第4章 局域网技术课件.ppt

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1、第四章第四章 局域网技术局域网技术 教学目标教学目标掌握局域网的基本概念。掌握局域网的基本概念。掌握以太网技术、交换型以太网、虚拟局域掌握以太网技术、交换型以太网、虚拟局域网、环网的工作过程网、环网的工作过程。了解无线局域网的应用情况。了解无线局域网的应用情况。4.1 4.1 局域网概述局域网概述 4.1.1 4.1.1 基本概念基本概念局域网技术是当前计算机网络研究与应用的一个热点问题，也是目前局域网技术是当前计算机网络研究与应用的一个热点问题，也是目前发展最快的领域之一。总之，局域网就是一种在小区域范围内对各种发展最快的领域之一。总之，局域网就是一种在小区域范围内对各种数据通信设备提供互联

2、的一种通信网。数据通信设备提供互联的一种通信网。4.1.1 4.1.1 基本概念基本概念与广域网（与广域网（Wide Area NetwokWide Area Netwok，WANWAN）相比，局域网具有以下特点：）相比，局域网具有以下特点： 较小的地域范围，仅用于办公室、机关、工厂及学校等内部连网，较小的地域范围，仅用于办公室、机关、工厂及学校等内部连网，其范围虽没有严格的定义，但一般认为距离为其范围虽没有严格的定义，但一般认为距离为0.10.125km25km。而广域网的。而广域网的分布是一个地区，一个国家乃至全球范围。分布是一个地区，一个国家乃至全球范围。 传输速率和低误码率。局域网传输

3、速率一般为传输速率和低误码率。局域网传输速率一般为10101000Mbps,1000Mbps,万兆万兆位局域网也已推出。而其误码率一般在位局域网也已推出。而其误码率一般在0.1-80.1-810-1110-11之间。之间。 局域网一般为一个单位所建，在单位或部门内部控制管理和使用，局域网一般为一个单位所建，在单位或部门内部控制管理和使用，而广域网往往是面向一个行业或全社会服务。局域网一般是采用同轴而广域网往往是面向一个行业或全社会服务。局域网一般是采用同轴电缆，双绞线等建立单位内部专用线，而广域网则较多的租用公用线电缆，双绞线等建立单位内部专用线，而广域网则较多的租用公用线路或专用线路，如公用

4、电话线、光纤及卫星等。路或专用线路，如公用电话线、光纤及卫星等。4.1.1 4.1.1 基本概念基本概念局域网的主要功能与计算机网络的基本功能类似，但是局域网最主要局域网的主要功能与计算机网络的基本功能类似，但是局域网最主要的功能是实现资源共享和相互的通信交往。局域网通常可以提供以下的功能是实现资源共享和相互的通信交往。局域网通常可以提供以下主要功能：主要功能： 资源共享：主要包括软件、硬件和数据等资源的共享。资源共享：主要包括软件、硬件和数据等资源的共享。 软件资源共享。为了避免软件的重复投资和重复劳动，用户可以共软件资源共享。为了避免软件的重复投资和重复劳动，用户可以共享网络上的系统软件和

5、应用软件。享网络上的系统软件和应用软件。4.1.1 4.1.1 基本概念基本概念硬件资源共享。在局域网上，为了减少或避免重复投资，通常硬件资源共享。在局域网上，为了减少或避免重复投资，通常将激光打印机、绘图仪、大型存储器及扫描仪等贵重的或较少将激光打印机、绘图仪、大型存储器及扫描仪等贵重的或较少使用的硬件设备共享给其他用户。使用的硬件设备共享给其他用户。4.1.1 4.1.1 基本概念基本概念 数据资源共享。为了便于处理、分析和共享分布在网络上各计数据资源共享。为了便于处理、分析和共享分布在网络上各计算机用户的数据，一般可以建立分布式数据库；同时网络用户算机用户的数据，一般可以建立分布式数据库

6、；同时网络用户也可以共享网络内的大型数据库。也可以共享网络内的大型数据库。4.1.1 4.1.1 基本概念基本概念 信息传输（即通信）信息传输（即通信）数据及文件的传输。局域网所具有的最主要功能就是数据和文件的传数据及文件的传输。局域网所具有的最主要功能就是数据和文件的传输，它是实现办公自动化的主要途径。通常不仅可以传递普通的文件输，它是实现办公自动化的主要途径。通常不仅可以传递普通的文件信息，还可以传递语音、图象等多媒体信息。信息，还可以传递语音、图象等多媒体信息。电子邮件。局域网邮局可以提供局域网内的电子邮件服务，它使得无电子邮件。局域网邮局可以提供局域网内的电子邮件服务，它使得无纸办公成

7、为可能。网上的各个用户可以接收、转发和处理来自单位内纸办公成为可能。网上的各个用户可以接收、转发和处理来自单位内部和广域网中的电子邮件，还可以使用网络邮局收发传真。部和广域网中的电子邮件，还可以使用网络邮局收发传真。视频会议。使用网络可以召开在线视频会议。例如召开教学工作会议，视频会议。使用网络可以召开在线视频会议。例如召开教学工作会议，所有的会议参加者都可以通过网络面对面的参加会议，并开展讨论，所有的会议参加者都可以通过网络面对面的参加会议，并开展讨论，节约了人力物力。节约了人力物力。4.1.2 4.1.2 体系结构与标准体系结构与标准（1 1）局域网的体系结构）局域网的体系结构美国电气电子

8、工程师协会美国电气电子工程师协会IEEEIEEE（Institute of Electrical and Electronic EngineersInstitute of Electrical and Electronic Engineers）与与19801980年年2 2月成立了局域网络标准化委员会（简称月成立了局域网络标准化委员会（简称IEEE802IEEE802委员会），专门进行局域网标准委员会），专门进行局域网标准的制订。经过多年的努力，的制订。经过多年的努力，IEEE802IEEE802委员会公布了一系列标准，称为委员会公布了一系列标准，称为IEEE802IEEE802标准。标准。I

9、EEE802IEEE802标准所描述的局域网参考模型与标准所描述的局域网参考模型与OSIOSI参考模型关系。局域网参考模型只对应于参考模型关系。局域网参考模型只对应于OSIOSI参参考模型的数据链路层与物理层，它将数据链路层划分为两个子层：逻辑链路控制（考模型的数据链路层与物理层，它将数据链路层划分为两个子层：逻辑链路控制（LLCLLC）子）子层与媒体访问控制（层与媒体访问控制（MACMAC）子层。）子层。4.1.2 4.1.2 体系结构与标准体系结构与标准（2 2）寻址）寻址用户数据向下传递给用户数据向下传递给LLCLLC子层，该子层，该LLCLLC附加一个标题（附加一个标题（LHLH）。该

10、标题包含用于本地）。该标题包含用于本地LLCLLC实体和实体和远程远程LLCLLC实体之间的协议管理用的控制信息。用户数据和实体之间的协议管理用的控制信息。用户数据和LLCLLC标题的组合称作标题的组合称作LLCLLC的协议数据的协议数据单元（单元（PDUPDU）。）。4.1.2 4.1.2 体系结构与标准体系结构与标准MACMAC子层标题必须包含一个用来惟一地标识局域网上某个站的目的地址。子层标题必须包含一个用来惟一地标识局域网上某个站的目的地址。LLCLLC子层标题必须包含的子层标题必须包含的SAPSAP地址，以使地址，以使LLCLLC可以决定该数据需要交付给可以决定该数据需要交付给谁。因

11、此，两级寻址是需要的。谁。因此，两级寻址是需要的。 MAC MAC地址：标识局域网中的具体一个站。地址：标识局域网中的具体一个站。 LLC LLC地址：标识某个站点中的一个地址：标识某个站点中的一个LLCLLC用户，如图用户，如图4-74-7所示。所示。4.1.2 4.1.2 体系结构与标准体系结构与标准（3 3）局域网标准）局域网标准国际标准化组织（国际标准化组织（ISOISO）经过讨论，建议将）经过讨论，建议将IEEE802IEEE802标准定为局域网国际标准。标准定为局域网国际标准。IEEE802IEEE802标准主要有如下标准主要有如下1212种：种： IEEE802.1 IEEE80

12、2.1概述局域网体系结构以及网络互连。概述局域网体系结构以及网络互连。 IEEE802.2 IEEE802.2定义了逻辑链路控制（定义了逻辑链路控制（LLCLLC）子层的功能与服务。）子层的功能与服务。 IEEE802.3 IEEE802.3描述描述CSMA/CDCSMA/CD总线式介质访问控制协议及物理层规范。总线式介质访问控制协议及物理层规范。 IEEE802.4 IEEE802.4描述令牌总线式介质访问控制协议及相应物理层规范。描述令牌总线式介质访问控制协议及相应物理层规范。 IEEE802.5 IEEE802.5描述令牌环式介质访问控制协议及相应物理层规范。描述令牌环式介质访问控制协议

13、及相应物理层规范。 IEEE802.6 IEEE802.6描述了城域网介质访问控制协议及相应物理层规范。描述了城域网介质访问控制协议及相应物理层规范。 IEEE802.7 IEEE802.7描述宽带技术进展。描述宽带技术进展。 IEEE802.8 IEEE802.8描述光纤技术进展。描述光纤技术进展。 IEEE802.9 IEEE802.9描述语音和数据综合局域网技术。描述语音和数据综合局域网技术。 IEEE802.11 IEEE802.11描述无线局域网技术。描述无线局域网技术。IEEE802IEEE802系列标准之间的关系。系列标准之间的关系。4.1.3 4.1.3 传输媒体传输媒体双绞线

14、双绞线 双绞线又称为双扭线，它由若干对铜导线（每对有两条相双绞线又称为双扭线，它由若干对铜导线（每对有两条相互绝缘的铜导线按一定规则绞合在一起）组成。采用这种绞合起来的互绝缘的铜导线按一定规则绞合在一起）组成。采用这种绞合起来的结构是为了减少对邻近线对的电磁干扰，为了进一步提高双绞线的抗结构是为了减少对邻近线对的电磁干扰，为了进一步提高双绞线的抗干扰的能力，还可以在双绞线的外层再加上一个用金属丝编织成的屏干扰的能力，还可以在双绞线的外层再加上一个用金属丝编织成的屏蔽层。蔽层。4.1.3 4.1.3 传输媒体传输媒体根据是否外加屏蔽层，双绞线又可分为屏蔽双绞线根据是否外加屏蔽层，双绞线又可分为屏

15、蔽双绞线STPSTP（Shield Shield Twisted PairTwisted Pair）和非屏蔽双绞线）和非屏蔽双绞线UTPUTP（UnShieldTwisted PairUnShieldTwisted Pair）两类。）两类。 4.1.3 4.1.3 传输媒体传输媒体在制作网线时，要用到在制作网线时，要用到RJ-45RJ-45接头，俗称接头，俗称“水晶头水晶头”的连接头。在将网线插入水的连接头。在将网线插入水晶头前，要对每条线排序。根据晶头前，要对每条线排序。根据EIA/TIAEIA/TIA接线标准，接线标准，RJ45RJ45接口制作有两种排序标接口制作有两种排序标准：准：EIA

16、/TIA 568BEIA/TIA 568B标准和标准和EIA/TIA 568AEIA/TIA 568A标准，具体线序如图标准，具体线序如图4-114-11所示。所示。 568B568B标准的线序为：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕标准的线序为：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕(a)(a)。568A568A标准的线序为：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕标准的线序为：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕(b)(b)。4.1.3 4.1.3 传输媒体传输媒体同轴电缆同轴电缆 同轴电缆由最内层的中心铜导体、塑料绝缘层、屏蔽金同轴电缆由最内层的中心铜导体、塑料绝缘层、屏蔽金属网和外层

17、保护套所组成，同轴电缆的这种结构使其具有高带宽和较属网和外层保护套所组成，同轴电缆的这种结构使其具有高带宽和较好的抗干扰特性，并且可在共享通信线路上支持更多的站点。按特性好的抗干扰特性，并且可在共享通信线路上支持更多的站点。按特性阻抗数值的不同，同轴电缆又分为两种，一种是阻抗数值的不同，同轴电缆又分为两种，一种是5050欧姆的基带同轴电欧姆的基带同轴电缆；另一种是缆；另一种是7575欧姆的宽带同轴电缆。欧姆的宽带同轴电缆。4.1.3 4.1.3 传输媒体传输媒体基带同轴电缆基带同轴电缆 一条电缆只支持一个信道，传输带宽为一条电缆只支持一个信道，传输带宽为1 120Mb/s20Mb/s。它可以。

18、它可以10Mb/s10Mb/s的速率把基带数字信号传输的速率把基带数字信号传输1 11.2Km1.2Km远。远。宽带同轴电缆宽带同轴电缆 宽带同轴电缆支持的带宽为宽带同轴电缆支持的带宽为300300350MHz350MHz，可用于宽带数据信，可用于宽带数据信号的传输，传输距离可达号的传输，传输距离可达100Km100Km。4.1.3 4.1.3 传输媒体传输媒体在使用同轴电缆组网时，细同轴电缆和粗同轴电缆的连接方法是不同在使用同轴电缆组网时，细同轴电缆和粗同轴电缆的连接方法是不同的。细同轴电缆要通过的。细同轴电缆要通过T T型头和型头和BNCBNC头将细缆与网卡连接起来，同时需头将细缆与网卡连

19、接起来，同时需要在网线的两端连接终结器。要在网线的两端连接终结器。4.1.3 4.1.3 传输媒体传输媒体光纤光纤 光纤就是利用光导纤维（简称光纤）传递光脉冲来进行通信。光纤就是利用光导纤维（简称光纤）传递光脉冲来进行通信。有光脉冲的出现表示有光脉冲的出现表示“1”“1”，不出现表示，不出现表示“0”“0”。 纤芯纤芯 core core：折射率较高，用来传送光。：折射率较高，用来传送光。 包层包层 coating coating：折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件。：折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件。 护套护套 jacket jacket：强度大，能承受较大冲击，保护光纤。：强度大，能

20、承受较大冲击，保护光纤。 光纤的颜色：橘色光纤的颜色：橘色 MMF MMF 黄色黄色 SMF SMF4.1.3 4.1.3 传输媒体传输媒体根据传输数据的模式不同，光纤可分为多模光纤和单模光纤两种。多根据传输数据的模式不同，光纤可分为多模光纤和单模光纤两种。多模光纤意指光在光纤中的传播可能是有多条不同入射角度的光线在一模光纤意指光在光纤中的传播可能是有多条不同入射角度的光线在一条光纤中同时传播。单模光纤意指光在光纤中的传播没有反射，沿直条光纤中同时传播。单模光纤意指光在光纤中的传播没有反射，沿直线传播。线传播。4.1.3 4.1.3 传输媒体传输媒体无线介质无线介质： 无线电波无线电波 无线电

21、波通信存在着其显而易见的缺陷：无线电波通信存在着其显而易见的缺陷： 能满足高速网络通信要求。能满足高速网络通信要求。 使用的频率难以控制。如果有其他的频率与无线电通信的频使用的频率难以控制。如果有其他的频率与无线电通信的频率在相似范围之内，就会信号受干扰。率在相似范围之内，就会信号受干扰。 受自然环境的影响，如山峰会减弱或干扰信号的传输。受自然环境的影响，如山峰会减弱或干扰信号的传输。 微波微波 频率在频率在100MHz100MHz以上并且其能量集中于一点并沿直线以上并且其能量集中于一点并沿直线传播的无线电波即为微波。传播的无线电波即为微波。4.1.3 4.1.3 传输媒体传输媒体 微波通信通

22、常用的工作频率为微波通信通常用的工作频率为2GHz2GHz、4GHz4GHz、8GHz8GHz、12GHz.12GHz.所用的频率所用的频率越高，潜在的带宽就越宽，因而潜在的数据传输速率也就越高。越高，潜在的带宽就越宽，因而潜在的数据传输速率也就越高。 卫星微波卫星微波 通信卫星实际上是一个微波中继站，卫星用来连接两通信卫星实际上是一个微波中继站，卫星用来连接两个或多个基于地面的微波发射个或多个基于地面的微波发射/ /接收设备。卫星接收某一频段（上行链接收设备。卫星接收某一频段（上行链路）的发射，然后放大并用另一频段（下行链路）转发它。路）的发射，然后放大并用另一频段（下行链路）转发它。表表4

23、-4 4-4 典型工作频率的数字微波性能典型工作频率的数字微波性能4.1.3 4.1.3 传输媒体传输媒体拓扑结构拓扑结构（1 1）星型结构）星型结构这种结构是目前在局域网中应用得最为普遍的一种，在企业网络中几乎都是采用这一方式。这种结构是目前在局域网中应用得最为普遍的一种，在企业网络中几乎都是采用这一方式。星型网络几乎是星型网络几乎是EthernetEthernet（以太网）网络专用，它是将网络中的各工作站结点设备通过一（以太网）网络专用，它是将网络中的各工作站结点设备通过一个网络中心设备（如集线器或者交换机）连接在一起，各结点呈星状分布而得名。这类网个网络中心设备（如集线器或者交换机）连接

24、在一起，各结点呈星状分布而得名。这类网络目前用的最多的传输介质是双绞线，如常见的五类线、超五类双绞线等。络目前用的最多的传输介质是双绞线，如常见的五类线、超五类双绞线等。拓扑结构拓扑结构（2 2）环型结构）环型结构这种结构的网络形式主要应用于令牌网中，在这种网络结构中各设备是直接通这种结构的网络形式主要应用于令牌网中，在这种网络结构中各设备是直接通过电缆来串接的，最后形成一个封闭的环型结构，整个网络发送的数据就是在过电缆来串接的，最后形成一个封闭的环型结构，整个网络发送的数据就是在这个环中传递的，但数据只能延一个方向（顺时针或逆时针）沿环运行，通常这个环中传递的，但数据只能延一个方向（顺时针或

25、逆时针）沿环运行，通常把这类网络称之为把这类网络称之为“令牌环网令牌环网”。环网容易安装和监控，但容量有限，网络建。环网容易安装和监控，但容量有限，网络建成后，难以增加新的站点。成后，难以增加新的站点。拓扑结构拓扑结构（3 3）总线结构）总线结构这种网络拓扑结构中所有设备都直接与总线相连，它所采用的介质一般也是同这种网络拓扑结构中所有设备都直接与总线相连，它所采用的介质一般也是同轴电缆（包括粗缆和细缆），不过现在也有采用光缆作为总线型传输介质的，轴电缆（包括粗缆和细缆），不过现在也有采用光缆作为总线型传输介质的，如后面我们将要讲的如后面我们将要讲的ATMATM网、网、Cable ModemCa

26、ble Modem所采用的网络等都属于总线型网络结所采用的网络等都属于总线型网络结构。构。拓扑结构拓扑结构（4 4）树型结构）树型结构树型网络是星型网络的一种变体。像星型网络一样，网络结点树型网络是星型网络的一种变体。像星型网络一样，网络结点都连接到控制网络的中央结点上。但并不是所有的设备都直接都连接到控制网络的中央结点上。但并不是所有的设备都直接接入中央结点，绝大多数结点是先连接到次级中央结点上，再接入中央结点，绝大多数结点是先连接到次级中央结点上，再连到中央结点上。连到中央结点上。4.2 4.2 以太网技术以太网技术 4.2.1 4.2.1 标准以太网标准以太网（1 1）以太网的标准系列）

27、以太网的标准系列 到目前为止，以太网标准系列已扩展成到目前为止，以太网标准系列已扩展成1010余个，其中几个主要的余个，其中几个主要的标准。标准。4.2.1 4.2.1 标准以太网标准以太网（2 2）四种常见的）四种常见的10BASE10BASE以太网以太网 下面介绍下面介绍10BASE-510BASE-5、10BASE-210BASE-2、10BASE-T10BASE-T、10BASE-F10BASE-F等等4 4种常见的以太网网络。种常见的以太网网络。1 1）粗缆）粗缆Ethernet(10BASE-5)Ethernet(10BASE-5)粗缆粗缆EthernetEthernet又称标准的

28、又称标准的EthernetEthernet，因为这是最初实现的一种。粗缆，因为这是最初实现的一种。粗缆EthernetEthernet干线上的每干线上的每个站点使用一个收发器和电缆连接。该收发器与那些用于细缆个站点使用一个收发器和电缆连接。该收发器与那些用于细缆EthernetEthernet的的BNCBNC连接器不同，连接器不同，它是一个提供工作站与粗缆电气隔离的小盒子。在收发器中使用了一种它是一个提供工作站与粗缆电气隔离的小盒子。在收发器中使用了一种“心跳（心跳（Heart-Heart-BeatBeat）”测试的技术以决定该工作站是否连接适当。测试的技术以决定该工作站是否连接适当。4.2.

29、1 4.2.1 标准以太网标准以太网2 2）细缆）细缆Ethernet(10BASE-2)Ethernet(10BASE-2)细缆细缆EthernetEthernet的电缆在物理上较粗缆的电缆在物理上较粗缆EthernetEthernet电缆容易处理，它不需电缆容易处理，它不需要站点使用收发器。它的电缆便宜，但干线段的长度不如粗缆要站点使用收发器。它的电缆便宜，但干线段的长度不如粗缆EthernetEthernet那么长。那么长。4.2.1 4.2.1 标准以太网标准以太网与采用同轴电缆的以太网相比，与采用同轴电缆的以太网相比，10Base-T10Base-T网络更适合在已铺设布线系统的办公网

30、络更适合在已铺设布线系统的办公大楼环境中使用。因为在典型的办公大楼中，大楼环境中使用。因为在典型的办公大楼中，9595以上的办公室与配电室的距以上的办公室与配电室的距离不超过离不超过100m100m。4.2.1 4.2.1 标准以太网标准以太网网卡与集线器、集线器之间通过网卡与集线器、集线器之间通过RJ-45RJ-45连接器连接双绞线。连接器连接双绞线。12345678第第1对对第第2对对第第3对对第第4对对4.2.1 4.2.1 标准以太网标准以太网一个一个RJ-45RJ-45连接器最多可连接四对双绞线，连接器最多可连接四对双绞线，1 1、2 2、3 3、6 6、4 4、5 5、7 7、8

31、8分分别连接一根双绞线。在别连接一根双绞线。在10BASET10BASET上仅用了两根双绞线，即上仅用了两根双绞线，即1 1、2 2及及3 3、6 6。4.2.1 4.2.1 标准以太网标准以太网对于对于10BASET10BASET整个以太网系统整个以太网系统, ,集线器与网卡之间和集线器之间的最长集线器与网卡之间和集线器之间的最长距离均为距离均为100m100m，集线器数量最多为，集线器数量最多为4 4个，即任意两站点之间的距离不会个，即任意两站点之间的距离不会超过超过500m500m。不屏蔽双绞线的特点是不仅价格低廉，安装方便，且具有一定抗外界不屏蔽双绞线的特点是不仅价格低廉，安装方便，且

32、具有一定抗外界电磁场干扰的作用，如图电磁场干扰的作用，如图4-244-24所示。所示。4.2.1 4.2.1 标准以太网标准以太网集线器之间的连接方式有两种。一是干线方式，可以在同一个层次上集线器之间的连接方式有两种。一是干线方式，可以在同一个层次上作为中继器延伸网络跨距作为中继器延伸网络跨距。另一是层次方式，可以组成一个层次结构另一是层次方式，可以组成一个层次结构的网络，一个主集线器连接若干个分支集线器，每个分支集线器还可的网络，一个主集线器连接若干个分支集线器，每个分支集线器还可往下连接更下层的分支集线器，以此类推。但不论哪一种方式，任意往下连接更下层的分支集线器，以此类推。但不论哪一种方

33、式，任意两个站点之间的跨距不能超过两个站点之间的跨距不能超过500m500m。(a)干线方式 (b)层次方式4.2.1 4.2.1 标准以太网标准以太网10BASET10BASET网络在组网过程中要遵守网络在组网过程中要遵守10BASET10BASET的的5-4-35-4-3原则，所谓原则，所谓10Base-T10Base-T（星型网络）的（星型网络）的5-4-35-4-3规则，是指任意两台电脑间最多不能超过规则，是指任意两台电脑间最多不能超过5 5段线段线（既包括集线器到集线器的连接线缆，也包括集线器到电脑间的连接（既包括集线器到集线器的连接线缆，也包括集线器到电脑间的连接线缆）、线缆）、4

34、 4台集线器，并且只能有台集线器，并且只能有3 3台集线器直接与电脑等网络设备连台集线器直接与电脑等网络设备连接。接。4.2.1 4.2.1 标准以太网标准以太网四种常见的四种常见的10BASE10BASE以太网的比较以太网的比较4.2.2 4.2.2 快速以太网快速以太网快速以太网是基于快速以太网是基于10BASET10BASET和和10BASEF10BASEF技术发展的传输率达到技术发展的传输率达到100Mbps100Mbps的的局域网。从局域网。从OSIOSI层次来看，与层次来看，与10Mbps10Mbps以太网一样仍是占有数据链路层和以太网一样仍是占有数据链路层和物理层。物理层。4.2

35、.2 4.2.2 快速以太网快速以太网在统一的在统一的MACMAC子层下面，有子层下面，有4 4种种100Mbps100Mbps以太网的物理层以太网的物理层, ,每种物理层连每种物理层连接不同的媒体来满足不同的布线环境。同样，接不同的媒体来满足不同的布线环境。同样，4 4种不同的物理层中也可种不同的物理层中也可以再分成编码以再分成编码/ /译码和收发器两个功能模块。显然，译码和收发器两个功能模块。显然，4 4种编码种编码/ /译码功能译码功能模块不全相同，收发器的功能也不完全一样。模块不全相同，收发器的功能也不完全一样。4.2.2 4.2.2 快速以太网快速以太网（2 2）快速以太网（）快速以

36、太网（FASTETHERNETFASTETHERNET）发展过程）发展过程19931993年年1010月以前，对于要求月以前，对于要求10Mbps10Mbps以上数据流量的以上数据流量的LANLAN应用，只要光纤分布式数据接口应用，只要光纤分布式数据接口（FDDIFDDI）可供选择，它是一种价格非常昂贵的、基于）可供选择，它是一种价格非常昂贵的、基于100Mbps100Mbps光缆的光缆的LANLAN。19931993年年1010月，出现了世界上第一台快速以太网集线器月，出现了世界上第一台快速以太网集线器Fast Switch10/100Fast Switch10/100和网络接口卡和网络接口

37、卡Fast Fast NIC100NIC100，与此同时，与此同时，IEEE802IEEE802工程组对工程组对100Mbps100Mbps以太网的各种标准，如以太网的各种标准，如100BASE-TX100BASE-TX、100BASE-T4100BASE-T4、MIIMII、中继器、全双工等标准进行了研究、中继器、全双工等标准进行了研究19951995年年3 3月月IEEEIEEE宣布了宣布了IEEE802.3uIEEE802.3u规规范，开始了快速以太网的时代。范，开始了快速以太网的时代。以上各网络部件的连接示意图：以上各网络部件的连接示意图：4.2.2 4.2.2 快速以太网快速以太网（

38、4 4）快速以太网与）快速以太网与10BASET/F10BASET/F组网性能比较组网性能比较快速以太网标准快速以太网标准IEEE802.3uIEEE802.3u是从是从802.3802.3（特别是（特别是802.3i/g802.3i/g）标准发展而）标准发展而来的，它继承了来的，它继承了10BASET10BASET和和10BASEEFL10BASEEFL技术，并进一步发展，两者在技术，并进一步发展，两者在MACMAC子层和子层和PHYPHY层的性能上有相同之处，也有明显的区分。层的性能上有相同之处，也有明显的区分。4.2.2 4.2.2 快速以太网快速以太网（5 5）快速以太网典型组网方案）

39、快速以太网典型组网方案在在1 1、4 4层上配置了层上配置了100Mbps100Mbps以太网交换器，在以太网交换器，在2 2、3 3层上配置了层上配置了100Mbps100Mbps以太网共享型集线器。各个楼层中连接各个站点均用以太网共享型集线器。各个楼层中连接各个站点均用5 5类类UTPUTP，各个站，各个站点上均安装了点上均安装了100Mbps100Mbps以太网网卡或具有以太网网卡或具有100Mbps100Mbps以太网接口，层间的以太网接口，层间的连线均用多模光缆，光缆均由各层的配线间连到连线均用多模光缆，光缆均由各层的配线间连到1 1层设备间中去。设备层设备间中去。设备间通过多模光缆

40、与园区内其它大楼的间通过多模光缆与园区内其它大楼的100Mbps100Mbps以太网交换器连接。以太网交换器连接。4.2.3 4.2.3 千兆以太网千兆以太网（1 1）千兆位以太网的体系结构与功能模块）千兆位以太网的体系结构与功能模块MACMAC子层中实现了子层中实现了CSMA/CDCSMA/CD介质访问控制方式和全双工介质访问控制方式和全双工/ /半双工的处理方半双工的处理方式，其帧的格式和长度也与式，其帧的格式和长度也与802.3802.3标准所规定的一致。标准所规定的一致。4.2.3 4.2.3 千兆以太网千兆以太网（2 2）千兆位以太网按）千兆位以太网按PHYPHY层的分类层的分类综合

41、综合PHYPHY层上的各种功能，把它们归纳成两种实现技术：即层上的各种功能，把它们归纳成两种实现技术：即1000BASEX1000BASEX和和1000BASET1000BASET。如图。如图4-324-32所示，在同一个所示，在同一个MACMAC子层下面的子层下面的PHYPHY层中包括了层中包括了1000BASEX1000BASEX和和1000BASET1000BASET两种技术，而两种技术，而1000BASEX1000BASEX中又包括了中又包括了1000BASELX1000BASELX、1000BASEX1000BASEX以及以及1000BASECX1000BASECX，它们分别对应着相

42、应的编码，它们分别对应着相应的编码/ /译码技术、收发器和传输媒体。译码技术、收发器和传输媒体。1000BASET1000BASET的物理层功能与的物理层功能与1000BASEX1000BASEX差别较大，有其相应的编码差别较大，有其相应的编码/ /译码技术及传译码技术及传输媒体输媒体4.2.3 4.2.3 千兆以太网千兆以太网（3 3）千兆位以太网的组网跨距）千兆位以太网的组网跨距组网跨距即是系统的覆盖范围。在设计系统时，跨距是组网必须要考虑的问题之一。以下分别讨论有、无组网跨距即是系统的覆盖范围。在设计系统时，跨距是组网必须要考虑的问题之一。以下分别讨论有、无中继器连接的两种情况。中继器连

43、接的两种情况。1 1）无中继器互连的情况）无中继器互连的情况 千兆位以太网组网跨距在采用光缆和铜缆两种媒体时差别很大，与千兆位以太网组网跨距在采用光缆和铜缆两种媒体时差别很大，与10Mbps10Mbps和和100Mbps100Mbps以太网相比显得以太网相比显得更复杂，即使采用了光缆作为媒体，还要区分多模还是单模光纤，多模光纤还有更复杂，即使采用了光缆作为媒体，还要区分多模还是单模光纤，多模光纤还有50m50m和和 62.5m 62.5m的之分的之分, ,驱动光源还有长波和短波之分。驱动光源还有长波和短波之分。4.2.3 4.2.3 千兆以太网千兆以太网（4 4）帧扩展技术）帧扩展技术帧扩展技

44、术是在不改变帧扩展技术是在不改变802.3802.3标准所规定的最小帧长度情况下提出一种解决办法。标准所规定的最小帧长度情况下提出一种解决办法。把帧一直扩展到把帧一直扩展到512512字节即字节即40964096位。即若形成的帧小于位。即若形成的帧小于512512字节，则在发送时要字节，则在发送时要在帧的后面添上扩展位，达到在帧的后面添上扩展位，达到512512字节发送到媒体上去。字节发送到媒体上去。4.2.3 4.2.3 千兆以太网千兆以太网（5 5）帧突发技术）帧突发技术帧突发在千兆位以太网上是一种可选功能，它使一个站（特别是服务器）一次能连续发送多个帧，如图帧突发在千兆位以太网上是一种可

45、选功能，它使一个站（特别是服务器）一次能连续发送多个帧，如图4-4-3535所示。当一个立站点需要发送很多短帧时，该站点先试图发送第一帧，该帧可能是附加了扩展位的帧。所示。当一个立站点需要发送很多短帧时，该站点先试图发送第一帧，该帧可能是附加了扩展位的帧。一旦第一个帧发送成功，则具有帧突发功能的该站点就能够继续发送其它帧，直到帧突发的总长度达到一旦第一个帧发送成功，则具有帧突发功能的该站点就能够继续发送其它帧，直到帧突发的总长度达到15001500字节为止。为了使得在帧突发过程中，媒体始终处在字节为止。为了使得在帧突发过程中，媒体始终处在“忙状态忙状态”，必须在帧间的间隙时间中，发送站，必须在

46、帧间的间隙时间中，发送站发送非发送非“0”“0”、“1”“1”数值符号，以避免其它站点在帧间隙时间中占领媒体而中断本站的帧突发过程。数值符号，以避免其它站点在帧间隙时间中占领媒体而中断本站的帧突发过程。4.2.4 4.2.4 万兆以太网万兆以太网（1 1）万兆以太网概况）万兆以太网概况万兆以太网是当前最新的以太网技术，它的传输速率可以达到万兆以太网是当前最新的以太网技术，它的传输速率可以达到10Gbps10Gbps。万兆以太网技术的。万兆以太网技术的研究始于研究始于19991999年底，当时成立了年底，当时成立了IEEE802.3aeIEEE802.3ae工作组，并于工作组，并于2002200

47、2年年6 6月月1212日正式发布日正式发布802.3ae 802.3ae 10GE10GE标准，目前标准，目前IEEE802.3akIEEE802.3ak任务组工程师仍在为铜缆万兆以太网（任务组工程师仍在为铜缆万兆以太网（10Gbase10GbaseCX4CX4）制定标）制定标准。准。万兆网与传统以太网的不同：万兆网与传统以太网的不同：不同之一：万兆以太网在数据链路和物理层上包括了专供城域网和广域网使用的新接口。不同之一：万兆以太网在数据链路和物理层上包括了专供城域网和广域网使用的新接口。不同之二：万兆以太网只以全双工模式运行，而其它类行的以太网都允许半双工运行模式。不同之二：万兆以太网只以

48、全双工模式运行，而其它类行的以太网都允许半双工运行模式。不同之三：万兆以太网不支持自动协商，自动协商功能的目的是方便用户，但实际中却证不同之三：万兆以太网不支持自动协商，自动协商功能的目的是方便用户，但实际中却证明是造成是造成连接性障碍的主要原因。去除自动协商可能将简化故障的查找。明是造成是造成连接性障碍的主要原因。去除自动协商可能将简化故障的查找。不同之三：传输媒体必须使用光纤。不同之三：传输媒体必须使用光纤。万兆以太网的应用场合：随着千兆到桌面的日益普及，万兆以太网技术将会在汇聚层和骨万兆以太网的应用场合：随着千兆到桌面的日益普及，万兆以太网技术将会在汇聚层和骨干层广泛应用。从目前网络现状

49、而言，万兆以太网最先应用的场合包括教育行业、数据中干层广泛应用。从目前网络现状而言，万兆以太网最先应用的场合包括教育行业、数据中心出口和城域网骨干。心出口和城域网骨干。4.3 4.3 交换型以太网交换型以太网 4.3.1 4.3.1 共享型以太网共享型以太网（1 1）共享型以太网存在的不足之处）共享型以太网存在的不足之处在交换型以太网出现以前，以太网系统均为共享型以太网系统，在整在交换型以太网出现以前，以太网系统均为共享型以太网系统，在整个系统中，受到个系统中，受到CSMA/CDCSMA/CD媒体访问控制方式的制约，整个系统中只是网媒体访问控制方式的制约，整个系统中只是网卡（站）、集线器卡（站

50、）、集线器/ /中继器、媒体三个组成部分。整个系统的带宽只是中继器、媒体三个组成部分。整个系统的带宽只是10Mbps10Mbps，整个系统处在一个碰撞域范围的机率就是，整个系统处在一个碰撞域范围的机率就是10Mbps/n10Mbps/n，n n为站点为站点数。数。4.3.1 4.3.1 共享型以太网共享型以太网（2 2）媒体访问控制技术）媒体访问控制技术以太网以太网/IEEE802.3CSMA/CD/IEEE802.3CSMA/CD的发送流程。的发送流程。4.3.1 4.3.1 共享型以太网共享型以太网以太网以太网/IEEE802.3CSMA/CD/IEEE802.3CSMA/CD的接收流程的