《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)（第3版）》第5章 以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)

第5章以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)

5.1以太網(wǎng)的發(fā)展5.2傳統(tǒng)以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)5.3快速以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)5.4交換式以太網(wǎng)5.5千兆以太網(wǎng)5.6萬兆以太網(wǎng)5.7虛擬局域網(wǎng)技術(shù)5.8實(shí)訓(xùn)：局域網(wǎng)的連接5.9實(shí)訓(xùn)：以太網(wǎng)交換機(jī)的VLAN配置上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.1以太網(wǎng)的發(fā)展

5.1.1以太網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)是目前使用最為廣泛的局域網(wǎng)，從70年代末就有了正式的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。在整個80年代中以太網(wǎng)與PC機(jī)同步發(fā)展，其傳輸速率自80年代初的10Mbps發(fā)展到90年代達(dá)到100Mbps，而且目前已經(jīng)出現(xiàn)了10Gbps的以太網(wǎng)產(chǎn)品。以太網(wǎng)支持的傳輸介質(zhì)從最初的同軸電纜發(fā)展到雙絞線和光纜。星型拓?fù)涞某霈F(xiàn)使以太網(wǎng)技術(shù)上了一個新臺階，獲得了更迅速的發(fā)展。從共享式以太網(wǎng)發(fā)展到交換式以太網(wǎng)，并出現(xiàn)了全雙工以太網(wǎng)技術(shù)，致使整個以太網(wǎng)系統(tǒng)的帶寬成十倍、百倍地增長，并保持足夠的系統(tǒng)覆蓋范圍。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.1.2以太網(wǎng)技術(shù)的解決方案第一種方案是提高Ethernet數(shù)據(jù)傳輸速率，從10Mbps提高到100Mbps，甚至到1Gbps。第二種方案是將一個大型局域網(wǎng)劃分成多個用網(wǎng)橋或路由器互連的子網(wǎng)。通過減少每個子網(wǎng)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)數(shù)的方法，使每個子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)性能得到改善，而每個子網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制仍采用CSMA/CD的方法，這個方案導(dǎo)致了局域網(wǎng)互連技術(shù)的發(fā)展。第三種方案是將“共享介質(zhì)方式”改為“交換方式”，這就促進(jìn)了“交換式以太網(wǎng)”技術(shù)的發(fā)展。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.2傳統(tǒng)以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)

5.2.110BASE-5以太網(wǎng)1．組建10BASE-5的基本網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)2．10BASE-5的主要性能指標(biāo)如果不使用中繼器，最大粗纜長度不能超過500米。工作站與收發(fā)器之間的最大距離為50米。兩個相鄰收發(fā)器之間的最小距離為2.5米，收發(fā)器電纜的最大長度為50米。如果使用中繼器，一個10BASE-5網(wǎng)中最多只允許使用4個中繼器，連接起來五個網(wǎng)段。工作站只允許安裝在其中的三個網(wǎng)段上，其余的用于擴(kuò)充距離。通過中繼器連接后的粗纜網(wǎng)段最大長度不能超過2500米。一個網(wǎng)段上最多允許100臺工作站，中繼器被看作工作站。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.2.210BASE-2以太網(wǎng)1．組建10BASE-2的基本網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)卡：帶有BNC接頭的以太網(wǎng)卡。細(xì)同軸電纜：直徑5mm，阻抗50歐姆細(xì)同軸電纜。BNCT型連接器：也稱為T型接頭，T型接頭用于細(xì)同軸電纜與網(wǎng)卡的連接。BNC連接器頭：用于連接細(xì)同軸電纜與T型接頭。BNC圓形連接器：用于連接兩段細(xì)同軸電纜。BNC終結(jié)器上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)2．10BASE-2的主要性能指標(biāo)如果不使用中繼器，最大細(xì)纜長度不能超過185米。如果使用中繼器，最多允許使用4個中繼器，連接5條細(xì)纜網(wǎng)段。其中只有三個網(wǎng)段可以連接工作站，其它網(wǎng)段僅用于擴(kuò)展距離。兩個相鄰BNCT型連接器之間的距離應(yīng)是0.5米的整數(shù)倍，并且最小距離為0.5米。每個網(wǎng)段最多允許30個節(jié)點(diǎn)，中繼器、網(wǎng)橋和路由器、服務(wù)器、工作站等都稱作節(jié)點(diǎn)。通過中繼器連接后的細(xì)纜網(wǎng)段最大長度不能超過925米。對無盤工作站，還要在網(wǎng)卡上插入一塊遠(yuǎn)程啟動EPROM芯片。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.2.310BASE-T以太網(wǎng)1．組建10BASE-T的基本網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)卡：要求帶有RJ-45插頭的以太網(wǎng)卡。集線器HUB：是以太網(wǎng)的中心連接設(shè)備，用在10BASE-T中的集線器類型主要有普通集線器、堆疊式集線器等。雙絞線：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)性能要求可選用三類或五類雙絞線。

RJ-45插頭：雙絞線兩端必須安裝RJ-45插頭，以便插在網(wǎng)卡和集線器中的RJ-45插座上。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)2．10BASE-T的主要性能指標(biāo)集線器與網(wǎng)卡之間和集線器之間的最長距離均為100米，集線器數(shù)量最多為4個，即任意兩節(jié)點(diǎn)之間的距離不會超過500米。HUB可級聯(lián)以便擴(kuò)充，HUB之間可用同軸電纜相連，最大間距為100米。HUB可通過同軸電纜或光纖與其它LAN相連以形成大型以太網(wǎng)。若不使用網(wǎng)橋，最多可連接1023個節(jié)點(diǎn)。對無盤工作站，還要在網(wǎng)卡上插入一塊遠(yuǎn)程啟動EPROM芯片。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.2.410BASE-F以太網(wǎng)

10BASE-F是一種使用光纖作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)技術(shù)，它的傳輸率為10Mbps。10BASE-F標(biāo)準(zhǔn)定義了3種不同的光纖規(guī)范：10BASE-FL、10BASE-FB、10BASE-FP。其中10BASE-FL是常用的光纖以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，而10BASE-FB和10BASE-FP都沒有被廣泛采用。

10BASE-FL的主要性能指標(biāo)如下：可采用單?；蚨嗄９饫w。如采用多模光纖，網(wǎng)段最大長度可達(dá)2km。如果使用中繼器，最多允許使用2個中繼器。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.2.5傳統(tǒng)以太網(wǎng)中繼規(guī)則

在傳統(tǒng)以太網(wǎng)中：(DTE延遲+MAC延遲+中繼器延遲+電纜延遲)≤25.6μs其中，數(shù)據(jù)在任一節(jié)點(diǎn)內(nèi)收發(fā)所花費(fèi)的時(shí)間為DTE延遲。由網(wǎng)卡進(jìn)行沖突檢測和收發(fā)所花費(fèi)的時(shí)間為MAC延遲。DTE和MAC延遲往往合并計(jì)算。走過一段電纜的時(shí)間為電纜延遲。通過中繼器整形放大所花的時(shí)間為中繼器延遲。由此而制定了組建10Mbps以太網(wǎng)的5-4-3-2-1中繼規(guī)則，即：

5是局域網(wǎng)最多可有5個網(wǎng)段。

4是全信道上最多可連4個中繼器。

3是其中3個網(wǎng)段可連節(jié)點(diǎn)。

2是兩個網(wǎng)段只用來擴(kuò)長而不連任何節(jié)點(diǎn)，其目的是減少競發(fā)節(jié)點(diǎn)的個數(shù)，減少發(fā)生沖突的機(jī)率。

1是由此組成一個共享局域網(wǎng)。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.3快速以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)

5.3.1快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

100Mbps快速以太網(wǎng)(FastEthernet)的數(shù)據(jù)傳輸率為100Mbps。快速以太網(wǎng)保留著傳統(tǒng)的10Mbps以太網(wǎng)的所有特征，即相同的幀格式，相同的介質(zhì)訪問控制方法CSMA/CD，相同的組網(wǎng)方法，而只是把每個比特發(fā)送時(shí)間由100ns降低到10ns。

上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)1．100BASE-TX

100BASE-TX支持2對五類非屏蔽雙絞線UTP或2對一類屏蔽雙絞線STP。其中1對雙絞線用于發(fā)送，另1對雙絞線用于接收數(shù)據(jù)。因此100BASE-TX是一個全雙工系統(tǒng)，每個節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)以100Mbps的速率發(fā)送與接收數(shù)據(jù)。2．100BASE-T4

100BASE-T4支持4對三類非屏蔽雙絞線UTP，其中有3對線用于數(shù)據(jù)傳輸，1對線用于沖突檢測。因?yàn)樗鼪]有單獨(dú)專用的發(fā)送和接收線，所以不可能進(jìn)行全雙工操作。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)3．100BASE-T2

100BASE-T2支持2對3類非屏蔽雙絞線UTP。其中1對線用于發(fā)送數(shù)據(jù)，另1對用于接收數(shù)據(jù)，因而可以進(jìn)行全雙工操作。

4．100BASE-FX

100BASE-FX支持2芯的多模(62.5μm或125μm)或單模光纖。100BASE-FX主要是用作高速主干網(wǎng)，從節(jié)點(diǎn)到集線器的距離可以達(dá)到412米。由于目前所建設(shè)的布線系統(tǒng)中，一般傳輸網(wǎng)絡(luò)信息都選用超5類雙絞線或光纖，所以在一般的局域網(wǎng)中100BASE-TX與100BASE-FX使用得最普及。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.3.2快速以太網(wǎng)系統(tǒng)組成1．傳輸介質(zhì)在100Mbps快速以太網(wǎng)中使用了雙絞線與光纜兩種傳輸介質(zhì)。對于100BASE-TX，可以使用5類100Ω阻抗的非屏蔽雙絞線，也可使用屏蔽雙絞線。在100BASE-TX環(huán)境中，2種雙絞線的最長網(wǎng)段均為100m。在使用3類不屏蔽雙絞線的100BASE-T4和100BASE-T2環(huán)境中，這種非屏蔽雙絞線的最長網(wǎng)段也為100米。2．集線器集線器是星型結(jié)構(gòu)的核心。按結(jié)構(gòu)分類：共享型和交換型按媒體分類：100BASE-TX和100BASE-FX，即使用雙絞線還是使用光纜的集線器按設(shè)備分類：獨(dú)立型，堆疊式和廂體式。

上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.3.3100BASE-T組網(wǎng)要點(diǎn)

①電纜的選擇。組建100BASE-T網(wǎng)，最好使用5類或超5類UTP電纜，為了防止電磁干擾，總干線部分還要考慮鋪設(shè)光纜或帶屏蔽的STP電纜。②節(jié)點(diǎn)間的距離。使用5類UTP電纜，一根電纜的最大長度為100米，使用多模光纜則為2000米。節(jié)點(diǎn)距離另一個制約因素是沖突域的限制。③中繼器使用方法。在快速以太網(wǎng)中有Ⅰ類和Ⅱ類兩種中繼器。Ⅰ類能把來自輸入端口的信號變換成適合其它端口類型的信號，因此可實(shí)現(xiàn)諸如100BASE-TX/FX網(wǎng)段和100BASE-T4網(wǎng)段這類使用不同信號技術(shù)的網(wǎng)段間的連接。Ⅱ類對來自端口的信號不進(jìn)行變換，直通而過，因此對于使用不同信號技術(shù)網(wǎng)段間不能進(jìn)行連接。④網(wǎng)絡(luò)管理?xiàng)l件。

上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.3.4100BASE-T集線器的中繼規(guī)則由于多數(shù)產(chǎn)品并不出示其設(shè)備延遲值，可參考表5.4計(jì)算共享LAN的網(wǎng)絡(luò)直徑。表中的網(wǎng)卡延遲包含了DTE、MAC延遲。原則是在共享LAN內(nèi)，任意兩個網(wǎng)站之間所經(jīng)過的設(shè)備、纜線的總延遲不大于2.56μs。一般說來，組建高速共享LAN可遵守3-2-1規(guī)則。即在1個高速共享LAN內(nèi)，最多用2個Ⅱ類高速集線器，兩網(wǎng)站間最多經(jīng)過3條電纜，但兩個高速集線器之間的電纜長度不能超過5米，集線器到節(jié)點(diǎn)連線小于100米UTP。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.3.5自動協(xié)商功能由于快速以太網(wǎng)技術(shù)、產(chǎn)品和應(yīng)用的急劇發(fā)展，在使用UTP介質(zhì)的環(huán)境中，網(wǎng)卡和集線器的端口RJ-45上可能支持多種工作模式，可能是100BASE-TX、T2或T4，也可能是10BASE-T，且還可能是支持全雙工模式，因此當(dāng)2個設(shè)備端口間進(jìn)行連接時(shí)，為了達(dá)到邏輯上的互通，可以人工進(jìn)行工作模式的配置。但在新一代產(chǎn)品中，引入了端口間自動協(xié)商的功能，不必人工配置。(注意，在使用屏蔽雙絞線STP及光纜作為媒體的設(shè)備中不支持自動協(xié)商功能)。當(dāng)端口間進(jìn)行自動協(xié)商后，就可以獲得一致的工作模式。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.3.610M/100Mbps自適應(yīng)功能

為了與原來的10BASE-T系統(tǒng)共存并使10BASE-T系統(tǒng)平滑地過渡到快速以太網(wǎng)的環(huán)境中去，在新的快速以太網(wǎng)環(huán)境中，提供了端口間10M與100M傳輸率的自動匹配功能，或稱為10M/100Mbps自適應(yīng)功能。這樣不僅繼承了原有的以太網(wǎng)技術(shù)，并且最大限度地保護(hù)了用戶原來的投資。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.4交換式以太網(wǎng)

5.4.1共享式以太網(wǎng)存在的問題傳統(tǒng)的以太網(wǎng)技術(shù)是建立在“共享介質(zhì)”的基礎(chǔ)上，網(wǎng)上所有節(jié)點(diǎn)共享一條公共通信傳輸介質(zhì)。通過介質(zhì)訪問控制方法CSMA/CD，每個節(jié)點(diǎn)都能夠“公平”地使用公共傳輸介質(zhì)。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的討論中，人們常將數(shù)據(jù)傳輸速率稱為信道帶寬。例如以太網(wǎng)的傳輸介質(zhì)上數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps，那么它的帶寬是10Mbps。如果網(wǎng)中有n個節(jié)點(diǎn)，那么每個節(jié)點(diǎn)平均能分配到的帶寬(10/n)將越來越少。因?yàn)橐蕴W(wǎng)的n個節(jié)點(diǎn)共享一條10Mbps的公用通信信道，所以當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)n增大、網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)荷加重時(shí)，沖突和重發(fā)現(xiàn)象將大量發(fā)生，網(wǎng)絡(luò)效率急劇下降，網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲增長，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量下降。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.4.2交換機(jī)的功能和工作原理

交換機(jī)擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機(jī)的所有的端口都掛接在這條背部總線上，控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理端口會查找內(nèi)存中的地址對照表以確定目的MAC（網(wǎng)卡的硬件地址）的NIC（網(wǎng)卡）掛接在哪個端口上，通過內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口，目的MAC若不存在才廣播到所有的端口，接收端口回應(yīng)后交換機(jī)會“學(xué)習(xí)”新的地址，并把它添加入內(nèi)部MAC地址表中。

上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)使用交換機(jī)也可以把網(wǎng)絡(luò)分段，通過對照MAC地址表，交換機(jī)只允許必要的網(wǎng)絡(luò)流量通過交換機(jī)。通過交換機(jī)的過濾和轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效的隔離廣播風(fēng)暴，減少錯誤包的出現(xiàn)，避免共享沖突。交換機(jī)在同一時(shí)刻可進(jìn)行多個端口之間的數(shù)據(jù)傳輸。每一端口都可視為獨(dú)立的網(wǎng)段，連在其上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備獨(dú)自享有全部的帶寬，無須同其他設(shè)備競爭使用。當(dāng)節(jié)點(diǎn)A向節(jié)點(diǎn)D發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，節(jié)點(diǎn)E可同時(shí)向節(jié)點(diǎn)F發(fā)送數(shù)據(jù)，而且這兩個傳輸都享有網(wǎng)絡(luò)的全部帶寬。假使使用的是10Mbps的以太網(wǎng)交換機(jī)，那么該交換機(jī)這時(shí)的總流通量就等于2×10Mbps＝20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB時(shí)，一個HUB的總流通量也不會超出10Mbps。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.4.3交換式以太網(wǎng)的特點(diǎn)①每個端口上可以連接節(jié)點(diǎn)或網(wǎng)段。②系統(tǒng)的最大帶寬可以達(dá)到端口帶寬的n倍，其中n為端口數(shù)。n越大，系統(tǒng)能達(dá)到的帶寬越高。③交換機(jī)連接了多個網(wǎng)段，網(wǎng)段上運(yùn)作都是獨(dú)立的，被隔離的。④被交換機(jī)隔離的獨(dú)立網(wǎng)段上數(shù)據(jù)流信息不會在其它端口上廣播，具有一定數(shù)據(jù)安全性。⑤若端口上支持全雙工傳輸方式，則端口上媒體段的長度不受CSMA/CD制約，可以延伸距離。若端口上只支持半雙工傳輸方式，則交換機(jī)的作用是連接網(wǎng)段以擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。⑥交換機(jī)可以按全雙工模式進(jìn)行操作，還可以提供最廣泛的媒體支持。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.4.4交換機(jī)存在的問題1．交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸問題交換機(jī)本身的處理速度可以達(dá)到很高，但由于連接入網(wǎng)的工作站或服務(wù)器使用的網(wǎng)絡(luò)是以太網(wǎng),它們遵循CSMA/CD介質(zhì)訪問規(guī)則。在當(dāng)前的客戶/服務(wù)器模式的網(wǎng)絡(luò)中多臺工作站同時(shí)訪問服務(wù)器時(shí),會容易形成服務(wù)器瓶頸問題。2．網(wǎng)絡(luò)中的廣播幀與廣播風(fēng)暴為了讓網(wǎng)絡(luò)中的每一臺主機(jī)都收到某個幀，主機(jī)必須使發(fā)出幀中的目的MAC地址為全“1”，這個幀為廣播幀，廣播幀能到達(dá)的范圍，稱為廣播域。這類局域網(wǎng)中廣播幀的存在會大大降低交換機(jī)的效率，這時(shí)可以利用交換機(jī)的虛擬網(wǎng)功能(并非每種交換機(jī)都支持虛擬網(wǎng))將廣播包限制在一定范圍內(nèi)。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.4.5交換機(jī)的分類1．按照網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)和數(shù)據(jù)傳輸速率分類按照支持的網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)傳輸速率，局域網(wǎng)交換機(jī)可以分為以太網(wǎng)交換機(jī)（十兆位交換機(jī)）、快速以太網(wǎng)交換機(jī)（百兆位交換機(jī)）、千兆位以太網(wǎng)交換機(jī)、FDDI交換機(jī)和ATM交換機(jī)等多種。十兆位以太網(wǎng)交換機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)不再生產(chǎn)，目前主要使用百兆位交換機(jī)和千兆位交換機(jī)。

上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)2．按照應(yīng)用規(guī)模分類按照應(yīng)用規(guī)模，常常將局域網(wǎng)交換機(jī)分為企業(yè)級交換機(jī)、部門級交換機(jī)和工作組級交換機(jī)。⑴桌面交換機(jī)⑵工作組級交換機(jī)⑶部門級交換機(jī)⑷校園網(wǎng)交換機(jī)⑸企業(yè)級交換機(jī)

上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)3．按照設(shè)備結(jié)構(gòu)分類⑴機(jī)架式交換機(jī)⑵帶擴(kuò)展槽固定配置式交換機(jī)⑶不帶擴(kuò)展槽固定配置式交換機(jī)⑷可堆疊交換機(jī) 上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)4．按照網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)層次分類⑴第2層交換機(jī)⑵第3層交換機(jī)⑶第4層交換機(jī)⑷第7層交換機(jī)上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.4.6交換機(jī)的技術(shù)指標(biāo)交換機(jī)的技術(shù)指標(biāo)較多，全面反映了交換機(jī)的技術(shù)性能和功能，是選擇產(chǎn)品時(shí)參考的重要數(shù)據(jù)依據(jù)。選擇交換機(jī)產(chǎn)品時(shí)，主要考察6個方面的內(nèi)容：系統(tǒng)配置情況、所支持的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)情況、所支持的路由功能、對VLAN的支持情況、網(wǎng)管功能和容錯功能。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.4.7選擇交換機(jī)的一般原則

1．適用性與先進(jìn)性相結(jié)合

2．安全可靠

3．盡可能選擇市場主流產(chǎn)品

4．選擇同一廠家的配置產(chǎn)品解決方案上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.5千兆以太網(wǎng)5.5.1千兆以太網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)

千兆以太網(wǎng)最大的優(yōu)點(diǎn)在于它對現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性，同100Mbps快速以太網(wǎng)一樣，千兆以太網(wǎng)使用與10Mbps傳統(tǒng)以太網(wǎng)相同的幀格式和幀大小，以及相同的CSMA/CD協(xié)議。這意味著廣大的以太網(wǎng)用戶可以對現(xiàn)有以太網(wǎng)進(jìn)行平滑的、無需中斷的升級，而且無需增加附加的協(xié)議?；蛑虚g件。同時(shí)，千兆位以太網(wǎng)還繼承了以太網(wǎng)的其它優(yōu)點(diǎn)，如可靠性較高、易于管理等。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.5.2千兆以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)1．IEEE802.3z

IEEE802.3z負(fù)責(zé)制定光纖（單?；蚨嗄＃┖屯S電纜的全雙工鏈路標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.3z定義了基于光纖和短距離銅纜的1000Base--X，采用8B/10B編碼技術(shù)，信道傳輸速度為1.25Gbit/s，去耦后實(shí)現(xiàn)1000Mbit/s傳輸速度。IEEE802.3z具有下列千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)：

⑴1000BASE-CX

1000BASE-CX的傳輸介質(zhì)是一種短距離屏蔽銅纜，最長距離可達(dá)25米，這種屏蔽雙絞線不是標(biāo)準(zhǔn)的STP，而是一種特殊規(guī)格、高質(zhì)量的、帶屏蔽的雙絞線。它的特性阻抗為150歐姆。傳輸速率最高達(dá)1.25Gb/s,傳輸效率為80％。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)⑵1000BASE-LX

1000BASE-LX是一種收發(fā)器上使用長波激光(LWL)作為信號源的媒體技術(shù)，這種收發(fā)器上配置了激光波長為1270~1355nm(一般為1300nm)的光纖激光傳輸器，使用的光纖規(guī)格如下：62.5μm的多模光纖50μm的多模光纖9μm的單模光纖⑶1000BASE-SX

1000BASE-SX是一種在收發(fā)器上使用短波激光(SWL)作為信號源的媒體技術(shù)，這種收發(fā)器上配置了激光波長為770~860nm(一般為800nm)的光纖激光傳輸器，不支持單模光纖，僅支持多模光纖，包括以下兩種：62.5μm的多模光纖50μm的多模光纖上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)2．IEEE802.3ab⑴1000BASE-T

1000BASE-T是使用5類UTP的千兆以太網(wǎng)技術(shù)，最長的媒體距離達(dá)100m。

與

1000Base-LX、1000Base-SX和1000Base-CX不同，1000Base-T不支持8B/10B編碼/譯碼方案，

需要采用專門的更加先進(jìn)的編碼/譯碼機(jī)制。1000Base-T采用4對5類雙絞線完成1000Mbps的數(shù)據(jù)傳送，每一對雙絞線傳送250Mbps的數(shù)據(jù)流。⑵1000BASE-TX

1000Base-TX也是基于4對雙絞線，但卻是以2對線發(fā)送，2對線接收(

類似于100Base-TX的一對線發(fā)送一對線接收)。由于每對線纜本身不進(jìn)行雙向的傳輸，線纜之間的串?dāng)_就大大降低，同時(shí)其編碼方式也相對簡單。

上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.5.3千兆以太網(wǎng)的構(gòu)建

千兆以太網(wǎng)絡(luò)是由千兆交換機(jī)、千兆網(wǎng)卡、布線系統(tǒng)等構(gòu)成。目前千兆以太網(wǎng)的主要部件價(jià)格較高，而真正的桌面用戶并不需要1Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速度，因此目前千兆以太網(wǎng)主要應(yīng)用于大中型局域網(wǎng)的骨干，千兆交換機(jī)構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)的骨干部分。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.6萬兆以太網(wǎng)

5.6.1萬兆以太網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)萬兆以太網(wǎng)是一種只采用全雙工數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，其物理層（PHY）和OSI參考模型的第一層（物理層）一致，負(fù)責(zé)建立傳輸介質(zhì)（光纖或銅線）和MAC層的連接。MAC層相當(dāng)于OSI參考模型的第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）。萬兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的物理層分為兩部分，分別為LAN物理層和WAN物理層。LAN物理層提供了現(xiàn)在正廣泛應(yīng)用的以太網(wǎng)接口，傳輸速率為10Gbps；WAN物理層則提供了與OC-192c和SDHVC-6-64c相兼容的接口，傳輸速率為9.58Gbps。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)

萬兆以太網(wǎng)技術(shù)提供了更多的更新功能，大大提升QoS，具有相當(dāng)?shù)母锩?，因此，能更好地滿足網(wǎng)絡(luò)安全、服務(wù)質(zhì)量、鏈路保護(hù)等多個方面需求。當(dāng)然，最重要的特性就是，萬兆以太網(wǎng)技術(shù)基本承襲了以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)及千兆位以太網(wǎng)技術(shù)。因此在用戶普及率、使用方便性、網(wǎng)絡(luò)互操作性及簡易性上皆占有極大的引進(jìn)優(yōu)勢。在升級到萬兆以太網(wǎng)解決方案時(shí)，用戶不必?fù)?dān)心既有的程序或服務(wù)是否會受到影響，升級的風(fēng)險(xiǎn)非常低，可實(shí)現(xiàn)平滑升級，保護(hù)了用戶的投資；同時(shí)在未來升級到40Gbps甚至100Gbps都將是很明顯的優(yōu)勢。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.6.2萬兆以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)1．10GBASE-SR和10GBASE-SW主要支持短波（850nm）多模光纖（MMF），光纖距離為2m到300m。10GBASE-SR主要支持“暗光纖”（darkfiber），暗光纖是指沒有光傳播并且不與任何設(shè)備連接的光纖。10GBASE-SW主要用于連接SONET設(shè)備，它應(yīng)用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信。2．10GBASE-LR和10GBASE-LW主要支持長波（1310nm）單模光纖（SMF），光纖距離為2m到10km（約32808英尺）。10GBASE-LW主要用來連接SONET設(shè)備時(shí)，10GBASE-LR則用來支持“暗光纖”（darkfiber）。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)3．10GBASE-ER和10GBASE-EW主要支持超長波（1550nm）單模光纖（SMF），光纖距離為2m到40km（約131233英尺）。10GBASE-EW主要用來連接SONET設(shè)備，10GBASE-ER則用來支持“暗光纖”（darkfiber）。4．10GBASE-LX4

10GBASE-LX4采用波分復(fù)用技術(shù)，在單對光纜上以4倍光波長發(fā)送信號。10GBASE-LX4系統(tǒng)運(yùn)行在1310nm的多?；騿文０倒饫w方式下。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是針對于2m到300m的多模光纖模式或2m到10km的單模光纖模式。

上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.6.3萬兆以太網(wǎng)的應(yīng)用萬兆以太網(wǎng)目前在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面的大部分應(yīng)用主要利用了新技術(shù)的下列主要優(yōu)勢。遠(yuǎn)程和擴(kuò)展遠(yuǎn)程光纖連接；為高速應(yīng)用提供的最佳鏈路利用率；為那些對延遲非常敏感的應(yīng)用提供的低延時(shí)；支持現(xiàn)有的以太網(wǎng)功能，例如QoS、安全性、多播、鏈路集中等。

1．寬帶交換機(jī)與寬帶交換機(jī)互聯(lián)

2．?dāng)?shù)據(jù)中心或服務(wù)器群組網(wǎng)絡(luò)中作為寬帶匯聚

3．城域網(wǎng)寬帶匯聚與骨干更新

4．新興的寬帶廣域網(wǎng)

5．SoIP或SAN（存儲網(wǎng)絡(luò)）

6．高性能計(jì)算應(yīng)用上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.7虛擬局域網(wǎng)技術(shù)5.7.1虛擬網(wǎng)絡(luò)的基本概念

虛擬網(wǎng)絡(luò)(VirtualNetwork)，它是建立在交換技術(shù)基礎(chǔ)上的。此種技術(shù)的核心是通過路由和交換設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，將網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)按工作性質(zhì)與需要劃分成若干個“邏輯工作組”(即邏輯網(wǎng)絡(luò))，那么一個邏輯工作組就是一個虛擬網(wǎng)絡(luò)。虛擬網(wǎng)絡(luò)可以為網(wǎng)上每個用戶提供專用的局域網(wǎng)，用戶之間不存在帶寬的爭用矛盾，不需要重新配置網(wǎng)絡(luò)。就某種程度而言，虛擬局域網(wǎng)成功地解決了在大型網(wǎng)絡(luò)上當(dāng)通信量激增或多信道受阻時(shí)如何進(jìn)行通信的問題。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)5.7.2虛擬局域網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)1．用交換機(jī)端口號許多早期的虛擬局域網(wǎng)都是根據(jù)局域網(wǎng)交換機(jī)的端口來定義虛擬局域網(wǎng)成員的。虛擬局域網(wǎng)從邏輯上把局域網(wǎng)交換機(jī)的端口劃分為不同的虛擬子網(wǎng)，各虛擬子網(wǎng)相對獨(dú)立。在最初的實(shí)現(xiàn)中，VLAN是不能跨越交換設(shè)備的。后來進(jìn)一步的發(fā)展使得VLAN刪除也可以跨越多個交換機(jī)。上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)2．用MAC地址這種方法由網(wǎng)絡(luò)管理員指定屬于同一個虛擬局域網(wǎng)中的各客戶機(jī)的MAC地址。用MAC地址進(jìn)行虛擬局域網(wǎng)成員的定義既有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)。由于MAC地址是固化在網(wǎng)卡中的，所以用MAC地址定義的虛擬局域網(wǎng)允許節(jié)點(diǎn)移動到網(wǎng)絡(luò)其它物理網(wǎng)段。由于它的MAC地址不變，所以該節(jié)點(diǎn)將自動保持原來的虛擬局域網(wǎng)成員的地位。從這個角度來說，基于MAC地址定義的虛擬局域網(wǎng)可以看作是基于用戶的虛擬局域網(wǎng)。另外在此種方式中，同一個MAC地址處于多個虛擬局域網(wǎng)是不成問題的。

上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)3．用網(wǎng)絡(luò)層這種方法是按照協(xié)議類型(支持多協(xié)議的情況)或網(wǎng)絡(luò)層地址(如TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)地址)來進(jìn)行虛擬局域網(wǎng)的劃分。此種類型的虛擬局域網(wǎng)劃分需要將子網(wǎng)地址映射到虛擬局域網(wǎng)，交換設(shè)備則根據(jù)子網(wǎng)地址而將各機(jī)器的MAC地址同一個虛擬局域網(wǎng)聯(lián)系起來。交換設(shè)備將決定不同網(wǎng)絡(luò)端口上連接的機(jī)器屬于同一個虛擬局域網(wǎng)。

上一頁下一頁目錄結(jié)束本節(jié)4．IP廣播組這種虛擬局域網(wǎng)的建立是動態(tài)的，它代表了一組IP地址。虛擬局域網(wǎng)中由叫做代理的設(shè)備對虛擬局域網(wǎng)中的成員進(jìn)行管理。當(dāng)IP廣播包要送達(dá)多