1、第4章 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò),本章內(nèi)容 局域網(wǎng)的特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù) 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 共享信道的介質(zhì)訪問控制方法 以太網(wǎng)（Ethernet） *高速局域網(wǎng) *無線局域網(wǎng)（WLAN）,4.1 局域網(wǎng)（LAN）概述,1. 特點(diǎn) 覆蓋范圍小 房間、建筑物、園區(qū)范圍 距離25km 高傳輸速率 10Mb/s1000Mb/s 低誤碼率 10-8 10-11 拓?fù)洌嚎偩€、星形、環(huán)形 介質(zhì)：UTP、Fiber、COAX 私有性：自建、自管、自用,2. 局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（邏輯、物理） 總線型、星形、環(huán)形、樹形 介質(zhì)訪問方法 CSMA/CD、Token-passing 信號傳輸形式 基帶、寬帶 以上三種技術(shù)決定了

2、局域網(wǎng)的特征,LAN典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),總線型: 所有結(jié)點(diǎn)都直接連接到共享信道 星型 : 所有結(jié)點(diǎn)都連接到中央結(jié)點(diǎn) 環(huán)型 : 節(jié)點(diǎn)通過點(diǎn)到點(diǎn)鏈路與相鄰節(jié)點(diǎn)連接,Bus,Star,Ring,A,B,C,A,D,C,B,A,B,C,A,T,3. 局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu),局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802（ISO8802） IEEE802是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系列：IEEE802, IEEE802.1IEEE802.14 其體系結(jié)構(gòu)只包含了兩個(gè)層次：數(shù)據(jù)鏈路層，物理層 數(shù)據(jù)鏈路層又分為邏輯鏈路控制和介質(zhì)訪問控制兩個(gè)子層,IEEE802標(biāo)準(zhǔn)系列中的主要標(biāo)準(zhǔn),802.2 - 邏輯鏈路控制 802.3 - CSMA/CD（以太網(wǎng)） 80

3、2.4 - Token Bus （令牌總線） 802.5 - Token Ring（令牌環(huán)） 802.6 - 分布隊(duì)列雙總線DQDB - MAN標(biāo)準(zhǔn) 802.8 FDDI（光纖分布數(shù)據(jù)接口） 802.11 WLAN（無線局域網(wǎng)）,IEEE802體系結(jié)構(gòu)示意圖,數(shù)據(jù)鏈路層在不同的子標(biāo)準(zhǔn)中定義 分別對應(yīng)于LLC子層和MAC子層,局域網(wǎng)的物理層,功能： 位流的傳輸； 同步前序的產(chǎn)生與識別； 信號編碼和譯碼。 IEEE802定義了多種物理層，以適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)和不同的介質(zhì)訪問控制方法。 兩個(gè)接口： 連接單元接口（AUI）可選，僅用于粗同軸電纜 介質(zhì)相關(guān)接口（MDI） 屏蔽不同介質(zhì)的特性，使之不影響M

4、AC子層的操作,局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層,按功能劃分為兩個(gè)子層：LLC和MAC 功能分解的目的： 將功能中與硬件相關(guān)的部分和與硬件無關(guān)的部分分開，以適應(yīng)不同的傳輸介質(zhì)。 解決共享信道(如總線)的介質(zhì)訪問控制問題，使幀的傳輸獨(dú)立于傳輸介質(zhì)和介質(zhì)訪問控制方法。 LLC： 與介質(zhì)、拓?fù)錈o關(guān)； MAC：與介質(zhì)、拓?fù)湎嚓P(guān)。,LLC子層功能： 建立/釋放邏輯連接 成幀/拆幀 差錯(cuò)控制 幀序號處理 提供某些網(wǎng)絡(luò)層功能 MAC子層功能： 成幀/拆幀 實(shí)現(xiàn)、維護(hù)MAC協(xié)議 差錯(cuò)檢測 尋址 對不同的LAN標(biāo)準(zhǔn)，它們的LLC子層都是一樣的，區(qū)別僅在MAC子層（和物理層）。,PA,LLC的幀結(jié)構(gòu),高層PDU,LLC首部,M

5、AC首部,MAC尾部,局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層和高層,IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)沒有定義網(wǎng)絡(luò)層和更高層： 沒有路由選擇功能 局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較簡單，一般不需中間轉(zhuǎn)接 流量控制、尋址、排序、差錯(cuò)控制等功能由數(shù)據(jù)鏈路層完成 網(wǎng)絡(luò)層和更高層通常由協(xié)議軟件（如TCP/IP協(xié)議、IPX/SPX協(xié)議）和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。,4.2 介質(zhì)訪問控制方法,局域網(wǎng)使用廣播信道（多點(diǎn)訪問，隨機(jī)訪問），多個(gè)站點(diǎn)共享同一信道。問題： 各站點(diǎn)如何訪問共享信道？ 如何解決同時(shí)訪問造成的沖突（信道爭用）？ 解決以上問題的方法稱為介質(zhì)訪問控制方法。 兩類介質(zhì)共享技術(shù)： 靜態(tài)分配（FDM、WDM、TDM、CDM） 不適用于局域網(wǎng) 動(dòng)態(tài)分配（隨機(jī)

6、接入、受控接入） CSMA/CD、Token-Passing,信道共享技術(shù)分類,局域網(wǎng)中的介質(zhì)訪問控制方法,常見的有兩種： 載波檢測多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD） Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect 采用隨機(jī)訪問技術(shù)的競爭型介質(zhì)訪問控制方法 令牌傳遞（Token Passing） Token Ring Token Bus FDDI 采用受控訪問技術(shù)的分散控制型介質(zhì)訪問控制方法,1. CSMA,多個(gè)站點(diǎn)如何安全地使用共享信道？ 最簡單的思路：發(fā)送前先檢測一下其它站點(diǎn)是否正在發(fā)送（即信道忙否）。 不堅(jiān)持的CSMA 空閑則發(fā)送，忙則等待

7、隨機(jī)時(shí)間 等待時(shí)不監(jiān)聽 若有多個(gè)站點(diǎn)都在等待發(fā)送，必然沖突！ 1-堅(jiān)持的CSMA 空閑則發(fā)送，忙則等待 等待時(shí)繼續(xù)監(jiān)聽 p-堅(jiān)持的CSMA 空閑則以p的概率發(fā)送，以1-p的概率延遲一個(gè)時(shí)間單位 等待時(shí)繼續(xù)監(jiān)聽 一旦出現(xiàn)兩個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送的情況，如何處理？ 以上方法均無法處理！,CSMA/CD帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問 用于IEEE802.3以太網(wǎng) 工作原理： 發(fā)送前先監(jiān)聽信道是否空閑，若空閑則立即發(fā)送； 如果信道忙，則繼續(xù)監(jiān)聽，一旦空閑就立即發(fā)送； 在發(fā)送過程中，仍需繼續(xù)監(jiān)聽。若監(jiān)聽到?jīng)_突，則立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)，然后發(fā)送一串干擾信號（Jam）； 發(fā)送Jam信號的目的是強(qiáng)化沖突，以便使所有的站點(diǎn)都

8、能檢測到發(fā)生了沖突。 等待一段隨機(jī)時(shí)間（稱為退避）以后，再重新嘗試。 歸結(jié)為四句話： 發(fā)前先聽，空閑即發(fā)送，邊發(fā)邊聽，沖突時(shí)退避。,CSMA/CD操作的流程圖,CSMA/CD協(xié)議的時(shí)間槽,時(shí)間槽能夠檢測到?jīng)_突的時(shí)間區(qū)間（也稱為爭用時(shí)隙或碰撞窗口） 若兩站點(diǎn)之間傳播時(shí)延為a，則時(shí)間槽2a。如下圖所示：,站點(diǎn)2 發(fā)送幀,當(dāng)0時(shí)，將不會再發(fā)生沖突。這時(shí)，時(shí)間槽2a。,時(shí)間槽的意義： 一個(gè)站點(diǎn)開始發(fā)送后，若在時(shí)間槽內(nèi)沒有檢測到?jīng)_突，則本次發(fā)送不會再發(fā)生沖突； 時(shí)間槽與網(wǎng)絡(luò)跨距、傳輸速率、最小幀長有密切的關(guān)系！ 以太網(wǎng)中，時(shí)間槽51.2s 傳輸速率10Mb/s時(shí)，一個(gè)時(shí)間槽內(nèi)可發(fā)送512bits，即64

9、字節(jié)（所以也稱一個(gè)時(shí)間槽長度為64字節(jié)） 。 由此可知： 1. 沖突只可能在一幀的前64字節(jié)內(nèi)發(fā)生； 2. 幀長度小于64字節(jié)時(shí)，將無法檢測出沖突； 以太網(wǎng)規(guī)定，最小幀長度為64字節(jié) 3. 長度小于64字節(jié)的幀（碎片幀）都是無效幀。,與時(shí)間槽相關(guān)的幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)參數(shù),采用CSMA/CD的局域網(wǎng)中，由于時(shí)間槽的限制，傳輸速率R、網(wǎng)絡(luò)跨距S、最小幀長Fmin三者之間必須滿足一定的關(guān)系： FminkSR k:系數(shù) 可以看出： 最小幀長度不變時(shí)，傳輸率越高，網(wǎng)絡(luò)跨距就越?。?傳輸率固定時(shí)，網(wǎng)絡(luò)跨距越大，最小幀長度就應(yīng)該越大； 網(wǎng)絡(luò)跨距固定時(shí)，傳輸率越高，最小幀長度就應(yīng)該越大。 非常重要的結(jié)論！,CSMA/C

10、D采用了截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)退避算法 算法如下： 1. 令基本退避時(shí)間T=2a（即時(shí)間槽長度）； 2. k=min（重傳次數(shù)，16）； 3. r=在 0, 1, , (2k-1) 中隨機(jī)取一個(gè)數(shù)； 4. 退避時(shí)間=rT。 限定最大重傳次數(shù)16，若發(fā)送16次仍不成功，則發(fā)送失敗。,退避時(shí)間的確定（退避算法）,CSMA/CD的優(yōu)缺點(diǎn),控制簡單，易于實(shí)現(xiàn)； 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載輕時(shí)，有較好的性能： 延遲時(shí)間短、速度快 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載重時(shí)，性能急遽下降： 沖突數(shù)量的增長使網(wǎng)絡(luò)速度大幅度下降,2. 令牌傳遞（Token Passing）,A,B,D,C,站點(diǎn),干線耦合器,單向環(huán),點(diǎn)到點(diǎn)鏈路,主要用于IEEE802.5令牌環(huán)網(wǎng)

11、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：點(diǎn)到點(diǎn)鏈路連接，構(gòu)成閉合環(huán),Token Ring/802.5的操作,哪個(gè)站點(diǎn)可以發(fā)送幀，是由一個(gè)沿著環(huán)旋轉(zhuǎn)的稱為“令牌”（TOKEN）的特殊幀來控制的。只有持有令牌的站可以發(fā)送幀，而沒有拿到令牌的站只能等待； 拿到令牌的站將令牌轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)幀頭，后面加掛上自己的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送； 目的站點(diǎn)從環(huán)上復(fù)制該幀，幀則沿環(huán)繼續(xù)往下循環(huán)； 數(shù)據(jù)幀循環(huán)一周后由源站點(diǎn)回收，并送出一個(gè)空令牌，使其余的站點(diǎn)能獲得幀的發(fā)送權(quán)。,Token Ring/802.5的操作舉例,令牌環(huán)網(wǎng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)星型環(huán)路,A,B,C,D,E,集線器,4.3 傳統(tǒng)以太網(wǎng),以太網(wǎng)的產(chǎn)生與發(fā)展 70年代中期由施樂公司（Bob Metcalf

12、e）提出，數(shù)據(jù)率為2.94Mb/s，稱為Ethernet（以太網(wǎng)） 最初人們認(rèn)為電磁波是通過“以太”來傳播的 經(jīng)DEC, Intel和Xerox公司改進(jìn)為10Mb/s標(biāo)準(zhǔn)（DIX標(biāo)準(zhǔn)） DIX V1（1980）、DIX V2（1982）Ethernet II 特征：基帶傳輸、總線拓?fù)洹SMA/CD、同軸電纜 1985年被采納為IEEE 802.3，支持多種傳輸媒體。 “帶有沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問方法和物理層技術(shù)規(guī)范” Ethernet II和IEEE 802.3二者區(qū)別很小 僅是幀格式和支持的傳輸介質(zhì)略有不同 目前已發(fā)展到萬兆以太網(wǎng)，仍在繼續(xù)發(fā)展 ,一種在以前被假定為電磁波的傳播介質(zhì)，具

13、有絕對連續(xù)性、高度彈性、極其稀薄等特性。,IEEE 802.3 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（主要的）,傳統(tǒng)以太網(wǎng)：10Mb/s 802.3 粗同軸電纜 802.3a 細(xì)同軸電纜 802.3i 雙絞線 802.3j 光纖 快速以太網(wǎng)（FE）：100Mb/s 802.3u 雙絞線，光纖 千兆以太網(wǎng)（GE）：1000Mb/s（1Gb/s） 802.3z 屏蔽短雙絞線、光纖 802.3ab 雙絞線 萬兆以太網(wǎng)（10GE）：10Gb/s 802.3ae 光纖,傳統(tǒng)以太網(wǎng) 10Base5 粗同軸 10Base2 細(xì)同軸 10Base-T UTP 10Base-F MMF,快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng) 100Base-T UTP

14、 100Base-F MMF/SMF 1000Base-X STP/MMF/SMF 1000Base-T UTP,以太網(wǎng)的物理層選項(xiàng)與標(biāo)識方法 速率、信號方式、介質(zhì)類型,傳統(tǒng)以太網(wǎng)的四種物理層選項(xiàng)的特征見教材p109，表4.3,Ethernet/802.3操作,任何站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)都要遵循CSMA/CD協(xié)議； 每個(gè)站點(diǎn)都可以接收到所有來自其他站點(diǎn)的數(shù)據(jù)（廣播信道）； 只有地址與幀的目的地址相同的站點(diǎn)才接收數(shù)據(jù)； 目的站點(diǎn)將復(fù)制該幀，其他站點(diǎn)則忽略該幀。,Ethernet / IEEE802.3幀格式,PR： 前導(dǎo)碼 - 10101010序列，用于使接收方與發(fā)送方同步 SFD： 幀首定界符 101

15、01011，表示一幀的開始 DA/SA：目的/源MAC地址 LEN： 數(shù)據(jù)長度（數(shù)據(jù)部分的字節(jié)數(shù)），取值范圍：0-1500 Type： 類型，高層協(xié)議標(biāo)識 LLC-PDU（Data）：數(shù)據(jù)，最少46字節(jié), 最多1500字節(jié)，不夠時(shí)以Pad填充 Pad： 填充字段（可選），其作用是保證幀長不小于64字節(jié) FCS： 幀校驗(yàn)序列（CRC-32）,用途：保證幀長64字節(jié),MAC地址,又稱為物理地址，是網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)的全球唯一的標(biāo)識符。 MAC地址大多固化在網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)的硬件中,如網(wǎng)卡。 網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)的每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口都有一個(gè)MAC地址。 一個(gè)站點(diǎn)允許有多個(gè)MAC地址， 安裝有多塊網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī)； 有多個(gè)以太網(wǎng)接口的路由

16、器。 注意：MAC地址是在數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行處理，而不是在物理層。,IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定： MAC地址的長度為6個(gè)字節(jié)，共48位； 可表示24670萬億個(gè)地址（有2位用于特殊用途） 高24位稱為機(jī)構(gòu)惟一標(biāo)識符OUI ，由IEEE統(tǒng)一分配給設(shè)備生產(chǎn)廠商； 如3COM公司的OUI=02608C 低24位稱為擴(kuò)展標(biāo)識符EI，由廠商自行分配給每一塊網(wǎng)卡或設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)硬件接口。,也可以是2個(gè)字節(jié)，但這種格式的地址很少使用。,I/G,OUI（22位）,G/L,EI（24位）,MAC地址的三種類型： 單播地址：（I/G0） 擁有單播地址的幀將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中惟一一個(gè)由單播地址指定的站點(diǎn)。點(diǎn)對點(diǎn)傳輸 多播地址：（

17、I/G1） 擁有多播地址的幀將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中由組播地址指定的一組站點(diǎn)。點(diǎn)對多點(diǎn)傳輸 廣播地址：（全1地址，F(xiàn)F-FF-FF-FF-FF-FF） 擁有廣播地址的幀將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中所有的站點(diǎn)。廣播傳輸 注意，以上分類只適用于目的地址。,同軸電纜以太網(wǎng),粗纜以太網(wǎng)（10BASE5） 粗同軸電纜，可靠性好，抗干擾能力強(qiáng) 收發(fā)器 : 發(fā)送/接收, 沖突檢測 總線型拓?fù)?細(xì)纜以太網(wǎng)（ 10Base2 ） 細(xì)同軸電纜，可靠性稍差 無外置收發(fā)器 輕便、靈活、成本較低 總線型拓?fù)?每段最大長度 185m 每段最多站點(diǎn)數(shù) 30,0.5 m,網(wǎng)絡(luò)最大跨度 925 m,網(wǎng)絡(luò)最多5個(gè)段,終端匹配器,雙絞線（UTP），兩頭壓

18、接RJ45連接器； 所有站點(diǎn)都與HUB （集線器）相連接； HUB的作用：信號放大與整形 星形拓?fù)?，但邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)仍然是總線。 輕便、安裝密度高、便于維護(hù),NIC,HUB,雙絞線以太網(wǎng)（10Base-T）,雙絞線的連接標(biāo)準(zhǔn) 在以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)中，10Mbps與100Mbps雙絞線系統(tǒng)采用相同的線序：1、2兩根線為一對，3、6兩根線為另一對。 色標(biāo) Pin# Signal 白橙 1 TD+ 橙 2 TD- 白綠 3 RD+ 藍(lán) 4 不用 白藍(lán) 5 不用 綠 6 RD- 白棕 7 不用 棕 8 不用,當(dāng)兩個(gè)HUB連接時(shí)，要使用交叉連接方法。 兩臺微機(jī)直接連接時(shí)，也可參考此接法。,光纖以太網(wǎng),使用光纖介

19、質(zhì)； 兩根62.5/125m多模光纖，收發(fā)各一根 星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)； 通常用于遠(yuǎn)距離網(wǎng)絡(luò)連接； 主要類型： FOIRL（光纖中繼器間鏈路） 用于連接兩個(gè)HUB（或中繼器） 鏈路間最大距離1 km 10Base-FL（用以替代FOIRL） 鏈路間最大距離2 km 任意兩節(jié)點(diǎn)間的中繼器數(shù)6個(gè) 光纖與其他介質(zhì)可使用介質(zhì)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換 介質(zhì)轉(zhuǎn)換器是可連接不同介質(zhì)的中繼器,全雙工以太網(wǎng),只能在雙絞線和光纖鏈路上實(shí)現(xiàn)； 收、發(fā)使用了不同的物理信道 不再使用CSMA/CD機(jī)制，因此傳輸距離不受時(shí)間槽的限制； 但要受到信號衰減的影響 全雙工操作的條件： 使用雙絞線或光纖； 鏈路兩端的設(shè)備都必須支持全雙工操作； 支

20、持全雙工的設(shè)備包括全雙工網(wǎng)卡、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。,4.4 局域網(wǎng)擴(kuò)展,什么情況下需要擴(kuò)展？ 網(wǎng)絡(luò)范圍擴(kuò)大 更多的站點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò) 多個(gè)獨(dú)立的局域網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián) 如何擴(kuò)展？ 主要在三個(gè)層次上 物理層 數(shù)據(jù)鏈路層 網(wǎng)絡(luò)層,在物理層上進(jìn)行局域網(wǎng)擴(kuò)展 設(shè)備： 總線網(wǎng)：中繼器 星形/環(huán)形網(wǎng)：集線器 特點(diǎn)： 一個(gè)網(wǎng)段上的信號不加選擇地被復(fù)制到另一個(gè)網(wǎng)段； 擴(kuò)展后的網(wǎng)絡(luò)仍是一個(gè)沖突域。 優(yōu)缺點(diǎn)： 簡單、成本低 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不能太大 站點(diǎn)數(shù)量：沖突隨站點(diǎn)數(shù)量的增多而變得越來越嚴(yán)重 地域范圍：時(shí)間槽的限制 只能互聯(lián)相同類型的網(wǎng)絡(luò),例：從分離的部門網(wǎng)絡(luò)到統(tǒng)一的企業(yè)網(wǎng)絡(luò),在數(shù)據(jù)鏈路層上進(jìn)行局域網(wǎng)擴(kuò)展 設(shè)備： 網(wǎng)橋、交換機(jī) 特點(diǎn)： 一

21、個(gè)網(wǎng)段上的幀有條件地被轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)段； 擴(kuò)展后的網(wǎng)絡(luò)被網(wǎng)橋/交換機(jī)隔離成多個(gè)沖突域； 擴(kuò)展后的網(wǎng)絡(luò)仍是一個(gè)廣播域。,在鏈路層上擴(kuò)展局域網(wǎng),優(yōu)缺點(diǎn)： 沖突被限制在小范圍內(nèi)，甚至可被消除； 地域范圍不再受時(shí)間槽的限制； 遠(yuǎn)程網(wǎng)橋可將局域網(wǎng)的范圍擴(kuò)展到幾十公里以上 轉(zhuǎn)發(fā)速度有所降低； 不能隔離廣播幀。,在網(wǎng)絡(luò)層上進(jìn)行局域網(wǎng)擴(kuò)展 設(shè)備： 路由器 特點(diǎn)： 一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的分組有條件地被轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)； 擴(kuò)展后的網(wǎng)絡(luò)被路由器分隔成多個(gè)子網(wǎng)。 優(yōu)缺點(diǎn)： 隔離廣播域，限制了廣播幀的泛濫； 地域范圍可以任意擴(kuò)展； 能根據(jù)最佳路由轉(zhuǎn)發(fā)分組； 可以互聯(lián)不同類型的網(wǎng)絡(luò)； 轉(zhuǎn)發(fā)速度低，成本較高，維護(hù)復(fù)雜。,在網(wǎng)絡(luò)層上擴(kuò)

22、展局域網(wǎng),4.5 高速局域網(wǎng),10Mb/s滿足應(yīng)用要求嗎？ 從10Mb/s向100Mb/s、1000Mb/s遷移 起因：對主干帶寬的需求 80年代末開始，直到今天仍未停止 主要產(chǎn)品 FDDI 快速以太網(wǎng) 100VG-AnyLAN 千兆以太網(wǎng)、萬兆以太網(wǎng) 最終勝利者是誰？ 關(guān)鍵：兼容 (保護(hù)投資)、靈活、簡易、技術(shù)成熟,1. 快速以太網(wǎng)（Fast Ethernet，F(xiàn)E） 傳輸速率為100Mb/s的以太網(wǎng)，比傳統(tǒng)以太網(wǎng)快10倍 標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.3u， 100Base-T 幀結(jié)構(gòu)和介質(zhì)訪問控制方式沿用IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)。 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基于集線器的星形結(jié)構(gòu)； 傳輸介質(zhì)只支持雙絞線和光纖； 提

23、供了10/100Mb/s自適應(yīng)功能； IEEE802.3u定義了4種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn)（p128） 100Base-TX：使用兩對5類雙絞線 100Base-FX：使用62.5/125m多模光纖 100Base-T4：使用四對3類雙絞線 100Base-T2：使用兩對3類雙絞線,100Base-TX的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),快速以太網(wǎng)的應(yīng)用 主干連接 需要高帶寬的服務(wù)器和高性能工作站 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、圖形工作站、工程工作站、網(wǎng)管工作站 向桌面系統(tǒng)普及,2.千兆位以太網(wǎng)和萬兆位以太網(wǎng) 千兆位以太網(wǎng)，1000Mb/s， （Gigabit Ethernet，GE） 技術(shù)進(jìn)步的必然 新的應(yīng)用 網(wǎng)絡(luò)分布計(jì)算、計(jì)算機(jī)視頻、網(wǎng)

24、絡(luò)存儲 快速以太網(wǎng)的迅速普及 要求主干有更高的帶寬 兩個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802.3z，1998.6正式公布 1000Base-SX，MMF/550m 1000Base-LX，SMF/5000m 1000Base-CX，屏蔽短銅纜/25m IEEE 802.3ab，1999.6正式公布 1000Base-T，UTP/100m,千兆以太網(wǎng)的物理層技術(shù),千兆位介質(zhì)無關(guān)接口（GMII）,千兆位以太網(wǎng)特征 全雙工或半雙工 沿用10Mb/s傳統(tǒng)以太網(wǎng)幀格式 半雙工仍使用CSMS/CD協(xié)議 兼容10Base-T和100Base-T 節(jié)點(diǎn)能力的自動(dòng)協(xié)商 速率提高到1000Mb/s時(shí)的網(wǎng)絡(luò)跨距問題： 為保持

25、兼容，半雙工時(shí)的最小幀長度仍規(guī)定為64字節(jié)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)跨距縮短為不足20米，實(shí)用價(jià)值大大降低！ 解決方法： 1. 將時(shí)間槽擴(kuò)展為512字節(jié)（是以前的8倍），幀間隔96ns； 2. “載波擴(kuò)展”技術(shù)：幀長不足512字節(jié)時(shí)，在其后填充特殊的符號至512字節(jié)；（是否完美？） “幀突發(fā)”技術(shù)：允許站點(diǎn)連續(xù)發(fā)送多個(gè)短幀 解決短幀較多時(shí)網(wǎng)絡(luò)傳輸效率低的問題,短幀較多時(shí)將使網(wǎng)絡(luò)傳輸效率大大降低。極端情況下，只有正常時(shí)的12%。,使用“幀突發(fā)”技術(shù)后，效率可提高到72%，達(dá)到快速以太網(wǎng)的95。,鏈路兩端的節(jié)點(diǎn)必須各自向?qū)Ψ酵ǜ孀约旱哪芰Γㄋ俣?、物理層類型、?全雙工）并自動(dòng)選擇合適的工作模式。,千兆以太網(wǎng)的拓?fù)?/p>

26、結(jié)構(gòu) 在半雙工方式時(shí)，網(wǎng)絡(luò)跨距減小很多： 任意兩個(gè)站點(diǎn)間最多只能有一個(gè)中繼器（p139圖4.42） 在全雙工方式時(shí)，網(wǎng)絡(luò)跨距僅與介質(zhì)和收發(fā)器的特性有關(guān)： 站點(diǎn)間允許有多臺千兆設(shè)備，可以構(gòu)造較大范圍的網(wǎng)絡(luò)（p140圖4.43）,千兆以太網(wǎng)的應(yīng)用 交換機(jī)到交換機(jī)的連接或園區(qū)網(wǎng)之間的主干連接，例如兩個(gè)校區(qū)之間的鏈路（P141圖4.44）； 將網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)之間的10/100M鏈路用1000M鏈路代替，可以顯著地提高網(wǎng)絡(luò)的整體性能。 具有高帶寬需求的服務(wù)器集群或某些高性能工作站與網(wǎng)絡(luò)主干之間的連接（P141圖4.45）； 通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中配置的千兆以太網(wǎng)卡，可以建立與交換機(jī)之間的1000M連接，極大地提高

27、了服務(wù)器的傳輸帶寬。 企業(yè)網(wǎng)絡(luò)或園區(qū)網(wǎng)絡(luò)的主干（P142圖4.46）； 千兆位以太網(wǎng)交換機(jī)能同時(shí)支持多臺100Mbit/s交換機(jī)、路由器、集線器和服務(wù)器等設(shè)備。同時(shí)，以千兆位以太網(wǎng)交換機(jī)為核心的主干網(wǎng)絡(luò)能支撐更多的網(wǎng)段，每個(gè)網(wǎng)段有更多的節(jié)點(diǎn)及更高的帶寬。 多機(jī)系統(tǒng)主機(jī)之間的互聯(lián)。,萬兆位以太網(wǎng) 萬兆位以太網(wǎng)的特征 傳輸速率為10Gb/s； 保留了802.3的幀格式、最大幀長度和最小幀長度，（64B，1518B）； 不再使用CSMA/CD協(xié)議； 只能工作在全雙工方式； 只使用光纖（多?；騿文＃┳鳛閭鬏斀橘|(zhì)； 支持兩種類型的物理層：10Gbit/s局域網(wǎng)物理層和10Gbit/s廣域網(wǎng)物理層： 多個(gè)萬兆位以太網(wǎng)可以通過SONET/SDH網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)廣域連接，使用單模光纖時(shí)端到端的傳輸距離可達(dá)上百公里。 標(biāo)準(zhǔn)：IEEE 802.3ae，2002年公布 局域網(wǎng)物理層： 10GBase