3 计算机局域网组网技术

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3.1 局域网概述
令牌总线访问控制方式
令牌总线是令牌控制方式在总线 结构上的应用。其特点是：物 理上是总线结构，逻辑上是令 牌环。在令牌总线中，总线上 的站不能像CSMA/CD那样随机地 访问总线，而只有令牌持有者 才能访问总线。令牌的传递不 是按站的物理顺序，而是按逻 辑顺序。如右图所示。站点 A→B→E→D→A构成一逻辑环。 另外，称逻辑环外的站点为非 活动站 。
高传输速率和速率提升潜力 高性能价格比 兼容性好 网络设计灵活 组网方式灵活 简化的管理
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3.3 1000兆局域网组网技术
2 ATM组网技术 ATM的基本概念
异步传输模式ATM（Asynchronous Transfer Mode）是一种快速分组交换技术，它是以信 元为信息传输和交换的基本单位，是一种面 向连接的交换技术。为了简化信元的传输控 制，在ATM中采用了固定长度的信元，规定 为53字节，其中信元头5个字节，信息段48 个字节 。
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3.3 1000兆局域网组网技术
ATM局域网组网技术
以ATM交换机为中心连 接计算机所构成的局域 网络叫ATM局域网。ATM 交换机和ATM网卡支持 的速率一般为 155Mb/s～24Gb/s，满 足不同用户的需要，标 准ATM的组网速率是622 Mb/s。右图是ATM局域 网组网示意图。
ATM组网技术的不足之处是协议过于复杂和 设备昂贵带来的相对较高的建网成本。
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3.4 交换局域网和虚拟局域网
1 交换局域网
交换局域网的核心部件是局域网交换机。局域网交 换机一般有多个端口，每个端口可以直接和网络中 的一般节点连接，也可以和集线器连接。交换局域 网与共享式局域网的不同是：
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3.1 局域网概述
CSMA/CD访问控制方式
CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection），即载波监听多路访问/冲突检测， 是一种争用型的介质访问控制协议。网中各节点都能独立 地决定数据帧的发送与接收。每个站点在发送数据帧之前， 首先要进行载波监听，只有介质空闲时，才允许发送帧。 这时，如果两个以上的站同时监听到介质空闲并发送帧， 则会产生冲突现象。每个站必须有能力随时检测冲突是否 发生，一旦发生冲突，则应停止发送，然后随机延时一段 时间后，再重新争用介质，重发该帧。
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3.4 交换局域网和虚拟局域网
“交换式”局域网 交换机是交换式局域网上使用的中心控制设 备。在交换式局域网中，可以通过交换机为 所有节点建立并行、独立和专用带宽的连接。 不管有多少工作站，各工作站均可以得到并 行、独立的带宽。若某交换式以太网数据传 输速率为10Mb/s，每个节点均可以得到 10Mb/s的带宽。
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3.2 100兆局域网组网技术
1 以太网组网技术概述
以太网组网非常灵活和简便，可使用多种物理介质，以不 同拓扑结构组网，是目前国内外应用最为广泛的一种网 络，已成为网络技术的主流。 以太网按其传输速率又分成10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s。 细缆以太网10 BASE-2 10 BASE-2以太网是采用IEEE802.3标准，它是一种典型的 总线型结构，如下图所示。采用细缆为传输介质，通过T 型接头与网卡上的BNC接口相连的总线型网络。
100M
ATM用户机
ATM交换机
155M
ATM用户机
622M
ATM用户机
1000M
ATM用户机
图3－11 ATM组网示意图
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3.3 1000兆局域网组网技术
ATM是将分组交换与电路交换优点相结合的 网络技术，可以工作在任何一种不同的速度、 不同的介质和使用不同的传送技术，适用于 广域网、局域网场合，可在局域网/广域网 中提供一种单一的网络技术，实现完美的网 络集成。
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3.2 100兆局域网组网技术
100 BASE-T4
100 BASE-T4使用4对UTP 3类线，这是为已使用UTP 3类线的大量用户而设计的。它是一项新的信号发 送技术，采用8B6T编码技术，即把8位二进制码组 编码成6位三进制码组，再经过不归零（NRZ）编码 后输出到3对数据线上。每对线的传输速率为 33.3Mb/s，三对线的总传输速率为100Mb/s，即在 音频级的3类UTP电缆上实现了100Mb/s的传输速率。 在4对线中，3对线用于数据传输，1对线用于冲突 检测。
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3.2 100兆局域网组网技术
一个细缆以太网电缆段长度超过185米或工作站个数 多于30个时，应采用支持BNC接口的中继器来延长 距离，或增加节点个数。使用4个中继器的细缆以 太网的最大长度可达到925米。
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3.2 100兆局域网组网技术
100 BASE-T技术 100 VG-AnyLAN技术 FDDI快速光纤网技术
其中100 BASE-T是由10 BASE-T以太网直接升级得到的， 100 BASE-T技术在介质访问控制层（物理层）上支持 100 BASE-TX、100 BASE-T4和100 BASE-FX三种介质协 议。传输介质可以是3、5类UTP或光纤 。
护以及扩展等较容易，系统灵活性高。 在局域网中，通信处理功能一般都被固化在一
块称为网络适配器（网卡）的电路板上。
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3.1 局域网概述
2 局域网拓扑结构 总线型拓扑
总线型拓扑是将服 务器和工作站都连 到一条公共的电缆 线上，如图3-1所 示。网络所有节点 共享这条公用通信 线路。
第三章 计算机局域网组网技术
本章主要内容 局域网概述 100兆局域网组网技术 1000兆局域网组网技术 交换局域网和虚拟局域网 局域网组网设备
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3.1 局域网概述
局域网是一种小范围内实现资源共享的计算 机网络，它具有结构简单、投资少、数据传 输速率高和可靠性高等优点。
双绞线以太网10 BASE-T
10 BASE-T是采用无屏蔽 双绞线（UTP）作为传输 介质的以太网，其标准 为IEEE802.3i。在网络 拓扑结构中增加了集线 器（HUB），采用RJ45连 接头实现网络连接，如 右图所示。
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3.2 100兆局域网组网技术
10 BASE-T以太网的基本硬件组成： （1）网络服务器和工作站 （2）交换机或集线器（HUB） （3）3类或5类UTP （4）带有RJ45接口的Ethernet网卡 （5）RJ45连接头（水晶头）
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3.2 100兆局域网组网技术
2 100 BASE-T组网技术 目前，具有代表性的100M局域网技术有：
决定局域网特性的三个主要技术是：传输介 质、拓扑结构和信道访问协议。在这三种技 术中最为重要的是信道访问协议，它对网络 的吞吐量、响应时间、传输效率等网络特性 起着十分重要的作用。
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3.1 局域网概述
1 局域网的特点 局域网的通信传输速率高。 局域网覆盖的地理范围较小。 局域网具有较好的传输质量，误码率低。 局域网可以支持多种传输介质等。 局域网一般为一个部门或单位所有，建网、维
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3.4 交换局域网和虚拟局域网
利用100Mb/s交换机组网实例
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3.4 交换局域网和虚拟局域网
2 虚拟局域网 虚拟局域网是建立在局域网交换机或ATM交
换机的基础上的，以软件方式来实现逻辑工 作组的划分与管理，逻辑工作组的节点组成 不受物理位置的限制。
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3.3 1000兆局域网组网技术
1 千兆位以太网技术
千兆以太网是对100M以太网的升级，其技术标
准如下表。
千兆以太网标准
1000 BASE-LX （802.3z） 1000 BASE-SX （802.3z）
传输介质类型
62.5μm多模光纤
50μm多模光纤 10μm单模光纤 62.5μm多模光纤
我们把检查信道上有无数据信号传输称为“载波监 听”，而把同时有多个节点在监听信道是否空闲和发送数 据，称为“多路访问”。
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3.1 局域网概述
令牌环访问控制方式
❖ 令牌的含义
令牌是一种特殊的控制帧，其特点是：①一个环只有一个令牌；②令 牌是站点能进行数据发送的凭证，只有获得令牌的站点才能进入数据 发送工作方式；③令牌绕环行驶。
“共享式”局域网
共享式集线器是共享式局域网络上使用的中心控制 设备。它的工作原理是建立在“共享介质”基础上 的，相应的介质访问控制方法是CSMA/CD、Token Ring和Token Bus。如某共享式以太网上的数据传 输速率为10Mb/s，当10个节点同时使用时，每个节 点平均分配的带宽就只有1Mb/s。
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3.2 100兆局域网组网技术
100 BASE-FX
100 BASE-FX是多模光纤系统，它使用两束 62.5/125μm光纤，每束都可用于两个方向， 因此它也是全双工的，并且在每个方向上速 率均为100Mb/s。100 BASE-FX特别适用于长 距离或易受电磁波干扰的环境，站点与集线 器之间的最大距离可达2km。
❖ Token-Ring基本原理
Token-Ring是一种适用于环型拓扑的分布式介质访问控制方法。这种 介质访问技术使用一种称为令牌的特殊帧沿着环网循环。当一个站要 发送数据时，必须等待空令牌通过本站，然后将空令牌改为忙令牌， 紧跟着忙令牌之后，把数据帧发送到环网上。由于令牌是忙状态，其 他站必须等待而不能发送数据。因此，也就不可能产生任何冲突。
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3.1 局域网概述
3 局域网的信道访问协议 信道访问协议的分类 ❖ 按常用的三种不同网络拓扑结构分类
①IEEE802.3：CSMA/CD ②IEEE802.4：Token Bus ③IEEE802.5：Token Ring ❖ 按使用通信线路的访问方式分类 ①争用型 ②定时型
50μm多模光纤
传输距离 （m）
550 550 5000 275 550
1000 BASE-CX （802.3z）
屏蔽铜缆
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1000 BASE-T （802.3ab）
4对5类UTP
100
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3.3 1000兆局域网组网技术
目前，千兆以太网技术是网络界公认的网络技 术发展方向之一，千兆以太网具有如下优点：
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3.2 100兆局域网组网技术
100 BASE-TX
100 BASE-TX使用5类非屏蔽双绞线（UTP）或1类屏 蔽双绞线（STP）作为传输介质。100 BASE-TX使用 其中的两对，连接方法和10 BASE-T完全相同，这 意味着不必改变布线格局便可直接将10 BASE-T的 布线系统移植到100 BASE-TX上。100 BASE-TX是全 双工系统，站点可以在以100Mb/s的速率发送的同 时，以100Mb/s的速率进行接收。100 BASE-TX规定 5类UTP电缆采用RJ45连接头，而1类STP电缆采用9 芯D型（DB-9）连接器。
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3.1 局域网概述
环型拓扑 它是一种所有的节点 通过环路接口分别 连接到它相邻的两 个节点上，从而形 成的一种首尾相接 的闭环通信网络， 如右图所示。
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3.1 局域网概述
星型拓扑 星型拓扑是网络上 所有节点都和中心 节点进行点对点的 连接，中心节点可 以是服务器，也可 以是连接器等设备， 如右图所示。