广域网、局域网与城域网技术的发展
城域网局域网广域网
城域网局域网广域网城域网、局域网和广域网是计算机网络的三种主要类型，它们在覆盖范围、技术特点和应用场景上各有不同。
城域网（Metropolitan Area Network，简称MAN）是一种覆盖范围介于局域网（LAN）和广域网（WAN）之间的计算机网络。
它通常覆盖一个城市或一个较大的地理区域，如一个校园或一个工业园区。
城域网的传输速率较高，可以达到千兆以太网（Gigabit Ethernet）甚至更高。
城域网的构建通常需要使用光纤、无线通信等高速传输介质，以满足大量数据传输的需求。
城域网的应用场景包括城市内部的政府机构、企业、教育机构之间的数据交换，以及提供给居民的高速互联网接入服务。
局域网（Local Area Network，简称LAN）是一种覆盖范围较小的计算机网络，通常局限于一个办公室、一栋建筑物或一个家庭内部。
局域网的传输速率相对较低，但足以满足日常办公和家庭使用的需求。
局域网的构建相对简单，通常使用以太网（Ethernet）技术，通过双绞线或无线信号进行连接。
局域网的应用场景包括办公室内部的文件共享、打印机共享，以及家庭内部的设备互联。
广域网（Wide Area Network，简称WAN）是一种覆盖范围广泛的计算机网络，它可以跨越城市、国家甚至大洲。
广域网的传输速率相对较低，但能够支持远距离的数据传输。
广域网的构建需要使用到各种通信技术，如卫星通信、光纤通信、无线通信等。
广域网的应用场景包括跨国公司的全球数据交换、远程办公、在线教育以及互联网服务提供。
这三种网络类型在实际应用中往往相互配合，共同构成一个复杂的网络系统。
例如，一个企业可能在内部使用局域网进行日常办公，通过城域网连接到其他城市的分支机构，再通过广域网与全球的合作伙伴进行通信。
随着技术的发展，城域网、局域网和广域网之间的界限越来越模糊，它们之间的集成和协同工作变得越来越重要。
局域网、城域网、广域网
局域网、城域网、广域网本文档旨在为读者提供关于局域网、城域网和广域网的详细信息和使用指南。
以下内容将分别介绍局域网、城域网和广域网的定义、特点、构成和应用。
一：局域网1.定义：局域网（Local Area Network，LAN）是指在有限的地理范围内连接在一起的计算机网络。
2.特点：a. 小范围：局域网通常覆盖的范围较小，如办公室、校园等。
b. 高速：局域网内的传输速度较快，通常使用以太网等高速传输技术。
c. 高稳定性：局域网内设备连接稳定可靠，故障率较低。
3.构成：a. 交换机：用于连接局域网中的各个设备，以实现数据传输和通信。
b. 主机：在局域网中提供主要服务和资源的计算机。
二：城域网1.定义：城域网（Metropolitan Area Network，MAN）是指在城市范围内覆盖的计算机网络。
2.特点：a. 中等范围：城域网通常覆盖城市或城镇的范围，比局域网范围更大。
b. 中速：城域网的传输速度较局域网慢，但比广域网快。
c. 高可靠性：城域网连接设备可靠，通信稳定性较高。
3.构成：a. 路由器：在城域网中负责数据转发和路由选择的设备。
b. 光纤电缆：城域网通常使用光纤电缆作为传输介质。
三：广域网1.定义：广域网（Wide Area Network，WAN）是指连接跨越较大地理范围的计算机网络。
2.特点：a. 大范围：广域网覆盖范围较大，可以跨越城市、国家甚至跨越大陆。
b. 低速：受到地理距离和传输设备等因素的影响，广域网的传输速度相对较慢。
c. 低稳定性：由于各种外部因素的干扰，广域网故障率相对较高。
3.构成：a. 网关：广域网中提供路由和数据转发功能的设备。
b. 传输介质：广域网通常使用方式线路、光纤等媒介进行数据传输。
附件：1.局域网示意图：附图1详细展示了局域网连接设备和关系。
2.城域网示意图：附图2展示了城域网的覆盖范围和连接方式。
3.广域网示意图：附图3展示了广域网跨越大范围的连接方式。
第四章局域网和城域网
4.2.2 IEEE802标准
IEEE(电气电子工程师学会)
802委员会专门致力于局域网的发展 IEEE 802.x网络通信协议系列服务于局域网通
信 802系列协议的两个基本思想
将局域网作为网络的最小组成单位进行描述 针对于不同的局域网拓扑结构，不同的传输媒体，
纯ALOHA协议
起源：最早用于无线网，用来连接夏威夷群岛和船舰 之间的无线通信，其思想可用于各种共用的传输介质。
工作原理：站点只要产生帧，就立即发送到信道上； 规定时间（数据最长的往返时间+一小段固定时间） 内若收到应答，表示发送成功；否则重发
重发策略：等待一段随机的时间，然后重发；如再次 冲突，则再等待一段随机的时间，直到重发成功为止。 等待随机时间是为了减少再次冲突的可能性。
纯ALOHA的工作原理
纯ALOHA协议
缺点：极容易冲突 性能：网络负载≤ 0. 5 吞吐量≤ 0. 184
纯ALOHA的性能分析
假定一个帧时T0内产生的帧数服从泊松分布 T0 的含义：独占信道时成功发送一帧所用的时间
T0=帧长度/数据速率 Frame
主要性能参数：
S——吞吐率（吞吐量、信道利用率），T0 内成功发送的帧数 0≤ S ≤ 1
对于同一种LLC层实现，可提供几种不同的 MAC选择。
局域网参考模型中各层主要功能
物理层的主要功能是：
信号的编码与译码； 为进行同步用的前同步码（preamble）的产生与去除； 比特的传输与接收。
MAC子层主要功能：
发送方将 LLC 送来的数据封装成帧，帧中包含地址、差错控制、 流量控制等字段。
计算机网络按照覆盖范围可以分为局域网
计算机网络按照覆盖范围可以分为局域网、城域网和广域网。
1）局域网LAN（Local Area Network）局域网的分布于一个间房、每个楼层、整栋楼及楼群之间等，范围一般在2km以内，最大距离不超过10km。
它是在小型计算机和微型计算机大量推广使用之后过逐渐发展起来的。
一方面，它容易管理与配置；另一方面，容易构成简洁整齐的拓朴结构。
局域网速率高，延迟小，传输速率通常为10Mpbs-2Gbps.因此，网络节点往往能对等地参与对整个网络的使用与监控。
再加上成本低、应用广、组网方便及使用灵活等特点，深爱用户欢迎，是目前计算机网络技术发展中最活跃进的一个分支。
局域网的物理风络通常只包含物理层和数据链路层。
2）城域网MAN（Metropolitan Area Network）城域网是介于广域网与局域网之间的一种大范围的高速网络，它的覆盖范围通常为几公里至几十公里。
随着使用局域网带来的好处，人们逐渐要求扩大局域网的范围，或者要求将己经使用的局域网互相连接起来，使其成为一个规模较大的城市范围内的网络。
因此，城域网设计的目标是要满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司与社会服务部门的计算机连网需求，实现大量用户、多种信息传输的综合信息网络。
城域网主要指在型企业集团、ISP、电信部门、有线电视台和政府构建的专用网络和公用网络。
3）广域网WAN（Wide Area Network）4）广域网的覆盖范围很大、几个城市，一个国家，几个国家甚至全球都属于广域网的范畴，从几十公里到几千或几万公里。
由于广域网公布距离在主远，其速率要比局域网低得多。
另外在广域网中，网络之间连接用的通信线路大多租用专线，当然也有专门铺设的线路。
计算机网络应用 按地理范围分类
计算机网络应用按地理范围分类计算机网络的规模有大有小，其小到一个公司，大到一个城市、一个国家等。
因此，按照计算机网络所覆盖的地理范围不同可以将其划分为局域网（LAN，Local Area Network）、城域网（MAN，Metropolitan Area Network）和广域网（WAN，Wide Area Network）三种类型。
1．局域网（LAN，Local Area Network）局域网是一种在有限的地理范围内构成的规模相对较小的计算机网络，其覆盖范围通常小于20km。
例如，将一座大楼或一个校园内分散的计算机连接起来的网络都属于局域网，其典型局域网结构如图1-11所示。
图1-11 局域网结构图局域网具有计算机间分布距离近、组网成本低、组网方便、数据传输可靠性高及使用灵活等特点。
因此，它深受欢迎，是目前计算机网络技术发展最为活跃的分支。
2．城域网（MAN，Metropolitan Area Network）城域网是介于局域网和广域网间的一种大范围的高速网络。
其覆盖范围一般是在一个城市或一个地区，距离从几十公里到上百公里。
它通常包括若干个彼此互联的局域网，以便于在更大范围内进行信息的传输与共享。
其典型城域网络结构，如图1-12所示。
计算机计算机计算机计算机图1-12 城域网结构城域网具有传输介质相对复杂、数据传输距离相对局域网要长、信号容易受到外界因素的干扰、组网较复杂，并且组网成本高等特点。
3．广域网（WAN，Wide Area Network）广域网也称为远程网。
一般是指将众多的城域网、局域网连接起来，从而实现计算机远距离连接的超大规模计算机网络。
其数据传输距离从几百公里到几万公里，地理覆盖范围包括若干城市、地区、省甚至国家。
其网络结构，如图1-13所示。
广域网的特点是传输介质极为复杂，且由于传输距离较长，使得数据的传输速率较低、且在传输过程中容易出现错误，所采用的技术也最为复杂。
计算机图1-13 广域网结构。
计算机网络形成与发展大致分为如下4个阶段
计算机网络形成与发展大致分为如下4个阶段：1 第一个阶段可以追述到20世纪50年代。
2 第二个阶段以20世纪60年代美国的APPANET与分组交换技术为重要标志。
3 第三个阶段从20世纪70年代中期开始。
4 第四个阶段是20世纪90年代开始。
最热门的话题是INTERNET与异步传输模式ATM技术。
信息技术与网络的应用已经成为衡量21世界国力与企业竞争力的重要标准。
国家信息基础设施建设计划，NII被称为信息高速公路。
Internet，Intranet与Extranet和电子商务已经成为企业网研究与应用的热点。
计算机网络建立的主要目标是实现计算机资源的共享。
计算机资源主要是计算机硬件，软件与数据。
我们判断计算机是或互连成计算机网络，主要是看它们是不是独立的“自治计算机”。
分布式操作系统是以全局方式管理系统资源，它能自动为用户任务调度网络资源。
分布式系统与计算机网络的主要是区别不在他们的物理结构，而是在高层软件上。
按传输技术分为：1 广播式网络;2 点--点式网络。
采用分组存储转发与路由选择是点-点式网络与广播网络的重要区别之一。
按规模分类：局域网，城域网与广域网。
广域网(远程网)以下特点： 1 适应大容量与突发性通信的要求。
2 适应综合业务服务的要求。
3 开放的设备接口与规范化的协议。
4 完善的通信服务与网络管理。
X.25网是一种典型的公用分组交换网，也是早期广域网中广泛使用的一种通信子网。
变化主要是以下3个方面：1 传输介质由原来的电缆走向光纤。
2 多个局域网之间告诉互连的要求越来越强烈。
3 用户设备大大提高。
在数据传输率高，误码率低的光纤上，使用简单的协议，以减少网络的延迟，而必要的差错控制功能将由用户设备来完成。
这就是帧中续FR，Frame Relay技术产生的背景。
决定局域网特性的主要技术要素为网络拓扑，传输介质与介质访问控制方法。
从局域网介质控制方法的角度，局域网分为共享式局域网与交换式局域网。
《计算机网络》课件 第3章-广域网、局域网与城域网技术
物理链路、虚通路与虚通道的关系
物理链路（Physical Link） 虚通路（VP，Virtual Path） 虚通道（VC，Virtual Channel）
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支持远程教学的ATM网
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3.2 局域网的技术特点
局域网覆盖有限的地理范围，它适用于公司、机关、 校园等有限范围内的计算机连网的需求； 局域网提供高数据传输速率（10～100Mbps）、低误 码率的数据传输环境，数据传输速率高达1Gbps的高 速局域网正在发展中； 决定局域网特性的主要技术要素为网络拓扑、传输介 质与介质访问控制方法； 从介质访问控制方法的角度来看，局域网可分为共享 介质式局域网与交换式局域网两类。
3.4.2 环型拓扑结构 结点使用点-点线路连接，构成闭合的物理环型结构； 环中数据沿着一个方向绕环逐站传输； 多个结点共享一条环通路； 环建立、维护、结点的插入与撤出。
令牌环的工作原理
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® à ¼ µ A ® à ¼ µ E ® à ¼ µ B ® à ¼ µ E é Å À Ä Token Ring Token Ring ® à ¼ µ B
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无线局域网与个人网、城域网和广域网之间的共存关系
引言无线局域网（WLAN1）顾名思义是一种取代以往有线布线方式，借助无线技术构成局域网的技术手段，可提供传统有线局域网的所有功能。
它是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，也是通用无线接入网的一个子集。
它不仅支持较高的传输速率（2～54Mbit/s甚至更高），而且可利用射频无线电技术，借助DSSS2或FHSS3、GMSK4、OFDM5，甚至将来的UWBT6等技术，实现固定、半移动及移动的网络终端对互联网络进行较远距离的高速连接访问。
1997年6月，IEEE7推出了802.11标准，开创了WLAN的先河。
目前，无线局域网领域主要有IEEE 802.11x系列与HiperLAN/x系列两种标准。
无线局域网作为一种传输速度适中、移动速度偏慢的无线技术，与无线个人网（WPAN8）、无线城域网（WMAN9），甚至无线广域网（W W A N10）有着相互排斥并且依存的关系。
在本文中将分别对比W L A N与WPAN、WLAN与WMAN以及WLAN与WWAN 之间的共存关系。
WLAN与WPANIEEE 802.15包含4个分标准，分别是：● 802.15.1为蓝牙（Bluetooth）；无线局域网与个人网、城域网和广域网之间的共存关系郭大伟飞利浦半导体公司关键词：WLAN WPAN WMAN WWAN1 Wireless Local Area Network，无线局域网2 Direct Sequence Spread Spectrum，直接序列扩频3 Frequency Hopping Spread Spretum，跳频扩频4 Gaussian Filtered Minimum Shift Keying，高斯滤波最小频移键控5 Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用6 Universal Wideband Business and Technology，超宽带传输技术7 The Institute of Electrical and Electronics Engineers，美国电气电子工程师学会8 Wireless Personal Area Network，无线个人网9 Wireless Metropolitan Area Network ，无线城域网络10 Wireless wide area network，无线广域网● 802.15.2为共存性；● 802.15.3为高数据传输率的WPAN，如UWB11等；● 802.15.4为低数据传输率的WPAN，如ZigBee12等。
计算机网络的形成与发展
计算机网络的形成与发展计算机网络作为现代信息技术的核心，对于人类社会的进步和发展起到了重要的推动作用。
本文将从计算机网络的起源与发展历程、计算机网络的分类以及计算机网络的未来趋势三个方面对计算机网络的形成与发展进行探讨。
一、计算机网络的起源与发展历程计算机网络的起源可以追溯到20世纪50年代的美国，当时的计算机还十分庞大而昂贵，仅限于少数大型机构使用。
1969年，美国国防部的高级研究计划署（ARPA）启动了一个名为“阿帕网”（ARPANET）的项目，旨在建立一个分散的、冗余的、抗拒攻击的信息传输网络，这标志着计算机网络的起步阶段。
在20世纪70年代，因特网（Internet）的概念开始逐渐出现。
1973年，沃顿·瑟夫提出了分组交换网络的思想，为后来因特网技术的发展奠定了基础。
1983年1月1日，TCP/IP协议正式成为ARPANET的标准协议，使得整个ARPANET演变成了现代意义上的因特网。
二、计算机网络的分类根据规模和地域的不同，计算机网络可以分为局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）。
局域网（Local Area Network，LAN）指的是在相对较小范围内的计算机网络，如家庭、办公室或企业内部的网络。
它们通常使用低成本的传输媒介，如以太网，用于局域网内部设备的互联和信息共享。
城域网（Metropolitan Area Network，MAN）是介于LAN和WAN 之间的一种网络，覆盖了较大范围的地理区域，如一个城市。
城域网通常由多个局域网连接而成，用于满足城市范围内的通信需求。
广域网（Wide Area Network，WAN）覆盖更大范围的地理区域，如跨越城市、国家甚至多个国家的网络。
WAN常用于连接远距离的分支机构和远程用户，常见的例子包括互联网和全球范围的因特网。
三、计算机网络的未来趋势随着科技的不断进步，计算机网络也在不断发展和演变。
以下是计算机网络的一些未来趋势：1. 物联网的兴起：物联网将物理世界中的各类设备和传感器连接到互联网上，实现设备间的互联和信息交互。
广域网、局域网、无线网络介绍
《计算机网络应用与维护》
1
广域网技术
HDSL技术是一种对称的DSL技术，即上下行速率一样。HDSL利用现有的普通电
HDSL技术的特点：
话双绞铜线（两对或三对）来提供全双工的1.544Mbps（T1）或2.048Mbps（E1）
信号传输，无中继传输距离可达6～10km。 HDSL的优点是双向对称，速率比较高，充分利用现有电缆实现扩容。其缺点是 需要两对线缆，住宅用户难以使用，费用也比较高。
《计算机网络应用与维护》
1
广域网技术
BRI含有两个64Kbps的B信道（提供64Kbps带宽来传送语音或数据资料）和一个用做控制的
16Kbps的D信道，图5-11。因此，BRI接口的容量可以为下列三者之一： （1）2个话路+16Kbps的数据包。 （2）2路高速数据+16Kbps的数据包。 （3）1个话路+l路高速数据+16Kbps的数据包。
主机B
报文或报 文分组 应答
释放请求 线路释放 释放应答
称为呼损。
2. 电路交换方式利用率低。
《计算机网络应用与维护》
1
广域网技术
电路交换的优势：
电路交换的一个优势是，提供给用户的是“透明通路”，即交换网对用户信息的
编码方法、信息格式以及传输控制程序等都不加以限制，通信双方收发速度、编码
方法、信息格式、传输控制等完全由传输双方决定。 在传输的过程中，在每个节点的延迟是可以忽略的，数据以固定的数据率传输， 除通过传输链路的传播延迟以外，没有别的延迟，适用于实时大批量连续的数据传 输。
《计算机网络应用与维护》
1
广域网技术
ADSL是一种非对称的宽带接入方式，即用户线的上行速率和下行速率不同。它
局域网、城域网、广域网
引言概述：在信息时代的今天，网络已经成为了人们日常生活和工作中不可或缺的一部分。
而在网络中，局域网、城域网和广域网是三个重要的网络形式。
它们各自有着不同的范围和功能，对于数据的传输和共享起着重要的作用。
本文将详细阐述局域网、城域网和广域网的定义、特点以及各自的应用场景。
正文内容：一、局域网（Local Area Network）1.1 定义：局域网是一种使得一定区域内的计算机设备相互连接的网络。
这个区域通常是一个建筑物或者是一个相对较小的地理区域。
1.2 特点：- 小范围：局域网的通信范围通常在100米到1千米之间。
- 高传输速率：局域网可以提供高速的数据传输，能够满足用户对于数据传输速度的要求。
- 低成本：局域网的建设和维护相对较低，适合小型组织和机构使用。
- 高可靠性：局域网采用多级冗余的网络结构，可以实现高可靠性的数据传输。
1.3 应用场景：- 家庭网络：家庭局域网可以连接各种智能设备，实现智能家居的控制和管理。
- 公司办公网络：各个部门的计算机设备可以通过局域网进行数据共享和协作。
- 学校网络：教室、实验室和图书馆等地域可以通过局域网进行学习资源的共享。
二、城域网（Metropolitan Area Network）2.1 定义：城域网是一种连接城市或者相对较大范围内的计算机设备的网络。
城域网通常是由多个局域网组成的，通过光纤、电缆和无线电波等方式连接起来。
2.2 特点：- 中等范围：城域网的通信范围通常在几千米到数十公里之间。
- 高带宽：城域网可以提供大量的带宽资源，适合承载大量数据的传输和共享。
- 高速传输：城域网具有较高的传输速率，可以满足用户对于实时数据传输的需求。
- 较高成本：城域网建设和维护相对较高，适合中型企业和机构使用。
2.3 应用场景：- 城市企业网络：不同办事处和分支机构可以通过城域网实现数据共享和远程办公。
- 城市监控网络：城域网可以用于连接各个监控摄像头，实现城市的安全监控和管理。
局域网、城域网、广域网
5G和物联网技术
云计算和虚拟化技术
随着5G网络的普及和物联网技术的发 展，局域网、城域网和广域网将面临 新的挑战和机遇。5G网络将提供更高 的数据传输速率、更低的延迟和更好 的网络覆盖，支持更多的物联网设备 和传感器接入网络。这将促进智能家 居、智能交通和智能工业等领域的发 展。
云计算和虚拟化技术将进一步改变网 络架构和服务模式。通过将应用程序 和服务部署在云端，企业可以降低IT 成本、提高灵活性和可扩展性。同时 ，虚拟化技术将简化网络设备和服务 的部署和管理，提高网络效率和可靠 性。
广域网的传输协议和连接方式
传输协议
广域网主要使用传输控制协议（TCP） 和互联网协议（IP）进行数据传输， 其中TCP提供可靠的、面向连接的数 据传输服务，IP提供无连接的数据传 输服务。
连接方式
广域网可以通过多种方式进行连接， 包括光纤、微波、卫星等通信方式， 以及各种接入技术如DSL、PON、 FTTH等。
城域网的应用场景和发展趋势
应用场景
城域网广泛应用于城市范围内的政府机构、 企业、医疗机构、教育机构等领域，提供高 速数据传输、语音通信、视频会议等多种服 务。城域网还可以与广域网和局域网相连， 实现更大范围的网络互联互通。
发展趋势
随着云计算、大数据、物联网等技术的发展 ，城域网将向更加智能化、高效化、安全化 的方向发展。未来，城域网将进一步融合新 技术，提升网络性能和服务质量，满足城市 范围内各类用户不断增长的网络需求。同时 ，城域网的发展也将促进城市信息化建设和
特点
城域网具有高速传输速率、覆盖范围广、支持大量用户接入、可扩展性强等特 点，能够满足城市范围内各类用户对数据传输和网络服务的需求。
城域网的拓扑结构和协议
城域网特征及发展趋势
城域网特征及发展趋势城域网作为本地应用型的公用网络，能够覆盖的最大面积包括了城市以及城市周边的所有郊区，还面向企事业单位及用户，支持通信协议以及提供各种业务是城域网的基本条件。
虽然城域网自身也带有一些广域网的某些特点，又附加了公用多业务网的关键特征，但它与广域网，局域网不同，它在自身所有的条件下还具备一些区别于其他网络的特点。
标签：城域网；特点；发展趋势1 城域网特征分析城域网的网络环境特征是高强度的竞争开放模式，多样化的业务类型以及不稳定的业务流向是它的基本特征，它既要融合上层各种业务网、传送底层信息，还要作为广域网和局域网与接入网的桥接区来承担多种技术的融合与碰撞，在这个碰撞交融的过程中会产生出新的衍生体。
城域网能做到持续的发展，其真正的原动力是满足用户丰富的应用需求，而多样化也是区分城域网和长途网的关键所在。
而城域网的特征具体而言分为几个方面：1.1 网络性质就城域网的网络性质方面来分析，企事业单位所用的网络不仅有部分城域网，更多的是局域网，所以局域网作为专门服务于它们的网络，有一定局限性。
城域网相较于局域网而言，范围要更加宽阔一些，公众和多用户是城域网的主要服务对象。
1.2 传输距离就城域网的传输距离方面来分析，150km是城域网所能传输的最远距离，就这一方面，城域网要比局域网范围大一些，却无法同所能达到距离更远的广域网和长途网相比较。
1.3 业务范围就城域网的业务范围的拓展方面进行分析，作为全业务网络，城域网集数据图像和语音于一体，业务范围较为广泛，在这一点上，局域网的业务范围显得比较小。
1.4 容量方面就城域网的容量方面进行分析，广域网和长途网所需要的容量过大，无法适应城市网络的应用，而仅需要中等容量的城域网完全可以满足城市网络的需求。
1.5 客户层信号就客户层信号方面进行分析，SDH和以太网无法支持各种各样的客户层信号，设计人员在考虑了这个问题的基础上对城域网进行了设计，加之能够迅速提供带宽，且城域网还兼具能够迅速提供宽带的特点，使其在实际应用中具有更大的市场竞争优势。
理解计算机网络从局域网到广域网的介绍
理解计算机网络从局域网到广域网的介绍计算机网络，作为现代社会信息交流的重要基础，连接了世界各地的计算机和设备。
它的功能之一就是将不同的局域网互相连接，形成一个广域网。
本文将从局域网的概念入手，逐步介绍计算机网络从局域网到广域网的发展。
一、局域网局域网（Local Area Network，简称LAN），是指在相对较小的地理范围内，连接在一起的计算机和设备的集合。
局域网以高速传输和低延迟为特点，能够实现设备之间的快速通信和资源共享。
常见的局域网包括家庭网络、学校网络和企业内部网络等。
局域网的主要组成部分包括网络接口卡（Network Interface Card，简称NIC）、交换机（Switch）和路由器（Router）等。
NIC是计算机与网络之间进行数据交换的媒介，交换机用于在局域网内部的设备之间进行数据转发，而路由器则负责将数据包从一个局域网传输到另一个局域网。
二、城域网城域网（Metropolitan Area Network，简称MAN），是局域网的扩展形式，覆盖了相对较大的地理范围，通常是一个城市或城市群。
城域网通过光纤或其他高速传输介质连接多个局域网，具有更高的传输速度和可靠性。
城域网的建设需要借助传输介质供应商的支持，如电信公司提供的光纤网络。
与局域网相比，城域网的规模大大增加，对网络安全、数据传输速度等方面的要求也更高。
三、广域网广域网（Wide Area Network，简称WAN），是连接城域网或其他广域范围内局域网的网络。
广域网通过地理上跨越较大的区域，如跨越国家和地区，连接了许多城域网和局域网。
广域网的连接方式多样，包括电缆、电话线、卫星链路、光纤等。
由于广域网距离较远，因此网络传输的延迟较高，但其传输容量和覆盖范围更广。
四、物联网与未来的网络除了局域网、城域网和广域网，随着物联网技术的发展，未来还将涌现出更多新型网络。
物联网是指将各种物理设备与传感器通过互联网连接起来，实现设备之间的智能交互和数据共享。
计算机网络的类型
计算机网络的类型计算机网络是指将多台计算机连接起来，使得它们可以相互传递数据和资源的系统。
根据网络的规模、地理范围和功能特性，计算机网络可以分为多种类型。
本文将详细介绍几种常见的计算机网络类型。
一、局域网（LAN）局域网是一种连接在同一地理区域内的计算机网络。
它通常是由一组互联的计算机、打印机、服务器等设备组成。
局域网的传输速度较快，通常用于办公室、学校、家庭等小范围的网络环境。
局域网可以使用以太网、Wi-Fi等协议进行数据传输，实现设备之间的通信和资源共享。
二、城域网（MAN）城域网是连接在一个城市范围内的计算机网络。
它通常涵盖了一个较大的地理区域，连接着多个局域网和广域网。
城域网的传输速度相对较快，适用于大型企业、学校、医院等需要大量数据传输和资源共享的场所。
常用的城域网技术包括以太网、光纤通信等。
三、广域网（WAN）广域网是连接在较大地理范围内的计算机网络，可以是跨越城市、国家甚至是全球的网络。
广域网使用的传输介质多种多样，包括电话线、光纤、卫星等。
广域网的传输速度较慢，但连接范围广泛，能够实现分布在不同地方的计算机之间的数据传输和通信。
四、无线局域网（WLAN）无线局域网是一种通过无线信号进行数据传输的局域网。
与传统的有线局域网相比，无线局域网无需使用网线连接设备，使用无线路由器和接收器即可实现设备之间的通信。
无线局域网通常应用于移动办公、公共场所和家庭网络中，为用户提供便捷的无线上网体验。
五、城域无线网（WMAN）城域无线网是一种覆盖城市范围内的无线网络。
它利用无线电波实现台站与设备之间的通信，能够提供高速的无线上网服务。
城域无线网适用于大型城市、商业区、旅游景区等需要大范围无线覆盖的地方，为用户提供高速、便捷的上网体验。
六、存储区域网络（SAN）存储区域网络是一种专门用于数据存储和数据共享的网络。
它通过高速的存储网络将存储设备连接起来，实现数据的统一管理和共享。
存储区域网络广泛应用于大型企业、金融机构等需要大容量数据存储和共享的场所。
广域网和城域网
双环自愈
设备
设备
设备
双环自愈
设备
设备
设备
× 设备
7.3 异步传输模式（Asynchronous Transfer Mode，ATM）
ATM（Asynchronous Transfer Mode，ATM） 并非是一种物理层的传输技术，它和TCP/IP 协议的地位是平行的，也是一种实现网络互联 的协议。不过在网络上，经常使用ATM来传输 IP分组，这种技术称为IP over ATM（在ATM 上运行IP协议），有些人因此将ATM当成了一 种物理网络的传输技术。 ATM是电信行业和IP行业竞争的产品。曾今炙 手可热，很多人认为它能取代IP交换技术，但 最终只是昙花一现，沦落到被淘汰的地步。
WDM原理
A 分支光纤 主干光纤
B 分支光纤
C
WDM的分类
按照复用的规模，波分复用分为密集波分服务 （Dense WDM，DWDM）和稀疏波分复用 （Coarse WDM，CWDM）。
DWDM单纤可提供40/80/160波的波分复用传输， 单波长传送容量可达到2.5G/10G/40Gbps。 DWDM能轻松到达几百Gbps的带宽，甚至可以到 达Tbps的带宽。 CWDM只能容纳几条或者十几条波，带宽比较小， 但是CWDM的成本比DWDM低的多，适合用于城 域网或者局域网。
组网工程
第七章 广域网和城域网传输技术
7.1 广域网
广域网传输技术主要用于Internet骨干数据传输，和 局域网不同，骨干网传输带宽更高，传输距离更长， 像跨洋海底光缆，能达到几千公里的传输距离 相对局域网，广域网的明显特色是高带宽和高的传输 延迟。局域网基于低传输延迟的优化假设不再存在， 不能将局域网技术简单地放大用于广域网。 广域网用来连接城域网构成一个大的Internet。 广域网基本上被各国老牌电信公司垄断，实际上是在 国内国际长途电话网的基础上发展起来的。 曾经出现过许多广域网传输技术，限于篇幅，本章以 介绍新的传输技术为主
第4章-局域网、城域网和广域网-76
10
总线型拓扑结构
• 网络是将各个节点设备和一根总线相连。网络中所有的 节点设备都通过总线进行信息传输。 • 总线上任何一个节点发出的信息都沿着总线传输，而其 他节点都能接收到该信息，但在同一时间内，只允许一 个节点发送数据。 • 由于总线作为公共传输介质为多个节点共享，就有可能 出现同一时刻有两个或两个以上节点利用总线发送数据 的情况，因此会出现“冲突”。
– 用于传输网络数据的传输介质 – 用于连接网络各种设备的网络拓扑 – 用于共享资源的网络介质访问控制方法
• 局域网可以分为两类：
– 共享介质局域网 – 交换式局域网
3
IEEE 802结构关系与局域网标准图
IEEE 802
ISO/OSI
802.10 局域网安全 8 0 2 1 802.1B 综述及体系结构
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MAC子层
• MAC构成了数据链路层的下半部，直接与物理层相邻 • MAC子层主要制定管理和分配信道的协议规范，换句话说， 就是用来决定广播信道中信道分配的协议属于MAC子层。 MAC子层是与传输介质有关的一个数据链路层的功能子层。 它的主要功能是进行合理的信道分配，解决信道竞争问 题。 • 在共享介质局域网中，为了实现对多结点使用共享介质 发送和接收数据的控制，人们提出了很多种介质访问控 制方法。 • 目前，被普遍采用并形成国际标准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方法、令牌环方 法和令牌总线方法等。
• 循环式：每个站点按一定的顺序传递发送权限，每个站点都有发送 数据的机会 • 预约式：将介质上的时间划分为许多时隙，某个站点要发送数据， 需提前预约时隙 • 竞争式：各个站点自由竞争发送机会
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集中式的优缺点
• 优点
局域网、城域网、广域网
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覆盖范围 协议标准 结构特征 典型设备 终端组成 特点
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局域网（LAN）
城域网（MAN）
广域网（WAN）
10公里以内
10-100公里
几百到几千公里
IEEE802.3
IEEE802.6
IMP
物理层
数据链路
网络层
集线器
交换机
路由器
计算机
计算机或局域网
计算机、局域网、城 域网
连接范围小、用户数 实质上是一个大型的 主要提供面向通信的
少、配置简单
局域网，传输速率高；服务，覆盖范围广，
技术先进、安全
通信的距离远，2技术
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Байду номын сангаас
局域网
局域网（英文：Local Area Network 缩写 LAN），指有限区域（如办公室或楼层）内的 多台计算机通过共享的传输介质互连，所组成 的封闭网络。一般是方圆几千米以内，局域网 可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共 享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通 信服务等功能。共享的互连介质通常是一个电 缆系统（如双绞线、同轴电缆、光纤等），也 可以是红外信号、无线电等无线传输传输介质。 依据拓扑结构的不同，局域网又分为以太网、 令牌环网、无线局域网等类型。
路由器、防火墙、带宽控
制和管理等功能，具备快
速转发能力、灵活的网络
管理等特点。
[5] 宽带拨号设备：因特网
的接入设备，与宽带路由
器配套使用。
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城域网
• 城域网(Metropolitan Area Network)是在一个城市 范围内所建立的计算机通信网，简称MAN。属宽 带局域网。由于采用具有有源交换元件的局域网 技术，网中传输时延较小，它的传输媒介主要采 用光缆，传输速率在l00兆比特/秒以上。MAN的一 个重要用途是用作骨干网，通过它将位于同--城市 内不同地点的主机、数据库，以及LAN等互相联 接起来，这与WAN的作用有相似之处，但两者在 实现方法与性能上有很大差别。
计算机网络的发展可以划分为几个阶段
计算机网络的发展可以划分为几个阶段第一个阶段是人工通信时代，它始于人类发展出能够通过可见光进行
远距离交流的方法。
在这个时代，人们使用烟火、旗语、以及其它一些视
觉信号来传达信息。
这个阶段是人类通信史上最早的阶段，人们通过手工
制作的信号来进行通信。
第二个阶段是电报时代，从19世纪初到20世纪初。
在这个时代，电
报机的发明使得人们能够通过电信号进行远距离通信。
电报通过在电线上
传递电流的方式来传送信息。
它的传输速度较慢，但是在当时来说已经是
一项巨大的技术革新。
电报机的普及使得信息传递变得更加快速和可靠。
第四个阶段是广域网时代，从20世纪中叶到20世纪末。
在这个阶段，计算机的发展和普及使得人们能够通过计算机网络进行远距离通信。
广域
网（WAN）连接了多个局域网（LAN）和城域网（MAN），实现了不同地理
位置之间计算机之间数据的交换和共享。
在广域网时代，人们开始使用分
组交换技术，例如ATM（异步传输模式）和帧中继来提高数据传输的效率
和可靠性。
最后一个阶段是互联网时代，从20世纪90年代开始至今。
互联网是
一个全球性计算机网络，它以TCP/IP协议为基础，连接了全球各地数以
亿计的计算机和设备。
互联网的普及使得人们能够方便地进行数据传输、
信息检索和在线交流。
随着互联网的发展，各种基于互联网的应用，如电
子邮件、即时通讯、在线购物和社交媒体等也随之兴起。
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Nankai University
ATM技术的主要特点：
• ATM采用的是一种面向连接的技术。 • ATM采用的信元（cell）长度为53B，其中
信元头部长度为5B，数据长度为48B； • ATM以统计时分多路复用方式来动态分配
带宽，网络传输延时小，能够适应实时通 信的要求； • ATM的数据传输速率为155Mbps～ 2.4Gbps。
用网络服务。 • 帧中继网在数据链路层VPN技术中占主导地位。
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基于帧中继的VPN结构
路由器
帧中继交换网 VPN
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路由器
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从B-ISDN到ATM
ISDN致力于实现的目标： • 提供一个在世界范围内协调一致的数字
通信网络，支持各种通信服务，并在不 同的国家采用相同的标准； • 为在通信网络之间进行数字传输提供完 整的标准； • 提供一个标准的用户接口，使通信网络 内部的变化对终端用户透明。
• 用户计算机性能提高，可以承担一部分原 来是由通信子网承担的通信处理功能。
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帧中继网的特点
1. 高网络吞吐量、低传输延时 • 帧中继是一种采用虚电路的广域网技术，其协
议简单、高效，网络吞吐量高、传输延时短; • 帧中继网工作在物理层与数据链路层，流量控
制与纠错功能由高层协议完成; • 帧中继网处理一个帧的转发延时要比X.25网减
用于构成广域网的主要通信技术与网络类型
• 公共电话交换网 （PSTN） • 综合业务数字网 （ISDN） • 数字数据网 （DDN） • X.25分组交换网
• 帧中继（FR）网 • 异步传输模式 （ATM）网 • 吉比特以太网 （GE）与十吉比
特以太网 （10GE）
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GE/10GE 光以太网
广域网技术发展与TCP/IP协议的关系
TCP/IP协议 体系结构 应用层 传输层 互联层
主机-网络层
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2.2 局域网技术演变与发展 2.2.1 局域网技术发展过程
局域网 LAN
随机访问型 无线分组网 ALOHANET
环形局域网 Newhall/
广域网技术的发展过程
ISDN
ISDN
N-ISDN
B-ISDN ATM
X.25
1972 X.25
1984
1990 1991 RF
WDM
1974 WDM
1991
SDH SONET
DWDM
GE/10GE /100GE
1975
1988 1989
1995
GE 10GE
1998 2002
100GE 2010
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IEEE802.15.4标准的主要特点
• 在不同的载波频率下实现20kbps、 40kbps和250kbps三种不同的传输速率；
• 支持星形、点-点等2种网络拓扑结构； • 使用16位和64位的2种地址格式，其中64
位地址是全球惟一的扩展地址； • 支持冲突避免（CA）的载波侦听多路访
从X.25网、帧中继网到ATM网
X.25分组交换网的基本概念
X.25协议
X.25 交换机
X.25 分组交换网
X.25网
X.25协议
X.25 交换机
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帧中继技术发展的背景
• 传输介质由原来的电缆逐步发展到光纤， 光纤的误码率很低，数据传输速率高;
• 局域网的数据传输速率提高得很快，大量 局域网之间高速互连的需求越来越强烈;
• 定向光束红外传输 • 全方位红外传输 • 漫反射红外传输
扩频无线局域网分为： • 跳频扩频（FHSS） • 直接序列扩频（DSSS）
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蓝牙技术的研究与发展
蓝牙技术研究的背景 • 1994年，Ericsson公司与IBM、Intel、Nokia和Toshiba
分布式数据接口 FDDI：802.6
虚拟局域网 VLAN
城域网 MAN
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不同的局域网技术按照时间排列的顺序
1960年
1970年
1980年
1990年
1995年
2000年
2005年
2010年
Ethernet
802.3 FDDI 10BASE-T
FE
Cambridge Ring
• 用户访问网络资源必须经过认证和授权，确保 用户对网络资源安全的使用；
• 及时获得用户的上网时间记录和流量记录，实 行计费功能；
• 支持VPN和防火墙，有效地保证网络安全； • 提供分级的QoS服务； • 方便、快速、灵活地适应用户和业务的扩展。
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光以太网的技术优势：
问技术； • 支持确认机制，保证传输可靠性。
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ZigBee无线网络技术及应用
• ZigBee的基础是IEEE802.15.4标准，早期的名字是 HomeRF或FireFly；
• ZigBee联盟于2001年8月成立；2002年摩托罗拉公司、 飞利浦公司、三菱公司与Invensys公司宣布加ZigBee联 盟，研究下一代无线网络通信标准；
Ethernet v2.0
Switched LAN
Newhall
802.11WLAN 10GE GE
100GE
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2.2.2 高速以太网技术的研究与发展 局域网发展的基本思路
研究交换式局域网
局域网发展 的基本思路
研究高速局域网
研究局域网互联技术
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• 组建同样规模的广域网或城域网，光以 太网的造价是SONET的1/5，是ATM的 1/10。
• IEEE已完成速率从10Mbps、100Mbps、 1Gbps到10Gbps的Ethernet技术标准制 定，正在研发的速率为100Gbps的 Ethernet产品；
• 能够覆盖从广域网、城域网到局域网的 整个范围。
Cambridge Ring
无线局域网 WLAN：802.11
以太网 Ethernet：802.3
令牌总线形局域网 Token Bus：802.4
令牌环形局域网 Token Ring：802.5
高速局域网 FE/GE/10GE
交换式局域网 Switched Ethernet
局域网互联 LAN bridge
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无线个人区域网与IEEE802.15.4标准
• IEEE802.15.4标准，主要考虑低速无线 个人区域网络（LR-WPAN）应用问题；
• 2003年，IEEE批准低速无线个人区域网 LR-WPAN标准—IEEE802.15.4，为近距 离范围内不同设备之间低速互连提供统 一标准。
• ZigBee适应于数据采集与控制的点多、数据传输量不 大、覆盖面广、造价低的应用领域；
• 基于ZigBee的无线传感器网络已在家庭网络、安全监 控、汽车自动化、消费电器、儿童玩具、医用设备控 制、工业控制、无线定位等领域广泛应用。
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2.3 宽带城域网技术演变与发展
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广域网研究的重点是宽带核心交换技术。
• 早期的广域网主要用于大型计算机系统的 互联。
• 互联网中广域网更多地是作为覆盖地区、 国家、洲际地理区域的核心交换平台。
• 广域网研究的重点是宽带核心交换技术。
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2.1.2 广域网技术的发展趋势
2.3.1 城域网概念的发展与演变 早期城域网的技术定位 • IEEE802最初的表述：城域网是以光纤
为传输介质，能够提供45Mbps到 150Mbps高传输速率，支持数据、语音 与视频综合业务的数据传输，可以覆盖 跨度在50公里到100公里的城市范围，实 现高速宽带传输的数据通信网络； • 典型的产品是FDDI；
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2.1.3 广域网技术发展与TCP/IP协议的关系
X.25网络层协议
ATM网络层协议ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
X.25数据链路层协议 ATM数据链路层协议
RF
X.25物理层协议
ATM物理层协议
X.25网
ATM网
帧中继网
应用层协议 TCP/UDP协议
IP协议 PPP协议 SDH/SONET IP over SDH
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计算机网络技术教程
—自顶向下的分析与设计方法
吴功宜 吴英
编著
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第2章 广域网、局域网与
城域网技术发展
2
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主要内容
本章主要回答以下几个问题： ·广域网的技术特征与发展趋势是什么？ ·是什么原因引起了城域网的概念与技术的演变？ ·高速局域网的技术特征与发展趋势是什么？ ·接入技术与局域网、城域网是什么关系？ ·广域网、局域网与城域网技术的发展与TCP/IP协议有什么关系？
广泛应用的Ethernet网技术，为运营商 建造新一代的网络提供技术支持； • 基于这样一个设计思想，一种可运营的 光以太网的概念应运而生，从根本上改 变电信运营商规划、建设、管理思想。