常用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課件

常用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

3.1幾種典型的局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)是計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的重要組成部分，但至今人們還很難給局域網(wǎng)一個(gè)嚴(yán)格的定義。大多數(shù)人認(rèn)為，局域網(wǎng)（LAN，LocalAreaNetwork）是指在較小的地理范圍或局部范圍內(nèi)，將有限的通信設(shè)備互聯(lián)起來(lái)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱(chēng)LAN。它只是一種通信網(wǎng)，僅有OSI參考模型的下三層，其覆蓋的地域在10m-10km或更大些，計(jì)算機(jī)數(shù)量由幾臺(tái)到幾百臺(tái)不等。以太網(wǎng)技術(shù)簡(jiǎn)介以太（Ethernet）網(wǎng)絡(luò)是由Xerox、Digital與Intel三家公司開(kāi)發(fā)出來(lái)的，是目前世界上使用最普遍、最廣泛的局域網(wǎng)。以太網(wǎng)遵守IEEE802.3協(xié)議。以太網(wǎng)從誕生至今，僅僅經(jīng)過(guò)不到20多年的發(fā)展時(shí)間，其運(yùn)行速度卻提高了幾個(gè)數(shù)量級(jí)，目前以太網(wǎng)技術(shù)已發(fā)展成為一個(gè)系列，包括標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)（Ethernet）、快速以太網(wǎng)（FastEthernet，F(xiàn)E）、千兆以太網(wǎng)（GigabitEthernet，GE）和10G以太網(wǎng)。以太網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般為總線型或星型，傳輸介質(zhì)可以為50Ω同軸電纜、雙絞線或光纖?，F(xiàn)代以太網(wǎng)技術(shù)雖然已進(jìn)入高速、全交換、光網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，但承載以太網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)并沒(méi)有改變，仍然是CSMA/CD、廣播、IEEE802.3幀、MAC地址等概念的天下。以太網(wǎng)的主要特點(diǎn)是接入方便，可靠性較高，其低廉的端口價(jià)格和優(yōu)越的性能，使得以太網(wǎng)占據(jù)了整個(gè)局域網(wǎng)市場(chǎng)的85％左右的市場(chǎng)份額，從而使得CSMA/CD協(xié)議在局域網(wǎng)協(xié)議中居于統(tǒng)治地位，成了局域網(wǎng)協(xié)議的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，也使得以太網(wǎng)成了局域網(wǎng)的代名詞。但是由于介質(zhì)訪問(wèn)控制方式采用的是載波偵聽(tīng)多路存取/沖突檢測(cè)（CSMA/CD），即消息發(fā)送是通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)，在局域網(wǎng)有較多站點(diǎn)的情況下，有可能經(jīng)常發(fā)生沖突，因此消息發(fā)送延遲過(guò)高。如果說(shuō)局域網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成中的重點(diǎn)，那么現(xiàn)代以太網(wǎng)技術(shù)則是重中之重。所以本章中把以太網(wǎng)技術(shù)單獨(dú)作為一節(jié)（3.2節(jié)）來(lái)講解。3.1.2環(huán)網(wǎng)技術(shù)目前使用的環(huán)網(wǎng)包括令牌環(huán)網(wǎng)（Token-Ring）和光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）兩種。令牌環(huán)網(wǎng)是最早使用的一種環(huán)網(wǎng)，F(xiàn)DDI是在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種高速環(huán)網(wǎng)。令牌環(huán)網(wǎng)技術(shù)

令牌環(huán)（TokenRing）網(wǎng)技術(shù)包括令牌總線技術(shù)和令牌環(huán)技術(shù)，是由美國(guó)IBM公司于1985年推出的，后來(lái)逐漸成為IEEE802.5所定義的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，它是一種物理以星形連接，但邏輯以環(huán)形（Ring）傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)。其主要技術(shù)指標(biāo)是：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇榄h(huán)形布局，基帶網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳送速率為4Mbps~16Mbps，采用令牌通行（Tokenpassing）傳遞方法。令牌也叫令牌通行證，它其實(shí)是具有特殊格式和標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀（Frame），是由1位或幾位二進(jìn)制數(shù)組成的數(shù)據(jù)碼。令牌有“忙”和“空閑”兩個(gè)狀態(tài)。所謂“空閑”令牌是指令牌幀中的“空閑”位的值為0的令牌，如果該位值為“l(fā)”，表明有別的節(jié)點(diǎn)已經(jīng)在發(fā)送報(bào)文信息了。令牌沿環(huán)形網(wǎng)依次向每個(gè)節(jié)點(diǎn)傳遞，只有獲得“空閑”令牌的節(jié)點(diǎn)才有權(quán)利發(fā)送報(bào)文信息。

FDDI網(wǎng)絡(luò)技術(shù)FDDI是FiberDistributedDataInterface的縮寫(xiě)，中文意思是光纖分布式數(shù)據(jù)接口。FDDI通常采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)，在傳送報(bào)文信息時(shí)是利用兩芯線纜同時(shí)進(jìn)行的，故稱(chēng)為“雙環(huán)”。其容錯(cuò)原理是這樣的：FDDI的主環(huán)在外，用于正常工作，以反時(shí)針?lè)较騻魉蛨?bào)文信息；副環(huán)在內(nèi)，以順時(shí)針?lè)较騻魉拖嗤膱?bào)文信息。若主環(huán)某一站點(diǎn)出現(xiàn)故障或斷線，則會(huì)立即啟動(dòng)各用的副環(huán)，自動(dòng)形成一新的邏輯環(huán)路，隔離故障點(diǎn)，使報(bào)文信息的傳送不受影響，因此具有很高的可靠性。3.1.3ATM技術(shù)（1）異步傳遞方式ATM（AsynchronousTransferMode）是建立在電路交換和分組交換的基礎(chǔ)上的一種新的交換技術(shù)，ATM兼有電路交換的可靠性、實(shí)時(shí)性和分組交換的高效性、靈活性，是面向B-ISDN的交換技術(shù)。每一個(gè)時(shí)隙就相當(dāng)于一個(gè)分組，在ATM中叫做信元（cell）。ATM就是基于信元交換的技術(shù)。ATM有兩種主要的接口：用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)接口UNI（UserNetworkInterface）。這是ATM端點(diǎn)與它們所連接的ATM交換機(jī)之間的接口。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口NNI（NetworkNodeInterface）。這是在ATM網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)ATM交換機(jī)之間或在兩個(gè)ATM網(wǎng)絡(luò)之間的接口。3.1.3ATM技術(shù)（2）在ATM中使用的虛通路是一種邏輯連接，虛通路是ATM網(wǎng)絡(luò)交換結(jié)構(gòu)中的一個(gè)基本單元。兩個(gè)端用戶(hù)要進(jìn)行通信，首先必須建立虛通路連接，然后才能在這個(gè)端到端連接上以固定信元長(zhǎng)度和可變速率進(jìn)行全雙工的通信。數(shù)據(jù)傳送完畢后再釋放連接。虛擬通道（VCI）和虛擬通路（VPI）都是描述ATM信元單向傳輸?shù)穆酚伞Ｃ總€(gè)虛擬通路可以用復(fù)用方式容納多達(dá)65535個(gè)虛擬通道。下圖表示虛擬通路VP的交換過(guò)程。3.1.3ATM技術(shù)（3）ATM是一種面向連接的技術(shù)，當(dāng)發(fā)送端和接收端通信時(shí)，發(fā)送端先發(fā)送要求建立連接的控制信號(hào)，接收端收到該信號(hào)并同意建立連接后，一個(gè)虛擬線路被建立起來(lái)，虛擬線路用VPI和VCI表示。虛擬線路建立后，需要傳送的信息即被分割成53個(gè)字節(jié)的信元，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳送到對(duì)方。若發(fā)送端有一個(gè)以上的信息同時(shí)發(fā)送，則根據(jù)相同程序建立不同的到達(dá)相應(yīng)接收端的不同虛擬線路，實(shí)現(xiàn)信息交替送出。3.1.4無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)是指以無(wú)線信道作傳輸媒介的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)WLAN（WirelessLocalAreaNetwork），它主要是通過(guò)射頻（RF，RadioFrequency）技術(shù)取代有線網(wǎng)絡(luò)中的銅線實(shí)現(xiàn)的。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)采用與有線網(wǎng)絡(luò)同樣的工作方法，它們按PC、服務(wù)器、工作站、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、無(wú)線網(wǎng)卡和訪問(wèn)點(diǎn)通過(guò)電纜連接建立網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11是在1997年審定通過(guò)的，另外還有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11HR（HighRate），它是無(wú)線局域網(wǎng)的高速標(biāo)準(zhǔn)。802.11標(biāo)準(zhǔn)僅限于OSI物理層（PHY）和介質(zhì)訪問(wèn)控制層（MAC）。IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了三種不同的物理層結(jié)構(gòu)，即紅外線物理層結(jié)構(gòu)，以及兩種采用不同擴(kuò)頻技術(shù)的射頻數(shù)據(jù)傳輸物理層結(jié)構(gòu)。無(wú)線局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

實(shí)現(xiàn)無(wú)線局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)主要有三種：紅外線、跳頻擴(kuò)頻（FHSS）和直接序列擴(kuò)頻（DSSS）。紅外線技術(shù)：紅外線局域網(wǎng)采用小于1微米波長(zhǎng)的紅外線作為傳輸媒體，有較強(qiáng)的方向性，受太陽(yáng)光的干擾大。紅外線支持l~2Mb/s數(shù)據(jù)速率，適于近距離通信。DSSS：DSSS局域網(wǎng)可在很寬的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行通信，支持l~2Mb/s數(shù)據(jù)速率，在發(fā)送和接收端都以窄帶方式進(jìn)行，而傳輸過(guò)程中則以寬帶方式通信。FHSS：FHSS局域網(wǎng)支持1Mb/s數(shù)據(jù)速率，共22組跳頻圖案，包括79個(gè)信道，輸出的同步載波經(jīng)調(diào)解后，可獲得發(fā)送端送來(lái)的信息。DSSS和FHSS無(wú)線局域網(wǎng)都使用無(wú)線電波作為媒體，覆蓋范圍大，發(fā)射功率較背景噪聲低，基本避免了信號(hào)的偷聽(tīng)和竊取，使通信非常安全。同時(shí)，無(wú)線局域網(wǎng)中的電波不會(huì)對(duì)人體健康造成傷害，具有抗干擾性、抗噪聲、抗衰減和保密性能好等優(yōu)點(diǎn)。無(wú)線局域網(wǎng)的組成

無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備包括無(wú)線網(wǎng)卡、無(wú)線接入點(diǎn)（AP）、計(jì)算機(jī)和有關(guān)設(shè)備。無(wú)線網(wǎng)卡的硬件組成包括RF（射頻）、IF（中頻）、SS（擴(kuò)頻解擴(kuò)頻及解調(diào)）和NIC等幾部分，如圖所示。其中：NIC是網(wǎng)絡(luò)接口控制單元，完成SS單元與計(jì)算機(jī)之間的接口控制。SS是擴(kuò)頻解擴(kuò)頻及解調(diào)單元，它完成對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)的頻譜擴(kuò)展和對(duì)接收信號(hào)的解擴(kuò)、解調(diào)，同時(shí)，它還具有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解擾處理、并/串和串/并變換的功能，還要對(duì)發(fā)射功率和接收進(jìn)行相應(yīng)的控制，并具有信道能量、載波強(qiáng)度、信號(hào)質(zhì)量檢測(cè)等功能。IF是中頻單元，它完成對(duì)已擴(kuò)頻信號(hào)的調(diào)制和對(duì)接收信號(hào)的變頻及其他處理。RF單元完成對(duì)發(fā)送中頻信號(hào)的向上和向下變頻、功率放大（PA）及低噪聲放大等功能。RF、IF和SS單元構(gòu)成了擴(kuò)頻通信機(jī)。藍(lán)牙技術(shù)

1998年愛(ài)立信、IBM、Intel、諾基亞和東芝等公司聯(lián)合推出一項(xiàng)最新的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，即藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)。藍(lán)牙技術(shù)在推出時(shí)就面向無(wú)線局域網(wǎng)通信，在10米到100米的空間內(nèi)所有支持該技術(shù)的移動(dòng)或非移動(dòng)設(shè)備可以方便地建立網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，進(jìn)行音頻通信或直接通過(guò)手機(jī)訪問(wèn)Internet。藍(lán)牙技術(shù)的協(xié)議結(jié)構(gòu)分為三大部分：底層硬件模塊、中間層協(xié)議和高層應(yīng)用。如圖所示。3.1.5虛擬局域網(wǎng)將網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)按照性質(zhì)或需求分成若干個(gè)“邏輯工作組”，一個(gè)“邏輯工作組”就是一個(gè)虛擬局域網(wǎng)（VLAN，VirtualLAN），簡(jiǎn)稱(chēng)虛擬網(wǎng)。虛擬網(wǎng)是交換機(jī)的重要功能，通常虛擬網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)形式有三種：靜態(tài)端口分配。靜態(tài)虛擬網(wǎng)的劃分通常是網(wǎng)管人員使用網(wǎng)管軟件或直接設(shè)置交換機(jī)的端口，使其直接從屬某個(gè)虛擬網(wǎng)。這些端口一直保持這些從屬性，除非網(wǎng)管人員重新設(shè)置。這種方法雖然比較麻煩，但比較安全，容易配置和維護(hù)。動(dòng)態(tài)虛擬網(wǎng)。支持動(dòng)態(tài)虛擬網(wǎng)的端口，可以借助智能管理軟件動(dòng)態(tài)確定它們的從屬。端口是通過(guò)借助網(wǎng)絡(luò)包的MAC地址、邏輯地址或協(xié)議類(lèi)型來(lái)確定虛擬網(wǎng)的從屬。當(dāng)一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)剛互聯(lián)入網(wǎng)時(shí)，交換機(jī)端口還未分配，于是交換機(jī)通過(guò)讀取網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的MAC地址動(dòng)態(tài)地將該端口劃入某個(gè)虛擬網(wǎng)。這樣一旦網(wǎng)管人員配置好后，用戶(hù)的計(jì)算機(jī)可以靈活地改變交換機(jī)端口，而不會(huì)改變?cè)撚脩?hù)的虛擬網(wǎng)的從屬性，而且如果網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)未定義的MAC地址，則可以向網(wǎng)管人員報(bào)警。多虛擬網(wǎng)端口配置。支持一用戶(hù)或一端口可以同時(shí)訪問(wèn)多個(gè)虛擬網(wǎng)。這樣可以將一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器配置成多個(gè)業(yè)務(wù)部門(mén)（每種業(yè)務(wù)設(shè)置成一個(gè)虛擬網(wǎng)）都可同時(shí)訪問(wèn)，也可以同時(shí)訪問(wèn)多個(gè)虛擬網(wǎng)的資源，還可讓多個(gè)虛擬網(wǎng)間的互聯(lián)只需一個(gè)路由端口即可完成。

劃分虛擬網(wǎng)的方法

——基于端口的虛擬網(wǎng)

在交換機(jī)上通過(guò)劃分其端口而組成一個(gè)或多個(gè)虛擬網(wǎng)，例如一個(gè)交換機(jī)A上的端口1、2、8與另一個(gè)交換機(jī)B上的端口2、3、4、5、8所連接的客戶(hù)工作站可以構(gòu)成虛擬網(wǎng)VLAN1，而交換機(jī)A上的端口3、4、5、6、7則與交換機(jī)B上的端口1、6、7一起構(gòu)成另一個(gè)虛擬網(wǎng)VLAN2等，如圖所示?；诙丝诘奶摂M網(wǎng)可以跨越多個(gè)交換機(jī)。時(shí)至今日，按端口號(hào)劃分虛擬網(wǎng)仍然是構(gòu)造虛擬網(wǎng)的一個(gè)最常用的方法。而且此種方法也確實(shí)是比較簡(jiǎn)單并且非常有效。但僅靠端口分組而定義虛擬網(wǎng)將無(wú)法使得同一個(gè)物理分段（或交換端口）同時(shí)參與到多個(gè)虛擬網(wǎng)中，而且更麻煩的是當(dāng)一個(gè)用戶(hù)由一個(gè)端口移至另一個(gè)端口時(shí)，需重新設(shè)置虛擬網(wǎng)。劃分虛擬網(wǎng)的方法

——基于MAC地址的虛擬網(wǎng)通過(guò)網(wǎng)卡的MAC地址也可以劃分虛擬網(wǎng)。由于MAC地址是固化在網(wǎng)卡中且是唯一的，當(dāng)某一個(gè)用戶(hù)移到網(wǎng)絡(luò)中另外一個(gè)地方時(shí)它將仍然保持其原先的虛擬網(wǎng)成員身份，所以無(wú)需網(wǎng)管人員對(duì)之進(jìn)行重新的配置，即用戶(hù)改變端口不需重新設(shè)置虛擬網(wǎng)。從這個(gè)意義講，用MAC地址定義的虛擬網(wǎng)可以看成是基于用戶(hù)的虛擬網(wǎng)。另外在此種方式中，同一個(gè)MAC地址處于多個(gè)虛擬網(wǎng)中是不成問(wèn)題的。但這種方法也有許多不足之處。首先，所有的用戶(hù)在最初都必須用手工方式被配置到至少一個(gè)虛擬網(wǎng)中，這在大型的網(wǎng)絡(luò)中并不是一件容易的事；其次在大規(guī)模的基于MAC地址的虛擬網(wǎng)中交換機(jī)之間進(jìn)行虛擬網(wǎng)成員身份信息的交換也會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)性能的降低。劃分虛擬網(wǎng)的方法

——基于第三層協(xié)議（IP地址）的虛擬網(wǎng)部分支持第三層交換的交換機(jī)含內(nèi)部路由功能，虛擬網(wǎng)之間的通信能通過(guò)專(zhuān)用路由設(shè)備保證?；诘谌龑訁f(xié)議的虛擬網(wǎng)實(shí)現(xiàn)在決定虛擬網(wǎng)成員身份時(shí)主要是考慮協(xié)議類(lèi)型或網(wǎng)絡(luò)層地址（如TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)地址）。此種類(lèi)型的虛擬網(wǎng)劃分需要將子網(wǎng)地址映射到虛擬網(wǎng)，交換機(jī)則根據(jù)子網(wǎng)地址而將各用戶(hù)的MAC地址同一個(gè)虛擬網(wǎng)聯(lián)系起來(lái)。但應(yīng)注意此處對(duì)于第三層信息的使用并不構(gòu)成路由功能，不應(yīng)將其同網(wǎng)絡(luò)層路由混淆起來(lái)。在第三層定義虛擬網(wǎng)有許多優(yōu)點(diǎn)：可以根據(jù)協(xié)議類(lèi)型進(jìn)行虛擬網(wǎng)的劃分；用戶(hù)可自由地移動(dòng)他們的機(jī)器而無(wú)需對(duì)網(wǎng)絡(luò)地址進(jìn)行重新配置。缺點(diǎn)：一是性能問(wèn)題，對(duì)報(bào)文中的網(wǎng)絡(luò)地址進(jìn)行檢查將比對(duì)幀中的MAC地址進(jìn)行檢查所需開(kāi)銷(xiāo)更大；另一個(gè)缺點(diǎn)是在第三層上所定義的虛擬網(wǎng)對(duì)于TCP/IP特別有效，但對(duì)于其他一些協(xié)議如IPX、DECnet等則要差一些，并且對(duì)于那些不可進(jìn)行路由選擇的一些協(xié)議，在第三層上實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)劃分將特別困難。3.2以太網(wǎng)技術(shù)3.2.1以太網(wǎng)技術(shù)概述以太網(wǎng)的MAC地址以太網(wǎng)是廣播型網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)，被同段中其他節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收，接收節(jié)點(diǎn)通過(guò)信號(hào)地址鑒別，決定丟棄還是保存。為了便于網(wǎng)絡(luò)中目標(biāo)計(jì)算機(jī)的尋址，以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中采用的是介質(zhì)訪問(wèn)控制（MAC）地址。MAC地址是由IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)分配給各網(wǎng)卡廠商的。每塊網(wǎng)卡出廠時(shí)，都被賦予一個(gè)全球惟一的MAC地址，共6字節(jié)，其組成如下：前3個(gè)字節(jié)為廠商編號(hào)，只有經(jīng)過(guò)注冊(cè)登記，取得廠商編號(hào)的網(wǎng)卡生產(chǎn)廠才能準(zhǔn)許生產(chǎn)網(wǎng)卡，可容納(28)3=16777216個(gè)廠商；后3字節(jié)為網(wǎng)卡編號(hào)。以太網(wǎng)的幀格式

以太網(wǎng)幀是變長(zhǎng)的，其長(zhǎng)度從64字節(jié)到1518個(gè)字節(jié)不等。前導(dǎo)（1010…10）和同步SFD（10101011）用于接收站點(diǎn)進(jìn)行幀同步。源地址是指發(fā)送站地址。每個(gè)網(wǎng)卡的唯一地址，前三個(gè)字節(jié)稱(chēng)為BlockID，標(biāo)識(shí)設(shè)備的制造廠家，由IEEE分配。其它三個(gè)字節(jié)稱(chēng)為設(shè)備ID，由廠家賦值，在出廠前固化在網(wǎng)卡上。任何網(wǎng)卡的地址都是各不相同的。目的地址是指以太網(wǎng)幀發(fā)往的目的網(wǎng)卡地址。類(lèi)型表示以太幀封裝的消息協(xié)議類(lèi)型。長(zhǎng)度表示幀的長(zhǎng)度。數(shù)據(jù)/填充數(shù)據(jù)：從46~1500個(gè)字節(jié)。FCS：CRC是幀校驗(yàn)序列，由循環(huán)冗余校驗(yàn)法計(jì)算而得。數(shù)據(jù)/填充數(shù)據(jù)的前面部分統(tǒng)稱(chēng)為MAC頭，后面的FCS叫做MAC尾。以太網(wǎng)工作原理（1）以太網(wǎng)采用的MAC是載波偵聽(tīng)多路存取/沖突檢測(cè)（CSMA/CD）方法，它由介質(zhì)存取控制層實(shí)現(xiàn)。CSMA/CD工作原理與人際間交談非常相似，其工作可以分成數(shù)據(jù)發(fā)送階段和數(shù)據(jù)接收階段。以太網(wǎng)工作原理（2）

——發(fā)送階段

數(shù)據(jù)發(fā)送可以概括為下面七個(gè)步驟，工作流程如圖所示。以太網(wǎng)工作原理（3）

——發(fā)送階段①講前先聽(tīng)：任何節(jié)點(diǎn)要向通信介質(zhì)發(fā)送信息時(shí)，首先要偵聽(tīng)介質(zhì)上是否有載波（載波由電壓指示），如果有，則認(rèn)為其它站點(diǎn)正在傳送信息；②無(wú)聲則講：如果通信介質(zhì)在一定時(shí)間段內(nèi)（稱(chēng)為幀間縫隙IFG=9.6微秒）是安靜的，即沒(méi)有被其它站點(diǎn)占用，則可進(jìn)行幀數(shù)據(jù)發(fā)送；③一等到有空就講：如果偵聽(tīng)到其它節(jié)點(diǎn)正在傳送信息，就一直偵聽(tīng)介質(zhì)，直到出現(xiàn)最小的IFG，該站馬上開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)幀；④邊講邊聽(tīng)：當(dāng)兩個(gè)站點(diǎn)在IFG到來(lái)后同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，就會(huì)發(fā)生沖突，雙方的幀數(shù)據(jù)都受到損壞。所以，以太網(wǎng)在發(fā)送過(guò)程中要不斷地偵聽(tīng)通信介質(zhì)，以檢測(cè)沖突；⑤沖突則等待：如果某個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)期間檢測(cè)到?jīng)_突，則立即停止該次發(fā)送，并向介質(zhì)發(fā)送一個(gè)“阻塞”信號(hào)（告知其它站點(diǎn)已經(jīng)發(fā)生沖突，從而丟棄那些可能一直在接收的受到損壞的幀數(shù)據(jù)），并等待一段隨機(jī)時(shí)間。CSMA/CD確定等待時(shí)間的算法是二進(jìn)制指數(shù)退避算法；⑥多路重傳或夭折：在等待一段隨機(jī)時(shí)間后（稱(chēng)為后退），想發(fā)送的站點(diǎn)再進(jìn)行新的發(fā)送。如果重傳多次后（大于16次），仍發(fā)生沖突，就放棄發(fā)送（稱(chēng)為夭折）；⑦重復(fù)第一步。以太網(wǎng)工作原理（4）

——接收階段

接收階段可以概括為下面四個(gè)步驟：①長(zhǎng)度校驗(yàn)：接收站瀏覽介質(zhì)上傳輸?shù)拿總€(gè)幀，通過(guò)對(duì)其長(zhǎng)度的判別，確定它是否為沖突碎片。如果長(zhǎng)度小于64字節(jié)，則認(rèn)為是沖突碎片；②目的地址校驗(yàn)：如果接收到的幀不是沖突碎片的，則判別該幀地址宇段是否是本地地址。如果是，則進(jìn)行第三步處理；如果不是，則返回第①步；③完整性校驗(yàn)：通過(guò)對(duì)下列指標(biāo)的校驗(yàn)，判斷幀是否發(fā)生畸變。長(zhǎng)度：如果幀長(zhǎng)度大于1518字節(jié)（超長(zhǎng)幀，可能由錯(cuò)誤的LAN驅(qū)動(dòng)程序造成），則認(rèn)為發(fā)生畸變。定界符：定界符必須是8位的整數(shù)倍。

CRC校驗(yàn)。④本地處理：通過(guò)上述校驗(yàn)的幀被認(rèn)為是有效的；接收下來(lái)后，做本地處理。以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)（1）目前10Mbps以太網(wǎng)有5種物理層標(biāo)準(zhǔn)：10BASE-5（粗同軸線纜以太網(wǎng)）、10BASE-2（細(xì)線纜以太網(wǎng)）、10BASE-T（非屏蔽雙絞線以太網(wǎng)），10BASE-F（光纜以太網(wǎng)）、10BROAD-36（寬帶傳輸），如圖所示。本書(shū)主要介紹前四種。以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)（2）

——10BASE-5（粗纜以太網(wǎng)）

1983年，IEEE委員會(huì)公布了10BASE-5標(biāo)準(zhǔn)，其中“10”代表傳輸速率為10Mbps；“Base”代表“基帶傳輸”；“5”代表每個(gè)網(wǎng)段最大傳輸距離為500米。10BASE-5是原始的以太網(wǎng)802.3標(biāo)準(zhǔn)，它使用直徑為10毫米的RG-8粗同軸線纜（粗纜）作為傳輸介質(zhì)。安裝時(shí)，每臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)中需安裝一塊帶DIX連接器的以太網(wǎng)卡，計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)卡上的這個(gè)DIX連接器與粗纜收發(fā)器相連，粗纜收發(fā)器再通過(guò)收發(fā)器電纜與粗纜連接起來(lái)，就組成粗纜以太網(wǎng)。粗纜兩端要求各連一個(gè)50Ω/1w的終結(jié)器。10BASE-5適用于總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，允許每個(gè)以太網(wǎng)段有100個(gè)站，一個(gè)網(wǎng)段的最大長(zhǎng)度為500米。10BASE-5遵守5-4-3規(guī)則，即一個(gè)10BASE-5以太網(wǎng)可以由5個(gè)500米長(zhǎng)的網(wǎng)段和4個(gè)中繼器組成，網(wǎng)絡(luò)最大傳輸距離為2500米。以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)（3）

——10BASE-2（細(xì)纜以太網(wǎng)）

1988年，IEEE委員會(huì)公布了10BASE-2標(biāo)準(zhǔn)，稱(chēng)為IEEE802.3a。其中“2”代表每個(gè)網(wǎng)段最大傳輸距離為200米（實(shí)際只有185米——指采用NE2000兼容網(wǎng)卡；如果采用3C509網(wǎng)卡，則每個(gè)網(wǎng)段最大傳輸距離可達(dá)到300米）。10BASE-2使用RG-58細(xì)同軸線纜（細(xì)纜）作為傳輸介質(zhì)。安裝時(shí)，每臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)中需安裝一塊帶BNC接口的以太網(wǎng)卡，計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)卡上的這個(gè)BNC接口與一個(gè)T型BNC頭相連，T型BNC頭再與帶有BNC接頭的細(xì)纜連接起來(lái)，就組成細(xì)纜以太網(wǎng)。細(xì)纜兩端要求各連一個(gè)50Ω的BNC終結(jié)器。10BASE-5和10BASE-2的區(qū)別如下：10BASE-2每個(gè)網(wǎng)段只允許30個(gè)節(jié)點(diǎn)，而10BASE-5則允許100個(gè)節(jié)點(diǎn)；10BASE-2網(wǎng)段的最大長(zhǎng)度是185米，而10BASE-5的最大長(zhǎng)度為500米；10BASE-2遵守5-4-3規(guī)則，允許的網(wǎng)絡(luò)最大傳輸距離為5×185=925米或5×300=1500米；10BASE-2標(biāo)準(zhǔn)使用廉價(jià)的50歐姆同軸線纜；10BASE-2將MAU功能和收發(fā)器/AUI線纜集成到網(wǎng)卡中；10BASE-2標(biāo)準(zhǔn)中，網(wǎng)卡上的AUI或DB-15連接器可由BNC筒形連接器取代。與粗纜以太網(wǎng)相比，細(xì)纜以太網(wǎng)更容易安裝，更容易增加新站，從而能夠大幅度地降低費(fèi)用。以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)（4）

——10BASE-T（雙絞線以太網(wǎng)）

1990年IEEE通過(guò)10BASE-T標(biāo)準(zhǔn)，稱(chēng)為IEEE802.3i。其中“T”代表雙絞線（TwistPair）。它與同軸線纜標(biāo)準(zhǔn)有很多的不同。10BASE-T使用兩對(duì)非屏蔽雙絞線（UTP，UnshieldedTwistedPair）作為傳輸介質(zhì)，一對(duì)雙絞線發(fā)送數(shù)據(jù)，另一對(duì)雙絞線接收數(shù)據(jù)，連接器是RJ-45標(biāo)準(zhǔn)8針插頭；10BASE-T使用曼徹斯特編碼，但為了在UTP上傳輸，信號(hào)頻率采用20MHz，并且必須使用3類(lèi)以上的UTP線纜；主機(jī)（網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)）通過(guò)集線器互連；按EIA-568布線標(biāo)準(zhǔn)，主機(jī)與集線器之間、集線器與集線器之間的雙絞線都不得超過(guò)100米；10BASE-T遵守5-4-3規(guī)則，允許的網(wǎng)絡(luò)最大傳輸距離為5×100=500米。以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)（5）

——10BASE-F（光纜以太網(wǎng)）

1992年IEEE通過(guò)10BASE-F標(biāo)準(zhǔn)，稱(chēng)為IEEE802.3i，其中“F”代表光纖（Fiber）。10BASE-F是在IEEE早期的FOIRL（光纜互連中繼器鏈路）規(guī)范的基礎(chǔ)上制定的，使用雙工光纜，一條光纜用于發(fā)送數(shù)據(jù)，另一條用于接收。IEEE10BASE-F標(biāo)準(zhǔn)定義了4套不同的光纜規(guī)范，這4個(gè)不同的規(guī)范說(shuō)明如下：10BASE-FP適用于無(wú)源的星型結(jié)構(gòu)，即不需要單獨(dú)的電源。每個(gè)網(wǎng)段500米，MAU集成到中繼器或DTE之中；10BASE-FB適用于主干網(wǎng)或中繼器光纜系統(tǒng)，其中MAU重新集成到中繼器之中，不允許DTE連接，鏈路段長(zhǎng)1000米，多個(gè)中繼器可串行級(jí)聯(lián)；10BASE-FL是基于FOIRL標(biāo)準(zhǔn)的，并與之能逆向兼容。但它只能用來(lái)接中繼器，并需要外接MAU收發(fā)器，允許1000米或2000米的鏈路段；新的FOIRL標(biāo)準(zhǔn)與最初標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別是允許連接DTE，即允許一對(duì)一的中繼器對(duì)中繼器鏈路，或一個(gè)中繼器連接許多個(gè)DTE。鏈路段長(zhǎng)度仍保持最初FOIRL標(biāo)準(zhǔn)的1000米長(zhǎng)。以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)（6）

——幾種標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的物理性能比較局域網(wǎng)類(lèi)型線纜類(lèi)型最大跨距/最大段數(shù)每段最大長(zhǎng)度每網(wǎng)段節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備連接器傳輸率(Mbps)特

點(diǎn)10Base-5粗纜2.5Km/5500m100個(gè)中繼器DIX10安裝麻煩，不靈活10Base-2細(xì)纜925m/518530個(gè)中繼器BNC10價(jià)格最便宜10Base-TUTP雙絞線500m/51001024個(gè)集線器RJ-4510維護(hù)簡(jiǎn)單，可靠，靈活10Base-F多模光纖4Km/22Km1024個(gè)集線器BNC,AUIRJ-4510長(zhǎng)距離聯(lián)網(wǎng)抗干擾以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)（7）

——以太網(wǎng)的5-4-3規(guī)則

以太網(wǎng)可以由若干網(wǎng)段通過(guò)中繼器連接構(gòu)成。參加聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)段和中繼器的數(shù)量是有限制的，這就是通常所說(shuō)的5-4-3規(guī)則。如圖所示。其中：“5”是指網(wǎng)段的最大個(gè)數(shù)；“4”是指連接網(wǎng)段的中繼器的最大個(gè)數(shù)；“3”是指只有3個(gè)網(wǎng)段上有主機(jī)。對(duì)于10BASE-T以太網(wǎng)，5-4-3規(guī)則可以延伸為5-4-3-2-l規(guī)則，“2”是指每網(wǎng)段上只能有2個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)是主機(jī)。3.2.2快速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)簡(jiǎn)介：快速以太網(wǎng)類(lèi)似于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)，可以支持100Mb/s的傳輸速率，它是10Base-T以太網(wǎng)的最直接、最簡(jiǎn)單的升級(jí)?？焖僖蕴W(wǎng)目前已有兩個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，分別是100Base-T的IEEE802.3u標(biāo)準(zhǔn)和100VG-AnyLAN的IEEE802.12標(biāo)準(zhǔn)。由于后者與10Base-T的兼容性不及前者，因此應(yīng)用也遠(yuǎn)不如100Base-T廣泛。在物理層中，100Base-T定義了三個(gè)不同的物理層協(xié)議，分別為100Base-TX、100Base-T4、100Base-FX。

快速以太網(wǎng)對(duì)以太網(wǎng)的改進(jìn)用MⅡ取代AUI增加了協(xié)調(diào)子層RS100Base-T與10Base-T性能對(duì)比

項(xiàng)

目10Base-T100Base-T傳輸速度10Mb/s100Mb/s執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3iIEEE802.3u拓樸結(jié)構(gòu)總線型和星型星型集線器到節(jié)點(diǎn)最大距離100m100m傳輸介質(zhì)同軸電纜、UTP、STP光纖UTP、光纖介質(zhì)接口AUIMⅡ3.2.3千兆以太網(wǎng)（GBE）IEEE在1998年6月15日正式發(fā)布了采用光纖介質(zhì)的1000Base-X全雙工千兆位以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3z，隨后又發(fā)布了采用非屏蔽雙絞線（UTP）介質(zhì)的1000Base-T標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3ab。其中1000Base-X又對(duì)三種傳輸介質(zhì)定義了三種收發(fā)器：1000Base-LX用于安裝單模光纖；1000Base-SX用于安裝多模光纖；1000Base-CX用于屏蔽銅纜。千兆以太網(wǎng)在物理層定義了4種物理標(biāo)準(zhǔn)，即：1000BASE-CX：使用150Ω屏蔽雙絞線STP，其傳輸速率為l.25Gbps，傳輸距離為25米，主要用于集群設(shè)備的互連。1000BASE-LX：使用芯徑為50μm的單模光纖，其傳輸距離為3km，主要用于校園網(wǎng)主干網(wǎng)。1000BASE-SX：使用芯徑為62.5urn和50um的多模光纖，其傳輸距離為300m和500m，主要用于建筑物間和短距離主干網(wǎng)。1000BASE-T：使用5類(lèi)UPT雙絞線，傳輸速率為1Gbps，傳輸距離為100m，主要用于建筑物內(nèi)的干線布線。千兆以太網(wǎng)工作原理（1）

千兆介質(zhì)無(wú)關(guān)接口GMⅡ是千兆MAC（GMAC）與物理層之間的邏輯接口。為了分析GMAC技術(shù)，首先要明確千兆以太網(wǎng)的通信工作方式。千兆以太網(wǎng)對(duì)介質(zhì)的訪問(wèn)采用全雙工和半雙工兩種方式。全雙工方式下的GMAC技術(shù)：全雙工適用于交換機(jī)之間或交換機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的點(diǎn)到點(diǎn)連接，兩點(diǎn)之間可以同時(shí)進(jìn)行GMAC幀的發(fā)送和接收，因此，全雙工方式下沒(méi)有沖突問(wèn)題，最小幀長(zhǎng)度仍為64字節(jié)，不需要采用半雙工GMAC采用的載波擴(kuò)展和幀組發(fā)技術(shù)。千兆以太網(wǎng)工作原理（2）

——半雙工方式下的GMAC技術(shù)

怎樣既能保證千兆以太網(wǎng)幀最小長(zhǎng)度為64字節(jié)，又能保證千兆以太網(wǎng)直徑為200米呢？半雙工千兆以太網(wǎng)采用了載波擴(kuò)展和幀組發(fā)技術(shù)同時(shí)解決了上述問(wèn)題。載波擴(kuò)展技術(shù)原理：對(duì)于長(zhǎng)度在64字節(jié)和512字節(jié)之間的幀，在不改變其已有格式的前提下，用載波字段將幀擴(kuò)展為512字節(jié)。但由于載波擴(kuò)展字段不攜帶信息，所以帶寬利用率將降低，開(kāi)銷(xiāo)會(huì)增大，這是因?yàn)楹芏嗫刂茙拈L(zhǎng)度都小于512字節(jié)，這樣在每個(gè)短幀的每次發(fā)送時(shí)都要為其增加載波擴(kuò)展信號(hào)。如圖所示。幀組發(fā)技術(shù)原理：允許發(fā)送方每次發(fā)送多個(gè)幀，只對(duì)第1個(gè)幀進(jìn)行載波擴(kuò)展。若第1幀發(fā)送成功，說(shuō)明發(fā)送通道暢通，后續(xù)一組幀可以連續(xù)發(fā)送，不再增加載波擴(kuò)展信號(hào)，而只需保持間隙為12字節(jié)即可。千兆以太網(wǎng)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

千兆以太網(wǎng)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)因其使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不同而略有差異。千兆以太網(wǎng)的設(shè)備主要有3種，即簡(jiǎn)單中繼器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和緩沖分配器。簡(jiǎn)單中繼器：用于共享式網(wǎng)絡(luò)，采用半雙工方式，網(wǎng)絡(luò)直徑為200m，帶寬為1Gbps，適用于桌面計(jì)算機(jī)環(huán)境和服務(wù)器集群。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)：每個(gè)端口都提供1Gbps帶寬。半雙工方式采用CSMA/CD協(xié)議處理共享網(wǎng)絡(luò)連接；全雙工提供點(diǎn)到點(diǎn)連接，可以提供2Gbps（發(fā)/收）帶寬。流量控制方法是“暫停（PAUSE）幀通知”，遵循IEEE802.3X標(biāo)準(zhǔn)。緩沖分配器：是千兆以太網(wǎng)提出的一種新型的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，兼有中繼器和交換機(jī)的特點(diǎn)。它的全部端口都按全雙工方式工作，提供1Gbps傳輸帶寬。緩沖分配器從多個(gè)信息源同時(shí)接收信息，并緩存在該端口，再以廣播幀的方式發(fā)送到所有端口，緩沖分配器不對(duì)幀進(jìn)行過(guò)濾，網(wǎng)絡(luò)直徑與共享方式相同。緩沖分配器又稱(chēng)機(jī)箱內(nèi)的CSMA/CD。緩沖分配器還支持IEEE802.3z流量控制標(biāo)準(zhǔn)。千兆位以太網(wǎng)的應(yīng)用

千兆位以太網(wǎng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋焊咚倬钟蚓W(wǎng)骨干、寬帶城域網(wǎng)骨干、服務(wù)器和圖形工作站接入層網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等。目前，典型的千兆位以太網(wǎng)應(yīng)用如下：提供快速以太網(wǎng)交換機(jī)與交換機(jī)之間的局部連接：在兩臺(tái)快速以太網(wǎng)交換機(jī)之間需要有高速數(shù)據(jù)通信連接的情況下，分別給兩臺(tái)快速以太網(wǎng)交換機(jī)安裝上千兆位以太網(wǎng)模塊，并用千兆位鏈路（光纖）連接這兩臺(tái)快速以太網(wǎng)交換機(jī)，能為用戶(hù)提供強(qiáng)大的對(duì)所有局域網(wǎng)資源的訪問(wèn)能力。提供高速的服務(wù)器的連接，消除服務(wù)器吞吐量瓶頸：在網(wǎng)絡(luò)中心交換機(jī)和服務(wù)器中分別安裝千兆位以太網(wǎng)模塊和千兆位以太網(wǎng)卡，并用千兆位鏈路（光纖）連接網(wǎng)絡(luò)中心交換機(jī)和服務(wù)器群。采用這種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)能夠大幅度地提高網(wǎng)絡(luò)中的末端用戶(hù)對(duì)超級(jí)服務(wù)器的訪問(wèn)能力，有效地消除服務(wù)器吞吐量瓶頸。千兆位以太網(wǎng)作企業(yè)網(wǎng)骨干：使用高速率的千兆位以太網(wǎng)交換機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)中心交換機(jī)，并用千兆位鏈路（光纖）將服務(wù)器群和所有100/1000Mbps的二級(jí)交換機(jī)與網(wǎng)絡(luò)中心交換機(jī)相連。這樣構(gòu)造企業(yè)網(wǎng)骨干，提高了數(shù)據(jù)通信速率，使用戶(hù)對(duì)因特網(wǎng)和企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)各個(gè)部分有更加快速的訪問(wèn)能力。3.2.5以太網(wǎng)系列技術(shù)的主要指標(biāo)比較以太網(wǎng)系列技術(shù)的發(fā)展主要是針對(duì)以下指標(biāo)的改進(jìn)：網(wǎng)絡(luò)帶寬：以太網(wǎng)的帶寬為10Mbps，快速以太網(wǎng)為100Mbps，千兆以太網(wǎng)為1Gbps，10G以太網(wǎng)為10Gbps。傳輸介質(zhì)：早期以太網(wǎng)使用粗同軸電纜作為傳輸介質(zhì)，組網(wǎng)工作繁重、成本高，后來(lái)使用細(xì)同軸電纜，降低了成本。隨著結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)布線的發(fā)展，以太網(wǎng)采用雙絞線作為傳輸介質(zhì)，配合集線器設(shè)備，可以快捷方便地組建局域網(wǎng)絡(luò)?？焖僖蕴W(wǎng)則一開(kāi)始就使用雙絞線，不過(guò)它使用的雙絞線的類(lèi)別要比10M以太網(wǎng)高。千兆以太網(wǎng)最初使用的傳輸介質(zhì)是光纖（以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)也都支持光纖介質(zhì)），隨著雙絞線類(lèi)別的提高，千兆以太網(wǎng)也可以使用雙絞線?？梢?jiàn)，以太網(wǎng)系列技術(shù)的傳輸介質(zhì)主要采用雙絞線，部分主干網(wǎng)使用光纖，少數(shù)原來(lái)的網(wǎng)絡(luò)使用同軸線纜。服務(wù)質(zhì)量：由于以太網(wǎng)特有的數(shù)據(jù)傳輸方式，使得它的數(shù)據(jù)重傳率比較大，這對(duì)于那些實(shí)時(shí)性、可靠性要求高的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，顯然是不適應(yīng)的。后來(lái)提出的一些新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（如ATM）與以太網(wǎng)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)也在于此。針對(duì)這些問(wèn)題，以太網(wǎng)提供商和標(biāo)準(zhǔn)化組織（如千兆以太網(wǎng)聯(lián)盟）在新技術(shù)中對(duì)早期以太網(wǎng)的缺陷做了改進(jìn)，比較明顯的一點(diǎn)是對(duì)CSMA/CD介質(zhì)訪問(wèn)技術(shù)的改進(jìn)。另外千兆以太網(wǎng)聯(lián)盟提出了“帶寬就是服務(wù)質(zhì)量”的口號(hào)，旨在通過(guò)提高帶寬來(lái)彌補(bǔ)以太網(wǎng)技術(shù)的某些先天不足。以太網(wǎng)主要技術(shù)參數(shù)

以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)編碼方式曼徹斯特編碼4B/5B，8B/6T8B/10B工作頻率20MHz31.25MHz125MHz雙工方式半雙工/全雙工半雙工/全雙工半雙工/全雙工(半雙工常用)時(shí)間槽512位時(shí)間512位時(shí)間512字節(jié)時(shí)間幀間間隔9.6μs0.96μs0.096μs最大幀長(zhǎng)度1518字節(jié)1518字節(jié)1518字節(jié)最小幀長(zhǎng)度64字節(jié)64字節(jié)64字節(jié)重發(fā)上限16次16次16次后退上限10次10次10次阻塞序列32位32位32位以太網(wǎng)最大網(wǎng)段距離

傳輸介質(zhì)以太網(wǎng)10BASE-T快速以太網(wǎng)100BASE-T千兆以太網(wǎng)1000BASE-F最大網(wǎng)段距離5類(lèi)UTP100米100米1000米DFSTP/同軸線纜500米100米25米多模光纖2千米412米（半雙工）220米（半雙工）2千米（全雙工）單模光纖25千米20千米5千米3.3幾種典型的廣域網(wǎng)技術(shù)廣域網(wǎng)（WAN，WideAreaNetworks）是跨越地區(qū)、國(guó)家、乃至全球范圍的各種局域網(wǎng)、計(jì)算機(jī)、終端等互聯(lián)在一起的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。廣域網(wǎng)分為通信廣域網(wǎng)和計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)，這兩者是完全不同的概念。公共電話(huà)網(wǎng)（PSTN）、分組交換網(wǎng)（X.25）、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）、幀中繼（FR）和綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）以及近年來(lái)興起的數(shù)字用戶(hù)線路（xDSL）等都是通信廣域網(wǎng)，但它們不是計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)！目前，人們經(jīng)常利用這些通信廣域網(wǎng)來(lái)建設(shè)計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)，或利用這些通信廣域網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)的接入。例如，ChianNet是中國(guó)的Internet網(wǎng)，它就是借助于DDN提供的高速中繼線路，使用超高速路由器，組成了覆蓋全國(guó)各省市并聯(lián)通國(guó)際Internet的計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)。目前，我國(guó)的廣域網(wǎng)業(yè)務(wù)上分屬三大部門(mén)，即中國(guó)電信的中國(guó)電信網(wǎng)；分屬原郵電部、原電子工業(yè)部、國(guó)家教委和中科院的四個(gè)互聯(lián)網(wǎng)；廣電總局的中國(guó)廣播電視網(wǎng)。常見(jiàn)的廣域網(wǎng)有：公用電話(huà)網(wǎng)、公用分組交換網(wǎng)、公用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)、寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)、公用幀中繼網(wǎng)和大量專(zhuān)用網(wǎng)。3.3.1分組交換網(wǎng)X.25是一個(gè)基于分組的、面向連接的傳輸協(xié)議，傳輸速率300bps-2Mbps。分組交換網(wǎng)采用虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)文兩種服務(wù)方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的信息通信。所謂虛電路方式，就是在一條物理鏈路上建立若干條邏輯上的虛電路，使用戶(hù)感覺(jué)到仿佛有若干條物理鏈路一樣。在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，需要在發(fā)送方和接收方之間建立一條這樣的虛電路，然后在虛電路上傳輸分組，傳輸完畢后再拆除虛電路。所謂數(shù)據(jù)報(bào)文服務(wù)，是將每個(gè)分組獨(dú)立存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)，中間節(jié)點(diǎn)接收到分組后，首先暫存該分組，然后在網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)各分組交換機(jī)逐級(jí)存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)，動(dòng)態(tài)分配線路的帶寬，再?gòu)牟煌窂綄⒎纸M轉(zhuǎn)發(fā)出去，到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。分組交換技術(shù)是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中使用最廣泛的一種交換技術(shù)。X.25分組交換網(wǎng)一般由分組交換機(jī)、通信傳輸線路和用戶(hù)接入設(shè)備組成。分組交換機(jī)主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種業(yè)務(wù)支持、路由選擇與流量控制、各種協(xié)議支持和網(wǎng)絡(luò)管理、計(jì)費(fèi)等。通信傳輸線路分為中繼傳輸線路（簡(jiǎn)稱(chēng)中繼線）和用戶(hù)傳輸線路（簡(jiǎn)稱(chēng)用戶(hù)線）。中繼線是連接分組交換機(jī)之間（交換局之間）的傳輸線路，而用戶(hù)線則是連接交換機(jī)（端局）與用戶(hù)之間的線路。中繼線通常采用n×64b/s數(shù)字通道；用戶(hù)線分模擬和數(shù)字兩種通道，典型的模擬通道是用電話(huà)線加調(diào)制解調(diào)器（Modem）。用戶(hù)接入設(shè)備分兩種，一種是分組型終端，它采用同步工作方式；另一種是非分組型終端，它采用異步工作方式。X.25分組交換網(wǎng)應(yīng)用廣泛，其中兩種典型的應(yīng)用是：大型企業(yè)內(nèi)部異地分布局域網(wǎng)之間的互聯(lián)和局域網(wǎng)與Internet的互聯(lián)。3.3.2綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN，IntegratedServicesDigitalNetwork）是在對(duì)電話(huà)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)字化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，只要在已有的電話(huà)網(wǎng)中增添或更改部分設(shè)備即可以構(gòu)成ISDN網(wǎng)，這是一種新型的廣域網(wǎng)交換技術(shù)。簡(jiǎn)單地講，ISDN的提出是想通過(guò)數(shù)字技術(shù)將現(xiàn)有的各種專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)（模擬的、數(shù)字的）集成到一起，以統(tǒng)一的接口向用戶(hù)同時(shí)提供各種綜合業(yè)務(wù)。在我國(guó)，將ISDN服務(wù)稱(chēng)為“一線通”就很形象地揭示了ISDN的本質(zhì)含義。ISDN作為一種數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有其完備的體系結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)。它在原理上最有創(chuàng)新之處是將用戶(hù)平面和控制平面分隔開(kāi)，換句話(huà)說(shuō)，就是將用戶(hù)數(shù)據(jù)與控制信息分別處理，它的具體作法是用B信道傳輸用戶(hù)數(shù)據(jù)，用D信道傳輸控制信息。根據(jù)傳輸帶寬的大小，ISDN可以分為狹帶ISDN和寬帶ISDN，分別簡(jiǎn)稱(chēng)為N-ISDN和B-ISDN，通常所說(shuō)的ISDN是指N-ISDN。目前ISDN向B－ISDN方向發(fā)展，有兩個(gè)重要的技術(shù)可以作為這方面的代表，它們是幀中繼和ATM。ISDN采用的技術(shù)與設(shè)備（1）

——線路接口

ISDN主要提供兩種接口的線路，即：基本速率接口（BRI）線路和基群速率接口線路（PRI）。ISDN技術(shù)的核心就是將帶寬分成幾個(gè)信道，其中包括B信道和D信道兩種。B信道是一種負(fù)載信道，D信道是一種用于信令和低速數(shù)據(jù)分組通信的數(shù)據(jù)信道。信道不同，速率和帶寬也不相同。每個(gè)B信道都能以64kb/s的傳輸速率傳送1路數(shù)據(jù)或1路數(shù)字話(huà)音；每條D信道只能攜帶有關(guān)負(fù)載信道的信息，速率為16kb/s，它可以通過(guò)共享網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸功能來(lái)控制B信道。ISDN的BRI提供了兩個(gè)B信道和一個(gè)D信道，即通常說(shuō)的2B+D，這三條信道被分時(shí)復(fù)用到1條雙絞線/電話(huà)上，速率可達(dá)144kb/s。一條2B+D的ISDN訪問(wèn)線路最多可以連接8個(gè)不同的設(shè)備。ISDN采用的技術(shù)與設(shè)備（2）

——網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備（NT）

網(wǎng)絡(luò)終端是用戶(hù)傳輸線路的終端裝置，它是實(shí)現(xiàn)在普通電話(huà)先上進(jìn)行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)送和接收的關(guān)鍵設(shè)備，是電話(huà)局交換機(jī)和用戶(hù)的終端設(shè)備之間的接口設(shè)備。該設(shè)備安裝于用戶(hù)處，一般由端局方提供，并由端局方維護(hù)和管理。網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備分為基本速率網(wǎng)絡(luò)終端（NT1）和一次基群速率網(wǎng)絡(luò)終端（NT2）兩種。NT1（NetworkTermination1，第一類(lèi)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備）：向用戶(hù)提供2B+D二線雙向傳輸能力，完成傳輸碼型的轉(zhuǎn)換。NT2（NetworkTermination2，第二類(lèi)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備）：NT2提供30B+D的四線雙向傳輸能力，用來(lái)完成OSI/RM中數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議處理和多路復(fù)用功能，具有用戶(hù)室內(nèi)線路的交換和集線功能，典型的NT2設(shè)備有ISDN路由器、撥號(hào)服務(wù)器、反向復(fù)用器等。ISDN采用的技術(shù)與設(shè)備（3）

——ISDN用戶(hù)終端TA（TerminalAdapter，終端適配器）：TA又稱(chēng)ISDNModem，用來(lái)實(shí)現(xiàn)非ISDN設(shè)備與ISDN線路的連接轉(zhuǎn)換，即將模擬信號(hào)設(shè)備轉(zhuǎn)換成為ISDN幀格式進(jìn)行傳遞。TA分為內(nèi)置式和外置式兩種形式。TE1（TerminalEquipment1，第一類(lèi)終端設(shè)備）：TE1是指標(biāo)準(zhǔn)的ISDN設(shè)備，這類(lèi)設(shè)備可以直接接到ISDN線路上。典型的ISDN設(shè)備有ISDN電話(huà)機(jī)、G4傳真機(jī)等。TE2（TerminalEquipment2，第二類(lèi)終端設(shè)備）：TE2是指非標(biāo)準(zhǔn)的ISDN設(shè)備，這類(lèi)設(shè)備需要通過(guò)TA轉(zhuǎn)接到ISDN線路上。典型的非ISDN設(shè)備有模擬電話(huà)、G3傳真機(jī)、計(jì)算機(jī)、調(diào)制解調(diào)器等。在ISDN線路改裝或者新裝之后，電信局會(huì)贈(zèng)送一個(gè)NT1，但是用戶(hù)還必須自行購(gòu)買(mǎi)ISDN用戶(hù)終端。目前，部分生產(chǎn)廠家提供的用戶(hù)終端設(shè)備已包括了NT功能，俗稱(chēng)u接口。ISDN的主要應(yīng)用及上網(wǎng)方式（1）通過(guò)ISDN實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)

ISDN的主要應(yīng)用及上網(wǎng)方式（2）局域網(wǎng)通過(guò)代理服務(wù)器連上ISDN上網(wǎng)方式：適合于大、中型企業(yè)用。用戶(hù)端配置為：計(jì)算機(jī)+外置TA+NT1（電信局贈(zèng)送或免費(fèi)租用）。

ISDN的主要應(yīng)用及上網(wǎng)方式（3）多臺(tái)計(jì)算機(jī)和終端同時(shí)連上ISDN上網(wǎng)方式，適合于中、小型企業(yè)用。用戶(hù)端配置為：計(jì)算機(jī)+ISDN路由器（比較貴，少見(jiàn)）。

ISDN的主要應(yīng)用及上網(wǎng)方式（4）配置標(biāo)準(zhǔn)外置TA撥號(hào)上網(wǎng)的例子，適合于一般家庭用。用戶(hù)端配置為：計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)、普通模擬電話(huà)機(jī)+外置TA+NT1。

ISDN的主要應(yīng)用及上網(wǎng)方式（5）使用內(nèi)置ISDN卡的配置圖。用戶(hù)端配置為：計(jì)算機(jī)、數(shù)字電話(huà)機(jī)（非必須）+內(nèi)置ISDN卡+NT1（一般家庭用，最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠）。

3.3.3數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN，DigitalDataNetwork）是一種利用數(shù)字信道傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸網(wǎng)絡(luò)。DDN一般由數(shù)字通道、DDN節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和用戶(hù)環(huán)路組成，它的傳輸介質(zhì)可以是光纖、雙絞線、普通電纜、數(shù)字微波或衛(wèi)星通信等，目前以光纖介質(zhì)為主。數(shù)字傳輸技術(shù)采用數(shù)字同步體系SDH或準(zhǔn)同步數(shù)字體系PDH電路；DDN節(jié)點(diǎn)采用數(shù)字交叉連接復(fù)用設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路半固定交叉連接和子速率的復(fù)用。DDN可以支持任何類(lèi)型的用戶(hù)設(shè)備入網(wǎng)；支持任何通信規(guī)程，只要通信雙方自行約定通信協(xié)議即可在DDN上進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。DDN干線傳輸速度通常為2.048Mb/s（E1）和33Mb/s（E3），干線最高傳輸速率可達(dá)150Mb/s，可以支持?jǐn)?shù)據(jù)、圖像、語(yǔ)音等多種業(yè)務(wù)。用戶(hù)終端接入DDN的方法很多，主要有以下幾種：通過(guò)調(diào)制解調(diào)器接入DDN；通過(guò)數(shù)據(jù)終端設(shè)備接入DDN；通過(guò)用戶(hù)集中設(shè)備接入DDN；通過(guò)數(shù)字電路接入DDN。3.3.4幀中繼（FR）幀中繼（FrameRelay）是在分組交換技術(shù)的基礎(chǔ)上演變和發(fā)展起來(lái)的，既吸收了電路交換技術(shù)吞吐量大、時(shí)延小的優(yōu)點(diǎn)，也吸收了分組交換技術(shù)中統(tǒng)計(jì)分時(shí)復(fù)用等技術(shù)，提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率。它采用了分時(shí)復(fù)用功能、永久虛電路（PVC）和交換虛電路（SVC）等，舍棄了有關(guān)流量控制、差錯(cuò)糾錯(cuò)控制等功能，實(shí)現(xiàn)OSI/RM的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能。所以，幀中繼是數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)，是在OSI第二層上用簡(jiǎn)化的方法傳送和交換數(shù)據(jù)幀的一種技術(shù)。幀中繼僅完成OSI物理層和數(shù)據(jù)鏈路展核心功能，簡(jiǎn)化了OSI第二層中流量控制、糾錯(cuò)等功能要求，將流量控制、糾錯(cuò)等留給智能終端去完成，從而大大簡(jiǎn)化了節(jié)點(diǎn)之間協(xié)議，提高了網(wǎng)絡(luò)性能和節(jié)點(diǎn)間的傳輸效率，減小網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，也降低了通信成本，這正是廣域網(wǎng)技術(shù)所需要的。同時(shí)，幀中繼是一種簡(jiǎn)單的面向連接的虛電路分組交換方式。目前，幀中繼主要應(yīng)用于廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)互聯(lián)、遠(yuǎn)程計(jì)算和事務(wù)處理、會(huì)議電視、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)、文件傳輸?shù)?。幀中繼網(wǎng)絡(luò)組成：由幀中繼接入設(shè)備與幀中繼交換設(shè)備組成。前者是用戶(hù)域設(shè)備，包括支持幀中繼的主機(jī)、橋接器、訪問(wèn)路由器等；后者是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供設(shè)備，包括T1/E1、復(fù)用設(shè)備和幀交換機(jī)。3.4廣域網(wǎng)接入技術(shù)接入網(wǎng)的概念：電信網(wǎng)絡(luò)的線路分為兩類(lèi)，即中心局交換機(jī)之間的中繼線和中心局與用戶(hù)之間的用戶(hù)線。用戶(hù)線是最后一個(gè)沒(méi)有數(shù)字化的線路部分，傳輸速度很低，即：網(wǎng)絡(luò)接入基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)是制約寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的真正“瓶頸”，這就是通常所說(shuō)的“一公里問(wèn)題”。所謂接入網(wǎng)，就是指本地交換機(jī)與用戶(hù)端設(shè)備之間的傳輸系統(tǒng)，它可以部分或全部代替?zhèn)鹘y(tǒng)的用戶(hù)本地線路網(wǎng)，可以包含復(fù)用、交叉連接和傳輸功能。3.4.2接入技術(shù)分類(lèi)（1）銅線接入技術(shù)：是指以現(xiàn)有的電話(huà)線為傳輸介質(zhì)，采用各種先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)和編碼技術(shù)，提高銅線的傳輸速率。主要有以下幾種：電話(huà)線調(diào)制解調(diào)器（Modem）接入。高速數(shù)字用戶(hù)線（HDSL）接入：所謂數(shù)字用戶(hù)線（DigitalSubscriberLine，DSL）接入技術(shù)，就是利用與進(jìn)入家庭的電話(huà)線相同的線路攜載數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接入的技術(shù)。目前，高速數(shù)字用戶(hù)線（High-speedDigitalSubscriberLine,HDSL）接入是利用現(xiàn)有銅質(zhì)用戶(hù)線中的兩對(duì)或三對(duì)雙絞線，提供高速的（1.5-2Mb/s）全雙工數(shù)字連接能力。非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶(hù)線（ADSL）接入：在有些應(yīng)用中，上行傳輸速率要求與下行傳輸速率要求相差很大，ADSL（AsymmetricalDigitalSubscriberLine）為此采用數(shù)據(jù)傳輸不對(duì)稱(chēng)雙向信道。由中心局到用戶(hù)的下行信道經(jīng)常要求向用戶(hù)提供快速的信息傳遞，且信息量往往很大，例如視頻播放，因此，下行信道所用帶寬比較寬、數(shù)據(jù)傳輸速率比較高，ADSL最高可達(dá)9.2Mb/s。而由用戶(hù)到中心局的上行信道往往是低速率數(shù)據(jù)傳輸，例如點(diǎn)播指令，因此，上行信道所用頻帶比較窄，數(shù)據(jù)傳輸速率比較低，一般為160kb/s～6Mb/s。由于數(shù)據(jù)信道位于話(huà)音頻帶（300Hz到3.4kHz）之上，線路傳輸特性很差，所以要采用一定的特殊技術(shù)如自適應(yīng)數(shù)字濾波技術(shù)、糾錯(cuò)編碼技術(shù)、非對(duì)稱(chēng)回波消除技術(shù)等才能保障數(shù)據(jù)可靠傳輸。超高速數(shù)字用戶(hù)線VDSL/VHDSL（VeryHighSpeedDigitalSubscriberLine）接入：利用先進(jìn)的銅質(zhì)用戶(hù)線，下行方向提供高達(dá)5