計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)第5章-局域網(wǎng)課件

1、訓(xùn)教重點 局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)、IEEE 802各種標準、載波監(jiān)聽多路訪 問/沖突檢測CSMA/CD原理 以太網(wǎng)（Ethernet）、快速以太網(wǎng)（FastEthernet） 千兆位以太網(wǎng)和萬兆以太網(wǎng)技術(shù) 無線局域網(wǎng)技術(shù) 虛擬局域網(wǎng)（VLAN）技術(shù)能力目標 掌握局域網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù) 掌握IEEE 802常用標準 掌握以太網(wǎng)、交換式以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、千兆 以太網(wǎng)和萬兆以太網(wǎng)技術(shù)組網(wǎng)標準 掌握無線局域網(wǎng)與局域網(wǎng)的互聯(lián)技術(shù) 掌握虛擬局域網(wǎng)的原理和功能5.1 局域網(wǎng)概述 1較小的地域范圍 用于辦公室、機關(guān)、工廠、學(xué)校等內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)，可以覆蓋一幢大樓、一所校園或者一個企業(yè)。覆蓋范圍為0.1 km25 km。 2高傳輸速率和

2、低誤碼率 局域網(wǎng)的傳輸速率一般為10 Mbps1000 Mbps，其誤碼率一般在10-1110-8 之間， 3面向的用戶比較集中 4使用多種傳輸介質(zhì)5.1.1 局域網(wǎng)概述 1局域網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu) 局域網(wǎng)是一個通信網(wǎng)，只涉及相當于OSI/RM通信子網(wǎng)的功能。 IEEE 802標準的局域網(wǎng)參考模型與OSI/RM 的對應(yīng)關(guān)系模型包括了OSI/RM最低兩層（物理層和數(shù)據(jù)鏈路層）的功能，也包括網(wǎng)間互連的高層功能和管理功能。從圖5-1中可見，OSI/RM 的數(shù)據(jù)鏈路層功能，在局域網(wǎng)參考模型中被分成介質(zhì)訪問控制MAC（Medium Access Control）和邏輯鏈路控制LLC（Logical Link C

3、ontrol）兩個子層。5.1 局域網(wǎng)概述5.1.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 物理層是必需的，它負責體現(xiàn)機械、電氣、功能和規(guī)程方面的特性，以建立、維持和拆除物理鏈路；數(shù)據(jù)鏈路層也是必需的，它負責把不可靠的傳輸信道轉(zhuǎn)換成可靠的傳輸信道，傳送帶有校驗位的數(shù)據(jù)幀，并采用差錯控制和幀確認技術(shù)。 局域網(wǎng)中的多個設(shè)備一般共享公共傳輸介質(zhì)，在設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)時，首先要解決由哪些設(shè)備占有傳輸介質(zhì)的問題。所以局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層必須設(shè)置介質(zhì)訪問控制功能。對應(yīng)的介質(zhì)訪問控制方法也有多種，為了使數(shù)據(jù)幀的傳送獨立于采用的傳輸介質(zhì)和介質(zhì)訪問控制方法，IEEE 802標準特意把LLC獨立出來形成一個單獨子層，使LLC子層和傳輸介

4、質(zhì)無關(guān)，僅讓MAC子層依賴于傳輸介質(zhì)。5.1 局域網(wǎng)概述5.1.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 在媒體訪問控制子層形成的數(shù)據(jù)幀中使用了MAC地址，這個地址也被稱為物理地址。在計算機網(wǎng)絡(luò)中，當所有的計算機之間進行通信時，必須使用各自物理地址，而且所有的物理地址都不相同。具體到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，MAC地址被固化在網(wǎng)絡(luò)適配器（網(wǎng)卡）中，所用生產(chǎn)網(wǎng)卡的計算機網(wǎng)絡(luò)廠商都會根據(jù)某種規(guī)則使網(wǎng)卡中的MAC地址各不相同。5.1 局域網(wǎng)概述5.1.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 2IEEE 802標準系列 IEEE在1980年2月成立了局域網(wǎng)標準化委員會（簡稱IEEE 802委員會），專門從事局域網(wǎng)的協(xié)議制作，形成了一系列的標準，稱為IE

5、EE 802標準。目前IEEE 802標準主要有以下幾種： IEEE 802.1：LAN體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)互連以及網(wǎng)絡(luò)管理與性能測試。 IEEE 802.2：邏輯鏈路控制子層LLC的功能與服務(wù)。 IEEE 802.3：CSMA/CD總線介質(zhì)訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范。 IEEE 802.3i：10BASE-T訪問控制方法和物理層技術(shù)規(guī)范。 IEEE 802.3u：100BASE-T訪問控制方法和物理層技術(shù)規(guī)范。5.1 局域網(wǎng)概述5.1.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) IEEE 802.3ab：1000BASE-T訪問控制方法和物理層技術(shù)規(guī)范。 IEEE 802.3z：1000BASE-X訪問控制方法和物理

6、層技術(shù)規(guī)范。 IEEE 802.3ae：基于光纖的萬兆位以太網(wǎng)的標準。 IEEE 802.3an：基于Cat6A技術(shù)標準的萬兆位以太網(wǎng)的標準。 IEEE 802.4：令牌總線（Token Bus）介質(zhì)訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范。 IEEE 802.5：令牌環(huán)（Token Bing）介質(zhì)訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范。5.1 局域網(wǎng)概述5.1.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) IEEE 802.6：城域網(wǎng)訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范。 IEEE 802.7：寬帶技術(shù)。 IEEE 802.8：光纖技術(shù)。 IEEE 802.9：綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）技術(shù)。 IEEE 802.10：局域網(wǎng)安全技術(shù)。 IEEE

7、 802.11：無線局域網(wǎng)。 IEEE 802.12：100VG-AnyLAN訪問控制方法和物理層技術(shù)規(guī)范。5.1 局域網(wǎng)概述5.1.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)5.1 局域網(wǎng)概述5.1.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 局域網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)拓撲上主要采用：總線型、環(huán)型與星型結(jié)構(gòu)；在網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)上主要采用：雙絞線、同軸電纜與光纖。 總線網(wǎng)一般采用分布式介質(zhì)訪問控制方法?？偩€網(wǎng)可靠性高、擴充性能好、通信電纜長度短、成本低，是用來實現(xiàn)局域網(wǎng)最通用的拓撲結(jié)構(gòu)，著名的以太網(wǎng)（Ethernet）就是總線網(wǎng)的典型實例。 環(huán)型網(wǎng)也采用分布式介質(zhì)訪問控制方法。5.2 局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)5.2.1 拓撲結(jié)構(gòu) 星型網(wǎng)往往采用集中式介質(zhì)訪問控制

8、方法。星型網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單、實現(xiàn)容易。其缺點是依賴于中央結(jié)點，傳輸介質(zhì)不能共享等。當使用集線器連接所有的計算機時，其結(jié)構(gòu)只能是一種具有星型物理連接的總線型拓撲結(jié)構(gòu)；而只有使用交換機時，才是真正的星型拓撲結(jié)構(gòu)。只有在出現(xiàn)交換式局域網(wǎng)（Switched LAN）之后，才真正出現(xiàn)了物理結(jié)構(gòu)與邏輯結(jié)構(gòu)統(tǒng)一的星型拓撲結(jié)構(gòu)。5.2 局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)5.2.1 拓撲結(jié)構(gòu) 1基帶系統(tǒng) 使用數(shù)字信號傳輸?shù)木钟蚓W(wǎng)定義為基帶局域網(wǎng)。它的主要特點如下： （1）采用曼徹斯特編碼的方法傳輸數(shù)字信號，介質(zhì)全部帶寬被單個信號占用。 （2）采用總線型拓撲結(jié)構(gòu)，傳輸介質(zhì)是基帶同軸電纜。 （3）采用雙向傳輸技術(shù)，介質(zhì)上任意一點加入的信號

9、沿兩個方向傳輸?shù)絻啥说亩私悠鳎ńK端阻抗器），并在那里被吸收。 （4）基帶傳輸只能達到幾公里的距離，因為信號的衰減會引起脈沖減弱，無法實現(xiàn)更遠距離上的通信。5.2 局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)5.2.2 傳輸介質(zhì)與傳輸形式 （5）采用中繼器延伸網(wǎng)絡(luò)的長度。中繼器在兩段電纜間向兩個方向傳送數(shù)字信號，在信號通過時將信號放大和復(fù)原。在IEEE 802標準中，任何兩個站之間的路徑中最多只允許有4個中繼器。 （6）總線拓撲基帶傳輸局域網(wǎng)的典型實例是以太網(wǎng)。5.2 局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)5.2.2 傳輸介質(zhì)與傳輸形式 2寬帶系統(tǒng) 當特性阻抗為75的同軸電纜用于頻分多路復(fù)用FDM的模擬信號發(fā)送時，稱為寬帶。它的主要特點如下：

10、（1）發(fā)送模擬信號，并采用FDM技術(shù)。 （2）采用總線/樹型拓撲結(jié)構(gòu)，傳輸介質(zhì)是寬帶同軸電纜。 （3）傳輸距離比基帶遠，可達數(shù)十公里。 （4）采用單向傳輸技術(shù)，加到介質(zhì)上的信號只能沿一個方向傳播。 （5）兩條數(shù)據(jù)通道，這兩個通道要在網(wǎng)絡(luò)的端頭處接在一起。5.2 局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)5.2.2 傳輸介質(zhì)與傳輸形式 （6）結(jié)點的發(fā)送信號都沿著同一個通道流向端頭；所有結(jié)點的接收信號，都從端頭輸出，沿著另一通道流向各接收結(jié)點。 （7）在物理上，可采用雙電纜結(jié)構(gòu)和單電纜結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)輸入和輸出的通道。5.2 局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)5.2.2 傳輸介質(zhì)與傳輸形式 介質(zhì)訪問控制方法又稱為媒體訪問控制方法或信道訪問控制方法

11、等。 IEEE 802.3載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection） IEEE 802.4令牌總線（Token Bus） IEEE 802.5令牌環(huán)（Token Ring） 1CSMA/CD介質(zhì)訪問控制 CSMA代表載波監(jiān)聽多路訪問。它是“先聽后發(fā)”，也就是各結(jié)點在發(fā)送前先監(jiān)聽總線是否空閑，當測得總線空閑后，再考慮發(fā)送本結(jié)點信號。5.2 局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)5.2.3 介質(zhì)訪問控制方法 CD表示沖突檢測，即“邊發(fā)邊聽”，各結(jié)點在發(fā)送信息幀的同時，繼續(xù)監(jiān)聽總線，當監(jiān)聽到有沖突發(fā)生時，便立即停止發(fā)送信息

12、。歸納起來CSMA/CD的控制方法為： 一個結(jié)點要發(fā)送信息，首先對總線進行監(jiān)聽，看介質(zhì)上是否有其他結(jié)點發(fā)送的信息存在。若介質(zhì)是空閑的，則可以發(fā)送信息。在發(fā)送信息幀的同時，繼續(xù)監(jiān)聽總線，即“邊發(fā)邊聽”。當監(jiān)聽到有沖突發(fā)生時，便立即停止發(fā)送，并發(fā)出報警信號，告知各結(jié)點已發(fā)生沖突。此時，信息剩余部分不再發(fā)送，也防止它們再發(fā)送新的信息介入沖突。若發(fā)送完成后，尚未檢測到?jīng)_突，則發(fā)送成功。5.2 局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)5.2.3 介質(zhì)訪問控制方法 在采用CSMA/CD協(xié)議的總線局域網(wǎng)中，各結(jié)點通過競爭的方式強占對介質(zhì)的訪問權(quán)利，出現(xiàn)沖突后，必須延遲重發(fā)。因此，結(jié)點從準備發(fā)送數(shù)據(jù)到成功發(fā)送數(shù)據(jù)的時間是不能確定的。

13、它不適合傳輸對時延要求較高的實時性數(shù)據(jù)。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、網(wǎng)絡(luò)維護方便、增刪結(jié)點容易，網(wǎng)絡(luò)在輕負載（結(jié)點較少）的情況下效率較高。5.2 局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)5.2.3 介質(zhì)訪問控制方法 2令牌環(huán) 在令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制方法中，使用了一個沿著環(huán)路循環(huán)的令牌，它是一種被稱作令牌的特殊的二進制比特格式的幀。當某一結(jié)點要發(fā)送數(shù)據(jù)時，必須先截獲這個令牌，然后再開始發(fā)送數(shù)據(jù)幀，在數(shù)據(jù)發(fā)送的過程中，由于令牌已經(jīng)被占用，因此，其他結(jié)點不能發(fā)送數(shù)據(jù)幀，必須等待。當發(fā)送的數(shù)據(jù)在環(huán)上循環(huán)一周后，又回到發(fā)送結(jié)點，發(fā)送結(jié)點確認數(shù)據(jù)傳輸無誤后，由其從環(huán)上撤除所發(fā)的數(shù)據(jù)幀。當發(fā)送結(jié)點的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，要產(chǎn)生一個新的令牌并發(fā)送到環(huán)

14、路上，以供其他結(jié)點使用。令牌環(huán)上各結(jié)點均有相同的機會公平地獲取令牌，如圖5-5所示。5.2 局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)5.2.3 介質(zhì)訪問控制方法 2令牌環(huán) 對于令牌環(huán)，在輕負載時，由于存在等待令牌的時間，效率較低；而在重負載時，對各結(jié)點公平，且效率高。另外，采用令牌環(huán)的局域網(wǎng)還可以對各結(jié)點設(shè)置不同的優(yōu)先級，具有高優(yōu)先級的結(jié)點可以先發(fā)送數(shù)據(jù)。5.2 局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)5.2.3 介質(zhì)訪問控制方法 3令牌總線 令牌總線介質(zhì)訪問控制是在物理總線上建立一個邏輯環(huán)。 從物理上看，它是一種總線拓撲結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)，和總線網(wǎng)一樣，各結(jié)點以總線為共享的傳輸介質(zhì)。但是，從邏輯上看，它是一種環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)，接在總線上的結(jié)

15、點組成一個邏輯環(huán)。邏輯環(huán)是由總線上要求進行信息傳輸?shù)慕Y(jié)點組成，并按結(jié)點地址遞減的順序排列。令牌總線局域網(wǎng)上的各結(jié)點只有獲得令牌后，才能發(fā)送數(shù)據(jù)幀。同令牌環(huán)一樣，也不會產(chǎn)生沖突。適用于重負載的網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)發(fā)送的延遲時間確定以及適合實時性的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。但網(wǎng)絡(luò)管理較為復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)必須有初始化的功能，以生成一個順序訪問的次序。5.2 局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)5.2.3 介質(zhì)訪問控制方法 3令牌總線 5.2 局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)5.2.3 介質(zhì)訪問控制方法 以太網(wǎng)是最早的局域網(wǎng)，也是目前最流行的局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)。它的思想是使用共享的公共傳輸信道。 對于10 Mbps以太網(wǎng)，IEEE 802.3有四種規(guī)范，即:5.3 傳統(tǒng)以

16、太網(wǎng)5.3.1 以太網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展粗同軸電纜以太網(wǎng)（10BASE-5）細同軸電纜以太網(wǎng)（10BASE-2）雙絞線以太網(wǎng)（10BASE-T）光纖以太網(wǎng)（10BASE-F） 以太網(wǎng)是最早的局域網(wǎng)，也是目前最流行的局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)。它的思想是使用共享的公共傳輸信道。 對于10 Mbps以太網(wǎng)，IEEE 802.3有四種規(guī)范，即粗同軸電纜以太網(wǎng)（10BASE-5）、細同軸電纜以太網(wǎng)（10BASE-2）、雙絞線以太網(wǎng)（10BASE-T）和光纖以太網(wǎng)（10BASE-F）。 5.3 傳統(tǒng)以太網(wǎng)5.3.1 以太網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展 1.10BASE-5 用粗同軸電纜組建的網(wǎng)絡(luò)稱為粗纜以太網(wǎng)，又可表示為10BASE-5，它

17、是最早出現(xiàn)的以太網(wǎng)。它主要由粗同軸電纜（Coaxial Thick Cable）、收發(fā)器（Transceiver）、收發(fā)器電纜（Transceiver Cable）、網(wǎng)卡（Network Interface Card）、終接器（Terminal Connector）和中繼器（Repeater）等部分組成。其中收發(fā)器主要用來發(fā)送/接收信號，進行沖突檢測；收發(fā)器電纜也稱為AUI電纜，用來連接網(wǎng)卡和收發(fā)器；網(wǎng)卡必須帶有AUI接口；終結(jié)器是用來吸收電纜兩端的信號，避免信號反射；中繼器用于連接兩個或多個網(wǎng)段，延伸網(wǎng)絡(luò)的長度。5.3 傳統(tǒng)以太網(wǎng)5.3.2 傳統(tǒng)以太網(wǎng)簡介 1.10BASE-5 5.3 傳統(tǒng)

18、以太網(wǎng)5.3.2 傳統(tǒng)以太網(wǎng)簡介 1.10BASE-5 一個網(wǎng)段的最大長度不能超過500 m，一個網(wǎng)段上最多可連接的計算機數(shù)為100臺，兩臺相鄰計算機（收發(fā)器）之間的最小距離為2.5 m。最多可用4個中繼器連接5個網(wǎng)段，但是只允許其中3個網(wǎng)段連接計算機，而剩余的2個網(wǎng)段不能連接計算機，只能用于擴展粗纜以太網(wǎng)的距離。這就是所謂的5-4-3規(guī)則。5.3 傳統(tǒng)以太網(wǎng)5.3.2 傳統(tǒng)以太網(wǎng)簡介 2.10BASE-2 用基帶細同軸電纜所組建的網(wǎng)絡(luò)稱為細纜以太網(wǎng)，又可表示為10BASE-2。它主要由細同軸電纜（Coaxial Thin Cable）、BNC T型連接器（BNC T Connector）、B

19、NC連接器（BNC Connector）、BNC終端匹配器（終接器）（BNC Terminal Connector）、網(wǎng)卡（Network Interface Card）等部分組成。 一個網(wǎng)段的最大長度不能超過185 m，一個網(wǎng)段上最多可連接的計算機數(shù)為30臺，兩臺相鄰計算機之間的最小距離為0.5 m。對于細纜以太網(wǎng)的擴展，也要求符合5-4-3規(guī)則，網(wǎng)絡(luò)的最大距離為925 m。5.3 傳統(tǒng)以太網(wǎng)5.3.2 傳統(tǒng)以太網(wǎng)簡介 2.10BASE-2 5.3 傳統(tǒng)以太網(wǎng)5.3.2 傳統(tǒng)以太網(wǎng)簡介 3.10BASE-T 10BASE-T是以非屏蔽雙絞線組建的數(shù)據(jù)傳輸速率為10 Mbps的基帶以太網(wǎng)標準。

20、10BASE-T由雙絞線連接器（Twisted Pair Connector）、雙絞線（Twisted Pair）、集線器（Hub）、網(wǎng)卡（Network Interface Card）等部分組成。其中雙絞線連接器采用標準的RJ-45連接器，網(wǎng)卡帶有RJ-45接口。10BASE-T是一個物理上為星型連接、邏輯上為總線型拓撲的網(wǎng)絡(luò)，每段雙絞線的長度不應(yīng)超過100 m。5.3 傳統(tǒng)以太網(wǎng)5.3.2 傳統(tǒng)以太網(wǎng)簡介 （1）覆蓋的地理范圍有限。根據(jù)CSMA/CD的規(guī)定,共享式以太網(wǎng)覆蓋的地理范圍隨網(wǎng)絡(luò)速度的增加而減小。一旦網(wǎng)絡(luò)速率確定，網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍也就固定下來。 （2）網(wǎng)絡(luò)帶寬容量固定。傳統(tǒng)的共享式

21、以太網(wǎng)所有節(jié)點共享同一傳輸介質(zhì)，網(wǎng)絡(luò)的帶寬容量被所有節(jié)點共享使用。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點越多，每個節(jié)點可以使用的帶寬越窄，網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)速度越慢。 （3）不能支持多種速率的設(shè)備。傳統(tǒng)的共享式以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備必須保持相同的傳輸速率，否則一個設(shè)備發(fā)送的信息，另一個設(shè)備不可能收到。5.3 傳統(tǒng)以太網(wǎng)5.3.3 交換式以太網(wǎng) 2.交換的思想 為了解決共享式以太網(wǎng)存在的問題，人們提出“分段”的方法。所謂“分段”，就是將一個大型的以太網(wǎng)分割成兩個或多個小型的以太網(wǎng)，每個段（分割后的每個小以太網(wǎng)）使用CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法維持段內(nèi)用戶的通信。段與段之間通過一種“交換”設(shè)備將一段接收到的信息，經(jīng)過簡單的處理轉(zhuǎn)發(fā)

22、給另一段。分段以后，以太網(wǎng)結(jié)點的減少使沖突和碰撞的幾率減小，網(wǎng)絡(luò)效率提高。并且，各段可按需要選擇自己的網(wǎng)絡(luò)速率，組成性價比更高的網(wǎng)絡(luò)。5.3 傳統(tǒng)以太網(wǎng)5.3.3 交換式以太網(wǎng) 3.交換式以太網(wǎng)概念 交換式以太網(wǎng)是指以數(shù)據(jù)鏈路層的幀為數(shù)據(jù)交換單位，以以太網(wǎng)交換機為基礎(chǔ)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。交換式以太網(wǎng)允許多對節(jié)點同時通信，每個節(jié)點可以獨占傳輸通道和帶寬。它從根本上解決了共享以太網(wǎng)所帶來的問題。 4.交換機的工作原理 以太網(wǎng)交換機（以下簡稱交換機）是工作在OSI參考模型數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備，它通過判斷數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址，從而將幀從合適的端口發(fā)送出去。 5.3 傳統(tǒng)以太網(wǎng)5.3.3 交換式以太網(wǎng) 交換機的沖

23、突域僅局限于交換機的一個端口上。交換機將通過對幀的識別，只將幀單點轉(zhuǎn)發(fā)到目的地址對應(yīng)的端口，而不是向所有端口轉(zhuǎn)發(fā)，從而有效地提高了網(wǎng)絡(luò)的可利用帶寬。 以太網(wǎng)交換機實現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的單點轉(zhuǎn)發(fā)是通過MAC地址的學(xué)習(xí)和維護更新機制來實現(xiàn)的。以太網(wǎng)交換機的主要功能包括MAC地址學(xué)習(xí)、幀的轉(zhuǎn)發(fā)及過濾和避免回路。5.3 傳統(tǒng)以太網(wǎng)5.3.3 交換式以太網(wǎng) 快速以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率為100 Mbps。它保留著傳統(tǒng)10 Mbps速率Ethernet的所有特征，即相同的數(shù)據(jù)格式、相同的介質(zhì)訪問控制方法 CSMA/CD和相同的組網(wǎng)方法，而只是Fast Ethernet把每個比特的發(fā)送時間由100 ns降低到10 ns。

24、 5.4 高速以太網(wǎng)5.4.1 快速以太網(wǎng) 1100BASE-T標準 100BASE-T是10BASE-T的擴展，MAC層仍采用CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法，5.4 高速以太網(wǎng)5.4.1 快速以太網(wǎng) 2100BASE-T主要特點 （1）采用與10BASE-T相似的層次協(xié)議結(jié)構(gòu)，其中LLC子層完全相同。 （2）幀格式與10BASE-T相同，包括最小幀長為64個字節(jié)，最大幀長為1518個字節(jié)，幀間最小間隙為12個字節(jié)。 （3）MAC子層與物理層之間采用介質(zhì)無關(guān)接口MII。 （4）介質(zhì)訪問控制方法為CSMA/CD。 （5）拓撲為以 100BASE-T集線器/交換機為中心的星型拓撲結(jié)構(gòu)。 （6）傳輸

25、速率為100 Mbps。 （7）傳輸介質(zhì)為UTP或光纜。 （8）網(wǎng)絡(luò)最大直徑為205 m。 5.4 高速以太網(wǎng)5.4.1 快速以太網(wǎng) 3100BASE-T物理層 （1）100BASE-TX。100BASE-TX采用兩對5類UTP或兩對1類STP作為傳輸介質(zhì)，其中一對用于發(fā)送，另一對用于接收，站點與集線器之間的最大距離為100 m。對于5類UTP，使用RJ-45連接器；對于1類STP，使用DB-9連接器。 （2）100BASE-T4。100BASE-T4采用4對3類、4類和5類UTP作為傳輸介質(zhì)。4對線中，3對用于數(shù)據(jù)傳輸，1對用于沖突檢測。使用RJ-45連接器，站點與集線器之間的最大距離為10

26、0 m。 （3）100BASE-FX。100BASE-FX 采用兩束多模光纖作為傳輸介質(zhì)，每束都可用于兩個方向，因此它是全雙工的，并且在每個方向上速率均為100 Mbps。5.4 高速以太網(wǎng)5.4.1 快速以太網(wǎng) 與快速以太網(wǎng)的相同之處是：千兆位以太網(wǎng)同樣保留著傳統(tǒng)的100BASE-T的所有特征，即相同的數(shù)據(jù)格式、相同的介質(zhì)訪問控制方法CSMA/CD和相同的組網(wǎng)方法，而只是把Ethernet每個比特的發(fā)送時間由10 ns降低到1 ns?；诠饫w的千兆位以太網(wǎng)標準是IEEE 802.3z；基于5類UTP的千兆位以太網(wǎng)標準是IEEE 802.3ab。5.4 高速以太網(wǎng)5.4.2 千兆位以太網(wǎng) 11

27、000BASE-SX標準 它是一種使用短波激光作為信號源的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)技術(shù)，配置波長為770 nm860 nm（一般為850 nm）的激光傳輸器，只能驅(qū)動多模光纖。采用8 B/10 B編碼方式，傳輸距離分別為260 m和525 m，適用于建筑物中同一層的短距離主干網(wǎng)。5.4 高速以太網(wǎng)5.4.2 千兆位以太網(wǎng) 21000BASE-LX標準 它是一種使用長波激光作為信號源的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)技術(shù)，配置波長為1270 nm1355 nm（一般為1300 nm）的激光傳輸器，它既可以驅(qū)動多模光纖，也可以驅(qū)動單模光纖。它所使用的光纖規(guī)格為：芯徑為62.5 m和50 m的多模光纖，工作波長為850 nm，傳輸距離為5

28、25 m和550 m，數(shù)據(jù)編碼方法為8 B/10 B，適用于作為大樓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主干網(wǎng)； 芯徑為9 m的單模光纖，工作波長為1300 nm或1550 nm，傳輸距離為3000 m，數(shù)據(jù)編碼方法采用8 B/10 B，適用于校園或城域主干網(wǎng)。5.4 高速以太網(wǎng)5.4.2 千兆位以太網(wǎng) 31000BASE-CX標準 使用150 屏蔽雙絞線（STP），采用8 B/10 B編碼方式，傳輸速率為1.25 Gbps，傳輸距離為25 m，主要用于集群設(shè)備的連接，如一個交換機機房內(nèi)的設(shè)備互連。 41000BASE-T標準 使用4對5類非屏蔽雙絞線（UTP），傳輸距離為100 m，主要用于結(jié)構(gòu)布線中同一層建筑的通信

29、，在以太網(wǎng)系統(tǒng)中實現(xiàn)從100 Mbps到1000 Mbps的平滑升級。5.4 高速以太網(wǎng)5.4.2 千兆位以太網(wǎng) 5組網(wǎng)的基本硬件設(shè)備 （1）1000 Mbps以太網(wǎng)交換機 （2）1000 Mbps以太網(wǎng)卡 （3）100 Mbps以太網(wǎng)交換機或100 Mbps集線器 （4）10 Mbps以太網(wǎng)卡、100 Mbps以太網(wǎng)卡或10/100 Mbps以太網(wǎng)卡 （5）雙絞線或光纜5.4 高速以太網(wǎng)5.4.2 千兆位以太網(wǎng) 與快速以太網(wǎng)的相同之處是：千兆位以太網(wǎng)同樣保留著傳統(tǒng)的100BASE-T的所有特征，即相同的數(shù)據(jù)格式、相同的介質(zhì)訪問控制方法CSMA/CD和相同的組網(wǎng)方法，而只是把Ethernet每

30、個比特的發(fā)送時間由10 ns降低到1 ns。基于光纖的千兆位以太網(wǎng)標準是IEEE 802.3z；基于5類UTP的千兆位以太網(wǎng)標準是IEEE 802.3ab。 11000BASE-SX標準 它是一種使用短波激光作為信號源的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)技術(shù)，配置波長為770 nm860 nm（一般為850 nm）的激光傳輸器，只能驅(qū)動多模光纖。采用8 B/10 B編碼方式，傳輸距離分別為260 m和525 m，適用于建筑物中同一層的短距離主干網(wǎng)。5.4 高速以太網(wǎng)5.4.2 千兆位以太網(wǎng) 21000BASE-LX標準 它是一種使用長波激光作為信號源的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)技術(shù)，配置波長為1270 nm1355 nm（一般為1300

31、 nm）的激光傳輸器，它既可以驅(qū)動多模光纖，也可以驅(qū)動單模光纖。它所使用的光纖規(guī)格為：芯徑為62.5 m和50 m的多模光纖，工作波長為850 nm，傳輸距離為525 m和550 m，數(shù)據(jù)編碼方法為8 B/10 B，適用于作為大樓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主干網(wǎng)； 芯徑為9 m的單模光纖，工作波長為1300 nm或1550 nm，傳輸距離為3000 m，數(shù)據(jù)編碼方法采用8 B/10 B，適用于校園或城域主干網(wǎng)。5.4 高速以太網(wǎng)5.4.2 千兆位以太網(wǎng) 31000BASE-CX標準 使用150 屏蔽雙絞線（STP），采用8 B/10 B編碼方式，傳輸速率為1.25 Gbps，傳輸距離為25 m，主要用于集群設(shè)

32、備的連接，如一個交換機機房內(nèi)的設(shè)備互連。 41000BASE-T標準 使用4對5類非屏蔽雙絞線（UTP），傳輸距離為100 m，主要用于結(jié)構(gòu)布線中同一層建筑的通信，在以太網(wǎng)系統(tǒng)中實現(xiàn)從100 Mbps到1000 Mbps的平滑升級。5.4 高速以太網(wǎng)5.4.2 千兆位以太網(wǎng) 將交換局域網(wǎng)上的站點，按實際需要劃分成若干個邏輯上的工作組，就構(gòu)成了虛擬局域網(wǎng)。VLAN是建立在網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)之上的，用軟件的方式實現(xiàn)工作組的劃分和管理。圖5-15是按照不同業(yè)務(wù)部門劃分的VLAN管理單元，實現(xiàn)統(tǒng)一局域網(wǎng)不同部門間的信息隔離。 同一邏輯工作組，可以在同一交換機上或同一網(wǎng)段上，也可以在不同的交換機上或不同的網(wǎng)段

33、上。雖然在不同的物理位置或不同的網(wǎng)段上，但感覺不到有何區(qū)別，如圖5-16所示。5.5 虛擬局域網(wǎng)簡介5.5.1 VLAN的概念5.5 虛擬局域網(wǎng)簡介5.5.1 VLAN的概念 1端口VLAN（Port VLAN） 它是根據(jù)交換機的端口劃分的VLAN，屬于設(shè)置靜態(tài)VLAN的方法。如圖5-17所示。5.5 虛擬局域網(wǎng)簡介5.5.2 VLAN的分類 2MAC層VLAN（MAC Layer VLAN） 它是根據(jù)MAC地址來定義VLAN的。如圖5-18所示。5.5 虛擬局域網(wǎng)簡介5.5.2 VLAN的分類 3網(wǎng)絡(luò)層VLAN（Network Layer VLAN） 它是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層地址（如IP地址）來定義V

34、LAN的。如圖5-19所示。5.5 虛擬局域網(wǎng)簡介5.5.2 VLAN的分類 4IP廣播組VLAN（IP Broadcast Group VLAN） 它是由代理服務(wù)器來負責管理的，具有動態(tài)性。如圖5-20所示。5.5 虛擬局域網(wǎng)簡介5.5.2 VLAN的分類 1減少網(wǎng)絡(luò)管理開銷 使用VLAN可以大大減少網(wǎng)絡(luò)管理員的工作量，提高工作效率。 2控制廣播活動 通過VLAN可以有效地隔絕廣播信息，減少沖突的發(fā)生，提高了網(wǎng)絡(luò)的性能。 3提供較好的網(wǎng)絡(luò)安全性 通過人為劃分“邏輯子網(wǎng)”，使原來在同一物理網(wǎng)段的站點無法直接訪問，提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。5.5 虛擬局域網(wǎng)簡介5.5.3 VLAN的作用 1無線網(wǎng)絡(luò)的分類 從應(yīng)用區(qū)域的大小來分，無線網(wǎng)絡(luò)主要包括下面幾類： （1）無線個人網(wǎng)（WPAN）：無線個人網(wǎng)主要用于個人用戶工作空間，典型距離覆蓋幾米，可以與計算機同步傳輸文件，訪問本地外設(shè)。 （2）無線局域網(wǎng)（WLAN）：無線局域網(wǎng)主要用于寬帶家庭、大樓內(nèi)部以及園區(qū)內(nèi)部，典型距離覆蓋幾十米至上百米。 （3）無線LAN-to