局域网技术类型

2.1 局域网技术类型
局域网是指履盖范围相对较小的网络。

局域网按其规模可分为小型局域网和大型局域网，即便是两台计算机联网，也是一个局域网，如办公室内、大楼内或小区内的计算机连成网络，都属于局域网。

大型局域网主要指企业Intranet网、行政网等。

本节介绍几种主要的局域网技术，包括以太网、令牌环网、光纤分布式数据接口、异步传输模式A TM，以及常用的以太网技术，包括交换转发方式、生成树协议、VLAN、VLAN主干、链路聚合、第三层交换等重要的交换技术。

2.1.1 以太网Ethernet
近几年来，在局域网技术中，以太网应用最为广泛。

它基于CSMA/CD（带冲突检测的载波侦听多路访问）机制，采用共享介质方式实现计算机之间的通信。

CSMA/CD采用总线控制技术及退避算法。

当一个站点要发送时，先侦听总线以确定总线介质上是否存在其他站点的发送信号。

如果介质是空闲的，则可以发送；否则等一个随机时间后重新侦听，再发送。

早期的以太网由于介质共享特性，当网络中站点增加时，网络性能会迅速下降，同时也缺乏多种服务和对QoS的支持。

随着网络技术的发展，现在的以太网技术已经从共享以太网发展到交换以太网，使以太网的性能得到极大改进。

共享式以太网上的所有站点（如服务器、工作站等）共享同一带宽，当网上任意两个站点之间进行信息传输时，其他站点只能等待。

交换以太网利用交换技术，使网上每个设备独享带宽，向目标地址定向传输，增大了网络的传输吞吐量，使网上多个站点可以同时进行信息传输，提高了网络的总体传输速率。

以太网技术自1970年问世以来，主要经历了以下几个阶段：
1.10Base-2和10Base-5
分别以细同轴电缆和粗同轴电缆（50Ω）为传输介质，没有中心网络设备，是总线共享式以太网，带宽为10Mbit/s。

网络的性能和可扩展性较差。

10Base-2网段最大距离为185m，10Base-5网段最大距离为500m。

2.10Base-T（T表示双绞线对）
采用双绞线介质，需要中心网络设备（如集线器），每个网段（从网卡到Hub）的最大距离为100m，是星形共享式以太网，一个网络最多可容纳1024个节点，带宽为10Mbit/s。

与10Base-2和10Base-5相比，网络的性能没有太大改进，但可扩展性和可维护性明显提高。

3.10Base-TX和10Base-FX（F表示光缆）
采用双绞线或光纤介质，需要中心网络设备（如交换机），是星形交换式以太网，带宽为10Mbit/s。

与10Base-2、10Base-5和10Base-T相比，网络性能有了大幅度的提高，增强了智能能力，为网络管理提供了可能。

4.100Base-TX和100Base-FX（快速以太网）
100Base-TX采用2对5类UTP双绞线，网段最大距离为100m。

100Base-FX采用2芯
62.5/125μm多模光纤介质，网段最大距离为412m。

需要中心网络设备（如交换机），称为快速交换式以太网，带宽为100Mbit/s。

与10M交换式以太网相比，快速以太网的性能有了更大的提高，同时增强了网络设备的可管理性。

5.1000Base-TX和1000Base-FX（千兆以太网）
采用双绞线或光纤介质，需要中心网络设备（交换机），带宽为1000Mbit/s。

千兆以太网是目前大规模投入使用的最快速的以太网技术，在网络结构上与快速以太网相同，主要优点是提供高带宽和高质量的服务。

6.10G以太网
2002年6月刚刚正式通过的新的标准，即IEEE 802.3ae，已经有相应产品面市，带宽为10Gbit/s。

目前常用的以太网技术是快速以太网和千兆以太网，通常是以千兆以太网作主干，10/100Mbit/s交换到桌面。

另外，通过以太网新技术，如VLAN、QoS、第3层交换、组播等的应用，使以太网技术具有更高的性能和市场竞争力。

以太网是现在最为流行的局域网技术，其优点是设备性价比高、可扩展性好、能够平滑升级、适应范围广泛以及生产厂商众多等。

以太网最大的缺点是服务质量的保证不理想，对实时系统的支持不及ATM、令牌环和FDDI。

2.1.2 令牌环网Token Ring
令牌环网的逻辑结构是环状的，网上所有的设备均处在这个环上（相邻关系有前站和后站之分）。

在网络中传递着一个很小的帧，称为“令牌”，每个工作站等到拥有令牌时才有发送信息的权利。

当一个站点要发送信息时，首先需要捕获到令牌；然后将令牌的一个比特变成一个开始串，并将待发送的信息附加在其后面发送给环中的下一个工作站。

这个含令牌的数据帧被逐站点向下游传递，非目的站点不对此帧做任何操作，只是简单地往下传递。

当此帧到达目的站点后，目的站点将其拷贝下来并将其相应的比特置为1，这个含令牌的数据帧继续在环上向前传递，直到回到发送站点后被发送站点取消。

然后发送站点产生一个空闲的令牌向下游发送，环上其它站点再度具备传递信息的能力了。

令牌环网络传输的主要特点是可以保证每个节点设备在可以预定的时间间隔内获得对网络的访问权，更适合于对实时要求较高的网络应用。

随着以太网技术的发展，以太网提供了更高的带宽和更好的服务质量，令牌环网的市场占有率在逐年下降，在我国应用更少。

2.1.3 光纤分布式数据接口FDDI
光纤分布式数据接口是采用光纤电缆的100Mbit/s双令牌环局域网。

FDDI标准是由ANSI X3T9.5标准委员会在20世纪80年代中期制定的，国际标准为ISO9384。

开发FDDI 的主要目的是利用其高带宽和较长传输距离的特点构建高速主干。

在物理上，FDDI是两个互相平行、相对作反向传输的双环结构网，它采用定时令牌传送协议，是一个令牌环协议的高速版本。

但与令牌环技术不同的是，当其发送完数据帧后就立即产生新的令牌，故其利用率较高，其传输带宽可达100Mbit/s。

FDDI的双环结构有非常好的冗余特性，单一环路故障不会造成整个网络瘫痪。

在与站点连接时，FDDI有两种接入方式：双连接站点和单连接站点。

双连接站点方式比较贵，但具有冗余功能；单连接站点方式需要集线器，且没有冗余功能。

FDDI有几个通过带宽分配来实现优先的机制，一个是同步带宽的分配机制，它可以让管理员将一定量的带宽分配给一些确定的工作站，让它们具有更多的捕获令牌的机会。

第二个是异步服务，它将未经过同步带宽分配的带宽（尚未分配的带宽）等分给环上的工作站。

铜缆分布式数据接口（CDDI，Copper Distributed Data Interface）是FDDI协议在双绞线上的实现。

CDDI的传输速率是100Mbit/s，同样采用双环结构提供冗余特性。

FDDI及CDDI的优点包括：连接的冗余性，内置的网络管理，有保证的访问和较广泛的适用性。

但是，FDDI技术过于昂贵和复杂，同时缺乏对多种服务和QoS的支持，至今也未成为局域网的主流技术。

2.1.4 异步传输模式ATM
异步传输模式是一种全新的技术。

它采用定长的称为信元的数据帧来传输数据，使网络的传输效率显著提高，并提供良好的服务质量支持。

ATM可以提供从Mbit/s级到Gbit/s 级的可变带宽。

是局域网和广域网都使用的技术。

ATM是国际电信联盟电信标准部（ITU-T）制定的信元中继标准，在这种模式中，音频、视频和数据等多种类型的信息以较小的固定长度的信元进行传输。

ATM技术中的信元有53个字节（定长的帧格式），其中48个字节为信息的有效负荷（有效数据），另有5个字节为信元头部。

在传输过程中，对于有负荷的中间节点不作检验，信息的校验在通信的末端设备中进行，以保证高的传输速率和低的时延。

ATM是一种电路交换和帧交换相结合的技术，它提供永久性虚电路（PVC，Permanent Virtual Circuit）、交换虚电路（SVC，Switched Virtual Circuit）和无连接服务三种类型的服务。

目前，A TM技术主要应用于专用网络和核心网络，而网络的外围和用户端仍采用传统的网络技术（如以太网、快速以太网、令牌环网等），因而在A TM网络和传统网络之间需要一种转换机制，将A TM信元与传统网络的数据帧之间进行相互转换。

这在很大程度上增加了A TM网络的复杂性并降低了网络的总体性能。

另外，目前大部分的网络应用都是基于IP网络的应用，直接针对A TM信元的应用很少，这从另一个程度上增加了ATM网络使用的复杂性。

ATM具有先天的对服务质量的支持，并支持多种服务，优点十分明显。

但从ATM技术诞生以来，其市场占有率一直没有多大起色，主要原因是A TM技术有设备昂贵、配置复杂、扩展性差等缺点，影响其推广使用。