網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備

第3章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互連設(shè)備

3.23.33.4以太網(wǎng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)3.5高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)3.63.7廣域網(wǎng)技術(shù)3.8本章小結(jié)練習(xí)題13.1局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn) 3.1.1局域網(wǎng)概述 局域網(wǎng)(LAN，LocalAreaNetwork)，顧名思義就是局部區(qū)域的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。在局域網(wǎng)中，連接在一起的計(jì)算機(jī)其分布范圍一般在10?m以上和幾千米之內(nèi)，因此局域網(wǎng)的本質(zhì)特征是分布距離短。另外，構(gòu)成局域網(wǎng)的微機(jī)可以是不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的，如IBM兼容機(jī)與Apple公司的Macintosh系統(tǒng)就可以連接在一起。2 根據(jù)用途和傳輸速率的不同，可以把局域網(wǎng)劃分為四種： ●程控小交換機(jī)管理的局域網(wǎng); ●局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò); ●高速局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò); ●寬帶網(wǎng)。 這幾類(lèi)局域網(wǎng)是為了滿(mǎn)足不同的要求而分別發(fā)展起來(lái)的,它們的性能、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)交換方式、軟/硬接口、傳輸介質(zhì)以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等均有所區(qū)別。

詳細(xì)性能指標(biāo)在表3-l中給出。3表3-l局域網(wǎng)的一些性能參考指標(biāo)4 3.1.2

局域網(wǎng)協(xié)議及模型 計(jì)算機(jī)連接成的局域網(wǎng)必須增加一些網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品并對(duì)這些產(chǎn)品進(jìn)行配置，購(gòu)買(mǎi)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品必須符合標(biāo)準(zhǔn)。一般創(chuàng)建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)必須遵循一定的標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)給我們帶來(lái)的好處是：可以把遵循標(biāo)準(zhǔn)的任何網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品連接在一起。 前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了OSI參考模型。局域網(wǎng)遵循OSI模型，但采用廣播通信方式，其體系結(jié)構(gòu)與OSI參考模型有相當(dāng)多的區(qū)別，如圖3-1所示。5圖3-1局域網(wǎng)模型與OSI/RM對(duì)比6 局域網(wǎng)不存在路由選擇問(wèn)題，因此局域網(wǎng)可以不要網(wǎng)絡(luò)層，但局域網(wǎng)由于采用廣播通信方式，必須要解決由于共享信道產(chǎn)生的信息沖突這個(gè)核心問(wèn)題。 由于局域網(wǎng)的種類(lèi)繁多，其物理媒體連接控制的方法也各不相同，為了使局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層不至于過(guò)分復(fù)雜，一般將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層劃分為兩個(gè)子層，即媒體接入控制或媒體訪(fǎng)問(wèn)控制MAC(MediumAccessControl)子層和邏輯鏈路控制LLC(LogicalLinkControl)子層。7 與OSI參考模型相比，局域網(wǎng)的參考模型相當(dāng)于OSI的最低兩層。在局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層中，與物理媒體有關(guān)的問(wèn)題都放在MAC子層，與物理媒體無(wú)關(guān)的問(wèn)題都放在LLC子層。局域網(wǎng)對(duì)LLC子層是透明的，只有MAC子層才區(qū)分局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。 MAC子層的主要功能有： (1)將上層傳下來(lái)的數(shù)據(jù)封裝成幀進(jìn)行發(fā)送(接收時(shí)進(jìn)行相反的過(guò)程，將幀拆卸)。 (2)實(shí)現(xiàn)和維護(hù)MAC協(xié)議。 (3)比特的差錯(cuò)檢測(cè)。 (4)尋址。8 LLC子層完成的主要功能有： (1)建立和釋放數(shù)據(jù)鏈路層的邏輯連接。 (2)提供與高層的接口。 (3)差錯(cuò)控制。 (4)給幀加上序號(hào)。 電氣電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE，TheInstituteofElectricalandElectronicEngineer)是世界上最大的專(zhuān)業(yè)組織之一，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)而言，IEEE的一項(xiàng)最了不起的貢獻(xiàn)就是對(duì)IEEE802協(xié)議進(jìn)行了定義。9 局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)主要是由IEEE802委員會(huì)制定的。該委員會(huì)成立于1980年，它專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)制定不同工業(yè)類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，主要的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)參見(jiàn)表3-2。在局域網(wǎng)中，由于數(shù)據(jù)以編址幀的形式傳輸并且不存在立即交換等特點(diǎn)，高層協(xié)議對(duì)局域網(wǎng)來(lái)說(shuō)并不那么重要。各局域網(wǎng)產(chǎn)品盡管高層軟件不同，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)也有差別，但由于低層都采用了802局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，因而幾乎所有局域網(wǎng)都可以實(shí)現(xiàn)互連。10表3-2OSI與IEEE802標(biāo)準(zhǔn)的比較11 現(xiàn)在的IEEE802委員會(huì)共有以下12個(gè)分委員會(huì): ●?802.1——概述、體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)互連，以及網(wǎng)絡(luò)管理和性能測(cè)量。 ●?802.2——邏輯鏈路控制。它提供OSI的數(shù)據(jù)鏈路層兩個(gè)子層中上面一個(gè)子層的功能。邏輯鏈路控制是高層協(xié)議與任何一種局域網(wǎng)MAC子層的接口。 ●802.3——CSMA/CD(載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)/沖突檢測(cè))。它定義了CSMA/CD總線(xiàn)網(wǎng)的MAC子層和物理層的規(guī)范。 ●?802.4——令牌總線(xiàn)網(wǎng)。它定義了令牌傳遞總線(xiàn)網(wǎng)的MAC子層和物理層的規(guī)范。12 ●?802.5——令牌環(huán)型網(wǎng)。它定義了令牌傳遞環(huán)型網(wǎng)的MAC子層和物理層的規(guī)范。 ●?802.6——城域網(wǎng)。它定義了城域網(wǎng)的MAC子層和物理層的規(guī)范。 ●?802.7——寬帶技術(shù)。 ●?802.8——光纖技術(shù)。 ●?802.9——綜合話(huà)音數(shù)據(jù)局域網(wǎng)。 ●?802.10——可互操作的局域網(wǎng)安全。 ●?802.11——無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)。 ●?802.12——新型高速局域網(wǎng)(100Mb/s)。13 現(xiàn)在IEEE的標(biāo)準(zhǔn)802.l～802.6已成為ISO的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO8802.1～8802.6。 在IEEE802標(biāo)準(zhǔn)中，最常用的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.3、IEEE802.4 和IEEE802.5，它們的介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法分別為：帶有沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)方法(CSMA/CD)、令牌總線(xiàn)(TokenBus)方法和令牌環(huán)(TokenRing)方法。IEEE802標(biāo)準(zhǔn)中還為局域網(wǎng)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)規(guī)定了一個(gè)48位(bit)的全局地址。 目前，IEEE是世界上局域網(wǎng)全局地址的法定管理機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)分配高24位的地址。世界上所有生產(chǎn)局域網(wǎng)網(wǎng)卡的廠(chǎng)商都必須向IEEE購(gòu)買(mǎi)高24位組成的序列號(hào)，而低24位由生產(chǎn)廠(chǎng)商自己決定。143.2典型的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

3.2.1以太網(wǎng)(Ethernet) 以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。15圖3-2以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖16 以太網(wǎng)和IEEE802.3是兩項(xiàng)較為相似的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，都屬于CSMA/CD局域網(wǎng)。CSMA/CD局域網(wǎng)上的每一個(gè)站點(diǎn)都能隨時(shí)訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò)上的任何資源。CSMA/CD包含兩方面的內(nèi)容，即載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)(CSMA)和沖突檢測(cè)(CD)。 載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)(CSMA)的工作原理：在數(shù)據(jù)傳輸之前，CSMA/CD局域網(wǎng)上的站點(diǎn)監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)是否正在被使用，如果網(wǎng)絡(luò)正在被使用，當(dāng)前站點(diǎn)將處于等待和檢測(cè)載波狀態(tài)；如果網(wǎng)絡(luò)未被使用，當(dāng)前站點(diǎn)將開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)。17 采用CSMA仍然會(huì)產(chǎn)生沖突，若CSMA/CD局域網(wǎng)上的兩個(gè)站點(diǎn)同時(shí)監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)得知網(wǎng)絡(luò)未被使用，則它們將同時(shí)開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)；或者網(wǎng)絡(luò)上有站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，由于信號(hào)在鏈路上傳輸有廣播延遲，另一站點(diǎn)未檢測(cè)到載波而發(fā)送數(shù)據(jù)。這兩種情況都會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)沖突事件的發(fā)生，在此兩種情況下同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)數(shù)據(jù)傳輸都是無(wú)效的，而且兩個(gè)站點(diǎn)必須在之后的某個(gè)不同時(shí)刻重發(fā)數(shù)據(jù)。采用退避算法(該算法用來(lái)計(jì)算各站點(diǎn)的等待重新發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間)可以決定沖突的兩個(gè)站點(diǎn)重發(fā)數(shù)據(jù)的時(shí)間。CSMA/CD局域網(wǎng)的站點(diǎn)能夠檢測(cè)沖突，所以它們知道何時(shí)可以重發(fā)數(shù)據(jù)。18 CSMA/CD方法可以簡(jiǎn)單地概括為以下幾點(diǎn)： ●先聽(tīng)后發(fā)； ●邊聽(tīng)邊發(fā)； ●沖突停止； ●隨機(jī)延遲后重發(fā)。 CSMA/CD方法經(jīng)常用于總線(xiàn)型和樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中。 以太網(wǎng)和IEEE802.3局域網(wǎng)都屬于廣播網(wǎng)絡(luò)，即網(wǎng)絡(luò)上所有的站點(diǎn)都能監(jiān)聽(tīng)到網(wǎng)絡(luò)上的所有數(shù)據(jù)幀，而不管它們是不是數(shù)據(jù)幀的目標(biāo)站點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)站點(diǎn)都必須檢查接收到的數(shù)據(jù)幀來(lái)判斷它自身是否是數(shù)據(jù)幀的目標(biāo)站點(diǎn)。如果是數(shù)據(jù)幀的目標(biāo)站點(diǎn)，則將數(shù)據(jù)幀傳送到當(dāng)前站點(diǎn)的更高協(xié)議層作進(jìn)一步的處理。19 從某種意義上來(lái)講，以太網(wǎng)和IEEE802.3局域網(wǎng)之間也存在著一些差異。以太網(wǎng)提供的服務(wù)與OSI參考模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層相一致；而IEEE802.3LAN僅僅規(guī)定了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的信道訪(fǎng)問(wèn)部分，并沒(méi)有定義邏輯鏈路控制協(xié)議。通常情況下，以太網(wǎng)和IEEE802.3都通過(guò)硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些協(xié)議的物理實(shí)現(xiàn)可以是主機(jī)內(nèi)的接口卡，也可以是主機(jī)內(nèi)主電路板上的電路。20 3.2.2IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)：令牌環(huán) 1．環(huán)型局域網(wǎng)絡(luò)工作原理 1)環(huán)型網(wǎng)的一般工作原理 環(huán)型網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是所有節(jié)點(diǎn)串行連接而形成的一個(gè)封閉環(huán)路。信息傳輸是單向和逐點(diǎn)傳送的。信息沿環(huán)路而行，每經(jīng)過(guò)一個(gè)節(jié)點(diǎn)按位或按幀轉(zhuǎn)發(fā)一次。每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)信息都有地址識(shí)別能力，若地址符合，該站就是目的節(jié)點(diǎn)而將信息收下，否則繼續(xù)向下傳送。環(huán)型網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖3-3所示，它由一高速數(shù)字通信信道和環(huán)接口組成，節(jié)點(diǎn)主機(jī)通過(guò)環(huán)接口連接到網(wǎng)內(nèi)。21圖3-3環(huán)型網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖22 2)環(huán)接口 環(huán)接口在邏輯上由五部分組成：發(fā)送器(緩沖)、接收器(緩沖)、控制器、線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器和線(xiàn)接收器，如圖3-4所示。23圖3-4環(huán)接口邏輯框圖24 線(xiàn)接收器接收來(lái)自環(huán)上的信息包，并送至接收方緩沖器。在進(jìn)行地址識(shí)別后，如本節(jié)點(diǎn)為該信息包的目的地址，則將信息包放在緩沖器中暫存，然后送入本節(jié)點(diǎn)處理機(jī)或終端。對(duì)于已接收的信息包，是繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)還是終止該信息包的傳送決定于環(huán)的控制策略。線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器是向環(huán)路發(fā)送信息包的部件，具有再生放大作用。發(fā)送緩沖器擔(dān)負(fù)向環(huán)路上傳送信息包的任務(wù)，包括從接收器送來(lái)的轉(zhuǎn)發(fā)信息包和從本站處理機(jī)送來(lái)的企圖向網(wǎng)上發(fā)送的信息包。若本節(jié)點(diǎn)不是所傳送信息包的目的地址，則經(jīng)接收器送至發(fā)送器，然后經(jīng)線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器將信息包送至環(huán)路，維持環(huán)信息的連續(xù)?？刂破髫?fù)責(zé)控制和調(diào)節(jié)環(huán)型網(wǎng)上的信息流量，檢測(cè)信息的丟失，防止死鎖和進(jìn)行恢復(fù)等。25 環(huán)接口要有足夠的輸入輸出緩沖空間，以存儲(chǔ)本地處理機(jī)的輸入輸出信息和轉(zhuǎn)發(fā)信息，并能進(jìn)行必要的緩沖延遲。 線(xiàn)接收器和線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器以及相應(yīng)的控制邏輯等也可看成是環(huán)接口的一個(gè)中繼轉(zhuǎn)發(fā)器。它僅產(chǎn)生1位或幾位的時(shí)間延遲，但對(duì)信號(hào)進(jìn)行了整形和放大，使其負(fù)載能力增強(qiáng)。這種方式稱(chēng)為按位轉(zhuǎn)發(fā)，延遲時(shí)間僅有l(wèi)位或幾位。與此相對(duì)應(yīng)的還有按幀轉(zhuǎn)發(fā)方式，即必須把整個(gè)幀的信息都接收并存儲(chǔ)下來(lái)，也稱(chēng)為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。它的轉(zhuǎn)發(fā)延遲時(shí)間較長(zhǎng)，但易于實(shí)現(xiàn)分布式控制，通信的同步技術(shù)較易實(shí)現(xiàn)。26 3)環(huán)型網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) 環(huán)型網(wǎng)的主要特點(diǎn)有： (1)只有一條環(huán)路，信息單向流動(dòng)，無(wú)路徑選擇問(wèn)題，且由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以收到其他任何節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信息，故容易實(shí)現(xiàn)廣播式發(fā)送。 (2)環(huán)路是一個(gè)含有有源部件的信道，每個(gè)中繼轉(zhuǎn)發(fā)器都具有放大整形作用，其負(fù)載能力強(qiáng)，覆蓋面積大。 (3)對(duì)信道訪(fǎng)問(wèn)的控制技術(shù)較簡(jiǎn)單，只要向下游節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息的信道空閑就可發(fā)送，故消除了信息流的擁擠和堵塞等問(wèn)題，簡(jiǎn)化了軟件設(shè)計(jì)和額外開(kāi)銷(xiāo)。27 (4)接口的功能比較簡(jiǎn)單，節(jié)點(diǎn)的增減方便，網(wǎng)絡(luò)的成本正比于節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。 (5)環(huán)路適于多種傳輸介質(zhì),傳輸速率高,較適于實(shí)時(shí)傳輸。 除上述優(yōu)點(diǎn)外，環(huán)型網(wǎng)也還存在一些缺點(diǎn)，主要是可靠性較差。由于環(huán)路中的中繼轉(zhuǎn)發(fā)器為有源器件，和無(wú)源的總線(xiàn)網(wǎng)相比，其故障率較高，而某一節(jié)點(diǎn)的故障可能導(dǎo)致整個(gè)環(huán)路斷開(kāi)而無(wú)法工作，但目前已有許多提高可靠性的方法。28 環(huán)型網(wǎng)較多采用分布式控制技術(shù)，即信息包的傳輸是自治的，對(duì)環(huán)路的管理與控制是分散的；也有的采用集中控制機(jī)構(gòu)，網(wǎng)中設(shè)一個(gè)交換站，所有源工作站的信息包需經(jīng)交換站轉(zhuǎn)發(fā)至目的工作站，但采用集中控制機(jī)構(gòu)的環(huán)型網(wǎng)較少；也有將二者相結(jié)合起來(lái)的環(huán)型網(wǎng)，即網(wǎng)上信息包的傳送是分布式的，而對(duì)環(huán)路的管理和控制是集中式的。 令牌傳遞的基本思想是：令牌依次沿每個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送，使得每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有平等發(fā)送信息包的機(jī)會(huì)。令牌有“空”和“忙”兩個(gè)狀態(tài)?！翱铡北硎玖钆茮](méi)有被占用，即網(wǎng)中沒(méi)有信息發(fā)送；“忙”表示令牌已被占用，即令牌正在攜帶信息發(fā)送。當(dāng)“空”的令牌傳送至正待發(fā)送信息包的節(jié)點(diǎn)時(shí)，此信息立即可以發(fā)送并將令牌置為“忙”標(biāo)志。在一個(gè)節(jié)點(diǎn)占有令牌期間，其他節(jié)點(diǎn)只能處于接收狀態(tài)。29 2.令牌傳遞環(huán)網(wǎng)(TokenPassingRing) 令牌傳遞環(huán)網(wǎng)簡(jiǎn)稱(chēng)令牌環(huán)。 令牌傳遞環(huán)網(wǎng)中，每個(gè)工作站的主要任務(wù)是： (1)轉(zhuǎn)發(fā)從環(huán)路輸入的比特流。 (2)不停地監(jiān)視以下兩種比特組合：本站地址和令牌。 令牌環(huán)的優(yōu)點(diǎn)是：每當(dāng)一站獲得令牌后，可傳送一變長(zhǎng)信息。但因?yàn)橐?guī)定由源站收回信息包，所以大約有50%的環(huán)路在傳送無(wú)用信息，影響了傳輸效率。30 令牌環(huán)另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是重負(fù)載時(shí)可以高效率地工作，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)不會(huì)有幾個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，因此令牌環(huán)即使在重載時(shí)也不會(huì)因發(fā)生沖突而降低效率。 在設(shè)計(jì)令牌環(huán)時(shí)要考慮一個(gè)比特的“物理長(zhǎng)度”。若令牌環(huán)上的數(shù)據(jù)傳輸速率為B?Mb/s，則環(huán)節(jié)口設(shè)備每隔1/Bμs發(fā)出一個(gè)比特。31 3.2.3IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)：令牌總線(xiàn)局域網(wǎng) 令牌傳遞環(huán)網(wǎng)具有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、沒(méi)有信息沖突等優(yōu)點(diǎn)，但由于采取按位轉(zhuǎn)發(fā)方式，環(huán)路上節(jié)點(diǎn)增多，信息延時(shí)也隨之增加。采取CSMA/CD方式的總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，由于以競(jìng)爭(zhēng)方式隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)傳輸介質(zhì)，因而一定會(huì)有沖突發(fā)生，且隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的增加，沖突愈加嚴(yán)重，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)不確定，可是總線(xiàn)具有廣播式傳輸、任意節(jié)點(diǎn)間可直接進(jìn)行通信等優(yōu)點(diǎn)。 令牌總線(xiàn)局域網(wǎng)采用令牌傳遞總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)控制方式，令牌傳遞總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)控制稱(chēng)為令牌傳遞總線(xiàn)(TokenPassingBus)。32圖3-5令牌傳遞總線(xiàn)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)333.3局域網(wǎng)的組成 3.3.1網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 前幾年流行的各種微機(jī)局域網(wǎng)，它們大多使用集中控制型的專(zhuān)用服務(wù)器結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)的控制核心部件，一般由高檔微機(jī)或由具有大容量硬盤(pán)的專(zhuān)用服務(wù)器擔(dān)任。局域網(wǎng)的操作系統(tǒng)運(yùn)行在服務(wù)器上，所有的工作站都以此服務(wù)器為中心，網(wǎng)絡(luò)工作站之間的數(shù)據(jù)傳輸均需要服務(wù)器作為媒介，如Netwarev2.x及v3.x等網(wǎng)絡(luò)。34 目前，主要流行的微機(jī)局域網(wǎng)操作系統(tǒng)是Client/Server(客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器)結(jié)構(gòu)式的，它們的訪(fǎng)問(wèn)控制方式屬于集中管理和分散處理型，這也是20世紀(jì)90年代以來(lái)局域網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)，如WindowsNT3.x、4.x和Windows2000，以及Netwarev4.x和v5.x等。對(duì)于簡(jiǎn)單的幾臺(tái)計(jì)算機(jī)則采用對(duì)等(PeertoPeer)網(wǎng)絡(luò)。采用對(duì)等網(wǎng)絡(luò)后，所有計(jì)算機(jī)之間能夠直接共享設(shè)定的網(wǎng)絡(luò)資源，無(wú)需網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。 通常，無(wú)論采用哪種結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)(對(duì)等網(wǎng)絡(luò)除外)，在一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)至少需要一個(gè)服務(wù)器，它的性能直接影響著整個(gè)局域網(wǎng)的效率，選擇和配置好網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器是組建局域網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。35 目前，人們從不同的角度對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器進(jìn)行了分類(lèi)，也就是說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器在充當(dāng)文件服務(wù)器的同時(shí)，又可以充當(dāng)多種角色的服務(wù)器。如某校園網(wǎng)的文件服務(wù)器在作為文件服務(wù)器的同時(shí)，還充當(dāng)了打印服務(wù)器、郵件服務(wù)器、Web服務(wù)器、域名(DNS)服務(wù)器和動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議(DHCP)服務(wù)器等多種類(lèi)型的服務(wù)器。當(dāng)這個(gè)文件服務(wù)器作為打印服務(wù)器時(shí)，應(yīng)當(dāng)有一臺(tái)或多臺(tái)打印機(jī)與它相連，通過(guò)內(nèi)部打印和排隊(duì)服務(wù)，使所有網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)都可以共享這些打印機(jī)，并且管理各個(gè)工作站的打印工作。36 在網(wǎng)絡(luò)中，也有將特殊功能的專(zhuān)用設(shè)備作為服務(wù)器使用的情況。如圖3-6所示的通信服務(wù)器，它將遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)連入到局域網(wǎng)中，這樣為人們把家里的計(jì)算機(jī)連入單位的局域網(wǎng)進(jìn)行辦公帶來(lái)了方便。圖中PSTN為電話(huà)系統(tǒng)。

37圖3-6通信服務(wù)器將遠(yuǎn)程的計(jì)算機(jī)連入局域網(wǎng)383.3.2工作站或客戶(hù)機(jī) 在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，工作站或客戶(hù)機(jī)是網(wǎng)絡(luò)的前端窗口，用戶(hù)通過(guò)它訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的共享資源。工作站實(shí)際上就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它至少應(yīng)當(dāng)包括鍵盤(pán)、顯示器、處理器CPU(包括RAM)。大多數(shù)工作站帶有軟驅(qū)和硬磁盤(pán)。39 通常用作工作站的機(jī)器是IBMPC和AppleMacintosh等微機(jī)。這些微機(jī)通過(guò)插在其中的網(wǎng)卡，經(jīng)傳輸介質(zhì)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器連接，用戶(hù)可以通過(guò)工作站向局域網(wǎng)請(qǐng)求服務(wù)并訪(fǎng)問(wèn)共享的資源。工作站從服務(wù)器中取出程序和數(shù)據(jù)以后，用自己的CPU和RAM進(jìn)行運(yùn)算處理，然后將結(jié)果再存到服務(wù)器中去。 根據(jù)工作站的資源和運(yùn)行方式可將工作站分為有盤(pán)工作站和無(wú)盤(pán)工作站。 內(nèi)存是影響網(wǎng)絡(luò)工作站性能的關(guān)鍵因素之一。40 3.3.3

網(wǎng)絡(luò)適配器(網(wǎng)卡) 網(wǎng)絡(luò)適配器又叫網(wǎng)絡(luò)接口卡NIC(NetworkInterfaceCard)，簡(jiǎn)稱(chēng)“網(wǎng)卡”，是以太網(wǎng)中的必備設(shè)備。 網(wǎng)卡的基本功能有： (1)網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)工作站與局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)之間的物理連接和電信號(hào)匹配，接收和執(zhí)行工作站與服務(wù)器送來(lái)的各種控制命令，完成物理層的功能。 (2)網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層的一部分功能，包括網(wǎng)絡(luò)存取控制、信息幀的發(fā)送與接收、差錯(cuò)校驗(yàn)、串并代碼轉(zhuǎn)換等。

41 (3)網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)無(wú)盤(pán)工作站的復(fù)位及引導(dǎo)。 (4)網(wǎng)卡提供數(shù)據(jù)緩存能力。 (5)網(wǎng)卡還能實(shí)現(xiàn)某些接口功能。 網(wǎng)卡主要具有以下三個(gè)基本參數(shù)： (1)中斷請(qǐng)求IRQ。中斷級(jí)的設(shè)置是網(wǎng)卡硬件的重要參數(shù)之一。對(duì)IBMPC類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)器，中斷請(qǐng)求IRQ應(yīng)選擇中斷控制器提供的IRQ0～I(xiàn)RQF的16級(jí)之一，如通常選IRQ3或IRQ4。 (2)?DMA通道。DMA是直接存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)方式，允許網(wǎng)卡、網(wǎng)站與存儲(chǔ)器直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，而不需通過(guò)CPU。典型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的DMA?3通道給網(wǎng)卡使用，其他通道則為硬盤(pán)和軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器所使用。有些網(wǎng)卡不需選擇DMA參數(shù)。42 (3)存儲(chǔ)基地址和I/O基地址。存儲(chǔ)基地址和I/O基地址是兩個(gè)獨(dú)立的物理地址，它們的功能相似。網(wǎng)站或服務(wù)器上的每塊網(wǎng)卡都使用一個(gè)指定的I/O塊和一個(gè)存儲(chǔ)緩沖區(qū)，用于網(wǎng)絡(luò)卡與操作系統(tǒng)之間的信息傳送。決定I/O塊和存儲(chǔ)空間地址的參數(shù)是I/O基地址和存儲(chǔ)基地址。 對(duì)于無(wú)盤(pán)工作站上的網(wǎng)卡，需增加啟動(dòng)芯片，為了使網(wǎng)卡啟動(dòng)芯片中的服務(wù)程序能在工作站上正確執(zhí)行，還需設(shè)置MemoryAddress(服務(wù)程序在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的起始地址)。43 3.3.4傳輸介質(zhì) 傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中信息傳輸?shù)拿襟w，是網(wǎng)絡(luò)通信的物質(zhì)基礎(chǔ)之一。傳輸介質(zhì)的性能特點(diǎn)對(duì)傳輸速率、通信的距離、可連接的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)目和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘染泻艽蟮挠绊?，必須根?jù)不同的通信要求，合理地選擇傳輸介質(zhì)。在局域網(wǎng)中常用的傳輸介質(zhì)有雙絞線(xiàn)、同軸電纜和光導(dǎo)纖維等。 1.雙絞線(xiàn) 雙絞線(xiàn)(TwistedPair)是最普通的傳輸介質(zhì)，它由兩根絕緣的金屬導(dǎo)線(xiàn)扭在一起而成，如圖3-8所示。44圖3-8無(wú)屏蔽雙絞線(xiàn)(UTP)45 雙絞線(xiàn)分為有屏蔽雙絞線(xiàn)(STP)和無(wú)屏蔽雙絞線(xiàn)(UTP)。有屏蔽雙絞線(xiàn)外面環(huán)繞一圈金屬屏蔽保護(hù)膜，可以減少信號(hào)傳送時(shí)所產(chǎn)生的電磁干擾，但相對(duì)來(lái)講價(jià)格較貴。 無(wú)屏蔽雙絞線(xiàn)沒(méi)有金屬保護(hù)膜，對(duì)電磁干擾的敏感性較大，電氣特性較差。它的最大優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，所以廣泛應(yīng)用于傳輸模擬信號(hào)的電話(huà)系統(tǒng)中。此類(lèi)雙絞線(xiàn)的最大缺點(diǎn)是絕緣性能不好，分布電容參數(shù)較大，信號(hào)衰減比較厲害；一般來(lái)說(shuō)，傳輸速率不高，傳輸距離也很有限。46 在以太網(wǎng)中使用UTP雙絞線(xiàn)時(shí)，它具有如下特征： ●物理星型配置； ●電纜最大長(zhǎng)度為100m； ●電纜上的傳輸速度為10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s； ●節(jié)點(diǎn)通過(guò)集線(xiàn)器、交換機(jī)連接； ●無(wú)外部終端電阻； ●每段的最大媒體延遲為1000ns。47 現(xiàn)在使用的UTP雙絞線(xiàn)可分3類(lèi)、4類(lèi)、5類(lèi)和超5類(lèi)四種，這四種UTP的主要性能參數(shù)見(jiàn)表3-3。其中3類(lèi)UTP適應(yīng)了以太網(wǎng)(10?Mb/s)對(duì)傳輸介質(zhì)的要求，是早期網(wǎng)絡(luò)中重要的傳輸介質(zhì)；4類(lèi)UTP因其標(biāo)準(zhǔn)的推出比3類(lèi)晚，而傳輸性能與3類(lèi)UTP相比并沒(méi)有提高多少，所以一般較少使用；5類(lèi)UTP因價(jià)廉質(zhì)優(yōu)而成為快速以太網(wǎng)(100Mb/s)的首選介質(zhì)；超5類(lèi)UTP則使用在千兆位以太網(wǎng)(1000Mb/s)中。48表3-3UTP的主要性能參數(shù)49 2．同軸電纜 同軸電纜(CoaxialCable)是網(wǎng)絡(luò)中最常用的保護(hù)套傳輸介質(zhì)，共有四層，最內(nèi)層是中心導(dǎo)體，從里往外依次分為透明絕緣層、金屬網(wǎng)屏蔽層和黑色保護(hù)套，如圖3-9所示。50圖3-9同軸電纜51 按帶寬和用途來(lái)劃分，同軸電纜可以分為基帶(BaseBand)和寬帶(BroadBand)。 常用的同軸電纜線(xiàn)型號(hào)參見(jiàn)表3-4，具體介紹如下。 (1)?RG-58A/U。該型號(hào)為用于l0Base-2，阻抗50?Ω，直徑0.18英寸的同軸電纜線(xiàn)，又稱(chēng)細(xì)同軸電纜。它是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中最常見(jiàn)到的同軸電纜線(xiàn)，以以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)而言，常與BNC接頭配合連接。 (2)?RG-11。該型號(hào)為用于10Base-5，阻抗50?Ω，直徑0.4英寸的同軸電纜線(xiàn)，又稱(chēng)粗同軸電纜。它需配合收發(fā)器(Transceiver)使用。 (3)?RG-59U。該型號(hào)為阻抗75?Ω，直徑0.25英寸的同軸電纜線(xiàn)，常用于電視電纜線(xiàn)，也可作為寬帶的數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)，ARCnet網(wǎng)絡(luò)用的就是此類(lèi)電纜線(xiàn)。52表3-4常用的同軸電纜線(xiàn)53 3.光導(dǎo)纖維電纜 光導(dǎo)纖維電纜(OpticalFiber)簡(jiǎn)稱(chēng)光纖電纜或光纜。隨著對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度的要求不斷提高，光纜的使用日益普遍。對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，光纜具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，也是目前和未來(lái)發(fā)展的方向。 光纜由纖芯、包層和護(hù)套層組成。其中纖芯由玻璃或塑料制成，包層由玻璃制成，護(hù)套由塑料制成，其結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖3-10。54圖3-10光纖電纜55 (l)光纖通信的優(yōu)點(diǎn)： ●傳輸速率高，目前實(shí)際可達(dá)到的傳輸速率為幾十Mb/s至幾千Mb/s。 ●抗電磁干擾能力強(qiáng)，重量輕，體積小，韌性好，安全保密性高等。 ●傳輸衰減極小，使用光纖傳輸時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)在6～8km距離內(nèi)不使用中繼器的高速率數(shù)據(jù)傳輸。 光纖分為單模光纖和多模光纖。

56 (2)光纖通信的缺點(diǎn)： ●光纖通信多用于作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主干線(xiàn)。光纖的最大問(wèn)題是與其他傳輸介質(zhì)相比價(jià)格昂貴。 ●光纖銜接和光纖分支均較困難，而且在分支時(shí)，信號(hào)能量損失很大。 光纖的類(lèi)型由模材料(玻璃式塑料纖維)、芯和外層尺寸所決定，芯的尺寸大小決定光的傳輸質(zhì)量。常用的光纖有： ●8.3/125μm單模光纖(其內(nèi)徑為8.3μm，外徑為125?μm)。 ●62.5/125μm、50/125μm、100/140μm多模光纖。57 光纖分布式數(shù)據(jù)接口(FDDI，F(xiàn)iberDistributedDataInterface)是由美國(guó)ANSIX3T9.5委員會(huì)于1982年制定的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，它是目前惟一的高速局域網(wǎng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到100Mb/s甚至1000Mb/s。目前，F(xiàn)DDI已是一種成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，世界上很多廠(chǎng)商都提供FDDI網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。但FDDI技術(shù)也存在某些與光纖一樣的不足。58 4.傳輸介質(zhì)的選擇 選擇傳輸介質(zhì)時(shí)應(yīng)考慮的因素很多，但首先應(yīng)當(dāng)確定主要因素，然后再選擇合適的傳輸介質(zhì)。選擇時(shí)可考慮的主要因素有：

●網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

●網(wǎng)絡(luò)連接方式；

●網(wǎng)絡(luò)通信容量；

●系統(tǒng)傳輸時(shí)的可靠性要求；

●所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類(lèi)型；

●環(huán)境因素，如網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍、節(jié)點(diǎn)間距等。59 3.3.5網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備 在網(wǎng)絡(luò)中，常用的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備有中繼器、集線(xiàn)器、網(wǎng)橋、交換機(jī)、路由器等，它們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)通信中起著關(guān)鍵的作用。各設(shè)備工作在OSI/RM模型的不同層次，具體參見(jiàn)圖3-11所示。下面分別介紹這些設(shè)備的工作原理和使用場(chǎng)合。60圖3-11網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的層次關(guān)系61 1.中繼器(Repeater) 中繼器是物理層的連接設(shè)備，可用不同電纜連接網(wǎng)段以擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度，這里的網(wǎng)段指一個(gè)使用任何中繼設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)。中繼器的原理是：由于數(shù)字信號(hào)在傳輸過(guò)程中，其高次諧波最易衰減而使信號(hào)變形，電纜上的阻抗、容抗也會(huì)使信號(hào)幅值和形狀變小或失真，中繼器在信號(hào)傳輸一定距離后對(duì)其進(jìn)行整形和放大，但不對(duì)信號(hào)作校驗(yàn)等其他處理，故即使是一個(gè)錯(cuò)誤的信息幀或信號(hào)中含有噪聲，它都照樣整形放大。圖3-12所示為中繼器的一種使用方法。62圖3-12中繼器連接兩個(gè)以太網(wǎng)63 使用中繼器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互連時(shí)，應(yīng)注意如下兩點(diǎn)： (1)使用中繼器互連以太網(wǎng)不能形成環(huán)路。 (2)必須遵循MAC協(xié)議的延時(shí)特性，不能用中繼器將電纜無(wú)限地連接起來(lái)。MAC協(xié)議的延時(shí)特性主要指的是，使用中繼器或集線(xiàn)器來(lái)擴(kuò)展以太網(wǎng)絡(luò)的范圍必須符合中繼規(guī)則，即在共享式以太網(wǎng)中，各站點(diǎn)傳輸信息時(shí)必須滿(mǎn)足沖突域原則。網(wǎng)絡(luò)中任何兩個(gè)站點(diǎn)傳輸信息的總延時(shí)滿(mǎn)足如下條件： (1)對(duì)10Mb/s以太網(wǎng)應(yīng)用： (DTE延時(shí)+MAC延時(shí)+中繼延時(shí)+電纜延時(shí))≤25.6?μs64 其中，數(shù)據(jù)在任一網(wǎng)站內(nèi)收發(fā)所花費(fèi)的時(shí)間為DTE延遲，由網(wǎng)卡進(jìn)行沖突檢測(cè)和收發(fā)所花費(fèi)的時(shí)間為MAC延遲，DTE和MAC延遲往往合并計(jì)算；走過(guò)一段電纜的時(shí)間為電纜延遲；通過(guò)中繼器整形放大所花的時(shí)間為中繼器延遲。所有延遲的總和應(yīng)小于沖突域所規(guī)定的時(shí)間25.6μs。因?yàn)?0Base以太網(wǎng)規(guī)定的信息幀的最小長(zhǎng)度為512bit，發(fā)送1bit的時(shí)間是0.1μs，發(fā)完最小包需51.2μs，但是為保證按CSMA/CD協(xié)議正確地收發(fā)，總延時(shí)則只能限定在25.6μs之內(nèi)，如圖3-13所示。65圖3-13沖突域的概念圖66在圖3-13中，A、B為任意兩個(gè)網(wǎng)站，距離為L(zhǎng)，垂直坐標(biāo)為延遲時(shí)間t。設(shè)A站從t0時(shí)開(kāi)始發(fā)送，t1時(shí)第1bit到達(dá)B站而A站已發(fā)完256bit，延時(shí)為25.6?μs。在此之前B站不知A站已發(fā)送，可在任意tx時(shí)間競(jìng)發(fā)，但在電纜M點(diǎn)發(fā)生沖突。B站在t1檢測(cè)到了沖突而發(fā)出擁塞幀，A站在剛發(fā)完一個(gè)最小幀后即收到擁塞幀，從而知道最小幀已受損，雙方都退回重新競(jìng)發(fā)。67 若A站發(fā)出的是一個(gè)大于512bit的長(zhǎng)幀，則更能在發(fā)完之前偵聽(tīng)到?jīng)_突而退回重發(fā)，避免了資源浪費(fèi)。若總延時(shí)大于最小幀長(zhǎng)限制的25.6?μs，則A站發(fā)完較小幀之后，根本不知道該幀已受損而使錯(cuò)幀在網(wǎng)上廣播。因此，以太網(wǎng)的沖突域可以保證在延時(shí)25.6?μs以?xún)?nèi)發(fā)現(xiàn)沖突，使得局域網(wǎng)內(nèi)的任何網(wǎng)站都能正確執(zhí)行CSMA/CD協(xié)議，而不會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。或者說(shuō)局域網(wǎng)內(nèi)任何兩節(jié)點(diǎn)間所有設(shè)備的總延時(shí)應(yīng)小于25.6?μs，這就是組建局域網(wǎng)的根據(jù)，由此而制定了組建10Mb/s以太網(wǎng)的中繼規(guī)則，即5-4-3-2-1中繼規(guī)則。其中：5指網(wǎng)絡(luò)中最多可有5個(gè)網(wǎng)段；4指全信道上最多可連4個(gè)中繼器；3指其中3個(gè)網(wǎng)段可連有網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)；2指有兩個(gè)網(wǎng)段只用來(lái)延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)距離，不連網(wǎng)站；1指構(gòu)成一個(gè)共享式以太網(wǎng)。68 (2)對(duì)100Mb/s快速以太網(wǎng)應(yīng)用：(DTE延時(shí)+MAC延時(shí)+中繼延時(shí)+電纜延時(shí))≤2.56?μs 100Mb/s快速以太網(wǎng)符合3-2-1中繼規(guī)則，即在一個(gè)高速共享網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，最多用2個(gè)Ⅱ類(lèi)高速HUB，兩網(wǎng)站之間最多經(jīng)過(guò)3條電纜，但兩個(gè)高速HUB之間的電纜長(zhǎng)度不能超過(guò)5m。69 2.集線(xiàn)器(HUB) 網(wǎng)絡(luò)集線(xiàn)器(HUB)有許多特點(diǎn)。最簡(jiǎn)單的集線(xiàn)器通過(guò)把邏輯Ethernet連接成物理上的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而增加了網(wǎng)絡(luò)的連通性，它實(shí)質(zhì)是一個(gè)多端口中繼器。稍微復(fù)雜一點(diǎn)的集線(xiàn)器(交換式集線(xiàn)器)用作網(wǎng)橋和路由器的替代品以便減少網(wǎng)絡(luò)擁塞。高級(jí)集線(xiàn)器為FDDI、幀中繼及ATM網(wǎng)絡(luò)提供了非常高速的連通性。圖3-14說(shuō)明了10Base-T集線(xiàn)器與PC工作站連接的方式。70圖3-1410Base-T集線(xiàn)器71 一般來(lái)說(shuō)，集線(xiàn)器提供了下列一項(xiàng)或多項(xiàng)服務(wù)： ●容許在一個(gè)或多個(gè)LAN上連接大量計(jì)算機(jī)； ●減少網(wǎng)絡(luò)擁塞； ●提供多協(xié)議服務(wù),例如Ethernet與FDDI的連通； ●鞏固網(wǎng)絡(luò)主干； ●實(shí)現(xiàn)高速通信。72 最簡(jiǎn)單的集線(xiàn)器是用在EthernetLAN上的10Base-T(有關(guān)10Base-T網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)將在后面詳細(xì)論述)，它還是將工作組與小型或大型LAN連接的最流行方式之一。 局域網(wǎng)的管理由集線(xiàn)器上的軟件而不是連到LAN上的一個(gè)個(gè)設(shè)備來(lái)完成。物理星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比物理總線(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更易于管理，因?yàn)橐粋€(gè)端口只連接一個(gè)設(shè)備或者雙絞線(xiàn)的菊花狀鏈接(一臺(tái)與另一臺(tái)連接)使得設(shè)備范圍受到限制。如果一個(gè)端口上的網(wǎng)卡出現(xiàn)故障，只要簡(jiǎn)單地使該端口失去作用，直到換了一塊網(wǎng)卡，連在其他端口的工作站繼續(xù)工作為止。73 集線(xiàn)器提供的接口通常有8口、16口和24口等幾種，集線(xiàn)器能提供連接多種網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的接口，通常具有RJ-45和BNC兩種接口或RJ-45、BNC和AUI三種接口。 集線(xiàn)器按性能還可分為Ⅰ類(lèi)、Ⅱ類(lèi)HUB。Ⅰ類(lèi)HUB會(huì)把傳來(lái)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)再轉(zhuǎn)發(fā)到其他端口，其延時(shí)較大，約為0.7?μs，可提供TX、T4端口。Ⅱ類(lèi)HUB則不進(jìn)換轉(zhuǎn)換，直接轉(zhuǎn)發(fā)，延時(shí)較小，約為0.35?μs，只提供一種TX或T4端口。由于二者延遲差別很大，因而對(duì)連接HUB的個(gè)數(shù)有明顯的影響。74 3.網(wǎng)橋(Bridge) 1)網(wǎng)橋定義 網(wǎng)橋是一種在數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)互連的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)，尤其是局域網(wǎng)，其結(jié)構(gòu)上的差異都體現(xiàn)在介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議(MAC)之中，因而，網(wǎng)橋被廣泛地用于局域網(wǎng)的互連。 2)網(wǎng)橋的功能和作用 (1)網(wǎng)橋的功能。 ①過(guò)濾和轉(zhuǎn)發(fā)。 如圖3-15所示。由于網(wǎng)橋只將應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)的信息幀編排到它的通信流量中，因而提高了整體網(wǎng)絡(luò)的效率。

75圖3-15利用網(wǎng)橋連接兩個(gè)LAN76 ②學(xué)習(xí)功能。 (2)網(wǎng)橋在實(shí)際應(yīng)用中的作用。 網(wǎng)橋常常用來(lái)分割一個(gè)負(fù)載過(guò)重的網(wǎng)絡(luò)，以均衡負(fù)載，增加網(wǎng)絡(luò)的效率。使用網(wǎng)橋可以將忙碌的網(wǎng)絡(luò)分成若干小段，因?yàn)樵O(shè)計(jì)良好的網(wǎng)絡(luò)可以使多數(shù)分組不用跨越網(wǎng)橋即可傳送，從而減少了獨(dú)立網(wǎng)段上的信息流量。 ①擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的物理尺寸。網(wǎng)橋的使用可以使網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者進(jìn)一步延伸網(wǎng)絡(luò)的距離，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的總尺寸。 ②網(wǎng)橋可以實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)(LAN)之間以及遠(yuǎn)程局域網(wǎng)和局域網(wǎng)之間的互相連接。 ③網(wǎng)橋可以連接不同傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)。773)在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中使用網(wǎng)橋的限制(1)擁有網(wǎng)橋的網(wǎng)絡(luò)通常不能使用備用通道。(2)網(wǎng)橋不能對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，以實(shí)現(xiàn)繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)的最快路由。在多種路由存在時(shí)，尤其是在那些路由較慢的廣域網(wǎng)中，路由選擇功能往往是最希望具備和最需要的能力。(3)網(wǎng)絡(luò)不能過(guò)濾廣播分組。因此，對(duì)于如何避免廣播風(fēng)暴，網(wǎng)橋無(wú)能為力。(4)網(wǎng)橋依賴(lài)于物理設(shè)備的地址。78 4)網(wǎng)橋的使用方式和分類(lèi) 網(wǎng)橋可以用來(lái)互連兩個(gè)同類(lèi)網(wǎng)絡(luò)，例如兩個(gè)以太網(wǎng)之間的互連。網(wǎng)橋使用時(shí)的最簡(jiǎn)單形式是使用兩端口的網(wǎng)橋互連兩個(gè)局部網(wǎng)絡(luò)，如圖3-15所示。 從硬件配置的位置來(lái)分，網(wǎng)橋通常分為內(nèi)部網(wǎng)橋和外部網(wǎng)橋兩種。 從地理位置來(lái)分，網(wǎng)橋還可以分為近程網(wǎng)橋和遠(yuǎn)程網(wǎng)橋。如圖3-16所示。79圖3-16本地網(wǎng)橋和遠(yuǎn)程網(wǎng)橋的使用80 5)網(wǎng)橋的安裝 (1)內(nèi)部網(wǎng)橋的安裝。 (2)外部網(wǎng)橋的安裝。 4.路由器(Router) 1)路由器的作用 路由器(Router)與網(wǎng)橋的最大差別在于網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連發(fā)生在數(shù)據(jù)鏈路層，而路由器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)層。在網(wǎng)絡(luò)層上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連需要相對(duì)復(fù)雜的功能，比如路由的選擇多路重發(fā)以及錯(cuò)誤檢測(cè)等均在這一層上用不同的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。與網(wǎng)橋相比，路由器在異構(gòu)網(wǎng)互連能力、擁塞控制能力和網(wǎng)段的隔離能力等方面都要強(qiáng)于網(wǎng)橋。81 另外，路由器能夠隔離廣播信息，從而可以將廣播風(fēng)暴的破壞性隔離在局部的網(wǎng)段之內(nèi)。路由器是局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間進(jìn)行互連的關(guān)鍵設(shè)備，通常的路由器都具有負(fù)載平衡、阻止廣播風(fēng)暴、控制網(wǎng)絡(luò)流量以及提高系統(tǒng)容錯(cuò)能力等功能。一般而言，路由器大都支持多協(xié)議，提供多種不同的物理接口，從而使不同廠(chǎng)家、不同規(guī)格的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品之間，以及不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)之間可以進(jìn)行非常有效的網(wǎng)絡(luò)互連。路由器的外形如圖3-17所示。82圖3-17路由器83 2)路由器的使用方式 從物理結(jié)構(gòu)上看，路由器和網(wǎng)橋沒(méi)有什么差別，它們都是由軟件和硬件兩部分組成的，而且網(wǎng)橋和路由器可以建立在同樣的硬件平臺(tái)上。但路由器在網(wǎng)絡(luò)層互連網(wǎng)絡(luò)，而網(wǎng)橋在數(shù)據(jù)鏈路層互連網(wǎng)絡(luò)。因此，使用路由器連接的網(wǎng)絡(luò)在處理方面的工作較多，為使路由器能以網(wǎng)橋的速度執(zhí)行任務(wù)，使用路由器連接時(shí)，需要使用并行處理機(jī)或RISC結(jié)構(gòu)。因此，一般路由器的價(jià)格比網(wǎng)橋貴。 路由器能在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)和介質(zhì)之間提供網(wǎng)絡(luò)互連的能力，用路由器可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)相互連接，如圖3-18所示。84 路由器工作在OSI七層模型的網(wǎng)絡(luò)層，因而它與網(wǎng)絡(luò)高層協(xié)議有關(guān)。 路由器在安裝時(shí)需有許多初始配置，所以它的安裝比較復(fù)雜。與網(wǎng)橋不同，路由器是與協(xié)議相關(guān)的，網(wǎng)間連接中每一種高層協(xié)議必須分開(kāi)配置，必須為每一種協(xié)議提供一個(gè)單獨(dú)協(xié)議的路由器。此外，由于路由器處于OSI七層模型的網(wǎng)絡(luò)層，所以網(wǎng)絡(luò)層以下的低層協(xié)議不能使用路由器。 綜上所述，路由器的主要作用是連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)和多種介質(zhì)，它最突出的特點(diǎn)是路徑選擇功能。85圖3-18用路由器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的連接86 3)路由器的分類(lèi) 路由器有下列幾種分類(lèi)： ●近程路由器和遠(yuǎn)程路由器； ●內(nèi)部路由器和外部路由器； ●靜態(tài)路由器和動(dòng)態(tài)路由器； ●單協(xié)議路由器和多協(xié)議路由器等。 從硬件配置的位置來(lái)分，路由器通常分為內(nèi)部路由器和外部路由器兩種。 路由器在工作時(shí)需要有初始路徑表，它使用這些表來(lái)識(shí)別其他網(wǎng)絡(luò)以及通往其他網(wǎng)絡(luò)的路徑和最有效的選擇方法。87 4)路由器的功能與特征 (1)路由器可以連接使用不同類(lèi)型傳輸介質(zhì)的局域網(wǎng)。 (2)路由器可以連接不同的網(wǎng)絡(luò)，如網(wǎng)絡(luò)編號(hào)不同的網(wǎng)絡(luò)；還可以在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)和不同傳輸介質(zhì)之間提供網(wǎng)絡(luò)互連，例如，一臺(tái)路由器可以連接若干個(gè)以太網(wǎng)和一個(gè)X.25網(wǎng)。 (3)路由器可以把廣播風(fēng)暴信息隔離在源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，從而減少和抑制了廣播風(fēng)暴。 (4)通過(guò)路由器發(fā)送數(shù)據(jù)的協(xié)議必須專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，以便支持路由選擇功能。例如IP、IPX和AppleTalk協(xié)議是可以支持路由選擇的協(xié)議，NetBEUI和DLC是不能進(jìn)行路由選擇的協(xié)議。88 (5)通常使用路由器將局域網(wǎng)連接到廣域網(wǎng)上。設(shè)計(jì)好的廣域網(wǎng)常常有多個(gè)通道，路由器能夠確保各個(gè)通道得到有效的使用。 (6)不需要相互通信的網(wǎng)絡(luò)之間保持永久連接。 (7)能夠提供可靠傳輸、優(yōu)先服務(wù)。 (8)使用路由器可使互連網(wǎng)絡(luò)保持自己的管理控制范圍，保證網(wǎng)絡(luò)的安全。89 5)路由器的使用特點(diǎn) (1)優(yōu)點(diǎn)： ●可以合理、智能地選擇最佳路徑； ●路由器也可以作為網(wǎng)橋，以處理不可路由的協(xié)議，例如NetBEUI； ●在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)和不同傳輸介質(zhì)之間提供網(wǎng)絡(luò)互連； ●使用路由器可使互連網(wǎng)絡(luò)保持自己的管理控制范圍，保證網(wǎng)絡(luò)的安全。90 (2)缺點(diǎn)： ●使用較多的時(shí)間進(jìn)行處理，致使網(wǎng)絡(luò)傳輸性能下降； ●安裝和維護(hù)困難； ●價(jià)格較高； ●路由器連接網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要它們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)層以上的各層采用相兼容的協(xié)議。91 5.網(wǎng)關(guān)(Gateway) 網(wǎng)關(guān)又稱(chēng)信關(guān)，它所實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)互連發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)層之上，是網(wǎng)絡(luò)層以上的互連設(shè)備的總稱(chēng)。 6.交換機(jī)(Switch) 交換機(jī)又稱(chēng)交換式集線(xiàn)器，分第二層交換機(jī)(功能相當(dāng)于網(wǎng)橋，工作在OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層)、第三層交換機(jī)(功能相當(dāng)于路由器，工作在OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層)和高層交換機(jī)(功能相當(dāng)于網(wǎng)關(guān)，工作在OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層之上)，其外形如圖3-19所示。92圖3-19交換機(jī)93 交換機(jī)的外形與集線(xiàn)器非常相似，其主要特點(diǎn)是：所有端口平時(shí)都不連通。當(dāng)工作站需要通信時(shí)，交換機(jī)能連通許多對(duì)端口，使每一對(duì)相互通信的工作站能像獨(dú)占通信媒體那樣，無(wú)沖突地傳輸數(shù)據(jù)；通信完成后斷開(kāi)連接。 交換機(jī)的交換方式有兩種，即直通方式和傳統(tǒng)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式。943.4以太網(wǎng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 3.4.1以太網(wǎng)的產(chǎn)品概述 1.以太網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 以太網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是總線(xiàn)型或星型，這是根據(jù)它的邏輯結(jié)構(gòu)定義的，其使用的介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制算法為“爭(zhēng)用型”。我們還應(yīng)該注意以太網(wǎng)中的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)的關(guān)系。95 2.以太網(wǎng)的訪(fǎng)問(wèn)控制方式 以太網(wǎng)的訪(fǎng)問(wèn)控制方式采用CSMA/CD方式。 3.以太網(wǎng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 以太網(wǎng)的產(chǎn)品符合IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率為10Mb/s。 以太網(wǎng)及其主要參數(shù)見(jiàn)表3-5和表3-6。96表3-5常用以太網(wǎng)的主要參數(shù)97表3-6以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)和主要參數(shù)

98 3.4.2

常見(jiàn)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 1.標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)(10Base-5) 標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)習(xí)慣上稱(chēng)為粗纜以太網(wǎng)，它采用RG-1150Ω同軸電纜為傳輸介質(zhì)，規(guī)定每個(gè)工作站均通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口板(AUI接口)、收發(fā)器電纜和收發(fā)器(Transceiver)與總線(xiàn)相連，如圖3-20所示。99圖3-2010Base-5網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)100 一個(gè)10Base-5的組網(wǎng)實(shí)例如圖3-20所示。 1)粗纜以太網(wǎng)的硬件基本配置

(1)網(wǎng)卡。 連網(wǎng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)需要一塊帶有15針AUI(DIX)接口的網(wǎng)卡。

(2)收發(fā)器。 粗纜以太網(wǎng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)需要通過(guò)一個(gè)安裝在總線(xiàn)同軸電纜上的外部收發(fā)器(帶有l(wèi)5針AUI接口)連入網(wǎng)內(nèi)。

(3)收發(fā)器電纜。 收發(fā)器電纜又稱(chēng)AUI電纜，用于節(jié)點(diǎn)中網(wǎng)卡與收發(fā)器的連接。

(4)電纜系統(tǒng)。101 粗纜以太網(wǎng)的電纜系統(tǒng)主要包括: ●RG-1150Ω粗同軸電纜；

●N-系列電纜連接頭，安置在粗同軸電纜的兩端；

●N-系列桶型連接器，在單根電纜不夠時(shí)，通過(guò)它連接兩條粗同軸電纜段； ●N-系列終端匹配器(也叫終端電阻),??安裝在粗同軸電纜的兩端，防止信號(hào)的反射，其中之一必須接地。102 (5)中繼器。 中繼器主要用來(lái)擴(kuò)展作為總線(xiàn)的同軸電纜的長(zhǎng)度和工作站(節(jié)點(diǎn))的個(gè)數(shù)。 一個(gè)使用中繼器擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)距離的10Base-5的組網(wǎng)實(shí)例如圖3-21所示。103圖3-21使用中繼器擴(kuò)展的10Base-5網(wǎng)絡(luò)104 2)粗纜以太網(wǎng)主要技術(shù)參數(shù) 根據(jù)中繼規(guī)則，在粗纜以太網(wǎng)中，當(dāng)不使用中繼器時(shí)，每段粗纜的最遠(yuǎn)傳輸距離為500m；如果使用中繼器，一個(gè)粗纜以太網(wǎng)中最多允許使用4個(gè)中繼器，連接5條最大長(zhǎng)度為500m的粗同軸電纜，則使用中繼器后的粗纜以太網(wǎng)的最大長(zhǎng)度不能超過(guò)2500m。每個(gè)以太網(wǎng)段中連入的節(jié)點(diǎn)數(shù)最多為100個(gè)，最多有3個(gè)網(wǎng)段接入工作站，最大站點(diǎn)數(shù)為300個(gè)，兩個(gè)相鄰的收發(fā)器之間的最小距離為2.5m，收發(fā)器電纜長(zhǎng)度為50m。105 3)粗纜以太網(wǎng)主要特點(diǎn) 使用粗纜以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，作用距離長(zhǎng)，并且適用于惡劣環(huán)境。由于粗纜線(xiàn)較貴，而且要求每個(gè)工作站都配置一個(gè)外部收發(fā)器和收發(fā)器電纜，因而成本較高、網(wǎng)絡(luò)投資較大，這是粗纜以太網(wǎng)的主要缺點(diǎn)。106 2.細(xì)纜以太網(wǎng)(10Base-2) 采用細(xì)同軸電纜作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)被稱(chēng)為細(xì)纜以太網(wǎng)。一個(gè)10Base-2的組網(wǎng)實(shí)例如圖3-22所示。107圖3-2210Base-2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)108 l)細(xì)纜以太網(wǎng)的硬件基本配置 (1)網(wǎng)卡。 連網(wǎng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要一塊網(wǎng)卡。如果連入普通臺(tái)式計(jì)算機(jī)，則需要一塊提供BNC接口的Ethernet網(wǎng)卡；如果連入便攜式計(jì)算機(jī)，則需要一塊PCMCIA卡或便攜式Ethernet網(wǎng)卡。 (2)?BNC-T型連接器。 細(xì)纜Ethernet的每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)BNC-T型連接器(簡(jiǎn)稱(chēng)BNC接口)連入網(wǎng)內(nèi)。 (3)電纜系統(tǒng)。109 用于細(xì)纜以太網(wǎng)的電纜系統(tǒng)主要包括: ●RG58A/U50Ω細(xì)同軸電纜； ●BNC電纜連接器，安置在細(xì)同軸電纜的兩端； ●BNC桶型連接器，在單根電纜不夠長(zhǎng)時(shí)，通過(guò)它連接兩條細(xì)同軸電纜段；

●BNC終端匹配器(也叫端接器或終端電阻),??安裝在細(xì)同軸電纜的兩端，防止信號(hào)的反射，其中之一必須接地。 (4)中繼器。110 2)細(xì)纜以太網(wǎng)主要技術(shù)參數(shù) 根據(jù)中繼規(guī)則，一個(gè)細(xì)纜以太網(wǎng)電纜每段最大長(zhǎng)度為185m，最多使用4個(gè)中繼器，所以最多連接5個(gè)電纜段，細(xì)纜的最大長(zhǎng)度可以達(dá)到925m。連入細(xì)纜以太網(wǎng)一段中的節(jié)點(diǎn)數(shù)目最多為30個(gè)，最多有3個(gè)網(wǎng)段接入工作站，最大站點(diǎn)數(shù)為90個(gè)；兩個(gè)相鄰的BNC-T型連接器的距離應(yīng)是0.5m的整數(shù)倍，最小距離為0.5m。每個(gè)段的兩端都必須安裝一個(gè)終端匹配器，并且有一端應(yīng)接地，BNC-T型連接器與網(wǎng)卡上的BNC接口必須直接連接，中間不得接入任何電纜。111 3)細(xì)纜以太網(wǎng)主要特點(diǎn) 與粗纜連接方式比較起來(lái)，細(xì)纜系統(tǒng)造價(jià)低廉，安裝容易。但由于電纜段中連入多個(gè)BNC-T型連接器，存在著多個(gè)BNC型連接頭和BNC-T型連接器的連接點(diǎn)，因而同軸電纜連接的故障率較高，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明大部分故障出在傳輸介質(zhì)方面，且故障不便查找和維護(hù)，某個(gè)站點(diǎn)的接頭故障將可能導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓，系統(tǒng)可靠性受到影響。細(xì)纜以太網(wǎng)多用于小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)和實(shí)驗(yàn)室中。112 3．雙絞線(xiàn)以太網(wǎng)(10Base-T) 10Base-T是采用無(wú)屏蔽的雙絞線(xiàn)電纜作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)，T(Twisted-pair)是雙絞線(xiàn)電纜的英文縮寫(xiě)。 使用集線(xiàn)器和雙絞線(xiàn)的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)分為單集線(xiàn)器結(jié)構(gòu)、多集線(xiàn)器級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)、可疊加集線(xiàn)器結(jié)構(gòu)。 1)雙絞線(xiàn)以太網(wǎng)基本硬件配置 (1)集線(xiàn)器(HUB)。 ①HUB的組網(wǎng)功能。 ②HUB的信號(hào)強(qiáng)化功能。113 ③HUB能自動(dòng)檢測(cè)“碰撞”，在檢測(cè)到“碰撞”信號(hào)后，會(huì)立即發(fā)送出一個(gè)阻塞(JAM)信號(hào)，以強(qiáng)化“沖突”信號(hào)，從而避免了由于介質(zhì)上信號(hào)的衰減而使其他工作站“無(wú)法”偵聽(tīng)的情況。 ④HUB能自動(dòng)指示出有故障的工作站，并切除其與網(wǎng)絡(luò)的通信。 2)雙絞線(xiàn)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu) (1)單集線(xiàn)器結(jié)構(gòu)。 典型的單集線(xiàn)器結(jié)構(gòu)組網(wǎng)實(shí)例如圖3-14所示。

(2)多集線(xiàn)器級(jí)聯(lián)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

114 對(duì)于規(guī)模較大，或節(jié)點(diǎn)(工作站)數(shù)超過(guò)單集線(xiàn)器的端口數(shù)目的以太網(wǎng)，通常采用多集線(xiàn)器級(jí)聯(lián)接結(jié)構(gòu)。多集線(xiàn)器級(jí)聯(lián)有兩種方法： ①使用雙絞線(xiàn)，通過(guò)RJ-45端口級(jí)聯(lián)，如圖3-23所示。115圖3-23雙集線(xiàn)器級(jí)聯(lián)的10Base-T網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)116 ②

使用同軸電纜、光纖，通過(guò)集線(xiàn)器提供的向上連接的端口實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)。 普通集線(xiàn)器一般都提供兩類(lèi)端口，一類(lèi)是用于連接節(jié)點(diǎn)(工作站或服務(wù)器)的RJ-45端口，這類(lèi)端口的數(shù)目一般是4、8、l2、16、24等；另一類(lèi)是可以連接粗纜的AUI端口或連接細(xì)纜的BNC端口，也可以是光纖連接端口，這些端口被稱(chēng)為向上連接端口。利用集線(xiàn)器的向上連接端口級(jí)聯(lián)可以擴(kuò)大局域網(wǎng)覆蓋范圍。如果使用細(xì)纜連接兩個(gè)集線(xiàn)器，細(xì)纜的單根電纜段的最大長(zhǎng)度為185m，那么網(wǎng)中兩節(jié)點(diǎn)的最大距離可達(dá)到385(l85+l00+100)m，如圖3-24所示。117圖3-2410Base-T通過(guò)細(xì)纜級(jí)聯(lián)的雙集線(xiàn)器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)118 (3)可疊加集線(xiàn)器以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。 可疊加集線(xiàn)器適用于中、小企業(yè)連網(wǎng)環(huán)境。使用可疊加集線(xiàn)器以太網(wǎng)的典型結(jié)構(gòu)如圖3-25所示。119圖3-25可疊加集線(xiàn)器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)120 3)雙絞線(xiàn)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) (1)優(yōu)點(diǎn)。

●檢測(cè)故障容易。 ●安裝、管理和使用簡(jiǎn)單。 ●成本低。 ●擴(kuò)展方便。 ●改變網(wǎng)絡(luò)布局容易。 ●網(wǎng)絡(luò)組建方便靈活。121 (2)缺點(diǎn)。 ●中央節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷過(guò)重，HUB出現(xiàn)故障將導(dǎo)致整段或全部網(wǎng)絡(luò)癱瘓。 ●雙絞線(xiàn)的抗干擾能力弱，因此選擇時(shí)應(yīng)十分注意它的電器特性，如阻抗、電容和延遲等。只有慎重選擇并測(cè)試雙絞線(xiàn)的型號(hào)和實(shí)際參數(shù)，才能充分發(fā)揮10Base-T網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)處，保證網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行。 ●通信線(xiàn)路利用率低。122 綜上所述，雖然各種類(lèi)型的局域網(wǎng)上的傳輸介質(zhì)可以是粗纜、細(xì)纜、雙絞線(xiàn)和光纖，但是從當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，局域網(wǎng)正在由早期的粗纜、細(xì)纜向雙絞線(xiàn)和光纖轉(zhuǎn)換，網(wǎng)絡(luò)的類(lèi)型也正由單一形式向混合形式轉(zhuǎn)換。其中最常見(jiàn)的是雙絞線(xiàn)以太網(wǎng)和光纖形式的干線(xiàn)網(wǎng)混合連接，這主要是因?yàn)榇蠖鄶?shù)的辦公室內(nèi)已裝有雙絞線(xiàn)，而光纖能提供優(yōu)良的傳輸特性，如速度高、抗干擾能力強(qiáng)以及傳輸距離長(zhǎng)等。我們也常從經(jīng)濟(jì)上考慮，使用粗纜、細(xì)纜作為干線(xiàn)與雙絞線(xiàn)以太網(wǎng)的混合連接形式。1233.5高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)3.5.1FDDI 光纖分布數(shù)據(jù)接口(FDDI，F(xiàn)iberDistributedDataInterface)標(biāo)準(zhǔn)是在20世紀(jì)80年代中期開(kāi)發(fā)的。它提供了快于以太網(wǎng)或令牌環(huán)的高速數(shù)據(jù)通信。該標(biāo)準(zhǔn)由ANSIX3T9.5標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)定義，它提供的訪(fǎng)問(wèn)方法可在忙碌網(wǎng)絡(luò)上獲得有效的數(shù)據(jù)吞吐量。FDDI真正超過(guò)了以太網(wǎng)和令牌環(huán)，數(shù)據(jù)吞吐率為100?Mb/s。例如，一本完整的大不列顛百科全書(shū)在FDDI網(wǎng)段上發(fā)送只需20s的時(shí)間。124 FDDI在單一光纖線(xiàn)纜段上支持50個(gè)節(jié)點(diǎn)，最終的傳輸能力是每秒傳輸450000個(gè)幀。這個(gè)速率是以太網(wǎng)能力的30倍，以太網(wǎng)的最大傳輸速率是15000個(gè)幀每秒。FDDI支持由音頻、視頻和實(shí)時(shí)應(yīng)用組成的網(wǎng)絡(luò)通信。 1．訪(fǎng)問(wèn)方法 FDDI在網(wǎng)絡(luò)通信中采用令牌傳遞，這一點(diǎn)與令牌環(huán)的訪(fǎng)問(wèn)方法類(lèi)似。FDDI與標(biāo)準(zhǔn)令牌環(huán)不同之處在于采用了計(jì)時(shí)的令牌訪(fǎng)問(wèn)方法。FDDI令牌沿網(wǎng)絡(luò)環(huán)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳遞到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。125 如果節(jié)點(diǎn)沒(méi)有傳輸數(shù)據(jù)的需要，則它拾起令牌并將其發(fā)給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。如果持有令牌的節(jié)點(diǎn)需要傳輸數(shù)據(jù)，則允許它在固定的時(shí)間內(nèi)發(fā)送盡可能多的幀，這段固定時(shí)間稱(chēng)為目標(biāo)令牌輪轉(zhuǎn)時(shí)間(TTRT，TargetTokenRotationTime)。由于FDDI采用計(jì)時(shí)令牌方法，所以在給定時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)上有可能存在由多個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的多個(gè)幀，這種能力使FDDI成為“高吞吐量體系結(jié)構(gòu)(High-throughInputArchitecture)”。126 一旦某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送了一幀，該幀就到達(dá)網(wǎng)絡(luò)環(huán)上的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)要確定該幀是否發(fā)給自己，并且要檢查幀是否出錯(cuò)。如果該節(jié)點(diǎn)是預(yù)期的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，則它將該幀標(biāo)記為已讀過(guò)。同樣，如果任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到一個(gè)錯(cuò)誤，它就將幀中的一個(gè)狀態(tài)位打上標(biāo)記指出這是一個(gè)錯(cuò)誤狀態(tài)。當(dāng)該幀返回到源發(fā)節(jié)點(diǎn)時(shí)，源發(fā)節(jié)點(diǎn)通過(guò)讀返回幀就能確定它是否被目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收，同時(shí)檢查是否出現(xiàn)傳輸錯(cuò)誤。如果檢測(cè)到一個(gè)錯(cuò)誤，則必須重傳該幀。如沒(méi)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則源發(fā)節(jié)點(diǎn)從環(huán)上吸收該幀。圖3-26說(shuō)明了FDDI計(jì)時(shí)令牌訪(fǎng)問(wèn)方法。127圖3-26計(jì)時(shí)令牌訪(fǎng)問(wèn)法128 FDDI可發(fā)送兩類(lèi)包：同步包和異步包。同步傳輸用于對(duì)時(shí)間敏感的傳輸，例如音頻、視頻和實(shí)時(shí)傳輸(需要連續(xù)傳輸?shù)膽?yīng)用)；異步傳輸用于通常的數(shù)據(jù)傳輸(不必連續(xù)突發(fā)發(fā)送)。在一個(gè)給定的網(wǎng)絡(luò)上，TTRT的值等于每個(gè)節(jié)點(diǎn)的同步傳輸時(shí)間加上每個(gè)節(jié)點(diǎn)的最大幀繞環(huán)運(yùn)行一周所需的時(shí)間總和。 FDDI令牌由前導(dǎo)碼、起始定界符、幀控制和結(jié)尾定界符字段組成。129 2．FDDI錯(cuò)誤管理 FDDI節(jié)點(diǎn)監(jiān)督兩種網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤情形：長(zhǎng)時(shí)間無(wú)活動(dòng)和長(zhǎng)時(shí)間不出現(xiàn)令牌。在第一種情況下，假定令牌已丟失；而在第二種情況下，可推測(cè)某一節(jié)點(diǎn)在連續(xù)不斷地傳輸數(shù)據(jù)。 如果存在任何一種錯(cuò)誤情況，檢測(cè)到出錯(cuò)的節(jié)點(diǎn)發(fā)出一系列稱(chēng)為聲明幀(ClaimFrame)的特殊幀。聲明幀包含了一個(gè)建議的TTRT值。第一個(gè)節(jié)點(diǎn)立即停止傳輸，環(huán)上的第二個(gè)節(jié)點(diǎn)將自己建議的TTRT值與前一節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的值進(jìn)行比較。比較之后，它就將較小的那個(gè)值放入聲明幀傳給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。直到聲明幀到達(dá)最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)，就選出了最小的TTRT值。此時(shí)，通過(guò)傳輸令牌而對(duì)環(huán)進(jìn)行初始化，新的TTRT值將傳到每個(gè)節(jié)點(diǎn)，直到到達(dá)最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)為止。130 3．FDDI物理連通性 FDDI既可與單模光纖一起使用，也可與多模光纖一起使用。單模光纖線(xiàn)纜允許一束光進(jìn)入光導(dǎo)纖維，而多模光纖線(xiàn)纜則允許在給定時(shí)間內(nèi)多束光進(jìn)入光導(dǎo)纖維。 單模光纖用于網(wǎng)絡(luò)“主干”(連接網(wǎng)絡(luò)的主要線(xiàn)纜)，在這里數(shù)據(jù)必須長(zhǎng)距離傳輸。多模光纖則可應(yīng)用于涉及短距離傳輸?shù)淖烂婀ぷ鹘M。 FDDI網(wǎng)絡(luò)具有數(shù)據(jù)傳輸冗余度，這種冗余帶來(lái)了很強(qiáng)的可靠性。冗余是通過(guò)同時(shí)使用兩個(gè)環(huán)達(dá)到的。一個(gè)環(huán)被定義為用于信息傳輸?shù)闹髀酚?，另一個(gè)環(huán)則為被傳輸?shù)男畔⑻峁┝藗浞萋酚?。?dāng)主環(huán)出現(xiàn)故障時(shí)，次環(huán)變?yōu)橹鳝h(huán)。在次環(huán)上運(yùn)行的數(shù)據(jù)與主環(huán)上運(yùn)行的數(shù)據(jù)方向相反。圖3-27說(shuō)明了FDDI雙環(huán)。131圖3-27高速雙環(huán)132 如果在FDDI主環(huán)上發(fā)生一個(gè)故障，線(xiàn)纜的邏輯體系結(jié)構(gòu)提供了繞接(Wrapping)功能。這意味著信號(hào)被導(dǎo)向備份路由，由此曲折迂回形成一個(gè)單環(huán)。圖3-28顯示了容錯(cuò)繞接方式。133圖3-28容錯(cuò)繞接134 FDDI可連接兩類(lèi)節(jié)點(diǎn)。A類(lèi)節(jié)點(diǎn)可同時(shí)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)上，它們是由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成的(如集中器)，網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)可以重新配置環(huán)以便繞接成單環(huán)，該類(lèi)節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為雙連接站DAS(DualAttachmentStation)。B類(lèi)節(jié)點(diǎn)為單連接站SAS(SingleAttachmentStation)，這些節(jié)點(diǎn)通過(guò)A類(lèi)設(shè)備連接到FDDI網(wǎng)絡(luò)上，是服務(wù)器或工作站，只能連接到一個(gè)方向的環(huán)路之中。當(dāng)某個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，由DAS將它旁路，使主環(huán)繼續(xù)工作，如圖3-29所示。135圖3-29用集中器DAS組成FDDI136 3.5.2ATM網(wǎng)絡(luò) 多個(gè)通信標(biāo)準(zhǔn)，例如以太網(wǎng)、令牌環(huán)和FDDI等的存在已經(jīng)表明需要一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，由CCITT開(kāi)發(fā)的異步傳輸模式(ATM，AsynchronousTransferMode)就是這樣一種標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)在網(wǎng)絡(luò)互連操作性上已獲得廣泛的認(rèn)可。ATM被認(rèn)可主要與下列三個(gè)因素相關(guān)： ●它是為處理數(shù)據(jù)、音頻和視頻傳輸而設(shè)計(jì)的； ●它可用于LAN和WAN通信，因?yàn)樵诘乩砭嚯x上存在著很大的靈活性； ●它能滿(mǎn)足高速通信。137 許多網(wǎng)絡(luò)必須使用單獨(dú)的媒體來(lái)傳輸音頻、視頻和數(shù)據(jù)，因?yàn)槊恳活?lèi)信息的傳輸特征各不相同。音頻和視頻傳輸傾向于沿電纜的連續(xù)信號(hào)流，而且視頻信號(hào)要占據(jù)很大的帶寬。數(shù)據(jù)傳輸所需的帶寬較小，但是突發(fā)傳輸。由于ATM能在單一網(wǎng)絡(luò)媒體上處理音頻、視頻和數(shù)據(jù)，所以它能極大地節(jié)約網(wǎng)絡(luò)資源。ATM可同時(shí)用于LAN和WAN通信，因而消除了區(qū)分短距離和長(zhǎng)距離網(wǎng)絡(luò)的需求。

138 如果所有的用戶(hù)只實(shí)現(xiàn)一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(例如ATM)，則局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的連通將相當(dāng)簡(jiǎn)單。ATM因其能以千兆字節(jié)的速度處理數(shù)據(jù)傳輸從而引起網(wǎng)絡(luò)工業(yè)界的注意。當(dāng)越來(lái)越多的組織由于面向?qū)ο蟆⒍嗝襟w和客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器應(yīng)用而承受極大的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)吞吐量的壓力時(shí)，ATM提供了更大的靈活性。 ATM格式的包稱(chēng)為信元(Cell)，信元的長(zhǎng)度是固定的53個(gè)字節(jié)，其中包括一個(gè)5字節(jié)的信元頭(Header)與48字節(jié)的用戶(hù)數(shù)據(jù)。ATM是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)進(jìn)行連接的，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)支配著信元從源到達(dá)目的地所取的路徑(見(jiàn)圖3-30)。139圖3-30ATM路徑選擇140 交換技術(shù)允許網(wǎng)絡(luò)處理許多不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)傳送需求。與共享總線(xiàn)技術(shù)相比，ATM交換的優(yōu)點(diǎn)可歸納為以下幾點(diǎn)： ●?ATM交換使得數(shù)據(jù)能以與發(fā)送數(shù)據(jù)類(lèi)型相應(yīng)的訪(fǎng)問(wèn)速度傳輸； ●?ATM允許使用高帶寬； ●每個(gè)ATM連接(通信會(huì)話(huà))都有自己的帶寬； ●?ATM定義的連接過(guò)程更加清楚，因?yàn)檫@是由交換機(jī)點(diǎn)到點(diǎn)處理的。1413.5.3快速以太網(wǎng)技術(shù)1．100Base-T快速以太網(wǎng)100Base-T是在雙絞線(xiàn)上傳送l00Mb/s基帶信號(hào)的以太網(wǎng)，仍使用IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，即CSMA/CD協(xié)議，這種以太網(wǎng)又稱(chēng)為快速以太網(wǎng)(FastEthernet)?？焖僖蕴W(wǎng)典型結(jié)構(gòu)如圖3-31所示。142圖3-31快速以太網(wǎng)和交換式以太網(wǎng)的典型組網(wǎng)圖143 快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)除使用雙絞線(xiàn)外，還可使用光纜。根據(jù)所使用的網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的不同，已經(jīng)制定了以下三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)： ●100Base-T使用兩對(duì)5類(lèi)UTP和STP雙絞錢(qián)(網(wǎng)段長(zhǎng)度100～150m)； ●100Base-T4使用四對(duì)3~5類(lèi)UTP雙絞線(xiàn)(網(wǎng)段長(zhǎng)度100～150m)； ●100Base-FX使用光纜(多模光纖網(wǎng)段長(zhǎng)度2000m，單模光纖網(wǎng)段長(zhǎng)度10000m)。144 1)?100Base-T快速以太網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 100Base-T是在雙絞線(xiàn)以太網(wǎng)(10Base-T)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種快速以太網(wǎng)。 100Base-T快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)10Base-T標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展，它保留了10Base-T在介質(zhì)存取控制(MAC)層的CSMA/CD訪(fǎng)問(wèn)控制方法與數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸袷健? 快速以太網(wǎng)與10Base-T明顯不同之處是其物理層所支持的傳輸介質(zhì)和信號(hào)編碼方式不同。 100Base-T采用的介質(zhì)獨(dú)立接口MII(MediaIndependentInterface)將MAC層與傳輸介質(zhì)分開(kāi)。該接口分別支持100Base-TX、100Base-T4和100Base-FX，如表3-7所示。145表3-7三種快速以太網(wǎng)的物理層規(guī)范

146 2)100Base-T快速以太網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn) (1)100Base-T協(xié)議是10Base-T協(xié)議的擴(kuò)展，因此，可以很容易地將10Base-T網(wǎng)絡(luò)升級(jí)為100Mb/s的高速以太網(wǎng)。 (2)組網(wǎng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)需要將原來(lái)的部分10Base-T網(wǎng)卡更新為100Base-T網(wǎng)卡。100Base-T網(wǎng)卡一般都具有很強(qiáng)的自適應(yīng)性能，可以自動(dòng)識(shí)別10Mb/s和100Mb/s工作模式。也就是說(shuō)，100Base-T網(wǎng)絡(luò)允許兩種工作方式并存于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)之中。

147 (3)100Base-T支持5類(lèi)非屏蔽雙絞線(xiàn)，因而不用更換全部傳輸介質(zhì)就可以將10Mb/s以太網(wǎng)絡(luò)升級(jí)為100Mb/s高速以太網(wǎng)。 (4)根據(jù)實(shí)際需要購(gòu)置若干個(gè)交換式集線(xiàn)器。100Base-T網(wǎng)卡可以與交換式集線(xiàn)器連接，因此，可以將10Base-T、100Base-T和交換式局域網(wǎng)技術(shù)集成到一起。 由于100Base-T高速以太網(wǎng)具有很高的帶寬，因此，可以用它作為中、小型局域網(wǎng)的主干網(wǎng)絡(luò)，這樣可以實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有的10Mb/s以太網(wǎng)的無(wú)縫連接和集成，或者與交換式以太網(wǎng)結(jié)合，提高網(wǎng)絡(luò)性能，消除網(wǎng)絡(luò)傳輸中的瓶頸問(wèn)題。148 2．100Base-T高速交換式以太網(wǎng) 交換式快速局域網(wǎng)是在10/100Base-T雙絞線(xiàn)以太網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種高速網(wǎng)絡(luò)，它采用的關(guān)鍵設(shè)備是交換式集線(xiàn)器，簡(jiǎn)稱(chēng)交換機(jī)。交換式集線(xiàn)器與傳統(tǒng)上使用的共享式集線(xiàn)器的主要區(qū)別介紹如下。1)共享介質(zhì)式的傳統(tǒng)快速局域網(wǎng) 我們將符合10Base-T標(biāo)準(zhǔn)的、基于共享介質(zhì)工作原理的集線(xiàn)器稱(chēng)為共享式集線(xiàn)器。共享式集線(xiàn)器是10Base-T網(wǎng)絡(luò)上使用的中心控制設(shè)備，它的工作原理是建立在共享介質(zhì)基礎(chǔ)上的，相應(yīng)的介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法是CSMA/CD、令牌環(huán)和令牌總線(xiàn)。這些訪(fǎng)問(wèn)控制方法保證了各節(jié)點(diǎn)能夠公平地使用傳輸介質(zhì)。149 2)交換式的快速局域網(wǎng) 交換式以太網(wǎng)由一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)組成，交換式集線(xiàn)器是交換式局域網(wǎng)上使用的中心控制設(shè)備。在交換式局域網(wǎng)中，可以通過(guò)交換式集線(xiàn)器為所有節(jié)點(diǎn)建立并行、獨(dú)立和專(zhuān)用速率的連接。150 交換式以太網(wǎng)的特點(diǎn)是： (1)充分保護(hù)原有雙絞線(xiàn)以太網(wǎng)的投資，可以充分使用大部分的設(shè)施，例如可以保持原有的傳輸介質(zhì)、網(wǎng)卡等。 (2)可以將原來(lái)超載的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分割，或者是在原有基礎(chǔ)上擴(kuò)展新的主干網(wǎng)。 (3)可以向每個(gè)節(jié)點(diǎn)提供專(zhuān)用的帶寬，因此可以確保專(zhuān)用服務(wù)器或客戶(hù)機(jī)在帶寬和延時(shí)方面的要求。 (4)可以支持廣泛的傳輸介質(zhì)，例如3、4、5類(lèi)UTP和光纖等。當(dāng)從10Base-T升級(jí)時(shí)可以只更新網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，而不必重新布線(xiàn)。151 3.5.4100VG-AnyLAN技術(shù) 100VG-AnyLAN也是100Mb/s的高速局域網(wǎng)，它綜合了現(xiàn)有以太網(wǎng)和令牌環(huán)的優(yōu)點(diǎn)。IEEE也為此技術(shù)制定了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)802.12。100VG-AnyLAN常簡(jiǎn)寫(xiě)為100VG。100VG技術(shù)不僅提高了局域網(wǎng)的傳輸速率，而且還改進(jìn)了CSMA/CD協(xié)議中的某些部分以更好地支持多媒體傳輸，這正是100VG技術(shù)很有競(jìng)爭(zhēng)力的原因。 100VG以100Mb/s的速率傳輸以太網(wǎng)和令牌環(huán)的幀信息，能使用多種傳輸媒體。152 100VG是一種無(wú)沖突局域網(wǎng)，用戶(hù)可以在此網(wǎng)絡(luò)上獲得高達(dá)95％的吞吐量。它在媒體接入控制MAC子層運(yùn)行一種新的協(xié)議——需求優(yōu)先級(jí)(DemandPriority)協(xié)議。各工作站有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，要向中心集線(xiàn)器發(fā)出請(qǐng)求，每個(gè)請(qǐng)求都標(biāo)有優(yōu)先級(jí)。一般的數(shù)據(jù)為普通優(yōu)先級(jí)，而對(duì)時(shí)間敏感的多媒體應(yīng)用數(shù)據(jù)(如話(huà)音、活動(dòng)圖像)則可定為高級(jí)優(yōu)先級(jí)。中心集線(xiàn)器使用一種循環(huán)仲裁過(guò)程來(lái)管理網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)。它對(duì)各節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求連續(xù)進(jìn)行快速循環(huán)掃描，檢查來(lái)自節(jié)點(diǎn)的服務(wù)請(qǐng)求。153 高級(jí)優(yōu)先級(jí)的請(qǐng)求可在普通優(yōu)先級(jí)請(qǐng)求之前優(yōu)先接入網(wǎng)絡(luò)，因而可保證對(duì)時(shí)間敏感的一些應(yīng)用提供所需的實(shí)時(shí)服務(wù)。集線(xiàn)器接收輸入的數(shù)據(jù)幀并將其導(dǎo)向具有匹配目的地址的端口，從而提供了固有的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全性。優(yōu)先級(jí)的標(biāo)記(高級(jí)的或普通的)由用戶(hù)應(yīng)用軟件完成。標(biāo)記信息作為幀信息的一部分被送往媒體接入控制MAC子層。 l00VG支持10Base-T和令牌環(huán)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌虼爽F(xiàn)有的10Base-T以太網(wǎng)和令牌環(huán)的用戶(hù)可以很方便地將現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)為100?Mb/s速率的網(wǎng)絡(luò)。100Base-T還可通過(guò)FDDI或ATM與廣域網(wǎng)相連。154 3.5.5千兆位以太網(wǎng) 千兆位以太網(wǎng)(GigabitEthernet)仍保留著10Base-T的幀格式，具有相同的媒體訪(fǎng)問(wèn)控制方法CSMA/CD和組網(wǎng)方法，只是把每個(gè)比特的發(fā)送時(shí)間由100?ns降低到了1?ns。為了適應(yīng)高速傳輸，千兆位以太網(wǎng)的傳輸媒體采用光纖或短距離雙絞線(xiàn)，并定義了一種千兆位媒體專(zhuān)用接口GMII(GigabitMediaIndependentInterface)，用以將MAC子層和物理層分隔開(kāi)，使物理層在實(shí)現(xiàn)1000?Mb/s速率時(shí)所使用的傳輸媒體和信號(hào)編碼方式的變化不影響MAC子層。千兆位物理層標(biāo)準(zhǔn)支持多種傳輸媒體，目前IEEE802.3委員會(huì)制定了四種傳輸媒體標(biāo)準(zhǔn)：155 ●?1000Base-SX：使用波長(zhǎng)為850nm的多模光纖，光纖長(zhǎng)度可以達(dá)到300~550m； ●?1000Base-LX：使用波長(zhǎng)為1300nm的單模光纖，光纖長(zhǎng)度可達(dá)3000m； ●?1000Base-CX：使用屏蔽雙絞線(xiàn)，其長(zhǎng)度可達(dá)25m； ●?1000Base-T：使用5類(lèi)非屏蔽雙絞線(xiàn)，其長(zhǎng)度可以達(dá)到100m。

156 于是，可以按以下方法使用以太網(wǎng)組建企業(yè)網(wǎng)：桌面系統(tǒng)采用10Mb/s的以太網(wǎng)，部門(mén)系統(tǒng)采用速率為100Mb/s的100Base-T網(wǎng)絡(luò)，企業(yè)級(jí)采用速率為1000Mb/s的千兆位以太網(wǎng)。由于這三種以太網(wǎng)有很多相似之處，并且很多企業(yè)已經(jīng)大量使用了10Base-T，因而這樣升級(jí)不會(huì)遇到困難。1573.6虛擬局域網(wǎng) VLAN的劃分有三種方式：基于端口(Port)、基于MAC地址和基于IP地址。通過(guò)劃分VLAN，可以把數(shù)據(jù)交換限制在各個(gè)虛擬網(wǎng)的范圍內(nèi)，從而減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)廣播包的傳輸，提高了網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率；同時(shí)各虛擬網(wǎng)之間不能直接進(jìn)行通信，而必須通過(guò)路由器轉(zhuǎn)發(fā)，起到了隔離端口的作用，為高級(jí)安全控制提供了可能，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的安全性。158 VLAN的適用性很廣，在數(shù)據(jù)交換較頻繁或?qū)W(wǎng)絡(luò)安全性要求比較高的環(huán)境均可使用，如： (1)在智能小區(qū)、校園、企業(yè)等應(yīng)用環(huán)境，使用VLAN可使不同VLAN間的機(jī)器不能互相訪(fǎng)問(wèn)，為網(wǎng)絡(luò)安全的控制提供良好保障。 (2)在游戲廳、多媒體實(shí)驗(yàn)室、大中型企業(yè)等環(huán)境，使用VLAN可大大減少網(wǎng)絡(luò)中不必要的數(shù)據(jù)交換的數(shù)量，杜絕廣播風(fēng)暴，提升網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。159 3.6.1虛擬局域網(wǎng)的特征 如圖3-32所示，以太網(wǎng)交換機(jī)在物理上將一個(gè)局域網(wǎng)分割成個(gè)別的沖突域，每個(gè)網(wǎng)段是一個(gè)廣播域的一部分，在一個(gè)交換機(jī)上的網(wǎng)段總數(shù)與一個(gè)廣播域相等，這表示所有網(wǎng)段上的所有節(jié)點(diǎn)都可以看到從網(wǎng)段上的各節(jié)點(diǎn)送出的廣播。160圖3-32傳統(tǒng)的局域網(wǎng)分段161 虛擬局域網(wǎng)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或用戶(hù)的邏輯分組，不受物理交換機(jī)網(wǎng)段的限制。不管網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的物理網(wǎng)段的位置怎樣，在虛擬局域網(wǎng)上的設(shè)備或用戶(hù)都可以根據(jù)功能、部門(mén)、應(yīng)用程序等來(lái)重新分組。虛擬局域網(wǎng)的設(shè)置是在交換機(jī)中通過(guò)軟件來(lái)完成的，它建立了一個(gè)不受物理區(qū)段限制且被視為子網(wǎng)的單一廣播域，廣播幀只會(huì)在相同的虛擬局域網(wǎng)內(nèi)的連接端口之間交換。 在使用交換式設(shè)備的局域網(wǎng)中，使用虛擬局域網(wǎng)拓?fù)涫且粋€(gè)非常經(jīng)濟(jì)有效的方式，它將網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)群轉(zhuǎn)化為虛擬工作組，而不用考慮網(wǎng)絡(luò)的物理位置。圖3-33即為虛擬局域網(wǎng)拓?fù)涞囊粋€(gè)例子。162圖3-33虛擬局域網(wǎng)拓?fù)鋱D163 虛擬局域網(wǎng)的主要特點(diǎn)如下： (1)虛擬局域網(wǎng)工作在OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層或網(wǎng)絡(luò)層中。 (2)虛擬局域網(wǎng)之間的通信由網(wǎng)絡(luò)層的路由所提供。 (3)虛擬局域網(wǎng)提供了一種控制網(wǎng)絡(luò)廣播的方法。 (4)網(wǎng)絡(luò)管理員可以將指定用戶(hù)劃分到特定的虛擬局域網(wǎng)中。 使用虛擬局域網(wǎng)有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)使用虛擬局域網(wǎng)技術(shù)，可以很方便地將交換端口與連接的用戶(hù)邏輯定義為工作組。164 (2)通過(guò)多個(gè)交換機(jī)將連接端口的用戶(hù)分組，虛擬局域網(wǎng)可以擴(kuò)充單一的建筑結(jié)構(gòu)、相互連接的建筑，甚至是廣域網(wǎng)(WAN)。 (3)虛擬局域網(wǎng)提供了一個(gè)有效的機(jī)制，用來(lái)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變動(dòng)，降低了集線(xiàn)器與路由器重新分布的成本。許多移動(dòng)需要重新布線(xiàn)，幾乎所有的移動(dòng)都需要新的工作站定址，而且集線(xiàn)器與路由器也要重新組態(tài)。使用虛擬局域網(wǎng)可以控制這些變動(dòng)，重新劃分工作組，同時(shí)能做到： ●去掉用戶(hù)之間的物理邊界； ●當(dāng)用戶(hù)移動(dòng)時(shí)，增加解決方案的結(jié)構(gòu)靈活性； ●提供主干系統(tǒng)組件間的互通性。165 (4)虛擬局域網(wǎng)可以提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。傳統(tǒng)的共享式局域網(wǎng)的問(wèn)題是很容易被滲透，只要嵌入可以使用的連接端口，接入的用戶(hù)便可以訪(fǎng)問(wèn)區(qū)段中所有的流量。越大的分組，潛在的滲透訪(fǎng)問(wèn)