《第2章-局域网技术分析ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第2章-局域网技术分析ppt课件.ppt（67页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、1第第2章章 局域网技术局域网技术l2.1 局域网概述局域网概述l2.2 局域网的拓扑结构局域网的拓扑结构l2.3 介质访问控制方法介质访问控制方法l2.4 以太网简介以太网简介l2.5 高速局域网高速局域网l2.6 虚拟局域网虚拟局域网 l2.7 无线局域网无线局域网(了解了解)22.1 局域网的技术特点局域网的技术特点 一、局域网概述一、局域网概述n局域网覆盖有限的地理范围，它适用于公司、机局域网覆盖有限的地理范围，它适用于公司、机关、校园等有限范围内的计算机连网的需求；关、校园等有限范围内的计算机连网的需求； n局域网提供高数据传输速率（局域网提供高数据传输速率（1010100Mbps1
2、00Mbps）、）、低误码率的数据传输环境；低误码率的数据传输环境； n决定局域网特性的决定局域网特性的主要技术要素主要技术要素为为网络拓扑网络拓扑、传传输介质输介质与与介质访问控制方法介质访问控制方法；3局域网分类局域网分类1、按网络的拓扑结构、按网络的拓扑结构n拓扑学把实体抽象成与其大小、形状无关的点，将拓扑学把实体抽象成与其大小、形状无关的点，将连接实体的线路抽象成线，进而研究点、线、面之连接实体的线路抽象成线，进而研究点、线、面之间关系；间关系；n在计算机网络中，将主机和终端抽象为点，将通信在计算机网络中，将主机和终端抽象为点，将通信介质抽象为线，形成点和线组成的图形，使人们对介质抽象
3、为线，形成点和线组成的图形，使人们对网络整体有明确的全貌印象；网络整体有明确的全貌印象；n计算机网络的计算机网络的拓扑结构拓扑结构就是网络中通信线路和站点（计就是网络中通信线路和站点（计算机或设备）的几何排列形式。算机或设备）的几何排列形式。 n按网络的拓扑结构分为：按网络的拓扑结构分为：n总线型总线型 、环型、星型、树型、网状、环型、星型、树型、网状。4计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构 52、按服务提供的提供方式、按服务提供的提供方式n对等网：对等网： 网络中的主机既是网络网络中的主机既是网络服务的提供者，也是网络服服务的提供者，也是网络服务的使用者。务的使用者。n客户端客户端/服务
4、器网络：服务器网络： 网络中至少有一台专用网络中至少有一台专用的服务器来管理和控制网络的服务器来管理和控制网络的运行，所有工作站均可以的运行，所有工作站均可以访问服务器上的资源。访问服务器上的资源。以太网笔记本IBM兼容机服务器苹果计算机打印机63、按介质访问协议、按介质访问协议n以太网以太网：CSMA/CDn令牌环令牌环：Token Ringn令牌总线：令牌总线： Token BusToken RingToken Ring结点A结点B结点E结点D结点C令牌结点A结点B结点C结点D结点EToken RingToken Ring 以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox
5、,Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范。是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。 以太网络使用CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测技术)技术 。74、按介质访问控制方法n共享介质式局域网共享介质式局域网n交换式局域网交换式局域网8二、二、IEEE 802参考模型参考模型 1. IEEE 802 参考模型与参考模型与OSI参考模型的关系参考模型的关系应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数据链路层物 理 层OSI参考模型OSI参考模型逻辑链路控制子层IEEE 802参考模型IEEE 802参考模型介质访问控制子层物 理 层92. 局域网的层次结构局域网的层次结构
6、nIEEE 802标准遵循标准遵循ISO/OSI参考模型的原则，解参考模型的原则，解决最低两层（即物理层和数据链路层）的功能以及决最低两层（即物理层和数据链路层）的功能以及与网络层的接口服务、网际互连有关的高层功能。与网络层的接口服务、网际互连有关的高层功能。nIEEE 802 LAN参考模型与参考模型与ISO/OSI参考模型的参考模型的对应关系：对应关系：10IEEE 802 LAN的物理层的物理层 nIEEE 802局域网参考模型中的物理层：局域网参考模型中的物理层：n利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的传输与接收，数据的同步控制等。现
7、比特流的传输与接收，数据的同步控制等。nIEEE 802IEEE 802规定了局域网物理层所使用的信号与规定了局域网物理层所使用的信号与编码、传输介质、拓扑结构和传输速率等规范。编码、传输介质、拓扑结构和传输速率等规范。n采用基带信号传输；采用基带信号传输；n数据的编码采用曼彻斯特编码；数据的编码采用曼彻斯特编码；n传输介质可以是双绞线、同轴电缆和光缆等；传输介质可以是双绞线、同轴电缆和光缆等；n拓扑结构可以是总线型、树型、星型和环型；拓扑结构可以是总线型、树型、星型和环型；n传输速率有传输速率有10Mbps10Mbps、16Mbps16Mbps、100Mbps100Mbps、1000Mbps
8、1000Mbps。11IEEE 802 LAN的数据链路层的数据链路层 nMAC子层的功能子层的功能nMACMAC构成数据链路层的下半部，直接与物理层相邻，主要构成数据链路层的下半部，直接与物理层相邻，主要制定管理和分配信道的协议规范。制定管理和分配信道的协议规范。nMACMAC子层与传输介质有关，主要功能是进行合理信道分配，子层与传输介质有关，主要功能是进行合理信道分配，解决信道竞争问题，支持解决信道竞争问题，支持LLCLLC子层完成介质访问控制功能，子层完成介质访问控制功能，为不同的物理介质定义了介质访问控制标准。为不同的物理介质定义了介质访问控制标准。nLLC子层的功能子层的功能nLLC
9、LLC在在MACMAC子层的支持下向网络层提供服务，与传输介质无子层的支持下向网络层提供服务，与传输介质无关，独立于介质访问控制方法，隐藏了各种关，独立于介质访问控制方法，隐藏了各种802802网络之间网络之间的差异，向网络层提供一个统一的格式和接口。的差异，向网络层提供一个统一的格式和接口。n将数据组成帧，并对数据帧进行顺序控制、差错控制和流将数据组成帧，并对数据帧进行顺序控制、差错控制和流量控制，使不可靠的物理链路变为可靠的链路。量控制，使不可靠的物理链路变为可靠的链路。123. IEEE 802标准系列标准系列n802.1 A：网络管理和性能测量；：网络管理和性能测量； B：概述、体系结
10、构、网络互连；：概述、体系结构、网络互连；n 802.2 LLC的功能；的功能；n 802.3 CSMA/CD 总线网的总线网的MAC和物理和物理层的规范；层的规范；n 802.4 Token Bus令牌总线网的令牌总线网的MAC和和物理层的规范；物理层的规范；n 802.5 Token Ring令牌环网的令牌环网的MAC和物和物理层的规范；理层的规范；13n802.6 分布队列双总线分布队列双总线DQDB MANn 城域网标准；城域网标准；n 802.7 宽带技术；宽带技术；n 802.8 光纤技术（光纤分布数据接口光纤技术（光纤分布数据接口 n FDDI）；）；n 802.9 综合业务数字
11、网综合业务数字网ISDN；n 802.10 局域网安全技术；局域网安全技术；n 802.11 无线局域网；无线局域网；IEEE 802标准系列标准系列14IEEE 802标准之间的关系标准之间的关系802.3CSMA/CDMAC物理层802.4令牌总线MAC物理层802.5令牌环MAC物理层802.6MANMAC物理层802.9语音数据综合ISDN802.11无线局域网802.8光纤技术802.7宽带技术802.2 逻辑链路控制LLC802.1B 综述及体系结构8 0 2.1A管理802.10 局域网安全物理层数据链路层网络层ISO/OSIIEEE 802152.2 局域网的拓扑结构局域网的拓
12、扑结构n决定局域网特征的主要技术：决定局域网特征的主要技术：n拓扑结构拓扑结构n传输介质传输介质n介质访问控制方法介质访问控制方法n三种技术决定了传输数据的类型、网络的响三种技术决定了传输数据的类型、网络的响应时间、吞吐量、利用率以及网络应用等各应时间、吞吐量、利用率以及网络应用等各种网络特征。种网络特征。16一、总线型网络拓扑结构一、总线型网络拓扑结构n所有的节点都通过网络适配器直接连接到一条作为所有的节点都通过网络适配器直接连接到一条作为公共传输介质公共传输介质的总线的总线上，总线可以是同轴电缆、双绞线、或者是使用光纤；上，总线可以是同轴电缆、双绞线、或者是使用光纤；n总线上任何一个节点发
13、出的信息都沿着总线传输，而其他节点都总线上任何一个节点发出的信息都沿着总线传输，而其他节点都能接收到该信息，但能接收到该信息，但在同一时间内，只允许一个节点发送数据在同一时间内，只允许一个节点发送数据；n由于总线作为公共传输介质为多个节点共享，就有可能出现同一由于总线作为公共传输介质为多个节点共享，就有可能出现同一时刻有两个或两个以上节点利用总线发送数据的情况，因此会出时刻有两个或两个以上节点利用总线发送数据的情况，因此会出现现“冲突冲突”；17总线型局域网中的总线型局域网中的“冲突冲突” n在在“共享介质共享介质”的总线型拓扑结构的局域网中，必须解的总线型拓扑结构的局域网中，必须解决多个节点
14、访问总线的介质访问控制问题。决多个节点访问总线的介质访问控制问题。18二、环型拓扑结构二、环型拓扑结构 n所有节点使用相应的网络适配器连接到所有节点使用相应的网络适配器连接到共享的传输介质共享的传输介质上，通过点到点的连接构成上，通过点到点的连接构成封闭的环路封闭的环路。n环路中的数据沿着一个方向绕环逐节点采用令牌传递方环路中的数据沿着一个方向绕环逐节点采用令牌传递方式控制节点轮流发送数据。式控制节点轮流发送数据。n在环型拓扑中，虽然也是多个节点共享一条环通路，但在环型拓扑中，虽然也是多个节点共享一条环通路，但不会出现冲突不会出现冲突。n对于环型拓扑对于环型拓扑的局域网，网的局域网，网络的管理
15、较为络的管理较为复杂，与总线复杂，与总线型局域网相比，型局域网相比，可扩展性较差。可扩展性较差。19三三. 星型拓扑结构星型拓扑结构 n在星型拓扑中存在一个在星型拓扑中存在一个中心节点，中心节点，每个节点通每个节点通过点到点线路与中心节过点到点线路与中心节点连接点连接。n在局域网中，由于使用在局域网中，由于使用中央设备的不同，局域中央设备的不同，局域网的网的物理拓扑结构和逻物理拓扑结构和逻辑拓扑结构不同辑拓扑结构不同。n使用集线器连接所有计使用集线器连接所有计算机时，是一种具有星算机时，是一种具有星型物理连接的总线型拓型物理连接的总线型拓扑结构；扑结构；n使用交换机时，是真正使用交换机时，是真
16、正的星型拓扑结构。的星型拓扑结构。202.3 介质访问控制方法介质访问控制方法 n介质访问控制方法控制网络节点何时能够介质访问控制方法控制网络节点何时能够发送数据。发送数据。nIEEE 802规定了局域网中最常用的介质访规定了局域网中最常用的介质访问控制方法：问控制方法：nIEEE 802.3载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）；nIEEE 802.5令牌环（Token Ring）；nIEEE 802.4令牌总线（Token Bus）；21一、一、CSMA/ CD介质访问控制介质访问控制 n总线型总线型LAN中，所有的节点对信道的访问是以多路访问方中，所有的节点对信道的访问是以多路访问
17、方式进行的。任一节点都可以将数据帧发送到总线上，所有式进行的。任一节点都可以将数据帧发送到总线上，所有连接在信道上的节点都能检测到该帧。连接在信道上的节点都能检测到该帧。n当目的节点检测到该数据帧的目的地址（当目的节点检测到该数据帧的目的地址（MAC地址）为本地址）为本节点地址时，就继续接收该帧中包含的数据，同时给源节节点地址时，就继续接收该帧中包含的数据，同时给源节点返回一个响应。当有两个或更多的节点在同一时间都发点返回一个响应。当有两个或更多的节点在同一时间都发送了数据，在信道上就造成了帧的重叠，导致冲突出现。送了数据，在信道上就造成了帧的重叠，导致冲突出现。为了克服这种冲突，在总线为了克
18、服这种冲突，在总线LAN中常采用中常采用CSMA/CD协议协议，即即带有冲突检测的载波侦听多路访问协议带有冲突检测的载波侦听多路访问协议，它是一种，它是一种随机随机争用型的介质访问控制争用型的介质访问控制方法。方法。22CSMA/CD协议的工作过程协议的工作过程 nCSMA/CD协议协议的工作过程通常的工作过程通常可以概括为：可以概括为：n先听后发、先听后发、n边听边发、边听边发、n冲突停发、冲突停发、n延迟重发。延迟重发。YNYN23CSMA/CD协议的特点协议的特点n在采用在采用CSMA/CD协议的总线协议的总线LAN中，各节点通过中，各节点通过竞争的方法强占对媒体的访问权利，竞争的方法强
19、占对媒体的访问权利，出现冲突后，出现冲突后，必须延迟重发必须延迟重发。因此，节点从准备发送数据到成功。因此，节点从准备发送数据到成功发送数据的时间是不能确定发送数据的时间是不能确定的，它不适合传输对时的，它不适合传输对时延要求较高的实时性数据。延要求较高的实时性数据。n结构简单、网络维护方便、增删节点容易，网络在结构简单、网络维护方便、增删节点容易，网络在轻负载（节点数较少）的情况下效率较高。但是随轻负载（节点数较少）的情况下效率较高。但是随着网络中节点数量的增加，传递信息量增大，即在着网络中节点数量的增加，传递信息量增大，即在重负载时，冲突概率增加，总线重负载时，冲突概率增加，总线LAN的性
20、能就会明的性能就会明显下降。显下降。 24二、令牌环（二、令牌环（Token Ring） n在令牌环介质访问控制方法中，使用了一个沿着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。网络中的节点只有截获令牌时才能路循环的令牌。网络中的节点只有截获令牌时才能发送数据，没有获取令牌的节点不能发送数据，因发送数据，没有获取令牌的节点不能发送数据，因此，使用令牌环的此，使用令牌环的LAN中不会产生冲突。中不会产生冲突。25Token Ring的特点的特点n由于每个节点不是随机的争用信道，不会出由于每个节点不是随机的争用信道，不会出现冲突，因此称它是一种现冲突，因此称它是一种确定型的介质访问
21、确定型的介质访问控制方法控制方法，而且每个节点发送数据的，而且每个节点发送数据的延迟时延迟时间可以确定间可以确定。n在轻负载时，由于存在等待令牌的时间，效率在轻负载时，由于存在等待令牌的时间，效率较低。较低。n在重负载时，对各节点公平，且效率高。在重负载时，对各节点公平，且效率高。n采用令牌环的局域网还可以采用令牌环的局域网还可以对各节点设置不对各节点设置不同的优先级同的优先级，具有高优先级的节点可以先发，具有高优先级的节点可以先发送数据，比如某个节点需要传输实时性的数送数据，比如某个节点需要传输实时性的数据，就可以申请高优先级。据，就可以申请高优先级。26三、令牌总线（三、令牌总线（Toke
22、n Bus）n令牌总线访问控制是在物理总线上建立一个逻辑环。从物令牌总线访问控制是在物理总线上建立一个逻辑环。从物理连接上看，它是总线结构的局域网，但逻辑上，它是环理连接上看，它是总线结构的局域网，但逻辑上，它是环型拓扑结构。型拓扑结构。n连接到总线上的所有节点组成了一个逻辑环，每个节点被连接到总线上的所有节点组成了一个逻辑环，每个节点被赋予一个顺序的逻辑位置。和令牌环一样，节点只有取得赋予一个顺序的逻辑位置。和令牌环一样，节点只有取得令牌才能发送帧，令牌在逻辑环上依次传递。在正常运行令牌才能发送帧，令牌在逻辑环上依次传递。在正常运行时，当某个节点发送完数据后，就要将令牌传送给下一个时，当某个
23、节点发送完数据后，就要将令牌传送给下一个节点。节点。27Token Bus的特点的特点n令牌总线令牌总线适用于重负载的网络适用于重负载的网络中，数据发中，数据发送的延迟时间确定，适合实时性的数据传送的延迟时间确定，适合实时性的数据传输等。输等。n网络管理较为复杂网络管理较为复杂，网络必须有初始化的，网络必须有初始化的功能，以生成一个顺序访问的次序。功能，以生成一个顺序访问的次序。n令牌总线访问控制的复杂性高令牌总线访问控制的复杂性高：网络中的：网络中的令牌丢失，出现多个令牌、将新节点加入令牌丢失，出现多个令牌、将新节点加入到环中，从环中删除不工作的节点等。到环中，从环中删除不工作的节点等。28
24、2.4 以太网简介以太网简介nXerox 创建第一个实验性的以太网创建第一个实验性的以太网(1972-1977)nDEC、Intel和和Xerox将以太网标准化将以太网标准化(1979-1983)nIEEE 802.3标准（标准（1982年）年）,10BASE-5出现；出现；n10BASE-T结构化布线的历史结构化布线的历史(1986-1990)n交换式和全双工制以太网的出现交换式和全双工制以太网的出现(1990-1994)n快速以太网的出现快速以太网的出现(1992-1995)n千兆网的出现千兆网的出现(1996至今至今)一、以太网的产生和发展一、以太网的产生和发展29二、二、IEEE 80
25、2.3的四种规范的四种规范 数据率（Mbps）基带信号段最大长度（百米）10 Base-53010Mbps以太网的中继规则以太网的中继规则 n大多数网络中都有对连接网段的转发器（集线器）大多数网络中都有对连接网段的转发器（集线器）数目的限制。在数目的限制。在10Mbps的以太网中，使用的以太网中，使用5-4-3-2-1的规则：的规则：n总共允许有总共允许有5 5个网段（每个网段个网段（每个网段500500米）；米）；n在信道上只允许连接在信道上只允许连接4 4个转发器；个转发器；n可以有可以有3 3个网段连接客户机；个网段连接客户机；n额外额外2 2个不能连接客户机的网段用于将网络延伸到其他个
26、不能连接客户机的网段用于将网络延伸到其他位置；位置；n以上组成以上组成1 1个大型的冲突域，最大站数个大型的冲突域，最大站数10241024个，全网直个，全网直径径25002500米；米；n再增加网段或转发器会导致定时问题，影响以太网的冲再增加网段或转发器会导致定时问题，影响以太网的冲突检测；突检测；311. 10Base5n分插头分插头 :插入电缆插入电缆n收发器收发器 : 发送发送/接收接收, 冲突冲突检测检测, 电气隔离，超长控制电气隔离，超长控制;nAUI : 连接件单元接口；连接件单元接口；n终接器；终接器； 粗缆粗缆BNC端子端子收发器收发器AUI 电缆电缆NIC最大段长度 500
27、米每段最多站点数 100两站点间最小距离 2.5米网络最大跨度网络最大跨度 2.8公里公里 32332. 10Base2细缆细缆BNC 接头接头NIC段最大长度 185m每段最多站点数 30两站点间最短距离 0.5 m343. 10BaseTn集线器的作用相当于一个多端口的中继器（转发集线器的作用相当于一个多端口的中继器（转发器），数据从集线器的一个端口进入后，集线器会器），数据从集线器的一个端口进入后，集线器会将这些数据从其他所有端口广播出去（将这些数据从其他所有端口广播出去（NIC最大长度 100m352.5 高速局域网高速局域网n背景背景n工作站的处理能力增强工作站的处理能力增强n888
28、8年处理器速度年处理器速度10MBPS10MBPS，9595年年150MBPS150MBPS、20002000年年1000MBPS1000MBPS；n各种应用的功能越来越强各种应用的功能越来越强n多媒体、视频会议、虚拟现实、计算机辅助设计多媒体、视频会议、虚拟现实、计算机辅助设计CADCAD等；等；n异步应用要求计算机系统有较大的带宽，同步应用要求异步应用要求计算机系统有较大的带宽，同步应用要求实时的传送数据；实时的传送数据；n要求高的数据带宽、网络延迟短、可靠性高；要求高的数据带宽、网络延迟短、可靠性高；n服务器的集中化服务器的集中化n提供服务器的集群，便于管理，提高安全性；提供服务器的集群
29、，便于管理，提高安全性；n文件的大小日益增加文件的大小日益增加n要求更高的网络带宽；要求更高的网络带宽；n网络用户和工作站数目的日益增加网络用户和工作站数目的日益增加36克服传统以太网的问题克服传统以太网的问题n传统以太网中的一些问题传统以太网中的一些问题n传统以太网使用共享介质，虽然总线带宽为传统以太网使用共享介质，虽然总线带宽为10Mbps，但网络节点增多时，网络的负荷加，但网络节点增多时，网络的负荷加重，冲突和重发增加，网络效率下降、传输延重，冲突和重发增加，网络效率下降、传输延时增加，造成总线带宽为时增加，造成总线带宽为3040%；n服务器端使用服务器端使用16位网卡（速率位网卡（速率
30、10MBPS），使），使得服务器的网络输入得服务器的网络输入/输出成为整个网络的瓶输出成为整个网络的瓶颈；颈；37n 升级到高速网络升级到高速网络，如，如100BASE-T(快速以太快速以太网网)、 FDDI 、1000BASE-T(千兆位以太网千兆位以太网)、ATM；n 发挥现有网络技术，发挥现有网络技术，采用网络分段采用网络分段、优化服、优化服务器、务器、增加路由器增加路由器，提高子网的网络性能；，提高子网的网络性能；n 使用局域网交换机，将使用局域网交换机，将“共享介质局域网共享介质局域网”改为改为“交换式局域网交换式局域网”；解决方案解决方案38一、快速以太网（一、快速以太网（Fast
31、 EthernetFast Ethernet）n100BASE-T快速以太网快速以太网，是标准以太网的，是标准以太网的100Mbps版本。版本。n100BASE-T的标准为的标准为802.3u，作为，作为802.3的补充；的补充；n100BASE-T MAC的速度相当于的速度相当于10倍的倍的BASE-T的的MAC；n与与10BASE-T相同，相同，100BASE-T要求有中央集线器的星要求有中央集线器的星型布线结构；型布线结构；nFast Ethernet的协议结构的协议结构 ：391. 100Base-T的四种标准的四种标准 n100Base-TXn支持支持2 2对五类非屏蔽双绞线（对五类
32、非屏蔽双绞线（UTPUTP）或）或2 2对一类屏蔽双绞对一类屏蔽双绞线（线（STPSTP）。其中）。其中1 1对用于发送，另对用于发送，另1 1对用于接收，因此对用于接收，因此100Base-TX100Base-TX可以全双工方式工作，每个节点可以同时以可以全双工方式工作，每个节点可以同时以100Mbps100Mbps的速率发送与接收数据。使用五类的速率发送与接收数据。使用五类UTPUTP的最大距的最大距离为离为100100米。米。n100Base-T4n支持支持4 4对三类非屏蔽双绞线对三类非屏蔽双绞线UTPUTP，其中有，其中有3 3对用于数据传对用于数据传输，输，1 1对用于冲突检测。对
33、用于冲突检测。n100Base-T2n支持支持2 2对三类非屏蔽双绞线对三类非屏蔽双绞线UTPUTP。n100Base-FXn支持支持2 2芯的多模或单模光纤。芯的多模或单模光纤。100Base-FX100Base-FX主要是用作高主要是用作高速主干网，从节点到集线器速主干网，从节点到集线器HUBHUB的距离可以达到的距离可以达到450450米。米。402. 快速以太网的应用快速以太网的应用 n采用快速以太网集线器作为中央设备（采用快速以太网集线器作为中央设备（100Base-TX集线器），使用非屏蔽集线器），使用非屏蔽5类双绞线以星型连接的类双绞线以星型连接的方式连接以太网节点（工作站和服务
34、器），以及连方式连接以太网节点（工作站和服务器），以及连接另一个快速以太网集线器和接另一个快速以太网集线器和10Base-T的共享集的共享集线器。线器。413. 100BASE-T快速以太网优缺点快速以太网优缺点n优点：优点：n具有较高的性能，适合网络结点多或者对网络带宽要求较具有较高的性能，适合网络结点多或者对网络带宽要求较高的应用环境；高的应用环境；n基于以太网的技术，与现有基于以太网的技术，与现有10BASE-T10BASE-T的兼容可以容易的移的兼容可以容易的移植到高速网络上；植到高速网络上；n最大地利用了已有的设备、电缆布线和网络管理技术；最大地利用了已有的设备、电缆布线和网络管理技
35、术；n众多的厂商支持；众多的厂商支持；n缺点：缺点：n仍然是一种共享式以太网网络，采用仍然是一种共享式以太网网络，采用CSMA/CDCSMA/CD作为介质存作为介质存取方式，网络结点增加时，网络性能会下降；取方式，网络结点增加时，网络性能会下降；nCSMA/CDCSMA/CD方式使得网络延时变化较大，不适合实时性应用；方式使得网络延时变化较大，不适合实时性应用；n速率较高，中继器间距较小，速率较高，中继器间距较小，100BASE-TX100BASE-TX不适合做主干；不适合做主干；42二、千兆位以太网二、千兆位以太网千兆位以太网产生的背景千兆位以太网产生的背景:n千兆位以太网同样保留着传统的千
36、兆位以太网同样保留着传统的100Base-T的所有特征。的所有特征。nGigabit Ethernet标准的工作是从标准的工作是从1995年开始的，年开始的，1995年年11月月 IEEE 802.3委员会成立了高速网研究组；委员会成立了高速网研究组；n1996年年8月成立了月成立了802.3z工作组，主要研究使用光纤与短工作组，主要研究使用光纤与短距离屏蔽双绞线的距离屏蔽双绞线的Gigabit Ethernet物理层标准；物理层标准；n1997年初成立了年初成立了802.3ab工作组，主要研究使用长距离光工作组，主要研究使用长距离光纤与非屏蔽双绞线的纤与非屏蔽双绞线的Gigabit Ethe
37、rnet物理层标准。物理层标准。 431. Gigabit Ethernet物理层标准一物理层标准一n1000Base-SXn使用短波长激光作为信号源的网络介质技术，使用短波长激光作为信号源的网络介质技术，配置波长为配置波长为770-860nm（一般为（一般为850nm）的）的激光传输器，只能支持多模光纤。激光传输器，只能支持多模光纤。n1000Base-SX所使用的光纤规格有两种：所使用的光纤规格有两种：n62.5微米多模光纤微米多模光纤n使用使用62.5微米多模光纤在全双工方式下的最长传输距离为微米多模光纤在全双工方式下的最长传输距离为275米；米；n50微米多模光纤微米多模光纤n使用使用
38、50微米多模光纤，全双工方式下最长有效距离为微米多模光纤，全双工方式下最长有效距离为550米。米。442. Gigabit Ethernet物理层标准二物理层标准二n1000Base-LXn1000Base-LX1000Base-LX使用长波长激光作为信号源的网使用长波长激光作为信号源的网络介质技术，配置波长为络介质技术，配置波长为1270-1355nm1270-1355nm（一般（一般为为1300nm1300nm）的激光传输器，既可以驱动多模光）的激光传输器，既可以驱动多模光纤，也可以驱动单模光纤。纤，也可以驱动单模光纤。n1000Base-LX所使用的光纤规格为：所使用的光纤规格为：62.
39、5微米多微米多模光纤、模光纤、50微米多模光纤、微米多模光纤、9微米单模光纤。微米单模光纤。n使用多模光纤时，在全双工方式下，最长传输使用多模光纤时，在全双工方式下，最长传输距离可以达到距离可以达到550550米；使用单模光纤时，全双米；使用单模光纤时，全双工方式下的最长有效距离为工方式下的最长有效距离为30003000米。米。453. Gigabit Ethernet物理层标准三物理层标准三n1000Base-CXn1000Base-CX1000Base-CX是使用铜缆作为网络介质的两种是使用铜缆作为网络介质的两种千兆以太网技术之一。千兆以太网技术之一。n1000Base-CX1000Bas
40、e-CX使用了一种特殊规格的高质量平使用了一种特殊规格的高质量平衡屏蔽双绞线，最长有效距离为衡屏蔽双绞线，最长有效距离为2525米，使用米，使用9 9芯芯D D型连接器连接电缆。型连接器连接电缆。n1000Base-Tn1000BaseT1000BaseT使用使用5 5类类UTPUTP作为网络传输介质的千作为网络传输介质的千兆以太网技术，最长有效距离与兆以太网技术，最长有效距离与100Base-TX100Base-TX一一样可以达到样可以达到100100米。米。n采用这种技术可以在原有的快速以太网系统中采用这种技术可以在原有的快速以太网系统中实现从实现从100Mbps100Mbps到到1000
41、Mbps1000Mbps的平滑升级。的平滑升级。46三、光纤分布式接口三、光纤分布式接口FDDIFDDInFDDI特点：特点：n以光纤作为传输介质的高速主以光纤作为传输介质的高速主干网；干网；n基于共享介质原理，是令牌环基于共享介质原理，是令牌环体系结构的拓展；体系结构的拓展；n使用基于使用基于IEEE 802.5IEEE 802.5的单令牌的单令牌的环型网介质访问协议；的环型网介质访问协议；n数据传输速率为数据传输速率为100Mbps100Mbps，可，可支持支持10001000个物理连接，环路的个物理连接，环路的长度为长度为100KM100KM；n采用双环拓扑结构，可增加网采用双环拓扑结构
42、，可增加网络容错能力，提高了可靠性；络容错能力，提高了可靠性；n可以使用多模或单模光纤，采可以使用多模或单模光纤，采用单模光纤时，两节点之间距用单模光纤时，两节点之间距离可超过离可超过20km20km，全网光纤总长，全网光纤总长可以达到数千公里。可以达到数千公里。 FDDI环路由器路由器环网总线网47四、交换式以太网四、交换式以太网n共享式以太网共享式以太网n采用了以共享集线器为中心的星型连接方式，但其实际上是总线型的拓扑结构；n当网络规模不断扩大时，网络中的冲突就会大大增加，而数据经过多次重发后，延时也相当大，造成网络整体性能下降。在网络节点较多时，以太网的带宽使用效率只有30%40%。 4
43、8交换式以太网n交换式以太网交换式以太网n采用交换机作为中央设备的以太网成为交换式以太网；n交换机提供了多个通道，允许多个用户之间同时进行数据传输 ；49共享介质与交换局域网工作原理的区别共享介质与交换局域网工作原理的区别局域网交换机（b ） 交换式局域网（b ） 交换式局域网（a ） 共享介质局域网（a ） 共享介质局域网结点总线结点501. 交换式以太网的工作原理交换式以太网的工作原理 n交换机对数据的转发是以网络节点计算交换机对数据的转发是以网络节点计算机的机的MAC地址为基础的。地址为基础的。地址表地址表165432DAMAC帧DA=结点CDAMAC帧DA=结点B转发机构缓冲器端口地址
44、表地址表端口地址1结点A2345结点B结点C6结点D结点A结点B结点C结点D512. 交换机对数据帧的转发方式交换机对数据帧的转发方式n直接交换方式直接交换方式(Cut-Through)n不接收完整转发的帧，只收到帧中最前面的源不接收完整转发的帧，只收到帧中最前面的源地址和目的地址即可；地址和目的地址即可；n根据目的地址找到相应的交换机端口，并将该根据目的地址找到相应的交换机端口，并将该帧发送到该端口；帧发送到该端口；n特点特点n优点：速度快、延时小；优点：速度快、延时小；n缺点：在转发帧时不进行错误校验，可靠性相对低；缺点：在转发帧时不进行错误校验，可靠性相对低；另外，不能对不同速率的端口转
45、发，另外，不能对不同速率的端口转发，100100到到10Mbps10Mbps时时就需要缓冲帧。就需要缓冲帧。52n存储转发交换方式存储转发交换方式(Store-and-Forward)n与直接交换方式类似，不同处在于要把信息帧与直接交换方式类似，不同处在于要把信息帧全部接收到内部缓冲区中，并对信息帧进行校全部接收到内部缓冲区中，并对信息帧进行校验，一旦发现错误就通知源发送站重新发送帧；验，一旦发现错误就通知源发送站重新发送帧；n特点特点n优点：可靠性高，能支持不同速率端口之间优点：可靠性高，能支持不同速率端口之间的转发；的转发；n缺点：延迟时间大；交换机内的缓冲存储器缺点：延迟时间大；交换机内
46、的缓冲存储器有限，当负载较重时，易造成帧的丢失；有限，当负载较重时，易造成帧的丢失；交换机对数据帧的转发方式二交换机对数据帧的转发方式二53交换机对数据帧的转发方式三交换机对数据帧的转发方式三n改进的直接交换方式改进的直接交换方式n将前两者结合起来，在收到帧的前将前两者结合起来，在收到帧的前64字节后，字节后，判断帧的帧头字段是否正确；判断帧的帧头字段是否正确；n特点：特点：n对于短的帧，交换延迟时间与直接交换方式对于短的帧，交换延迟时间与直接交换方式相同；相同；n对于长的帧，交换延迟时间减少；对于长的帧，交换延迟时间减少；543. 交换式以太网的特点交换式以太网的特点 n交换式以太网交换式以
47、太网保留了现有以太网的基础设施保留了现有以太网的基础设施，而不必把现有的设备淘汰掉。而不必把现有的设备淘汰掉。n以太网交换机可以与现有的以太网集线器相以太网交换机可以与现有的以太网集线器相结合，实现各类广泛的应用。交换机可以用结合，实现各类广泛的应用。交换机可以用来将超载的来将超载的网络分段网络分段，或者通过交换机的高，或者通过交换机的高速端口速端口建立服务器群或者网络的主干建立服务器群或者网络的主干，所有，所有这些应用都维持现有的设备不变。这些应用都维持现有的设备不变。55l以太网交换技术是一种以太网交换技术是一种基于以太网的技术基于以太网的技术，对用，对用户有较好的熟悉度，易学易用。户有较
48、好的熟悉度，易学易用。l使用以太网交换机，可以支持使用以太网交换机，可以支持虚拟局域网应用虚拟局域网应用，使网络的管理更加灵活。使网络的管理更加灵活。l交换式以太网可以交换式以太网可以使用各种传输介质使用各种传输介质，支持三类，支持三类/五类五类UTP、光缆以及同轴电缆，尤其是使用光缆，、光缆以及同轴电缆，尤其是使用光缆，可以使交换式以太网作为网络的主干。可以使交换式以太网作为网络的主干。交换式以太网的特点交换式以太网的特点564. 交换式以太网的应用交换式以太网的应用572.6 虚拟局域网虚拟局域网VLAN一、虚拟局域网（一、虚拟局域网（VLAN）概念）概念n通过路由和交换设备，在网络的物理
49、拓朴结通过路由和交换设备，在网络的物理拓朴结构基础上建立一个逻辑网络，以使得网络中构基础上建立一个逻辑网络，以使得网络中任意几个局域网网段或（和）节点能够组合任意几个局域网网段或（和）节点能够组合成一个逻辑上的局域网。成一个逻辑上的局域网。 n建立在局域网交换机上，以软件方式实现逻辑工作建立在局域网交换机上，以软件方式实现逻辑工作组的划分与管理，逻辑工作组的节点组成不受物理组的划分与管理，逻辑工作组的节点组成不受物理位置的限制；位置的限制；n同一逻辑分组的成员可以分布在相同的物理网段上，同一逻辑分组的成员可以分布在相同的物理网段上，也可以分布在不同的网络上；也可以分布在不同的网络上；5859二
50、、二、VLAN的划分方法的划分方法 1. 1. 基于交换机端口的虚拟局域网基于交换机端口的虚拟局域网端口12345678局域网交换机局域网交换机（a ）（a ）端口12345678端口12345678（b ）（b ）局域网交换机1局域网交换机1局域网交换机2局域网交换机2VLAN1VLAN2VLAN1VLAN2n基于交换机端口的虚基于交换机端口的虚拟局域网无法自动解决拟局域网无法自动解决节点的移动、增加和变节点的移动、增加和变更问题。如果一个节点更问题。如果一个节点从一个端口移动到另一从一个端口移动到另一个端口时，网络管理者个端口时，网络管理者必须对虚拟局域网成员必须对虚拟局域网成员进行重新配