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1、第5章 局域网技术1本章学习要求：o局域网拓扑结构；局域网拓扑结构；o局域网的体系结构；局域网的体系结构；oCSMA/CDCSMA/CD；令牌环网；令牌总线；令牌环网；令牌总线；o快速以太网组网技术；快速以太网组网技术；o千兆位以太网技术；千兆位以太网技术；o万兆位以太网技术；万兆位以太网技术；o无线局域网的标准；无线局域网的标准；o虚拟局域网的概念、组网方法虚拟局域网的概念、组网方法25.1 局域网概述5.1.1 5.1.1 局域网的特点局域网的特点(1)(1)覆盖范围比较小。通常不超过几十公里，甚至只在一覆盖范围比较小。通常不超过几十公里，甚至只在一个园区、一幢建筑或一个房间内个园区、一幢
2、建筑或一个房间内(2)(2)数据传输率比较高，从最初的数据传输率比较高，从最初的1Mbps1Mbps到后来的到后来的10Mbps10Mbps、100Mbps100Mbps，近年来已达到，近年来已达到1000Mbps1000Mbps、10Gbps10Gbps(3)(3)较低的延迟和误码率，其误码率一般为较低的延迟和误码率，其误码率一般为1010-8-81010-10-10(4)(4)局域网属于某个单位所有，与广域网通常由服务提供局域网属于某个单位所有，与广域网通常由服务提供商提供形成鲜明对照商提供形成鲜明对照(5)(5)便于安装、维护和扩充，建网成本低、周期短便于安装、维护和扩充，建网成本低、周
3、期短35.1 局域网概述5.1.2 5.1.2 常见的局域网拓扑结构常见的局域网拓扑结构1.1.星型拓扑（星型拓扑（Star TopologyStar Topology）45.1 局域网概述o优点：结构简单，管理方便，可扩充性强，组网容易优点：结构简单，管理方便，可扩充性强，组网容易o缺点：属于集中控制，主节点负载过重，如果中央结缺点：属于集中控制，主节点负载过重，如果中央结点故障，则全网不能工作，所以对中央结点的可靠性点故障，则全网不能工作，所以对中央结点的可靠性和冗余度要求很高和冗余度要求很高55.1 局域网概述2.2.总线型拓扑（总线型拓扑（Bus TopologyBus Topolog
4、y）10Base-510Base-5、10Base-210Base-2等以太网技术都采用总线拓扑结构等以太网技术都采用总线拓扑结构3.3.环型拓扑（环型拓扑（Ring TopologyRing Topology）65.1 局域网概述4.4.树型结构（树型结构（Tree TopologyTree Topology）5.5.星型环拓扑星型环拓扑集中器集中器集中器集中器75.1 局域网概述6.6.拓扑的选择拓扑的选择经济性经济性经济性经济性灵活性灵活性灵活性灵活性可靠性可靠性可靠性可靠性85.2 IEEE 802 标准5.2.1 IEEE 802 5.2.1 IEEE 802 标准概述标准概述802
5、.10802.10可互操作的局域网的安全机制可互操作的局域网的安全机制802.1 802.1 体系结构与网络互连体系结构与网络互连802.2 802.2 逻辑链路控制层（逻辑链路控制层（LLCLLC）802.3802.3CSMA/CDCSMA/CDMACMAC物理层物理层802.4802.4TokenTokenBusMACBusMAC物理层物理层802.5802.5Token Token Ring Ring MACMAC物理层物理层802.6802.6MANMANMACMAC物理层物理层802.8802.8FDDIFDDIMACMAC802.11802.11无线局无线局域网域网数据数据链路链路
6、层层物理物理层层95.2 IEEE 802 标准5.2.2 5.2.2 局域网的体系结构局域网的体系结构IEEE 802标准标准IEEE802.2IEEE802.2逻辑链路控制（逻辑链路控制（LLCLLC）IEEE 802.3IEEE 802.3CSMA/CDCSMA/CD物理层物理层ISO/OSI高层高层物理层物理层数据链路层数据链路层IEEE 802.4IEEE 802.4令牌总线网令牌总线网IEEE 802.5IEEE 802.5令牌环网令牌环网MAC子层子层LLC子层子层TCP/IPTCP/IPIPXIPXNetBEUINetBEUI105.2 IEEE 802 标准1.1.物理层物理
7、层 主要涉及局域网物理链路上原始比特流的传送，定义主要涉及局域网物理链路上原始比特流的传送，定义局域网物理层的机械、电气、规程和功能特性。如信局域网物理层的机械、电气、规程和功能特性。如信号的传输与接收、同步序列的产生和删除等，物理连号的传输与接收、同步序列的产生和删除等，物理连接的建立、维护、拆除等接的建立、维护、拆除等2.2.数据链路层数据链路层 数链层分为逻辑链路控制和介质访问控制两个子层。数链层分为逻辑链路控制和介质访问控制两个子层。上面的上面的LLCLLC层实现数据链路层与硬件无关的功能，比如层实现数据链路层与硬件无关的功能，比如流量控制，差错恢复等，较低的流量控制，差错恢复等，较低
8、的MACMAC层提供层提供LLCLLC和物理和物理层的接口。不同的局域网层的接口。不同的局域网MACMAC层不同，层不同，LLCLLC层相同层相同115.2 IEEE 802 标准（1 1）MACMAC子层子层 MAC MAC子层除了负责把物理层的子层除了负责把物理层的“0”“0”、“1”“1”比特流组比特流组建成帧，并且通过帧尾部的错误校验信息进行错误检建成帧，并且通过帧尾部的错误校验信息进行错误检测外，还有一个重要功能是提供对共享介质的访问，测外，还有一个重要功能是提供对共享介质的访问，即处理局域网中各结点对共享通信介质的争用问题，即处理局域网中各结点对共享通信介质的争用问题，不同类型的局
9、域网通常使用不同的介质访问控制协议不同类型的局域网通常使用不同的介质访问控制协议常用的介质访问控制协议有三种：常用的介质访问控制协议有三种：u带冲突检测的载波侦听多路访问带冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CDCSMA/CD方法方法u环型结构的令牌环（环型结构的令牌环（Token RingToken Ring）访问控制方法）访问控制方法u令牌总线（令牌总线（Token BusToken Bus）访问控制方法）访问控制方法125.2 IEEE 802 标准（2 2）LLCLLC子层子层 LLC LLC子层位于网络层和子层位于网络层和MACMAC子层之间，负责屏蔽子层之间，负责屏蔽MACMAC子
10、层子层的不同实现，将其变成统一的的不同实现，将其变成统一的LLCLLC界面，从而向网络层界面，从而向网络层提供一致的服务，提供一致的服务，LLCLLC子层向网络层提供的服务通过其子层向网络层提供的服务通过其与网络层之间的逻辑接口实现。与网络层之间的逻辑接口实现。LLCLLC子层负责完成数据子层负责完成数据链路流量控制、差错恢复等功能。这样的局域网体系链路流量控制、差错恢复等功能。这样的局域网体系结构不仅使得结构不仅使得IEEE802IEEE802标准更具有可扩充性，有利于其标准更具有可扩充性，有利于其将来接纳新的介质访问控制方法和新的局域网技术，将来接纳新的介质访问控制方法和新的局域网技术，同
11、时也不会使局域网技术的发展或变革影响到网络层同时也不会使局域网技术的发展或变革影响到网络层135.3 介质访问控制方法 将传输介质的频带有效地将传输介质的频带有效地分配给网上各结点的方法称为分配给网上各结点的方法称为介质访问控制方法介质访问控制方法145.3 介质访问控制方法5.3.1 5.3.1 信道分配问题信道分配问题1.1.静态划分信道静态划分信道 所谓静态划分信道，也是传统的分配方法，它采用频分所谓静态划分信道，也是传统的分配方法，它采用频分复用、时分复用、波分复用和码分复用等办法将单个信复用、时分复用、波分复用和码分复用等办法将单个信道划分后静态地分配给多个用户。用户只要得到了信道道
12、划分后静态地分配给多个用户。用户只要得到了信道就不会和别的用户发生冲突就不会和别的用户发生冲突2.2.动态介质接入控制动态介质接入控制 所谓动态分配方法就是动态地为每个用户结点分配信道所谓动态分配方法就是动态地为每个用户结点分配信道使用权。动态分配方法通常有使用权。动态分配方法通常有3 3种：轮转、预约和争用种：轮转、预约和争用155.3 介质访问控制方法5.3.2 5.3.2 带冲突检测的载波侦听多路访问（带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CDCSMA/CD）介质访问控制方法的主要内容有两个方面：一是要确定介质访问控制方法的主要内容有两个方面：一是要确定网络上每一个结点能够将信息发送到
13、介质上去的特定时网络上每一个结点能够将信息发送到介质上去的特定时刻；二是要解决如何对共享介质访问和利用加以控制。刻；二是要解决如何对共享介质访问和利用加以控制。常用的介质访问控制方法有常用的介质访问控制方法有3 3种：种：(1)(1)总线结构的带冲突检测的载波监听多路访问总线结构的带冲突检测的载波监听多路访问CSMA/CDCSMA/CD方方法法(2)(2)环型结构的令牌环（环型结构的令牌环（Token RingToken Ring）访问控制方法）访问控制方法(3)(3)令牌总线（令牌总线（Token BusToken Bus）访问控制方法）访问控制方法165.3 介质访问控制方法1.CSMA/
14、CD1.CSMA/CD 采用争用技术，通常用于总线型拓扑结构和星型拓扑结采用争用技术，通常用于总线型拓扑结构和星型拓扑结构的局域网中。即以太网，是一种总线型局域网，使用构的局域网中。即以太网，是一种总线型局域网，使用的介质访问控制子层方法是的介质访问控制子层方法是CSMA/CDCSMA/CD。CSMA/CD CSMA/CD的工作的工作原理可概括成四句话，即原理可概括成四句话，即u先听后发先听后发u边发边听边发边听u冲突停止冲突停止u随机延时后重发随机延时后重发175.3 介质访问控制方法2.2.令牌环（令牌环（Token RingToken Ring）访问控制方法）访问控制方法 令牌环网最早起
15、源于令牌环网最早起源于IBMIBM于于19851985年推出的环形基带网络。年推出的环形基带网络。标准定义了令牌环网的国际规范标准定义了令牌环网的国际规范3.3.令牌总线（令牌总线（Token BusToken Bus）访问控制方法）访问控制方法 在物理总线上建立一个逻辑环，令牌在逻辑环路中依次在物理总线上建立一个逻辑环，令牌在逻辑环路中依次传递，其操作原理与令牌环相同。令牌总线综合了传递，其操作原理与令牌环相同。令牌总线综合了CSMACSMACDCD和和Token RingToken Ring两种介质访问方式的优点，简单、公两种介质访问方式的优点，简单、公平、性能良好平、性能良好185.3
16、介质访问控制方法5.3.3 5.3.3 以太网以太网 以太网（以太网（EthernetEthernet）是一种产生较早且使用相当广泛的）是一种产生较早且使用相当广泛的局域网，美国局域网，美国XeroxXerox（施乐）公司（施乐）公司19751975年推出了他们的年推出了他们的第一个局域网。由于它具有结构简单、工作可靠、易于第一个局域网。由于它具有结构简单、工作可靠、易于扩展等优点，因而得到了广泛的应用扩展等优点，因而得到了广泛的应用1.IEEE 802.3 MAC 1.IEEE 802.3 MAC 帧格式帧格式前导码前导码SFDSFDFCSFCS数据数据/填充填充 数据长度数据长度源地址源地
17、址目的地址目的地址7 7字节字节4 4字节字节0-15000-1500字节字节2 2字节字节6 6字节字节6 6字节字节1 1字节字节195.3 介质访问控制方法2.2.以太网地址以太网地址 以太网使用的是以太网使用的是MACMAC地址，地址，MACMAC地址又称物理地址或硬件地址又称物理地址或硬件地址，也就是指网卡号，用地址，也就是指网卡号，用6 6个字节表示个字节表示3.3.以太网以太网MACMAC子层子层 以太网，是一种总线型局域网，使用的介质访问控制子以太网，是一种总线型局域网，使用的介质访问控制子层方法是层方法是CSMA/CDCSMA/CD（载波监听多路访问冲突检测），（载波监听多路
18、访问冲突检测），帧格式采用以太网格式，即帧格式，以太网是基带系统，帧格式采用以太网格式，即帧格式，以太网是基带系统，使用曼彻斯特编码，通过检测通道上的信号存在与否来使用曼彻斯特编码，通过检测通道上的信号存在与否来实现载波检测实现载波检测205.3 介质访问控制方法4.4.以太网分类以太网分类 10Base-510Base-510Base-510Base-5，粗同轴电缆；粗同轴电缆；粗同轴电缆；粗同轴电缆；10Base-210Base-210Base-210Base-2，细同轴电缆；细同轴电缆；细同轴电缆；细同轴电缆；10Base-T10Base-T10Base-T10Base-T，10Mbps
19、10Mbps10Mbps10Mbps的双绞线；的双绞线；的双绞线；的双绞线；10Base-F10Base-F10Base-F10Base-F，10Mbps10Mbps10Mbps10Mbps的光缆；的光缆；的光缆；的光缆；10Broad3610Broad3610Broad3610Broad36，10Mbps10Mbps10Mbps10Mbps的宽带。的宽带。的宽带。的宽带。215.3 介质访问控制方法5.10Base-T5.10Base-T225.4 共享式以太网和交换式以太网5.4.1 5.4.1 共享式以太网共享式以太网 共享式以太网（用集线器或共用一条总线连接）采用共享式以太网（用集线器
20、或共用一条总线连接）采用CSMA/CD CSMA/CD 机制来进行传输控制。共享式以太网的典型代机制来进行传输控制。共享式以太网的典型代表是使用表是使用10Base210Base2、10Base510Base5的总线型网络和以集线器为的总线型网络和以集线器为核心的核心的10Base-T10Base-T星型网络。在使用集线器的以太网中，星型网络。在使用集线器的以太网中，集线器将很多以太网设备（如计算机）集中到一台中心集线器将很多以太网设备（如计算机）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上，这些设备都连接到集线器中的同一物理总线结构中构中235.4 共享式以太网和交换
21、式以太网1.1.集线器的工作原理集线器的工作原理 集线器直接连接集线器直接连接ABCDA A向向B B发送数据时，发送数据时，C C向向D D不能发送，否不能发送，否则产生冲突则产生冲突Hub245.4 共享式以太网和交换式以太网2.2.共享式以太网的工作特点共享式以太网的工作特点(1)(1)带宽共享带宽共享 在局域网中，数据都以在局域网中，数据都以“帧帧”的形式传输。共享式以太的形式传输。共享式以太网是基于广播的方式来发送数据的网是基于广播的方式来发送数据的(2)(2)带宽竞争带宽竞争 共享式以太网是一种基于共享式以太网是一种基于“竞争竞争”的网络技术，也就是的网络技术，也就是说网络中的主机
22、将会说网络中的主机将会“尽其所能尽其所能”地地“占用占用”网络发送网络发送数据。因为同时只能有一台主机发送数据，所以相互之数据。因为同时只能有一台主机发送数据，所以相互之间就产生了间就产生了“竞争竞争”255.4 共享式以太网和交换式以太网(3)(3)冲突检测冲突检测/避免机制避免机制在基于竞争的以太网中，只要网络空闲，任一主机均可在基于竞争的以太网中，只要网络空闲，任一主机均可发送数据。可能随机出现两台主机同时发出数据，就会发送数据。可能随机出现两台主机同时发出数据，就会产生产生“碰撞碰撞”。CSMA/CDCSMA/CD机制让所有主机能检测到机制让所有主机能检测到“拥拥挤挤”信号，使发生冲突
23、的主机等待一段时间后再次尝试信号，使发生冲突的主机等待一段时间后再次尝试发送数据，避免再次发生碰撞发送数据，避免再次发生碰撞(4)(4)不支持多种速率不支持多种速率 共享式以太网中设备必须保持相同的传输速率，否则一共享式以太网中设备必须保持相同的传输速率，否则一个设备发送的信息，另一个设备不可能收到个设备发送的信息，另一个设备不可能收到265.4 共享式以太网和交换式以太网5.4.2 5.4.2 交换式以太网交换式以太网1.1.交换的提出交换的提出 分段：将一个大型以太网分割成多个较小的以太网，每分段：将一个大型以太网分割成多个较小的以太网，每段内使用段内使用CSMA/CDCSMA/CD控制方
24、法协调段内用户的通信。段与控制方法协调段内用户的通信。段与段之间通过段之间通过“交换交换”设备转发。通过分段，既可保证部设备转发。通过分段，既可保证部门内部信息不会流至其他部门，又可保证部门之间的通门内部信息不会流至其他部门，又可保证部门之间的通信。以太网规模的缩小使冲突和碰撞的几率减小，网络信。以太网规模的缩小使冲突和碰撞的几率减小，网络效率提高。并且，分段之后，各段可按需要选择自己的效率提高。并且，分段之后，各段可按需要选择自己的网络速率，组成性价比更高的网络网络速率，组成性价比更高的网络275.4 共享式以太网和交换式以太网2.2.交换式以太网的概念交换式以太网的概念 交换式以太网是以数
25、链层的帧为数据交换单位，以交换交换式以太网是以数链层的帧为数据交换单位，以交换机为基础构成的网络。允许多对结点同时通信，每个结机为基础构成的网络。允许多对结点同时通信，每个结点可以独占传输通道和带宽。从根本上解决了共享以太点可以独占传输通道和带宽。从根本上解决了共享以太网所带来的问题网所带来的问题285.5 高速以太网技术5.5.1 5.5.1 快速以太网技术快速以太网技术 1.1.快速以太网由快速以太网由10BASE-T10BASE-T标准以太网发展而来，主要解决标准以太网发展而来，主要解决网络带宽在局域网络应用中的瓶颈问题。其协议标准为网络带宽在局域网络应用中的瓶颈问题。其协议标准为199
26、51995年颁布的，可支持年颁布的，可支持100Mbps100Mbps的数据传输率，并且与的数据传输率，并且与10Base-T10Base-T一样可支持共享式与交换式两种使用环境，在一样可支持共享式与交换式两种使用环境，在交换式以太网环境中可以实现全双工通信交换式以太网环境中可以实现全双工通信2.10/100Mpbs2.10/100Mpbs自动协商自动协商 自动协商则允许一个网卡或一个集线器能够同时适应自动协商则允许一个网卡或一个集线器能够同时适应10BASE-T10BASE-T和和100BASE-T100BASE-T的传输速率，以最高性能操作的传输速率，以最高性能操作295.5 高速以太网技
27、术快速以太网的体系结构快速以太网的体系结构LLC 802.2100 BaseTCSMACDMII100 Base-Tx100 Base-T4100 Base-Fx2对对5类类UTP或或1类类STP4对对3、4、5类类UTP2芯光纤芯光纤传输介质传输介质物理层物理层数据链路层数据链路层305.5 高速以太网技术5.5.2 5.5.2 千兆位以太网技术千兆位以太网技术1.1.千兆位以太网标准千兆位以太网标准 千兆位以太网标准是对以太网技术的再次扩展，其数据千兆位以太网标准是对以太网技术的再次扩展，其数据传输率为传输率为1000Mbps 1000Mbps 即即1Gbps1Gbps，因此也称吉比特以太
28、网。，因此也称吉比特以太网。千兆位以太网基本保留了原有以太网的帧结构，所以向千兆位以太网基本保留了原有以太网的帧结构，所以向下和以太网与快速以太网完全兼容，从而原有的下和以太网与快速以太网完全兼容，从而原有的10Mbps10Mbps以太网或快速以太网可以方便地升级到千兆以太网。千以太网或快速以太网可以方便地升级到千兆以太网。千兆位以太网标准实际上包括支持光纤传输的和支持铜缆兆位以太网标准实际上包括支持光纤传输的和支持铜缆传输的两大部分传输的两大部分315.5 高速以太网技术LLC 802.2802.3全双工全双工/流量控制协议流量控制协议CSMA/CD半双工方式半双工方式GMII1000Bas
29、e-cx1000 Base-LX1000 Base-SX150 STP超超5类或类或6类类UTP多模光纤多模光纤传输介质传输介质物理层物理层数据链路层数据链路层标准的千兆位以太网协议体系标准的千兆位以太网协议体系IEEE802.3ab IEEE802.3ab IEEE802.3ZIEEE802.3Z1000Base-T多模光纤多模光纤单模光纤单模光纤LLC子层子层MAC子子层层325.5 高速以太网技术(1)1000Base-SX(1)1000Base-SX标准标准 使用使用770860nm770860nm（一般为（一般为800nm800nm）短波激光，传输距离为）短波激光，传输距离为275m
30、275m，或，或550m550m。适用于建筑物网络系统的主干。适用于建筑物网络系统的主干(2)1000Base-LX(2)1000Base-LX标准标准 使用使用12701355nm12701355nm（一般为（一般为1300nm1300nm）长波激光。在多模）长波激光。在多模光纤的传输距离为光纤的传输距离为550m550m，适用于作为大楼网络系统的主，适用于作为大楼网络系统的主干通路。在单模光纤的传输距离可达干通路。在单模光纤的传输距离可达5km5km，适用于校园，适用于校园或城域主干网或城域主干网335.5 高速以太网技术(3)1000Base-CX(3)1000Base-CX标准标准 使
31、用短距离屏蔽铜缆，最长距离使用短距离屏蔽铜缆，最长距离25m25m。1000Base-CX1000Base-CX的短的短距离铜缆适用于交换机间的短距离连接，特别适用于千距离铜缆适用于交换机间的短距离连接，特别适用于千兆主干交换机与主服务器的短距离连接兆主干交换机与主服务器的短距离连接(4)1000Base-T(4)1000Base-T标准标准 1000Base-T 1000Base-T采用采用4 4对对5 5类类UTPUTP双绞线，传输距离为双绞线，传输距离为100m100m，传输速率为传输速率为1Gbps1Gbps，主要用于结构化布线中同一层建筑，主要用于结构化布线中同一层建筑的通信，从而可
32、以利用以太网或快速以太网已铺设的的通信，从而可以利用以太网或快速以太网已铺设的UTPUTP电缆。也可被用作为大楼内的网络主干电缆。也可被用作为大楼内的网络主干345.5 高速以太网技术千兆以太网的优点主要有：千兆以太网的优点主要有：u 简易性简易性u 技术过渡的平滑性技术过渡的平滑性u 网络可靠性网络可靠性u 可管理性和可维护性可管理性和可维护性u 成本下降成本下降u 支持新应用与新数据类型支持新应用与新数据类型355.5 高速以太网技术2.2.千兆位以太网组网应用千兆位以太网组网应用 主要被用于园区或大楼网络的主干，也被用于有非常高主要被用于园区或大楼网络的主干，也被用于有非常高带宽要求的高
33、性能桌面环境中。下图即一个典型的层次带宽要求的高性能桌面环境中。下图即一个典型的层次化网络设计方法。化网络设计方法。其中，最下面一层由其中，最下面一层由10Mbps10Mbps以太网交换机加上以太网交换机加上100Mbps100Mbps上行链路组成，称为接入层上行链路组成，称为接入层(access layer)(access layer)；第二层；第二层由由100Mbps100Mbps以太网交换机加以太网交换机加1000Mbps1000Mbps上行链路组成，称上行链路组成，称为汇聚层为汇聚层(distribution layer)(distribution layer)；最高层由千兆位以；最高
34、层由千兆位以太网交换机组成，称为核心层太网交换机组成，称为核心层(core layer)(core layer)365.5 高速以太网技术千兆位以太网的组网应用举例千兆位以太网的组网应用举例100M100M100M1000M375.5 高速以太网技术5.5.3 5.5.3 万兆位以太网技术万兆位以太网技术o20022002年发布标准，年发布标准，20062006年年7 7月发布标准。万兆以太网不月发布标准。万兆以太网不仅再度扩展了以太网的带宽和传输距离，更重要的是其仅再度扩展了以太网的带宽和传输距离，更重要的是其得以太网从局网领域向城域网领域渗透。得以太网从局网领域向城域网领域渗透。o正如正如
35、1000Base-X1000Base-X和和1000Base-T1000Base-T（千兆以太网）都属于以（千兆以太网）都属于以太网一样，从速度和连接距离上来说，万兆以太网是以太网一样，从速度和连接距离上来说，万兆以太网是以太网技术自然发展中的一个阶段太网技术自然发展中的一个阶段385.5 高速以太网技术1.1.万兆以太网的技术特色万兆以太网的技术特色o万兆以太网采用全双工光纤，其物理层和万兆以太网采用全双工光纤，其物理层和OSIOSI模型的第模型的第一层一致，它负责建立传输介质和一层一致，它负责建立传输介质和MACMAC层的连接，层的连接，MACMAC层层相当于相当于OSIOSI模型的第二层
36、（数据链路层）模型的第二层（数据链路层）o万兆以太网技术基本承袭了以太网、快速以太网及千兆万兆以太网技术基本承袭了以太网、快速以太网及千兆以太网技术，因此在用户普及率、使用方便性、网络互以太网技术，因此在用户普及率、使用方便性、网络互操作性及简易性上皆占有极大的优势。在升级过程中，操作性及简易性上皆占有极大的优势。在升级过程中，用户的升级风险非常低，同时在未来升级到用户的升级风险非常低，同时在未来升级到40Gbps40Gbps甚至甚至100Gbps100Gbps都将是很明显的优势都将是很明显的优势395.5 高速以太网技术2.2.万兆以太网的应用场合万兆以太网的应用场合(1)(1)在教育网的应
37、用在教育网的应用405.5 高速以太网技术(2)(2)在数据中心出口的应用在数据中心出口的应用415.5 高速以太网技术(3)(3)在城域网的应用在城域网的应用425.6 无线局域网5.6.1 5.6.1 无线局域网标准无线局域网标准 目前无线网络的技术标准主要有蓝牙、目前无线网络的技术标准主要有蓝牙、Home RFHome RF以及系以及系列标准。列标准。Home RF Home RF 主要用于家庭无线网络，其通信速度主要用于家庭无线网络，其通信速度较慢；蓝牙技术是在较慢；蓝牙技术是在19941994年爱立信为寻找蜂窝电话和年爱立信为寻找蜂窝电话和PDAPDA那样的辅助设备进行通信的廉价无线
38、接口时创立的，那样的辅助设备进行通信的廉价无线接口时创立的，是按标准的补充技术来设计的；是由是按标准的补充技术来设计的；是由IEEE802IEEE802委员会制委员会制订的无线局域网系列标准，这也是在无线局域网订的无线局域网系列标准，这也是在无线局域网（WLANWLAN）领域内的第一个国际上被广泛认可的协议）领域内的第一个国际上被广泛认可的协议435.6 无线局域网1.1.蓝牙技术（蓝牙技术（BluetoothBluetooth）是一种短距离无线通信技术，能有效简化掌上电脑、笔是一种短距离无线通信技术，能有效简化掌上电脑、笔记本电脑和移动电话等移动通信终端之间及这些设备与记本电脑和移动电话等移
39、动通信终端之间及这些设备与InternetInternet之间的通信，从而使这些现代通信设备与因特之间的通信，从而使这些现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速高效。使得现代一些轻网之间的数据传输变得更加迅速高效。使得现代一些轻易携带的移动通信设备和电脑设备，不必借助电缆就能易携带的移动通信设备和电脑设备，不必借助电缆就能联网，并且能够实现无线上因特网，其实际应用范围还联网，并且能够实现无线上因特网，其实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等信息可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等信息家电，组成一个巨大的无线通信网络家电，组成一个巨大的无线通信网络445.6 无
40、线局域网(1)(1)体系结构体系结构 技术标准为。协议分为三部分：底层协议、中间协议和技术标准为。协议分为三部分：底层协议、中间协议和选用协议选用协议l底层协议包括基带协议和链路管理协议（底层协议包括基带协议和链路管理协议（LMPLMP），这些），这些协议主要由蓝牙模块实现协议主要由蓝牙模块实现l中间协议建立在主机控制接口（中间协议建立在主机控制接口（HCIHCI）之上，它们的功）之上，它们的功能由协议软件在蓝牙主机上运行能由协议软件在蓝牙主机上运行l选用协议有点对点协议选用协议有点对点协议PPPPPP、TCP/UDP/IPTCP/UDP/IP、对象交换协、对象交换协议议OBEXOBEX、电子
41、名片交换协议、电子名片交换协议vCardvCard、电子日历及日程交、电子日历及日程交换格式换格式vCalvCal、无线应用协议、无线应用协议WAPWAP和无线应用环境和无线应用环境VAFVAF等等455.6 无线局域网(2)(2)蓝牙技术与蓝牙技术与PANPAN 1999 1999年年1212月发布的蓝牙版标准中，定义了包括使用月发布的蓝牙版标准中，定义了包括使用WAPWAP协议连接互联网的多种应用软件。它能够使蜂窝电话系协议连接互联网的多种应用软件。它能够使蜂窝电话系统、无绳通信系统、无线局域网和互联网等现有网络增统、无绳通信系统、无线局域网和互联网等现有网络增添新功能，使各类计算机、传真
42、机、打印机设备增添无添新功能，使各类计算机、传真机、打印机设备增添无线传输和组网功能，在家庭和办公自动化、家庭娱乐、线传输和组网功能，在家庭和办公自动化、家庭娱乐、电子商务、无线公文包应用、各类数字电子设备、工业电子商务、无线公文包应用、各类数字电子设备、工业控制、智能化建筑等场合开辟了广阔的应用控制、智能化建筑等场合开辟了广阔的应用465.6 无线局域网2.Home RF2.Home RF技术技术 主要为家庭网络设计，是与数字无绳电话标准的结合，主要为家庭网络设计，是与数字无绳电话标准的结合，旨在降低语音数据成本旨在降低语音数据成本 Home RF Home RF利用跳频扩频方式，既可以通过
43、时分复用支持利用跳频扩频方式，既可以通过时分复用支持语音通信，又能通过语音通信，又能通过 CSMA/CA CSMA/CA 协议提供数据通信服务。协议提供数据通信服务。同时，同时，Home RFHome RF提供了与提供了与TCP/IPTCP/IP良好的集成，支持广播、良好的集成，支持广播、多点传送。目前，多点传送。目前，Home RFHome RF标准工作在的频段，跳频带标准工作在的频段，跳频带宽为宽为1MHz1MHz，最大传输速率为，最大传输速率为2Mbps2Mbps，传输范围超过，传输范围超过100m100m475.6 无线局域网标准标准 覆盖了无线局域网的物理层和覆盖了无线局域网的物理层
44、和MACMAC子层。系列规范主要子层。系列规范主要从从WLANWLAN的物理层和的物理层和MACMAC层两个层面制订系列规范，物理层两个层面制订系列规范，物理层标准规定了无线传输信号等基础规范，如、，层标准规定了无线传输信号等基础规范，如、，而媒体访问控制层标准是在物理层上的一些应用要求规而媒体访问控制层标准是在物理层上的一些应用要求规范，如、范，如、其中最核心的是，和，它们定义了最核心的物理层规范其中最核心的是，和，它们定义了最核心的物理层规范485.6 无线局域网标准无线局域网标准无线局域网物理层物理层 IEEE 802.11 IEEE 802.11 定义了三种物理介质定义了三种物理介质（
45、1 1）数据速率为）数据速率为1Mbps1Mbps和和2Mbps2Mbps，波长在，波长在 850nm950nm 850nm950nm之间之间的红外线的红外线（2 2）运行在）运行在2.4GHz ISM2.4GHz ISM频带上的直接序列扩展频谱。能使频带上的直接序列扩展频谱。能使用用7 7条信道，每条信道的数据率为条信道，每条信道的数据率为1Mbps1Mbps或或2Mbps2Mbps（3 3）运行在）运行在2.4GHz ISM2.4GHz ISM频带上的跳频的扩频通信，数据速频带上的跳频的扩频通信，数据速率为率为1Mbps1Mbps或或2Mbps2Mbps495.6 无线局域网2.2.无线局
46、域网无线局域网介质访问控制规范介质访问控制规范l工作组考虑了两种工作组考虑了两种 MAC MAC 算法算法 一种是分布式的访问控制，它和以太网类似，通过载波一种是分布式的访问控制，它和以太网类似，通过载波监听方法来控制每个访问结点；监听方法来控制每个访问结点；另一种算法是集中式访问控制，它是由一个中心结点来另一种算法是集中式访问控制，它是由一个中心结点来协调多结点的访问控制。协调多结点的访问控制。l工作组最后决定采用分布式基础无线网的介质访问控制工作组最后决定采用分布式基础无线网的介质访问控制算法。协议的介质访问控制算法。协议的介质访问控制MACMAC层又分为层又分为2 2个子层：分布个子层：
47、分布式协调功能子层与点协调功能子层式协调功能子层与点协调功能子层505.6 无线局域网l分布式协调功能子层使用了一种简单的分布式协调功能子层使用了一种简单的CSMACSMA算法算法，没有没有冲突检测功能。按照简单的冲突检测功能。按照简单的CSMACSMA的介质访问规则进行如的介质访问规则进行如下两项工作下两项工作：（1 1）如果一个结点要发送帧如果一个结点要发送帧，它需要先它需要先监听监听介质。如果介介质。如果介质质空闲，空闲，结点可以发送结点可以发送；（2 2）如果介质忙如果介质忙，推迟发送推迟发送，继续监继续监听，听，直到介质空闲。直到介质空闲。介质忙介质忙，则结点按照二进制指数退避算法延
48、时则结点按照二进制指数退避算法延时，并继续并继续监听介质监听介质515.6 无线局域网3.3.无线局域网设备无线局域网设备(1).(1).无线网卡无线网卡 作用相当于有线网卡在有线局域网中的功能。可分为用作用相当于有线网卡在有线局域网中的功能。可分为用于台式机的于台式机的PCIPCI接口无线网卡、用于笔记本的接口无线网卡、用于笔记本的PCMCIAPCMCIA接接口无线网卡。通用的口无线网卡。通用的USBUSB接口无线网卡接口无线网卡(2)(2)无线访问接入点图（无线访问接入点图（APAP）在无线局域网环境中，进行数据发送和接收的集中设备，在无线局域网环境中，进行数据发送和接收的集中设备，相当于
49、有线网络中的集线器。一个相当于有线网络中的集线器。一个APAP能在几十至上百米能在几十至上百米的范围内连接多个无线用户。在多个的范围内连接多个无线用户。在多个APAP存在的场合，无存在的场合，无线网卡能自动发现信号强度最大的线网卡能自动发现信号强度最大的APAP525.6 无线局域网(3)(3)无线网桥无线网桥 主要用于无线和有线局域主要用于无线和有线局域网之间的互连。方便两个网之间的互连。方便两个有线局域网间的连接，在有线局域网间的连接，在这里无线网桥起到了协议这里无线网桥起到了协议转换的作用转换的作用535.6 无线局域网(4)(4)无线路由器无线路由器 集成了无线集成了无线APAP的接入
50、功能和路由器的第三层路径选择功的接入功能和路由器的第三层路径选择功能能(5)(5)天线天线 功能则是将信号源发送的信号由天线传送至远处。天线功能则是将信号源发送的信号由天线传送至远处。天线一般有所谓定向性一般有所谓定向性(Uni-directional)(Uni-directional)与全向性与全向性(Omni-(Omni-directional)directional)之分，前者较适合于长距离使用，而后者之分，前者较适合于长距离使用，而后者则较适合区域性之应用则较适合区域性之应用545.6 无线局域网4.4.无线局域网的组网模式无线局域网的组网模式 一般来说，无线局域网有两种组网模式，一种