第5章網(wǎng)絡(luò)連接與主干網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

第5章網(wǎng)絡(luò)連接與主干網(wǎng)絡(luò)技術(shù)5.1 主干網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述目前在局域網(wǎng)的組建和管理中應(yīng)用最多的是以太網(wǎng)。光纖分布式數(shù)字接口（FDDI）及異步傳輸模式（ATM）技術(shù)也被用于不同的計(jì)算機(jī)主干網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。5.1.1 FDDI簡(jiǎn)介FDDI（FiberDistributedDataInterface），即光纖分布式數(shù)據(jù)接口，是以光纖為傳輸介質(zhì)的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)ANSIX3T9.5委員會(huì)制定，傳輸速率高達(dá)100Mbps。FDDI是基于令牌環(huán)標(biāo)準(zhǔn)的一種令牌傳遞環(huán)協(xié)議，用光纖作為傳輸介質(zhì)，環(huán)路長(zhǎng)度可擴(kuò)展到200公里，連接的站點(diǎn)數(shù)可以達(dá)到1000個(gè)。沿用IEEE802系列局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)規(guī)范，IEEE802.5TokenRing令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)加以改進(jìn)。1.使用802.2LLC協(xié)議，與802局域網(wǎng)兼容；2.使用基于IEEE802.5的MAC協(xié)議；3.使用雙環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；4.使用多模、單模光纖或雙絞線作為傳輸媒體；5.數(shù)據(jù)率為100Mbps；6.連接站數(shù)小于等于1000個(gè)，若都是雙連接站，為500站7.最大站距離為2000m，環(huán)路長(zhǎng)100km，光纖總長(zhǎng)200km8.多令牌和多消息9.通道的靈活利用10.最大報(bào)文長(zhǎng)度4500字節(jié)主要特點(diǎn)FDDI是一種高冗余的光纖局域網(wǎng)技術(shù)高速局域網(wǎng)（數(shù)據(jù)中心環(huán)境、辦公室、建筑物環(huán)境）；城域網(wǎng)（較小網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)）；主干網(wǎng)（校園網(wǎng)環(huán)境、多校園網(wǎng)環(huán)境）。適用范圍雙環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)光纖構(gòu)成的FDDI，其基本結(jié)構(gòu)為兩個(gè)封閉的逆向雙環(huán)，一個(gè)環(huán)為主環(huán)（PrimaryRing），另一個(gè)環(huán)為備用環(huán)（SecondaryRing）。A類站2主環(huán)備用環(huán)A類站3A類站1集線器路由器WANB類站6B類站5B類站4FDDI的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)雙通道結(jié)構(gòu)可如下實(shí)現(xiàn)：一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)一個(gè)或兩個(gè)通道進(jìn)行通信。標(biāo)準(zhǔn)并不要求在兩具通道上都通信，因此可設(shè)置低成本、單通道的設(shè)備。FDDI節(jié)點(diǎn)有兩種類型：雙接入站（DAS）和單接入站（SAS）。雙接入站至少有兩個(gè)端口——A端口（主環(huán)進(jìn)，備用環(huán)出）和B端口（備用環(huán)進(jìn)，主環(huán)出）。一個(gè)節(jié)點(diǎn)也可以有許多M端口，用以連接到單連接節(jié)點(diǎn)。至少具有1個(gè)M端口的節(jié)點(diǎn)稱為集線器。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)在兩個(gè)通道上通信而其中一個(gè)通道有故障，則通常此節(jié)點(diǎn)仍然能夠在另一通道上通信。當(dāng)環(huán)上的兩個(gè)通道都出現(xiàn)中斷時(shí)（要么是由于節(jié)點(diǎn)失效，要么是由于鏈路損壞），中斷中兩端的節(jié)點(diǎn)會(huì)把兩個(gè)通道連接在一起，有效把它們變成一個(gè)更長(zhǎng)的環(huán)。這使得工作得以繼續(xù)，直至故障排除。雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)雙接入站，不管它是在一個(gè)通道上還是在兩個(gè)通道上通信，必須保持與兩個(gè)通道連接，以提供并聯(lián)電路，便于故障恢復(fù)。多令牌和多消息FDDI標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在單個(gè)FDDI環(huán)上允許多個(gè)令牌和消息循環(huán)。在FDDI環(huán)中，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)消息發(fā)送結(jié)束而又沒(méi)有接收到任何信息時(shí)，就立即發(fā)出一個(gè)空閑令牌，從本質(zhì)上講就是在沒(méi)有令牌的時(shí)候創(chuàng)建新的空令牌。這個(gè)令牌能被環(huán)中下一個(gè)要發(fā)送信息的節(jié)點(diǎn)捕獲，此時(shí)環(huán)上將有不止一個(gè)令牌同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。通道的靈活利用FDDI環(huán)的數(shù)據(jù)傳輸容量，其中一部分可用來(lái)傳送同步流量，如電話業(yè)務(wù)。這實(shí)質(zhì)上是在環(huán)上分出一個(gè)或多個(gè)高速通信信道。FDDI網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)FDDI網(wǎng)絡(luò)的組成：構(gòu)成FDDI的構(gòu)件至少應(yīng)具有下述部分：

1、光纖電纜

2、FDDI適配器

3、FDDI適配器與光纖相連的連接器 4、FDDI集中器 ¨¨¨¨¨

FDDI使用光纖作為最主要的傳輸介質(zhì)，不過(guò)也可以在銅質(zhì)線纜上實(shí)現(xiàn)。使用銅質(zhì)線纜的FDDI被稱為CDDI。與銅質(zhì)介質(zhì)相比，光纖具有一些明顯的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)楣饫w不會(huì)向外界輻射電子信號(hào)，所以使用光纖介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)無(wú)論是在安全性，可靠性還是網(wǎng)絡(luò)性能方面都有了很大的提高。１、光纖電纜

FDDI定義了兩種不同類型的光纖，分別是單模光纖和多模光纖。所謂模就是指以一定的角度進(jìn)入光纖的一束光線。多模光纖使用發(fā)光二極管（LED）作為發(fā)光設(shè)備，而單模光纖使用的則是激光二極管（LD）。

以下是單模光纖和多模光纖的簡(jiǎn)單示意圖：多模光纖允許多束光線穿過(guò)光纖。因?yàn)椴煌饩€進(jìn)入光纖的角度不同，所以到達(dá)光纖末端的時(shí)間也不同。這就是我們通常所說(shuō)的模色散。色散從一定程度上限制了多模光纖所能實(shí)現(xiàn)的帶寬和傳輸距離。正是基于這種原因，多模光纖一般被用于同一辦公樓或距離相對(duì)較近的區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)連接。單模光纖只允許一束光線穿過(guò)光纖。因?yàn)橹挥幸环N模態(tài)，所以不會(huì)發(fā)生色散。使用單模光纖傳遞數(shù)據(jù)的質(zhì)量更高，傳輸距離更長(zhǎng)。單模光纖通常被用來(lái)連接辦公樓之間或地理分散更廣的網(wǎng)絡(luò)。

FDDI標(biāo)準(zhǔn)對(duì)如何與光纖的連接規(guī)定了一些規(guī)則,旨在防止構(gòu)成錯(cuò)誤的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。⑴端口類型A，用于連接FDDI雙環(huán)的主環(huán)入和備用環(huán)出。

⑵端口類型B，用于連接FDDI雙環(huán)中主環(huán)出和備用環(huán)入。

⑶端口類型M，用于連接單連接站（SAS）、雙連接站（DAS）或另外的集中器。

⑷端口類型S，用于連接到集中器上。2、FDDI端口類型同時(shí)具備這四種端口類型的FDDI設(shè)備是集中器，如圖所示。端口A用于連接FDDI的主環(huán)入和備用環(huán)出；端口B用于連接FDDI雙環(huán)中主環(huán)出和備用環(huán)入；端口Ｍ用于連接單連接站（SAS）、雙連接站（DAS）或另外的集中器；DAS：dualattachmentstation（雙連接站）。所謂DAS是具有兩個(gè)FDDI端口，因而能直接與雙環(huán)相連的工作站。正常情況下，只有一個(gè)方向的環(huán)路（主環(huán)）工作另一個(gè)環(huán)（次環(huán)）不工作，當(dāng)環(huán)路的鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，F(xiàn)DDI自動(dòng)重新配置，啟動(dòng)次環(huán)，讓網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)工作。其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為逆向雙環(huán)。

用雙連接站組成FDDI網(wǎng)絡(luò)SASsingleattachmentstation(單連接站)，SAS只有一個(gè)FDDI端口,要與FDDI環(huán)相連必須經(jīng)過(guò)集中器（集中器：又被稱為雙連接集中器，是FDDI網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，可以直接與主環(huán)路和備用環(huán)路連接，并確保任何單連接節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)的故障都不會(huì)擴(kuò)散到整個(gè)環(huán)路。）按照FDDI的標(biāo)準(zhǔn)，可使用多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中下述四種極為重要：

１、獨(dú)立集中器型。２、逆向雙環(huán)。

３、集中器樹(shù)。４、樹(shù)型雙環(huán)。用集中器組成FDDI網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)集中器和連接站組成，如圖所示，連接站可以是SAS也可以是DAS，看上去像Ethernet中Hub所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。獨(dú)立集中器型通常用來(lái)連接高性能的設(shè)備，或用來(lái)連接多個(gè)LAN。獨(dú)立集中器型FDDI介質(zhì)訪問(wèn)控制（MAC）FDDI的令牌在網(wǎng)絡(luò)中不停地傳遞，從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，需要先捕獲令牌，再把信息以FDDI幀的格式發(fā)送出去，然后釋放令牌。這些幀的幀頭包含復(fù)制該幀的節(jié)點(diǎn)的地址。一幀在環(huán)中循環(huán)時(shí)，所有的節(jié)點(diǎn)都要閱讀該幀，以確定自己是不是該幀的目的節(jié)點(diǎn)。如果是目的節(jié)點(diǎn)，則從幀中復(fù)制數(shù)據(jù)，將幀尾中的幀狀態(tài)位復(fù)位，并將該幀重發(fā)到環(huán)中的下一節(jié)點(diǎn)。當(dāng)幀回到源節(jié)點(diǎn)時(shí)，源節(jié)點(diǎn)將其刪除并重發(fā)空閑令牌。這樣，令牌訪問(wèn)控制機(jī)制保證了所有的節(jié)點(diǎn)能順序而有效地共享網(wǎng)絡(luò)帶寬。FDDI網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)1.較長(zhǎng)的傳輸距離

2.具有較大的帶寬

3.可靠性高

4.安全性好

5.互操作性強(qiáng)

為了使得FDDI能夠更加有用，在此基礎(chǔ)上又制定了銅纜分布式數(shù)據(jù)接口CDDI標(biāo)準(zhǔn)。銅線分布式數(shù)據(jù)接口(CDDI)是FDDI的一種變型，可以在不昂貴的銅線電纜上運(yùn)行而使用相同的協(xié)議。

銅纜分布式數(shù)據(jù)接口是FDDI協(xié)議在銅軸雙絞線（5類UTP或STP）上的實(shí)現(xiàn)。與FDDI一樣，它的速率為100Mbps，也采用了雙環(huán)體系結(jié)構(gòu)提供冗余特性。CDDI支持的工作站與集線器間的最大距離為100米。銅纜分布式數(shù)據(jù)接口CDDI5.1.2 ATM介紹ATM網(wǎng)是一種提供對(duì)時(shí)間敏感型數(shù)據(jù)、話音和視頻的突破性網(wǎng)絡(luò)。ATM允許用戶對(duì)話音、視頻和數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)間斷的發(fā)送，提供保證的服務(wù)質(zhì)量，支持廣泛的速率.ATM有利于時(shí)延敏感的聲音/視頻流量和突發(fā)流量的傳輸.傳送模式闡明了在網(wǎng)絡(luò)中傳輸、復(fù)用和交換數(shù)據(jù)的方法。在網(wǎng)絡(luò)中，交換技術(shù)傳送模式通常有：同步傳送模式（STM）、分組傳送模式（PTM）和異步傳送模式（ATM）。同步傳送模式（STM）STM技術(shù)將每一個(gè)傳輸幀劃分到一系列時(shí)隙當(dāng)中，接著為每一位用戶分配一個(gè)對(duì)應(yīng)時(shí)隙。STM交換是在固定時(shí)隙之間進(jìn)行的。在這種固定時(shí)隙的傳輸及交換模式中，若在通信過(guò)程中的某一時(shí)刻，用戶無(wú)數(shù)據(jù)傳遞，但其固定占用的時(shí)隙仍屬其所有(盡管此刻處于空閑狀態(tài))；相反，若其有大量突發(fā)性數(shù)據(jù)要求傳送(盡管這有可能造成信號(hào)的延時(shí)甚至是信元的丟失)，也仍只能借助于固定的時(shí)隙來(lái)傳輸和交換。時(shí)隙1時(shí)隙2時(shí)隙3時(shí)隙n分組傳送模式PTMPTM網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)劃分成長(zhǎng)度可變的數(shù)據(jù)單元（包、數(shù)據(jù)報(bào)或者幀）。每一個(gè)數(shù)據(jù)單元都包含用戶數(shù)據(jù)和信頭，其中信頭提供路由、流控制及糾錯(cuò)等信息。PTM網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常在多條并行通路中，從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到另一節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)包，直到到達(dá)最終目的節(jié)點(diǎn)，而不是在源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間提供專門的物理連接。PTM在處理突發(fā)數(shù)據(jù)流時(shí)表現(xiàn)優(yōu)異，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)僅僅在需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)才會(huì)占用帶寬。PTM不提供在保障的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)。主機(jī)A主機(jī)B數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)異步傳送模式ATMATM把STM（恒定傳輸時(shí)延及容量保障）和PTM（具有靈活處理間歇流量的能力）的長(zhǎng)處結(jié)合到一種傳送模式中，同時(shí)滿足了聲音、視頻和數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?。ATM面向連接，它需要在通信雙方向建立連接,通信結(jié)束后再由信令拆除連接。與STM相比之下，在ATM中，其信元傳輸所占用的時(shí)隙并不固定，為信元異步復(fù)用。在一幀中占用的時(shí)隙數(shù)也不固定，可以有1至多個(gè)時(shí)隙，完全根據(jù)當(dāng)時(shí)用戶通信的情況而定，而且各時(shí)隙之間并不要求連續(xù)，純粹是“見(jiàn)縫插針”，在交換時(shí)，也是類似的。ATM具有動(dòng)態(tài)分配帶寬的特點(diǎn)，可以充分地利用帶寬資源，并且能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的要求，因而不致出現(xiàn)在ATM中的延時(shí)或信元丟失的情況。信道1信道3信道1信道6信道4ATM的信元格式：在分組交換體制中，數(shù)據(jù)往往是被分成一個(gè)個(gè)的數(shù)據(jù)組。在ATM中，數(shù)據(jù)分組取為固定長(zhǎng)度，并將其稱為ATM信元，信元的長(zhǎng)度為53個(gè)字節(jié)。采用不長(zhǎng)的字節(jié)數(shù)有助于提高ATM信元的處理速度，因?yàn)閭鬏斶@樣一個(gè)信元，在155Mb/s的系統(tǒng)中僅需2.8μs。從交換的實(shí)現(xiàn)來(lái)看，采用固定長(zhǎng)的信元便于采用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。傳送模式小結(jié)見(jiàn)書(shū)P：70表5.1（STM，PTM和ATM的比較）5.2 以太網(wǎng)技術(shù)載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)（CSMA/CD） —CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection載波偵聽(tīng)(CS)：發(fā)送結(jié)點(diǎn)在發(fā)送信息幀之前，必須偵聽(tīng)媒體是否處于空閑狀態(tài)。多路訪問(wèn)(MA)：具有兩種含義，既表示多個(gè)結(jié)點(diǎn)可以同時(shí)訪問(wèn)媒體，也表示一個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)送的信息幀可以被多個(gè)結(jié)點(diǎn)所接收。沖突檢測(cè)(CD)：發(fā)送結(jié)點(diǎn)在發(fā)出信息幀的同時(shí)，還必須監(jiān)聽(tīng)媒體，判斷是否發(fā)生沖突（同一時(shí)刻，有無(wú)其他結(jié)點(diǎn)也在發(fā)送信息幀）。CSMA/CD方法是一種爭(zhēng)用型的介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議。網(wǎng)中的各個(gè)站（節(jié)點(diǎn)）都能獨(dú)立地決定數(shù)據(jù)幀的發(fā)送與接收。每個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前，首先要進(jìn)行載波監(jiān)聽(tīng)，只有介質(zhì)空閑時(shí)，才允許發(fā)送幀。這時(shí)，如果兩個(gè)以上的站同時(shí)監(jiān)聽(tīng)到介質(zhì)空閑并發(fā)送幀，則會(huì)產(chǎn)生沖突現(xiàn)象，這使發(fā)送的幀都成為無(wú)效幀，發(fā)送隨即宣告失敗。每個(gè)站必須有能力隨時(shí)檢測(cè)沖突是否發(fā)生，一旦發(fā)生沖突，則應(yīng)停止發(fā)送，以免介質(zhì)帶寬因傳送無(wú)效幀而被白白浪費(fèi)，然后隨機(jī)延時(shí)一段時(shí)間后，再重新?tīng)?zhēng)用介質(zhì)，重發(fā)送幀。5.2.1 以太網(wǎng)的工作機(jī)制CSMA/CD的幀發(fā)送過(guò)程一個(gè)站要發(fā)送信息幀，首先要監(jiān)聽(tīng)總線，以確定介質(zhì)是否有其他站點(diǎn)正在發(fā)送信息。如果介質(zhì)是空閑的，則可以發(fā)送；如果介質(zhì)是忙碌的，則要繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)，一直等到介質(zhì)空閑時(shí)方可發(fā)送。在發(fā)送信息幀的同時(shí)，還要繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)總線。一旦監(jiān)聽(tīng)到?jīng)_突發(fā)生，便立即停止發(fā)送，并向總線發(fā)出一串阻塞信號(hào)來(lái)加強(qiáng)沖突，以便通知總線上各個(gè)站點(diǎn)已發(fā)生沖突。這樣，通道的容量不致因傳送已損壞的幀而白白浪費(fèi)。沖突發(fā)生后，應(yīng)隨機(jī)延遲一個(gè)時(shí)間量，再去爭(zhēng)用總線。通常采用的延遲算法是二進(jìn)制指數(shù)退避算法。

CSMA/CD的幀接收過(guò)程

CSMA/CD的幀接收過(guò)程中總線上的非發(fā)送站點(diǎn)總是處于監(jiān)聽(tīng)總線狀態(tài)。當(dāng)總線上有信號(hào)時(shí)，則啟動(dòng)幀接收過(guò)程。對(duì)于接收到的幀，要進(jìn)行如下的幀有效性檢查：（1）濾除因沖突而產(chǎn)生的“幀碎片”，即當(dāng)接收的幀長(zhǎng)度小于最小幀長(zhǎng)限制時(shí)，則認(rèn)為是不完整的幀而將它丟棄掉。（2）檢查幀的目的地址字段（DA）是否與本站地址相匹配。如果不匹配，則說(shuō)明不是發(fā)送給本站的而將它丟棄掉。（3）進(jìn)行幀的CRC校驗(yàn)。如果CRC校驗(yàn)有錯(cuò)，則丟棄該幀。（4）進(jìn)行幀長(zhǎng)度檢驗(yàn)。接收到的幀長(zhǎng)必須是8位的整數(shù)倍，否則丟棄掉。（5）最后將有效的幀提交給LLC子層。5.2.2 以太網(wǎng)的發(fā)展以太網(wǎng)/IEEE802.3，傳統(tǒng)上的共享式以太網(wǎng)，采用同軸電纜作為通信介質(zhì)，傳輸速率達(dá)到10Mbps。100Mbps以太網(wǎng)，快速以太網(wǎng)，采用雙絞線作為通信介質(zhì)，傳輸速率達(dá)到100Mbps。1000Mbps以太網(wǎng)，吉比特以太網(wǎng)，采用光纖或雙絞線作為通信介質(zhì)，傳輸速率達(dá)到1000Mbps（1Gbps）。10吉比特以太網(wǎng)——下一代以太網(wǎng)發(fā)展的目標(biāo)以太網(wǎng)的發(fā)展歷史：（1）20世紀(jì)70年代中期，Xerox公司制定了以太網(wǎng)協(xié)議并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，速率為2.94Mbps；（2）1980年，Xerox、Intel和DEC三公司聯(lián)合發(fā)表DIX80，即以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)；（3）1981年6月，IEEE802LAN標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)成立；（4）1985年，IEEE802LAN標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)正式通過(guò)了局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。（5）傳統(tǒng)的以太網(wǎng)的核心思想是在共享的公共傳輸媒體上以半雙工傳輸模式工作，網(wǎng)絡(luò)的站點(diǎn)在同一時(shí)刻要么發(fā)送數(shù)據(jù)，要么接收數(shù)據(jù)，而不能同發(fā)送和接收。（6）交換型和全雙工以太網(wǎng)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了站點(diǎn)獨(dú)占傳輸媒體并同時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)。表5.3以太網(wǎng)主要技術(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展1982年10BASE5（DIX） 802.3粗同軸電纜1985年10BASE2 802.3a細(xì)同軸電纜1990年10BASET 802.3j雙絞線1993年10BASEF 802.3j 光纖1995年100BASET 802.3u雙絞線1997年全雙工以太網(wǎng) 802.3x雙絞線、光纖1998年1000BASEX 802.3z短屏蔽雙絞線、光纖1999年1000BASET 802.3ab雙絞線（1）10BASE5

10BASE5又稱粗纜以太網(wǎng)，采用直徑10mm、阻抗50的同軸電纜作為傳輸媒體，數(shù)據(jù)速率為10Mbps。每段電纜（稱一個(gè)網(wǎng)段）的最大長(zhǎng)度為500米，最多可支持100個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)間距不能小于2.5米?？梢允褂弥欣^器來(lái)連接不同的網(wǎng)段，但任意兩個(gè)站之間的路徑上最多只允許有四個(gè)中繼器，也就是說(shuō)網(wǎng)絡(luò)跨度最長(zhǎng)為2.5公里（5500米）。網(wǎng)段的兩端必須使用50的終端匹配器來(lái)防止信號(hào)反射。收發(fā)器與網(wǎng)卡之間用收發(fā)器電纜（AUI電纜即粗纜接口）連接。

10BASE5名稱的含義是：運(yùn)行于10Mbps的速率（10），采用基帶傳輸方式（BASE），每個(gè)網(wǎng)段的最大長(zhǎng)度為500米（5）。（2）10BASE2

10BASE2又稱細(xì)纜以太網(wǎng)，采用直徑5mm、阻抗50的同軸電纜作為傳輸媒體，數(shù)據(jù)速率為10Mbps。一個(gè)網(wǎng)段的最大長(zhǎng)度近似為200米（實(shí)際為185米），最多可支持30個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)間距不能小于0.5米。和粗纜以太網(wǎng)一樣，也可以使用中繼器來(lái)連接不同的網(wǎng)段，并且任意兩個(gè)站之間的路徑上最多也只允許有四個(gè)中繼器，也就是說(shuō)網(wǎng)絡(luò)跨度最長(zhǎng)為925米（5185米）。網(wǎng)段的兩端也需要使用50的終端匹配器。細(xì)纜以太網(wǎng)價(jià)格便宜，易于安裝，但從網(wǎng)上增加或去除站點(diǎn)時(shí)，必須中斷網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，另外接頭的地方很容易松動(dòng)，經(jīng)常會(huì)因接觸不好引起網(wǎng)絡(luò)故障，因而網(wǎng)絡(luò)的可靠性比較差。細(xì)纜同軸電纜通過(guò)BNC-T型連接器（細(xì)纜接口）與網(wǎng)卡連接。（3）10BASET

10BASE5和10BASE2的一個(gè)共同缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)維護(hù)比較困難，當(dāng)電纜某處中繼或某個(gè)連接器松動(dòng)或連接器發(fā)生故障時(shí)，很難定位或隔離故障。為此，人們采用了一種全新的組網(wǎng)方式，將所有計(jì)算機(jī)通過(guò)雙絞線連接到一個(gè)中央集線器（HUB）上，這種方式稱為10BASET。每段雙絞線電纜的最大長(zhǎng)度為100米，雙絞線兩端需使用RJ-45的接插件（雙絞線接口）。采用集線器后，在網(wǎng)上增加或去除一個(gè)站點(diǎn)，只需簡(jiǎn)單的插拔即可，既方便又不需要中斷網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行；其次，共享信道實(shí)際上是由電路實(shí)現(xiàn)的，極少出現(xiàn)故障，再加上機(jī)器的故障不會(huì)涉及到網(wǎng)絡(luò)，因而網(wǎng)絡(luò)的可靠性極高；另外，面板上的指示燈顯示各個(gè)站點(diǎn)的連通情況，據(jù)此可以很容易判斷哪臺(tái)機(jī)器發(fā)生了故障。（4）10BASEF

10BASEF使用光纖作為傳輸媒體，具有很好的抗干擾性，但由于光纖連接器昂貴，使得網(wǎng)絡(luò)的費(fèi)用很高。包括10BASEFP、10BASEFB和10BASEFL。

10BASE-510BASE-210BASE-T10BASE-FL收發(fā)器外置設(shè)備內(nèi)置芯片內(nèi)置芯片內(nèi)置芯片媒體Ф10,50?同軸電纜Ф5,50?同軸電纜3、4、5類UTP62.5/125um多模光纜最長(zhǎng)媒體段500m185m100m2km拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)公共總線形公共總線形星形星形中繼器/集線器中繼器中繼器集線器集線器最大跨距/媒體段數(shù)2.5km/5925m/5500m/54km/2連接器15針D型AUIBNC，T頭RJ—45ST，SC四種10BASE以太網(wǎng)物理性能比較

以太網(wǎng)分為共享式以太網(wǎng)和交換式以太網(wǎng)。共享式以太網(wǎng)——共享式連接設(shè)備構(gòu)成的局域網(wǎng)，采用載波檢測(cè)多路偵聽(tīng)（CSMA/CD）機(jī)制來(lái)進(jìn)行傳輸控制。它以集線器（中繼器）為中央節(jié)點(diǎn)，所有站點(diǎn)均在爭(zhēng)用媒體而共同分割帶寬。共享式以太網(wǎng)基于共享式集線器（HUB）的以太網(wǎng)

同一個(gè)沖突域 共享同一帶寬

共享/競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制：在局域網(wǎng)中，數(shù)據(jù)都是以“幀”的形式傳輸?shù)摹９蚕硎揭蕴W(wǎng)是基于廣播的方式來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)的，因?yàn)榧€器不能識(shí)別幀，所以它就不知道一個(gè)端口收到的幀應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)到哪個(gè)端口，它只好把幀發(fā)送到除源端口以外的所有端口，這樣網(wǎng)絡(luò)上所有的主機(jī)都可以收到這些幀。這就造成了只要網(wǎng)絡(luò)上有一臺(tái)主機(jī)在發(fā)送幀，網(wǎng)絡(luò)上所有其他的主機(jī)都只能處于接收狀態(tài)，無(wú)法發(fā)送數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)，在任何一時(shí)刻，所有的帶寬只分配給了正在傳送數(shù)據(jù)的那臺(tái)主機(jī)。也正因?yàn)槿绱?，在所有主機(jī)之間也就存在了對(duì)帶寬的競(jìng)爭(zhēng)。沖突檢測(cè)/避免機(jī)制：在基于競(jìng)爭(zhēng)的以太網(wǎng)中，只要網(wǎng)絡(luò)空閑，任何一主機(jī)均可發(fā)送數(shù)據(jù)。如果同一時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)上有兩臺(tái)主機(jī)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)空閑同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，那么就會(huì)產(chǎn)生“碰撞”（Collision），也稱為“沖突”，這時(shí)兩個(gè)傳送操作都將遭到破壞，此時(shí)CSMA/CD機(jī)制將會(huì)讓其中的一臺(tái)主機(jī)發(fā)出一個(gè)“通道擁擠”信號(hào)，這個(gè)信號(hào)將使沖突時(shí)間延長(zhǎng)至該局域網(wǎng)上所有主機(jī)均檢測(cè)到此碰撞。然后，兩臺(tái)發(fā)生沖突的主機(jī)都將隨機(jī)等待一段時(shí)間后再次嘗試發(fā)送數(shù)據(jù)，避免再次發(fā)生數(shù)據(jù)碰撞的情況。

共享式以太網(wǎng)這種“帶寬競(jìng)爭(zhēng)”的機(jī)制使得沖突（或碰撞）幾乎不可避免。而且網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)越多，碰撞的幾率越大。共享式以太網(wǎng)的缺點(diǎn)：首先，通信時(shí)占用整個(gè)傳輸通道，將極大浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)帶寬；其次，由于網(wǎng)卡在某一時(shí)刻要么發(fā)送數(shù)據(jù)，要么接收數(shù)據(jù)，或者處于等待狀態(tài)，這將降低網(wǎng)絡(luò)的效率。

1、交換式以太網(wǎng)的特點(diǎn)交換式以太網(wǎng)——采用以太網(wǎng)交換機(jī)作為連接設(shè)備的交換式局域網(wǎng)。采用交換機(jī)（器）（SwitchHub）為中央節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)傳輸采用多通道交換技術(shù)而不再共同分割帶寬。

由于采用交換機(jī)制形成了多個(gè)數(shù)據(jù)通道，端口之間幀的輸入與輸出不再受CSMA/CD的約束。交換式以太網(wǎng)基于交換式集線器（Switch）的以太網(wǎng)

減少?zèng)_突 提升帶寬總線局域網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)：

1.每個(gè)端口上無(wú)論連接站點(diǎn)，還是連接一個(gè)網(wǎng)段，均獨(dú)占該端口的帶寬（10M，或100Mbps）

2.系統(tǒng)的最大帶寬可以達(dá)到端口帶寬的N倍，N為端口數(shù)。設(shè)每個(gè)端口的帶寬為10Mbps，有10個(gè)端口，那么系統(tǒng)的最大帶寬是：10*10?？沙杀锻貙拵捠墙粨Q型以太網(wǎng)的最明顯的優(yōu)點(diǎn)。

3.交換機(jī)連接了多個(gè)網(wǎng)段，每個(gè)網(wǎng)段被隔離，也可被連接。

4.被交換機(jī)隔離的獨(dú)立網(wǎng)段上的數(shù)據(jù)信息不會(huì)廣播到其它端口上，具有一定的數(shù)據(jù)安全性。

2、交換機(jī)的工作原理檢測(cè)從以太端口來(lái)的數(shù)據(jù)包的源和目的地的MAC（介質(zhì)訪問(wèn)層）地址，然后與系統(tǒng)內(nèi)部的動(dòng)態(tài)查找表進(jìn)行比較。如果數(shù)據(jù)包的MAC層地址不在查找表中，則將該地址加入查找表中，并將數(shù)據(jù)包發(fā)送給相應(yīng)的目的端口。如果表中有與這目的MAC地址對(duì)應(yīng)的端口，則把數(shù)據(jù)包直接復(fù)制到這端口上，如果在表中找不到相應(yīng)的端口則把數(shù)據(jù)包廣播到所有端口上，當(dāng)目的機(jī)器對(duì)源機(jī)器回應(yīng)時(shí)，交換機(jī)又可以學(xué)習(xí)這一目的MAC地址與哪個(gè)端口對(duì)應(yīng)，在下次傳送數(shù)據(jù)時(shí)，就不需要對(duì)所有端口進(jìn)行廣播了。采用非屏蔽雙絞線（UTP）或屏蔽雙絞線（STP）作為網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)，媒體訪問(wèn)控制（MAC）層與IEEE802.3協(xié)議所規(guī)定的MAC層兼容。

100BaseT沿用了IEEE802.3規(guī)范所采用的CSMA/CD技術(shù)，無(wú)論是幀的結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)度還是錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制等都沒(méi)有做任何的改動(dòng)。100BASET快速以太網(wǎng)是由10BASE-T以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展而來(lái)的，保留了以太網(wǎng)的觀念，網(wǎng)絡(luò)速度提高了十倍。5.2.5 100M位快速以太網(wǎng)100BaseT還提供了10Mbit/s和100Mbit/s兩種網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的自適應(yīng)功能，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間可以通過(guò)發(fā)送鏈路脈沖（FLP）進(jìn)行自動(dòng)協(xié)商，從而實(shí)現(xiàn)了10BaseT和100BaseT兩種不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的共存和平滑過(guò)渡。

100BaseT主要根據(jù)使用網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的不同類型，分為100BaseTX、100BaseFX、100BaseT4和100BaseT2四種。

1、100BaseTX5類UTP快速以太網(wǎng)使用兩對(duì)非屏蔽雙絞線（5類或5類以上）作為傳輸介質(zhì)（即1-2、3-6兩對(duì)），一對(duì)用來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，一對(duì)用來(lái)接收數(shù)據(jù)。采用標(biāo)準(zhǔn)化布線方法，各計(jì)算機(jī)通過(guò)墻座連入網(wǎng)中。在100BaseTX網(wǎng)絡(luò)中，只允許對(duì)2個(gè)100MHub進(jìn)行級(jí)聯(lián)，并且兩個(gè)Hub之間的連接長(zhǎng)度不能超過(guò)5m。與10BaseT網(wǎng)絡(luò)一樣，工作站與集線器之間的距離不能超過(guò)100m（最長(zhǎng)媒體段）。因此，100BaseTX網(wǎng)絡(luò)的最大長(zhǎng)度為205m（跨距）。

2、100BaseFX光纖快速以太網(wǎng)

使用多模光纖或單模光纖作為傳輸介質(zhì)使用ST或SC連接器連接網(wǎng)卡、集線器或交換機(jī)。

100BASE-FX的通信介質(zhì)采用兩芯62.5/125微米的光纖（單?；蚨嗄＃?。使用ST或SC連接器連接網(wǎng)卡、集線器或交換機(jī)。光纖傳輸距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于UTP線路，用于連接主干和跨樓宇間的連接。光纖連接的最大長(zhǎng)度是可變的，一般可以達(dá)到200米，單?？梢赃_(dá)到10KM。

3、100BaseT4UTP與100BaseT2UTP快速以太網(wǎng)

100BaseT4使用4對(duì)3類或3類以上的非屏蔽雙絞線作為傳輸介質(zhì)（即1-2、3-6、4-5、7-8四對(duì)線），其中3對(duì)線用來(lái)同時(shí)傳送數(shù)據(jù)，第4對(duì)線則用作沖突檢測(cè)時(shí)的接收信道。但由于沒(méi)有專用的發(fā)送和接收線，所以不能實(shí)現(xiàn)全雙工通信。

100BaseT4存在的缺點(diǎn)：一是它要求使用4對(duì)3類以上的UTP，但早期的UTP卻只提供了兩對(duì)線；二是參與數(shù)據(jù)傳輸?shù)?對(duì)線只能同時(shí)接收或者發(fā)送數(shù)據(jù)，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)全雙工通信。

100BaseT2標(biāo)準(zhǔn)使用兩對(duì)3類或3類以上的UTP就可以實(shí)現(xiàn)100Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，并能夠?qū)崿F(xiàn)雙全工通信?？焖僖蕴W(wǎng)與10BASET/FL組網(wǎng)性能比較10BASET/FL100BASETX/FXIEEE標(biāo)準(zhǔn)802.3i/j802.3u拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型星型傳輸率10Mbps100Mbps媒體3、4、5類UTP，MMF5類UTP、STP（150）、SMF、MMF最長(zhǎng)媒體段UTP:100m、MMF:2kmUTP、STP:100m、MMF:2km、SMF:40km編碼曼徹斯特編碼4B/5B編碼、NRZI編碼幀結(jié)構(gòu)符合DIX802.3標(biāo)準(zhǔn)符合DIX802.3標(biāo)準(zhǔn)CSMA/CD同上同上碰撞槽時(shí)間51.2s(512bit)5.12s(512bit)碰撞槽范圍UTP:500m(4個(gè)中繼器)2個(gè)中繼器：UTP、STP:205m，MMF:228m

UTP+MMF:216mm無(wú)中繼器：UTP:100m，MMF:412mUTP不屏蔽雙絞線，STP屏蔽雙絞線，MMF多模光纜，SMP單模光纜，NRZI反向不歸“0”制。千兆位以太網(wǎng)是快速以太網(wǎng)技術(shù)的自然發(fā)展，只是傳輸率相差10倍。兩者的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)完全一致。千兆位以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)和媒體訪問(wèn)控制方式幾乎與IEEE802.3基本標(biāo)準(zhǔn)類同，但有所發(fā)展。仍然采用CSMA/CD的MAC訪問(wèn)技術(shù)，支持共享式、交換式、半雙工和全雙工的操作。主要用于主干網(wǎng)和服務(wù)器（需要1000Mbps網(wǎng)卡）。5.2.6千兆位（Gigabit）以太網(wǎng)1000BASET

1000BASET是一種使用5類UTP的千兆位以太網(wǎng)技術(shù)，其標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.3ab。最長(zhǎng)的媒體距離與100BASETX一樣，達(dá)100m，這種在5類UTP上距離為100m的技術(shù)從100Mbps傳輸率升級(jí)到1000Mbps，在原來(lái)使用5類UTP的布線系統(tǒng)中，傳輸?shù)膸捒缮?jí)10倍，要實(shí)現(xiàn)這樣的技術(shù)，需采用專門的更先進(jìn)的編碼/譯碼方案和特殊的驅(qū)動(dòng)電路方案?？捎糜跇菍又g的連接。1000BASEX

1000BASEX是千兆位以太網(wǎng)技術(shù)中易實(shí)現(xiàn)的方案，包括了1000BASECX、LX和SX三種，它們的PHY層中均采用8B/10B的編碼/譯碼方案，但由于三者對(duì)應(yīng)的傳輸媒體以及在媒體上所采用的信號(hào)源方案的不同，收發(fā)器部分有較大的差別。1000BASEX采用IEEE802.3z標(biāo)準(zhǔn)。

1000BASECX的短距離銅纜，傳輸距離25m，適用于交換器間的短距離連接，特別適用于千兆主干交換器與主服務(wù)器的短距離連接。

1000BASELX，在全雙工模式下，對(duì)于多模光纜，最長(zhǎng)距離可達(dá)550m；對(duì)于單模光纜，最長(zhǎng)距離達(dá)3km。連接光纜使用SC型光纖連接器。

1000BASESX，在全雙工模式下，對(duì)于62.5m的多模光纜，最長(zhǎng)距離為330m；對(duì)于50m多模光纜，最長(zhǎng)距離550m。連接光纜使用SC型光纖連接器。CSMA/CD全雙工或半雙工8B/10B編/譯碼專門的編/譯碼1000BASECX1000BASELX1000BASESX1000BASET短屏蔽銅纜STP25mMMFSMF5類UTP（2對(duì)）100mMAC子層PHY子層只支持半雙工只支持半雙工支持半雙工及全雙工MMF：300m或550mMMF：550mSMF:3km①無(wú)中繼器連接1000BASELX：MMF62.5m半雙工330m，全雙工550mMMF50m半雙工330m，全雙工550mSMF10m半雙工330m，全雙工3km1000BASESX：MMF62.5m全雙工300mMMF50m半雙工330m，全雙工550m1000BASECX：TW型屏蔽雙絞線半雙工25m，1000BASET：5類UTP半雙工100m，②中繼器連接千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在媒體段只允許配置1個(gè)中繼器。實(shí)際上在半雙工模式下也只可能配置1個(gè)中繼器。在采用銅纜媒體時(shí)，使用1個(gè)中繼器，跨距能增加一倍。原因：在于銅纜半雙工跨距并非真正反映碰撞域的最大范圍，而是反映了有效數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)淖铋L(zhǎng)距離。在半雙工模式下，跨距為：1000BASECX

25*2=50m；1000BASET

100*2=200m。在采用光纜媒體時(shí)，使用1個(gè)中繼器，跨距反而減少。原因：半雙工的跨距已反映了碰撞域的最大范圍。在半雙工模式下，跨距為：1000BASELX/SX

240m。5.2.7萬(wàn)兆位高速以太網(wǎng)以太網(wǎng)的發(fā)展經(jīng)歷了從10Mbps、100Mbps、1Gbps到10Gbps（萬(wàn)兆以太網(wǎng)）的發(fā)展過(guò)程。萬(wàn)兆以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)從1999年3月份開(kāi)始由IEEE802.3ae任務(wù)組制訂，數(shù)百家網(wǎng)絡(luò)公司致力其中。他們制訂出的草案在2000年9月份已經(jīng)過(guò)初審，估計(jì)到2002年上半年會(huì)制訂出正式的草案。萬(wàn)兆以太網(wǎng)可以滿足新的容量需求，解決低帶寬接入、高帶寬傳輸?shù)钠款i問(wèn)題，能擴(kuò)大應(yīng)用范圍，并涵蓋和兼容以前的幾類以太網(wǎng)技術(shù)。萬(wàn)兆以太網(wǎng)具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，覆蓋范圍也大大增加。技術(shù)特點(diǎn)：表現(xiàn)在物理層面上。萬(wàn)兆以太網(wǎng)是一種只采用全雙工與光纖的技術(shù)，其物理層（PHY）和OSI模型的第一層（物理層）一致，它負(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模型的第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）。在網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)模型中，把PHY進(jìn)一步劃分為物理介質(zhì)關(guān)聯(lián)層（PMD）和物理代碼子層（PCS）。光學(xué)轉(zhuǎn)換器屬于PMD層。PCS層由信息的編碼方