一、三种拓扑

同轴总线、双绞线星型、光纤星型：

第一行那个「整段全断」是同轴的死因： 所有站挂在同一根线上，任何一个接头松动、任何一段线缆破损，整段都不通。 而且这种故障很难查——你得一段一段拔，拔到某一段网络恢复了，才知道是那里。 第二行「只断一台」是星型的全部优势：每个站一根独立线到交换机，坏一根只影响那一个口。 交换机还能顺手把这个口关掉、报个警，故障从「整栋楼断网」降级成「某个工位断网」。 注意「100 米」这个数在铜线上反复出现： 不是标准定得保守，是双绞线的衰减和串扰决定的物理上限。 所以综合布线规定「水平线 90 米 + 两端跳线各 5 米」，加起来刚好 100。

二、光纤为什么只用在「楼间」

因为它的成本和距离不成正比，和「两端设备」成正比：

第二列和第三列是一对矛盾：光纤本身不贵，贵的是两端的收发器。 所以「拉 500 米光纤」和「拉 5 米光纤」的器件成本是一样的， 这决定了它只在「距离远到铜线做不了」时才划算。 这就是「光纤上大楼之间、双绞线上楼层之内」的由来： 不是因为光纤「高级」，是「按距离算钱的介质」和「按端口算钱的介质」分工不同。 同样的道理，数据中心里光纤遍地——因为那里距离虽短，但速率高到铜线撑不住。 第三行那个「单模更贵」也有具体原因：单模的芯径只有 9 微米，激光要精确对进去， 所以光源必须是激光器（LD），不能用便宜的发光二极管（LED）。 多模芯径 50 或 62.5 微米，容错大，用 LED 就行。

三、距离不够时怎么办

四种办法，各有代价：

第一行那个「仍属同一冲突域」是老规矩的坑：集线器只是放大信号，不隔离冲突， 所以「用集线器延长」会把冲突域放大，反而更慢。 以太网早期有个「5-4-3 规则」： 最多 5 段、4 个中继器、其中 3 段可以接设备—— 这个规则就是「冲突域直径不能无限延长」的量化表达。 第二行「交换机」才是正解：它把长距离切成两段独立冲突域，每段各自跑各自的，互不影响。 代价是多了一跳的存储转发延迟（几十微秒）。 所以「网络拉不远」这件事，本质上是「冲突域直径」的问题—— 换成交换机、换成全双工之后，这个限制就消失了，剩下的只有「信号衰减」这一个物理限制。

四、动手 Demo：以太网的五种连接形式，本质是「一根线能拉多远」

把七种常见标准按介质排开，看「单段距离」这一列。 再算一下「跨 200／500／1000 米要几段」。

import math

std = [('10BASE5', '粗同轴', 500), ('10BASE2', '细同轴', 185),
       ('10BASE-T', '双绞线', 100), ('100BASE-TX', '双绞线', 100),
       ('1000BASE-T', '双绞线', 100), ('1000BASE-SX', '多模', 550),
       ('1000BASE-LX', '单模', 5000)]
for name, med, dist in std:
    print('%-12s %-6s 单段 %5d m' % (name, med, dist))

for d in (200, 500, 1000):
    seg = int(math.ceil(d / 100.0))
    print('%4d m：双绞线要 %2d 段、加 %d 台交换机；单模光纤 1 段'
          % (d, seg, seg - 1))

实跑输出：

--------------------------------------------------------------------
以太网的五种连接形式，本质是「一根线能拉多远」
--------------------------------------------------------------------
**以太网的历史，一半是速率史，另一半是「介质换了多少次」。**下面这张表按介质排，
最后两列是真正的约束。

  标准            介质         拓扑     单段距离     真正的限制
  ------------------------------------------------------------------------
  10BASE5         粗同轴       总线     500 m        **收发电缆不能打折**
  10BASE2         细同轴       总线     185 m        便宜但容易松
  10BASE-T        双绞线       星型     100 m        **一根线一对设备**
  100BASE-TX      双绞线       星型     100 m        要 5 类线
  1000BASE-T      双绞线       星型     100 m        4 对线全用上
  1000BASE-SX     多模光纤     星型     550 m        **距离立刻翻五倍**
  1000BASE-LX     单模光纤     星型     5000 m       能跨楼

**「100 米」这个数字出现了三次，它不是巧合**：**双绞线的信号衰减和电磁辐射决定了这个上限**，
**超过 100 米，误码率会明显上升。**
**所以「楼层内布线 90 米 + 跳线 10 米」是综合布线的标准做法。**
**前三行和后面几行的拓扑差别更重要**：
**同轴是「总线」，所有站挂在同一根线上**——**一处接头松了，整段网全断，而且很难查。**
**双绞线是「星型」，每个站一根独立线到交换机**——
**坏一根只影响一台，这是它取代同轴的根本原因，跟速率无关。**
**算一下跨楼要几段**：
**200 米（双绞线）要 2 段，中间就得加 1 台交换机**；**换成单模光纤（5000 米一段）只要 1 段。**
**500 米（双绞线）要 5 段，中间就得加 4 台交换机**；**换成单模光纤（5000 米一段）只要 1 段。**
**1000 米（双绞线）要 10 段，中间就得加 9 台交换机**；**换成单模光纤（5000 米一段）只要 1 段。**
**所以「光纤上大楼之间、双绞线上楼层之内」不是习惯，是被距离逼出来的分工。**

「100 米」在表里出现了三次： 10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-T 全是 100 米——因为都是双绞线，物理上限一样。 所以「速率涨了一百倍，距离一点没变」，这也是为什么综合布线一旦定下来，能撑很多年。 跨 1000 米用双绞线要 10 段、加 9 台交换机：每一跳都要存储转发，延迟加起来不小。 而单模光纤一段就够——这就是「园区里主干一定用光纤」的算术理由。 多模 550 米和单模 5000 米差近十倍： 差别在「光在纤芯里怎么走」——多模的光有好几条路径（模态），走远了会散开、重叠、变模糊； 单模只有一条路径，所以能传很远。 这也是「单模贵在器件、多模贵在距离」的原因。

30 秒实验

1. 把双绞线的 100 米改成 120 米再算一遍，看「跨楼」要多几段。
2. 查一下你家里网线的规格（Cat5e／Cat6），看它标称支持多少米、多少速率。
3. 想一下：为什么「集线器延长」会把冲突域变大，而「交换机延长」不会？

常见误区

1. 以为「光纤一定比双绞线好」。 短距离内双绞线更便宜，光纤贵在两端的收发器。
2. 以为「100 米是标准定得保守」。 是物理上限，再长误码率会明显上升。
3. 以为「加个中继器就能延长」。 它不隔离冲突域，反而让网络更慢。

下一节看以太网的名字：那串字母和数字其实是一份规格书。

• ☐ （本节完，下一节 3.3.2 以太网的分类）

相关笔记

• VLAN
• 以太网的分类
• 📚 图解TCP／IP · 索引