第四章 以太網(wǎng)交換技術(shù)

2局域網(wǎng)是將較小地里區(qū)域內(nèi)的各種數(shù)據(jù)通信設(shè)備連接在一起組成的通信網(wǎng)絡(luò)。從硬件的角度看，一個(gè)局域網(wǎng)那個(gè)是由計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)適配器、傳輸媒體及其他連接設(shè)備組成的集合體。從軟件的角度看，局域網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的同一調(diào)度下給網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)提供文件、打印和通信等軟硬件資源共享服務(wù)功能。從體系結(jié)構(gòu)看，一個(gè)局域網(wǎng)是由一系列層次結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議定義的。3第一種是功能上的定義，將局域網(wǎng)定義為一組臺(tái)式計(jì)算機(jī)和其它設(shè)備，在有限的地理范圍內(nèi)，通過(guò)傳輸媒體以允許用戶(hù)相互通信和共享計(jì)算機(jī)資源的方式互連在一起的系統(tǒng)。另外一種是技術(shù)上的定義，由特定類(lèi)型的傳輸媒體（如電纜、光纜和無(wú)線(xiàn)媒體）和網(wǎng)絡(luò)適配器互連在一起的計(jì)算機(jī)，并受網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)監(jiān)控的系統(tǒng)。4在傳輸速率為10Mbps的以太網(wǎng)（Ethernet）廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上，速率為100Mbps、1Gbps的高速Ethernet已進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。由于速率為10Gbps以太網(wǎng)的物理層使用的是光纖通道技術(shù)，因此它有兩種不同的物理層，一個(gè)應(yīng)用于局域網(wǎng)的物理層，另一個(gè)應(yīng)用于廣域網(wǎng)與城域網(wǎng)的物理層。對(duì)于廣域網(wǎng)應(yīng)用，10Gbps以太網(wǎng)使用了光纖通道技術(shù)。由于10Gbps以太網(wǎng)的出現(xiàn)，以太網(wǎng)工作的范圍已經(jīng)從校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)主流選型的局域網(wǎng)，擴(kuò)大到了城域網(wǎng)與廣域網(wǎng)。51、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2、傳輸介質(zhì)3、訪問(wèn)控制方法通過(guò)局域網(wǎng)的三要素去理解每種局域網(wǎng)。6局域網(wǎng)的特點(diǎn)：（1）較小的地域范圍：通常在幾米到幾十千米之內(nèi)，常用于辦公室、機(jī)關(guān)、工廠、學(xué)校等內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)，但一般認(rèn)為距離是0.1～25km。（2）高傳輸率和低誤碼率：一般為10～1000Mbps，萬(wàn)兆局域網(wǎng)也已出現(xiàn)。其誤碼率一般在10-11～10-8之間。（3）局域網(wǎng)的傳輸延遲小，一般在及毫秒～幾十毫秒之間。（4）局域網(wǎng)一般為一個(gè)單位所建，在單位或部門(mén)內(nèi)部控制管理和使用。（5）使用多種傳輸介質(zhì)：包括雙絞線(xiàn)、同軸電纜、光纖等。（6）易于安裝、組建和維護(hù)，具有較強(qiáng)的靈活性。7（1）對(duì)等網(wǎng)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)非結(jié)構(gòu)化地訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)資源。對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中的每一臺(tái)設(shè)備可以同時(shí)是客戶(hù)機(jī)和服務(wù)器。（2）客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通常將基于服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)劃分為服務(wù)器和客戶(hù)機(jī)。這種網(wǎng)絡(luò)引進(jìn)了層次結(jié)構(gòu)，它是為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大所需的各種支持功能設(shè)計(jì)的。（3）無(wú)盤(pán)工作站網(wǎng)無(wú)盤(pán)工作站顧名思義就是沒(méi)有硬盤(pán)的計(jì)算機(jī)，是基于服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)的一種結(jié)構(gòu)。無(wú)盤(pán)工作站利用網(wǎng)卡上的啟動(dòng)芯片與服務(wù)器連接，使用服務(wù)器的硬盤(pán)空間進(jìn)行資源共享。81.服務(wù)器運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NOS），提供硬盤(pán)、文件數(shù)據(jù)及打印機(jī)共享等服務(wù)功能，是網(wǎng)絡(luò)控制的核心。2.工作站可以有自己的操作系統(tǒng)，能獨(dú)立工作。3.網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備將工作站式服務(wù)器連到網(wǎng)絡(luò)上，實(shí)現(xiàn)資源共享和相互通信，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和電信號(hào)匹配。包括網(wǎng)卡和接口設(shè)備。4.傳輸介質(zhì)目前常用的傳輸介質(zhì)有雙絞線(xiàn)、同軸電纜、光纖等，室內(nèi)布線(xiàn)常用5類(lèi)及超5類(lèi)雙絞線(xiàn)，而樓與樓之間用光纖連接。9局域網(wǎng)的定義和組成LAN支持多對(duì)多的通信，即連在LAN中任何一個(gè)設(shè)備都能與網(wǎng)上的任何其他設(shè)備直接進(jìn)行通信。LAN中的“設(shè)備”是廣義的，它包括在傳輸介質(zhì)上的任何設(shè)備。LAN地域范圍是適中的，通常在10km之內(nèi)。LAN是通過(guò)物理信道通信的，常用介質(zhì)有同軸電纜、雙絞線(xiàn)和光纖等。LAN的信道以適中的數(shù)據(jù)速率傳輸信息。局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)參考模型

IEEE802標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)參考模型結(jié)合局域網(wǎng)自身特點(diǎn)，參考OSI/RM，IEEE802提出了局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的參考模型（LAN/RM），它與OSI/RM的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖所示。LAN/RM中物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能如下：（1）物理層（2）數(shù)據(jù)鏈路層①介質(zhì)訪問(wèn)控制層MAC②邏輯鏈路控制層LLCIEEE802標(biāo)準(zhǔn)IEEE802為局域網(wǎng)LAN內(nèi)的數(shù)字設(shè)備提供了一套連接的標(biāo)準(zhǔn)，后來(lái)又?jǐn)U大到城域網(wǎng)MAN。這些標(biāo)準(zhǔn)分別是：IEEE802.1AIEEE802.1BIEEE802.2IEEE802.3IEEE802.4IEEE802.5IEEE802.6IEEE802.7IEEE802.8IEEE802.9IEEE802.10IEEE802.11IEEE802.12局域網(wǎng)介質(zhì)訪問(wèn)控制方式載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)法令牌環(huán)訪問(wèn)控制方式令牌總線(xiàn)訪問(wèn)控制方式總線(xiàn)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：所有結(jié)點(diǎn)都通過(guò)網(wǎng)卡直接連接到一條作為公共傳輸介質(zhì)的總線(xiàn)上?？偩€(xiàn)通常采用雙絞線(xiàn)或同軸電纜作為傳輸介質(zhì)。所有結(jié)點(diǎn)都可以通過(guò)總線(xiàn)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，但一段時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)結(jié)點(diǎn)通過(guò)總線(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)。在“共享介質(zhì)”方式的總線(xiàn)型局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)中，必須解決多個(gè)結(jié)點(diǎn)訪問(wèn)總線(xiàn)的介質(zhì)訪問(wèn)控制(MAC，mediumaccesscontrol)問(wèn)題。解決共享介質(zhì)帶來(lái)的“沖突”問(wèn)題。16“多路訪問(wèn)”表示多臺(tái)計(jì)算機(jī)直接連接在一根總線(xiàn)上?！拜d波監(jiān)聽(tīng)”是指每一個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測(cè)一下總線(xiàn)上是否有其他計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有，則暫時(shí)不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生碰撞。“沖突檢測(cè)”就是計(jì)算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測(cè)信道上的信號(hào)電壓大小。“退避”發(fā)生沖突的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，要推遲（退避）一個(gè)隨機(jī)時(shí)間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。（二進(jìn)制指數(shù)退避算法）B向

D發(fā)送數(shù)據(jù)

C

DAE匹配電阻（用來(lái)吸收總線(xiàn)上傳播的信號(hào)）匹配電阻不接受不接受不接受接受B只有D接受B發(fā)送的數(shù)據(jù)17載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)法載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)（CSMA，CarrierSenseMultipleAccess）是一種適合于總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的具有信道檢測(cè)功能的分布式介質(zhì)訪問(wèn)控制方法，其控制手段稱(chēng)之為“載波偵聽(tīng)”。實(shí)際上，當(dāng)一個(gè)站開(kāi)始發(fā)送信息時(shí)，檢測(cè)到本次發(fā)送有無(wú)沖突的時(shí)間很短，它不超過(guò)該站點(diǎn)與距離該站點(diǎn)最遠(yuǎn)站點(diǎn)信息傳輸時(shí)延的2倍。假設(shè)A站點(diǎn)與距離A站最遠(yuǎn)B站點(diǎn)的傳輸時(shí)延為T(mén)（圖4-1所示），那么2T就作為一個(gè)時(shí)間單位。CSMA/CD又被稱(chēng)之為“先聽(tīng)后講，邊聽(tīng)邊講”，其具體工作過(guò)程概括如下：（1）先偵聽(tīng)信道，如果信道空閑則發(fā)送信息。（2）如果信道忙，則繼續(xù)偵聽(tīng)，直到信道空閑時(shí)立即發(fā)送。（3）發(fā)送信息后進(jìn)行沖突檢測(cè)，如發(fā)生沖突，立即停止發(fā)送，并向總線(xiàn)上發(fā)出一串阻塞信號(hào)（連續(xù)幾個(gè)字節(jié)全1），通知總線(xiàn)上各站點(diǎn)沖突已發(fā)生，使各站點(diǎn)重新開(kāi)始偵聽(tīng)與競(jìng)爭(zhēng)。（4）已發(fā)出信息的各站點(diǎn)收到阻塞信號(hào)后，等待一段隨機(jī)時(shí)間，重新進(jìn)入偵聽(tīng)發(fā)送階段。CSMA/CD發(fā)送過(guò)程可描述如圖4-2所示。

CSMA/CD發(fā)送過(guò)程流程圖CSMA按其算法的不同存在以下三種方式：（1）非-堅(jiān)持CSMA（2）P-堅(jiān)持CSMA（3）1-堅(jiān)持CSMACSMA/CD聽(tīng)Packet當(dāng)PCA要發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)包給PCD的時(shí)候,首先PCA要先聽(tīng)HUB的鏈路上是否有數(shù)據(jù)在跑,如果有那么PCA等待,如果沒(méi)有那么PCA將數(shù)據(jù)包發(fā)出.這樣的做法是由于HUB上的鏈路是共享的,所以采用了發(fā)數(shù)據(jù)包之前先進(jìn)行沖突檢測(cè)的方法,那么我們稱(chēng)為CSMA/CD.PCAPCBPCCPCD空閑CSMA/CD聽(tīng)有數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)發(fā)繼續(xù)聽(tīng)HUB上的鏈路是共享的,所以如果HUB上有數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)發(fā),那么此時(shí)PCA需要等待.CSMA/CD聽(tīng)Packet現(xiàn)在的情況是PCA和PCC都要發(fā)數(shù)據(jù),但是兩人剛才都檢測(cè)到HUB上是空閑的.那么兩人都發(fā).結(jié)果發(fā)生了沖突.兩人都同時(shí)啟動(dòng)BACKOFF動(dòng)作.隨機(jī)的生成一個(gè)秒數(shù),再發(fā)數(shù)據(jù)包.如果再與其他PC發(fā)送的數(shù)據(jù)包沖突.那么再次BACKOFF,BACKOFF一共可進(jìn)行15次.PCAPCBPCCPCD空閑聽(tīng)Packet隨機(jī)秒數(shù)隨機(jī)秒數(shù)BACKOFF令牌環(huán)訪問(wèn)控制方式令牌環(huán)是一種適用于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的分布式介質(zhì)訪問(wèn)控制方式，已由IEEE802委員會(huì)建議成為局域網(wǎng)控制協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)之一，即IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)。在令牌環(huán)網(wǎng)中，令牌也叫通行證，它具有特殊的格式和標(biāo)記。令牌有“忙（Busy）”和“空閑（Free）”兩種狀態(tài)。具有廣播特性的令牌環(huán)訪問(wèn)控制方式，還能使多個(gè)站點(diǎn)接收同一個(gè)信息幀，同時(shí)具有對(duì)發(fā)送站點(diǎn)自動(dòng)應(yīng)答的功能。其訪問(wèn)控制過(guò)程如圖4-3所示。傳送過(guò)程返回本節(jié)令牌總線(xiàn)訪問(wèn)控制方式令牌總線(xiàn)訪問(wèn)控制方式（Token-Bus）是在綜合了CSMA/CD訪問(wèn)控制方式和令牌環(huán)訪問(wèn)控制方式的優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上形成的一種介質(zhì)訪問(wèn)控制方式。令牌總線(xiàn)控制方式主要用于總線(xiàn)型或樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。該方式是在物理總線(xiàn)上建立一個(gè)邏輯環(huán)。如圖所示，一個(gè)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，如果指定每一個(gè)站點(diǎn)在邏輯上相互連接的前后地址，就可構(gòu)成一個(gè)邏輯環(huán)。如圖中A→B→D→E→A（C站點(diǎn)沒(méi)有連入令牌總線(xiàn)中）。圖總線(xiàn)結(jié)構(gòu)中的令牌環(huán)返回本節(jié)僅適用于IEEE802.5的令牌環(huán)（TokenRing）網(wǎng)，“令牌”在環(huán)型鏈路中依次傳遞，所用的傳輸介質(zhì)一般是同軸電纜。網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，建設(shè)費(fèi)用低。傳輸速度較快。在令牌環(huán)網(wǎng)中允許的傳輸速率達(dá)16Mbps，比普通的10Mbps以太網(wǎng)要快許多。維護(hù)困難。擴(kuò)展性差。訪問(wèn)控制方法：令牌。30容易實(shí)現(xiàn)。所使用的傳輸介質(zhì)一般都采用雙絞線(xiàn)，這種傳輸介質(zhì)相對(duì)來(lái)說(shuō)成本較低。結(jié)點(diǎn)擴(kuò)展、移動(dòng)方便。維護(hù)容易。一個(gè)結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障不會(huì)影響其他結(jié)點(diǎn)的連接，可隨意拆走故障結(jié)點(diǎn)。采用廣播傳送方式，只要任何一個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，網(wǎng)絡(luò)中的其他結(jié)點(diǎn)都可以收到，存在著一定的安全隱患。數(shù)據(jù)傳輸速度快。訪問(wèn)控制方法：共享式網(wǎng)絡(luò)：CSMA/CD（集線(xiàn)器）交換式網(wǎng)絡(luò)：轉(zhuǎn)發(fā)表。（交換機(jī)）311.專(zhuān)用服務(wù)器結(jié)構(gòu)又稱(chēng)為“工作站/文件服務(wù)器”結(jié)構(gòu)，由若干臺(tái)微機(jī)工作站與1臺(tái)或多臺(tái)文件服務(wù)器通過(guò)通信線(xiàn)路連接起來(lái)組成工作站存取服務(wù)器文件，共享存儲(chǔ)設(shè)備。2．客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器模式（Client/Server，C/S）安裝服務(wù)器軟件的計(jì)算機(jī)稱(chēng)為服務(wù)器。安裝客戶(hù)端軟件的計(jì)算機(jī)稱(chēng)為客戶(hù)機(jī)。3．瀏覽器/服務(wù)器模式（Browser/Server，B/S）B/S結(jié)構(gòu)是隨著Internet技術(shù)的興起，對(duì)C/S模式應(yīng)用的擴(kuò)展，是一種三層結(jié)構(gòu)，用戶(hù)工作界面是通過(guò)IE瀏覽器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（通用的客戶(hù)機(jī)）3233美國(guó)電氣與電子工程師協(xié)會(huì)IEEE（InstituteofElectricalandElectronicEngineers）于1980年2月成立了局域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（簡(jiǎn)稱(chēng)IEEE802委員會(huì)），專(zhuān)門(mén)進(jìn)行局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制定。經(jīng)過(guò)多年的努力，IEEE802委員會(huì)公布了一系列標(biāo)準(zhǔn)，稱(chēng)為IEEE802標(biāo)準(zhǔn)。34將局域網(wǎng)鏈路層劃分為兩個(gè)子層，即介質(zhì)訪問(wèn)控制（MediumAccessControl，MAC）子層和邏輯鏈路控制（LogicalLinkControl，LLC）子層。物理層的功能是：實(shí)現(xiàn)位（亦稱(chēng)比特流）的傳輸與接收、同步前序（Preamble）的產(chǎn)生與刪除等，該層規(guī)定了所使用的信號(hào)、編碼和介質(zhì)，規(guī)定了有關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和傳輸速率。（例如，曼徹斯特編碼、100M等）35與接入各種傳輸介質(zhì)有關(guān)的問(wèn)題都放在MAC子層。MAC子層還負(fù)責(zé)在物理層的基礎(chǔ)上進(jìn)行無(wú)差錯(cuò)的通信。更具體地講，MAC子層的主要功能如下。（1）將上層交下來(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）比特差錯(cuò)檢測(cè)。（4）尋址。數(shù)據(jù)鏈路層中與介質(zhì)接入無(wú)關(guān)的部分都集中在LLC子層。更具體些講，LLC子層的主要功能如下。（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)。36（1）IEEE802.1A概述和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，IEEE802.1B尋址，網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)際互連。（2）IEEE802.2邏輯鏈路控制。（3）IEEE802.3CSMA/CD總線(xiàn)訪問(wèn)控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范。（4）IEEE802.4令牌總線(xiàn)訪問(wèn)控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范。（5）IEEE802.5令牌環(huán)網(wǎng)訪問(wèn)控制方法及物理層規(guī)范。（6）IEEE802.6城域網(wǎng)訪問(wèn)控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范。（7）IEEE802.7寬帶技術(shù)。（8）IEEE802.8光纖技術(shù)（FDDI在802.3，802.4，802.5中的使用）。（9）IEEE802.9綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）技術(shù)。（10）IEEE802.10局域網(wǎng)安全技術(shù)。（11）IEEE802.1l無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)。（12）IEEE802.12新型高速局域網(wǎng)（100Mb/s）。3738以太網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)：在LLC不變的情況下，只需改變MAC便能夠適應(yīng)不同的介質(zhì)和訪問(wèn)方法，LLC與介質(zhì)材料相對(duì)無(wú)關(guān)。除數(shù)據(jù)鏈路層分割為兩個(gè)子層外，物理層確定了兩個(gè)接口，即介質(zhì)相關(guān)接口（MDI）和連接單元接口（AUI）。MDI隨介質(zhì)而改變，但不影響LLC和MAC的工作。介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議：CSMA/CD。39100BASE-T的一個(gè)顯著特點(diǎn)是它盡可能地采用了IEEE802.3以太網(wǎng)的成熟技術(shù)，因而很容易被移植到傳統(tǒng)以太網(wǎng)的環(huán)境中。100BASE-T和傳統(tǒng)以太網(wǎng)的不同之處在與物理層。原10Mbit/s以太網(wǎng)的附屬單元接口由新的媒體無(wú)關(guān)接口所代替。IEEE802.3u新標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了以下3種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn)。100BASE-TX：支持兩對(duì)五類(lèi)非屏蔽雙絞線(xiàn)（UTP）或兩對(duì)一類(lèi)屏蔽雙絞線(xiàn)（STP）。一對(duì)五類(lèi)UTP或一對(duì)一類(lèi)STP用于發(fā)送，而另一對(duì)雙絞線(xiàn)用于接受。因此，100BASE-TX是一個(gè)全雙工系統(tǒng)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)可以同時(shí)以100Mbps的速率發(fā)送與接收數(shù)據(jù)。100BASE-T4：支持四對(duì)三類(lèi)非屏蔽雙絞線(xiàn)，其中三對(duì)用于數(shù)據(jù)傳輸，一對(duì)用于沖突檢測(cè)。100BASE-FX：支持二芯的多?；騿文９饫w。100BASE-FX主要是用于高速主干網(wǎng)，從結(jié)點(diǎn)到集線(xiàn)器的距離可以達(dá)到2km，它是一種全雙工系統(tǒng)。40411998年2月正式批準(zhǔn)了千兆以太網(wǎng)的IEEE802.3z標(biāo)準(zhǔn)。1000BASE-T標(biāo)準(zhǔn)定義了千兆介質(zhì)專(zhuān)用接口（GigabitMediaIndepentInterface），它將MAC子層與物理層分隔開(kāi)，這樣，物理層在實(shí)現(xiàn)1000Mbps速率時(shí)所使用的傳輸介質(zhì)和信號(hào)編碼方式的變化不會(huì)影響MAC子層。主要目標(biāo)是制定一個(gè)千兆位以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的主要任務(wù)如下。（1）允許以1000Mb/s的速度進(jìn)行半雙工和全雙工操作。（2）使用802．3以太網(wǎng)幀格式。（3）使用CSMA/CD訪問(wèn)方式，提供為每個(gè)沖突域分配一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的支持。（4）使用10BASE-T和100BASE-T技術(shù)，提供向后兼容性。421000BASE-T標(biāo)準(zhǔn)可以支持多種傳輸介質(zhì)，有以下4種有關(guān)傳輸介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn):①1000BASE-T，使用5類(lèi)非屏蔽雙絞線(xiàn)，雙絞線(xiàn)長(zhǎng)度可以達(dá)到100m。②1000BASE-CX，使用屏蔽雙絞線(xiàn)，雙絞線(xiàn)長(zhǎng)度可以達(dá)到25m。③1000BASE-LX，使用波長(zhǎng)為1300nm的單模光纖，長(zhǎng)度可達(dá)1300nm的單模光纖，長(zhǎng)度可達(dá)3000m。④1000BASE-SX，實(shí)用波長(zhǎng)為850nm的多模光纖，長(zhǎng)度可達(dá)300～550m。43IEEE協(xié)會(huì)在2002年6月12日，批準(zhǔn)了10Gbps以太網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)——802.3ae。萬(wàn)兆以太網(wǎng)與快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)一樣，是全雙工的，因此它本身沒(méi)有距離限制。它的優(yōu)點(diǎn)是減少了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，兼容現(xiàn)有的局域網(wǎng)技術(shù)并將其擴(kuò)展到廣域網(wǎng)，同時(shí)有望降低系統(tǒng)費(fèi)用，并提供更快、更新的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。萬(wàn)兆以太網(wǎng)最主要的特點(diǎn)包括:（1）保留802.3以太網(wǎng)的幀格式；（2）保留802.3以太網(wǎng)的最大幀長(zhǎng)和最小幀長(zhǎng)；（3）只使用全雙工工作方式，徹底改變了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的半

雙工的廣播工作方式；（4）使用光纖作為傳輸介質(zhì)（而不使用銅線(xiàn)）；（5）使用點(diǎn)到點(diǎn)鏈路，支持星型結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)；（6）數(shù)據(jù)率非常高，不直接和端用戶(hù)相連；（7）創(chuàng)造了新的光物理介質(zhì)相關(guān)（PMD）子層。44萬(wàn)兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)包括10GBASE-X、10GBASE-R和10GBASE-W3種類(lèi)型。10GBASE-X使用一種特緊湊包裝，含有1個(gè)較簡(jiǎn)單的WDM器件、4個(gè)接收器和4個(gè)在1300nm波長(zhǎng)附近以大約25nm為間隔工作的激光器，每一對(duì)發(fā)送器/接收器在3.125Gbps速度（數(shù)據(jù)流速度為2.5Gbps）下工作。10GBASE-R是一種使用64B/66B編碼（不是在千兆以太網(wǎng)中所用的8B/10B）的串行接口，數(shù)據(jù)流為10.000Gbps，因而產(chǎn)生的時(shí)鐘速率為10.3Gbps。10GBASE-W是廣域網(wǎng)接口，與SONETOC-192兼容，其時(shí)鐘為9.953Gbps，數(shù)據(jù)流為9.585Gbps。45交換式局域網(wǎng)是指以數(shù)據(jù)鏈路層的幀或更小的數(shù)據(jù)單元（信元）為數(shù)據(jù)交換單位，以交換設(shè)備為基礎(chǔ)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。交換式局域網(wǎng)的核心設(shè)備是局域網(wǎng)交換機(jī)，局域網(wǎng)交換機(jī)可以在它的多個(gè)端口之間建立多個(gè)并發(fā)連接。典型的交換式局域網(wǎng)是交換式以太網(wǎng)（SwitchedEthernet），它的核心部件是以太網(wǎng)交換機(jī)（EthernetSwitch）。46以太網(wǎng)交換機(jī)可以有多個(gè)端口，每個(gè)端口可以單獨(dú)與一個(gè)結(jié)點(diǎn)連接，也可以與一個(gè)共享介質(zhì)式的以太網(wǎng)集線(xiàn)器（Hub）連接。如果一個(gè)端口只連接一個(gè)結(jié)點(diǎn)，那么這個(gè)結(jié)點(diǎn)就可以獨(dú)占l0Mbps的帶寬，這類(lèi)端口通常被稱(chēng)作“獨(dú)享l0Mbps端口”；如果一個(gè)端口連接一個(gè)以太網(wǎng)集線(xiàn)器，那么這個(gè)端口將被以太網(wǎng)中的多個(gè)結(jié)點(diǎn)所共享，這類(lèi)端口被稱(chēng)為“共享l0Mbps端口”。47（1）獨(dú)占傳輸通道，獨(dú)占帶寬。（2）靈活的接口速度。（3）高度的可擴(kuò)充性和網(wǎng)絡(luò)延展性。（4）易于管理、便于調(diào)整網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的分布，有效地利用網(wǎng)絡(luò)帶寬。（5）交換式局域網(wǎng)可以與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)兼容，如交換式以太網(wǎng)與以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)完全兼容，它們能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)縫連接。（6）互聯(lián)不同標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)。局域網(wǎng)交換機(jī)具有自動(dòng)轉(zhuǎn)換幀格式的功能，因此它能夠互聯(lián)不同標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)，如在一臺(tái)交換機(jī)上能集成以太網(wǎng)、FDDI和ATM。48LAN交換模式?jīng)Q定了當(dāng)交換機(jī)端口接收到一個(gè)幀時(shí)將如何處理這個(gè)幀。因此包（或分組）通過(guò)交換機(jī)所需要的時(shí)間取決于所選的交換模式。交換模式有如下三種。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式直通模式不分段方式存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式：可以在接收緩沖里進(jìn)行CRC檢查、幀太短（<64B），幀太長(zhǎng)（>1518B）。還可以匹配速度。直通模式：僅將幀頭放到接收緩沖，只檢查目的MAC地址。不分段方式：也稱(chēng)為改進(jìn)的直通模式。（提供差錯(cuò)檢驗(yàn)）49生成樹(shù)協(xié)議拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的思路是:不論網(wǎng)橋(交換機(jī))之間采用怎樣物理聯(lián)接,網(wǎng)橋(交換機(jī))能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)沒(méi)有環(huán)路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)路，這個(gè)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)路必須是樹(shù)型的。生成樹(shù)協(xié)議還能夠確定有足夠的連接通向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)部分。所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)要么進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，要么進(jìn)入阻塞狀態(tài),這樣就建立了整個(gè)局域網(wǎng)的生成樹(shù)。當(dāng)首次連接網(wǎng)橋或者網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，網(wǎng)橋都將進(jìn)行生成樹(shù)拓?fù)涞闹匦掠?jì)算。為穩(wěn)定的生成樹(shù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇一個(gè)根橋,從一點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)到另一點(diǎn),出現(xiàn)兩以上條路徑時(shí)只能選擇一條距離根橋最短的活動(dòng)路徑。生成樹(shù)協(xié)議這樣的控制機(jī)制可以協(xié)調(diào)多個(gè)網(wǎng)橋(交換機(jī))共同工作,使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以避免因?yàn)橐粋€(gè)接點(diǎn)的失敗導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接功能的丟失,而且冗余設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)路不會(huì)出現(xiàn)廣播風(fēng)暴。生成樹(shù)協(xié)議（SpanningTreeProtocol，STP）是網(wǎng)橋或交換機(jī)使用的協(xié)議，在后臺(tái)運(yùn)行，用于阻止網(wǎng)絡(luò)第二層上產(chǎn)生回路（Loop）。50VLAN是為解決以太網(wǎng)的廣播問(wèn)題和安全性而提出的一種協(xié)議，它在以太網(wǎng)幀的基礎(chǔ)上增加了VLAN頭，用VLANID把用戶(hù)劃分為更小的工作組，限制不同工作組間的用戶(hù)二層互訪，每個(gè)工作組就是一個(gè)虛擬局域網(wǎng)。擬局域網(wǎng)的好處是可以限制廣播范圍，并能夠形成虛擬工作組，動(dòng)態(tài)管理網(wǎng)絡(luò)。511.根據(jù)端口來(lái)劃分VLAN許多VLAN廠商都利用交換機(jī)的端口來(lái)劃分VLAN成員。被設(shè)定的端口都在同一個(gè)廣播域中。2.根據(jù)MAC地址劃分VLAN根據(jù)每個(gè)主機(jī)的MAC地址來(lái)劃分，即對(duì)每個(gè)MAC地址的主機(jī)都配置它屬于哪個(gè)組。這種劃分方法的最大優(yōu)點(diǎn)就是當(dāng)用戶(hù)物理位置移動(dòng)時(shí)，即從一個(gè)交換機(jī)換到其他的交換機(jī)時(shí)，VLAN不用重新配置。3.根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層劃分VLAN根據(jù)每個(gè)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)層地址或協(xié)議類(lèi)型（如果支持多協(xié)議）劃分，雖然這種劃分方法是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址，比如IP地址，但它不是路由，與網(wǎng)絡(luò)層的路由毫無(wú)關(guān)系。4.根據(jù)IP組播劃分VLANIP組播實(shí)際上也是一種VLAN的定義，即認(rèn)為一個(gè)組播組就是一個(gè)VLAN，這種劃分的方法將VLAN擴(kuò)大到了廣域網(wǎng)，因此這種方法具有更大的靈活性，而且也很容易通過(guò)路由器進(jìn)行擴(kuò)展，當(dāng)然這種方法不適合局域網(wǎng)，主要是效率不高。521.減少了因網(wǎng)絡(luò)成員變化所帶來(lái)的開(kāi)銷(xiāo)使用VLAN最大的優(yōu)點(diǎn)就是能夠減少網(wǎng)絡(luò)中用戶(hù)的增加、刪除、移動(dòng)等工作帶來(lái)的隱含開(kāi)銷(xiāo)。2.虛擬工作組3.減少了路由器的使用在沒(méi)有路由器的情況下，使用VLAN的可支持虛擬局域網(wǎng)的交換機(jī)可以很好地控制廣播流量。4.有效地控制網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴5.增加了網(wǎng)絡(luò)的安全性不使用VLAN時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的所有成員都可以訪問(wèn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的其他所有計(jì)算機(jī)，資源安全性沒(méi)有保證，同時(shí)加大了產(chǎn)生廣播風(fēng)暴的可能性。使用VLAN后，根據(jù)用戶(hù)的應(yīng)用類(lèi)型5354無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)是指通過(guò)無(wú)線(xiàn)接入終端、無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)、無(wú)線(xiàn)路由器、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用相關(guān)網(wǎng)絡(luò)傳輸標(biāo)準(zhǔn)所建立起來(lái)的局域網(wǎng)絡(luò)55（1）無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，常見(jiàn)的有適合于筆記本電腦的PCMCIA接口和USB接口兩種。（2）無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋（AP）也稱(chēng)為訪問(wèn)接入點(diǎn)，是在有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡之間傳遞信號(hào)，同時(shí)具有網(wǎng)絡(luò)管理的功能，一般一個(gè)AP可同時(shí)支持20～30臺(tái)計(jì)算機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)。（3）天線(xiàn)天線(xiàn)是將信號(hào)源的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳送到遠(yuǎn)處，傳送的距離有信號(hào)源的輸出功率和天線(xiàn)本身的增益值決定。天線(xiàn)分為指向型和全向型兩種，前者適合于長(zhǎng)距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)使用，后者適合于會(huì)場(chǎng)等小范圍區(qū)域使用。56（1）IEEE802.1lb標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)使用2.4GHz的頻段，采用直接序列擴(kuò)頻技術(shù)（DSSS）和補(bǔ)償碼鍵控調(diào)制技術(shù)（CCK），數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到11Mbps。（2）IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)使用5GHz的頻段，采用跳頻展頻技術(shù)（FHSS），數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到54Mbps。由于IEEE802.1lb的最高數(shù)據(jù)傳輸速率僅達(dá)到11Mbps，（3）IEEE802.1lg標(biāo)準(zhǔn)。2001年11月，推出了新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.1lg，它混合了IEEE802.1lb采用的補(bǔ)償碼鍵控調(diào)制技術(shù)(CCK)和IEEE802.1la采用跳頻擴(kuò)頻技術(shù)（FHSS）。既可以在2.4GHz的頻段提供11Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，也可以在5GHz的頻段提供54Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)藍(lán)牙使用2.4GHz的頻段，采用擴(kuò)頻技術(shù)，在藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)終端和無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)中間提供低功率、低成本、較安全的短距離數(shù)據(jù)傳送。藍(lán)牙技術(shù)能夠提供1Mbps左右的流量。目前在業(yè)界受到了廣泛的支持，尤其在移動(dòng)電話(huà)界的利用率較高。57優(yōu)點(diǎn)：（1）網(wǎng)絡(luò)建立成本低。（2）可靠性高。（3）移動(dòng)性好。缺點(diǎn)：（1）傳輸速率低。（2）通信盲點(diǎn)。（3）外界干擾。（4）安全性。58根據(jù)局域網(wǎng)的組建規(guī)模和所采用的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的不同，所用到的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備就不相同，組建網(wǎng)絡(luò)的難易程度和建設(shè)費(fèi)用也不相同。組建一般過(guò)程：1、需求分析2、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3、設(shè)備選型4、安裝和調(diào)試

硬件組裝：雙絞線(xiàn)制作、交換機(jī)安裝、網(wǎng)卡安裝等

軟件安裝：操作系統(tǒng)安裝與配置、網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序安裝、

網(wǎng)絡(luò)組件安裝與設(shè)置等。5、管理與維護(hù)59粗纜以太網(wǎng)，又稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)，即10BASE-5。10表示信號(hào)在電纜上的傳輸速率為10Mbps；BASE表示電纜上的信號(hào)是基帶信號(hào)；5表示每一段電纜的最大長(zhǎng)度是500m。主要組網(wǎng)設(shè)備：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（AUIcable）和收發(fā)器（Transceiver）與總線(xiàn)相聯(lián)60①最大網(wǎng)段長(zhǎng)度是500m；②工作站到收發(fā)器的最大距離是50m；③站點(diǎn)間的最小距離是2.5m；④最大網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)數(shù)目是300個(gè)；⑤每段最大站點(diǎn)數(shù)目是100個(gè)；⑥最大網(wǎng)段數(shù)是5個(gè)，最多使用4個(gè)中繼器，其中3個(gè)網(wǎng)段可以連接站點(diǎn)；⑦最大網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度是2500m；⑧干線(xiàn)段的每一端均需有一個(gè)50Ω的終端電阻，其中之一必須接地。61主要組網(wǎng)設(shè)備細(xì)同軸電纜（細(xì)纜）作為傳輸介質(zhì)。10BASE-2使用了RG-58型細(xì)纜和BNC-T型連接器，以線(xiàn)性總線(xiàn)進(jìn)行布線(xiàn)。收發(fā)器的功能被移植到網(wǎng)卡上，因此，網(wǎng)絡(luò)更加簡(jiǎn)單，更便于使用，性能價(jià)格比也較高。然而，它卻限制了信號(hào)能夠傳送的最大距離。細(xì)纜以太網(wǎng)的每個(gè)結(jié)點(diǎn)通過(guò)BNC-T型連接器和帶有BNC接口的網(wǎng)卡連入網(wǎng)內(nèi)。62①最大網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)數(shù)為90個(gè)；②每個(gè)網(wǎng)段最多支持30個(gè)結(jié)點(diǎn)；③結(jié)點(diǎn)間的最小距離是0.5m；④最大網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度為925m；⑤最大網(wǎng)段長(zhǎng)度為185m；⑥最大網(wǎng)段數(shù)是5個(gè)，最多