第3章广域网局域网与城域网技术

1、信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程1吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程2吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著本章学习要求本章学习要求：掌握：掌握：广域网技术广域网技术掌握：局域网技术掌握：局域网技术了解：宽带城域网技术了解：宽带城域网技术信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程3吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.1 广域网技术广域网技术 广域网的主要特征广域网的主要特征广域网技术发展的轨迹广域网技术发展的轨迹光网络与光以太网技术光网络与光以太网技

2、术信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程4吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.1.1 广域网的主要特征广域网的主要特征 广域网是一种公共数据网络广域网是一种公共数据网络 广域网技术研究的重点是宽带核心交换广域网技术研究的重点是宽带核心交换技术技术信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程5吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.1.2 广域网技术发展的轨迹广域网技术发展的轨迹在广域网的发展过程中，用于构成广域在广域网的发展过程中，用于构成广域网的网络类型主要有：网的网络类型主要有： 公共电话交换网、综合业务数字网、公共电话交换

3、网、综合业务数字网、ATM网网 X.25网、帧中继网网、帧中继网 光以太技术光以太技术信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程6吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著从传统的电信网从传统的电信网向向ISDN的发展的发展 ISDN端口电话交换网电话交换网电话机电话机传真机传真机X.25网X.25网计算机计算机ISDNISDNISDN端口传真机传真机电话机电话机计算机计算机信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程7吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著公共电话交换网公共电话交换网 早期，利用电话交换网早期，利用电话交换网(public s

4、witching telephone network，PSTN)的模拟信道，的模拟信道，使用调制解调器使用调制解调器(modem)这种设备，通这种设备，通过拨号建立结点之间的线路连接的网络，过拨号建立结点之间的线路连接的网络，完成计算机之间的低速数据通信完成计算机之间的低速数据通信信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程8吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著 X.25网网 X.25网是一种典型的公用分组交换网，它是网是一种典型的公用分组交换网，它是CCITT为为广域网制定的一个公用分组交换网；广域网制定的一个公用分组交换网；制定制定X.25标准的基础是传输速率低

5、、误码率高的通信标准的基础是传输速率低、误码率高的通信线路，为了克服通信线路数据传输质量较差的缺点，线路，为了克服通信线路数据传输质量较差的缺点，X.25标准采用了复杂的差错控制、流量控制与拥塞控标准采用了复杂的差错控制、流量控制与拥塞控制机制，协议复杂，工作效率不高；制机制，协议复杂，工作效率不高；X.25网的传输速率一般为网的传输速率一般为64Kbps；X.25标准主要是针对大型机与终端连网标准主要是针对大型机与终端连网 。信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程9吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著 帧中继帧中继 帧中继主要考虑如何减少数据帧在通信子网中的

6、开销，帧中继主要考虑如何减少数据帧在通信子网中的开销，没有采用流量控制与差错控制机制，通信子网中的差没有采用流量控制与差错控制机制，通信子网中的差错控制由主机的高层来保证；错控制由主机的高层来保证；数据帧通过帧中继网的处理时间可以比通过数据帧通过帧中继网的处理时间可以比通过X.25网降网降低一个数量级，而吞吐量要比低一个数量级，而吞吐量要比X.25网络提高一个数量网络提高一个数量级以上；级以上；目前帧中继网的数据传输速率一般为目前帧中继网的数据传输速率一般为1.5Mbps；帧中继网主要用于局域网之间的互连。帧中继网主要用于局域网之间的互连。 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教

7、程计算机网络应用技术教程10吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著异步传输模式异步传输模式ATM网网ATM异步传输模式异步传输模式B-ISDN宽带综合业务数字网；宽带综合业务数字网；ATM的基本数据传输单元是信元；的基本数据传输单元是信元；信元长度固定为信元长度固定为53字节；字节；信元包括信元包括5字节的信元头与字节的信元头与48字节的用户数据字节的用户数据。53字节信元头用户数据48字节5字节信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程11吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著异步传输模式异步传输模式ATM网网 ATM是一种面向连接的技术；是一种面向连接的技术；采用小的

8、、固定长度的信元作为数据传输单元采用小的、固定长度的信元作为数据传输单元；能够支持数字、语音、图像、视频等多媒体通信；能够支持数字、语音、图像、视频等多媒体通信；ATM以统计时分多路复用方式动态分配网络带宽，网以统计时分多路复用方式动态分配网络带宽，网络传输延时小，适应实时通信的要求；络传输延时小，适应实时通信的要求；ATM没有链路级纠错与流量控制，协议简单，数据交没有链路级纠错与流量控制，协议简单，数据交换效率高；换效率高；ATM采用两级虚电路机制，增加了虚电路分配的灵活采用两级虚电路机制，增加了虚电路分配的灵活性；性；ATM的数据传输速率可以在的数据传输速率可以在155Mbps2.4Gbp

9、s。 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程12吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著物理链路、虚通路与虚通道的关系物理链路、虚通路与虚通道的关系 物理链路（物理链路（Physical Link）虚通路（虚通路（VP，Virtual Path）虚通道（虚通道（VC，Virtual Channel） 物理链路虚通路虚通道信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程13吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著支持远程教学支持远程教学的的ATM网网 ATM端用户ATM交换机ATM交换机ATM交换机ATM交换机ATM网络ATM网络ATM接口卡声音

10、文本视频ATM端用户ATM端用户信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程14吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著综合业务数据网综合业务数据网 CCITT提出将语音、数据、图像等业务提出将语音、数据、图像等业务综合在综合在ISDN一个网络之中；一个网络之中； B-ISDN的目标是将语音、数据、静态与的目标是将语音、数据、静态与动态图像传输综合在一个通信网中，覆动态图像传输综合在一个通信网中，覆盖从低传输速率、非实时传输要求，到盖从低传输速率、非实时传输要求，到高传输速率、实时突发性等各类传输要高传输速率、实时突发性等各类传输要求；求；B-ISDN采用异步传输模式采

11、用异步传输模式ATM技术技术 。 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程15吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.1.3 光网络与光以太网技术光网络与光以太网技术第一代传输网络以铜缆与无线射频为主，在发第一代传输网络以铜缆与无线射频为主，在发展过程中无法逾越带宽的瓶颈问题；展过程中无法逾越带宽的瓶颈问题；第二代传输网络在主干线路使用光纤，发挥光第二代传输网络在主干线路使用光纤，发挥光纤的高带宽、低误码率、抗干扰等优点，交换纤的高带宽、低误码率、抗干扰等优点，交换结点的电信号与光信号转换仍是带宽瓶颈；结点的电信号与光信号转换仍是带宽瓶颈；第三代全光网以光结点取

12、代现有网络的电结点，第三代全光网以光结点取代现有网络的电结点，使用光纤将光结点互联成网，克服现有网络在使用光纤将光结点互联成网，克服现有网络在传输和交换时的瓶颈。传输和交换时的瓶颈。信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程16吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著ASON的概念的概念自动交换光网络自动交换光网络(automatic switched optical network，ASON) 引入智能控制引入智能控制的很多方法，解决光网络的自动路由发的很多方法，解决光网络的自动路由发现、分布式呼叫连接管理，以实现光网现、分布式呼叫连接管理，以实现光网络的动态配置连

13、接管理。络的动态配置连接管理。信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程17吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.2 3.2 局域网技术局域网技术局域网技术发展的轨迹局域网技术发展的轨迹EthernetEthernet的基本工作原理的基本工作原理高速高速EthernetEthernet技术技术交换式局域网与虚拟局域网技术交换式局域网与虚拟局域网技术无线局域网技术研究与发展无线局域网技术研究与发展蓝牙技术的研究与发展蓝牙技术的研究与发展信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程18吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.2 局域网的技

14、术特点局域网的技术特点局域网覆盖有限的地理范围，它适用于公司、机关、局域网覆盖有限的地理范围，它适用于公司、机关、校园等有限范围内的计算机连网的需求；校园等有限范围内的计算机连网的需求； 局域网提供高数据传输速率（局域网提供高数据传输速率（10100Mbps）、低误）、低误码率的数据传输环境，数据传输速率高达码率的数据传输环境，数据传输速率高达1Gbps的高的高速局域网正在发展中；速局域网正在发展中； 决定局域网特性的主要技术要素为网络拓扑、传输介决定局域网特性的主要技术要素为网络拓扑、传输介质与介质访问控制方法；质与介质访问控制方法；从介质访问控制方法的角度来看，局域网可分为共享从介质访问控

15、制方法的角度来看，局域网可分为共享介质式局域网与交换式局域网两类。介质式局域网与交换式局域网两类。 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程19吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.3 局域网技术发展的轨迹局域网技术发展的轨迹 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程20吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著IEEE 802委员会为局域网制定了一系列标准，它们统委员会为局域网制定了一系列标准，它们统称为称为IEEE 802标准；标准；IEEE 802IEEE 802标准之间的关系标准之间的关系 802.10 可互操作的局域网安全8

16、02.2 逻辑链路控制子层802.3CSMA/CD802.4Token Bus802.5TokenRing802.6城域网802.9语音与数据综合局域网802.11无线局域网 802.1 体系结构与网络互联信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程21吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著 IEEE 802模型与协议模型与协议 传输介质类型与介质访问控制方法传输介质类型与介质访问控制方法局域网的传输介质类型：局域网的传输介质类型： 同轴电缆同轴电缆双绞线双绞线光纤光纤无线通信信道无线通信信道信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程

17、22吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著介质访问控制方法介质访问控制方法:带有冲突检测的载波侦听多路访问（带有冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）令牌总线（令牌总线（Token Bus）令牌环（令牌环（ Token Ring）信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程23吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.4 局域网拓扑结构类型与特点局域网拓扑结构类型与特点 3.4.1 总线型拓扑结构总线型拓扑结构总线型局域网的介质访问控制方法采用的是总线型局域网的介质访问控制方法采用的是“共享介共享介质质”方式；方式；所有结点都连接到一条作为公共传输介质的总线上；所有结

18、点都连接到一条作为公共传输介质的总线上；总线传输介质通常采用同轴电缆或双绞线；总线传输介质通常采用同轴电缆或双绞线；所有结点可以通过总线以所有结点可以通过总线以“广播广播”方式发送或接收数方式发送或接收数据，因此出现据，因此出现“冲突冲突”不可避免；不可避免；“冲突冲突”会造成传输失败；会造成传输失败；必须解决多个结点访问总线的介质访问控制（必须解决多个结点访问总线的介质访问控制（MAC， Medium Access Control）问题。）问题。信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程24吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著总线型局域网总线型局域网的拓扑结构的

19、拓扑结构 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程25吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著CSMA/CD介质访问控制方法介质访问控制方法 Ethernet通常采用双绞线等传输介质作为总线，通常采用双绞线等传输介质作为总线，所有结点通过总线发送或接收数据，结点通过所有结点通过总线发送或接收数据，结点通过总线以广播方式发送数据，因此需要共享总线总线以广播方式发送数据，因此需要共享总线的冲突问题的冲突问题 Ethernet的核心技术：带有冲突检测的载波侦的核心技术：带有冲突检测的载波侦听多路访问听多路访问(carrier sense multiple access w

20、ith collision detection，CSMA/CD)信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程26吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著介质访问控制方法要解决以下几个问题介质访问控制方法要解决以下几个问题：该哪个结点发送数据？该哪个结点发送数据？发送时会不会出现冲突？发送时会不会出现冲突？出现冲突怎么办？出现冲突怎么办？CSMA/CD的发送流程可以概括为的发送流程可以概括为： 先听后发先听后发 边听边发边听边发 冲突停止冲突停止 延迟重发延迟重发总线型拓扑的优点总线型拓扑的优点：结构简单，实现容易；结构简单，实现容易；易于扩展，可靠性较好。易于扩展，可靠

21、性较好。信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程27吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著Ethernet网卡结构网卡结构 发送与接收信号的收发器发送与接收信号的收发器曼彻斯特编码与解码器曼彻斯特编码与解码器EthernetEthernet数据链路控制部分数据链路控制部分帧装配部分帧装配部分与主机的接口与主机的接口 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程28吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著Ethernet物理地址物理地址 EthernetEthernet物理地址用于物理地址用于IEEE 802.3IEEE 802.3协议的介质

22、协议的介质访问控制访问控制(MAC)(MAC)子层的帧中，它被称为子层的帧中，它被称为MACMAC地址地址EthernetEthernet物理地址的长度为物理地址的长度为4848位，因此允许分位，因此允许分配的地址应该有配的地址应该有2 24747个个EthernetEthernet物理地址在全球范围唯一，物理地址在全球范围唯一，IEEEIEEE注册注册管理委员会管理委员会(RAC)(RAC)为每个网卡分配地址的前三为每个网卡分配地址的前三字节字节信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程29吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.4.2 环型拓扑结构环型拓扑结构

23、 结点使用点结点使用点- -点线路连接，构成闭合的物理环型结构；点线路连接，构成闭合的物理环型结构；环中数据沿着一个方向绕环逐站传输；环中数据沿着一个方向绕环逐站传输；多个结点共享一条环通路；多个结点共享一条环通路；环建立、维护、结点的插入与撤出。环建立、维护、结点的插入与撤出。信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程30吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著 令牌环的工作原理令牌环的工作原理 Token RingToken Ring结点A结点B结点E结点D结点C令牌结点A结点B结点C结点D结点EToken RingToken Ring信息与计算科学系信息与计算科

24、学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程31吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著Token Ring方式的优点方式的优点：环中结点访问延迟确定环中结点访问延迟确定适用于重负载环境适用于重负载环境支持优先级服务支持优先级服务Token Ring方式的缺点方式的缺点：环维护工作复杂环维护工作复杂实现比较困难实现比较困难 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程32吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.4.3 星型拓扑结构星型拓扑结构 逻辑结构与物理结构的关系逻辑结构与物理结构的关系交换局域网交换局域网(Switched LAN)的物理结构的物理结构 信息与计算

25、科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程33吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.4.4 令牌总线的工作原理令牌总线的工作原理 结点D结点E结点A结点B结点CToken BusToken BusToken BusToken Bus结点A结点B结点D结点C结点E令牌信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程34吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著Token Bus的环维护工作的环维护工作：环初始化环初始化 新结点加入环新结点加入环 结点从环中撤出结点从环中撤出 环恢复环恢复 优先级优先级 Token Bus的主要特点的主要特点：介质访问延迟时

26、间有确定值；介质访问延迟时间有确定值； 通过令牌协调各结点之间的通信关系，各结点之间通过令牌协调各结点之间的通信关系，各结点之间不发生冲突，重负载下信道利用率高；不发生冲突，重负载下信道利用率高； 支持优先级服务。支持优先级服务。 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程35吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.5 IEEE 802参考模型参考模型 IEEE 802 参考模型与参考模型与OSI参考模型的关系参考模型的关系 应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数据链路层物 理 层OSI参考模型OSI参考模型逻辑链路控制子层IEEE 802参考模型I

27、EEE 802参考模型介质访问控制子层物 理 层信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程36吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著初期局域网初期局域网拓扑结构：总线型、环型、星型。拓扑结构：总线型、环型、星型。介质访问控制方法介质访问控制方法:带有冲突检测的载波侦听带有冲突检测的载波侦听多路访问（多路访问（CSMA/CD）、令牌总线（）、令牌总线（Token Bus）、令牌环（）、令牌环（ Token Ring）。）。介质：同轴电缆、双绞线、光纤、无线通信信介质：同轴电缆、双绞线、光纤、无线通信信道。道。定义了帧的结构、长度。定义了帧的结构、长度。定义了介质专用接

28、口：定义了介质专用接口：AUI、BNC、RJ-45。信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程37吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著传统共享式局域网的缺点传统共享式局域网的缺点传统局域网技术建立在传统局域网技术建立在“共享介质共享介质”基础上，典型的介基础上，典型的介质访问控制方法是质访问控制方法是CSMS/CD、Token Ring、Token Bus；介质访问控制方法用来保证每个结点都能够介质访问控制方法用来保证每个结点都能够“公平公平”地地使用公共传输介质；使用公共传输介质；每个结点平均能分配到的带宽随着结点数的不断增加而每个结点平均能分配到的带宽随着结点

29、数的不断增加而急剧减少；急剧减少；网络通信负荷加重时，冲突和重发现象将大量发生，网网络通信负荷加重时，冲突和重发现象将大量发生，网络效率将会下降，网络传输延迟将会增长，网络服务质络效率将会下降，网络传输延迟将会增长，网络服务质量将会下降。量将会下降。 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程38吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.6 高速局域网的工作原理高速局域网的工作原理 3.6.1 高速局域网的研究方法高速局域网的研究方法 推动局域网技术发展的因素推动局域网技术发展的因素：个人计算机的广泛应用。在过去二十年中，计算机的个人计算机的广泛应用。在过去二十年中

30、，计算机的处理速度提高了百万倍，而网络数据传输速率只提高处理速度提高了百万倍，而网络数据传输速率只提高了上千倍；了上千倍；基于基于Web的的Internet/Intranet应用要求更高的带宽；应用要求更高的带宽；在数据仓库、桌面电视会议、在数据仓库、桌面电视会议、3D图形与高清晰度图像图形与高清晰度图像这类应用中，人们需要有更高带宽的局域网。这类应用中，人们需要有更高带宽的局域网。信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程39吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著高速局域网的研究方法高速局域网的研究方法第一种方案：提高第一种方案：提高Ethernet的数据传输速率

31、：的数据传输速率：10Mbps100Mbps100Gbps ；第二种方案：将一个大型局域网划分成多个用网桥第二种方案：将一个大型局域网划分成多个用网桥 或路由器互连的子网，导致局域网互连技术的发展；或路由器互连的子网，导致局域网互连技术的发展；第三种方案：将第三种方案：将“共享介质方式共享介质方式”改为改为“交换方式交换方式”， 导致导致“交换式局域网交换式局域网”技术的发展。技术的发展。 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程40吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著局域网局域网分类分类传统以太网传统以太网快速以太网快速以太网千兆以太网千兆以太网速度速度10M

32、bps100Mbps1000Mbps以上以上物理层标准物理层标准802.3802.3u802.3z传输方式传输方式半双工半双工半双工半双工/全双工全双工全双工全双工访问冲突控制访问冲突控制CSMA/CDCSMA/CD/无无无无设备设备10Mbps共享共享HUB10/100Mbps共享共享HUB/交换交换HUB交换式交换式HUB帧格式帧格式802.3MAC帧格式帧格式802.3MAC帧格式帧格式802.3MAC帧格式帧格式传输介质传输介质粗缆、细缆、双粗缆、细缆、双绞线、光缆绞线、光缆细缆、双绞线、细缆、双绞线、光缆光缆细缆、双绞线、细缆、双绞线、光缆光缆接口接口AUI、BNC、RJ-45RJ-

33、45RJ-45信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程41吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.6.2 快速以太网快速以太网 Fast Ethernet传输速率传输速率100Mbps；保留传统以太帧的结构与保留传统以太帧的结构与MAC子层的子层的CSMA/CD方法，方法，对物理层进行调整；对物理层进行调整；定义新物理层标准，并提供定义新物理层标准，并提供10Mbps与与100Mbps速率自速率自动协商功能；动协商功能；定义介质专用接口定义介质专用接口(media independent interface，MII)，将将MAC子层与物理层分隔开，传输介质和信号

34、编码方子层与物理层分隔开，传输介质和信号编码方式的变化不影响式的变化不影响MAC子层子层 ；每个比特的发送时间由每个比特的发送时间由100ns降低到了降低到了10ns；1995年年9月，月，IEEE 802委员会正式批准了委员会正式批准了Fast Ethernet标准标准IEEE 802.3u。 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程42吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著Fast Ethernet的协议结构的协议结构 IEEE 802.2 LLCIEEE 802.3 MACMII（功能与A U I 相同 ）100 BASE-TX2对5 类 线或S T P10

35、0 BASE-FX光纤100 BASE-T44对3 ,4,5类 U T P100 BASE-T集线器信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程43吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.6.3 千兆以太网千兆以太网保留传统保留传统Ethernet的帧结构与帧的最小、最大长度规的帧结构与帧的最小、最大长度规定，以便和低速率定，以便和低速率Ethernet通信；通信；定义千兆介质专用接口定义千兆介质专用接口(gigabit MII，GMII)，将，将MAC子层与物理层分隔开；子层与物理层分隔开；修改修改CSMA/CD介质控制方法，冲突窗口时间、载波介质控制方法，冲突窗

36、口时间、载波扩展、短帧发送、帧突发处理；扩展、短帧发送、帧突发处理；延续自动协商的概念，并将它扩展到光纤连接中，主延续自动协商的概念，并将它扩展到光纤连接中，主要用于协调链路两端结点。要用于协调链路两端结点。信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程44吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.6.3 千兆以太网千兆以太网用用Ethernet组建企业网的全面解决方案组建企业网的全面解决方案：桌面系统采用传输速率为桌面系统采用传输速率为10Mbps的的Ethernet；部门级网络系统采用传输速率为部门级网络系统采用传输速率为100Mbps的的Fast Ethernet

37、；企业级网络系统采用传输速率为企业级网络系统采用传输速率为1000Mbps的的Gigabit Ethernet。 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程45吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著Gigabit Ethernet的协议结构的协议结构 IEEE 802.2 LLCIEEE 802.3 MACGMII（功能与AUI相同）1000 BASE-CX屏蔽双绞线1000 BASE-SX多模光纤1000 BASE-T集线器1000 BASE-T非屏蔽双绞线1000 BASE-LX单模光纤8B/10B编码解码方式PAM5编码解码方式信息与计算科学系信息与计算科学系

38、计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程46吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著IEEE 802.3ae标准；标准；保留传统保留传统Ethernet的帧结构与帧的最小、最大的帧结构与帧的最小、最大长度规定，以便和低速率长度规定，以便和低速率Ethernet通信；通信；传输速率高达传输速率高达10Gbps，传输介质不使用双绞线，传输介质不使用双绞线，而只使用光纤，以在城域网和广域网范围工作；而只使用光纤，以在城域网和广域网范围工作；只是工作在全双工方式，不存在介质争用的问只是工作在全双工方式，不存在介质争用的问题，传输距离不受冲突检测的限制题，传输距离不受冲突检测的限制 。信息与计算科学系信息与

39、计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程47吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.7 交换式局域网的工作原理交换式局域网的工作原理 3.7.1 交换式局域网的基本结构交换式局域网的基本结构 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程48吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.7.2 局域网交换机的工作原理局域网交换机的工作原理 地址表地址表165432DAMAC帧DA=结点CDAMAC帧DA=结点B转发机构缓冲器端口地址表地址表端口地址1结点A2345结点B结点C6结点D结点A结点B结点C结点D信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算

40、机网络应用技术教程49吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著交换机的帧转发方式交换机的帧转发方式（1）直接交换方式）直接交换方式优点：交换延迟时间短。优点：交换延迟时间短。缺点：缺乏差错检测能力，不支持不同输入输出速率的缺点：缺乏差错检测能力，不支持不同输入输出速率的端口之间的帧转发。端口之间的帧转发。（2）存储转发交换方式）存储转发交换方式优点：具有差错检测能力，支持不同输入输出速率的端优点：具有差错检测能力，支持不同输入输出速率的端口之间的帧转发。口之间的帧转发。缺点：交换延迟时间增长。缺点：交换延迟时间增长。（3）改进直接交换方式。）改进直接交换方式。信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络

41、应用技术教程计算机网络应用技术教程50吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著交换机的性能参数交换机的性能参数 最大转发速率；最大转发速率；汇集转发速率；汇集转发速率；转发等待时间转发等待时间 。信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程51吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.7.3 局域网交换机的技术特点局域网交换机的技术特点 低交换延迟低交换延迟支持不同的传输速率和工作模式支持不同的传输速率和工作模式支持虚拟局域网服务支持虚拟局域网服务 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程52吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著共享介质与交换局

42、域网工作原理的区别共享介质与交换局域网工作原理的区别 局域网交换机（b ） 交换式局域网（b ） 交换式局域网（a ） 共享介质局域网（a ） 共享介质局域网结点总线结点信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程53吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著局域网产品类型与相互之间的关系局域网产品类型与相互之间的关系 局域网共享介质局域网交换式局域网以太网令牌总线令牌环FDDI快速以太网千兆以太网FDDIFFOL交换式以太网ATM局域网仿真IP over ATMMPOA虚拟局域网信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程54吴功宜吴功宜

43、 吴英吴英 编著编著3.8 虚拟局域网的工作原理虚拟局域网的工作原理 3.8.1 虚拟网络的概念虚拟网络的概念虚拟网络建立在局域网交换机之上虚拟网络建立在局域网交换机之上; ;以软件方式实现对逻辑工作组的划分与管理以软件方式实现对逻辑工作组的划分与管理; ;逻辑工作组的结点组成不受物理位置的限制逻辑工作组的结点组成不受物理位置的限制; ;一个逻辑工作组的结点可以分布在不同的物理网段上，一个逻辑工作组的结点可以分布在不同的物理网段上，但它们之间的通信就像在同一个物理网段上一样。但它们之间的通信就像在同一个物理网段上一样。 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教

44、程55吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程56吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.8.2 虚拟局域网的实现技术虚拟局域网的实现技术信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程57吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著虚拟局域网的组网方法虚拟局域网的组网方法 用交换机端口号定义虚拟局域网用交换机端口号定义虚拟局域网用用 MAC地址定义虚拟局域网地址定义虚拟局域网用网络层地址定义虚拟局域网用网络层地址定义虚拟局域网 IP广播组虚拟局域网广播组虚拟局域网 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用

45、技术教程计算机网络应用技术教程58吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著用交换机端口号定用交换机端口号定义虚拟局域网成员义虚拟局域网成员 端口12345678局域网交换机局域网交换机（a ）（a ）端口12345678端口12345678（b ）（b ）局域网交换机1局域网交换机1局域网交换机2局域网交换机2VLAN1VLAN2VLAN1VLAN2信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程59吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.10 无线局域网的工作原理无线局域网的工作原理 3.10.1 无线局域网的应用无线局域网的应用 作为传统局域网的扩充作为传统局域网的扩充建筑

46、物之间的互连建筑物之间的互连漫游访问漫游访问特殊网络特殊网络 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程60吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著典型的无线局域网结构典型的无线局域网结构IEEE 802.11IEEE 802.11工作组工作组信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程61吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.10.2 无线局域网的主要类型无线局域网的主要类型 红外线局域网红外线局域网 定向光束红外传输技术定向光束红外传输技术 全方位红外传输技术全方位红外传输技术 漫反射红外传输技术漫反射红外传输技术 扩频局域网扩频局域

47、网 跳频通信跳频通信 直接序列扩频直接序列扩频 窄带微波局域网窄带微波局域网 申请执照的窄带申请执照的窄带RF 免申请执照的窄带免申请执照的窄带RF 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程62吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.10.3 IEEE 802.11协议协议 IEEE 802.11IEEE 802.11定义两种设备：无线结点、无线定义两种设备：无线结点、无线接入点接入点(access point(access point，AP) ;AP) ;IEEE 802.11IEEE 802.11采用带冲突避免的载波侦听多路采用带冲突避免的载波侦听多路访问访

48、问(carrier sense multiple access with (carrier sense multiple access with collision avoidancecollision avoidance，CSMA/CA)CSMA/CA)方法方法; ;IEEE 802.11IEEE 802.11物理层标准主要包括：物理层标准主要包括：IEEE IEEE 802.11b802.11b、IEEE 802.11aIEEE 802.11a和和IEEE 802.11g IEEE 802.11g 。 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程63吴功宜吴

49、功宜 吴英吴英 编著编著IEEE 802.11bIEEE 802.11b目前应用最广泛目前应用最广泛IEEE 802.11bIEEE 802.11b的传输速率可达到的传输速率可达到11Mbps11MbpsIEEE 802.11bIEEE 802.11b包括两种模式包括两种模式点对点模式基本模式 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程64吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著 蓝牙蓝牙(Bluetooth)(Bluetooth)技术由技术由IBMIBM、IntelIntel、NokiaNokia和和ToshibaToshiba公司发起公司发起 蓝牙是用于将计算机与

50、通信设备、附加部件和蓝牙是用于将计算机与通信设备、附加部件和外部设备，通过短距离的、低功耗的、低成本外部设备，通过短距离的、低功耗的、低成本的无线信道连接的无线标准的无线信道连接的无线标准IBMIBM、IntelIntel、NokiaNokia和和ToshibaToshiba公司成立公司成立SIGSIG组组织，并且发布蓝牙规范织，并且发布蓝牙规范1.01.0版版 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程65吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程66吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著 城域网

51、概念的发展与演变城域网概念的发展与演变宽带城域网的结构与层次划分宽带城域网的结构与层次划分设计与组建宽带城域网注意的问题设计与组建宽带城域网注意的问题接入网技术的基本概念接入网技术的基本概念信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程67吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.11.1 3.11.1 城域网概念的发展与演变城域网概念的发展与演变 根据根据IEEE 802IEEE 802委员会的最初表述，城域网是以委员会的最初表述，城域网是以光纤为传输介质，提供光纤为传输介质，提供45Mbps45Mbps到到150Mbps150Mbps传输传输速率，支持数据、语音与视

52、频业务的数据传输，速率，支持数据、语音与视频业务的数据传输，覆盖跨度在覆盖跨度在5050到到100100公里的城市范围，实现高公里的城市范围，实现高速宽带传输的数据通信网络速宽带传输的数据通信网络早期城域网的首选技术光纤环网，典型产品是早期城域网的首选技术光纤环网，典型产品是光纤分布式数据接口光纤分布式数据接口(fiber distributed (fiber distributed data interface data interface ，FDDI) FDDI) 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程68吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著 光纤分布式数

53、据接口光纤分布式数据接口 FDDI主干环网FDDI主干环网服务器Token Ring路由器以太网路由器信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程69吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著FDDI主要技术特点主要技术特点 使用使用 802.5的单令牌环网介质访问控制协议；的单令牌环网介质访问控制协议； 使用使用 802.2协议，与符合协议，与符合 802标准局域网兼容；标准局域网兼容； 数据传输速率为数据传输速率为100Mbps，连网的结点数最大为，连网的结点数最大为1000，环路长度为环路长度为100km ；可以使用双环结构，具有容错能力；可以使用双环结构，具有容错

54、能力； 可以使用多模或单模光纤；可以使用多模或单模光纤； 具有动态分配带宽的能力，能够支持同步和异步数据具有动态分配带宽的能力，能够支持同步和异步数据传输。传输。 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程70吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著FDDI主要应用环境主要应用环境 计算机机房网计算机机房网 办公室或建筑物群的主干网办公室或建筑物群的主干网 校园网的主干网校园网的主干网多校园的主干网多校园的主干网 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程71吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应

55、用技术教程计算机网络应用技术教程72吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著宽带城域网的主要特征宽带城域网的主要特征 以计算机网络技术与以计算机网络技术与IPIP技术为核心，是传统计算机网技术为核心，是传统计算机网络、电信网络与有线电视网技术的融合；络、电信网络与有线电视网技术的融合；从传输介质角度看，能够在公共电话交换网、移动通从传输介质角度看，能够在公共电话交换网、移动通信网、计算机网络和有线电视网上通信；信网、计算机网络和有线电视网上通信；设计上重点在：高数据交换容量（交换接点的性能与设计上重点在：高数据交换容量（交换接点的性能与容量）、服务质量容量）、服务质量QoSQoS以光传输网为开放平台基

56、础；以光传输网为开放平台基础；通过各种网络互联设备，实现语音、数据、图像、视通过各种网络互联设备，实现语音、数据、图像、视频、频、IPIP电话、电话、IPIP电视、电视、IPIP接入和各种增值业务的综合接入和各种增值业务的综合网络平台。网络平台。信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程73吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著宽带城域网的特点宽带城域网的特点 完善的光纤传输网是宽带城域网的基础完善的光纤传输网是宽带城域网的基础传统电信、有线电视与传统电信、有线电视与IPIP业务的融合成为宽带业务的融合成为宽带城域网的核心业务城域网的核心业务高端路由器和多层交换机是

57、宽带城域网设备的高端路由器和多层交换机是宽带城域网设备的核心核心扩大宽带接入是发展宽带城域网应用的关键扩大宽带接入是发展宽带城域网应用的关键 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程74吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著3.11.2 3.11.2 宽带城域网的结构宽带城域网的结构信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程75吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著宽带城域网的网络结构宽带城域网的网络结构 根据城市范围分为：二层结构（即骨干层、接入层）、根据城市范围分为：二层结构（即骨干层、接入层）、三层结构（即骨干层、汇聚层和接入层）

58、。三层结构（即骨干层、汇聚层和接入层）。核心层核心层1.承担高速数据交换和大容量的业务调度；承担高速数据交换和大容量的业务调度；2.2.网络结构的设计以网络中业务的流量和流向为前提；网络结构的设计以网络中业务的流量和流向为前提；3.3.核心层的交换技术主要有核心层的交换技术主要有IPIP和和ATMATM两种；两种；4.4.主流设备采用吉比特或太比特线速路由器、大容量主流设备采用吉比特或太比特线速路由器、大容量ATMATM交换机设备，提供高速的核心交换功能和快速的路由交换机设备，提供高速的核心交换功能和快速的路由功能；功能；5.5.核心层的传输技术主要有光纤直连、核心层的传输技术主要有光纤直连、

59、SDHSDH、DWDMDWDM等。等。 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程76吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著宽带城域网的网络结构宽带城域网的网络结构 汇聚层汇聚层 主要功能是提高网络覆盖面、汇聚和收敛用主要功能是提高网络覆盖面、汇聚和收敛用户业务和进行用户控制与管理，并且终结户业务和进行用户控制与管理，并且终结PVCPVC。 汇聚层节点一般为大容量路由器、汇聚层节点一般为大容量路由器、ATMATM交换交换机、局域网交换机和宽带接入服务器等，承机、局域网交换机和宽带接入服务器等，承担路由与流量汇聚的功能。担路由与流量汇聚的功能。 传输技术主要有两种实现

60、方案：光纤直连方传输技术主要有两种实现方案：光纤直连方案或通过案或通过SDHSDH采用采用POSPOS技术组网方案。技术组网方案。 信息与计算科学系信息与计算科学系计算机网络应用技术教程计算机网络应用技术教程77吴功宜吴功宜 吴英吴英 编著编著宽带城域网的网络结构宽带城域网的网络结构 接入层接入层 承担用户接入与本地流量控制的功能；承担用户接入与本地流量控制的功能； 作用是将终端用户接入到宽带城域网络中，作用是将终端用户接入到宽带城域网络中，是网络向用户延伸的是网络向用户延伸的“最后一公里最后一公里”； 实现对不同业务需求、不同地理分布的用户实现对不同业务需求、不同地理分布的用户覆盖；覆盖；