【文档说明】课件-计算机网络电子教案第3章局域网技术.ppt，共(77)页，1.023 MB，由小橙橙上传

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第3章局域网技术理解局域网的三个要点：它仅提供通信功能。仅包含了低两层（物理层和数据链路）的功能，所以连到局域网的数据通信设备必须加上高层协议和网络软件才能组成计算机网络。局域网连接的是数据通信设备。局域网传输距离有限，网络覆盖的范围小。局域网：将较小地理区域内的数据通讯设备连接在一起

的通讯网络特点：（1）地理范围有限（2）传输速率高，延迟小（4）误码率低（4）网络的管理权属单一组织所有应用：连接一个楼群、一栋楼或一个办公室里的数据通讯设备3.1局域网的发展和分类•1969年，世界上第一个计算机网络ARPANET在美国诞生。•1972年，贝

尔公司提出2种环形网技术•1973年，BobMetcalfe和DavidBoggs发明以太网•1980年，制定了以太网V1.0规范•1983年，制定IEEE802.3标准，并提出光纤高速网标准FDDI•1985年，制定令牌环标准IEEE802.5•1

990年，开发快速以太网技术•1995年，制定快速以太网标准IEEE802.3u以太网容易使用、价格低廉，并且具有极好的扩展性。在过去的十年中，以太网的速度已经从10Mbps发展到100Mbps、再发展到1000Mbps，现在又

发展到10G以太网。长距离的千兆以太网技术和百兆以太网技术。3.2局域网的硬件配置网络硬件实现局域网的物理连接，为连在局域网上的计算机之间的通信提供一条物理通道。包括：网络服务器、网络工作站、网络接口卡、网络设备、

传输介质、介质连接器和各种适配器。计算机系统是网络的基本单元，具有访问网络、数据处理和提供共享资源的能力。有网络服务器和网络工作站之分。通信系统是连接网络基本单元的硬件系统，主要作用是通过通信电缆（即传输介质或传输媒体）、网络设备等硬件系统将计算机连接

在一起，为网络提供通信功能。局域网硬件系统图(1)服务器server提供网络通信功能为网络用户提供各种软硬件资源，并能管理和分配这些资源，协调用户对资源的访问。提供文件管理功能提供各种Internet信息服务，如文件服务、打印服务、存储服务、电子邮件服

务、域名服务、Web服务、文件传输服务提供各种网络应用服务，如信息管理系统、远程教学、电子图书馆、IP电话、电子商务和远程医疗、视频点播、电视会议等多媒体应用。提供网络管理功能，监控网络运行情况，对网络进

行性能管理、失效管理、配置管理、设备管理等。⑵网络工作站Client网络工作站是指用户能够在网络环境中工作，访问网络共享资源的计算机系统，通常又被称为客户机（Client）。网络工作站是连接在局域网上的一台计算机，用户通过它来访问网络，共享资源。主要作用：是为网络用户提供一

个访问网络服务器、共享网络资源、与网上的其它节点交流信息的操作台和前端窗口，使用户能够在网上工作，如在网上传输文件、使用共享打印机打印文件、访问Internet各种信息服务和共享网上的各种软硬件资源等。⑶网络接口卡（NIC——NetworkInterfaceCard）又称网络适配

器（NIA——NetworkInterfaceAdapter），简称网卡。网卡是安装在计算机中的一块电路板，作为计算机的外部设备插在扩展槽中，用于实现计算机和传输介质之间的物理连接，为计算机之间相互通信提供一条物理通道，并通过这条通道进

行高速数据传输。在局域网中，每一台连网计算机都需要安装一块或多块网卡，通过介质连接器将计算机接入网络电缆系统。网卡功能：完成物理层和数据链路层，包括网卡与传输介质的物理连接、介质访问控制（如CSMA/CD）、数据帧

的拆装、帧的发送与接收、错误校验、数据信号的编/解码（如曼切斯特代码的转换）、数据的串、并行转换等功能。网卡的种类：（1）支持协议不同：以太网卡、快速以太网卡、FDDI网卡、ATM网卡（2）总线接口分类：ISA总线网卡、PCI总线网卡、EISA总线

网卡等⑷网络设备网络设备是集线器、中继器、交换机等网络连接设备和网桥、路由器等网间互连设备的统称。通过这些设备可以把计算机连接起来组成局域网，或将局域网与局域网互连起来，组成更大规模的互连网。网络设备是组建计算机网络的关键设备。⑸传输介质

传输介质是通信双方交流信息的物理通道，用于两个网络站点之间原始比特流的实际传输。传输介质的品种繁多，每一种介质在带宽、延迟、信号衰减、抗干扰能力、传输距离、安装维护难度等方面都不相同。传输介质的选用

是非常重要的，它对网络性能影响极大。在局域网中，常用的是有线传输介质，主要有非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线、同轴电缆和光缆。3.3局域网基本技术3.3.1局域网参考模型OSI参考模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层传输媒体局域网参考模型高层协议

LLC子层MAC子层IEEE802标准范围物理层物理层MAC子层LLC子层传输媒体高层协议高层协议⑴物理层物理层涉及到通信在信道上传输的原始比特流，它的主要作用是确保二进制位信号的正确传输。①局域网传输介质与传输距离。②物理接口的机械特点、电气特点、性能特点和规程特点。③传输信号的

编码方案，局域网常用的编码方案有曼切斯特码、差分曼切斯特码、非归零码、4B/5B码、8B/10B等。④错误校验码以及同步信号的产生与删除。⑤传输速率。⑥拓扑结构，局域网常见的拓扑结构（参见图1-1）有星型、环型、总线型及树型。

⑦物理信令（PLS），物理层向介质访问控制子层提供的服务原语，包括请求、证实、指示原语。⑵MAC子层MAC子层主要制定管理和分配信道的协议规范，即用来决定广播信道中信道分配的协议属于MAC子层。MAC子层是与传输介质有关的一个数据链路层的功能子层。主要功能是进行合理的信道分配，解决信道

竞争问题。它在支持LLC子层中，完成介质访问控制功能，为竞争的用户分配信道使用权，并具有管理多链路的功能。MAC子层为不同的物理介质定义了介质访问控制标准。IEEE802已制定的介质访问控制标准有：带冲突检测的载波监听多路访问、令牌环和令牌总线等。⑶LLC子层LLC子层与传输介质

无关，它独立于介质访问控制方法，隐藏了各种802网络之间的差别，向网络层提供一个统一的格式和接口。作用是在MAC子层提供的介质访问控制和物理层提供的比特服务的基础上，将不可靠的信道处理为可靠的信道，确保数据帧的正确传输。LLC子层的具体功能包括：

数据帧的组装与拆卸、帧的收发、差错控制、数据流控制和发送顺序控制等功能。为网络层提供两种类型的服务：面向连接服务和无连接服务。3.3.2介质访问控制方法CSMA/CD、令牌环等是著名的多路访问信道的分配算法和协议

。其中，CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetect）是具有冲突检测（CD）功能的载波监听多路访问（CSMA）控制方法.(1)CSMA----载波监听多路访问载波监听多路访问CSMA技术，也称做无听后说LBT(ListenBefor

eTalk)。要传输数据的站点首先对媒体上有无载波进行监听，以确定是否有别的站点在传输数据。如果媒体空闲，该站点便可传输数据；否则，该站点将避让一段时间后再做尝试。这就需要有一种退避算法来决定避让的时间，常用的退避算法有非坚持、1－坚持、P－坚持三种。1、非坚持

算法算法规则为：⑴如果媒本是空闲的，则可以立即发送。⑵如果媒体是忙的，则等待一个由概率分布决定的随机重发延迟后，再重复前一步骤。采用随机的重发延迟时间可以减少冲突发生的可能性。非坚持算法的缺点是：即使有几个站点为都有数据要发送，

但由于大家都在延迟等待过程中，致使媒体仍可能处于空闲状态，使用率降低。2、1-坚持算法算法规则：⑴如果媒体空闲的，则可以立即发送。⑵如果媒体是忙的，则继续监听，直至检测到媒体是空闲，立即发送。算法优点：只要媒体空闲，站点就立即可发送，避免了媒体利用率的损失；缺点：假若有

两个或两个以上的站点有数据要发送，冲突就不可避免。3、P-坚持算法算法规则：⑴监听总线，如果媒体是空闲的，则以P的概率发送，而以(1-P)的概率延迟一个时间单位。一个时间单位通常等于最大传播时延的2倍。⑵延迟一个时间单位后，再重复步骤⑴。⑶如果媒体是忙的，继续监听直至媒体空闲并重复步骤

⑴。P-坚持算法是一种既能像非坚持算法那样减少冲突，又能像1-坚持算法那样减少媒体空闲时间的折中方案。问题在于如何选择P的有效值。如果选择P过大，当有多个站点试图发送，冲突就不可避免。最坏的情况是，随着冲突概率的不断增大，而使吞吐量降低到零。P值选得过小，则媒体利用率又会大大降低。带预测的

P-坚持CSMA所有的节点根据网络积压参数（Backlog）等待随机时间片来访问介质，这就有效地避免了网络的频繁碰撞。每一个节点发送前随机的插入0～W个很小的随机时间片，因此网络中任一节点在发送普通报文前平均插入W/2个随机时间片，而W则根据网络积压参数变化进行动态调

整，其公式是W＝BL×Wbase，其中Wbase＝16，BL为网络积压的估计值，它是对当前发送周期有多少个节点需要发送报文的估计。报文报文周期平均等待时间Beta1Beta2报文具有冲突检测的载波监听多路访问CSMA/CD在CSMA中，由于信道传播时延的存在，

即使总线上两个站点没有监听到载波信号而发送帧时，仍可能会发生冲突。由于CSMA算法没有冲突检测功能，即使冲突已发生，仍然将已破坏的帧发送完，使总线的利用率降低。一种CSMA的改进方案是使发送站点传输过程中仍继续监听媒体，以检测是否存在冲突。如果发生冲突，

就立即停止发送，并向总线上发一串阻塞信号，用以通知总线上其它各有关站点。这样，通道容量就不致因白白传送已受损的帧而浪费，可以提高总线的利用率。这种方案称做载波监听多路访问/冲突检测协议，简写为CSMA/CD，这种协议已广泛应用于局域网中。⑴CSMA/CD----CSMA/

CD的工作流程准备发送站监听信道1信道空闲2信道忙3传输数据并监听信道4传输完成无冲突检测到冲突按Backoff策略等待发送JAM信号5二进制指数退避（Backoff）算法间隙时间与网络带宽、传输时延和重发次数有关，计算公式

为：T=RA2N式中，T为间隙时间，R为随机数，A为计时单位，N为冲突次数。载波监听与冲突检测载波监听监听信道上有无载波信号冲突检测（基带总线系统）冲突产生的电压比正常产生的电压高的多；高于收发器单独发出的最大值时，就冲突了⑵

令牌环介质访问方法的基础是令牌（Token）。令牌是一种特殊的帧（3字节），用于控制网络站点的发送权，只有抓住令牌的网络站点才能发送数据。由于只有一个令牌，一次只能有一个站点发送，因此令牌环技术不存在争用现象，是一种无争用型介

质访问控制方法。令牌环的工作原理如下Byte3bitsSDACEDbyte46FCDASADATAFCSFS（a）令牌（b）AC访问控制字节格式（c）数据帧格式（d）环网令牌环接口3SDACED11111111116优先级令牌标志监督标志预约

优先级无限制开始界符访问控制帧控制目的地址源地址数据帧状态结束界符校验和站点访问控制字节SDACED字节111令牌优先级令牌标志监督标志预约优先级某站要发送优先级为N的帧时，只有截获了小于或等于N的空闲令牌时当数据帧经过某站时，该站可通过将它要

发送的数据的优先级写入所经过帧的预约优先级字段中，尝试预约一个令牌。但当已预约更高的优先级时，不能预定原站发出时为0，当帧第一次经过监督站时，置1，再次经过时清出环路；防止帧找不到目的站，而在环内循环不止0表示

空闲3113位AC：SDACFCDASAINFOFCSEDFSAccesscontrol访问控制startingdelimiter起始界符，表示一帧的开始framecontrol帧控制，Destinationaddresssourceaddressinformation,信息字

段framechecksequence帧校验序列endingdelimiter结束界符framestatus表示目的站是否识别它的地址（2个A比特置1），帧是否已复制（2个C比特置1）当发完所有数据后A、C清零11166>

=0411字节数据帧令牌环帧结构Token-ringDECstationDECstationDECstationDECstation环型网络结构线路驱动控制器线路接收接收缓存发送缓存收发器网卡环路输入环路输出环型网络有关通信功能模块4.5环网访问控制方式--令牌环T

okenring（书上称为标记环）介质访问控制方式令牌传递过程（第一阶段）工作站A工作站D工作站C工作站B哈，下次我会传送数据“网络空闲了”这次我没有数据要传送空闲令牌从一个节点传送到另一个节点，知道有节点需要传输数据工作站A工作站D工作站C工作站B“

网络空闲了”这次我没有数据要传送空闲令牌从一个节点传送到另一个节点，直到有节点传输数据太好了！环网访问控制方式--令牌环Tokenring访问控制方式令牌传递过程（第二阶段）工作站A工作站D工作站C工作站B工作站D收到数据帧后，发现不是给自己的，因此继续向下传，并忘记了这件事工作站A工作站D工作站

C工作站B不是给我的不是给我的不是给我的是给我的工作站A收到数据帧后，发现不是给自己的，因此继续向下传.工作站B发现数据的目的地址与自己相符，把数据给自己复制一份，然后把数据沿环路发送下去环网访问控制方式--令牌环Tokenring访问控制方式令牌传递过程（第三阶段）工作站A工作

站D工作站C工作站B不是给我的是给我的空闲令牌使环网中的其它人有机会传送数据。当工作站C再次空闲令牌后，就可接着完成向B站发送数据工作站A工作站D工作站C工作站B再给我发些数据工作站C查看了收到数据帧后，发现自己就是原始发出者。之后，它退出数据发送（不管是否发送完

毕），释放空闲令牌恩，这是什么？我发出的数据！“网络空闲了”这次没有数据要发送我大概得等待下一次了3.4具有代表性的传统网络分类：局局局Ethernet10MbpsFDDITokingRing100Mbps1000Mbps10Base210Base

510Base-T10Base-F100Base-TX100Base-FX100Base-T41000Base-SX1000Base-LX1000Base-CX1000Base-T4Mbps16MbpsATM155Mbps25Mbps

3.4.1以太网（Ethernet）3.4.1.1以太网的技术特性⑴以太网是基带网，它采用基带传输技术。⑵以太网的标准是IEEE802.3，它使用CSMA/CD介质访问控制方法。⑶以太网是一种共享型网络，网络上的所有站点共享传输媒体和带宽。⑷以太网是

广播式网络⑸以太网的数字信号采用曼切斯特编码方案，快速以太网采用4B/5B编码方案。⑹以太网所支持的传输介质类型有50Ω基带同轴电缆（粗同轴电缆和细同轴电缆）、非蔽双绞线和光纤。⑺以太网所构成的拓扑结构主要是总线型和星型。⑻有多种以太网标

准，它们支持不同的传输速率（10Mbps、100Mbps和1000Mbps），最高可达10Gbps。⑼以太网是可变长帧，长度为60Bytes～1514Bytes。⑽以太网技术先进，但很简单，这是它获得成功的主要原因。⑾以太网技术成熟，价格低廉、易扩展、易维护

、易管理。3.4.1.2IEEE802.3以太网的体系结构⑴物理层在IEEE802.3标准中，将物理层细分为两个子层：物理信令层（PLS——PhysicalSignaling）：在发送比特流时，PLS层负责对比特流进行曼切斯特编码。在接收时，负责对曼切斯特码进行进行解码。另外，PL

S层还负责完成载波监听功能。物理介质连接件（PMA——PhysicalMediumAttachment）子层。它负责往媒体上发送比特信号和从媒体上接收比特信号，并完成冲突检测功能。图3-7802.3以太网体系结构8

02.3标准规定PMA和PLS可以在、也可以不在同一个设备中实现，于是出现了2种802.3体系结构，如下图。用户可以通过介质相关接口（MDI，mediumdependentinterface）和介质相连。连接件接口AU

I——AttachmentUnitInterface物理媒体应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层LLC逻辑链路控制MAC介质访问控制PLS物理信令子层PMA物理媒体连接件MAUMDIAUILLC逻辑链路控制MA

C介质访问控制PLS物理信令子层PMA物理媒体连接件⑵MAC子层MAC子层的核心协议是CSMA/CD，它的帧结构如图3-8。其中7字节的先导字段是接收方与发送方时钟同步用的，它的每个字节的内容都为10101010。1个字节的帧开始标记，表示一个帧的开始，内容为10101

011。随后是两个地址：源地址和目的地址，基带网规定使用6字节地址。目的地址可以是单个的物理地址，也可以是一组地址（多点广播），当地址的最高位为0时，是普通地址，为1时，是组地址。数据字段长度标识数据段中的字节数，但在以太网帧中这个字段则表示类型。数据字段就是LLC数据帧，如

果帧的数据部分少于46字节，则用填充字段，使之达到要求的最短长度。802.3桢结构目的地址可为单个地址，也可为广播地址。帧校验序列（FCS）字段：对前四个字段进行循环冗余校验（cyclicalredundancecheck

,CRC---是一种检验通信链路上数字传输准确性的计算方法。发送和接收方按相同的算法计算，结果放在帧的最后，常用的有12、16、32位）数据字段就是LLC层交下来的LLC帧，46~1500字节(如果帧的数据部分少于46字节，则用填充字段，使之达

到要求的最短长度。)。前导码：MAC帧传到物理层时，加上该码，是7个字节的1，0交替序列，即10101010…,供接收方进行位同步之用.起始界码:10101011,接收方一旦收到两个连续的1后,后面的数据即交MAC层.LLC帧DSAP：

目标服务存取点（DestinationServiceAccessPoint）；SSAP：源服务存取点（SourceServiceAccessPoint）；控制：无连接或面向连接的LLC；数据：高层协议、数据和填充符；3.4.1.310Mbps以

太网表7.2IEEE802.310Mb/s物理层介质选项10BASE510BASE210BASE-T10BASE-FP传输介质同轴电缆（50欧）同轴电缆（50欧）非屏蔽双绞线850nm光纤对编码技术基带（曼彻斯特码）基带（曼彻斯特码

）基带（曼彻斯特码）曼彻斯特拓扑结构总线总线星型星型最大段长度（米）500185100500每段上的节点数10030—33电缆直径10（mm）5（mm）0.4-0.6（mm）62.5/125μm3.4

.2令牌环网图3-9令牌环网基本组成图3-10环路始终保持闭合图3-11一种令牌环网工程组网结构环路插入器环路电缆段插入器电缆网卡节点图3-12星-环状组网结构集中器环路电缆段网卡网卡连线⑷交换型令牌环网以令牌环网交换器为中心，构成星状拓扑结构，如图3-13所示。交换器上每个端

口上连接一个令牌环网网段，若交换器上配置了10个端口，每个端口上连接具有16Mbps带宽的令牌环网网段，则整个系统可达16Mbps*l0＝160Mbps带宽。令牌环网网段端口交换器3.4.3光纤分布式数据接口（FDDI，fiberdistributeddatainterface）网络是第

一个100Mbps计算机网络，其应用受到100Mbps以太网等技术的竞争，但由于其高带宽、高可靠性、技术成熟等，仍是成功采用光纤作为传输介质的网络技术。高速率：双向运行时可达200Mbps长距离：多膜--2公里，单膜--100公里；最大节点数500高性

能：采用定时令牌环协议，采用无冲突介质访问控制协议，满足实时应用的要求高可靠：双环拓扑结构应用范围：局域网、城域网、主干网网络拓扑结构：环型、星型、树型FDDI标准MAC：ＦＤＤＩ－ＭＡＣ协议定义了介质访问和管理方法、帧结构、令牌

处理、寻址和差错处理等。ＰＨＹ：物理层中与媒体无关的部分，它包括与MAC子层间的服务接口规范。定义了数据编码规程、时钟同步、数据缓冲和线路状态检测等物理层介质（ＰＭＤ）：PMD子层是物理层中与媒体相关的部分.包括传输介质的特性，包括光纤链路、功率等级、光纤类型和相关的连接

器。层管理（LMT）：是站管理（SMT）的概念的一部分，后者包括对LLC子层及更高层中的进程的管理。提供了一个站对FDDI各层中正在进行的进程进行管理所必需的控制功能，从而使站在环上能协调地工作，定义了ＦＤＤＩ站的

配置与管理，包括站的插入与移除、初始化、故障隔离与恢复等。PMD（物理媒体相关子层）IEEE802.2LLC（逻辑链路控制）PHY（物理层协议）MAC（媒体访问控制）LMT（层管理）⑵FDDI组网技术要点①单连接站与双连接站（单环网卡、双环网卡）L

LCMACPHYSMT单连接站点SASLLCMACPHYSMT双连接站点DASLLCMACPHY光旁路开关主环次环A口B口主环次环S口②星-环状拓扑结构与IEEE802.5令牌环网的组网方式相似。把物理环路按星型拓扑结构进行工程布线设计，集中器设备可以单独使用。在集中器端口上可以

配置多个双环端口，也可以配置多个单环接口。集中器环路电缆段网卡网卡连线③园区主干网由于园区主干网覆盖范围达数公里，甚至数十公里，用FDDI光缆连接具有明显的优势。园区主干网要求的可靠性高，因此配置双网FDDI是无可置疑的。园区主干网FDDI组网方式：客户站重要站点集中器服务器图3-16通过网桥

（或交换器、路由器）FDDI与以太网连接以太网客户站以太网集线器网桥（或交换器、路由器）工作站1工作站2集线器或A类站A类站A类站B类站FDDI网络结构示意图双连接站点单连接站点A、B端口⑷CDDI（TPDDI）在某些小的覆盖范围环境中（例一个办

公室中），一个集中器连接若干个站点，没必要使用光缆连接，可以使用双绞线。组成铜线分布式数据接口（CDDI），也称双绞线分布式数据接口（TPDDI）。在1OOMbps传输率时，双绞线最长可达1OOm。目前配置双绞线端口的集中器产品比端口使用光缆的产品价格上要低得多

。连接双绞线的网卡也如此。用双绞线的网卡和集中器组成了CDDI环状网络。除了物理层媒体不一致外，其它层的协议CDDI与FDDI类同，但CDDI并不提供双网产品。也有的集中器产品上，既有光缆端口，也有双绞线端口。光缆端口往往用作集

中器之间的远距离连接。3.5快速以太网（FastEthernet）3.5.1100Base-T标准802.3u标准（1995年6月13日批准）称为100Base-T或快速以太网(FastEthernet)，最大速率100Mbit/s介质访问控制协议与以太网相同，即CSMA

/CD帧格式与以太网相同最大网络直径为250米快速以太网标准802.3u,符合该标准的有3种网络100是最高传输速率(Mb/s);BASE-基带传输;最后字母,表示缆线类型.表给出了三种快速以太网的性能比较。类型线缆类型线缆最

大长度（m）线缆对数连接器编码特点100Base-T43类UTP1004对RJ454类UTP1004对RJ455类UTP1004对RJ458B6T100Base-TX5类UTP或1类STP1002对RJ45(UTP)、DB9（STP）4B5B连接方

式与10Base-T同100Base-FX光纤(单膜或多膜)62.5/125um4002对MIC，ST，SC4B5B适用于大楼主干网3.5.210Base-T/100Base-T自适应协议为了使网卡和集线器同时适应10Base-T和100Base-

T的传输速率，IEEE802.3定义了自适应协议.适用于10/100Mbps的双速网卡，速率变换自动完成，无须人工干预．3.6千兆以太网（GigabitEthernet）GE是对10Mbps和100MbpsIEEE802.3以太网非常成功地扩展，它和传统以太网使用相同的IEEE802.3CSM

A/CD协议、相同的帧格式和相同的帧大小（60字节～1514字节）。千兆以太网与现有以太网完全兼容，仅仅是速度快，它的传输速率达到1Gbps。千兆以太网支持全双工操作，最高速率可以达到2Gbps。这对于广大的以太网用户来说，意

味着他们现有的以太网能够很容易地升速到1Gbps或2Gbps。千兆以太网系统介质访问控制子层MAC支持全双工和半双工千兆介质独立接口1000BASE-X8B/10B编码/解码1000BASE-T铜线物理层编码/解码1000BASE-CX1300nm单/多模光纤10

00BASE-LX850nm光纤1000BASE-SXUTP收发器1000BASE-T25米单模光纤3Km多模光纤300或500米UTP100米3.6.1千兆以太网的技术特点千兆以太网具有以下特点：⑴传输速率高，是当前传输速率最高的一种局域网技术。⑵网络带宽宽

，能提供1Gbps的独享带宽（交换式千兆以太网）。⑶仍是以太网，仅仅是速度快。⑷仍采用CSMA/CD介质访问控制方法，仅在载波时间和槽时间等方面有些改进。⑸与以太网完全兼容，现有网络应用均能在千兆以

太网上运行。⑹依靠RSVP、IEEE802.1P、IEEE802.1Q技术标准，提供VLAN服务，提供质量保证（QOS—QualityOfService），支持多媒体信息的传输。⑺目前，由于产品和价格问题，千兆以太网主要应用于主干网，是主干网的

主流技术。3.6.2千兆以太网标准⑴IEEE802.3z标准1998年6月802.3z工作组完成了IEEE802.3z标准。IEEE802.3z千兆以太网标准定义了三种介质系统，其中两种是光纤介质标准，包括1000Base-SX和1000Base-LX；另一种是铜线介质标准，称为1000

Base-CX。1000Base-X是1000Base-SX(短波长850nm）、1000Base-LX（长波长1310nm）和1000Base-CX的总称，它们都是基于8B/10B编码方案的千兆以太网。⑵IEEE802.3ab千兆以

太网标准1999年6月IEEE802.3委员会正式公布了第二个铜线标准IEEE802.3ab。1000Base-T标准在使用4对5类非屏蔽双绞线时，能在最长100米距离的信道上支持1Gbps传输速率，网络直径可

达200米。至此1000Base-T能与10Base-T、100Base-T完全兼容，它们都使用5类UTP介质，从中心设备到站点的最大距离都是100米，这使千兆以太网应用于桌面系统成为现实。千兆位以太网IEEE802.3z标准规定了4种介质说明:1000是最高传输速率(M

b/s);BASE-基带传输;最后字母,表示缆线类型.千兆位以太网性能比较标准缆线类型最大传输距离（m）缆线特性特点1000Base-SX多膜光纤260直径62.5m多膜光纤525直径50m适用于大楼内主干网1000Base-LX多膜光

纤550直径62.5m多膜光纤550直径50m单膜光纤3000直径9m适用于校园主干网；采用光收发器，可用于城域宽带主干网1000Base-CXSTP25150平衡型主要用于短距离的集群设备的互连，如机房内设备互连1

000Base-TUTP1004对5类适用于大楼内主干网3.7ATM局域网ATM（AsynchronousTransferMode）意指异步传输模式，是为高速数据传输和通过公共网或专用网传输多种业务数据而设计的。它是一种以小的，固定长的包为传输单

位（cell——信元），面向连接的分组交换技术。ATM是在1989年产生的，后被国际电讯联盟标准化组织ITU-T确定为传输语音、图象、数据和多媒体信息的工具。虽然开发ATM的原意是希望用于宽带综合业务数据网（B-ISDN），但由于实施的复杂性，A

TM最终首先被用于局域网。现在ATM已成为局域网主干网的主流技术之一。3.7.1ATM的特点ATM是近几年来发展起来的网络技术，它的主要特点是：⑴面向连接的分组交换技术，综合了电路交换和分组交换的优点。⑵以小的、固定长的信元为基本传输单位，每个信元的延迟时间是可预计的。⑶允

许声音、视频、数据等多种业务信息在同一条物理链路上传输,它能在一个网络上用统一的传输方式综合多种业务服务。⑷数据传输速率高，一般为25Mbps～20Gbps，如155.52Mbps（OC-3）、622.08Mbps（OC-12）。⑸星型拓扑结构，并

可以构造网状拓扑结构。⑹提供质量保证QOS服务。ATM为不同的业务类型分配不同等级的优先级，如为视频、声音等⑺是一种局域网与广域网的综合技术，能实现LAN和WAN的无缝连接。⑻传输介质可以是光纤（单模

/多模）或双绞线（如5类双绞线）。⑼通过局域网仿真（LANE），ATM可以和现有以太网、令牌环网共存。⑽ATM网络具有很好的扩充能力，易升级，易延展。3.7.2ATM的基本技术信元交换和面向连接。⑴信元交换ATM的基本思想是将数据

分割成小的，固定长度的包，我们称之为信元，然后，以信元为基本单位，通过信元交换机（ATMSwitching）转发它们，实现信元交换。每个信元有53个字节，5个字节信元头和48个字节净荷（payload

），即数据信息。由于信元是固定长，且信头又很简单，所以ATM网络能够用硬件实现信元的快速转发和对时间延迟及时延抖动要求严格的业务类型的数据传输，并能充分利用物理层资源。ATM的信元格式如图3-21所示GFC（GenericFlowCo

ntrol）：一般流量控制。GFC仅在UNI信头存在，因为ATM只在端设备与用户设备处进行流控制，以减少网络过载的可能性。VPI（VirtualPathIdentifier）：虚通道标识符。在ATM中，若干虚通路（VC）组成一个虚通道（VP），并以VP作

为网络管理单位。VCI（VirtualChannelIdentifier）：虚通路标识符。用于标志一个VPI群中的唯一呼叫，在呼叫建立时分配，呼叫结束时释放。在ATM中的呼叫由VPI和VCI共同决定，

且唯一确定。PTI（PayloadTypeIdentifier）：净荷类型。用于指示信息字段的信息是用户信息还是网络信息。CLP（CellLossPriority）：信元抛弃优先级。当CLP为"1"时，表示当网络拥塞时可以

抛弃该信元；相反，不能抛弃CLP为"0"的信元。HEC（HeaderErrorControl）：信头差错控制。为了提高处理效率（同时传输线路条件允许如此），ATM仅进行信头差错控制，以防VPI/VCI差错，即呼叫间"串话"。⑵面向连接在ATM网络中，

两个站点想进行通信对话时，首先要在它们之间建立连接，即建立一条虚拟通道。ATM是一种面向连接的技术。ATM在一条物理链路中可建立多条虚连接，它把虚连接分为两个层次，虚路径（VP——VietualPath）和虚通

路（VC——VirtualChannel）。VP和VC都是指一条单向ATM信元传输信道，在一条物理链路中有多条虚路径，而在一条虚路径中又包含了多条虚通路。一条虚通路由虚路径和虚通路共同确定，VPI和VCI分别是虚路径

和虚通路的标识符，用于标识一条虚连接。ATM的虚连接有两种类型，永久虚电路PVC和交换虚电路SVC。PVC相当于一条专用线路，它是预先配置建立好的，在任何时候都能传输数据。SVC是在每次使用时临时建立的虚电路，当传输数

据完成后，就立即拆除。3.7.3ATM的体系结构ATM层和OSI模型不完全一致，它主要处理物理层和数据链路层问题，其协议分层如下图所示。OSI参考模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层管理面控制面用户面高层面管理层管理物

理层ATM层ATM适配器（AAL）⑴用户面（UserPlane）用户面提供用户信息的传送和相关的控制，如流控和差错处理。⑵管理面（ManagementPlane）管理面分为面管理和层管理两个不同的功能，面管理不分层，它执行与系统整体有关的功能。层管理完成与各层实体资源和参数有

关的功能。⑶控制面（ControlPlane）控制面主要完成呼叫和连接的控制功能，它具有层次结构。⑷物理层物理介质子层（PM——PhysicalMedia）。定义了与传输介质相关的功能，包括传输介质、编码方案、速率、操作模式等。传输会聚

子层（TC——TransmissionCoverage）:完成速度匹配、差错控制、信元定界等功能。物理层的主要功能是确保二进制位的正确传输。ATM的物理接口常采用同步数字体系SDH和同步光纤网SONET标准。⑸ATM

层主要完成在对等的ATM层实体之间传送信元。ATM层详细地描述了信元结构、信头的产生和提取、流量控制和拥塞控制、编码方案、信元的多路复用和信元VPI/VCI的转换以及ATM层管理等规范。⑹AAL层ATM适配层（AAL）完成把高层协议的数据放到信元中的

功能，它相当于ATM网络的传输层。AAL是为使ATM层能更好地支持各种类型的业务而设置的，这是面向业务的一个独立的层次。为了提供多种业务服务，AAL层定义了四种类型的协议：AAL1、AAL2、AAL3/4和

AAL5。比特率固定可变可变可变连接方式面向连接面向连接面向连接无连接业务举例电路仿真、恒定比特图像可变比特率视像及音频X.25、帧中继SMDS、IPAAL类型AAL1AAL2AAL3/4、AAL5AAL3

/4、AAL53.7.4、3.8中的局域网仿真和虚拟局域网放在网络互连中讲述。第三章作业1.局域网的硬件主要有哪些?2.试速CSMA/CD的工作过程.3.试速令牌环的工作过程.