASE-TX"], [0, 0, 0])
T([u"线对", u"2 对(4 根)", u"2 对(4 根)"], [0, 0, 0])
T([u"线缆等级", u"Cat3 起", u"Cat5 起"], [0, 0, 0])
T([u"信号带宽", u"10 MHz", u"约 31.25 MHz"], [0, 0, 0])

实跑输出:

--------------------------------------------------------------------
10/100 端口,为什么它是「自适应」而不是「双速」
--------------------------------------------------------------------
**快速以太网端口今天的角色是「接老设备」。**打印机、门禁、老摄像头、工控机,这些还在用 10/100。

**「自适应」三个字有三层意思**,容易被当成一件事:

  层次     自适应什么           怎么协商
  ----------------------------------------------------
  速率     10 还是 100 Mbps     FLP 快速链路脉冲
  双工     半双工还是全双工     同一次 FLP 里带
  线序     直通还是交叉         MDI/MDI-X 自动翻转

**三层是同时谈的,一次谈完。**这就是为什么单独把速率写死会连带把双工搞错。

**算一下 100BASE-TX 对布线的要求**:

  项目         10BASE-T         100BASE-TX
  ------------------------------------------------
  线对         2 对(4 根)     2 对(4 根)
  线缆等级     Cat3 起          Cat5 起
  信号带宽     10 MHz           约 31.25 MHz
  编码         曼彻斯特         4B/5B + MLT-3
  距离         100 米           100 米

**两者的距离都是 100 米,但含义不同。**10BASE-T 的 100 米是「信号还能认出来」,
100BASE-TX 的 100 米是「衰减和串扰都在 Cat5 的预算内」。
**所以拿 Cat3 跑 100 Mbps 不是「跑不动」,是「跑起来会随机丢包」。**
这种故障最难查:链路起得来、ping 小包通、一传大文件就断。

**还有一个实际好处**:10/100 口的功耗和发热比千兆口低得多。
一台 48 口 10/100 交换机典型功耗 30 W 上下,48 口千兆要 80 W 以上。
**接一堆不需要带宽的设备时,10/100 反而更划算。**

两行的距离都是 100 米,这是最容易被误读的一处——同样的 100 米,对线缆等级的要求完全不同。

「2 对(4 根)」这一行也有意义:10/100 只用了 1、2、3、6 四根,另外四根空着。 PoE 的备用对供电就用了这四根,千兆则四对全用。

最后一行 31.25 MHz 是算出来的:100 Mbps ÷ 4B/5B 的 80% 效率 = 125 Mbaud, MLT-3 每符号一个周期但三电平,基频降到 125 ÷ 4 左右。 记住「编码是为了把频率压到线缆能承受的范围内」就够了。

30 秒实验

  1. 看一台打印机的网口指示灯,判断它是 10M 还是 100M。
  2. 查一根网线的外皮,看印的是 Cat5 还是 Cat5e。
  3. 在交换机上查一个接老设备的端口,看协商结果。

常见误区

  1. 以为自适应只谈速率。双工和线序一起谈。
  2. 以为 Cat3 也能跑 100M。会随机丢包。
  3. 以为 10/100 口已经没用了。老设备还得靠它。
自测三问(点开对答案) 1. 自适应同时协商哪三件事? —— 速率、双工、线序(MDI/MDI-X)。 2. 10BASE-T 与 100BASE-TX 的线缆要求差别? —— 前者 Cat3、后者 Cat5,距离都是 100 米。 3. Cat3 跑 100 Mbps 会怎样? —— 链路起得来,但会随机丢包,大文件传输时最明显。

下一节:千兆端口,协商的优先顺序是有明文规定的。

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