1、第第3章章 局域网基础知识局域网基础知识3.1 3.1 局域网概述局域网概述3.2 3.2 局域网体系结构局域网体系结构3.3 3.3 局域网技术局域网技术3.4 3.4 共享介质局域网共享介质局域网3.5 3.5 高速局域网高速局域网3.6 3.6 交换局域网交换局域网3.73.7网络操作系统网络操作系统3.83.8网络互连技术网络互连技术13.1.1 局域网的概念局域网的概念u功能性定义功能性定义：是一组台式计算机和其它设备，在：是一组台式计算机和其它设备，在物理地址上彼此相隔不远，以允许用户相互通信物理地址上彼此相隔不远，以允许用户相互通信和共享诸如打印机和存储设备之类的计算资源的和共享
2、诸如打印机和存储设备之类的计算资源的方式互连在一起的系统。方式互连在一起的系统。u技术性定义技术性定义：由特定类型的传输媒体（如电缆、：由特定类型的传输媒体（如电缆、光缆和无线媒体）和网络适配器（又称为网卡）光缆和无线媒体）和网络适配器（又称为网卡）互连在一起的计算机，并受网络操作系统监控的互连在一起的计算机，并受网络操作系统监控的网络系统。网络系统。23.1.2 局域网的组成局域网的组成33.1.2 局域网的组成局域网的组成43.1.2 局域网的组成局域网的组成53.1.2 局域网的组成局域网的组成63.1.3 局域网的分类局域网的分类u按照网络的按照网络的通信方式通信方式局域网可以分为局域
3、网可以分为3 3类类u专用服务器局域网专用服务器局域网u客户机客户机/服务器局域网服务器局域网u对等局域网对等局域网u按照采用的按照采用的介质访问控制方法介质访问控制方法可以分为共享介质可以分为共享介质局域网和交换式局域网两种。局域网和交换式局域网两种。73.2.1 局域网参考模型局域网参考模型83.2.1 局域网参考模型局域网参考模型93.2.1 局域网参考模型局域网参考模型103.2.2 IEEE802标准标准113.3.1 局域网拓扑结构局域网拓扑结构123.3.1 局域网拓扑结构局域网拓扑结构133.3.1 局域网拓扑结构局域网拓扑结构143.3.1 局域网拓扑结构局域网拓扑结构153
4、.3.1 局域网拓扑结构局域网拓扑结构163.3.1 局域网拓扑结构局域网拓扑结构173.3.1 局域网拓扑结构局域网拓扑结构183.3.1 局域网拓扑结构局域网拓扑结构193.3.2.1 载波监听多路访问载波监听多路访问/冲突检测冲突检测法法1.1.载波监听总线，即先听后发载波监听总线，即先听后发u 使用使用CSMA/CDCSMA/CD方式时，总线上各结点方式时，总线上各结点都在监听总线，即检测总线上是否有别的结都在监听总线，即检测总线上是否有别的结点发送数据。如果发现总线是空闲的，即没点发送数据。如果发现总线是空闲的，即没有检测到有信号正在传送，则可立即发送数有检测到有信号正在传送，则可立
5、即发送数据。如果监听到总线忙，即检测到总线上有据。如果监听到总线忙，即检测到总线上有数据正在传送，这时结点要持续等待直到监数据正在传送，这时结点要持续等待直到监听到总线空闲时才能将数据发送出去，或等听到总线空闲时才能将数据发送出去，或等待一个随机时间，再重新监听总线，一直到待一个随机时间，再重新监听总线，一直到总线空闲再发送数据。总线空闲再发送数据。这也称作这也称作先听后发先听后发（LBTLBT，Listen Before TalkListen Before Talk）。203.3.2.1 载波监听多路访问载波监听多路访问/冲突检测法冲突检测法2.2.总线冲突检测，即边发边听总线冲突检测，即边
6、发边听u 当两个或两个以上结点同时监听到总线空当两个或两个以上结点同时监听到总线空闲，开始发送数据时，就会发会碰撞，产生闲，开始发送数据时，就会发会碰撞，产生冲突。另外，传输延迟可能会使第一个结点冲突。另外，传输延迟可能会使第一个结点发送的数据未到达目的结点，另一个要发送发送的数据未到达目的结点，另一个要发送数据的结点就已监听到总线空闲，并开始发数据的结点就已监听到总线空闲，并开始发送数据，这也会导致冲突的产生。发生冲突送数据，这也会导致冲突的产生。发生冲突时，两个传输的数据都会被破坏，产生碎片时，两个传输的数据都会被破坏，产生碎片，使数据无法到达正确的目的结点。，使数据无法到达正确的目的结点
7、。213.3.2.1 载波监听多路访问载波监听多路访问/冲突检测法冲突检测法u为确保数据的正确传输，为确保数据的正确传输，每一结点在发送数据每一结点在发送数据时要边发送边检测冲突。时要边发送边检测冲突。这也称作边发边听这也称作边发边听（LWT，Listen While Talk）。当检测到总线上发生冲突时，当检测到总线上发生冲突时，就立即取消传输数据，随后发送一个短的干扰信号就立即取消传输数据，随后发送一个短的干扰信号JAMJAM（阻塞信号），以加强冲突信号，保证网络上所（阻塞信号），以加强冲突信号，保证网络上所有结点都知道总线上已经发生了。在阻塞信号发送后有结点都知道总线上已经发生了。在阻塞
8、信号发送后，等待一个随机时间，然后再将要发送的数据发送一，等待一个随机时间，然后再将要发送的数据发送一次。如果还有冲突发生，则重复监听、等待和重传的次。如果还有冲突发生，则重复监听、等待和重传的操作。操作。u下图显示了采用下图显示了采用CSMA/CDCSMA/CD方法的工作流程。方法的工作流程。223.3.2.1 载波监听多路访问载波监听多路访问/冲突检测法冲突检测法CSMA/CDCSMA/CD协议协议的工作过程通的工作过程通常可以概括为：常可以概括为：先听后发、先听后发、边听边发、边听边发、冲突停发、冲突停发、随机重发。随机重发。233.3.2.2 令牌环访问控制令牌环访问控制u 令牌环技术
9、是令牌环技术是19691969年由年由IBMIBM提出来的。它适用提出来的。它适用于环形网络，并已成为流行的环访问技术。这种于环形网络，并已成为流行的环访问技术。这种介质访问技术的基础是令牌。介质访问技术的基础是令牌。令牌是一种特殊的令牌是一种特殊的帧，用于控制网络结点的发送权，只有持有令牌帧，用于控制网络结点的发送权，只有持有令牌的结点才能发送数据。的结点才能发送数据。由于发送结点在获得发送由于发送结点在获得发送权后就将令牌删除，在环路上不会再有令牌出现权后就将令牌删除，在环路上不会再有令牌出现，其它结点也不可能再得到令牌，保证环路上某，其它结点也不可能再得到令牌，保证环路上某一时刻只有一个
10、结点发送数据，因此令牌环技术一时刻只有一个结点发送数据，因此令牌环技术不存在争用现象，它是一种典型的无争用型介质不存在争用现象，它是一种典型的无争用型介质访问控制方式。令牌有访问控制方式。令牌有“忙忙”和和“闲闲”两种状态两种状态。当环正常工作时，令牌总是沿着物理环路，单。当环正常工作时，令牌总是沿着物理环路，单向逐结点传送传送顺序与结点在环路中的排列顺向逐结点传送传送顺序与结点在环路中的排列顺序相同。序相同。243.3.2.2 令牌环访问控制令牌环访问控制u 当某一个结点要发送数据时，它须等当某一个结点要发送数据时，它须等待空闲令牌的到来。它获得空令牌后，将待空闲令牌的到来。它获得空令牌后，
11、将令牌置令牌置“忙忙”，并以帧为单位发送数据。，并以帧为单位发送数据。如果下一结点是目的结点，则将帧拷贝到如果下一结点是目的结点，则将帧拷贝到接收缓冲区，在帧中标志出帧已被正确接接收缓冲区，在帧中标志出帧已被正确接收和复制，同时将帧送回环上，否则只是收和复制，同时将帧送回环上，否则只是简单地将帧送回环上。帧绕行一周后到达简单地将帧送回环上。帧绕行一周后到达源结点后，源结点回收已发送的帧，并将源结点后，源结点回收已发送的帧，并将令牌置令牌置“闲闲”状态，再将令牌向下一个结状态，再将令牌向下一个结点传送。下图给出了令牌环的基本工作过点传送。下图给出了令牌环的基本工作过程。程。253.3.2.2 令
12、牌环访问控制令牌环访问控制26273.3.2.2 令牌环访问控制令牌环访问控制3.3.2.2 令牌环访问控制令牌环访问控制u 当令牌在环路上绕行时，可能会产生令当令牌在环路上绕行时，可能会产生令牌的丢失，此时，应在环路中插入一个牌的丢失，此时，应在环路中插入一个空令空令牌牌。令牌的丢失将降低环路的利用率，而令。令牌的丢失将降低环路的利用率，而令牌的重复也会破坏网络的正常运行，因此必牌的重复也会破坏网络的正常运行，因此必须设置一个须设置一个监控结点监控结点，以保证环路中只有一，以保证环路中只有一个令牌绕行。当令牌丢失，则插入一个空闲个令牌绕行。当令牌丢失，则插入一个空闲令牌。当令牌重复时，则删除
13、多余的令牌。令牌。当令牌重复时，则删除多余的令牌。令牌环的主要令牌环的主要优点优点在于其访问方式具有可调在于其访问方式具有可调整性和确定性，且每个结点具有同等的介质整性和确定性，且每个结点具有同等的介质访问权。同时，还提供优先权服务，具有很访问权。同时，还提供优先权服务，具有很强的适用性。它的主要缺点是强的适用性。它的主要缺点是环维护环维护复杂，复杂，实现较困难。实现较困难。283.3.2.3 令牌总线访问控制令牌总线访问控制u CSMA/CD CSMA/CD采用用户访问总线时间不确采用用户访问总线时间不确定的随机竞争方式，定的随机竞争方式，有结构简单、轻负载有结构简单、轻负载时时延小时时延小
14、等特点，但当网络等特点，但当网络通讯负荷增大通讯负荷增大时，由于冲突增多，网络吞吐率下降、传时，由于冲突增多，网络吞吐率下降、传输延时增加，性能明显下降。令牌环输延时增加，性能明显下降。令牌环在重在重负荷下利用率高负荷下利用率高，网络性能对传输距离不，网络性能对传输距离不敏感。但令牌环网控制复杂，并存在可靠敏感。但令牌环网控制复杂，并存在可靠性保证等问题。令牌总线综合性保证等问题。令牌总线综合CSMA/CDCSMA/CD与与令牌环两种介质访问方式的优点的基础上令牌环两种介质访问方式的优点的基础上而形成的一种介质访问控制方式。而形成的一种介质访问控制方式。29u 令牌总线主要适用于总线形或树形网
15、络令牌总线主要适用于总线形或树形网络。采用此种方式时，各结点共享的传输介质。采用此种方式时，各结点共享的传输介质是总线形的，每一结点都有一个本站地址，是总线形的，每一结点都有一个本站地址，并知道上一个结点地址和下一个结点地址，并知道上一个结点地址和下一个结点地址，令牌传递规定由高地址向低地址，最后由最令牌传递规定由高地址向低地址，最后由最低地址向最高地址依次循环传递，从而在一低地址向最高地址依次循环传递，从而在一个物理总线上形成一个个物理总线上形成一个逻辑环逻辑环。环中令牌传环中令牌传递顺序与结点在总线上的物理位置无关递顺序与结点在总线上的物理位置无关。下。下图给出了正常的稳态操作时令牌总线的
16、工作图给出了正常的稳态操作时令牌总线的工作原理。原理。3.3.2.3 令牌总线访问控制令牌总线访问控制303.3.2.3 令牌总线访问控制令牌总线访问控制313.3.2.3 令牌总线访问控制令牌总线访问控制323.3.2.3 令牌总线访问控制令牌总线访问控制u 所谓正常的所谓正常的稳态操作，是指在网络已完稳态操作，是指在网络已完成初始化之后，各结点进入正常传递令牌与成初始化之后，各结点进入正常传递令牌与数据，并且没有结点要加入或撤出，没有发数据，并且没有结点要加入或撤出，没有发生令牌丢失或网络故障的正常工作状态。生令牌丢失或网络故障的正常工作状态。u 与令牌环一致，只有获得令牌的结点才与令牌环
17、一致，只有获得令牌的结点才能发送数据。在正常工作时，当结点完成数能发送数据。在正常工作时，当结点完成数据帧的发送后，将令牌传送给下一个结点。据帧的发送后，将令牌传送给下一个结点。从逻辑上看，令牌是按地址的递减顺序传给从逻辑上看，令牌是按地址的递减顺序传给下一个结点的。而从物理上看，带有地址字下一个结点的。而从物理上看，带有地址字段的令牌帧广播到总线上的所有结点，只有段的令牌帧广播到总线上的所有结点，只有结点地址和令牌帧的目的地址相符的结点才结点地址和令牌帧的目的地址相符的结点才有权获得令牌。有权获得令牌。333.3.2.3 令牌总线访问控制令牌总线访问控制u 获得令牌的结点，如果有数据要发送获
18、得令牌的结点，如果有数据要发送，则可立即传送数据帧，完成发送后再将，则可立即传送数据帧，完成发送后再将令牌传送给下一个结点；如果没有数据要令牌传送给下一个结点；如果没有数据要发送，则应立即将令牌传送给下一个结点发送，则应立即将令牌传送给下一个结点。由于总线上每一结点接收令牌的过程是。由于总线上每一结点接收令牌的过程是按顺序依次进行按顺序依次进行的，因此的，因此所有结点所有结点都有访都有访问权。为了使结点等待令牌的时间是确定问权。为了使结点等待令牌的时间是确定的，需要限制每一结点发送数据帧的最大的，需要限制每一结点发送数据帧的最大长度。长度。343.3.2.4 CSMA/CD与与Token Bu
19、s、Token Ring的比较的比较u 在共享介质访问控制方法中，在共享介质访问控制方法中，CSMA/CDCSMA/CD与与Token BusToken Bus、Token Ring Token Ring 应用广应用广泛。从网络拓扑结构看，泛。从网络拓扑结构看，CSMA/CDCSMA/CD与与Token Token BusBus都是针对总线拓扑的局域网设计的，而都是针对总线拓扑的局域网设计的，而Token RingToken Ring是针对环型拓扑的局域网设计的是针对环型拓扑的局域网设计的。如果从介质访问控制方法性质的角度看，。如果从介质访问控制方法性质的角度看，CSMA/CDCSMA/CD属
20、于属于随机介质访问控制方法随机介质访问控制方法，而，而Token BusToken Bus、Token RingToken Ring则属于则属于确定型介质访确定型介质访问控制方法问控制方法。u 与确定型介质访问控制方法比较，与确定型介质访问控制方法比较，CSMA/CDCSMA/CD方法有以下几个特点：方法有以下几个特点：353.3.2.4 CSMA/CD与与Token Bus、Token Ring的比较的比较CSMA/CDCSMA/CD介质访问控制方法介质访问控制方法算法简单，易于算法简单，易于实现实现。目前有多种。目前有多种VLSIVLSI（超大规模集成电路超大规模集成电路，Very Lar
21、ge Scale IntegrationVery Large Scale Integration）可以实现可以实现CSMA/CDCSMA/CD方法，这对降低方法，这对降低EthernetEthernet成本，扩大成本，扩大应用范围是非常有利的。应用范围是非常有利的。CSMA/CDCSMA/CD是一种用户访问总线时间不确定的是一种用户访问总线时间不确定的随机竞争总线的方法，适用于办公自动化等对随机竞争总线的方法，适用于办公自动化等对数据传输实时性要求不严格数据传输实时性要求不严格的应用环境。的应用环境。CSMA/CDCSMA/CD在网络通信负荷较低时表现出较好在网络通信负荷较低时表现出较好的吞吐
22、率与延迟特性。但是，当网络通信负荷的吞吐率与延迟特性。但是，当网络通信负荷增大时，由于冲突增多，网络吞吐率下降、传增大时，由于冲突增多，网络吞吐率下降、传输延迟增加，因此输延迟增加，因此CSMA/CDCSMA/CD方法一般用于方法一般用于通通信负荷较轻信负荷较轻的应用环境中。的应用环境中。363.3.2.4 CSMA/CD与与Token Bus、Token Ring的比较的比较u 与随机型介质访问控制方法比较，确定型介质与随机型介质访问控制方法比较，确定型介质访问控制方法访问控制方法Token BusToken Bus、Token RingToken Ring有以下几个特有以下几个特点：点：T
23、oken BusToken Bus、Token RingToken Ring网中结点两次获得令牌网中结点两次获得令牌之间的最大时间间隔是确定的，因而适用于之间的最大时间间隔是确定的，因而适用于对对数据传输实时性要求较高数据传输实时性要求较高的环境，如生产的环境，如生产过程控制领域。过程控制领域。Token BusToken Bus、Token RingToken Ring在在网络通信负荷较重网络通信负荷较重时时表现出很好的吞吐率与较低的传输延迟，因表现出很好的吞吐率与较低的传输延迟，因而适用于通信负荷较重的环境。而适用于通信负荷较重的环境。Token BusToken Bus、Token Ri
24、ngToken Ring的不足之处在于它们有的不足之处在于它们有需要需要复杂的环维护功能复杂的环维护功能，实现较困难。，实现较困难。373.3.3 局域网传输介质局域网传输介质u 局域网常用的传输介质有：局域网常用的传输介质有：同轴电缆、双绞同轴电缆、双绞线、光纤与无线通信信道线、光纤与无线通信信道。早期应用最多的是早期应用最多的是同轴电缆。但随着技术的发展，双绞线与光纤同轴电缆。但随着技术的发展，双绞线与光纤的应用发展十分迅速。尤其是双绞线，目前已的应用发展十分迅速。尤其是双绞线，目前已能用于数据传输率为能用于数据传输率为100Mbps100Mbps、1Gbps1Gbps的高速局的高速局域网
25、中，因此引起了人们普遍的关注。在局部域网中，因此引起了人们普遍的关注。在局部范围内的中、高速局域网中使用双绞线，在远范围内的中、高速局域网中使用双绞线，在远距离传输中使用光纤，在有移动结点的局域网距离传输中使用光纤，在有移动结点的局域网中采用无线通信信道的趋势已经越来越明朗化中采用无线通信信道的趋势已经越来越明朗化。383.3.3.1 同轴电缆（同轴电缆（Coaxial Cable）同轴电缆以硬铜线为芯，外包一层绝缘材料和网状的同轴电缆以硬铜线为芯，外包一层绝缘材料和网状的外屏蔽层，上面又覆盖一层保护性材料。单根同轴电缆的外屏蔽层，上面又覆盖一层保护性材料。单根同轴电缆的直径约为直径约为1.0
26、21.022.54cm2.54cm。39同轴电缆可分为两种基本类型：同轴电缆可分为两种基本类型：它的屏蔽线是用铜做成的网状的，特征阻抗为它的屏蔽线是用铜做成的网状的，特征阻抗为5050欧姆欧姆的电缆，传输速率可达的电缆，传输速率可达10Mbit/s10Mbit/s，用于数字传输，用于总，用于数字传输，用于总线拓扑结构。线拓扑结构。基带同轴电缆又可分为：基带同轴电缆又可分为：粗同轴电缆粗同轴电缆：适用于比较大型的局部网络，它的标准适用于比较大型的局部网络，它的标准距离长，可靠性高。距离长，可靠性高。细同轴电缆细同轴电缆：安装则比较简单，造价低。安装则比较简单，造价低。3.3.3.1 同轴电缆（同
27、轴电缆（Coaxial Cable）40 它的屏蔽层通常是用铝冲压成的，特征阻抗为它的屏蔽层通常是用铝冲压成的，特征阻抗为7575欧姆欧姆电缆，用于模拟传输，有线电视采用的就是这种同轴电电缆，用于模拟传输，有线电视采用的就是这种同轴电缆。缆。另外：另外：由于同轴电缆安装过程要切断电缆，两头需由于同轴电缆安装过程要切断电缆，两头需装上基本网络连接头，然后接在装上基本网络连接头，然后接在T型连接器两端，所以型连接器两端，所以当接头多时容易产生接触不良的隐患，这是目前运行中当接头多时容易产生接触不良的隐患，这是目前运行中的以太网所发生的最常见故障之一，所以将逐步被非屏的以太网所发生的最常见故障之一，
28、所以将逐步被非屏蔽双绞线或光缆取代。蔽双绞线或光缆取代。3.3.3.1 同轴电缆（同轴电缆（Coaxial Cable）413.3.3.2 双绞线（双绞线（Twisted Pairwire）双绞线是由两根双绞线是由两根具有绝缘保护层的铜导线具有绝缘保护层的铜导线组成组成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度。如果把一对或多对双，可降低信号干扰的程度。如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆（也绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆（也称双扭线电缆）。双绞线电缆主要用于称双扭线电缆）。双绞线电缆主要用于拓扑拓扑结
29、构。结构。双绞线主要用来传输模拟声音信息，但同样适双绞线主要用来传输模拟声音信息，但同样适用于数字信号的传输，特别适用于用于数字信号的传输，特别适用于较短距离较短距离的信的信息传输。息传输。42双绞线可分为：双绞线可分为：屏蔽双绞线（屏蔽双绞线（STPSTP，Shielded Twisted PairShielded Twisted Pair）。）。屏蔽双绞线电缆的外层由铝泊包裹，以减小幅射，但屏蔽双绞线电缆的外层由铝泊包裹，以减小幅射，但并不能完全消除辐射。屏蔽双绞线价格相对较高，安装时并不能完全消除辐射。屏蔽双绞线价格相对较高，安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难。要比非屏蔽双绞线电缆困难。3.
30、3.3.2 双绞线（双绞线（Twisted Pairwire）433.3.3.2 双绞线（双绞线（Twisted Pairwire）非屏蔽双绞线（非屏蔽双绞线（UTPUTP，Unshielded Twisted PairUnshielded Twisted Pair）非屏蔽双绞线电缆的优点有：非屏蔽双绞线电缆的优点有：（1 1）无屏蔽外套，直径小，节省所占用的空间。）无屏蔽外套，直径小，节省所占用的空间。（2 2）重量轻、易弯曲、易安装。）重量轻、易弯曲、易安装。（3 3）将串扰减至最小或加以消除。）将串扰减至最小或加以消除。（4 4）具有阻燃性。）具有阻燃性。（5 5）具有独立性和灵活性，适
31、用于结构化综合布线。）具有独立性和灵活性，适用于结构化综合布线。双绞线电缆根据不同质量又可分为：双绞线电缆根据不同质量又可分为：（1 1）1 1 类：主要用于传输语音，不用于数据传输。类：主要用于传输语音，不用于数据传输。（2 2）2 2 类：传输频率为类：传输频率为1MHz1MHz，用于语音传输和最高，用于语音传输和最高传输速率传输速率4Mbit/s4Mbit/s的数据传输。的数据传输。44（3 3）3 3 类：传输频率为类：传输频率为16MHz16MHz，用于语音传输及最高，用于语音传输及最高传输速率为传输速率为10Mbit/s10Mbit/s的数据传输。的数据传输。（4 4）4 4 类：
32、传输频率为类：传输频率为20MHz20MHz，用于语音传输和最高，用于语音传输和最高传输速率传输速率16Mbit/s16Mbit/s的数据传输。的数据传输。（5 5）5 5 类：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高类：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，传输频率为质量的绝缘材料，传输频率为100MHz100MHz，用于语音传输和最，用于语音传输和最高传输速率为高传输速率为100Mbit/s100Mbit/s的数据传输。的数据传输。为了适应网络速度的不断提高，又出现了超为了适应网络速度的不断提高，又出现了超5 5类和类和6 6类类双绞线。双绞线。局域网最常使用是局域网最常使用是5 5
33、类非屏蔽的双绞线。类非屏蔽的双绞线。3.3.3.2 双绞线（双绞线（Twisted Pairwire）453.3.3.2 双绞线（双绞线（Twisted Pairwire）463.3.3.3 3.3.3.3 光纤光纤 光纤是由一组光导纤维组成的，也简称为光缆。每根光导纤维光纤是由一组光导纤维组成的，也简称为光缆。每根光导纤维由纤芯和保护层构成。纤芯的材质以玻璃或有机玻璃为主，用由纤芯和保护层构成。纤芯的材质以玻璃或有机玻璃为主，用来传输光束，它的尺寸及纯度决定了光的传输质量。来传输光束，它的尺寸及纯度决定了光的传输质量。光纤是数据传输的最有效的传输介质，它的优点有：光纤是数据传输的最有效的传输
34、介质，它的优点有：（1 1）频带较宽）频带较宽,速度快，超过速度快，超过1000Mbps 1000Mbps。（2 2）抗干扰性好）抗干扰性好,不受电磁干扰，不易被窃听和截获数据。不受电磁干扰，不易被窃听和截获数据。（3 3）衰减较小，损耗较低，中继器的间隔较大。）衰减较小，损耗较低，中继器的间隔较大。47光纤主要分为：光纤主要分为：单模光纤单模光纤（Single Mode FiberSingle Mode Fiber）单模光纤的纤芯直径很小，在给定的工作波长上只能单模光纤的纤芯直径很小，在给定的工作波长上只能以单一模式传输，传输频带宽，传输容量大。以单一模式传输，传输频带宽，传输容量大。多模光
35、纤多模光纤（Multi Mode FiberMulti Mode Fiber）多模光纤是在给定的工作波长上，能以多个模式同时多模光纤是在给定的工作波长上，能以多个模式同时传输的光纤。传输的光纤。与单模光纤相比，多模光纤的传输性能较差。与单模光纤相比，多模光纤的传输性能较差。3.3.3.3 3.3.3.3 光纤光纤 48493.3.3.3 3.3.3.3 光纤光纤 503.3.3.3 3.3.3.3 光纤光纤 3.3.3.4 3.3.3.4 无线介质无线介质 无线介质无线介质按频段按频段分为：分为：广播无线电波广播无线电波频率范围频率范围30MHz30MHz1GHz1GHz，它又分为甚高频（，它
36、又分为甚高频（VHFVHF）和超）和超高频（高频（UHFUHF），传输方向是全方向的。波长较长，衰减相），传输方向是全方向的。波长较长，衰减相对较小。对较小。微波微波频率范围频率范围2GHz2GHz40GHz40GHz，无线局域网常采用的传输介，无线局域网常采用的传输介质。质。红外线红外线频率范围频率范围3 3 1011Hz1011Hz2 2 1014Hz1014Hz（300GHz 300GHz 2000GHz2000GHz）513.3.3.4 3.3.3.4 无线介质无线介质（1 1）微波通信微波通信微波是频率在微波是频率在2GHz-40GHz2GHz-40GHz的信号，波长的信号，波长为为
37、3M3CM3M3CM微波在空间是直线传输微波在空间是直线传输长途通信时必须建立多个中继站长途通信时必须建立多个中继站主要特点：主要特点：频率高，频率范围宽，信道容量大频率高，频率范围宽，信道容量大受工业干扰和雷电干扰小受工业干扰和雷电干扰小直线传播，没有绕射功能，中间不能有障直线传播，没有绕射功能，中间不能有障碍物碍物隐蔽性和保密性差隐蔽性和保密性差523.3.3.4 3.3.3.4 无线介质无线介质（2 2）红外线通信和激光通信红外线通信和激光通信就是把要传输的信号分别转换成红就是把要传输的信号分别转换成红外光信号和激光信号直接在自由空间沿直线外光信号和激光信号直接在自由空间沿直线进行传播，
38、它比微波通信具有更强的方向性，进行传播，它比微波通信具有更强的方向性，而且能够穿透墙体或其他一些部件，难以窃而且能够穿透墙体或其他一些部件，难以窃听、插入数据和进行干扰，但红外线和激光听、插入数据和进行干扰，但红外线和激光对雨雾等环境干扰特别敏感。对雨雾等环境干扰特别敏感。533.3.3.4 3.3.3.4 无线介质无线介质（3 3）卫星通信卫星通信卫星通信是微波通信的一种。它是利用人造地球卫星作卫星通信是微波通信的一种。它是利用人造地球卫星作为中继站，来转发无线电波进行的两个或多个地球站之间为中继站，来转发无线电波进行的两个或多个地球站之间的通信。具有通信容量大、覆盖面积广、传输损伤小、抗的
39、通信。具有通信容量大、覆盖面积广、传输损伤小、抗干扰能力强等优点。干扰能力强等优点。特点：特点：覆盖面积大覆盖面积大通信容量更大通信容量更大信号所受到的干扰也较小，误码率也较小，通信比较稳信号所受到的干扰也较小，误码率也较小，通信比较稳定可靠。定可靠。缺点是：传播时延较长缺点是：传播时延较长目前，无线介质的数据传输速率为目前，无线介质的数据传输速率为1 12Mbit/s2Mbit/s，若采用特，若采用特殊技术可达到殊技术可达到10Mbit/s10Mbit/s；传输距离在室内为；传输距离在室内为200200米，室外米，室外为几十千米。为几十千米。543.4.1 EthernetEthernet以
40、太网以太网 Xerox Xerox公司于公司于19721972年开始年开始EthernetEthernet实验网实验网的研究的研究,在在19791979年宣布了年宣布了EthernetEthernet产品；产品；19801980年，年，XeroxXerox、DECDEC与与IntelIntel联合宣布联合宣布Ethernet V2.0Ethernet V2.0规范；规范；9090年代，年代，10Base-T10Base-T标准使得标准使得EthernetEthernet性性能价格比大大提高；能价格比大大提高；目前，交换式目前，交换式EthernetEthernet与最高速率为与最高速率为10G
41、b/s10Gb/s的高速的高速EthernetEthernet的出现，更确立了的出现，更确立了它它在局域网中的主流在局域网中的主流地位。地位。553.4.1 Ethernet以太网以太网EthernetEthernet以太网应用非常普遍，以太网应用非常普遍，有三种标准：有三种标准：细缆网细缆网 ：10BASE210BASE2粗缆网粗缆网 ：10BASE510BASE5双绞线网双绞线网 ：10BASET 10BASET，100BASETX100BASETX(4)(4)光缆以太网光缆以太网 10BASEFL 10BASEFL 网络符号含义：网络符号含义：1010表示传输速率为表示传输速率为10MB
42、it/s10MBit/s。BASEBASE表示表示基带基带传送。传送。TT表示传输介质为表示传输介质为双绞线。双绞线。FF表示光缆。表示光缆。563.4.1 Ethernet以太网以太网573.4.1 Ethernet以太网以太网583.4.1 Ethernet以太网以太网59 10Base-T 10Base-T 以以 太太 网网 适适 用用 于于 基基 带带 局局 域域 网网(LAN)(LAN)的的 以以 太太 网网 标标 准，准，采采 用用 双双 绞绞 线线 缆，缆，在在 星星 形形 拓拓 扑扑 结结 构构 中中 速速 度度 为为 每每 秒秒10 10 兆兆 比比 特。特。所所 有有 节节
43、 点点 都都 接接 至至 称称 为为 多多 端端 口口 转转 发发 器器 的的 中中 央央 集集 线线 器器 中。中。3.4.1 Ethernet以太网以太网603.4.1 Ethernet以太网以太网613.4.1 Ethernet以太网以太网Ethernet的主要的主要技术规范技术规范如下。如下。1.拓扑结构：总线型或星型。拓扑结构：总线型或星型。2介质访问控制方式：介质访问控制方式：CSMA/CD。3传输速率：传输速率：10Mbps。4传输介质：同轴电缆传输介质：同轴电缆(50欧姆基带传输欧姆基带传输)或双绞线。或双绞线。5网卡接口：细缆网卡接口：细缆BNC接口、粗缆接口、粗缆AUI接口
44、、双绞线接口、双绞线RJ45接口。接口。6网段最大个数：网段最大个数：5段段4个中继器或个中继器或Hub级连个级连个=4。7最大工作站数：最大工作站数：1024个。个。623.4.2 令牌环网令牌环网 令牌环网令牌环网(Token Ring)在在1980年由年由IBM公司推出，该产品占据了一定的市场，至公司推出，该产品占据了一定的市场，至今今Novell公司在组建环网的配置上只支持公司在组建环网的配置上只支持IBM的的Token Ring及其兼容产品。虽然令及其兼容产品。虽然令牌环网比以太网和牌环网比以太网和ARCnet网花费大，但网花费大，但它在它在传输效率、实时性、地理范围传输效率、实时性
45、、地理范围等网络等网络性能上都优于采用性能上都优于采用CSMS/CD介质访问控介质访问控制方式的以太网。令牌环网制方式的以太网。令牌环网(Token Ring)的主要技术规范如下。的主要技术规范如下。633.4.2 令牌环网令牌环网1拓扑结构：环型。拓扑结构：环型。2介质访问控制方式：介质访问控制方式：IEEE802.5 Token Ring。3传输速率：传输速率：4-16Mbps(与网卡相关与网卡相关)。4传输介质：传输介质：STP双绞线、双绞线、UTP双绞线、光纤。双绞线、光纤。5网卡接口：网卡接口：9针电缆插座针电缆插座DB9(连接连接STP)、RJ45接口接口(连接连接UTP)。6最大
46、工作站数：使用最大工作站数：使用STP可可连接连接2-260台设备，使用台设备，使用UTP可连接可连接2-72台设备。台设备。令牌环网的双环拓扑结构主要由令牌环网的双环拓扑结构主要由2个通信介质个通信介质环组成，能防止一个站点或一段光纤损坏造成全环组成，能防止一个站点或一段光纤损坏造成全网瘫痪，提高了网络可靠性。网瘫痪，提高了网络可靠性。643.4.3 ARCnet网网 ARCnet ARCnet是是DatapointDatapoint公司公司19771977年开发成功的一种局域年开发成功的一种局域网网,目前仍具有较大的使用范围目前仍具有较大的使用范围,并作为并作为Netware LANNet
47、ware LAN的敷缆系统的敷缆系统.ARCnet.ARCnet使用使用RG-62RG-62同轴电缆同轴电缆,而这种电缆而这种电缆刚好与刚好与IBM3270IBM3270终端和终端和IBMIBM主机相连的电缆相同主机相连的电缆相同,所以所以这种网络在大量这种网络在大量IBMIBM机的使用基地得到广泛应用。机的使用基地得到广泛应用。ARCnetARCnet现在也可使用双绞线和光纤。新型的现在也可使用双绞线和光纤。新型的ARCnet plusARCnet plus速率已从原来的速率已从原来的2.5Mb/s2.5Mb/s增加到增加到100Mb/s(100Mb/s(使用光纤时使用光纤时)，这种网络使用
48、的媒体访问法为，这种网络使用的媒体访问法为令牌总令牌总线线。653.5.1 高速局域网基本概念高速局域网基本概念1.1.传统的共享介质局域网主要有传统的共享介质局域网主要有EthernetEthernet、Token Token BusBus和和Token RingToken Ring三类，而目前应用最广泛的是三类，而目前应用最广泛的是EthernetEthernet。在过去。在过去2020多年里，计算机的处理速度多年里，计算机的处理速度提高了百万倍，而网络传输速率只提高了几千倍。提高了百万倍，而网络传输速率只提高了几千倍。随着局域网规模的不断增大，网络通讯量进一步随着局域网规模的不断增大，网
49、络通讯量进一步增加，局域网的带宽与性能增加，局域网的带宽与性能已不能适应已不能适应用户的需用户的需求。求。663.5.1 高速局域网基本概念高速局域网基本概念2.2.高速局域网是保持传统的局域网体系结构与介高速局域网是保持传统的局域网体系结构与介质控制方法不变，设法质控制方法不变，设法提高局域网的传输速度提高局域网的传输速度。例如快速以太网（。例如快速以太网（Fast EthernetFast Ethernet）在保留）在保留传统的传统的10Mbps10Mbps速率速率EthernetEthernet所有特征的基础上所有特征的基础上，把，把EthernetEthernet每比特发送时间由每比特
50、发送时间由100ns100ns降低到降低到10ns10ns，从而成为，从而成为100 Mbps100 Mbps的的Fast EthernetFast Ethernet。近年来，每比特发送时间降低到近年来，每比特发送时间降低到1ns1ns，千兆位，千兆位以太网（以太网（Gigabit EthernetGigabit Ethernet）、万兆以太网也）、万兆以太网也已问世。已问世。3.3.一般，我们把传输速率大于等于一般，我们把传输速率大于等于100Mbps100Mbps的的网络视作高速局域网。网络视作高速局域网。673.5.2 100Mbps以太网以太网10 Mbps10 Mbps以太网组网方式
