第5章1 局域网技术及组建

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千兆以太网
◆ 千兆以太网协议标准——IEEE802.3z ◆ 新的物理层标准1000Base-T可以支持多种
传输介质。
＊1000Base-CX。CX表示铜线。传输距离为25m。 ＊1000Base-SX。SX表示短波。传输距离为275m和 550m。 ＊1000Base-T。使用4对5类UTP，传输距离为100m。 ＊ 1000Base-LX。LX表示长波。
局域网是在较小的范围内，利用通信线路
将多种数据设备连接起来，实现相互间的数 据传输和资源共享的系统。
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局域网用途
共享打印机、扫描仪。 通过公共数据库共享各类信息 向用户提供诸如电子邮件之类的高级服务
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局域网特点
地域范围小，用户个数有限。通常是一个办公室，
一座楼或楼群计算机和设备的组网。
数据传输速率高。一般为10Mbps或100Mbps。 因近距离传输，数据传输质量高，误码率低。
成本低，易于安装，使用灵活。
LAN是通过物理信道通信的，常用介质有同轴电 缆、双绞线和光纤等。
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局域网分类
按拓扑结构分为星型网络、总线型网络、环型网络 和树型网络。目前常用的是星型和总线型。
按线路中传输的信号形式分为基带网络和宽带网络。
按传输介质分为双绞线网络、同轴电缆网络、光纤 网络和无线局域网等。目前常用的是双绞线网络。
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交换式局域网的结构与特点
交换式局域网的核心设备是局域网交换机。交 换机的每个端口都能独享带宽，所有端口能够 同时进行并发通信，并能在全双工模式下提供 双倍的传输速率。 特点：
◆ 独占信道，独享带宽。 ◆ 多对节点之间可以同时进行通信。建立多条链 路，同时进行通信。 ◆ 端口速度配置灵活。 ◆ 便于网络管理和均衡负载。 ◆ 兼容原有网络。
以太网数据的发送 发送节点遵循“先听后发，边听边发，冲突停 止，延迟重发”。 以太网数据的接收 接收节点接收时要监测信道的状态。如果发 现信号畸变，说明有冲突，这时必须停止接收， 并将已接收的数据丢弃；如果没有冲突，收到 一个完整的数据后就可以进行接收处理。
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FDDI与令牌环介质访问控制
在Token Ring中，所有结点通过环接口连 接成环形拓扑结构。所有结点的数据发送 都由在环中传递的一个“令牌”（Token） 进行控制。对应IEEE802.5标准。 令牌是一种特殊的MAC控制帧，用来控制 各个结点介质访问权限。 令牌在环中沿固定方向逐站传送，只有获 得令牌的节点才能启动帧的发送。
B
C A
D
Token Ring/802.5的举例
（a）
A
Data T
帧循环一圈后, A将数据帧回收 并放出空令牌 T=0 A
T
（c）
T=0
A有数据要发 送, 它抓住空 令牌
T C Data T C Data
A A将令牌修改为 数据帧头, 并加 挂数据发送
T
C Data
T=1
Data
目的站点从环 上拷贝数据
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以太网与CSMA/CD
以太网拓扑结构采用的是总线型，所有 计算机都共享一条总线。 任何节点要发送 数据的时间都是随机的，网中节点平等地 争用发送时间。因此不可避免地产生冲突。 为此以太网采用了带有冲突检测的载波侦 听多路访问控制（CSMA/CD）。 对应IEEE802.3标准。
CSMA/CD的工作过程
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10Mbps以太网
又称为传统以太网。遵循IEEE802.3标 准。常用的传输介质有4种，即细缆、粗缆、 双绞线和光缆。相应地，以太网也分为4种： 10Base-2以太网、 10Base-5以太网、 10Base-T以太网、 10Base-F以太网。
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100Base-T以太网
◆又称为快速以太网，是从10Base-T发展而来的。 ◆100Base-T以太网采用以100Base-T交换机为中 心的星型拓扑结构。遵循IEEE802.3u标准（是 对IEEE802.3标准的补充）。 ◆新的物理层标准100Base-T可支持多种传输介质 ＊100Base-TX，采用两对5类UTP或两对1类STP。 ＊100Base-FX，采用两对光纤。 ＊100Base-T4，采用4对3类、4类或5类UTP。
T C Data
（b）
Hale Waihona Puke FDDI的特性与网络结构FDDI（Fiber Distributed Data Interface） 是一种环形网络。 FDDI网是一个以光纤为传 输介质的、高速的、通用的令牌环网。其运行 速率为100Mbps，最大距离为200km，具有较 高的可靠性和容错能力。 FDDI网的帧长度在17字节到4500字节之 间，基于双环，主环传递数据，次环用于备份 以提供系统容错性。
FDDI双环结构图
节点A
节点B
节点C
节点E
节点D
节点A，C同时跨连在两条环路上，具有很好的 容错性和稳定性。而其他的节点可靠性就相对差一些。
FDDI自愈环
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令牌总线介质访问控制方法
这个方法综合了以上两个方法的优点。 采用的是总线拓扑结构，而介质访问采用令 牌方式，节点只有取得令牌后才能使用共享 总线发送数据帧。对应IEEE802.4标准。
令牌总线工作过程
令牌的传 递通过总 线以广播 方式进行, 传递顺序 由标识寄 存器决定, 所有正常 工作着的 结点形成 一个完整 的逻辑环。
标识寄存器（TS，PS，NS）包括TS（本站地址）， PS（上一站地址）、NS（下一站地址）三部分。
A,D,C
B,C,E
C,A,B B C
D,E,A D
E,B,D E
00-54-92-e5-13-0c 00-b4-35-a2-e6-09 00-74-45-d2-b3-d1 00-54-a2-e5-1a-6c
00-b4-92-05-c3-0d
00-50-42-e6-45-bc 00-d4-a2-35-73-3a
A
逻辑环为： A→ C → B → E → D → A 结论：令牌总线网物理上是总线网，逻辑上是环形网
5.1.3 以太网
以太网（Ethernet）最初有美国Xerox公司 1975年研制开发，1980年提出了以太网的第 一个版本DIX Ethernet V1，1982年修改为第 二个版本DIX Ethernet V2。 根据传输速率不同，以太网可分为10Mbps 以太网、100Base-T以太网、千兆以太网和万 兆以太网。
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万兆以太网
◆ 万兆以太网标准802.3ae ◆ 帧格式与之前的以太网相同。以光 纤作为传输介质。工作在全双工方式， 不使用CSMA/CD协议。
5.1.4 交换式局域网
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产生背景
从介质访问控制方法的角度，可以把局域网分为共享 介质局域网和交换式局域网两种。 在共享介质局域网中，所有节点共享一条公共的通信 传输介质，所有节点平均分配整个带宽。 网络带宽成了 计算机网络性能的瓶颈。为了解决这个问题，人们提出 了三种不同的思路。 第一种是分割网段，通过减少每个子网内部结点数的 方法，使网络性能得到改善。 第二种是将局域网的数据传输速率，从10Mbps提高到 100Mbps，使每个结点平均能得到的带宽提高。 第三种是：将“共享介质方式”改为“交换方式”， 这导致了“交换局域网”技术的发展。 在交换式局域网中，所有节点能独享带宽。
按介质访问方式分为以太网、令牌环网和令牌总线 网等。目前常用的是以太网。 按局域网基本工作原理分为共享媒体局域网、交换 局域网和虚拟局域网。
5.1.2 介质访问控制方法
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概念
介质访问控制（MAC）方法是指控制多个 节点利用传输介质发送和接收数据的方法。
常用的介质访问控制方法有: ◆带有冲突检测的载波侦听多路访问控制 （CSMA/CD） ◆令牌环访问控制 ◆令牌总线访问控制。
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交 换 机 的 结 构 示 意 图
端口： 1
结点： A
交换式局域网的工作原理
缓冲区 地址映射表 转发机构
2 B
3 C
4 D
5 E
6 F
7 G
8 H
交换机有8个端口，建立了三个连接可以同时通信。 A→C E→B F→H
端口/MAC地址映射表
端口 1 2 3 4 5 6 7 8 MAC地址
00-30-f3-6b-32-84
本章要点
掌握局域网的主要特点和分类。 理解介质访问控制方法的工作原理。 掌握以太网的种类、原理、特点。 掌握交换局域网的工作原理。 掌握虚拟局域网的工作原理。 了解无线局域网的实现技术、组建及应用。 了解蓝牙技术。 了解结构化综合布线的基本知识。
第一节 局域网技术
5.1.1 局域网概述 1
局域网定义