1、第第4章局域网章局域网第二节第二节 几种常见的局域网几种常见的局域网 玉林师范学院玉林师范学院 物理科学与工程技术学院物理科学与工程技术学院 吴兰岸吴兰岸 4.2 局域网的类型（以访问介质方法分）以太网（以太网（Ethernet）IEEE802.3 令牌环网（令牌环网（Token Ring）IEEE802.5 令牌总线网（令牌总线网（Token Bus）IEEE802.4 光纤分布式数据接口（光纤分布式数据接口（FDDI）IEEE802.8 高速以太网（高速以太网（Fast Ethernet）IEEE802.3u 千兆以太网千兆以太网（GBE Giga band ethernet）IEEE80
2、2.3ab、IEEE802.3z-无线局域网无线局域网(Wireless Local Area Networks；WLAN)IEEE802.11 虚拟局域网（虚拟局域网（VLAN）802.1Q 其中其中应用最广泛的当属以太网，也是目前发展最迅速、也是最，也是目前发展最迅速、也是最经济的局域网经济的局域网 4.2 局域网的类型（以访问介质方法分）其中在以太网中，其中在以太网中，10M/S的我们称为的我们称为传统以传统以太网太网，100M/S的称为的称为高速以太网高速以太网，还有，还有千千兆以太网兆以太网、万兆以太网万兆以太网 而早期以而早期以集线器集线器为中心是为中心是共享式以太网共享式以太网，
3、现在以现在以交换机交换机为中心是为中心是交换式以太网交换式以太网4.2.1 令牌环网Token Ring 协议标准协议标准IEEE802.5 什么叫令牌环呢？什么叫令牌环呢？令牌令牌是我国古代军事所用的一种工具，是我国古代军事所用的一种工具，谁拿到了令牌就可以发号施令。在令牌环中，谁拿到了令谁拿到了令牌就可以发号施令。在令牌环中，谁拿到了令牌就可以发送数据！这个令牌是一个个传下去的。这样就牌就可以发送数据！这个令牌是一个个传下去的。这样就避免了数据冲突。避免了数据冲突。与环形相比，星型环结构在一条通路中与环形相比，星型环结构在一条通路中断时不会影响整个网络的畅通，而环型网就不行了。断时不会影响
4、整个网络的畅通，而环型网就不行了。：一种特殊的帧，只有得到令牌的节点才能发送帧。：一种特殊的帧，只有得到令牌的节点才能发送帧。IEEE 802.4使用令牌，从而避免了多个节点同时访问总线引使用令牌，从而避免了多个节点同时访问总线引起的帧碰撞。起的帧碰撞。令牌环网工作原理通信协议通过网络线路上一个高速通信协议通过网络线路上一个高速逆时针旋转的令牌对信道进行控制。逆时针旋转的令牌对信道进行控制。令牌令牌T占一个自己，有忙占一个自己，有忙01111111、闲两种标志闲两种标志01111110想要发送必须得到令牌，得到后把想要发送必须得到令牌，得到后把T的标志改为忙的标志的标志改为忙的标志各种都监听令
5、牌，当接收点发现报各种都监听令牌，当接收点发现报文是发送给自己的时候，立刻接收文是发送给自己的时候，立刻接收信息，在令牌上加上正确的标志，信息，在令牌上加上正确的标志，令牌回到发送站，发送站将令牌标令牌回到发送站，发送站将令牌标志改为闲标志志改为闲标志Token Ring控制方式具有以下特点：控制方式具有以下特点：确定的介质访问延迟时间。确定的介质访问延迟时间。通过令牌控制，没有信号冲突，高负载时数据吞吐率通过令牌控制，没有信号冲突，高负载时数据吞吐率不降低。不降低。可提供优先级服务。可提供优先级服务。环的初始化、维护比较复杂，添加和减少结点都比较环的初始化、维护比较复杂，添加和减少结点都比较
6、麻烦。麻烦。在在IBM Token Ring的基础上，的基础上，IEEE 802委员会制定了委员会制定了IEEE 802.4标准（令牌总线网），定义了令牌传递环标准（令牌总线网），定义了令牌传递环形网的形网的MAC子层和物理层连接规范。子层和物理层连接规范。尽管确切讲尽管确切讲Token Ring和和IEEE802.5是不同的，但两者使用起来完是不同的，但两者使用起来完全兼容，人们也习惯于将他们看作同一个东西。全兼容，人们也习惯于将他们看作同一个东西。4.2.2 令牌总线网Token Bus 协议标准协议标准IEEE802.4令牌总线局域网的两个主要特点，就是令牌总线局域网在物理上是一个令牌总
7、线局域网的两个主要特点，就是令牌总线局域网在物理上是一个总线网，而在逻辑上却是一个令牌网。令牌传递的顺序与站的物理位置总线网，而在逻辑上却是一个令牌网。令牌传递的顺序与站的物理位置无关，在图中设令牌按照无关，在图中设令牌按照ADBEFA的顺序传递的顺序传递 4.2.2 令牌总线网Token Bus 总线是一根线形的电缆，其上连接着各个节点，令总线是一根线形的电缆，其上连接着各个节点，令牌的传递通过总线以广播方式进行，每个节点传送牌的传递通过总线以广播方式进行，每个节点传送的帧其它节点都能收到。逻辑上，所有节点构成一的帧其它节点都能收到。逻辑上，所有节点构成一个环，每个节点都有前方节点和后继节点
8、，并知道个环，每个节点都有前方节点和后继节点，并知道它们的地址。所有正常工作着的结点形成一个完整它们的地址。所有正常工作着的结点形成一个完整的逻辑环。的逻辑环。节点发送前必须获得令牌，整个网络上只有一个令节点发送前必须获得令牌，整个网络上只有一个令牌，获得令牌的帧可以发送一帧。牌，获得令牌的帧可以发送一帧。令牌环网与总线型的以太网都是共享传输介质，以广令牌环网与总线型的以太网都是共享传输介质，以广播方式发送信息。但令牌环控制简单，消除了信息流播方式发送信息。但令牌环控制简单，消除了信息流拥挤堵塞的问题，传输距离远，传输速率快，早期为拥挤堵塞的问题，传输距离远，传输速率快，早期为4Mbps，近几
9、年常用的为近几年常用的为16Mbps，且有优先权，适于且有优先权，适于实时控制。实时控制。令牌总线局域网既具有总线网的接入方便和可靠令牌总线局域网既具有总线网的接入方便和可靠性较高的优点，也具有令牌环形网的无冲突和发送性较高的优点，也具有令牌环形网的无冲突和发送时延确定的优点。时延确定的优点。令牌总线的特点：无冲突的访问方式。无冲突的访问方式。确定的访问最大时延。确定的访问最大时延。介质访问可调节（可引入优先权策略）。介质访问可调节（可引入优先权策略）。物理上的总线网，逻辑上的环形网的这一特点使之物理上的总线网，逻辑上的环形网的这一特点使之既具有总线网的连接简单、距离长、可广播通信等既具有总线
10、网的连接简单、距离长、可广播通信等优点，又具有环型网的介质访问可确定性和可调节优点，又具有环型网的介质访问可确定性和可调节性的优点。性的优点。吞吐量在轻载时令牌总线网是低效的，在重负荷时吞吐量在轻载时令牌总线网是低效的，在重负荷时有较高的效率。有较高的效率。4.2.3 光纤分布式数据接口（FDDI）IEEE802.8标准，标准，20世纪世纪90年代流行年代流行 FDDI也采用令牌环传输协议，但有两点不同。也采用令牌环传输协议，但有两点不同。一是采用双环拓扑结构，二是以光缆为传输介一是采用双环拓扑结构，二是以光缆为传输介质。质。FDDI双环结构如图所示。双环结构如图所示。光纤分布数据接口光纤分布
11、数据接口FDDI（Fiber Distributed Data Interface）是计算机网络技术向高速发展阶段的第一种）是计算机网络技术向高速发展阶段的第一种高速网络技术，它的传输速率为高速网络技术，它的传输速率为100Mbps，符合美国标，符合美国标准准ANSI X3T9.5，后被，后被ISO接收为国际标准接收为国际标准ISO 9314。FDDI网络在设计上沿用了网络在设计上沿用了IEEE 802系列局域网的设计规范，系列局域网的设计规范，上层仍采用与其它局域网相同的逻辑链路控制上层仍采用与其它局域网相同的逻辑链路控制LLC子层子层的标准结构，并对已经成熟的，在重负荷情况下仍能保的标准结
12、构，并对已经成熟的，在重负荷情况下仍能保持高吞吐量的持高吞吐量的IEEE 802.5 Token Ring令牌环网络技术加以令牌环网络技术加以改进，以多增加一条光纤链路为代价，构成一种被称为改进，以多增加一条光纤链路为代价，构成一种被称为反向双环（反向双环（Dual Counter-Rotating Ring）的特殊结构，）的特殊结构，弥补了环型网络拓扑结构的缺陷，提高了弥补了环型网络拓扑结构的缺陷，提高了FDDI网络系统网络系统的可靠性。的可靠性。FDDI主要优点：主要优点：、较长的传输距离，相邻站间的最大长度可达、较长的传输距离，相邻站间的最大长度可达2KM，最大站间距，最大站间距离为离为
13、200KM。、具有较大的带宽，、具有较大的带宽，FDDI的设计带宽为的设计带宽为100Mb/s。、具有对电磁和射频干扰抑制能力，在传输过程中不受电磁和射、具有对电磁和射频干扰抑制能力，在传输过程中不受电磁和射频噪声的影响频噪声的影响,也不影响其设备。也不影响其设备。、光纤可防止传输过程中被分接偷听，也杜绝了辐射波的窃听、光纤可防止传输过程中被分接偷听，也杜绝了辐射波的窃听,因因而是最安全的传输媒体。而是最安全的传输媒体。由光纤构成的由光纤构成的FDDI，其基本结构为逆向双环，如图所示。一个，其基本结构为逆向双环，如图所示。一个环为主环，另一个环为备用环。当主环上的设备失效或光缆发生环为主环，另
14、一个环为备用环。当主环上的设备失效或光缆发生故障时故障时,通过从主环向备用环的切换可继续维持通过从主环向备用环的切换可继续维持FDDI的正常工作。的正常工作。这种故障容错能力是其它网络所没有的。这种故障容错能力是其它网络所没有的。FDDI的应用状况 FDDI技术发展成熟，有全球统一的技术标准，技术发展成熟，有全球统一的技术标准，加上前面的优点，使之成为加上前面的优点，使之成为20世纪世纪90年代初年代初期到中期最为流行的网络。期到中期最为流行的网络。FDDI的缺点是价格偏高，其网卡是以太网卡的缺点是价格偏高，其网卡是以太网卡价格的价格的10多倍，配套设备费用高，技术要求多倍，配套设备费用高，技
15、术要求高。高。FDDI的结构向的结构向ATM过渡也不如交换式以太过渡也不如交换式以太网容易。所以到了网容易。所以到了20世纪世纪90年代中后期，年代中后期，FDDI就不如交换式快速以太网和就不如交换式快速以太网和ATM网那么网那么流行了。流行了。FDDI采用双环拓扑结构，可用一根采用双环拓扑结构，可用一根4芯光缆实现，在芯光缆实现，在光纤使用量上增加一倍，但却大大提高了网络线路光纤使用量上增加一倍，但却大大提高了网络线路的可靠性。它分为主环和副环，主环沿逆时针方向的可靠性。它分为主环和副环，主环沿逆时针方向传输数据，副环沿顺时针方向传输数据。在正常情传输数据，副环沿顺时针方向传输数据。在正常情
16、况下，两个环路可同时传送信息，并采用多令牌环况下，两个环路可同时传送信息，并采用多令牌环介质访问协议，提高了网络的传输速度和效率。介质访问协议，提高了网络的传输速度和效率。当主环或副环光缆有一个出现故障或被切断时，另当主环或副环光缆有一个出现故障或被切断时，另一条环路可保证网络正常工作一条环路可保证网络正常工作 当环路上某台主机出现故障，如图当环路上某台主机出现故障，如图1.39中的中的B不能工作时，距不能工作时，距B最近的两个点最近的两个点A和和C能自动将各自的主环和副环闭合，组成除能自动将各自的主环和副环闭合，组成除B之外的新环路。之外的新环路。由于使用了光缆，提高了网络的传输速度，延长了
17、网络传输距由于使用了光缆，提高了网络的传输速度，延长了网络传输距离。离。FDDI的传输速率为的传输速率为100Mbps，使多媒体信息得以传输。信使多媒体信息得以传输。信息高速公路以光缆为主干网，才有可能使电脑、电视、电话三息高速公路以光缆为主干网，才有可能使电脑、电视、电话三位一体。位一体。光缆有单模与多模之分。多模光缆一段最长距离为光缆有单模与多模之分。多模光缆一段最长距离为2km，而单而单模光缆一段最长距离可达模光缆一段最长距离可达10km。FDDI一条环路的长度允许到一条环路的长度允许到200km，其覆盖地域之广超过了其他网络。图其覆盖地域之广超过了其他网络。图1.39 计算机计算机B故
18、故障，自动组成新的环路。障，自动组成新的环路。4.2.4 以太网ethenet一、以太网的发展一、以太网的发展二、以太网的工作原理二、以太网的工作原理三、传统以太网三、传统以太网四、共享式以太网与共享式以太网四、共享式以太网与共享式以太网五、高速以太网五、高速以太网六、千兆以太网六、千兆以太网七、万兆以太网七、万兆以太网八、虚拟局域网八、虚拟局域网九、无线局域网九、无线局域网4.2.4 以太网 什么是以太与名字的起源什么是以太与名字的起源 以太网这个名字，起源于一个科学假设：声音是以太网这个名字，起源于一个科学假设：声音是通过空气传播的，那么光呢？在外太空没有空气通过空气传播的，那么光呢？在外
19、太空没有空气光也可以传播。于是，光也可以传播。于是，有人说光是通过一种叫以有人说光是通过一种叫以太的物质传播。后来，爱因斯坦证明以太根本就太的物质传播。后来，爱因斯坦证明以太根本就不存在。不存在。一、以太网的发展 1980年年9月，月，DEC（Digital Equipment Corporation，美国数字设，美国数字设备公司，备公司，1998年年1月月DEC公司被康柏以公司被康柏以96亿美元的价格收购，亿美元的价格收购，2001年惠普康柏宣布合并）公司、年惠普康柏宣布合并）公司、Intel公司和公司和Xerox公司（施乐公公司（施乐公司）三方在司）三方在Bob Metcalfe的实验型以
20、太网的基础上，正式推出了的实验型以太网的基础上，正式推出了以太网以太网DIX 1.0规范，规范，DIX1.0以以10Mbps的速度运行，的速度运行，1982年，年，3家家公司公布了以太网公司公布了以太网DIX2.0规范作为终结。规范作为终结。这三家公司将此规范提交给这三家公司将此规范提交给IEEE(电子电气工程师协会电子电气工程师协会)802委员委员会，经过会，经过IEEE成员的修改并通过，变成了成员的修改并通过，变成了IEEE的正式标准，并编的正式标准，并编号为号为IEEE802.3。Ethernet和和IEEE802.3虽然有很多规定不同，但术虽然有很多规定不同，但术语语Ethernet通
21、常认为与通常认为与802.3是兼容的是兼容的二、以太网的工作原理 在以太网中，所有的节点共享传输介质。如何保证传输介质有序、高效地为许多节点提供传输服务，就是以太网的介质访问控制协议要解决的问题。以以太网采用载波帧听多路访问太网采用载波帧听多路访问/冲突检测冲突检测CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect）介质访问控制方法的机制。以太网中节点都可以看到在网机制。以太网中节点都可以看到在网络中发送的所有信息，因此，我们说以太网是一种广络中发送的所有信息，因此，我们说以太网是一种广播网络。播网络。共享信道的广播通信方式注意：通信的
22、地址问题和冲突问题 “载波监听载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生冲突。如果有，则暂时不要发送数据，以免发生冲突。“多路访问多路访问”表示许多计算机以多点接入的方式表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上，总线可以多路访问。连接在一根总线上，总线可以多路访问。“冲突检测冲突检测”就是计算机边发送数据边检测信道就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。当几个站同时在总线上发送上的信号电压大小。当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的
23、信号电压摆动值将会增大（互数据时，总线上的信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。当一个站检测到的信号电压摆动值超相叠加）。当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时，就认为总线上至少有两个站过一定的门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了冲突。在发生冲突同时在发送数据，表明产生了冲突。在发生冲突时，总线上传输的信号产生了严重的失真，就无时，总线上传输的信号产生了严重的失真，就无法从中恢复出有用的数据。法从中恢复出有用的数据。1.CSMA/CD的工作原理先听后发、边发边听、冲突停止、延时重发先听后发、边发边听、冲突停止、延时重发 2.CSMA/CD的基本思想 CSMA/C
24、D是带有冲突检测的是带有冲突检测的CSMA，其基本其基本思想是：思想是：当一个节点要发送数据时，首先当一个节点要发送数据时，首先监听信道；如果信道空闲就发送数据，并监听信道；如果信道空闲就发送数据，并继续监听；如果在数据发送过程中监听到继续监听；如果在数据发送过程中监听到了冲突，则立刻停止数据发送，等待一段了冲突，则立刻停止数据发送，等待一段随机的时间后，重新开始尝试发送数据。随机的时间后，重新开始尝试发送数据。3.以太网的工作过程如下 1、监听信道上收否有信号在传输。如果有的话，表明、监听信道上收否有信号在传输。如果有的话，表明信道处于忙状态，就继续监听，直到信道空闲为止。若信道处于忙状态，
25、就继续监听，直到信道空闲为止。若没有监听到任何信号，就传输数据。没有监听到任何信号，就传输数据。2、传输的时候继续监听，如发现冲突，则立即停止发、传输的时候继续监听，如发现冲突，则立即停止发送，冲突双方执行退避算法，随机等待一段时间后，重送，冲突双方执行退避算法，随机等待一段时间后，重新执行步骤新执行步骤1（当冲突发生时，涉及冲突的计算机会发（当冲突发生时，涉及冲突的计算机会发送会返回到监听信道状态。送会返回到监听信道状态。注意：每台计算机一次只注意：每台计算机一次只允许发送一个包，一个拥塞序列，以警告所有的节点）；允许发送一个包，一个拥塞序列，以警告所有的节点）；若未发现冲突则发送成功。若未
26、发现冲突则发送成功。3.网络上的每个站点都在收听信息，一旦数据包接收地网络上的每个站点都在收听信息，一旦数据包接收地址是自己，立刻接收到自己计算机中存储起来，并向发址是自己，立刻接收到自己计算机中存储起来，并向发送站回答正确达到，若出错，则要求重发。送站回答正确达到，若出错，则要求重发。4.三种算法及特点 非坚持的非坚持的CSMA：线路忙，等待一段时间，再侦听；线路忙，等待一段时间，再侦听；不忙时，立即发送；减少冲突，信道利用率降低不忙时，立即发送；减少冲突，信道利用率降低 1坚持的坚持的CSMA：线路忙，继续侦听；不忙时，立即线路忙，继续侦听；不忙时，立即发送；提高信道利用率，增大冲突：发送
27、；提高信道利用率，增大冲突：p坚持的坚持的CSMA：线线路忙，继续侦听；不忙时，根据路忙，继续侦听；不忙时，根据p概率进行发送，另外的概率进行发送，另外的1-p概率为继续侦听（概率为继续侦听（p是一是一个指定概率值）；有效平衡，但复杂个指定概率值）；有效平衡，但复杂三、传统以太网 开始以太网只有开始以太网只有10Mbps的吞吐量，使用的是的吞吐量，使用的是CSMACD（带有碰撞检测的载波侦听多路访问）的带有碰撞检测的载波侦听多路访问）的访问控制方法，这种早期的访问控制方法，这种早期的10Mbps以太网称之为标以太网称之为标准以太网，又称为传统以太网。以太网主要有两种准以太网，又称为传统以太网。
28、以太网主要有两种传输介质，那就是双绞线和同轴电缆。所有的以太传输介质，那就是双绞线和同轴电缆。所有的以太网都遵循网都遵循IEEE 802.3标准，下面列出是标准，下面列出是IEEE 802.3的一的一些以太网络标准，在这些标准中前面的数字表示传些以太网络标准，在这些标准中前面的数字表示传输速度，单位是输速度，单位是“Mbps”，最后的一个数字表示单段最后的一个数字表示单段网线长度（基准单位是网线长度（基准单位是100m），），Base表示表示“基带基带”的意思，的意思，Broad代表代表“带宽带宽”。IEEE 802.3常见传统以太网络标准 10Base5 使用粗同轴电缆，最大网段长度为使用粗
29、同轴电缆，最大网段长度为500m，基带基带传输方法；传输方法；10Base2 使用细同轴电缆，最大网段长度为使用细同轴电缆，最大网段长度为185m，基带基带传输方法；传输方法；10BaseT 使用双绞线电缆，最大网段长度为使用双绞线电缆，最大网段长度为100m；1Base5 使用双绞线电缆，最大网段长度为使用双绞线电缆，最大网段长度为500m，传输传输速度为速度为1Mbps；10Broad36 使用同轴电缆（使用同轴电缆（RG59U CATV），），最大网最大网段长度为段长度为3600m，是一种宽带传输方式；是一种宽带传输方式；10BaseF 使用光纤传输介质，传输速率为使用光纤传输介质，传输
30、速率为10Mbps；28四、共享式以太网与交换式以太网 共享式以太网的典型代表是使用共享式以太网的典型代表是使用10Base2/10Base5的总线型网络和以集线器的总线型网络和以集线器（集线（集线 器）为核心的星型网络。器）为核心的星型网络。在使用集线器的以太网中，集线器将很多在使用集线器的以太网中，集线器将很多以太网设备集中到一台中心设备上，这些以太网设备集中到一台中心设备上，这些设备都连接到集线器中的同一物理总线结设备都连接到集线器中的同一物理总线结构中。构中。以集线器为中心的共享式局域网 从本质上讲，以集线器为核心的以太网同从本质上讲，以集线器为核心的以太网同原先的总线型以太网无根本区
31、别。原先的总线型以太网无根本区别。30集线器的工作原理 冲突域的概念 冲突域就是连接在同一共享传输介质上的所有冲突域就是连接在同一共享传输介质上的所有工作站的集合工作站的集合,或者说是同一物理网段上所有节或者说是同一物理网段上所有节点的集合点的集合,或者说是以太网上竞争同一带宽的节或者说是以太网上竞争同一带宽的节点集合。点集合。换句话说，基于换句话说，基于CSMA/CD的以太网是的以太网是总线网络，如果两个或更多站同时有帧在等待总线网络，如果两个或更多站同时有帧在等待发送，那么它们将发生冲突。发送，那么它们将发生冲突。一组竞争信道访一组竞争信道访问的站称为冲突域。问的站称为冲突域。同一个冲突域
32、中的站竞争同一个冲突域中的站竞争信道，不同冲突域的站不会竞争公共信道。信道，不同冲突域的站不会竞争公共信道。如果所有节点使用物理层设备进行互联，则所如果所有节点使用物理层设备进行互联，则所有节点同处于一个冲突域中。有节点同处于一个冲突域中。隔离冲突域 交换式以太网的出现 共享式网络存在的问题如下：共享式网络存在的问题如下：随着网络接入节点的增多，冲突增多，线随着网络接入节点的增多，冲突增多，线路的有效传输严重下降，线路上充斥着大路的有效传输严重下降，线路上充斥着大量无效无用的冲突信号，而严重影响网络量无效无用的冲突信号，而严重影响网络的性能，因此，需要对网络中的冲突进行的性能，因此，需要对网络
33、中的冲突进行解决。解决。网络的扩大，数据流量应该本地化，也就网络的扩大，数据流量应该本地化，也就是本地的两台计算机之间的通信，不应该是本地的两台计算机之间的通信，不应该影响其他网络的数据通信。影响其他网络的数据通信。交换式以太网 以前，只要数据链路层遵从以前，只要数据链路层遵从CSMA/CD协议通信，协议通信，那么它就可以被称为以太网，但随着接入共享网那么它就可以被称为以太网，但随着接入共享网络设备的增加，冲突会使网络的传输效率越来越络设备的增加，冲突会使网络的传输效率越来越低。后来，低。后来，交换机的出现使全双工以太网得到了交换机的出现使全双工以太网得到了更好的实现。更好的实现。未来，以太网
34、会披上光的外衣，飞未来，以太网会披上光的外衣，飞的更快。的更快。在交换式以太网中，交换机根据收到的数据帧中在交换式以太网中，交换机根据收到的数据帧中的的MAC地址决定数据帧应发向交换机的哪个端口。地址决定数据帧应发向交换机的哪个端口。因为端口间的帧传输彼此屏蔽，因为端口间的帧传输彼此屏蔽，因此节点就不担因此节点就不担心自己发送的帧在通过交换机时是否会与其他节心自己发送的帧在通过交换机时是否会与其他节点发送的帧产生冲突。点发送的帧产生冲突。交换式以太网概述 在网桥应用的基础上，在网桥应用的基础上，1990年年Kalpana公司推出公司推出世界世界上第一台以太网交换机上第一台以太网交换机Ether
35、Switch EPS-700，它能同，它能同时提供多条数据传输路径，使网络整体吞吐量显著提时提供多条数据传输路径，使网络整体吞吐量显著提高。高。交换式以太网的核心部件是以太网交换机。交换式以太网的核心部件是以太网交换机。它的主要它的主要特点是：所有端口平时都不连通，当结点间需要通信特点是：所有端口平时都不连通，当结点间需要通信时，交换机才为相应结点进行连接；当多对结点需要时，交换机才为相应结点进行连接；当多对结点需要通信时，交换机提供多对结点间的并发连接，通信时，交换机提供多对结点间的并发连接，使每一使每一对相互通信的结点都能像独占介质那样，无冲突地传对相互通信的结点都能像独占介质那样，无冲突
36、地传送数据。送数据。共享式以太网与交换式以太网五、快速以太网（Fast Ethernet）随着网络规模的扩大、结点数的增加以及多媒随着网络规模的扩大、结点数的增加以及多媒体的应用，网络带宽成了计算机网络性能的瓶颈。体的应用，网络带宽成了计算机网络性能的瓶颈。为了解决这个问题，人们提出了三种不同的方法。为了解决这个问题，人们提出了三种不同的方法。第一种是第一种是分割网段，通过减少每个子网内部结点分割网段，通过减少每个子网内部结点数的方法，使网络性能得到改善。数的方法，使网络性能得到改善。第二种是第二种是将局域网的数据传输速率，从将局域网的数据传输速率，从10Mbps提高到提高到100Mbps，使
37、每个结点平均能得到的带宽，使每个结点平均能得到的带宽提高提高。第三种是：将第三种是：将“共享介质方式共享介质方式”改为改为“交换方式交换方式”，这导致了，这导致了“交换局域网交换局域网”技术的技术的发展。发展。100Base-T（标准IEEE802.3u）快速以太网（快速以太网（Fast Ethernet）也就是我们常说的百也就是我们常说的百兆以太网，它在保持帧格式、兆以太网，它在保持帧格式、MAC（介质存取控介质存取控制）机制和制）机制和MTU（最大传送单元）质量的前提下，最大传送单元）质量的前提下，其速率比其速率比10BaseT的以太网增加了的以太网增加了10倍。二者之倍。二者之间的相似性
38、使得间的相似性使得10BaseT以太网现有的应用程序以太网现有的应用程序和网络管理工具能够在快速以太网上使用。快速和网络管理工具能够在快速以太网上使用。快速以太网是基于扩充的以太网是基于扩充的IEEE802.3标准。标准。100Base-T支持的传输介质的标准 名称名称 电缆电缆最大分段长最大分段长度度特点特点100Base-T4双绞线双绞线100m使用使用3类类UTP100Base-TX双绞线双绞线100m5类类UTP 全全双工双工100Base-FX光纤光纤2000m全双工、长全双工、长距离距离 100Base-T4 100Base-T4支持支持4对对3类类UTP。考虑到对传统以太网的。考
39、虑到对传统以太网的兼容和升级，能使用兼容和升级，能使用3类类UTP显然是必要的。它使用了显然是必要的。它使用了四对双绞线，采用三元信号编码。每秒钟有四对双绞线，采用三元信号编码。每秒钟有25M个时个时钟周期，每个周期发送钟周期，每个周期发送4比特，这样就获得了所要求比特，这样就获得了所要求的的100Mbps的数据传输速度。的数据传输速度。100Base-TX 100Base-TX支持支持2对对5类非屏蔽双绞线或类非屏蔽双绞线或2对对l类屏蔽双类屏蔽双绞线。绞线。使用两对双绞线连接集线器，一对用于发送数使用两对双绞线连接集线器，一对用于发送数据，另一对用于接收数据，是全双工的系统。据，另一对用于
40、接收数据，是全双工的系统。100Base-FX 100Base-FX支持支持2芯的多模光纤芯的多模光纤。每根光纤都可用于两。每根光纤都可用于两个方向，是全双工的。站点与集线器之间的最大距离个方向，是全双工的。站点与集线器之间的最大距离可达可达2 km。六、千兆位以太网 千兆位以太网的千兆位以太网的数据传输速率达到数据传输速率达到1000Mbps，但仍保但仍保留着标准留着标准10Mbps Ethernet的所有特征的所有特征（数据帧格式、（数据帧格式、介质访问控制方法、组网方法），只是将标准以太网每介质访问控制方法、组网方法），只是将标准以太网每个比特的发送时间由个比特的发送时间由100ns降低
41、到降低到1ns，在物理层使用不，在物理层使用不同编码并定义了新的物理层标准。同编码并定义了新的物理层标准。IEEE 802.3z千兆以太网标准千兆以太网标准在在1998年年6月正式通过，它月正式通过，它规定了下列几种物理层标准：规定了下列几种物理层标准：1000Base-CX，采用，采用STP双绞线，传输距离双绞线，传输距离25米。米。1000Base-T，采用，采用5类类UTP，传输距离，传输距离100米。米。1000Base-SX，使用波长为，使用波长为850nm的多模光纤，传输距的多模光纤，传输距离最大离最大500m。1000Base-LX，使用波长为，使用波长为1300nm的单模光纤，
42、传输距的单模光纤，传输距离最大离最大3000m。千兆以太网有千兆以太网有全双工和半双工两种工作方式全双工和半双工两种工作方式；采用；采用多模和单模光纤作为通信介质，连接距离分别为作为通信介质，连接距离分别为500m和3000m。千兆以太网也可在。千兆以太网也可在4对对5类线上支持千兆位信令，类线上支持千兆位信令，连接距离连接距离100m。千兆以太网交换机具有很高的千兆以太网交换机具有很高的可靠性和冗余度可靠性和冗余度。配置在。配置在干线上的交换机不仅能够传送数据，而且能够传送音频干线上的交换机不仅能够传送数据，而且能够传送音频和视频信息。业务管理、拥挤控制和业务质量（和视频信息。业务管理、拥挤
43、控制和业务质量（QoS）都是其重要的评估指标。都是其重要的评估指标。实现千兆以太网最常见的办法是实现千兆以太网最常见的办法是采用三层设计采用三层设计，以兼容，以兼容早期的以太网产品。最下面的一层由早期的以太网产品。最下面的一层由10Mbps集线器或集线器或交换机加交换机加100Mbps上行链路组成，第二层由上行链路组成，第二层由100Mbps以以太网交换机加千兆以太网上行链路组成，最高层由千兆太网交换机加千兆以太网上行链路组成，最高层由千兆交换机实现交换，每一层交换机逐步提高干线交换速率。交换机实现交换，每一层交换机逐步提高干线交换速率。七、万兆以太网 万兆以太网技术与千兆以太网类似，仍然万兆
44、以太网技术与千兆以太网类似，仍然保留了以太网帧结构。通过不同的编码方保留了以太网帧结构。通过不同的编码方式或波分复用提供式或波分复用提供10Gbit/s传输速度。所以传输速度。所以就其本质而言，就其本质而言，10G以太网仍是以太网的一以太网仍是以太网的一种类型。种类型。10G以太网于以太网于2002年年7月在月在IEEE通过。通过。10G以以太网包括太网包括10GBASEX、10GBASER和和10GBASEW。44八、虚拟局域网 一种将局域网设备从逻辑上划分（注意，不是从物理上一种将局域网设备从逻辑上划分（注意，不是从物理上划分）成一个网段，从而实现虚拟工作组的新兴数据交划分）成一个网段，从
45、而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术。换技术。45 同一个物理网同一个物理网络，分成络，分成3个个VLAN.八、虚拟局域网 虚拟网络是建立在局域网交换机交换机或ATM交换机交换机之上的，它以软件方式软件方式来实现逻辑工作组的划分和管理，逻辑工逻辑工作组的结点组成不受物理位置的限制。作组的结点组成不受物理位置的限制。同一逻辑工作组的成员不一定要连接在同一个物理网段上，它们可以连接在同一个局域网交换机上，也可以连接在不同的局域网交换机上，只要这些交换机是互连的。但它们之间的通信就像在同一个物理网段上一样。46虚拟局域网的优点1.广播控制广播控制 交换机可以隔离碰撞，把连接到交换机上的主机交换机可以隔
46、离碰撞，把连接到交换机上的主机的流量转发到对应的端口，的流量转发到对应的端口，VLAN进一步提供在进一步提供在不同的不同的VLAN间完全隔离，广播和多址流量只能间完全隔离，广播和多址流量只能在在VLAN内部传递。内部传递。2.网络管理网络管理 因为因为VLAN是一个逻辑工作组，与地理位置无关，所以是一个逻辑工作组，与地理位置无关，所以易于网络管理，如果一个用户移动到另一个新的地点，易于网络管理，如果一个用户移动到另一个新的地点，不必像以前重新拉线，只要在网管上把它拖到另一个不必像以前重新拉线，只要在网管上把它拖到另一个虚拟网络中即可。这样既节省了时间，又十分便于网虚拟网络中即可。这样既节省了时
47、间，又十分便于网络结构的增改、扩展，非常灵活。络结构的增改、扩展，非常灵活。虚拟局域网的优点3.安全性安全性 VLAN提供的安全性有两个方面：对于保密要求提供的安全性有两个方面：对于保密要求高的用户，可以分在一个高的用户，可以分在一个VLAN中，尽管其他人中，尽管其他人在同一个物理网段内，也不能透过虚网的保护访在同一个物理网段内，也不能透过虚网的保护访问保密信息；因为问保密信息；因为VLAN是一个逻辑分组，与物是一个逻辑分组，与物理位置无关，所以理位置无关，所以VLAN间的通信需要经过路由间的通信需要经过路由器或网桥，当经过路由器通信时，可以利用传统器或网桥，当经过路由器通信时，可以利用传统路
48、由器提供的保密、过滤等路由器提供的保密、过滤等OSI三层的功能对通三层的功能对通信进行控制管理；当经过网桥通信时，利用传统信进行控制管理；当经过网桥通信时，利用传统网桥提供的网桥提供的OSI二层过滤功能进行包过滤。二层过滤功能进行包过滤。虚拟局域网的优点4.性能性能 VLAN可以提高网络中各个逻辑组中用户的传输可以提高网络中各个逻辑组中用户的传输流量，比如在一个组中的用户使用流量很大的流量，比如在一个组中的用户使用流量很大的CAD/CAM工作站，或使用广播信息很大的应用工作站，或使用广播信息很大的应用软件，它只影响到本软件，它只影响到本VLAN内的用户，对于其他内的用户，对于其他逻辑工作组中的
49、用户则不会受它的影响，仍然可逻辑工作组中的用户则不会受它的影响，仍然可以以很高的速率传输，所以提高了使用性能。以以很高的速率传输，所以提高了使用性能。虚拟局域网拓扑结构50 不同物不同物理网络理网络上的计上的计算机组算机组成同一成同一个个VLAN虚拟局域网拓扑结构51Server FarmVLAN 1?C4006C3524C3524C3524VLAN 10VLAN 20VLAN 30C4506服务器的连接九、无线局域网WLAN 无线局域网络无线局域网络(Wireless Local Area Networks；WLAN,标准标准EEE 802.1152移动性强布线方便组网灵活成本低廉无线局域网
50、特点无线局域网特点无线局域网的特点 传输方式传输方式 无线电波与红外线；无线电波与红外线；无线局域网的拓扑结构无线局域网的拓扑结构 无中心拓扑和有中心拓扑无中心拓扑和有中心拓扑；54无线局域网常见设备无线局域网常见设备 1.无线网卡无线网卡 无线网卡的作用类似于以太网中的网卡，作无线网卡的作用类似于以太网中的网卡，作为无线局域网的接口，实现与无线局域网的连为无线局域网的接口，实现与无线局域网的连接。无线网卡根据接口类型的不同，主要分为接。无线网卡根据接口类型的不同，主要分为三种类型，即三种类型，即PCMCIA无线网卡、无线网卡、PCI无线网卡和无线网卡和USB无线网卡。无线网卡。55无线局域网
