计算机网络技术基础第5章-局域网课件.ppt

1、训教训教重点重点n 局域网结构、IEEE 802各种标准、载波监听多路访 问/冲突检测CSMA/CD原理n 以太网（Ethernet）、快速以太网（FastEthernet）千兆位以太网和万兆以太网技术n 无线局域网技术n 虚拟局域网（VLAN）技术能力能力目标目标n 掌握局域网关键技术n 掌握IEEE 802常用标准n 掌握以太网、交换式以太网、快速以太网、千兆 以太网和万兆以太网技术组网标准n 掌握无线局域网与局域网的互联技术n 掌握虚拟局域网的原理和功能5.1 局域网概述 1 1较小的地域范围较小的地域范围 用于办公室、机关、工厂、学校等内部联网，可以覆盖一幢大楼、一所校园或者一个用于办

2、公室、机关、工厂、学校等内部联网，可以覆盖一幢大楼、一所校园或者一个企业。覆盖范围为企业。覆盖范围为0.1 km0.1 km25 km25 km。2 2高传输速率和低误码率高传输速率和低误码率 局域网的传输速率一般为局域网的传输速率一般为10 Mbps10 Mbps1000 Mbps1000 Mbps，其误码率一般在，其误码率一般在10-1110-1110-8 10-8 之间，之间，3 3面向的用户比较集中面向的用户比较集中 4 4使用多种传输介质使用多种传输介质5.1.1 局域网概述 局域网是一个通信网，只涉及相当于局域网是一个通信网，只涉及相当于OSI/RMOSI/RM通信子网的功能。通信

3、子网的功能。IEEE 802 IEEE 802标准的局域网参考模型与标准的局域网参考模型与OSI/RM OSI/RM 的对应关系模型包括了的对应关系模型包括了OSI/RMOSI/RM最低两层（物最低两层（物理层和数据链路层）的功能，也包括网间互连的高层理层和数据链路层）的功能，也包括网间互连的高层功能和管理功能。从图功能和管理功能。从图5-15-1中可见，中可见，OSI/RM OSI/RM 的数据链的数据链路层功能，在局域网参考模型中被分成介质访问控制路层功能，在局域网参考模型中被分成介质访问控制MACMAC（Medium Access ControlMedium Access Control

4、）和逻辑链路控制）和逻辑链路控制LLCLLC（Logical Link ControlLogical Link Control）两个子层。）两个子层。5.1 局域网概述5.1.2 局域网的体系结构 物理层是必需的，它负责体现机械、电气、功能和规程方面的特性，以建立、维持和物理层是必需的，它负责体现机械、电气、功能和规程方面的特性，以建立、维持和拆除物理链路；数据链路层也是必需的，它负责把不可靠的传输信道转换成可靠的传输信拆除物理链路；数据链路层也是必需的，它负责把不可靠的传输信道转换成可靠的传输信道，传送带有校验位的数据帧，并采用差错控制和帧确认技术。道，传送带有校验位的数据帧，并采用差错控制

5、和帧确认技术。局域网中的多个设备一般共享公共传输介质，在设备之间传输数据时，首先要解决由局域网中的多个设备一般共享公共传输介质，在设备之间传输数据时，首先要解决由哪些设备占有传输介质的问题。所以局域网的数据链路层必须设置介质访问控制功能。对哪些设备占有传输介质的问题。所以局域网的数据链路层必须设置介质访问控制功能。对应的介质访问控制方法也有多种，为了使数据帧的传送独立于采用的传输介质和介质访问应的介质访问控制方法也有多种，为了使数据帧的传送独立于采用的传输介质和介质访问控制方法，控制方法，IEEE 802IEEE 802标准特意把标准特意把LLCLLC独立出来形成一个单独子层，使独立出来形成一

6、个单独子层，使LLCLLC子层和传输介质无子层和传输介质无关，仅让关，仅让MACMAC子层依赖于传输介质。子层依赖于传输介质。5.1 局域网概述5.1.2 局域网的体系结构 在媒体访问控制子层形成的数据帧中使用了在媒体访问控制子层形成的数据帧中使用了MACMAC地址，这个地址也被称为物理地址。在地址，这个地址也被称为物理地址。在计算机网络中，当所有的计算机之间进行通信时，必须使用各自物理地址，而且所有的物计算机网络中，当所有的计算机之间进行通信时，必须使用各自物理地址，而且所有的物理地址都不相同。具体到网络设备中，理地址都不相同。具体到网络设备中，MACMAC地址被固化在网络适配器（网卡）中，

7、所用生产地址被固化在网络适配器（网卡）中，所用生产网卡的计算机网络厂商都会根据某种规则使网卡中的网卡的计算机网络厂商都会根据某种规则使网卡中的MACMAC地址各不相同。地址各不相同。5.1 局域网概述5.1.2 局域网的体系结构 2 2IEEE 802IEEE 802标准系列标准系列 IEEE IEEE在在19801980年年2 2月成立了局域网标准化委员会（简称月成立了局域网标准化委员会（简称IEEE 802IEEE 802委员会），专门从事局域网委员会），专门从事局域网的协议制作，形成了一系列的标准，称为的协议制作，形成了一系列的标准，称为IEEE 802IEEE 802标准。目前标准。目

8、前IEEE 802IEEE 802标准主要有以下几种：标准主要有以下几种：IEEE 802.1 IEEE 802.1：LANLAN体系结构、网络互连以及网络管理与性能测试。体系结构、网络互连以及网络管理与性能测试。IEEE 802.2 IEEE 802.2：逻辑链路控制子层：逻辑链路控制子层LLCLLC的功能与服务。的功能与服务。IEEE 802.3 IEEE 802.3：CSMA/CDCSMA/CD总线介质访问控制方法及物理层技术规范。总线介质访问控制方法及物理层技术规范。IEEE 802.3i IEEE 802.3i：10BASE-T10BASE-T访问控制方法和物理层技术规范。访问控制方

9、法和物理层技术规范。IEEE 802.3u IEEE 802.3u：100BASE-T100BASE-T访问控制方法和物理层技术规范。访问控制方法和物理层技术规范。5.1 局域网概述5.1.2 局域网的体系结构 IEEE 802.3abIEEE 802.3ab：1000BASE-T1000BASE-T访问控制方法和物理层技术规范。访问控制方法和物理层技术规范。IEEE 802.3z IEEE 802.3z：1000BASE-X1000BASE-X访问控制方法和物理层技术规范。访问控制方法和物理层技术规范。IEEE 802.3ae IEEE 802.3ae：基于光纤的万兆位以太网的标准。：基于光

10、纤的万兆位以太网的标准。IEEE 802.3an IEEE 802.3an：基于：基于Cat6ACat6A技术标准的万兆位以太网的标准。技术标准的万兆位以太网的标准。IEEE 802.4 IEEE 802.4：令牌总线（：令牌总线（Token BusToken Bus）介质访问控制方法及物理层技术规范。）介质访问控制方法及物理层技术规范。IEEE 802.5 IEEE 802.5：令牌环（：令牌环（Token BingToken Bing）介质访问控制方法及物理层技术规范。）介质访问控制方法及物理层技术规范。5.1 局域网概述5.1.2 局域网的体系结构 IEEE 802.6IEEE 802.

11、6：城域网访问控制方法及物理层技术规范。：城域网访问控制方法及物理层技术规范。IEEE 802.7 IEEE 802.7：宽带技术。：宽带技术。IEEE 802.8 IEEE 802.8：光纤技术。：光纤技术。IEEE 802.9 IEEE 802.9：综合业务数字网（：综合业务数字网（ISDNISDN）技术。）技术。IEEE 802.10 IEEE 802.10：局域网安全技术。：局域网安全技术。IEEE 802.11 IEEE 802.11：无线局域网。：无线局域网。IEEE 802.12 IEEE 802.12：100VG-AnyLAN100VG-AnyLAN访问控制方法和物理层技术规范

12、。访问控制方法和物理层技术规范。5.1 局域网概述5.1.2 局域网的体系结构5.1 局域网概述5.1.2 局域网的体系结构 局域网在网络拓扑上主要采用：总线型、环型与星型结构；在网络传输介质上主要采局域网在网络拓扑上主要采用：总线型、环型与星型结构；在网络传输介质上主要采用：双绞线、同轴电缆与光纤。用：双绞线、同轴电缆与光纤。总线网一般采用分布式介质访问控制方法。总线网可靠性高、扩充性能好、通信电缆总线网一般采用分布式介质访问控制方法。总线网可靠性高、扩充性能好、通信电缆长度短、成本低，是用来实现局域网最通用的拓扑结构，著名的以太网（长度短、成本低，是用来实现局域网最通用的拓扑结构，著名的以

13、太网（EthernetEthernet）就是）就是总线网的典型实例。总线网的典型实例。环型网也采用分布式介质访问控制方法。环型网也采用分布式介质访问控制方法。5.2 局域网的关键技术5.2.1 拓扑结构 星型网往往采用集中式介质访问控制方法。星型网结构简单、实现容易。其缺点是星型网往往采用集中式介质访问控制方法。星型网结构简单、实现容易。其缺点是依赖于中央结点，传输介质不能共享等。当使用集线器连接所有的计算机时，其结构只依赖于中央结点，传输介质不能共享等。当使用集线器连接所有的计算机时，其结构只能是一种具有星型物理连接的总线型拓扑结构；而只有使用交换机时，才是真正的星型能是一种具有星型物理连接

14、的总线型拓扑结构；而只有使用交换机时，才是真正的星型拓扑结构。只有在出现交换式局域网（拓扑结构。只有在出现交换式局域网（Switched LANSwitched LAN）之后，才真正出现了物理结构与）之后，才真正出现了物理结构与逻辑结构统一的星型拓扑结构。逻辑结构统一的星型拓扑结构。5.2 局域网的关键技术5.2.1 拓扑结构 1基带系统 使用数字信号传输的局域网定义为基带局域网。它的主要特点如下：使用数字信号传输的局域网定义为基带局域网。它的主要特点如下：（1 1）采用曼彻斯特编码的方法传输数字信号，介质全部带宽被单个信号占用。）采用曼彻斯特编码的方法传输数字信号，介质全部带宽被单个信号占用

15、。（2 2）采用总线型拓扑结构，传输介质是基带同轴电缆。）采用总线型拓扑结构，传输介质是基带同轴电缆。（3 3）采用双向传输技术，介质上任意一点加入的信号沿两个方向传输到两端的端接器）采用双向传输技术，介质上任意一点加入的信号沿两个方向传输到两端的端接器（终端阻抗器），并在那里被吸收。（终端阻抗器），并在那里被吸收。（4 4）基带传输只能达到几公里的距离，因为信号的衰减会引起脉冲减弱，无法实现更）基带传输只能达到几公里的距离，因为信号的衰减会引起脉冲减弱，无法实现更远距离上的通信。远距离上的通信。5.2 局域网的关键技术5.2.2 传输介质与传输形式 （5 5）采用中继器延伸网络的长度。中继器

16、在两段电缆间向两个方向传送数字信号，在）采用中继器延伸网络的长度。中继器在两段电缆间向两个方向传送数字信号，在信号通过时将信号放大和复原。在信号通过时将信号放大和复原。在IEEE 802IEEE 802标准中，任何两个站之间的路径中最多只允许标准中，任何两个站之间的路径中最多只允许有有4 4个中继器。个中继器。（6 6）总线拓扑基带传输局域网的典型实例是以太网。）总线拓扑基带传输局域网的典型实例是以太网。5.2 局域网的关键技术5.2.2 传输介质与传输形式2宽带系统 当特性阻抗为当特性阻抗为7575的同轴电缆用于频分多路复用的同轴电缆用于频分多路复用FDMFDM的模拟信号发送时，称为宽带。它

17、的的模拟信号发送时，称为宽带。它的主要特点如下：主要特点如下：（1 1）发送模拟信号，并采用）发送模拟信号，并采用FDMFDM技术。技术。（2 2）采用总线）采用总线/树型拓扑结构，传输介质是宽带同轴电缆。树型拓扑结构，传输介质是宽带同轴电缆。（3 3）传输距离比基带远，可达数十公里。）传输距离比基带远，可达数十公里。（4 4）采用单向传输技术，加到介质上的信号只能沿一个方向传播。）采用单向传输技术，加到介质上的信号只能沿一个方向传播。（5 5）两条数据通道，这两个通道要在网络的端头处接在一起。）两条数据通道，这两个通道要在网络的端头处接在一起。5.2 局域网的关键技术5.2.2 传输介质与传

18、输形式 （6 6）结点的发送信号都沿着同一个通道流向端头；所有结点的接收信号，都从端头）结点的发送信号都沿着同一个通道流向端头；所有结点的接收信号，都从端头输出，沿着另一通道流向各接收结点。输出，沿着另一通道流向各接收结点。（7 7）在物理上，可采用双电缆结构和单电缆结构来实现输入和输出的通道。）在物理上，可采用双电缆结构和单电缆结构来实现输入和输出的通道。5.2 局域网的关键技术5.2.2 传输介质与传输形式 介质访问控制方法又称为媒体访问控制方法或信道访问控制方法等。介质访问控制方法又称为媒体访问控制方法或信道访问控制方法等。IEEE 802.3 IEEE 802.3载波监听多路访问载波监

19、听多路访问/冲突检测冲突检测CSMA/CDCSMA/CD（Carrier Sense Multiple Carrier Sense Multiple Access/Collision DetectionAccess/Collision Detection）IEEE 802.4 IEEE 802.4令牌总线（令牌总线（Token BusToken Bus）IEEE 802.5 IEEE 802.5令牌环（令牌环（Token RingToken Ring）1CSMA/CD介质访问控制 CSMA CSMA代表载波监听多路访问。它是代表载波监听多路访问。它是“先听后发先听后发”，也就是各结点在发送前先

20、监听总线，也就是各结点在发送前先监听总线是否空闲，当测得总线空闲后，再考虑发送本结点信号。是否空闲，当测得总线空闲后，再考虑发送本结点信号。5.2 局域网的关键技术5.2.3 介质访问控制方法 CDCD表示冲突检测，即表示冲突检测，即“边发边听边发边听”，各结点在发送信息帧的同时，继续监听总线，当，各结点在发送信息帧的同时，继续监听总线，当监听到有冲突发生时，便立即停止发送信息。归纳起来监听到有冲突发生时，便立即停止发送信息。归纳起来CSMA/CDCSMA/CD的控制方法为：的控制方法为：一个结点要发送信息，首先对总线进行监听，看介质上是否有其他结点发送的信息一个结点要发送信息，首先对总线进行

21、监听，看介质上是否有其他结点发送的信息存在。若介质是空闲的，则可以发送信息。在发送信息帧的同时，继续监听总线，即存在。若介质是空闲的，则可以发送信息。在发送信息帧的同时，继续监听总线，即“边边发边听发边听”。当监听到有冲突发生时，便立即停止发送，并发出报警信号，告知各结点已发。当监听到有冲突发生时，便立即停止发送，并发出报警信号，告知各结点已发生冲突。此时，信息剩余部分不再发送，也防止它们再发送新的信息介入冲突。若发送完生冲突。此时，信息剩余部分不再发送，也防止它们再发送新的信息介入冲突。若发送完成后，尚未检测到冲突，则发送成功。成后，尚未检测到冲突，则发送成功。5.2 局域网的关键技术5.2

22、.3 介质访问控制方法 在采用在采用CSMA/CDCSMA/CD协议的总线局域网中，各结点通过竞争的方式强占对介质的访问权利，协议的总线局域网中，各结点通过竞争的方式强占对介质的访问权利，出现冲突后，必须延迟重发。因此，结点从准备发送数据到成功发送数据的时间是不能确出现冲突后，必须延迟重发。因此，结点从准备发送数据到成功发送数据的时间是不能确定的。它不适合传输对时延要求较高的实时性数据。其优点是结构简单、网络维护方便、定的。它不适合传输对时延要求较高的实时性数据。其优点是结构简单、网络维护方便、增删结点容易，网络在轻负载（结点较少）的情况下效率较高。增删结点容易，网络在轻负载（结点较少）的情况

23、下效率较高。5.2 局域网的关键技术5.2.3 介质访问控制方法 2令牌环 在令牌环介质访问控制方法中，使用了一个沿着环路循环的令牌，它是一种被称作令在令牌环介质访问控制方法中，使用了一个沿着环路循环的令牌，它是一种被称作令牌的特殊的二进制比特格式的帧。当某一结点要发送数据时，必须先截获这个令牌，然后牌的特殊的二进制比特格式的帧。当某一结点要发送数据时，必须先截获这个令牌，然后再开始发送数据帧，在数据发送的过程中，由于令牌已经被占用，因此，其他结点不能发再开始发送数据帧，在数据发送的过程中，由于令牌已经被占用，因此，其他结点不能发送数据帧，必须等待。当发送的数据在环上循环一周后，又回到发送结点

24、，发送结点确认送数据帧，必须等待。当发送的数据在环上循环一周后，又回到发送结点，发送结点确认数据传输无误后，由其从环上撤除所发的数据帧。当发送结点的数据发送完毕后，要产生数据传输无误后，由其从环上撤除所发的数据帧。当发送结点的数据发送完毕后，要产生一个新的令牌并发送到环路上，以供其他结点使用。令牌环上各结点均有相同的机会公平一个新的令牌并发送到环路上，以供其他结点使用。令牌环上各结点均有相同的机会公平地获取令牌，如图地获取令牌，如图5-55-5所示。所示。5.2 局域网的关键技术5.2.3 介质访问控制方法 2令牌环 对于令牌环，在轻负载时，由于存在等待令牌的时间，效率较低；而在重负载时，对对

25、于令牌环，在轻负载时，由于存在等待令牌的时间，效率较低；而在重负载时，对各结点公平，且效率高。另外，采用令牌环的局域网还可以对各结点设置不同的优先级，各结点公平，且效率高。另外，采用令牌环的局域网还可以对各结点设置不同的优先级，具有高优先级的结点可以先发送数据。具有高优先级的结点可以先发送数据。5.2 局域网的关键技术5.2.3 介质访问控制方法 3令牌总线 令牌总线介质访问控制是在物理总线上建立一个逻辑环。令牌总线介质访问控制是在物理总线上建立一个逻辑环。从物理上看，它是一种总线拓扑结构的局域网，和总线网一样，各结点以总线为共享从物理上看，它是一种总线拓扑结构的局域网，和总线网一样，各结点以

26、总线为共享的传输介质。但是，从逻辑上看，它是一种环型拓扑结构的局域网，接在总线上的结点组成的传输介质。但是，从逻辑上看，它是一种环型拓扑结构的局域网，接在总线上的结点组成一个逻辑环。逻辑环是由总线上要求进行信息传输的结点组成，并按结点地址递减的顺序排一个逻辑环。逻辑环是由总线上要求进行信息传输的结点组成，并按结点地址递减的顺序排列。令牌总线局域网上的各结点只有获得令牌后，才能发送数据帧。同令牌环一样，也不会列。令牌总线局域网上的各结点只有获得令牌后，才能发送数据帧。同令牌环一样，也不会产生冲突。适用于重负载的网络中，数据发送的延迟时间确定以及适合实时性的数据传输等。产生冲突。适用于重负载的网络

27、中，数据发送的延迟时间确定以及适合实时性的数据传输等。但网络管理较为复杂，网络必须有初始化的功能，以生成一个顺序访问的次序。但网络管理较为复杂，网络必须有初始化的功能，以生成一个顺序访问的次序。5.2 局域网的关键技术5.2.3 介质访问控制方法 3令牌总线 5.2 局域网的关键技术5.2.3 介质访问控制方法 以太网是最早的局域网，也是目前最流行的局域网结构。它的思想是使用共享的公共传以太网是最早的局域网，也是目前最流行的局域网结构。它的思想是使用共享的公共传输信道。输信道。对于对于10 Mbps10 Mbps以太网，以太网，IEEE 802.3IEEE 802.3有四种规范，即有四种规范，

28、即:5.3 传统以太网5.3.1 以太网的产生和发展粗同轴电缆粗同轴电缆以太网以太网（10BASE-510BASE-5）细同轴电缆细同轴电缆以太网以太网（10BASE-210BASE-2）双绞线双绞线以太网以太网（10BASE-T10BASE-T）光纤光纤以太网以太网（10BASE-F10BASE-F）以太网是最早的局域网，也是目前最流行的局域网结构。它的思想是使用共享的公共传以太网是最早的局域网，也是目前最流行的局域网结构。它的思想是使用共享的公共传输信道。输信道。对于对于10 Mbps10 Mbps以太网，以太网，IEEE 802.3IEEE 802.3有四种规范，即粗同轴电缆以太网（有四

29、种规范，即粗同轴电缆以太网（10BASE-510BASE-5）、细同）、细同轴电缆以太网（轴电缆以太网（10BASE-210BASE-2）、双绞线以太网（）、双绞线以太网（10BASE-T10BASE-T）和光纤以太网（）和光纤以太网（10BASE-F10BASE-F）。）。5.3 传统以太网5.3.1 以太网的产生和发展 1.10BASE-5 用粗同轴电缆组建的网络称为粗缆以太网，又可表示为用粗同轴电缆组建的网络称为粗缆以太网，又可表示为10BASE-510BASE-5，它是最早出现的，它是最早出现的以太网。它主要由粗同轴电缆（以太网。它主要由粗同轴电缆（Coaxial Thick Cabl

30、eCoaxial Thick Cable）、收发器（）、收发器（TransceiverTransceiver）、收）、收发器电缆（发器电缆（Transceiver CableTransceiver Cable）、网卡（）、网卡（Network Interface CardNetwork Interface Card）、终接器）、终接器（Terminal ConnectorTerminal Connector）和中继器（）和中继器（RepeaterRepeater）等部分组成。其中收发器主要用来发送）等部分组成。其中收发器主要用来发送/接收信号，进行冲突检测；收发器电缆也称为接收信号，进行冲突检

31、测；收发器电缆也称为AUIAUI电缆，用来连接网卡和收发器；网卡必电缆，用来连接网卡和收发器；网卡必须带有须带有AUIAUI接口；终结器是用来吸收电缆两端的信号，避免信号反射；中继器用于连接两接口；终结器是用来吸收电缆两端的信号，避免信号反射；中继器用于连接两个或多个网段，延伸网络的长度。个或多个网段，延伸网络的长度。5.3 传统以太网5.3.2 传统以太网简介 1.10BASE-5 5.3 传统以太网5.3.2 传统以太网简介 1.10BASE-5 一个网段的最大长度不能超过一个网段的最大长度不能超过500 m500 m，一个网段上最多可连接的计算机数为，一个网段上最多可连接的计算机数为10

32、0100台，两台，两台相邻计算机（收发器）之间的最小距离为台相邻计算机（收发器）之间的最小距离为2.5 m2.5 m。最多可用。最多可用4 4个中继器连接个中继器连接5 5个网段，但个网段，但是只允许其中是只允许其中3 3个网段连接计算机，而剩余的个网段连接计算机，而剩余的2 2个网段不能连接计算机，只能用于扩展粗缆个网段不能连接计算机，只能用于扩展粗缆以太网的距离。这就是所谓的以太网的距离。这就是所谓的5-4-35-4-3规则。规则。5.3 传统以太网5.3.2 传统以太网简介 2.10BASE-2 用基带细同轴电缆所组建的网络称为细缆以太网，又可表示为用基带细同轴电缆所组建的网络称为细缆以

33、太网，又可表示为10BASE-210BASE-2。它主要由细同。它主要由细同轴电缆（轴电缆（Coaxial Thin CableCoaxial Thin Cable）、）、BNC TBNC T型连接器（型连接器（BNC T ConnectorBNC T Connector）、）、BNCBNC连接器（连接器（BNC BNC ConnectorConnector）、）、BNCBNC终端匹配器（终接器）（终端匹配器（终接器）（BNC Terminal ConnectorBNC Terminal Connector）、网卡（）、网卡（Network Network Interface CardInte

34、rface Card）等部分组成。）等部分组成。一个网段的最大长度不能超过一个网段的最大长度不能超过185 m185 m，一个网段上最多可连接的计算机数为，一个网段上最多可连接的计算机数为3030台，两台台，两台相邻计算机之间的最小距离为相邻计算机之间的最小距离为0.5 m0.5 m。对于细缆以太网的扩展，也要求符合。对于细缆以太网的扩展，也要求符合5-4-35-4-3规则，网络规则，网络的最大距离为的最大距离为925 m925 m。5.3 传统以太网5.3.2 传统以太网简介 2.10BASE-2 5.3 传统以太网5.3.2 传统以太网简介 3.10BASE-T 10BASE-T 10BA

35、SE-T是以非屏蔽双绞线组建的数据传输速率为是以非屏蔽双绞线组建的数据传输速率为10 Mbps10 Mbps的基带以太网标准。的基带以太网标准。10BASE-T10BASE-T由双绞线连接器（由双绞线连接器（Twisted Pair ConnectorTwisted Pair Connector）、双绞线（）、双绞线（Twisted PairTwisted Pair）、集线器（）、集线器（HubHub）、）、网卡（网卡（Network Interface CardNetwork Interface Card）等部分组成。其中双绞线连接器采用标准的）等部分组成。其中双绞线连接器采用标准的RJ-4

36、5RJ-45连接器，连接器，网卡带有网卡带有RJ-45RJ-45接口。接口。10BASE-T10BASE-T是一个物理上为星是一个物理上为星型连接、逻辑上为总线型拓扑的网络，每段双绞型连接、逻辑上为总线型拓扑的网络，每段双绞线的长度不应超过线的长度不应超过100 m100 m。5.3 传统以太网5.3.2 传统以太网简介 （1 1）覆盖的地理范围有限。根据）覆盖的地理范围有限。根据CSMA/CDCSMA/CD的规定的规定,共享式以太网覆盖的地理范围随网共享式以太网覆盖的地理范围随网络速度的增加而减小。一旦网络速率确定，网络的覆盖范围也就固定下来。络速度的增加而减小。一旦网络速率确定，网络的覆盖

37、范围也就固定下来。（2 2）网络带宽容量固定。传统的共享式以太网所有节点共享同一传输介质，网络的）网络带宽容量固定。传统的共享式以太网所有节点共享同一传输介质，网络的带宽容量被所有节点共享使用。网络中的节点越多，每个节点可以使用的带宽越窄，网络带宽容量被所有节点共享使用。网络中的节点越多，每个节点可以使用的带宽越窄，网络的响应速度越慢。的响应速度越慢。（3 3）不能支持多种速率的设备。传统的共享式以太网，网络中的设备必须保持相同）不能支持多种速率的设备。传统的共享式以太网，网络中的设备必须保持相同的传输速率，否则一个设备发送的信息，另一个设备不可能收到。的传输速率，否则一个设备发送的信息，另一

38、个设备不可能收到。5.3 传统以太网5.3.3 交换式以太网 2.交换的思想 为了解决共享式以太网存在的问题，人们提出为了解决共享式以太网存在的问题，人们提出“分段分段”的方法。所谓的方法。所谓“分段分段”，就是，就是将一个大型的以太网分割成两个或多个小型的以太网，每个段（分割后的每个小以太网）将一个大型的以太网分割成两个或多个小型的以太网，每个段（分割后的每个小以太网）使用使用CSMA/CDCSMA/CD介质访问控制方法维持段内用户的通信。段与段之间通过一种介质访问控制方法维持段内用户的通信。段与段之间通过一种“交换交换”设备将设备将一段接收到的信息，经过简单的处理转发给另一段。分段以后，以

39、太网结点的减少使冲突一段接收到的信息，经过简单的处理转发给另一段。分段以后，以太网结点的减少使冲突和碰撞的几率减小，网络效率提高。并且，各段可按需要选择自己的网络速率，组成性价和碰撞的几率减小，网络效率提高。并且，各段可按需要选择自己的网络速率，组成性价比更高的网络。比更高的网络。5.3 传统以太网5.3.3 交换式以太网 3.交换式以太网概念 交换式以太网是指以数据链路层的帧为数据交换单位，以以太网交换机为基础构成的交换式以太网是指以数据链路层的帧为数据交换单位，以以太网交换机为基础构成的网络。交换式以太网允许多对节点同时通信，每个节点可以独占传输通道和带宽。它从根网络。交换式以太网允许多对

40、节点同时通信，每个节点可以独占传输通道和带宽。它从根本上解决了共享以太网所带来的问题。本上解决了共享以太网所带来的问题。4.交换机的工作原理 以太网交换机（以下简称交换机）是工作在以太网交换机（以下简称交换机）是工作在OSIOSI参考模型数据链路层的设备，它通过参考模型数据链路层的设备，它通过判断数据帧的目的判断数据帧的目的MACMAC地址，从而将帧从合适的端口发送出去。地址，从而将帧从合适的端口发送出去。5.3 传统以太网5.3.3 交换式以太网 交换机的冲突域仅局限于交换机的一个端口上。交换机将通过对帧的识别，只将帧单交换机的冲突域仅局限于交换机的一个端口上。交换机将通过对帧的识别，只将帧

41、单点转发到目的地址对应的端口，而不是向所有端口转发，从而有效地提高了网络的可利用点转发到目的地址对应的端口，而不是向所有端口转发，从而有效地提高了网络的可利用带宽。带宽。以太网交换机实现数据帧的单点转发是通过以太网交换机实现数据帧的单点转发是通过MACMAC地址的学习和维护更新机制来实现的。地址的学习和维护更新机制来实现的。以太网交换机的主要功能包括以太网交换机的主要功能包括MACMAC地址学习、帧的转发及过滤和避免回路。地址学习、帧的转发及过滤和避免回路。5.3 传统以太网5.3.3 交换式以太网 快速以太网的数据传输速率为快速以太网的数据传输速率为100 Mbps100 Mbps。它保留着

42、传统。它保留着传统10 Mbps10 Mbps速率速率EthernetEthernet的所有特的所有特征，即相同的数据格式、相同的介质访问控制方法征，即相同的数据格式、相同的介质访问控制方法 CSMA/CDCSMA/CD和相同的组网方法，而只是和相同的组网方法，而只是Fast EthernetFast Ethernet把每个比特的发送时间由把每个比特的发送时间由100 ns100 ns降低到降低到10 ns10 ns。5.4 高速以太网5.4.1 快速以太网 1100BASE-T标准 100BASE-T 100BASE-T是是10BASE-T10BASE-T的扩展，的扩展，MACMAC层仍采用

43、层仍采用CSMA/CDCSMA/CD介质访问控制方法，介质访问控制方法，5.4 高速以太网5.4.1 快速以太网 2100BASE-T主要特点 （1 1）采用与）采用与10BASE-T10BASE-T相似的层次协议结构，其中相似的层次协议结构，其中LLCLLC子层完全相同。子层完全相同。（2 2）帧格式与）帧格式与10BASE-T10BASE-T相同，包括最小帧长为相同，包括最小帧长为6464个字节，最大帧长为个字节，最大帧长为15181518个字节，帧个字节，帧间最小间隙为间最小间隙为1212个字节。个字节。（3 3）MACMAC子层与物理层之间采用介质无关接口子层与物理层之间采用介质无关接

44、口MIIMII。（4 4）介质访问控制方法为）介质访问控制方法为CSMA/CDCSMA/CD。（5 5）拓扑为以）拓扑为以 100BASE-T100BASE-T集线器集线器/交换机为中心的星型拓扑结构。交换机为中心的星型拓扑结构。（6 6）传输速率为）传输速率为100 Mbps100 Mbps。（7 7）传输介质为）传输介质为UTPUTP或光缆。或光缆。（8 8）网络最大直径为）网络最大直径为205 m205 m。5.4 高速以太网5.4.1 快速以太网 3100BASE-T物理层 （1 1）100BASE-TX100BASE-TX。100BASE-TX100BASE-TX采用两对采用两对5

45、5类类UTPUTP或两对或两对1 1类类STPSTP作为传输介质，其中一对作为传输介质，其中一对用于发送，另一对用于接收，站点与集线器之间的最大距离为用于发送，另一对用于接收，站点与集线器之间的最大距离为100 m100 m。对于。对于5 5类类UTPUTP，使用，使用RJ-RJ-4545连接器；对于连接器；对于1 1类类STPSTP，使用，使用DB-9DB-9连接器。连接器。（2 2）100BASE-T4100BASE-T4。100BASE-T4100BASE-T4采用采用4 4对对3 3类、类、4 4类和类和5 5类类UTPUTP作为传输介质。作为传输介质。4 4对线中，对线中，3 3对用

46、于数据传输，对用于数据传输，1 1对用于冲突检测。使用对用于冲突检测。使用RJ-45RJ-45连接器，站点与集线器之间的最大距离为连接器，站点与集线器之间的最大距离为100 m100 m。（3 3）100BASE-FX100BASE-FX。100BASE-FX 100BASE-FX 采用两束多模光纤作为传输介质，每束都可用于两个采用两束多模光纤作为传输介质，每束都可用于两个方向，因此它是全双工的，并且在每个方向上速率均为方向，因此它是全双工的，并且在每个方向上速率均为100 Mbps100 Mbps。5.4 高速以太网5.4.1 快速以太网 与快速以太网的相同之处是：千兆位以太网同样保留着传统

47、的与快速以太网的相同之处是：千兆位以太网同样保留着传统的100BASE-T100BASE-T的所有特征，的所有特征，即相同的数据格式、相同的介质访问控制方法即相同的数据格式、相同的介质访问控制方法CSMA/CDCSMA/CD和相同的组网方法，而只是把和相同的组网方法，而只是把EthernetEthernet每个比特的发送时间由每个比特的发送时间由10 ns10 ns降低到降低到1 ns1 ns。基于光纤的千兆位以太网标准是。基于光纤的千兆位以太网标准是IEEE IEEE 802.3z802.3z；基于；基于5 5类类UTPUTP的千兆位以太网标准是的千兆位以太网标准是IEEE 802.3abI

48、EEE 802.3ab。5.4 高速以太网5.4.2 千兆位以太网11000BASE-SX标准 它是一种使用短波激光作为信号源的网络介质技术，配置波长为它是一种使用短波激光作为信号源的网络介质技术，配置波长为770 nm770 nm860 nm860 nm（一（一般为般为850 nm850 nm）的激光传输器，只能驱动多模光纤。采用）的激光传输器，只能驱动多模光纤。采用8 B/10 B8 B/10 B编码方式，传输距离分别编码方式，传输距离分别为为260 m260 m和和525 m525 m，适用于建筑物中同一层的短距离主干网。，适用于建筑物中同一层的短距离主干网。5.4 高速以太网5.4.2

49、 千兆位以太网21000BASE-LX标准 它是一种使用长波激光作为信号源的网络介质技术，配置波长为它是一种使用长波激光作为信号源的网络介质技术，配置波长为1270 nm1270 nm1355 nm1355 nm（一般为（一般为1300 nm1300 nm）的激光传输器，它既可以驱动多模光纤，也可以驱动单模光纤。它所使）的激光传输器，它既可以驱动多模光纤，也可以驱动单模光纤。它所使用的光纤规格为：芯径为用的光纤规格为：芯径为62.5 62.5 mm和和50 50 mm的多模光纤，工作波长为的多模光纤，工作波长为850 nm850 nm，传输距离为，传输距离为525 m525 m和和550 m5

50、50 m，数据编码方法为，数据编码方法为8 B/10 B8 B/10 B，适用于作为大楼网络系统的主干网；，适用于作为大楼网络系统的主干网；芯径为芯径为9 9 mm的单模光纤，工作波长为的单模光纤，工作波长为1300 nm1300 nm或或1550 nm1550 nm，传输距离为，传输距离为3000 m3000 m，数据编码方法采用，数据编码方法采用8 8 B/10 BB/10 B，适用于校园或城域主干网。，适用于校园或城域主干网。5.4 高速以太网5.4.2 千兆位以太网31000BASE-CX标准 使用使用150 150 屏蔽双绞线（屏蔽双绞线（STPSTP），采用），采用8 B/10 B