1
第 2章
局域网与城域网
2
2.1 局域网的特点和拓扑结构
2.2 局域网参考模型
2.4 以太网技术
2.3 局域网的硬件组成
2.10 城域网简介
2.5 令牌环和令牌总线的工作原理
2.9 局域网结构化布线系统
2.6 交换式局域网与虚拟局域网
2.7 FDDI
2.8 客户 /服务器模式
本章内容
3
?特点
? 覆盖的地理范围有限
? 采用多种传输介质
? 传输速率很高, 传输可靠性好
? 传输控制比较简单
? 拓扑结构简单便于网络的控制与管理, 低层协
议也比较简单
? 采用了多种介质访问控制技术
2.1 局域网的特点和拓扑结构
?拓扑结构
星型、环型、总线型
4
局域网 广域网
体系结构 简单 复杂
网络拓扑 总线型、环型,无规则的
星型 网状结构
低层协议 比较简单 比较复杂
要解决的 如何管理多对结 如何充分利用
主要问题 点之间的通信 信道和通信设备
5
2.2 局域网参考模型
物理层
数据链路层
网络层
物理层
介质访问控制层
逻辑链路控制层
局域网协议与 OSI参考模型的关系
传输层
会话层
表示层
应用层
OSI参考模型
IEEE 802参考模型
MAC
LLC
2.2.1 局域网的体系结构
6
? LLC子层
?建立和释放与介质无关的数据链路的连接
?向高层提供 1个或多个访问服务点, 同一个结点的
多个进程可通过不同的服务点复用信道
?把高层来的数据分为若干个数据单元, 即帧, 接
收和发送帧, 并进行差错控制
? MAC子层
?管理链路上的通信，介质访问控制在这一层完成
?根据拓扑结构与传输介质，有多种访问控制方式
?进行差错的校验
7
? MAC地址
结点的物理地址
上层数据 校验码目标地址 源地址 其他信息
帧头 帧尾数据区
? MAC帧
MAC层把源和目标的 MAC地址放到帧中，再加
上头部和尾部，则形成 MAC帧，交给物理层
8
802.10 可互操
作的局域网安全
802.1 体系结构与网络互联
802.2 逻辑链路控制子层 LLC
802.4
令牌
总线
802.11
无线局
域网
802.9
综合局
域网
802.6
城域网
802.5
令牌环
图 2-2 IEEE 802 系列标准
802.3
CSMA/C
D
2.2.2 IEEE 802 标准
9
?局域网地址
即 MAC地址。 MAC地址或者是全球惟一（如
以太网），或者由管理员设置（如令牌环网）。
?单播地址
发给一个接收者的地址
?组播地址
发给一组接收者的地址
?广播地址
发给整个局域网端节点的地址
2.3 局域网的硬件组成
10
?网络服务器
基本功能是网络通信服务、管理和提供网络共
享资源，以及进行网络管理
可分为数据库服务器、文件服务器、打印服务
器、应用服务器等
运行的软件主要有：网络操作系统和服务器端
的服务软件
?网络工作站
用户为进行网络应用而使用的计算机
运行的软件有操作系统和各种网络应用软件。
其主要作用是提供网络应用界面、向网络服务
器发送服务请求、接收服务器传回的结果
11
?集线器（ Hub）
在逻辑上用集线器组成的局域网属于总线结构
集线器可以分为 10Mbps集线器,100Mbps集线器、
10/100Mbps自适应集线器等
集线器还可以分为可堆叠式集线器和普通集线器
?交换机
局域网交换机可以避免冲突、实现多对结点之间
的并发通信，增加整体带宽，提高局域网的性能
12
?网卡
?基本功能
?接口控制
?代码转换
?链路控制
?缓冲存储
?网卡可分为
?10Mbps网卡
?100Mbps网卡,10/100Mbps自适应网卡
?1000Mbps网卡
?10GMbps网卡
13
以太网是 20世纪 70年代开发、到 80年代形成的局域网规
范，是目前应用最广的局域网。
早期的以太网为总线拓扑结构，传输速率为 10Mbps。
之后出现双绞线以太网，介质访问控制方法没有改变，
传输速率仍为 10Mbps。
90年代出现了高速以太网，其传输速率可以达到
100Mbps和 1000Mbps。
以太网可以多种传输介质。在 IEEE802.3标准中，为不
同的传输介质制定了不同的物理层标准。
2.4 以太网技术
14
?有冲突检测的载波监听多路访问（ CSMA/CD）
① 监听信道是否空闲，如果空闲就立即发送数据，并继续监听
② 如果信道忙就一直监听，直到信道空闲，立即发送
③ 在传输过程中，一旦发现冲突，立即停止发送，并发送干扰
信号来强化冲突，以便让其他结点知道
④ 发送完干扰信号，等待一个随机时间再试图发送，即转到①
2.4.1 以太网的介质访问控制方式
准备发送
监听信道
发送数据并
继续监听
发送拥
挤信号
按后退策
略等待
信道空闲
信道忙
检测出冲突
再次尝试
15
? CSMA/CD的特点
?负载较轻时，效率比较高，网络的吞吐量比
较高；在重负载的情况下，由于冲突增加，
网络的吞吐量明显下降。
?发送和响应的时间延迟都不确定，所以时实
性差。
16
?粗缆连接
?传输速率为 10Mbps
?总线的最大长度为 500m
?总线上最多可以连接 100个收发器，两个收发
器之间的距离不能小于 2.5m
?收发器电缆（ AUI电缆）长度最多为 50m
?收发器的作用是提供正常的数据发送和接收，
并且进行冲突的检测
2.4.2 10兆位以太网
10兆位以太网的 MAC层采用 CSMA/CD，在物理
层有多种标准，采用的传输介质有同轴电缆、双
绞线、光纤
17粗缆以太网
粗缆以太网的连接
粗缆以太网的结构
网卡
计算机
网卡
计算机
网卡
计算机
AUI电缆收发器
终结器总线 （ 粗缆 ）
18
?细缆连接
?传输速率为 10Mbps
?总线的最大长度为 185m
网
卡
计算机
网
卡
计算机
网
卡
计算机
BNC连接器
终结器
细同轴电缆
?以太网的扩展
?使用中继器可以延长总线的长度
?任意两个节点之间不能超过 4个中继器
?中继器不能隔离冲突
19
?双绞线连接（ 10Base - T）
?介质 3类或 5类双绞线
?传输速率 10Mb/s
?物理拓扑结构 星型
?逻辑拓扑结构 总线型
?双绞线长度 小于 100米
?双绞线连接需要的设备
?集线器
?带有 RJ-45插口的以太网卡
?3类或 5类非屏蔽双绞线
?RJ-45插头
20
集
线
器
RJ-45
连接器 站
服务器站
双
绞
线
同轴电缆
21
?双绞线以太网的组网方式
?单集线器结构
?集线器连接同轴电缆
22
水平分布
?多集线器结构
多集线器级联
23
2.4.3 百兆位、千兆位、万兆位以太网
?交换与全双工
早期的以太网所有站点共享介质，采用半双工传输模式；
10BASE-T也采用半双工传输
当站点较多时，产生冲突的概率增加，以太网的性能会
下降
交换技术为每一个终端用户提供点到点的连接，为每个
要发送信息的结点提供一条独享的通道，避免了冲突，
可以实现 全双工传输
?全双工的优点
?可以增加通信的总容量
?消除了因使用 CSMA/CD对链路长度的限制，便于长
距离连接
24
?百兆位以太网（快速以太网）
100BASE-T标准由 10BASE-T标准发展而来，与
10BASE-T在网络拓扑结构、介质访问控制方式
等方面都保持一致，可以平滑升级
?100BASE-T支持的传输介质的标准
IEEE802.3 CSMA/CD
100BASE-X
100BASE-T4 100BASE-FX100BASE-TX
2根 5类非屏
蔽双绞线
2根屏蔽
双绞线
2根光纤4根 3类或 5类
非屏蔽双绞线
25
双绞线（ 10Mbps）
光纤（ 100Mbps）
双绞线（ 100Mbps）
交换机
交换机
交换机
集线器
集线器
快速以太网
26
?千兆位以太网
千兆位以太网的标准是 IEEE 802.3z和 IEEE 802.3ab，
保留了 10BASE-T的帧格式
即可半双工模式工作，也可全双工模式工作
半双工模式下仍使用 CSMA/CD，为保证有一定的
传输距离采用了“载波扩展”
工作于全双工模式时，采用全双工 /流量控制协议，
以避免出现拥塞和过载，全双工千兆位以太网不使
用 CSMA/CD
采用半双工模式的千兆位以太网的优点并不明显，
所以，千兆位以太网一般使用交换机组网，采用全
双工模式，很少采用半双工模式
27
?传输介质
?5类非屏蔽双绞线，长度不超过 100m
?屏蔽双绞线，长度不超过 25m
?波长为 1300nm的单模光纤，长度不超过
3000m
?波长为 850nm的多模光纤，长度不超过
300~550m
千兆位以太网支持多种传输介质
28
10/100兆
交换机
10兆线路
百兆线路
10/100兆
交换机10/100兆
交换机
千兆线路
千兆主干
交换机
千兆主干
交换机
千兆位以太网
29
?万兆位以太网
万兆位以太网 (10Gbps以太网 )标准是 IEEE802.3ae
用光纤作为传输介质
工作在全双工模式下，不使用 CSMA/CD
仍采用以太网的帧结构和帧长度，与 10Mbps、
100Mbps,1000Mbps以太网兼容
其传输距离为 300m~40km
万兆位以太网的是扩展以太网技术，使之进入城
域网和广域网领域
30
?万兆位以太网的技术特点
使用光纤，不再支持非屏蔽双绞线，从而可以满足城域
网的距离要求，并且保证了较大的带宽
采用全双工传输模式，不支持半双工，不存在介质访问
控制方式对传输距离的限制，进一步提高了带宽
在物理层采用两种编码技术，一种基于波分多路复用技
术，另一种是新的高效编码技术
仍采用以太网的帧结构和帧长度，便于升级
网络的传输速率和传输距离满足城域网的要求
以密集波分多路复用为基础，可以达到局域网、城域网、
广域网的无缝集成
31
?以太网的组网
以太网可分为共享式和交换式以太网，有多种传输速率，
组网时应考虑网络规模、应用特点、成本、通信流量、维
护量，以及互连等诸多因素
10Mbps以太网主要用于桌面系统或较小型网络应用，可
根据流量和用户数决定采用共享式还是交换式以太网
100Mbps以太网可以用于工作组级系统的连接，可采用交
换式以太网，并连接工作组级服务器
1000Mbps以太网大多用于园区主干网，或建筑物之间的
网络连接，以及部门级或企业级主干网，并连接部门级或
企业级服务器
10Gbps以太网主要用于高带宽、长距离的以太网连接、
企业局域网与城域网、广域网的连接，以及作为大型企业
的主干网络等等
32
2.5.1 令牌环的工作原理
令牌环网
令牌
2.5 令牌环和令牌总线的工作原理
?采用 IEEE802.5 标准。
?拓扑结构是环型，
?所有结点共享介质
?使用令牌进行介质访问控制
?不产生冲突
33
?令牌环网的特点
?只有截获令牌的结点才可以发送数据，不存
在发送数据的冲突
?可以实现多点传输 (可以把数据发给多个结点 )
?在负载较轻时效率较低；但在重负载时没有
解决冲突所占用的时间，效率比较高，网络
的吞吐量比较大
?支持优先级服务
?实现和维护比较复杂
34
2.5.2 令牌总线的工作原理
?采用 IEEE 802.4 标准
?采用总线型的物理拓扑
结构，但用传递令牌的
机制来进行介质的访问
控制
?在物理上是总线型网，
在逻辑上是环型网
A B C
GFD E
（ a）令牌总线
（ b）逻辑环
A
F C
B
D E
令牌
35
?令牌总线的特点
?不存在冲突，在重负载下，令牌总线具有较
高的吞吐量
?在轻负载时，效率就比较低
?每个结点等待令牌的时间是确定的
?令牌和数据在总线上直接发送，时间延迟比
令牌环小，时实性好
?主要缺点体现在它的复杂性上，逻辑环的维
护和实现都比较复杂
36
局域网
交换机
2.6 交换式局域网与虚拟局域网
?局域网交换机的原理
2.6.1 交换式局域网
?交换机在链路层上实现数据帧交换
?交换机通过自主学习建立 MAC地
址与端口的对照表
?交换机按照对照表把收到的数据帧
转发出去
?可以同时转发多对结点之间传输的数据
37
?直接交换方式
收到 MAC帧头端的目的地址后，即开始转发
?特点
?延迟小、交换速度快
?可能把有差错的帧也传到了目的结点
?不能连接传输速率不同的设备
?存储转发方式
接收完整的 MAC帧进行差错检验确定数据正确后，
再按目的地址查找对照表进行转发
?特点
?减少了差错，过滤掉了错误的帧
?而且可以连接传输速率不同的设备，
?但增加了延迟
?交换方式
38
?交换式以太网
使用以太网交换机构成星型结构
交换机的普通端口连接客户端计算机，上行端口
连接数据传输量很大的服务器
两个交换机也用上行端口连接
39
可用多个交换机构成树型结构
双绞线（ 10Mbps）
光纤（ 1000Mbps）
双绞线（ 100Mbps）
交换机
交换机
交换机
集线器
集线器
40
2.6.2 虚拟局域网
虚拟局域网是建立在交换技术基础之上的。
虚拟局域网是用软件的方法，把网络中的结点组合
成逻辑上的工作群体，称为逻辑工作组，使同一逻
辑工作组的结点如同“集中”在一起，好象被“连
接”在一个网段上一样。
通过软件来划分和管理逻辑工作组，由交换机按照
划分好的工作组完成通信管理。
工作组中结点的调整非常方便，如果工作组中某个
结点要移到其他工作组中，只需进行软件设置，而
不用移动物理设备
?虚拟局域网原理
41
逻辑工作组 1
逻辑工作组 2
逻辑工作组 3
交换机
交换机
交换机交换机
42
?虚拟局域网的逻辑结构
虚拟局域网 1
虚拟局域网 2
虚拟局域网 3
交换式局
域网
43
?虚拟局域网的实现方法
?按端口划分
把交换机上不同端口上连接的结点组成一个虚
拟局域网
?按 Mac地址划分
按结点 MAC地址划分虚拟局域网，当一个用户
从一个网段移到另一个网段时，不必重新设置
虚拟局域网
?按高层协议划分
例如按 IP地址,协议类型来划分，其延迟要长
一些
44
2.7 FDDI
FDDI
? FDDI的基本结构
?拓扑结构：双环结构
?传输速率,100Mbps
?传输介质：光纤
?介质访问控制方式：令牌
?传输距离（环路长度）,100km
45
主环
副环
?FDDI的可靠性
通过增加冗余环路来提高系统的可靠性
46
? FDDI的特点
?传输速率高
?传输距离长、覆盖范围大
?可靠性高
?安全性好
?可以动态分配传输能力
?成本高
47
? FDDI的工作原理
各结点共享传输介质
使用令牌进行介质访问控制，结点截获令牌后方
可发送数据
结点发送数据之后，立即释放令牌，其他结点可
再截获令牌并发送数据
环路上可能同时有多个结点发出的数据在流动，
提高了介质的利用率
D
C
C
D
C
D
A
B
C
D令牌A发给 C 的帧
B发给 D 的帧
49
?集中式的计算模式
2.8 客户 /服务器模式
集中式的计算模式
主机
终端
终端
终端
终端 网络
2.8.1 网络计算模式的发展
资源集中在主机上，所有计算和处理都
在主机上完成
50
?资源共享模式
资源共享模式
文件?
文件服
务器
磁盘
服务器作为资源共享的平台，存放共享的
软件和数据，计算在工作站完成，网络上
有大量的数据传送
51客户 /服务器模式
运算请求
服务器
运算结果
?客户 /服务器模式
应用分为前后端两部分，一项工作由客户
端程序和服务器端程序共同完成,网络上
只传输前端的请求和后端的计算结果
52
2.8.2 客户 /服务器模式的特点
?充分利用双方的计算能力，组成了一个分布式的
网络应用环境
?把具体的应用处理放到客户端进行，减轻了服务
器端的负担，利用了客户端的计算能力
?减少了网络流量，数据的处理集中在服务器端完
成，充分利用了服务器的处理能力
?由于网络流量减少，数据处理在功能强大的服务
器上完成，使得响应时间缩短
?可以把数据与应用程序相隔离，保证了数据的独
立性、完整性和安全性
53
2.8.3 客户 /服务器的三层结构
客户
(用户界面 )
数据库服务器
(管理数据库 )
应用服务器
(实现应用逻辑 )
三层客户 /服务器模型
客户端只管理与用户的交互界面，不必安装很多
软件，便于提供统一的操作界面
应用服务器实现应用逻辑，管理与数据库服务器
的连接
数据库服务器进行数据的维护和检索
54
?应用服务器主要完成的工作
?实现系统的应用逻辑
?代理客户对后端资源的访问，为资源访问提供
了一层安全保护
?协调系统资源，对业务处理进行管理
?管理到后端系统的连接
WWW中的三层客户 /服务器结构
浏览器 数据库数据库服务器Web服务器
55
?特点
?布线系统的结构与当前所连接设备的位置无关
?兼容不同厂家的通信设备，具有相对的独立性
?符合国际标准，具有灵活性和开放性。综合各
个子系统，统一布线，插接件标准化，施工简单
?有一定的稳定性和前瞻性，可以在较长时期内
适应网络扩充和发展的需要
2.9 局域网结构化布线系统
56
建筑群
子系统
垂直布线
子系统
水平布线子系统管理区
子系统
工作区子系统
设备间
子系统
57
2.10 城域网简介（ DQDB）
? DQDB的结构
DQDB的双总线结构
站点 站点站点站点
总线 A
总线 B
总线 A头端 总线 B头端
?时隙的结构
控制
字节 头部信息 段负载
1字节 4字节 48字节
58
? DQDB的特点
?传输速率高,34Mbps ~ 155Mbps
?覆盖范围广。单一的 DQDB子网的传输距离从
几公里到几十公里，可以用网桥或路由器连接
DQDB子网覆盖更大的范围
?使用双总线，提高了网络的整体带宽
?支持 IEEE 802.2，与 IEEE 802系列局域网兼容
分组长度固定，与 ATM一致
?支持多种传输介质。可以使用同轴电缆和光纤
做为总线
?支持无连接服务、面向连接的服务和等时服务
等多种服务
第 2章
局域网与城域网
2
2.1 局域网的特点和拓扑结构
2.2 局域网参考模型
2.4 以太网技术
2.3 局域网的硬件组成
2.10 城域网简介
2.5 令牌环和令牌总线的工作原理
2.9 局域网结构化布线系统
2.6 交换式局域网与虚拟局域网
2.7 FDDI
2.8 客户 /服务器模式
本章内容
3
?特点
? 覆盖的地理范围有限
? 采用多种传输介质
? 传输速率很高, 传输可靠性好
? 传输控制比较简单
? 拓扑结构简单便于网络的控制与管理, 低层协
议也比较简单
? 采用了多种介质访问控制技术
2.1 局域网的特点和拓扑结构
?拓扑结构
星型、环型、总线型
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局域网 广域网
体系结构 简单 复杂
网络拓扑 总线型、环型,无规则的
星型 网状结构
低层协议 比较简单 比较复杂
要解决的 如何管理多对结 如何充分利用
主要问题 点之间的通信 信道和通信设备
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2.2 局域网参考模型
物理层
数据链路层
网络层
物理层
介质访问控制层
逻辑链路控制层
局域网协议与 OSI参考模型的关系
传输层
会话层
表示层
应用层
OSI参考模型
IEEE 802参考模型
MAC
LLC
2.2.1 局域网的体系结构
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? LLC子层
?建立和释放与介质无关的数据链路的连接
?向高层提供 1个或多个访问服务点, 同一个结点的
多个进程可通过不同的服务点复用信道
?把高层来的数据分为若干个数据单元, 即帧, 接
收和发送帧, 并进行差错控制
? MAC子层
?管理链路上的通信，介质访问控制在这一层完成
?根据拓扑结构与传输介质，有多种访问控制方式
?进行差错的校验
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? MAC地址
结点的物理地址
上层数据 校验码目标地址 源地址 其他信息
帧头 帧尾数据区
? MAC帧
MAC层把源和目标的 MAC地址放到帧中，再加
上头部和尾部，则形成 MAC帧，交给物理层
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802.10 可互操
作的局域网安全
802.1 体系结构与网络互联
802.2 逻辑链路控制子层 LLC
802.4
令牌
总线
802.11
无线局
域网
802.9
综合局
域网
802.6
城域网
802.5
令牌环
图 2-2 IEEE 802 系列标准
802.3
CSMA/C
D
2.2.2 IEEE 802 标准
9
?局域网地址
即 MAC地址。 MAC地址或者是全球惟一（如
以太网），或者由管理员设置（如令牌环网）。
?单播地址
发给一个接收者的地址
?组播地址
发给一组接收者的地址
?广播地址
发给整个局域网端节点的地址
2.3 局域网的硬件组成
10
?网络服务器
基本功能是网络通信服务、管理和提供网络共
享资源，以及进行网络管理
可分为数据库服务器、文件服务器、打印服务
器、应用服务器等
运行的软件主要有：网络操作系统和服务器端
的服务软件
?网络工作站
用户为进行网络应用而使用的计算机
运行的软件有操作系统和各种网络应用软件。
其主要作用是提供网络应用界面、向网络服务
器发送服务请求、接收服务器传回的结果
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?集线器（ Hub）
在逻辑上用集线器组成的局域网属于总线结构
集线器可以分为 10Mbps集线器,100Mbps集线器、
10/100Mbps自适应集线器等
集线器还可以分为可堆叠式集线器和普通集线器
?交换机
局域网交换机可以避免冲突、实现多对结点之间
的并发通信，增加整体带宽，提高局域网的性能
12
?网卡
?基本功能
?接口控制
?代码转换
?链路控制
?缓冲存储
?网卡可分为
?10Mbps网卡
?100Mbps网卡,10/100Mbps自适应网卡
?1000Mbps网卡
?10GMbps网卡
13
以太网是 20世纪 70年代开发、到 80年代形成的局域网规
范，是目前应用最广的局域网。
早期的以太网为总线拓扑结构，传输速率为 10Mbps。
之后出现双绞线以太网，介质访问控制方法没有改变，
传输速率仍为 10Mbps。
90年代出现了高速以太网，其传输速率可以达到
100Mbps和 1000Mbps。
以太网可以多种传输介质。在 IEEE802.3标准中，为不
同的传输介质制定了不同的物理层标准。
2.4 以太网技术
14
?有冲突检测的载波监听多路访问（ CSMA/CD）
① 监听信道是否空闲，如果空闲就立即发送数据，并继续监听
② 如果信道忙就一直监听，直到信道空闲，立即发送
③ 在传输过程中，一旦发现冲突，立即停止发送，并发送干扰
信号来强化冲突，以便让其他结点知道
④ 发送完干扰信号，等待一个随机时间再试图发送，即转到①
2.4.1 以太网的介质访问控制方式
准备发送
监听信道
发送数据并
继续监听
发送拥
挤信号
按后退策
略等待
信道空闲
信道忙
检测出冲突
再次尝试
15
? CSMA/CD的特点
?负载较轻时，效率比较高，网络的吞吐量比
较高；在重负载的情况下，由于冲突增加，
网络的吞吐量明显下降。
?发送和响应的时间延迟都不确定，所以时实
性差。
16
?粗缆连接
?传输速率为 10Mbps
?总线的最大长度为 500m
?总线上最多可以连接 100个收发器，两个收发
器之间的距离不能小于 2.5m
?收发器电缆（ AUI电缆）长度最多为 50m
?收发器的作用是提供正常的数据发送和接收，
并且进行冲突的检测
2.4.2 10兆位以太网
10兆位以太网的 MAC层采用 CSMA/CD，在物理
层有多种标准，采用的传输介质有同轴电缆、双
绞线、光纤
17粗缆以太网
粗缆以太网的连接
粗缆以太网的结构
网卡
计算机
网卡
计算机
网卡
计算机
AUI电缆收发器
终结器总线 （ 粗缆 ）
18
?细缆连接
?传输速率为 10Mbps
?总线的最大长度为 185m
网
卡
计算机
网
卡
计算机
网
卡
计算机
BNC连接器
终结器
细同轴电缆
?以太网的扩展
?使用中继器可以延长总线的长度
?任意两个节点之间不能超过 4个中继器
?中继器不能隔离冲突
19
?双绞线连接（ 10Base - T）
?介质 3类或 5类双绞线
?传输速率 10Mb/s
?物理拓扑结构 星型
?逻辑拓扑结构 总线型
?双绞线长度 小于 100米
?双绞线连接需要的设备
?集线器
?带有 RJ-45插口的以太网卡
?3类或 5类非屏蔽双绞线
?RJ-45插头
20
集
线
器
RJ-45
连接器 站
服务器站
双
绞
线
同轴电缆
21
?双绞线以太网的组网方式
?单集线器结构
?集线器连接同轴电缆
22
水平分布
?多集线器结构
多集线器级联
23
2.4.3 百兆位、千兆位、万兆位以太网
?交换与全双工
早期的以太网所有站点共享介质，采用半双工传输模式；
10BASE-T也采用半双工传输
当站点较多时，产生冲突的概率增加，以太网的性能会
下降
交换技术为每一个终端用户提供点到点的连接，为每个
要发送信息的结点提供一条独享的通道，避免了冲突，
可以实现 全双工传输
?全双工的优点
?可以增加通信的总容量
?消除了因使用 CSMA/CD对链路长度的限制，便于长
距离连接
24
?百兆位以太网（快速以太网）
100BASE-T标准由 10BASE-T标准发展而来，与
10BASE-T在网络拓扑结构、介质访问控制方式
等方面都保持一致，可以平滑升级
?100BASE-T支持的传输介质的标准
IEEE802.3 CSMA/CD
100BASE-X
100BASE-T4 100BASE-FX100BASE-TX
2根 5类非屏
蔽双绞线
2根屏蔽
双绞线
2根光纤4根 3类或 5类
非屏蔽双绞线
25
双绞线（ 10Mbps）
光纤（ 100Mbps）
双绞线（ 100Mbps）
交换机
交换机
交换机
集线器
集线器
快速以太网
26
?千兆位以太网
千兆位以太网的标准是 IEEE 802.3z和 IEEE 802.3ab，
保留了 10BASE-T的帧格式
即可半双工模式工作，也可全双工模式工作
半双工模式下仍使用 CSMA/CD，为保证有一定的
传输距离采用了“载波扩展”
工作于全双工模式时，采用全双工 /流量控制协议，
以避免出现拥塞和过载，全双工千兆位以太网不使
用 CSMA/CD
采用半双工模式的千兆位以太网的优点并不明显，
所以，千兆位以太网一般使用交换机组网，采用全
双工模式，很少采用半双工模式
27
?传输介质
?5类非屏蔽双绞线，长度不超过 100m
?屏蔽双绞线，长度不超过 25m
?波长为 1300nm的单模光纤，长度不超过
3000m
?波长为 850nm的多模光纤，长度不超过
300~550m
千兆位以太网支持多种传输介质
28
10/100兆
交换机
10兆线路
百兆线路
10/100兆
交换机10/100兆
交换机
千兆线路
千兆主干
交换机
千兆主干
交换机
千兆位以太网
29
?万兆位以太网
万兆位以太网 (10Gbps以太网 )标准是 IEEE802.3ae
用光纤作为传输介质
工作在全双工模式下，不使用 CSMA/CD
仍采用以太网的帧结构和帧长度，与 10Mbps、
100Mbps,1000Mbps以太网兼容
其传输距离为 300m~40km
万兆位以太网的是扩展以太网技术，使之进入城
域网和广域网领域
30
?万兆位以太网的技术特点
使用光纤，不再支持非屏蔽双绞线，从而可以满足城域
网的距离要求，并且保证了较大的带宽
采用全双工传输模式，不支持半双工，不存在介质访问
控制方式对传输距离的限制，进一步提高了带宽
在物理层采用两种编码技术，一种基于波分多路复用技
术，另一种是新的高效编码技术
仍采用以太网的帧结构和帧长度，便于升级
网络的传输速率和传输距离满足城域网的要求
以密集波分多路复用为基础，可以达到局域网、城域网、
广域网的无缝集成
31
?以太网的组网
以太网可分为共享式和交换式以太网，有多种传输速率，
组网时应考虑网络规模、应用特点、成本、通信流量、维
护量，以及互连等诸多因素
10Mbps以太网主要用于桌面系统或较小型网络应用，可
根据流量和用户数决定采用共享式还是交换式以太网
100Mbps以太网可以用于工作组级系统的连接，可采用交
换式以太网，并连接工作组级服务器
1000Mbps以太网大多用于园区主干网，或建筑物之间的
网络连接，以及部门级或企业级主干网，并连接部门级或
企业级服务器
10Gbps以太网主要用于高带宽、长距离的以太网连接、
企业局域网与城域网、广域网的连接，以及作为大型企业
的主干网络等等
32
2.5.1 令牌环的工作原理
令牌环网
令牌
2.5 令牌环和令牌总线的工作原理
?采用 IEEE802.5 标准。
?拓扑结构是环型，
?所有结点共享介质
?使用令牌进行介质访问控制
?不产生冲突
33
?令牌环网的特点
?只有截获令牌的结点才可以发送数据，不存
在发送数据的冲突
?可以实现多点传输 (可以把数据发给多个结点 )
?在负载较轻时效率较低；但在重负载时没有
解决冲突所占用的时间，效率比较高，网络
的吞吐量比较大
?支持优先级服务
?实现和维护比较复杂
34
2.5.2 令牌总线的工作原理
?采用 IEEE 802.4 标准
?采用总线型的物理拓扑
结构，但用传递令牌的
机制来进行介质的访问
控制
?在物理上是总线型网，
在逻辑上是环型网
A B C
GFD E
（ a）令牌总线
（ b）逻辑环
A
F C
B
D E
令牌
35
?令牌总线的特点
?不存在冲突，在重负载下，令牌总线具有较
高的吞吐量
?在轻负载时，效率就比较低
?每个结点等待令牌的时间是确定的
?令牌和数据在总线上直接发送，时间延迟比
令牌环小，时实性好
?主要缺点体现在它的复杂性上，逻辑环的维
护和实现都比较复杂
36
局域网
交换机
2.6 交换式局域网与虚拟局域网
?局域网交换机的原理
2.6.1 交换式局域网
?交换机在链路层上实现数据帧交换
?交换机通过自主学习建立 MAC地
址与端口的对照表
?交换机按照对照表把收到的数据帧
转发出去
?可以同时转发多对结点之间传输的数据
37
?直接交换方式
收到 MAC帧头端的目的地址后，即开始转发
?特点
?延迟小、交换速度快
?可能把有差错的帧也传到了目的结点
?不能连接传输速率不同的设备
?存储转发方式
接收完整的 MAC帧进行差错检验确定数据正确后，
再按目的地址查找对照表进行转发
?特点
?减少了差错，过滤掉了错误的帧
?而且可以连接传输速率不同的设备，
?但增加了延迟
?交换方式
38
?交换式以太网
使用以太网交换机构成星型结构
交换机的普通端口连接客户端计算机，上行端口
连接数据传输量很大的服务器
两个交换机也用上行端口连接
39
可用多个交换机构成树型结构
双绞线（ 10Mbps）
光纤（ 1000Mbps）
双绞线（ 100Mbps）
交换机
交换机
交换机
集线器
集线器
40
2.6.2 虚拟局域网
虚拟局域网是建立在交换技术基础之上的。
虚拟局域网是用软件的方法，把网络中的结点组合
成逻辑上的工作群体，称为逻辑工作组，使同一逻
辑工作组的结点如同“集中”在一起，好象被“连
接”在一个网段上一样。
通过软件来划分和管理逻辑工作组，由交换机按照
划分好的工作组完成通信管理。
工作组中结点的调整非常方便，如果工作组中某个
结点要移到其他工作组中，只需进行软件设置，而
不用移动物理设备
?虚拟局域网原理
41
逻辑工作组 1
逻辑工作组 2
逻辑工作组 3
交换机
交换机
交换机交换机
42
?虚拟局域网的逻辑结构
虚拟局域网 1
虚拟局域网 2
虚拟局域网 3
交换式局
域网
43
?虚拟局域网的实现方法
?按端口划分
把交换机上不同端口上连接的结点组成一个虚
拟局域网
?按 Mac地址划分
按结点 MAC地址划分虚拟局域网，当一个用户
从一个网段移到另一个网段时，不必重新设置
虚拟局域网
?按高层协议划分
例如按 IP地址,协议类型来划分，其延迟要长
一些
44
2.7 FDDI
FDDI
? FDDI的基本结构
?拓扑结构：双环结构
?传输速率,100Mbps
?传输介质：光纤
?介质访问控制方式：令牌
?传输距离（环路长度）,100km
45
主环
副环
?FDDI的可靠性
通过增加冗余环路来提高系统的可靠性
46
? FDDI的特点
?传输速率高
?传输距离长、覆盖范围大
?可靠性高
?安全性好
?可以动态分配传输能力
?成本高
47
? FDDI的工作原理
各结点共享传输介质
使用令牌进行介质访问控制，结点截获令牌后方
可发送数据
结点发送数据之后，立即释放令牌，其他结点可
再截获令牌并发送数据
环路上可能同时有多个结点发出的数据在流动，
提高了介质的利用率
D
C
C
D
C
D
A
B
C
D令牌A发给 C 的帧
B发给 D 的帧
49
?集中式的计算模式
2.8 客户 /服务器模式
集中式的计算模式
主机
终端
终端
终端
终端 网络
2.8.1 网络计算模式的发展
资源集中在主机上，所有计算和处理都
在主机上完成
50
?资源共享模式
资源共享模式
文件?
文件服
务器
磁盘
服务器作为资源共享的平台，存放共享的
软件和数据，计算在工作站完成，网络上
有大量的数据传送
51客户 /服务器模式
运算请求
服务器
运算结果
?客户 /服务器模式
应用分为前后端两部分，一项工作由客户
端程序和服务器端程序共同完成,网络上
只传输前端的请求和后端的计算结果
52
2.8.2 客户 /服务器模式的特点
?充分利用双方的计算能力，组成了一个分布式的
网络应用环境
?把具体的应用处理放到客户端进行，减轻了服务
器端的负担，利用了客户端的计算能力
?减少了网络流量，数据的处理集中在服务器端完
成，充分利用了服务器的处理能力
?由于网络流量减少，数据处理在功能强大的服务
器上完成，使得响应时间缩短
?可以把数据与应用程序相隔离，保证了数据的独
立性、完整性和安全性
53
2.8.3 客户 /服务器的三层结构
客户
(用户界面 )
数据库服务器
(管理数据库 )
应用服务器
(实现应用逻辑 )
三层客户 /服务器模型
客户端只管理与用户的交互界面，不必安装很多
软件，便于提供统一的操作界面
应用服务器实现应用逻辑，管理与数据库服务器
的连接
数据库服务器进行数据的维护和检索
54
?应用服务器主要完成的工作
?实现系统的应用逻辑
?代理客户对后端资源的访问，为资源访问提供
了一层安全保护
?协调系统资源，对业务处理进行管理
?管理到后端系统的连接
WWW中的三层客户 /服务器结构
浏览器 数据库数据库服务器Web服务器
55
?特点
?布线系统的结构与当前所连接设备的位置无关
?兼容不同厂家的通信设备，具有相对的独立性
?符合国际标准，具有灵活性和开放性。综合各
个子系统，统一布线，插接件标准化，施工简单
?有一定的稳定性和前瞻性，可以在较长时期内
适应网络扩充和发展的需要
2.9 局域网结构化布线系统
56
建筑群
子系统
垂直布线
子系统
水平布线子系统管理区
子系统
工作区子系统
设备间
子系统
57
2.10 城域网简介（ DQDB）
? DQDB的结构
DQDB的双总线结构
站点 站点站点站点
总线 A
总线 B
总线 A头端 总线 B头端
?时隙的结构
控制
字节 头部信息 段负载
1字节 4字节 48字节
58
? DQDB的特点
?传输速率高,34Mbps ~ 155Mbps
?覆盖范围广。单一的 DQDB子网的传输距离从
几公里到几十公里，可以用网桥或路由器连接
DQDB子网覆盖更大的范围
?使用双总线，提高了网络的整体带宽
?支持 IEEE 802.2，与 IEEE 802系列局域网兼容
分组长度固定，与 ATM一致
?支持多种传输介质。可以使用同轴电缆和光纤
做为总线
?支持无连接服务、面向连接的服务和等时服务
等多种服务
