局域网介绍92336.doc

1、局域网介绍局域网是一种将有限地理范围内的各种计算机、打印机、外围设备等互联起来而组成起来的计算机通信网络系统。它能够实现数据传输和资源共享，具有传输距离近、速度快、误码率低等优点。 常见的局域网及特点虽然目前我们所能看到的局域网主要是以双绞线为代表传输介质的以太网，那只不过是我们所看到都基本上是企、事业单位的局域网，在网络发展的早期或在其它各行各业中，因其行业特点所采用的局域网也不一定都是以太网，目前在局域网中常见的有：以太网（Ethernet）、令牌网（Token Ring）、FDDI 网、异步传输模式网（ATM）等几类，下面分别作一些简要介绍。一、以太网从 20 世纪 80 年代开始，以太

2、网就成为各领域普遍采用的网络技术，它一直统治着世界各地的局域网和企业骨干网，并且有着向城域网发展的趋势。以太网之所以发展迅速，且具有强大优势，主要是因为它具有以下方面的优点。1.开放性目前几乎所有的硬件制造商生产的设备和软件开发商开发的操作系统和应用协议等，都与以太网兼容。2.结构简单，组网方便以太网技术的实现原理统一采用了 CSMA/CD 媒体访问控制方法，不同版本的以太网数据帧结构和网络拓扑结构也是一致的，这使对布线系统的要求较低，网络连接设备配置简单。3.易于移植和升级，可最大限度地保护用户的投资4.价格便宜，管理成本低与此同时以太网也存在着不足，究其原因是因为以太网在发展早期所提出的共

3、享带宽、信道争用机制极大地限制了计算机网络的发展，即使是现在使用的链路层层交换技术和提高收发频率也不能从根本上解决提供服务质量保证、宽带利用率低和网络的附加服务能力较薄弱等问题。二、令牌环网令牌环网是 IBM 公司于 70 年代发展的，现在这种网络比较少见。在老式的令牌环网中，数据传输速度为 4Mbps 或 16Mbps，新型的快速令牌环网速度可达 100Mbps。令牌环网的传输方法在物理上采用了星形拓扑结构，但逻辑上仍是环形拓扑结构。结点间采用多站访问部件（Multistation Access Unit，MAU）连接在一起。MAU 是一种专业化集线器，它是用来围绕工作站计算机的环路进行传输

4、。由于数据包看起来像在环中传输，所以在工作站和MAU 中没有终结器。在这种网络中，有一种专门的帧称为“令牌”，在环路上持续地传输来确定一个结点何时可以发送包。令牌为 24 位长，有 3 个 8 位的域，分别是首定界符（Start Delimiter，SD）、访问控制（Access Control，AC）和终定界符（End Delimiter，ED）。首定界符是一种与众不同的信号模式，作为一种非数据信号表现出来，用途是防止它被解释成其它东西。这种独特的 8 位组合只能被识别为帧首标识符（SOF）。由于目前以太网技术发展迅速，令牌网存在固有缺点，令牌在整个计算机局域网已不多见，原来提供令牌网设备的

5、厂商多数也退出了市场，所以在目前局域网市场中令牌网可以说是“昨日黄花”了。三、 FDDI 网（Fiber Distributed Data Interface）FDDI 的英文全称为“Fiber Distributed Data Interface”，中文名为“光纤分布式数据接口”，它是于 80 年代中期发展起来一项局域网技术，它提供的高速数据通信能力要高于当时的以太网（10Mbps）和令牌网（4 或 16Mbps）的能力。FDDI 标准由 ANSI X3T9.5标准委员会制订，为繁忙网络上的高容量输入输出提供了一种访问方法。FDDI 技术同 IBM的 Tokenring 技术相似，并具有 L

6、AN 和 Tokenring 所缺乏的管理、控制和可靠性措施，FDDI 支持长达 2KM 的多模光纤。FDDI 网络的主要缺点是价格同前面所介绍的“快速以太网”相比贵许多，且因为它只支持光缆和 5 类电缆，所以使用环境受到限制、从以太网升级更是面临大量移植问题。FDDI 可以发送两种类型的包：同步的和异步的。同步通信用于要求连续进行且对时间敏感的传输（如音频、视频和多媒体通信）；异步通信用于不要求连续脉冲串的普通的数据传输。在给定的网络中，TTRT 等于某结点同步传输需要的总时间加上最大的帧在网络上沿环路进行传输的时间。FDDI 使用两条环路，所以当其中一条出现故障时，数据可以从另一条环路上到

7、达目的地。四、ATM 网ATM 的英文全称为“asynchronous transfer mode”，中文名为“异步传输模式”，它的开发始于 70 年代后期。ATM 是一种较新型的单元交换技术，同以太网、令牌环网、FDDI 网络等使用可变长度包技术不同，ATM 使用 53 字节固定长度的单元进行交换。它是一种交换技术，它没有共享介质或包传递带来的延时，非常适合音频和视频数据的传输。ATM主要具有以下优点：1.ATM 使用相同的数据单元，可实现广域网和局域网的无缝连接。 2. ATM 支持 VLAN（虚拟局域岗）功能，可以对网络进行灵活的管理和配置。 3. ATM 具有不同的速率，分别为 25、

8、51、155、622Mbps，从而为不同的应用提供不同的速率。 ATM 是采用“信元交换”来替代“包交换”进行实验，发现信元交换的速度是非常快的。信元交换将一个简短的指示器称为虚拟通道标识符，并将其放在 TDM 时间片的开始。这使得设备能够将它的比特流异步地放在一个 ATM 通信通道上，使得通信变得能够预知且持续的，这样就为时间敏感的通信提供了一个预 QoS，这种方式主要用在视频和音频上。通信可以预知的另一个原因是 ATM 采用的是固定的信元尺寸。ATM 通道是虚拟的电路，并且 MAN 传输速度能够达到 10Gbps。现在以太网标准及特点以 太 网 是 当 今 现 有 局 域 网 采 用 的

9、最 通 用 的 通 信 协 议 标 准 。 该 标 准 定 义 了 在 局 域 网（ LAN） 中 采 用 的 电 缆 类 型 和 信 号 处 理 方 法 。 以 太 网 在 互 联 设 备 之 间 以 10100Mbps的 速 率 传 送 信 息 包 ， 甚 至 1000Mbps 以 上 ， 双 绞 线 电 缆 10 Base T 以 太 网 由 于 其 低 成本 、 高 可 靠 性 以 及 10Mbps 的 速 率 而 成 为 应 用 最 为 广 泛 的 以 太 网 技 术 。 无 线 以 太 网 可 达300Mbps 以 上 ， 许 多 制 造 供 应 商 提 供 的 产 品 都 能 采

10、 用 通 用 的 软 件 协 议 进 行 通 信 ， 开 放 性最 好 。 一 、 标 准 以 太 网 开 始 以 太 网 只 有 10Mbps 的 吞 吐 量 ， 使 用 的 是 CSMA/CD（ 带 有 碰 撞 检 测 的 载 波 侦听 多 路 访 问 ） 的 访 问 控 制 方 法 ， 这 种 早 期 的 10Mbps 以 太 网 称 之 为 标 准 以 太 网 。 所 有的 以 太 网 都 遵 循 IEEE 802.3 标 准 ， 下 面 列 出 是 IEEE 802.3 的 一 些 以 太 网 络 标 准 ， 在这 些 标 准 中 前 面 的 数 字 表 示 传 输 速 度 ， 单

11、位 是 “Mbps”， 最 后 的 一 个 数 字 表 示 单 段网 线 长 度 （ 基 准 单 位 是 100m） ， Base 表 示 “基 带 ”的 意 思 ， Broad 代 表 “带 宽 ”。 10Base 5 使 用 粗 同 轴 电 缆 ， 最 大 网 段 长 度 为 500m， 基 带 传 输 方 法 ； 10Base 2 使 用 细 同 轴 电 缆 ， 最 大 网 段 长 度 为 185m， 基 带 传 输 方 法 ； 10Base T 使 用 双 绞 线 电 缆 ， 最 大 网 段 长 度 为 100m； 1Base 5 使 用 双 绞 线 电 缆 ， 最 大 网 段 长 度

12、 为 500m， 传 输 速 度 为 1Mbps； 10Broad 36 使 用 同 轴 电 缆 （ RG 59/U CATV） ， 最 大 网 段 长 度 为 3600m， 是 一种 宽 带 传 输 方 式 ； 10Base F 使 用 光 纤 传 输 介 质 ， 传 输 速 率 为 10Mbps； 二 、 快 速 以 太 网 快 速 以 太 网 与 原 来 在 100Mbps 带 宽 下 工 作 的 FDDI 相 比 它 具 有 许 多 的 优 点 ， 最 主要 体 现 在 快 速 以 太 网 技 术 可 以 有 效 的 保 障 用 户 在 布 线 基 础 实 施 上 的 投 资 ， 它

13、支 持3、 4、 5 类 双 绞 线 以 及 光 纤 的 连 接 ， 能 有 效 的 利 用 现 有 的 设 施 。 快 速 以 太 网 的 不 足其 实 也 是 以 太 网 技 术 的 不 足 ， 那 就 是 快 速 以 太 网 仍 是 基 于 CSMA/CD 技 术 ， 当 网 络 负 载较 重 时 ， 会 造 成 效 率 的 降 低 ， 当 然 这 可 以 使 用 交 换 技 术 来 弥 补 。 100Mbps 快 速 以 太网 标 准 又 分 为 ： 100BASE TX 、 100BASE FX、 100BASE T4 三 个 子 类 。 100BASE TX： 是 一 种 使 用

14、5 类 数 据 级 无 屏 蔽 双 绞 线 或 屏 蔽 双 绞 线 的 快 速 以 太 网 技术 。 它 使 用 两 对 双 绞 线 ， 一 对 用 于 发 送 ， 一 对 用 于 接 收 数 据 。 在 传 输 中 使 用 4B/5B编 码 方 式 ， 信 号 频 率 为 125MHz。 符 合 EIA586 的 5 类 布 线 标 准 和 IBM 的 SPT 1 类 布 线标 准 。 使 用 同 10BASE T 相 同 的 RJ 45 连 接 器 。 它 的 最 大 网 段 长 度 为 100 米 。 它 支持 全 双 工 的 数 据 传 输 。 100BASE FX： 是 一 种 使

15、用 光 缆 的 快 速 以 太 网 技 术 ， 可 使 用 单 模 和 多 模 光 纤 （ 62.5和 125um） 多 模 光 纤 连 接 的 最 大 距 离 为 550 米 。 单 模 光 纤 连 接 的 最 大 距 离 为 3000米 。 在 传 输 中 使 用 4B/5B 编 码 方 式 ， 信 号 频 率 为 125MHz。 它 使 用 MIC/FDDI 连 接 器 、ST 连 接 器 或 SC 连 接 器 。 它 的 最 大 网 段 长 度 为 150m、 412m、 2000m 或 更 长 至 10 公 里 ，这 与 所 使 用 的 光 纤 类 型 和 工 作 模 式 有 关 ，

16、 它 支 持 全 双 工 的 数 据 传 输 。 100BASE FX 特别 适 合 于 有 电 气 干 扰 的 环 境 、 较 大 距 离 连 接 、 或 高 保 密 环 境 等 情 况 下 的 适 用 。 100BASE T4： 是 一 种 可 使 用 3、 4、 5 类 无 屏 蔽 双 绞 线 或 屏 蔽 双 绞 线 的 快 速 以 太网 技 术 。 100Base-T4 使 用 4 对 双 绞 线 ， 其 中 的 三 对 用 于 在 33MHz 的 频 率 上 传 输 数 据 ，每 一 对 均 工 作 于 半 双 工 模 式 。 第 四 对 用 于 CSMA/CD 冲 突 检 测 。

17、在 传 输 中 使 用 8B/6T编 码 方 式 ， 信 号 频 率 为 25MHz， 符 合 EIA586 结 构 化 布 线 标 准 。 它 使 用 与 10BASE T相 同 的 RJ 45 连 接 器 ， 最 大 网 段 长 度 为 100 米 。 三 、 千 兆 以 太 网 千 兆 以 太 网 技 术 作 为 最 新 的 高 速 以 太 网 技 术 ， 给 用 户 带 来 了 提 高 核 心 网 络 的 有 效解 决 方 案 ， 这 种 解 决 方 案 的 最 大 优 点 是 继 承 了 传 统 以 太 技 术 价 格 便 宜 的 优 点 。 千 兆技 术 仍 然 是 以 太 技 术

18、 ， 它 采 用 了 与 10M 以 太 网 相 同 的 帧 格 式 、 帧 结 构 、 网 络 协 议 、 全/半 双 工 工 作 方 式 、 流 控 模 式 以 及 布 线 系 统 。 由 于 该 技 术 不 改 变 传 统 以 太 网 的 桌 面 应 用 、操 作 系 统 ， 因 此 可 与 10M 或 100M 的 以 太 网 很 好 地 配 合 工 作 。 升 级 到 千 兆 以 太 网 不 必 改变 网 络 应 用 程 序 、 网 管 部 件 和 网 络 操 作 系 统 ， 能 够 最 大 程 度 地 投 资 保 护 。 千 兆 以 太 网 技 术 有 两 个 标 准 ： IEEE

19、802.3z 和 IEEE802.3ab。 IEEE802.3z 制 定 了光 纤 和 短 程 铜 线 连 接 方 案 的 标 准 。 IEEE802.3ab 制 定 了 五 类 双 绞 线 上 较 长 距 离 连 接 方案 的 标 准 。 1. IEEE802.3z IEEE802.3z 工 作 组 负 责 制 定 光 纤 （ 单 模 或 多 模 ） 和 同 轴 电 缆 的 全 双 工 链 路 标 准 。IEEE802.3z 定 义 了 基 于 光 纤 和 短 距 离 铜 缆 的 1000Base-X， 采 用 8B/10B 编 码 技 术 ，信 道 传 输 速 度 为 1.25Gbit/s

20、， 去 耦 后 实 现 1000Mbit/s 传 输 速 度 。 IEEE802.3z 具 有下 列 千 兆 以 太 网 标 准 ： 1000Base-SX 只 支 持 多 模 光 纤 ， 可 以 采 用 直 径 为 62.5um 或 50um 的 多 模 光 纤 ， 工作 波 长 为 770-860nm， 传 输 距 离 为 220-550m。 1000Base-LX 多 模 光 纤 ： 可 以 采 用 直 径 为 62.5um 或 50um 的 多 模 光 纤 ， 工 作 波 长范 围 为 1270-1355nm， 传 输 距 离 为 550m。 单 模 光 纤 ： 可 以 支 持 直 径

21、 为 9um 或 10um 的 单 模 光 纤 ， 工 作 波 长 范 围 为 1270-1355nm， 传 输 距 离 为 5km 左 右 。 1000Base-CX 采 用 150 欧 屏 蔽 双 绞 线 （ STP） ， 传 输 距 离 为 25m。 2. IEEE802.3ab IEEE802.3ab 工 作 组 负 责 制 定 基 于 UTP 的 半 双 工 链 路 的 千 兆 以 太 网 标 准 ， 产 生IEEE802.3ab 标 准 及 协 议 。 IEEE802.3ab 定 义 基 于 5 类 UTP 的 1000Base-T 标 准 ， 其目 的 是 在 5 类 UTP 上

22、 以 1000Mbit/s 速 率 传 输 100m。 IEEE802.3ab 标 准 的 意 义 主 要 有两 点 ： (1) 保 护 用 户 在 5 类 UTP 布 线 系 统 上 的 投 资 。 (2) 1000Base-T 是 100Base-T 自 然 扩 展 ， 与 10Base-T、 100Base-T 完 全 兼 容 。不 过 ， 在 5 类 UTP 上 达 到 1000Mbit/s 的 传 输 速 率 需 要 解 决 5 类 UTP 的 串 扰 和 衰 减 问题 ， 因 此 ， 使 IEEE802.3ab 工 作 组 的 开 发 任 务 要 比 IEEE802.3z 复 杂

23、些 四 、 万 兆 以 太 网 万 兆 以 太 网 规 范 包 含 在 IEEE 802.3 标 准 的 补 充 标 准 IEEE 802.3ae 中 ， 它 扩展 了 IEEE 802.3 协 议 和 MAC 规 范 使 其 支 持 10Gb/s 的 传 输 速 率 。 除 此 之 外 ， 通 过 WAN 界 面 子 层 （ WIS： WAN interface sublayer） ， 10 千 兆 位 以 太 网 也 能 被 调 整 为 较低 的 传 输 速 率 ， 如 9.584640 Gb/s （ OC-192） ， 这 就 允 许 10 千 兆 位 以 太 网 设 备 与 同步 光

24、纤 网 络 （ SONET） STS -192c 传 输 格 式 相 兼 容 。 10GBASE-SR 和 10GBASE-SW 主 要 支 持 短 波 （ 850 nm） 多 模 光 纤 （ MMF） ， 光 纤距 离 为 2m 到 300 m 。 10GBASE-SR 主 要 支 持 “暗 光 纤 ”（ dark fiber） ， 暗 光 纤 是 指 没 有 光 传 播 并 且不 与 任 何 设 备 连 接 的 光 纤 。 10GBASE-SW 主 要 用 于 连 接 SONET 设 备 ， 它 应 用 于 远 程 数 据 通 信 。 10GBASE-LR 和 10GBASE-LW 主 要

25、 支 持 长 波 （ 1310nm） 单 模 光 纤 （ SMF） ， 光 纤距 离 为 2m 到 10km （ 约 32808 英 尺 ） 。 10GBASE-LW 主 要 用 来 连 接 SONET 设 备 时 ， 10GBASE-LR 则 用 来 支 持 “暗 光 纤 ”（ dark fiber） 。 10GBASE-ER 和 10GBASE-EW 主 要 支 持 超 长 波 （ 1550nm） 单 模 光 纤 （ SMF） ， 光纤 距 离 为 2m 到 40km （ 约 131233 英 尺 ） 。 10GBASE-EW 主 要 用 来 连 接 SONET 设 备 ， 10GBASE

26、-ER 则 用 来 支 持 “暗 光 纤 ”（ dark fiber） 。 10GBASE-LX4 采 用 波 分 复 用 技 术 ， 在 单 对 光 缆 上 以 四 倍 光 波 长 发 送 信 号 。 系 统 运行 在 1310nm 的 多 模 或 单 模 暗 光 纤 方 式 下 。 该 系 统 的 设 计 目 标 是 针 对 于 2m 到 300 m 的 多 模 光 纤 模 式 或 2m 到 10km 的 单 模 光 纤 模 式 。局域网的发展趋势 未来的局域网将集成包括一整套服务器程序、客户程序、防火墙、开发工具、升级工具等，给企业向局域网转移提供一个全面解决方案。局域网将进一步加强和

27、E-mail、群件的结合，将 Web 技术带入 E-mail 和群件，从信息发布为主的应用转向信息交流与协作。局域网将提供一个日益牢固的安全防卫、保障体系，局域网也是一个开放的信息平台，可以随时集成新的应用。 随着无线局域网(WLAN)产品迅速发展并走向成熟，许多企业为了提高员工的工作效率，开始部署无线网络。中学及大学在内的许多学校也开始实施无线网络，随着家庭电脑的普及和住房装修的高档化，家庭无线网络也成为一个潜在的市场。因此无线网络将会成为许多公共场所的必备基础设施。 将来的局域网的发展趋势必将是有线网络和无线网络共存，无线局域网作为一种灵活的数据通信系统，在建筑物和公共区域内，是固定局域网的有效延伸和补充。