第3章 局域网技术

1、本章主要内容本章主要内容：局域网概述，局域网参考模型，IEEE 802标准，CSMA/CD技术与共享式以太网，介质访问控制方式，传统以太网，高速局域网，快速以太网(FastEthernet)，虚拟局域网(VLAN)，对等网的组建。重点与难点重点与难点：局域网参考模型，IEEE 802标准，介质访问控制方式，交换式以太网，虚拟局域网(VLAN)，对等网的组建。3.1 3.1 局域网概述局域网概述3.2 CSMA/CD3.2 CSMA/CD技术与共享式以太网技术与共享式以太网3.3 3.3 传统以太网传统以太网3.4 3.4 高速局域网高速局域网3.5 3.5 虚拟局域网虚拟局域网( (VLAN)

2、VLAN) Return 局域网（局域网（Local Area NetworkLocal Area Network，LANLAN）是应用）是应用最为广泛的一类网络，它是将较小地理范围内的最为广泛的一类网络，它是将较小地理范围内的各种数据通信设备连接在一起的计算机网络，常各种数据通信设备连接在一起的计算机网络，常常位于一个建筑物或一个园区内，也可以远到几常位于一个建筑物或一个园区内，也可以远到几千米的范围。局域网通常用来将单位办公室中的千米的范围。局域网通常用来将单位办公室中的个人计算机和办公设备连接起来，以便共享资源个人计算机和办公设备连接起来，以便共享资源和交换信息，它是专有网络。和交换信息

3、，它是专有网络。3.1 3.1 局域网概述局域网概述 局域网产生于局域网产生于2020世纪世纪7070年代。随着微型计算年代。随着微型计算机的发展和流行，计算机网络的应用的不断深入机的发展和流行，计算机网络的应用的不断深入和扩大，以及人们对信息交流、资源共享和高带和扩大，以及人们对信息交流、资源共享和高带宽的需求，都推动着局域网的发展。局域网技术宽的需求，都推动着局域网的发展。局域网技术与应用是当前研究与产业发展的热点问题之一。与应用是当前研究与产业发展的热点问题之一。其中，其中，以太网是局域网的典型代表以太网是局域网的典型代表。 以太网是基于总线型的广播式网络，采用以太网是基于总线型的广播式

4、网络，采用CSMA/CDCSMA/CD媒体访问控制方法。以太网最早是媒体访问控制方法。以太网最早是19751975年由美国年由美国XeroxXerox（施乐）公司研制成功，（施乐）公司研制成功，以历史上表示传播电磁波的以太（以历史上表示传播电磁波的以太（EtherEther）命）命名的网络。以太网最初采用总线结构，用无源名的网络。以太网最初采用总线结构，用无源介质（如同轴电缆）作为总线来传输信息，现介质（如同轴电缆）作为总线来传输信息，现在采用星型结构。以太网费用低廉，便于安装，在采用星型结构。以太网费用低廉，便于安装，操作方便，因此得到广泛的应用。操作方便，因此得到广泛的应用。 以太网是一种

5、共享型网络，网络上的所以太网是一种共享型网络，网络上的所有站点共享传输介质和带宽。由于共享带宽有站点共享传输介质和带宽。由于共享带宽的特性使每个站点分到的平均带宽很低，不的特性使每个站点分到的平均带宽很低，不能满足网络应用对带宽的要求。网络上的站能满足网络应用对带宽的要求。网络上的站点越多，每个站点所获得的带宽越少，再加点越多，每个站点所获得的带宽越少，再加上上CSMA/CDCSMA/CD的处理，使得以太网的利用率比较的处理，使得以太网的利用率比较低。有多种以太网标准，它们支持不同的传低。有多种以太网标准，它们支持不同的传输速率（输速率（1010MbpsMbps、100Mbps100Mbps、

6、1Gbps1Gbps、10Gbps10Gbps）。）。 物理拓扑是指物理结构上各种设备和传物理拓扑是指物理结构上各种设备和传输介质的布局。常见的有：总线型、环型、输介质的布局。常见的有：总线型、环型、星型、树型。星型、树型。 以太网采用得最普遍的是星型拓扑的物以太网采用得最普遍的是星型拓扑的物理拓扑结构。理拓扑结构。 逻辑拓扑是指各台主机通过传输介质相互通信逻辑拓扑是指各台主机通过传输介质相互通信的方式。最常见的形式是广播和令牌传递（的方式。最常见的形式是广播和令牌传递（token token passingpassing）。）。 广播拓扑是指每台主机把所要发送的数据的目广播拓扑是指每台主机把

7、所要发送的数据的目标地址设为网络介质上的某个特定的标地址设为网络介质上的某个特定的NIC NIC 地址、多地址、多播地址或者广播地址，然后把该数据发送到传输介播地址或者广播地址，然后把该数据发送到传输介质中。每台主机使用传输介质时不必遵循某种次序，质中。每台主机使用传输介质时不必遵循某种次序，即先来先服务。以太网就是采用这种方式来工作的。即先来先服务。以太网就是采用这种方式来工作的。 第二种逻辑拓扑是令牌传递。令牌传递第二种逻辑拓扑是令牌传递。令牌传递是通过向各个节点顺序传递一个电子令牌来是通过向各个节点顺序传递一个电子令牌来控制网络介质的访问。当一个节点接收到令控制网络介质的访问。当一个节点

8、接收到令牌时，它就可以把数据发送到网络介质上；牌时，它就可以把数据发送到网络介质上；如果该节点没有数据要发送，那么就将令牌如果该节点没有数据要发送，那么就将令牌传递给下一个节点，如此循环下去。令牌环传递给下一个节点，如此循环下去。令牌环和光纤分数据接口采用的就是这种方式。和光纤分数据接口采用的就是这种方式。 局域网参考模型：本质上说，局域网是一局域网参考模型：本质上说，局域网是一个通信网，其协议应该包括个通信网，其协议应该包括OSIOSI协议的低三层，协议的低三层，即物理层、数据链路层和网络层，但由于局域即物理层、数据链路层和网络层，但由于局域网的网络结构比较简单，在网的网络结构比较简单，在L

9、ANLAN中也就没有路中也就没有路由问题，任何两点之间可用一条直接的链路，由问题，任何两点之间可用一条直接的链路，所以，也不需要单独设置网络层，而可将寻址、所以，也不需要单独设置网络层，而可将寻址、排序、流控和差错控制等功能放在数据链路层排序、流控和差错控制等功能放在数据链路层中去实现。中去实现。 下面详细介绍局域网参考模型与下面详细介绍局域网参考模型与OSIOSI参考参考模型的关系，如图模型的关系，如图3-13-1所示。局域网的参考模所示。局域网的参考模型只对应于型只对应于OSIOSI参考模型的数据链路层与物理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：层，它将数据链路层划分

10、为两个子层：逻辑链逻辑链路控制路控制（Logical Link ControlLogical Link Control，LLCLLC）子层）子层与与介质访问控制介质访问控制（Media Access ControlMedia Access Control，MACMAC）子层。）子层。图3.1 OSI参考模型和局域网参考模型的对应关系 1.物理层物理层的功能：实现在传输介质上传输比特流物理层的功能：实现在传输介质上传输比特流物理层定义了建立、维护和拆除物理链路的规范物理层定义了建立、维护和拆除物理链路的规范和标准和标准定义了物理层接口通信的标准，包括：定义了物理层接口通信的标准，包括：机械特性电

11、气特性功能特性规程特性 2.数据链路层 帧同步功能帧同步功能 差错控制功能差错控制功能 流量控制功能流量控制功能 链路管理功能链路管理功能 数据链路层的功能分别由其数据链路层的功能分别由其LLCLLC子层子层和和MACMAC子层承担。子层承担。 1980 1980年年2 2月成立了局域网标准化委员会，月成立了局域网标准化委员会，即即 I E E E 8 0 2I E E E 8 0 2 委 员 会 （委 员 会 （ I n s t i t u t e o f I n s t i t u t e o f Electrical and Electronics Engineers Electrica

12、l and Electronics Engineers INCINC，IEEEIEEE，电器和电子工程师协会）。该委，电器和电子工程师协会）。该委员会制定了一系列局域网标准，称为员会制定了一系列局域网标准，称为IEEE802IEEE802标准。该标准已被国际标准化组织标准。该标准已被国际标准化组织ISOISO采纳，采纳，作为局域网的国际标准。作为局域网的国际标准。目前，目前，IEEE802IEEE802标准主要有以下几种：标准主要有以下几种： IEEE 802.1IEEE 802.1：局域网概述、体系结构、网络管理和：局域网概述、体系结构、网络管理和网络互联网络互联 IEEE802.2IEEE

13、802.2：定义逻辑链路控制：定义逻辑链路控制LLCLLC。 IEEE802.3IEEE802.3：CSMA/CDCSMA/CD访问方法和物理层规范，这是访问方法和物理层规范，这是由以太网发展而来的。由以太网发展而来的。 IEEE 802.4IEEE 802.4：Token Passing BUS(Token Passing BUS(令牌总线令牌总线) )。 IEEE 802.5IEEE 802.5：Token Ring (Token Ring (令牌环令牌环) )访问方法和物理访问方法和物理层规范。层规范。IEEE 802.6IEEE 802.6：城域网访问方法和物理层规范。：城域网访问方法

14、和物理层规范。IEEE802.7IEEE802.7：宽带技术咨询和物理层课题与建议实施。：宽带技术咨询和物理层课题与建议实施。IEEE 802.8IEEE 802.8：光纤技术咨询和物理层课题。：光纤技术咨询和物理层课题。IEEE 802.9IEEE 802.9：综合声音：综合声音/ /数据服务的访问方法和物理数据服务的访问方法和物理规范。规范。IEEE802.10IEEE802.10：安全与加密访问方法和物理层规范。：安全与加密访问方法和物理层规范。IEEE802.11IEEE802.11：无线局域网访问方法和物理层规范，包：无线局域网访问方法和物理层规范，包括：括：IEEE 802.11a

15、IEEE 802.11a、IEEE 802.11bIEEE 802.11b、IEEE802.11c IEEE802.11c 和和IEEE 802.11qIEEE 802.11q标准。标准。IEEE802.12IEEE802.12：100VG-AnyLAN100VG-AnyLAN快速局域网访问方法和物快速局域网访问方法和物理层规范。理层规范。 返回本章首页返回本章首页 在决定局域网的特性的三个主要技术（传在决定局域网的特性的三个主要技术（传输介质、拓扑结构、介质访问方法）指标中，输介质、拓扑结构、介质访问方法）指标中，最重要的就是用以共享资源的介质访问控制方最重要的就是用以共享资源的介质访问控制

16、方法，它对网络的响应时间、吞吐量和效率起着法，它对网络的响应时间、吞吐量和效率起着十分重要的作用。十分重要的作用。 多个设备共享公共传输介质以太网，称为多个设备共享公共传输介质以太网，称为共享式以太网。共享以太网在设备之间进行数共享式以太网。共享以太网在设备之间进行数据传输时，首要解决的问题，就是由哪些设备据传输时，首要解决的问题，就是由哪些设备占有传输介质。由于局域网采用的传输介质有占有传输介质。由于局域网采用的传输介质有很多种，所以对应的介质访问控制方法也有多很多种，所以对应的介质访问控制方法也有多种。种。 IEEE标准的核心就是介质访问控制协议MAC，它规定了各种介质访问控制方法。LAN

17、常用的介质访问控制方法有带冲突监测和载波侦听多路访问协议（CSMA/CD）、令牌总线（TOKEN-BUS）和令牌环（TOKEN-RING）。 1.CSMA/CD CSMA/CD CSMA/CD介质访问控制协议就是介质访问控制协议就是IEEE802.3IEEE802.3。它适合。它适合于总线型拓扑结构的局域网。它有效地解决了总线局于总线型拓扑结构的局域网。它有效地解决了总线局域网中介质共享、信道分配和信道冲突等问题。域网中介质共享、信道分配和信道冲突等问题。 CSMA/CDCSMA/CD又被称之为又被称之为“先听后讲，边听边讲先听后讲，边听边讲”，其具，其具体工作过程概括如下：体工作过程概括如下

18、： 传输之前先侦听，传输过程中检测，冲突之后的重传输之前先侦听，传输过程中检测，冲突之后的重传。传。站点要求发送有载波？发送一帧信息有冲突？发出阻塞信号冲突 16？延时处理放弃发送另作处理一次发送结束图4.3 CSMA/CD发送过程流程图YNYNNY CSMA/CDCSMA/CD的主要优点：算法简单，应用广的主要优点：算法简单，应用广泛，提供了公平的访问前，具有相当好的延泛，提供了公平的访问前，具有相当好的延时和吞吐能力，长帧传递和负载轻时效率较时和吞吐能力，长帧传递和负载轻时效率较高。高。 CSMA/CDCSMA/CD的主要缺点：需要有冲突检测，的主要缺点：需要有冲突检测，存在错误判断和最小

19、帧长度限制，在重载情存在错误判断和最小帧长度限制，在重载情况下性能变差。况下性能变差。 例、长例、长1km1km、数据传输率为、数据传输率为10Mbps10Mbps的基带总线的基带总线LANLAN，信号传播速度为信号传播速度为200m/s200m/s，试计算：，试计算：(1)100(1)100比特的帧从发送开始到接收结束的最大时间是多比特的帧从发送开始到接收结束的最大时间是多少少? ?(2)(2)若两相距最远的站点在同一时刻发送数据，则经过多若两相距最远的站点在同一时刻发送数据，则经过多长时间两站发现冲突长时间两站发现冲突? ?解：解：(1)100bit/10Mbps+1000m/200(m/

20、s)=10s+5s=15(1)100bit/10Mbps+1000m/200(m/s)=10s+5s=15ss(2)(2)（1000m/200(m/s)1000m/200(m/s)）=5s=5s 2. TOKING RING2. TOKING RING TOKING RING TOKING RING介质访问控制协议就是介质访问控制协议就是IEEE802.5IEEE802.5。它适用于环形拓扑结构的局域网。它适用于环形拓扑结构的局域网。 在令牌环网中，令牌也叫通行证，它具有特殊的在令牌环网中，令牌也叫通行证，它具有特殊的格式和标记。令牌有格式和标记。令牌有“忙（忙（BusyBusy）”和和“空闲

21、空闲（FreeFree）”两种状态。两种状态。 特点：可提供优先级服务无冲突，但电路较复杂，特点：可提供优先级服务无冲突，但电路较复杂，要避免令牌丢失和令牌重复。要避免令牌丢失和令牌重复。 图3.2 令牌环的工作原理 C C站点向站点向A A站点发送数据的过程站点发送数据的过程如图如图3.23.2所示。所示。 （1 1）获取令牌并发送数据（空令牌在环中传送，）获取令牌并发送数据（空令牌在环中传送，C C获取获取令牌后，把令牌变为忙与数据一起发送）。令牌后，把令牌变为忙与数据一起发送）。 （2 2）接收和转发数据（其它站接收，若地址相符，复）接收和转发数据（其它站接收，若地址相符，复制、转发并标

22、明已正确接收，否则转发）。制、转发并标明已正确接收，否则转发）。 （3 3）撤消数据帧并释放令牌（）撤消数据帧并释放令牌（C C站收回发送的数据块，站收回发送的数据块，并令牌变为空）。并令牌变为空）。 3. TOKING BUS T O K I N G B U S T O K I N G B U S 介 质 访 问 控 制 协 议 就 是介 质 访 问 控 制 协 议 就 是IEEE802.4IEEE802.4。它类似于令牌环，但其采用总线型。它类似于令牌环，但其采用总线型拓扑结构。因此它既具有拓扑结构。因此它既具有CSMA/CDCSMA/CD结构简单，轻结构简单，轻负载下延时小的优点，由具有

23、负载下延时小的优点，由具有TOKEN RINGTOKEN RING的重的重负载时效率高，公平访问和传输距离较远的优负载时效率高，公平访问和传输距离较远的优点，同时还具有传送时间固定，可设置优先级点，同时还具有传送时间固定，可设置优先级等优点。图等优点。图3.33.3说明了在物理总线上建立一个逻说明了在物理总线上建立一个逻辑环的令牌总线结构。辑环的令牌总线结构。 图3.3 令牌总线局域网 TOKING BUS的实现原理：的实现原理： 将网上各站按照一定的顺序形成一个逻辑环，每将网上各站按照一定的顺序形成一个逻辑环，每个站在环中均有一个指定的逻辑位置，它由三个地址个站在环中均有一个指定的逻辑位置，

24、它由三个地址决定：本站地址决定：本站地址TS、先行站地址、先行站地址PS和后继站地址和后继站地址NS。末站的后继站就是首站，末站的后继站就是首站， 保证首末相连。在保证首末相连。在TOKEN BUS中也有一个令牌，只有令牌持有者才能控制总线、中也有一个令牌，只有令牌持有者才能控制总线、具有发送信息帧的权利。它可以发送一帧或多帧。当具有发送信息帧的权利。它可以发送一帧或多帧。当该站信息发送完毕或分配的时间已到时，它就将令牌该站信息发送完毕或分配的时间已到时，它就将令牌传递到逻辑环中的下一站，从而使这个站具有信息发传递到逻辑环中的下一站，从而使这个站具有信息发送权。送权。 网上各站可以不参加组成的

25、逻辑环。如网上各站可以不参加组成的逻辑环。如上图中有两个站未参加逻辑环。环的组建、上图中有两个站未参加逻辑环。环的组建、初始化和维护、站的插入和退出急令牌的维初始化和维护、站的插入和退出急令牌的维护是由护是由MAC控制帧来实现的。控制帧来实现的。 返回本章首页返回本章首页 以太网是最早的局域网，也是目前最流行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的局域网结构。它的思想是使用共享的公共传输信道。传输信道。3.3 3.3 传统以太网传统以太网 用粗同轴电缆组建的网络称为粗缆以太网，用粗同轴电缆组建的网络称为粗缆以太网，又可以表示为又可以表示为10Base-510

26、Base-5，它是最早出现的以，它是最早出现的以太网。太网。 。3.3.1 3.3.1 粗缆粗缆Ethernet(10Base-5)Ethernet(10Base-5) 1.10Base-5的组成部分粗缆以太网的网络结构主要包括以下几个部分。粗缆以太网的网络结构主要包括以下几个部分。（1）粗同轴电缆（）粗同轴电缆（Coaxial Thick Cable）它是特性阻抗为它是特性阻抗为50的基带粗同轴电缆，直径的基带粗同轴电缆，直径10mm。（2）收发器（）收发器（Transceiver） 又称外部收发器，它需要牢牢地夹在电缆上，使得触又称外部收发器，它需要牢牢地夹在电缆上，使得触针能接触到电缆的

27、内芯。收发器内部有电子线路进行载波针能接触到电缆的内芯。收发器内部有电子线路进行载波监听和冲突检测。当检测到冲突时，收发器就在电缆上产监听和冲突检测。当检测到冲突时，收发器就在电缆上产生一个特殊的无效信号，确保其他收发器也能知道冲突的生一个特殊的无效信号，确保其他收发器也能知道冲突的产生。产生。 （3）收发器电缆（）收发器电缆（Transceive Cable ) 它是连接网卡和收发器的多芯电缆，通常又它是连接网卡和收发器的多芯电缆，通常又称 为称 为 A U I 电 缆 。电 缆 。 A U I 是 指 连 接 单 元 接 口是 指 连 接 单 元 接 口( Attachment Unit

28、Interface ) ，它是一个，它是一个DB-15 针的接口。针的接口。 （4）网卡（）网卡（Network Interface Card ) 支持粗缆以太网的网卡上都带有支持粗缆以太网的网卡上都带有AUI 接口，接口，以便和收发器电缆相连。以便和收发器电缆相连。 （5）终接器（）终接器（Terminal connector ) 每条电缆必须在两端接上每条电缆必须在两端接上50 眼的终接器眼的终接器（终端匹配器），它的主要作用是：当信号到达（终端匹配器），它的主要作用是：当信号到达电缆两端时，把信号全部吸收，以避免信号反射。电缆两端时，把信号全部吸收，以避免信号反射。 （6）中继器（）中继

29、器（Repeater) 中继器为一种中继设备，可用以连接两个或多中继器为一种中继设备，可用以连接两个或多个网段，延伸网络的长度。每条电缆上都有一个个网段，延伸网络的长度。每条电缆上都有一个收发器用来连接中继器。收发器用来连接中继器。 2. 10Base-5的技术规范（l）两台相邻计算机（收发器）之间的最小距离为）两台相邻计算机（收发器）之间的最小距离为2.5m 。（2）最大收发器电缆长度为）最大收发器电缆长度为500m 。（3）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500m 。（4）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100 台。台。（5）最大网段

30、数是）最大网段数是5 个（即用个（即用4 个中继器来连接）。个中继器来连接）。（6）最大网络干线电缆长度为）最大网络干线电缆长度为2500m 。 用基带细同轴电缆组建的网络称为细缆以用基带细同轴电缆组建的网络称为细缆以太网，又可表示为太网，又可表示为1010Base-2Base-2。 3.3.2 3.3.2 细缆细缆Ethernet(10Base-2)Ethernet(10Base-2) 1 . 10Base-2 的组成部分 细缆以太网的网络结构它主要包括以下几个组成细缆以太网的网络结构它主要包括以下几个组成部分：部分： （l l）细同轴电缆（）细同轴电缆（Coaxial Thin Cable

31、 ) Coaxial Thin Cable ) 它是直径为它是直径为5 5mm mm ，特性阻抗为，特性阻抗为5050的基带细同轴电的基带细同轴电缆。缆。 （2 2）BNC T BNC T 型连接器（型连接器（BNC T Connector ) BNC T Connector ) T T 型连接器有型连接器有3 3 个端口，其中，两个端口用于连个端口，其中，两个端口用于连接两条电缆，还有一个与网卡上的接两条电缆，还有一个与网卡上的BNC BNC 接口相连。接口相连。（3）BNC 连接器（连接器（BNC Connector ) BNC 连接器与连接器与T 型连接器相连。型连接器相连。（4）BNC

32、 圆柱形连接器（圆柱形连接器（BNC Column Connector ) 用来连接两段电缆。用来连接两段电缆。（5）BNC 终端匹配器（终接器）终端匹配器（终接器）( BNC Terminal Connector ) 接在细同轴电缆网段的两端，起的作用与在接在细同轴电缆网段的两端，起的作用与在10Base -5 中的作用相同。中的作用相同。 2. 10Base-2 的技术规范（1）两台相邻计算机之间的最小距离为）两台相邻计算机之间的最小距离为0 .5m 。（在实。（在实际建网时，一般建议两台相邻计算机之间距离大于际建网时，一般建议两台相邻计算机之间距离大于1m ) （2）一个网段的最大长度不

33、能超过）一个网段的最大长度不能超过185m。（3）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30台。台。（4）最大网段数是）最大网段数是5 个（即用个（即用4 个中继器来连接）。个中继器来连接）。（5）最大网络干线电缆长度为）最大网络干线电缆长度为925m 。 10Base-T10Base-T是由是由IEEE802IEEE802委员会经过三年委员会经过三年的研究，的研究，1111次修改，终于在次修改，终于在19901990年年9 9月正式健月正式健在的无屏蔽双绞线传输在的无屏蔽双绞线传输10Mbps10Mbps的基带以太网的基带以太网标准。使用集线器的标准。使用集线器的

34、10Base-T 10Base-T 网络，它实际网络，它实际是一个物理上为星型连接，逻辑上为总线型是一个物理上为星型连接，逻辑上为总线型拓扑的网络。拓扑的网络。 1 . 10Base-T 的组成部分 （1 1）双绞线连接器（）双绞线连接器（Twisted pair Twisted pair Connector ) Connector ) 采用标准的采用标准的RJ RJ 一一45 45 连接器，共有连接器，共有8 8 芯。芯。 （2 2）双绞线（）双绞线（Twisted Pair ) Twisted Pair ) 10Base-T 10Base-T 通常使用非屏蔽双绞线，在双绞线通常使用非屏蔽双

35、绞线，在双绞线两端各使用一个两端各使用一个RJ-45 RJ-45 连接器。连接器。 （3）集线器（）集线器（Hub ) 集线器是集线器是10Base-T 以太网的核心，亦称为网络中以太网的核心，亦称为网络中心部件。它相当于一个多端口的中继器，且每个端心部件。它相当于一个多端口的中继器，且每个端口通常为口通常为IU45 端口，其端口数可以是端口，其端口数可以是8 、12 、16 或或24 。另外，有些集线器上还带有与同轴电缆相连。另外，有些集线器上还带有与同轴电缆相连接的端口（接的端口（AUI 、BNC ）以及与光纤相连接的端口。）以及与光纤相连接的端口。 （4）网卡（）网卡（Network I

36、nterface Card ) 在网卡上应有一个连接双绞线的在网卡上应有一个连接双绞线的RJ-5 端口。另端口。另支持支持10Base-T 的网卡对输出信号应进行前置补偿，的网卡对输出信号应进行前置补偿，以抵消双绞线频带窄所造成的信号失真。以抵消双绞线频带窄所造成的信号失真。 【注意】以上三种以太网的命名是带有【注意】以上三种以太网的命名是带有明显的含义的，其中明显的含义的，其中10 表示信号在电缆上的表示信号在电缆上的传输速率为传输速率为10Mbps ; Base 表示电缆上传输表示电缆上传输的信号为基带信号即数字信号；最后面的部的信号为基带信号即数字信号；最后面的部分则表示传输介质。比如分

37、则表示传输介质。比如5 代表用粗同轴电代表用粗同轴电缆组的网络中，每一段电缆的最大长度为缆组的网络中，每一段电缆的最大长度为500m ; 2 代表用细同轴电缆组的网络中，每代表用细同轴电缆组的网络中，每一段电缆的最大长度为一段电缆的最大长度为185m ; T 代表非屏蔽代表非屏蔽双绞线双绞线UTP。 返回本章首页返回本章首页 传统的局域网技术建立在传统的局域网技术建立在“共享介质共享介质”基础上，网基础上，网中的所有结点远离一条公共通信传输介质，典型的介中的所有结点远离一条公共通信传输介质，典型的介质访问控制方法是质访问控制方法是CSMA/CD、Token-Ring 和和Token-Bus。介

38、质访问控制方法用来保证每个结点都能够。介质访问控制方法用来保证每个结点都能够“公平公平”地使用公共传输介质。随着局域网规模不断地使用公共传输介质。随着局域网规模不断扩大，网络效率急剧下降，网络传输延迟增长，网络扩大，网络效率急剧下降，网络传输延迟增长，网络服务质量下降。服务质量下降。 为了克服网络规模与网络性能之间的矛为了克服网络规模与网络性能之间的矛盾，新型局域网技术应运而生。它将盾，新型局域网技术应运而生。它将“共享共享介质方式介质方式”改为改为“交换方式交换方式”，形成了，形成了“交交换式局域网换式局域网”。交换式局域网的核心设备是。交换式局域网的核心设备是局域网交换机局域网交换机 快速

39、以太网的数据传输速率为快速以太网的数据传输速率为l00M 秒。它保留着秒。它保留着传统传统10Mbps速率速率Ethernet 的所有特征，即相同的数的所有特征，即相同的数据格式、相同的介质访问控制方法据格式、相同的介质访问控制方法CSMA/CD 和相同和相同的组网方法，而只是把每个比特发送时间由的组网方法，而只是把每个比特发送时间由100ns 降降低到低到10ns 。Fast Ethernet 遵循的标准是遵循的标准是l00Base-T ，并由并由IEEE 正式将其命名为正式将其命名为IEEE 802 . 3u 标准，作为标准，作为对对IEEE 802 . 3 的补充。的补充。100Base

40、-T标准不但在最大程标准不但在最大程度上保持了度上保持了IEEE 802 . 3 标准的完整性，而且保留了标准的完整性，而且保留了核心以太网的细节规范。核心以太网的细节规范。 1 . 100Base - T 标准 l00Base -T 是是10Base-T 的扩展，的扩展，MAC 层仍采用层仍采用CSMACD 介质访问控制方法，它的主要内容如下：介质访问控制方法，它的主要内容如下： 100Base-T 将以太网将以太网MAC 协议传输比特的速率提协议传输比特的速率提高了高了10 倍。倍。 100Base-T标准允许包括多个物理层，现在有三个标准允许包括多个物理层，现在有三个不同的不同的100B

41、ase-T 物理层规范，其中两个物理层规范物理层规范，其中两个物理层规范支持长度为支持长度为100m 的非屏蔽双绞线，另一个规范支持的非屏蔽双绞线，另一个规范支持单模或多模光缆。单模或多模光缆。 2 . 100Base-T 主要特点 (1)采用与采用与10Base-T 相似的层次协议结构，相似的层次协议结构，其中其中LLC 子层完全相同。子层完全相同。 (2)帧格式与帧格式与10Base-T 相同，包括最小帧相同，包括最小帧长为长为64 个字节，最大帧长为个字节，最大帧长为1518 个字节，个字节，帧间最小间隙为帧间最小间隙为12 个字节。个字节。 (3) MAC 子层与物理层之间采用介质无关

42、子层与物理层之间采用介质无关接口接口MII (4)介质访问控制方法为介质访问控制方法为CSMA / CD 。 (5)拓扑为以拓扑为以l00Base -T 集线器交换机为集线器交换机为中心的星型拓扑结构。中心的星型拓扑结构。 (6)传输速率为传输速率为l00Mbps 。 (7)传输介质为传输介质为UTP 或光缆。或光缆。 (8)网络最大直径为网络最大直径为205m 。 3 . 100Base-T 物理层 l00Base -T 定义了以下三种不同的物理层定义了以下三种不同的物理层协议。协议。 (1) 100Base-TX 100Base-TX 采用采用2 对对5 类类UTP 或或2 对对1 类类S

43、TP 作为传输介质，其中一对用于发送，另作为传输介质，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一对用于接收，站点与集线器之间的最大距离为离为l00m 。对于。对于5 类类UTP ，使用，使用RJ45 连接连接器；对于器；对于l 类类STP 使用使用DB-9 连接器。连接器。 (2) 100Base -T4 100Base -T4 采用采用4 对对3 类、类、4 类和类和5 类类UTP作为传输介质。作为传输介质。4 对线中，对线中，3 对用于数据对用于数据传输，传输，1 对用于冲突检测。使用对用于冲突检测。使用RJ-45连接器，连接器，站点与集线器之间的最大距离为站点与集线器之

44、间的最大距离为l00m。 (3) l00Base-FX 100Base-FX采用采用2 束多模光纤作为传输介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工的，并且在每个方向上速率均为l00Mbps 。适用于高速主干网、有电磁干扰环境、要求适用于高速主干网、有电磁干扰环境、要求通信保密性好和传输距离远等应用场合，使通信保密性好和传输距离远等应用场合，使用标准用标准FDDI MIC连接器、连接器、ST 连接器和连接器和SC 连连接器，站点与集线器之间的最大距离高达接器，站点与集线器之间的最大距离高达2km。 尽管快速

45、以太网尽管快速以太网Fast Ethernet 具有高可靠性、易具有高可靠性、易扩展性、低成本等优点，并且成为高速局域网方案扩展性、低成本等优点，并且成为高速局域网方案中的首选技术，但由于多媒体通信和视频技术的广中的首选技术，但由于多媒体通信和视频技术的广泛应用、电子商务和信息高速公路及智能大厦的发泛应用、电子商务和信息高速公路及智能大厦的发展、科研和教育的宽带网络化等，使人们不得不寻展、科研和教育的宽带网络化等，使人们不得不寻求更高带宽的局域网。千兆位以太网就是在这种背求更高带宽的局域网。千兆位以太网就是在这种背景下产生的。景下产生的。 与快速以太网与快速以太网FastEthernet 相同

46、之处是：千兆位相同之处是：千兆位以太网同样保留着传统的以太网同样保留着传统的l00Base-T 的所有特征，即的所有特征，即相 同 的 数 据 格 式 、 相 同 的 介 质 访 问 控 制 方 法相 同 的 数 据 格 式 、 相 同 的 介 质 访 问 控 制 方 法CSMA/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Ethernet 每个比特的发送时间由每个比特的发送时间由10ns 降低到降低到1ns 。基于光纤。基于光纤的千兆位以太网标准是的千兆位以太网标准是IEEE 802 . 32 ；基于；基于5 类类UTP 的千兆位以太网标准是的千兆位以太网标准是IEEE 802

47、 . 3ab。 千兆位以太网的物理层标准主要包括千兆位以太网的物理层标准主要包括1000Base-SX 、l 000 Base-LX、1000Base-CX 和和1000Base-T 1.1000Base -SX 标准 是一种使用短波激光作为信号源的网络介是一种使用短波激光作为信号源的网络介质技术，配置波长为质技术，配置波长为770nm860nm （一般（一般为为850nm ）的激光传输器，它不支持单模）的激光传输器，它不支持单模光纤，只能驱动多模光纤。它所使用的光纤光纤，只能驱动多模光纤。它所使用的光纤规格有两种：芯径为规格有两种：芯径为62.5m 和和50m的多的多模光纤，采用模光纤，采用

48、8B/10B 编码方式，传输距离编码方式，传输距离分别为分别为260m 和和525m ，适用于建筑物中同，适用于建筑物中同一层的短距离主干网。一层的短距离主干网。 2 .1000 Base-LX标准 是一种使用长波激光作为信号源的网络介质技术，是一种使用长波激光作为信号源的网络介质技术，配置波长为配置波长为1270nm 1355nm （一般为（一般为1300nm ）的激光传输器，它既可以驱动多模光纤，也可以驱的激光传输器，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：纤芯为动单模光纤。它所使用的光纤规格为：纤芯为62.5m 和和50m的多模光纤，工作波长为的多模光纤，工作波长

49、为850nm ，传输距离为传输距离为525m 和和550m ，数据编码方法为，数据编码方法为8B/10B ，适用于作为大楼网络系统的主干；纤芯规，适用于作为大楼网络系统的主干；纤芯规格为格为9m的单模光纤，工作波长为的单模光纤，工作波长为1300nm 或或1550nm ，传输距离为，传输距离为3000m ，数据编码方法采用，数据编码方法采用8B/10B ，适用于校园或城域主干网。，适用于校园或城域主干网。 3 .1000 Base -CX 标准 使用使用150屏蔽双绞线屏蔽双绞线(STP ) ，采用，采用8B /10B 编码方式，传输速率为编码方式，传输速率为1.25Gbps ，传，传输距离为

50、输距离为25m ，主要用于集群设备的连接，主要用于集群设备的连接，如一个交换机机房内的设备互连。如一个交换机机房内的设备互连。 4. 1000Base-T 标准 使用使用4 对对5 类非屏蔽双绞线（类非屏蔽双绞线（UTP ） ，传输距离为传输距离为100m ，主要用于结构布线中同，主要用于结构布线中同一层建筑的通信，可以利用以太网或快速以一层建筑的通信，可以利用以太网或快速以太网已铺设的太网已铺设的UTP 电缆，在以太网系统中实电缆，在以太网系统中实现从现从100Mbps 到到1000Mbps 的平滑升级。的平滑升级。 万 兆 位 以 太 网 的 传 输 速 率 将 高 达万 兆 位 以 太

51、网 的 传 输 速 率 将 高 达10000Mbps10000Mbps，采用以光纤为传输介质、以交，采用以光纤为传输介质、以交换机为中心的星状结构。主要用以组建万兆换机为中心的星状结构。主要用以组建万兆主干网络。主干网络。 交换式以太网采用点到点交换式以太网采用点到点“独占独占”式的信式的信道访问技术，从根本上改变了道访问技术，从根本上改变了“共享共享”式的式的信道访问方式，减少了因共享信道冲突带来信道访问方式，减少了因共享信道冲突带来的信道损失，而且还支持多节点之间的数据的信道损失，而且还支持多节点之间的数据并发传输，因而提高了有效带宽，改善了局并发传输，因而提高了有效带宽，改善了局域网的性

52、能和服务质量。域网的性能和服务质量。 1交换式局域网的基本结构 交换式局域网的核心设备是局域网交换交换式局域网的核心设备是局域网交换机，局域网交换机可以在它的多个端口之间建机，局域网交换机可以在它的多个端口之间建立多个并发连接。典型的交换式局域网是交换立多个并发连接。典型的交换式局域网是交换式以太网，它的核心部件是以太网交换机。以式以太网，它的核心部件是以太网交换机。以太网的交换机可以有多个端口，每个端口可以太网的交换机可以有多个端口，每个端口可以单独与一个结点连接，也可以与一个共享介质单独与一个结点连接，也可以与一个共享介质式的以太网集线器（式的以太网集线器（Hub）连接。）连接。 如果一个

53、端口只连接一个结点，那么这个如果一个端口只连接一个结点，那么这个结点就可以独占结点就可以独占10Mbps的带宽，这类端口通的带宽，这类端口通常被称作常被称作“专用专用10Mbps端口端口”；如果一个端；如果一个端口连接一个口连接一个10Mbps的以太网，那么这个端口的以太网，那么这个端口将被以太网中的多个结点所共享，这类端口补将被以太网中的多个结点所共享，这类端口补称为称为“共享共享10Mbps端口端口”。典型的交换式以。典型的交换式以太网的结构如图太网的结构如图3.4所示。所示。 图3.4 交换式以太网的结构示意图 交换式以太网把交换式以太网把“共享共享”变为变为“独占独占”，网络上的每个立足点都独占一条点到点的通网络上的每个立足点都独占一条点到点的通道，独占带宽。因此，网络的总带宽通