中国医科大学：《计算机网络实用教程》课程教学资源（PPT讲稿）高速局域网技术、交换式局域网技术、虚拟局域网技术、主要的城域网技术

中国医科大学计算机中心 计算机网络实用教程 45高速局域网技术 45.1高速局域网的研究方法 高速局域网的发展 推动局域网发展的直接因素是个人计算机的广泛应 用。在过去的20年中,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了上千倍。个人 计算机处理速度迅速上升,而价格却在飞快下降, 这进一步促进了个人计算机广泛的应用。大量用于 办公自动化与信息处理的计算机必然要连网,这就 使局域网的规模不断增大,网络通信量的进一步增 加。同时,个人计算机也已从初期简单的文字处理、 管理信息等应用发展到分布式计算、多媒体应用

计算机网络实用教程 4.5 高速局域网技术 4.5.1 高速局域网的研究方法 1. 高速局域网的发展 • 推动局域网发展的直接因素是个人计算机的广泛应 用。在过去的20年中，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了上千倍。个人 计算机处理速度迅速上升，而价格却在飞快下降， 这进一步促进了个人计算机广泛的应用。大量用于 办公自动化与信息处理的计算机必然要连网，这就 使局域网的规模不断增大，网络通信量的进一步增 加。同时，个人计算机也已从初期简单的文字处理、 管理信息等应用发展到分布式计算、多媒体应用

中国医科大学计算机中心 计算机网络实用教程 用户对局域网的带宽与性能提出了更高的要求。 传统的局域网技术是建立在"共享介质"的基础上, 网中所有结点共享一条公共通信传输介质,需要使 用介质访问控制方法来控制结点传输数据。在网络 技术中,人们经常将数据传输速率简称为带宽。例 如,如果以太网的数据传输速率为10Mbps,那么 它的带宽是10Mbps。如果局域网中有n个结点,那 么每个结点平均能分配到的带宽为10Mbps。显然, 随着局域网规模不断扩大,结点数的不断增加,每 个结点平均能分配到的带宽将越来越少。因此,当 网络结点数增大,网络通信负荷加重时,冲突和重 发现象将大量发生,网络效率与网络服务质量将会 急剧下降

计算机网络实用教程 用户对局域网的带宽与性能提出了更高的要求。 • 传统的局域网技术是建立在"共享介质"的基础上， 网中所有结点共享一条公共通信传输介质，需要使 用介质访问控制方法来控制结点传输数据。在网络 技术中，人们经常将数据传输速率简称为带宽。例 如，如果以太网的数据传输速率为10Mbps，那么 它的带宽是10Mbps。如果局域网中有n个结点，那 么每个结点平均能分配到的带宽为10Mbps/n。显然， 随着局域网规模不断扩大，结点数的不断增加，每 个结点平均能分配到的带宽将越来越少。因此，当 网络结点数增大，网络通信负荷加重时，冲突和重 发现象将大量发生，网络效率与网络服务质量将会 急剧下降

中国医科大学计算机中心 计算机网络实用教程 为了克服网络规模与网络性能之间的矛盾,人们提 出了以下几种解决方案: ·(1)提高 ethernet的数据传输速率,从10Mbps提高 到100Mbps,甚至1Gbps、10Gbps,这就导致了高 速局域网的研究与产品的开发。在这个方案中,无 论局域网的数据传输速率提高到100Mbps还是 GBps、10Gbps,它的介质访问控制仍采用 CSMA/CD方法。 (2)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,这就导致了局域网互连技术的发展。 网桥与路由器可以隔离子网之间的交通量,使每个 子网作为一个独立的小型局域网。通过减少每个子

计算机网络实用教程 • 为了克服网络规模与网络性能之间的矛盾，人们提 出了以下几种解决方案： • (1) 提高Ethernet的数据传输速率，从10Mbps提高 到100Mbps，甚至1Gbps、10Gbps，这就导致了高 速局域网的研究与产品的开发。在这个方案中，无 论局域网的数据传输速率提高到100Mbps还是 1Gbps、10Gbps，它的介质访问控制仍采用 CSMA/CD方法。 • (2) 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，这就导致了局域网互连技术的发展。 网桥与路由器可以隔离子网之间的交通量，使每个 子网作为一个独立的小型局域网。通过减少每个子

中国医科大学计算机中心 计算机网络实用教程 网内部结点数n的方法,使每个子网的网络性能得 到改善,而每个子网的介质访问控制仍采用 CSMA/CD的方法。 (3)将"共享介质方式改为交换方式",这就导致 了"交换局域网技术的发展。交换局域网的核心设 备是局域网交换机,局域网交换机可以在它的多个 端口之间建立多个并发连接。 局域网的分类方法 从目前的发展情况来看,局域网可以分为以下两类: 共享介质局域网( shared lan)、交换式局域网 (switched LAN) 局域网产品之间的关系如图410所示。共享介质局 域网可以分为以太网、令牌总线、令牌环与FDDI

计算机网络实用教程 网内部结点数n的方法，使每个子网的网络性能得 到改善，而每个子网的介质访问控制仍采用 CSMA/CD的方法。 • (3) 将"共享介质方式"改为"交换方式"，这就导致 了"交换局域网"技术的发展。交换局域网的核心设 备是局域网交换机，局域网交换机可以在它的多个 端口之间建立多个并发连接。 2. 局域网的分类方法 • 从目前的发展情况来看，局域网可以分为以下两类： 共享介质局域网（shared LAN）、交换式局域网 （switched LAN）。 • 局域网产品之间的关系如图4.10所示。共享介质局 域网可以分为以太网、令牌总线、令牌环与FDDI

中国医科大学计算机中心 计算机网络实用教程 以及在此基础上发展起来的快速以太网、千兆以太 网、FDDIⅡ等。交换式局域网可以分为交换式以 太网、ATM局域网仿真、 IP over atm与MPOA, 以及在此基础上发展起来的虚拟局域网。 以太网 快速以太网千兆以太网 共享介质局域网 令牌总线 令牌 环 FDDI FDDIⅡl FFOL 局域网 交换式以太网 ATM局域网仿真 虚拟局域网 交换式局域网 IP over ATM MPOA 图410

计算机网络实用教程 以及在此基础上发展起来的快速以太网、千兆以太 网、FDDI Ⅱ等。交换式局域网可以分为交换式以 太网、ATM局域网仿真、IP over ATM与MPOA， 以及在此基础上发展起来的虚拟局域网。 图 4.10

中国医科大学计算机中心 计算机网络实用教程 45.2快速以太网 传统的共享介质局域网主要有以太网、令牌总线与 令牌环,而目前应用最广泛的是以太网。人们认为, 90年代局域网技术的一大突破是使用非屏蔽双绞线 的10BASE标准的出现。10 BASE-T标准的广泛 应用导致了结构化布线技术的出现,使得使用非屏 蔽双绞线、速率为10Mbps的以太网遍布世界各地 快速以太网的发展 随着局域网应用的深入,用户对局域网带宽提出了 更高的要求。人们只有两条路可以选择:要么重新 设计一种新的局域网体系结构与介质访问控制方法, 去取代传统的局域网技术;要么保持传统的局域网 体系结构与介质控制方法不变,设法提高局域网的 传统速率

计算机网络实用教程 4.5.2 快速以太网 • 传统的共享介质局域网主要有以太网、令牌总线与 令牌环，而目前应用最广泛的是以太网。人们认为， 90年代局域网技术的一大突破是使用非屏蔽双绞线 的10 BASE-T标准的出现。10 BASE-T标准的广泛 应用导致了结构化布线技术的出现，使得使用非屏 蔽双绞线、速率为10Mbps的以太网遍布世界各地。 1. 快速以太网的发展 • 随着局域网应用的深入，用户对局域网带宽提出了 更高的要求。人们只有两条路可以选择：要么重新 设计一种新的局域网体系结构与介质访问控制方法， 去取代传统的局域网技术；要么保持传统的局域网 体系结构与介质控制方法不变，设法提高局域网的 传统速率

中国医科大学计算机中心 计算机网络实用教程 对目前已大量存在的以太网来说,要保护用户已有 的投资,同时又要增加网络的带宽,快速以太网 ( fast ethernet)是符合后一种要求的新一代高速 局域网。 快速以太网的传输速率比普通以太网快10倍,数据 传输速率达到了100Mbps。快速以太网保留着传统 以太网的所有特征,包括相同的数据帧格式、介质 访问控制方法与组网方法,只是将每个比特的发送 时间由100n降低到了10ns。1995年9月,IEEE802 委员会正式批准了快速以太网标准(IEEE8023

计算机网络实用教程 对目前已大量存在的以太网来说，要保护用户已有 的投资，同时又要增加网络的带宽，快速以太网 （fast Ethernet）是符合后一种要求的新一代高速 局域网。 • 快速以太网的传输速率比普通以太网快10倍，数据 传输速率达到了100Mbps。快速以太网保留着传统 以太网的所有特征，包括相同的数据帧格式、介质 访问控制方法与组网方法，只是将每个比特的发送 时间由100ns降低到了10ns。1995年9月，IEEE 802 委员会正式批准了快速以太网标准（IEEE 802.3 u）

中国医科大学计算机中心 计算机网络实用教程 2.快速以太网的协议结构 IEEE8023u标准在LLC子层使用IEEE8022标准, 在MAC子层使用 CSMA/CD方法,只是在物理层作 了一些必要的调整,定义了新的物理层标准(100 BASE-T)。100 BASE-T标准定义了介质专用接口 (MI, media independent interface),它将MAC 子层与物理层分隔开来。这样,物理层在实现 100Mbps速率时所使用的传输介质和信号编码方式 的变化不会影响MAC子层。快速以太网的协议结 构如图4所示

计算机网络实用教程 2. 快速以太网的协议结构 • IEEE 802.3 u标准在LLC子层使用IEEE 802.2标准， 在MAC子层使用CSMA/CD方法，只是在物理层作 了一些必要的调整，定义了新的物理层标准（100 BASE-T）。100 BASE-T标准定义了介质专用接口 （MII，media independent interface），它将MAC 子层与物理层分隔开来。这样，物理层在实现 100Mbps 速率时所使用的传输介质和信号编码方式 的变化不会影响MAC子层。快速以太网的协议结 构如图4.11所示

中国医科大学计算机中心 计算机网络实用教程 IEEE 802.2 LLC IEEE 802. 3 MAC MI(功能与AU相同) 100 BASE-TX 100 BASE-T4 100 BASE-FX 两对5类线或STP 四对3,4,5类UTP 光纤 100 BASE-T集线器 图411

计算机网络实用教程 图 4.11

中国医科大学计算机中心 计算机网络实用教程 100 BASE-T标准可以支持多种传输介质。目前, 100 BASE-T有以下三种有关传输介质的标准: (1)100 BASE-TX支持两对类非屏蔽双绞线(UTP) 或两对一类屏蔽双绞线(STP)。一对5类UTP或 对一类STP用于发送,而另一对双绞线用于接收 因此,100 BASE-TX是一个全双工系统,每个结点 可以同时以100Mbps的速率发送与接收数据。 (2)100 BASE-T4支持4对3类非屏蔽双绞线,其中3 对用于数据传输,一对用于冲突检测。 ·(3)100BASE-FX支持2芯的多模或单模光纤。100 BASE-FX主要是用作高速主干网,从结点到集线器 的距离可以达到2km,它是一种全双工系统

计算机网络实用教程 • 100 BASE-T标准可以支持多种传输介质。目前， 100 BASE-T有以下三种有关传输介质的标准： • (1) 100 BASE-TX支持两对5类非屏蔽双绞线（UTP） 或两对一类屏蔽双绞线（STP）。一对5类UTP或一 对一类STP用于发送，而另一对双绞线用于接收。 因此，100 BASE-TX是一个全双工系统，每个结点 可以同时以100Mbps的速率发送与接收数据。 • (2) 100 BASE-T 4支持4对3类非屏蔽双绞线，其中3 对用于数据传输，一对用于冲突检测。 • (3) 100 BASE-FX支持2芯的多模或单模光纤。100 BASE-FX主要是用作高速主干网，从结点到集线器 的距离可以达到2km，它是一种全双工系统