第 4章 计算机局域网络
杜煜
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 2
本章介绍的具体内容
? 局域网的特性、标准、以及决定局域网的关键技
术；
? 以太网的产生、种类和发展；
? 各种高速网络的种类及技术特点；
? 网络交换的概念以及交换式以太网；
? 虚拟局域网的概念、特点和划分方法；
? 无线局域网的特点；
? 局域网的连接设备及应用；
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局域网的特点
? 局域网的主要特点：
? 较小的地域范围
? 高传输速率和低误码率
? 面向的用户比较集中
? 使用多种传输介质
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局域网的层次结构
? IEEE 802标准遵循 ISO/OSI参考模型的原则，解决最低两
层（即物理层和数据链路层）的功能以及与网络层的接口
服务、网际互连有关的高层功能。
? IEEE 802 LAN参考模型与 ISO/OSI参考模型的对应关系：
其 他 高 层
网 络 层
逻 辑 链 路 控 制 子 层 ( L L C )
媒 体 访 问 控 制 子 层 ( M A C )
物 理 层
数 据 链 路 层
物 理 层
O S I 参 考 模 型 I E E E 8 0 2 L A N 参 考 模 型
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IEEE 802 LAN的物理层
? IEEE 802局域网参考模型中的物理层：
? 实现比特流的传输与接收，数据的同步控制等。
? IEEE 802规定了局域网物理层所使用的信号与编码、
传输介质、拓扑结构和传输速率等规范。
? 采用基带信号传输；
? 数据的编码采用曼彻斯特编码；
? 传输介质可以是双绞线、同轴电缆和光缆等；
? 拓扑结构可以是总线型、树型、星型和环型；
? 传输速率有 10Mbps,16Mbps,100Mbps,1000Mbps。
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IEEE 802 LAN的数据链路层
? LAN的数据链路层分为两个功能子层：
? 逻辑链路控制子层（ LLC）
? 介质访问控制子层（ MAC）
? LLC子层和 MAC子层的功能
? 将数据组成帧，并对数据帧进行顺序控制、差错控制
和流量控制，使不可靠的物理链路变为可靠的链路。
? LAN可以支持多重访问，即实现数据帧的单播、广播
和多播；
? 划分 LLC和 MAC子层的目的
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IEEE 802标准系列
? 802.1 A：网络管理和性能测量；
B：概述、体系结构、网络互连；
? 802.2 LLC的功能；
? 802.3 CSMA/CD 总线网的 MAC和物理层的规
范；
? 802.4 Token Bus令牌总线网的 MAC和物理层
的规范；
? 802.5 Token Ring令牌环网的 MAC和物理层的
规范；
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?802.6 分布队列双总线 DQDB –MAN城域网标准；
? 802.7 宽带技术；
? 802.8 光纤技术（光纤分布数据接口 FDDI）；
? 802.9 综合业务数字网 ISDN；
? 802.10 局域网安全技术；
? 802.11 无线局域网；
IEEE 802标准系列
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IEEE 802标准之间的关系
802.3
CSMA/CD
MAC
物理层
802.4
令牌总线
MAC
物理层
802.5
令牌环
MAC
物理层
802.6
MAN
MAC
物理层
802.9
语音数据
综合
ISDN
802.11
无线
局域网
802.8
光纤技术
802.7
宽带技术
802.2 逻辑链路控制 LLC
802.1B 综述及体系结构8
0
2.
1A
管
理
802.10 局域网安全
物理层
数据
链路层
网络层
ISO/OSIIEEE 802
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 10
决定局域网特征的主要技术
? 决定局域网特征的主要技术：
? 拓扑结构
? 传输介质
? 介质访问控制方法
? 三种技术决定了传输数据的类型、网络的响应时
间、吞吐量、利用率以及网络应用等各种网络特
征。
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拓扑结构 ——总线型拓扑结构
? 所有的节点都通过网络适配器直接连接到一
条作为 公共传输介质的总线 上，总线可以是
同轴电缆、双绞线、或者是使用光纤；
? 总线上任何一个节点发出的信息都沿着总线
传输，而其他节点都能接收到该信息，但 在
同一时间内，只允许一个节点发送数据 ；
? 由于总线作为公共传输介质为多个节点共享，
就有可能出现同一时刻有两个或两个以上节
点利用总线发送数据的情况，因此会出现
,冲突,；
? 在,共享介质,的总线型拓扑结构的局域网
中，必须解决多个节点访问总线的介质访问
控制问题。
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总线型局域网中的“冲突” A B C A B C
D E
D E
碰 撞
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拓扑结构 ——环型拓扑结构
? 所有节点使用相应的网络适配器连接到 共享的传输介质 上，通过点到点的
连接构成 封闭的环路 。
? 环路中的数据沿着一个方向绕环逐节点传输。环路的维护和控制一般采用
某种分布式控制方法，环中每个节点都具有相应的控制功能。
? 在环型拓扑中，虽然也是多个节点共享一条环通路，但 不会出现冲突 。
? 对于环型拓扑的局域网，网络的管理较为复杂，与总线型局域网相比，可
扩展性较差。
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拓扑结构 ——星型拓扑结构
? 在星型拓扑中存在一个中心
节点,每个节点通过点到点
线路与中心节点连接 。
? 在局域网中，由于使用中央
设备的不同，局域网的 物理
拓扑结构和逻辑拓扑结构不
同 。
? 使用集线器连接所有计算
机时，是一种具有星型物
理连接的总线型拓扑结构；
? 使用交换机时，是真正的
星型拓扑结构。
中 央
设 备
计 算 机
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传输介质与传输形式
? 局域网的传输介质有双绞线、同轴电缆、光纤、
电磁波。
? 局域网的传输形式有两种：基带传输与宽带传输。
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介质访问控制方法
? 介质访问控制方法控制网络节点何时能够发送数
据。
? IEEE 802规定了局域网中最常用的介质访问控制
方法：
? IEEE 802.3
载波监听多路访问 /冲突检测（ CSMA/CD）；
? IEEE 802.5
令牌环（ Token Ring）；
? IEEE 802.4
令牌总线（ Token Bus）；
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CSMA/ CD介质访问控制
? 总线型 LAN中，所有的节点对信道的访问是以多路访问方
式进行的。任一节点都可以将数据帧发送到总线上，所有
连接在信道上的节点都能检测到该帧。
? 当目的节点检测到该数据帧的目的地址（ MAC地址）为
本节点地址时，就继续接收该帧中包含的数据，同时给源
节点返回一个响应。当有两个或更多的节点在同一时间都
发送了数据，在信道上就造成了帧的重叠，导致冲突出现。
为了克服这种冲突，在总线 LAN中常采用 CSMA/CD协议,
即 带有冲突检测的载波侦听多路访问协议,它是一种 随机
争用型的介质访问控制 方法。
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CSMA/CD协议的工作过程
? CSMA/CD协议的
工作过程通常可以
概括为：
? 先听后发、
? 边听边发、
? 冲突停发、
? 随机重发。
初 始 化
载 波 帧 听
发 送 数 据
是 否 出 现
冲 突?
强 化 冲 突
放 弃 发 送 数 据
延 迟 一 个 随 机 时 间 准 备
重 新 发 送 数 据
是 否 发 送
完 毕?
结 束
冲 突 检 测
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CSMA/CD协议的特点
? 在采用 CSMA/CD协议的总线 LAN中，各节点通
过竞争的方法强占对媒体的访问权利,出现冲突
后，必须延迟重发 。因此，节点从准备发送数据
到成功 发送数据的时间是不能确定 的，它不适合
传输对时延要求较高的实时性数据。
? 结构简单、网络维护方便、增删节点容易，网络
在轻负载（节点数较少）的情况下效率较高。但
是随着网络中节点数量的增加，传递信息量增大，
即在重负载时，冲突概率增加，总线 LAN的性能
就会明显下降。
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令牌环（ Token Ring）
? 在令牌环介质访问控制方法中，使用了一个沿着环路循环
的令牌。网络中的节点只有截获令牌时才能发送数据，没
有获取令牌的节点不能发送数据，因此，使用令牌环的
LAN中不会产生冲突。
令 牌
A
B
C
D
A
B
C
D
A
B
C
D
A
B
C
D
节 点 A 截 获 令 牌,并 准
备 发 送 数 据
节 点 A 将 数 据 发 送 到
节 点 C
数 据 循 环 一 周 后,节 点
A 将 其 收 回
产 生 新 的 令 牌,发 送 到
环 路 中
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Token Ring的特点
? 由于每个节点不是随机的争用信道，不会出现冲
突，因此称它是一种 确定型的介质访问控制方法,
而且每个节点发送数据的 延迟时间可以确定 。
? 在轻负载时，由于存在等待令牌的时间，效率较低。
? 在重负载时，对各节点公平，且效率高。
? 采用令牌环的局域网还可以 对各节点设置不同的
优先级,具有高优先级的节点可以先发送数据，
比如某个节点需要传输实时性的数据，就可以申
请高优先级。
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令牌总线（ Token Bus）
? 令牌总线访问控制是在物理总线上建立一个逻辑环。从物理连接上看，它是
总线结构的局域网，但逻辑上，它是环型拓扑结构。
? 连接到总线上的所有节点组成了一个逻辑环，每个节点被赋予一个顺序的逻
辑位置。和令牌环一样，节点只有取得令牌才能发送帧，令牌在逻辑环上依
次传递。在正常运行时，当某个节点发送完数据后，就要将令牌传送给下一
个节点。
令 牌
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Token Bus的特点
? 令牌总线 适用于重负载的网络 中，数据发送的延
迟时间确定，适合实时性的数据传输等。
? 网络管理较为复杂,网络必须有初始化的功能，
以生成一个顺序访问的次序。
? 令牌总线访问控制的复杂性高,网络中的令牌丢
失，出现多个令牌、将新节点加入到环中，从环
中删除不工作的节点等。
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以太网的产生和发展
? 以太网的起源,ALOHA无线电系统 (1968-1972)
? Xerox 创建 第一个实验性的 以太网 (1972-1977)
? DEC,Intel和 Xerox将以太网标准化 (1979-1983)
? IEEE 802.3标准问世（ 1982年）,10BASE-5出现；
? 10BASE-T结构化布线的历史 (1986-1990)
? 交换式和全双工制以太网的出现 (1990-1994)
? 快速以太网的出现 (1992-1995)
? 千兆网的出现 (1996至今 )
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IEEE 802.3的四种规范
C S M A / C D
1 0 B a s e - 5 1 0 B a s e - 2 1 0 B a s e - T
I E E E 8 0 2, 3
1 0 B a s e - F
M A C 子 层
物 理 层
数据率（ Mbps） 基带信号 段最大长度（百米）
10 Base-5
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10Base5
? 分插头,插入电缆
? 收发器, 发送 /接收,冲突检测,
电气隔离，超长控制 ;
? AUI, 连接件单元接口；
? 终接器； 粗缆
vampire tap
BNC端子
收发器
AUI 电缆
NIC
最大段长度 500米
每段最多站点数 100
两站点间最小距离 2.5米
网络最大跨度 2.8公里
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10Mbps以太网的中继规则
? 大多数网络中都有对连接网段的转发器（集线器）数目的
限制。在 10Mbps的以太网中，使用 5-4-3-2-1的规则：
? 总共允许有 5个网段（每个网段 500米）；
? 在信道上只允许连接 4个转发器；
? 可以有 3个网段连接客户机；
? 额外 2个不能连接客户机的网段用于将网络延伸到其他
位置；
? 以上组成 1个大型的冲突域，最大站数 1024个，全网
直径 2500米；
? 再增加网段或转发器会导致定时问题，影响以太网的
冲突检测；
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单 网 段 5 0 0 米 单 网 段 5 0 0 米
单 网 段 5 0 0 米
单 网 段 5 0 0 米
单 网 段 5 0 0 米
1 0 B a s e -5 最 大 网 络 距 离 为 2 5 0 0 米
仅 用 于 扩 展 距 离,不
能 连 接 节 点
仅 用 于 扩 展 距 离,不
能 连 接 节 点
中 继 器 中 继 器 中 继 器 中 继 器
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10Base2
细缆
BNC 接头
NIC
段最大长度 185m
每段最多站点数 30
两站点间最短距离 0.5 m
单 网 段 最 大 长 度 为 1 8 5 米, 最 多 节 点 3 0 个
两 节 点 之 间 最 小 距
离 0, 5 米
2 个 网 段 的 距 离 为 3 7 0 米
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10BaseT
? 集线器的作用相当于一个多端口的中继器（转发器），数
据从集线器的一个端口进入后，集线器会将这些数据从其
他所有端口广播出去（ 扩充信号传输距离。将信号放大并
整形后再转发，消除信号传输的失真和衰减） 。
中 央 集 线 器
R J 4 5 插 座
R J 4 5 接 口
NIC最大长度
100m
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高速网络技术
? 背景
? 工作站的处理能力增强
? 88年处理器速度 10MBPS,95年 150MBPS,2000年
1000MBPS；
? 各种应用的功能越来越强
? 多媒体、视频会议、虚拟现实、计算机辅助设计 CAD等；
? 异步应用要求计算机系统有较大的带宽，同步应用要求实时
的传送数据；
? 要求高的数据带宽、网络延迟短、可靠性高；
? 服务器的集中化
? 提供服务器的集群，便于管理，提高安全性；
? 文件的大小日益增加
? 要求更高的网络带宽；
? 网络用户和工作站数目的日益增加
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克服传统以太网的问题
? 传统以太网中的一些问题
? 传统以太网使用共享介质，虽然总线带宽为 10Mbps，
但网络节点增多时，网络的负荷加重，冲突和重发增
加，网络效率下降、传输延时增加，造成总线带宽为
30~40%；
? 服务器端使用 16位网卡（速率 10MBPS），使得服务
器的网络输入 /输出成为整个网络的瓶颈；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 33
?解决方案
?升级到高速网络,如 100BASE-T(快速以太网 )、
FDDI, 1000BASE-T(千兆位以太网 ),ATM；
?发挥现有网络技术，采用 网络分段,优化服务
器,增加路由器,提高子网的网络性能；
?使用局域网交换机，将,共享介质局域网,改
为,交换式局域网,；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 34
快速以太网（ Fast Ethernet）
? 100BASE-T快速以太网,是标准以太网的 100Mbps版本。
? 100BASE-T的标准为 802.3u，作为 802.3的补充；
? 100BASE-T MAC的速度相当于 10倍的 BASE-T的 MAC；
? 与 10BASE-T相同,100BASE-T要求有中央集线器的星型布线结构；
? Fast Ethernet的协议结构,
8 0 2, 3 M A C C S M A / C D
1 0 0 B a s e - T X
2 对 5 类 U T P
1 0 0 B a s e - T 2
2 对 3 类 U T P
1 0 0 B a s e - F X
2 芯 单 / 多 模 光 纤
I E E E 8 0 2, 3 u
M A C 子 层
物 理 层
1 0 0 B a s e - T 4
4 对 3 类 U T P
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100Base-T的四种标准
? 100Base-TX
? 支持 2对五类非屏蔽双绞线（ UTP）或 2对一类屏蔽双绞线
（ STP）。其中 1对用于发送，另 1对用于接收，因此 100Base-
TX可以全双工方式工作，每个节点可以同时以 100Mbps的速率
发送与接收数据。使用五类 UTP的最大距离为 100米。
? 100Base-T4
? 支持 4对三类非屏蔽双绞线 UTP，其中有 3对用于数据传输,1对
用于冲突检测。
? 100Base-T2
? 支持 2对三类非屏蔽双绞线 UTP。
? 100Base-FX
? 支持 2芯的多模或单模光纤。 100Base-FX主要是用作高速主干网，
从节点到集线器 HUB的距离可以达到 450米。
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快速以太网的应用
? 采用快速以太网集线器作为中央设备（ 100Base-TX集线
器），使用非屏蔽 5类双绞线以星型连接的方式连接以太
网节点（工作站和服务器），以及连接另一个快速以太网
集线器和 10Base-T的共享集线器。
1 0 0 B a s e - T X 集 线 器
1 0 0 B a s e - T X
集 线 器
1 0 0 M b p s
的 链 路
采 用 5 类 U T P 的
1 0 0 M b p s 链 路
1 0 B a s e - T
集 线 器
1 0 M b p s
的 链 路
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 37
100BASE-T快速以太网的优缺点
? 优点：
? 具有较高的性能，适合网络结点多或者对网络带宽要求较高的应
用环境；
? 基于以太网的技术，与现有 10BASE-T的兼容可以容易的移植到
高速网络上；
? 最大地利用了已有的设备、电缆布线和网络管理技术；
? 众多的厂商支持；
? 缺点：
? 仍然是一种共享式以太网网络，采用 CSMA/CD作为介质存取方
式，网络结点增加时，网络性能会下降；
? CSMA/CD方式使得网络延时变化较大，不适合实时性应用；
? 速率较高，中继器间距较小,100BASE-TX不适合做主干；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 38
千兆位以太网（ Gigabit Ethernet）
? 千兆位以太网产生的背景；
? 千兆位以太网同样保留着传统的 100Base-T的所有特征。
? Gigabit Ethernet标准的工作是从 1995年开始的,1995年 11月 IEEE
802.3委员会成立了高速网研究组； 1996年 8月成立了 802.3z工作组，
主要研究使用光纤与短距离屏蔽双绞线的 Gigabit Ethernet物理层标
准； 1997年初成立了 802.3ab工作组，主要研究使用长距离光纤与非
屏蔽双绞线的 Gigabit Ethernet物理层标准。
8 0 2, 3 M A C C S M A / C D
1 0 0 0 B a s e - S X 1 0 0 0 B a s e - C X 1 0 0 0 B a s e - T
I E E E 8 0 2, 3 z
M A C 子 层
物 理 层
1 0 0 0 B a s e - L X
I E E E 8 0 2, 3 a b
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 39
Gigabit Ethernet物理层标准一
? 1000Base-SX
? 使用短波长激光作为信号源的网络介质技术，配置波
长为 770-860nm（一般为 850nm）的激光传输器，只
能支持多模光纤。
? 1000Base-SX所使用的光纤规格有两种：
? 62.5微米多模光纤
? 使用 62.5微米多模光纤在全双工方式下的最长传输距离为 275米；
? 50微米多模光纤
? 使用 50微米多模光纤，全双工方式下最长有效距离为 550米。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 40
Gigabit Ethernet物理层标准二
? 1000Base-LX
? 1000Base-LX使用长波长激光作为信号源的网络介
质技术，配置波长为 1270-1355nm（一般为 1300nm）
的激光传输器，既可以驱动多模光纤，也可以驱动单
模光纤。
? 1000Base-LX所使用的光纤规格为,62.5微米多模光纤、
50微米多模光纤,9微米单模光纤。
? 使用多模光纤时，在全双工方式下，最长传输距离可
以达到 550米；使用单模光纤时，全双工方式下的最
长有效距离为 3000米。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 41
Gigabit Ethernet物理层标准三
? 1000Base-CX
? 1000Base-CX是使用铜缆作为网络介质的两种千兆
以太网技术之一。
? 1000Base-CX使用了一种特殊规格的高质量平衡屏
蔽双绞线，最长有效距离为 25米，使用 9芯 D型连接
器连接电缆。
? 1000Base-T
? 1000BaseT使用 5类 UTP作为网络传输介质的千兆以
太网技术，最长有效距离与 100Base-TX一样可以达
到 100米。
? 采用这种技术可以在原有的快速以太网系统中实现从
100Mbps到 1000Mbps的平滑升级。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 42
交换式以太网（ Switching
Ethernet）
共 享 式 集 线 器
使 用 星 型 连 接
的 总 线 型 结 构
? 共享式以太网
? 采用了以共享集线器为中
心的星型连接方式，但其
实际上是总线型的拓扑结
构；
? 当网络规模不断扩大时，
网络中的冲突就会大大增
加，而数据经过多次重发
后，延时也相当大，造成
网络整体性能下降。在网
络节点较多时，以太网的
带宽使用效率只有 30%～
40%。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 43
交换式以太网
交 换 机
允 许 三 对 用 户 同 时 通 信
A与 C,B与 F,D与 E之 间
A
B
C
D
E
F
? 交换式以太网
? 采用交换机作为中央设备
的以太网成为交换式以太
网；
? 交换机提供了多个通道，
允许多个用户之间同时进
行数据传输 ；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 44
交换式以太网的应用
1 0 M b p s交 换 机
1 0 M b p s H u b
专 用 1 0 M b p s端 口
共 享 1 0 M b p s端 口
共 享 1 0 M b p s端 口
1 0 M b p s H u b
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 45
交换式以太网的工作原理
? 交换机对数据的转发是以网络节点计算机的 MAC
地址为基础的。
? 交换机会监测发送到每个端口的数据帧，通过数据帧
中的有关信息（源节点的 MAC地址、目的节点的 MAC
地址），就会得到与每个端口所连接的节点 MAC地址，
并在交换机的内部建立一个“端口 -MAC地址”映射表。
建立映射表后，当某个端口接收到数据帧后，交换机
会读取出该帧中的目的节点 MAC地址，并通过“端口 -
MAC地址”的对照关系，迅速的将数据帧转发到相应
的端口。
? 以太网交换机对数据帧的转发方式分为三类 ；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 46
交换机对数据帧的转发方式一
? 直接交换方式 (Cut-Through)
? 不接收完整个转发的帧，只收到帧中最前面的源地址和
目的地址即可；
? 根据目的地址找到相应的交换机端口，并将该帧发送到
该端口；
? 特点
? 优点：速度快、延时小；
? 缺点：在转发帧时不进行错误校验，可靠性相对低；另外，不
能对不同速率的端口转发,100到 10Mbps时就需要缓冲帧。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 47
交换机对数据帧的转发方式二
? 存储转发交换方式 (Store-and-Forward)
? 与直接交换方式类似，不同处在于要把信息帧全部接
收到内部缓冲区中，并对信息帧进行校验，一旦发现
错误就通知源发送站重新发送帧；
? 特点
? 优点：可靠性高，能支持不同速率端口之间的转发；
? 缺点：延迟时间大；交换机内的缓冲存储器有限，
当负载较重时，易造成帧的丢失；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 48
交换机对数据帧的转发方式三
? 改进的直接交换方式
? 将前两者结合起来，在收到帧的前 64字节后，判断帧
的帧头字段是否正确；
? 特点：
? 对于短的帧，交换延迟时间与直接交换方式相同；
? 对于长的帧，交换延迟时间减少；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 49
交换式以太网的特点
? 交换式以太网 保留了现有以太网的基础设施,而
不必把现有的设备淘汰掉。
? 以太网交换机可以与现有的以太网集线器相结合，
实现各类广泛的应用。交换机可以用来将超载的
网络分段,或者通过交换机的高速端口 建立服务
器群或者网络的主干,所有这些应用都维持现有
的设备不变。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 50
?以太网交换技术是一种 基于以太网的技术,对用
户有较好的熟悉度，易学易用。
?使用以太网交换机，可以支持 虚拟局域网应用,
使网络的管理更加灵活。
?交换式以太网可以 使用各种传输介质,支持三类
/五类 UTP、光缆以及同轴电缆，尤其是使用光缆，
可以使交换式以太网作为网络的主干。
交换式以太网的特点
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 51
光纤分布式接口 FDDI
? FDDI特点：
? 以光纤作为传输介质的高速
主干网；
? 基于共享介质原理，是令牌
环体系结构的拓展；
? 使用基于 IEEE 802.5的单令
牌的环型网介质访问协议；
? 数据传输速率为 100Mbps，
可支持 1000个物理连接，环
路的长度为 100KM；
? 采用双环拓扑结构，可增加
网络容错能力，提高了可靠
性；
? 可以使用多模或单模光纤采
用单模光纤时，两节点之间
距离可超过 20km，全网光纤
总长可以达到数千公里。
FDDI环
路由器
路由器
环网
总线网
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 52
虚拟局域网 VLAN
? 什么是虚拟局域网（ VLAN）
? 通过路由和交换设备，在网络的物理拓朴结构基础上
建立一个逻辑网络，以使得网络中任意几个局域网网
段或（和）节点能够组合成一个逻辑上的局域网。
? 建立在局域网交换机上，以软件方式实现逻辑工
作组的划分与管理，逻辑工作组的节点组成不受
物理位置的限制；
? 同一逻辑分组的成员可以分布在相同的物理网段
上，也可以分布在不同的网络上；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 53
房 间 A
房 间 B
房 间 C
1 2 3 4 5 6 7 8 9
交 换 机
V L A N A, 1 -3 -6 -8 -9
V L A N B, 2 -4 -5 -7
V L A N 的 物 理 连 接 结 构
V L A N 的 逻 辑 结 构
V L A N A
V L A N B
1
3
6
8
9
4
2
5
7
交 换 机
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 54
组建 VLAN的原则
? 在网络中尽量使用同一厂家的交换机，而且在能用交
换机的地方尽量使用交换机；
? 使用交换机组建一个范围尽可能大的交换链路，并且
让尽可能多的计算机直接连接到交换机上；
? 层次化地将交换机与交换机相连，要避免使用传统的
路由器，以保持整个网络的连通性。
? 根据应用的需要，使用软件划分出若干个 VLAN。每
个 VLAN上的所有计算机不论其所在的物理位置如何，
都处在一个逻辑网中。
? VLAN之间可以互通，也可以不相通。若要实现其中
的某些 VLAN能够互通，则使用一台中央路由器（或
者路由交换机），将这些 VLAN互连起来，从而形成
一个完整的 VLAN。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 55
VLAN网络管理软件
? VLAN网络管理软件是构成 VLAN的基础，通过运
行在交换式局域网上的网络管理程序，来建立、
配置、修改或删除整个 VLAN。 VLAN管理软件应
具备以下的主要功能：
? 地址过滤能力
? 虚拟连网能力
? 广播功能
? 封装
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 56
VLAN的划分方法
? 基于交换机端口的虚拟局域网
? 基于交换机端口的虚拟局域网无法自动解决节点的移动、
增加和变更问题。如果一个节点从一个端口移动到另一个
端口时，网络管理者必须对虚拟局域网成员进行重新配置。
端 口
1 2 3 4
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 55
交 换 机 一
交 换 机 二
交 换 机 三
端 口
端 口
V L A N A V L A N B V L A N C V L A N D
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 57
VLAN中使用集线器
? 当交换机端口连接的是一个集线器时，由于集线器所支持
的是一个共享介质的多用户网络，因此，按交换机端口号
的划分方案只能将连接到集线器的所有用户划分到同一个
VLAN中；
V L A N A V L A N B V L A N C
端 口
1 2 3 4
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 55
交 换 机 一
交 换 机 二
集 线 器
端 口
端 口
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 58
基于 MAC地址的虚拟局域网
? 优点：
? 允许节点移动到网络其它物理网段；
? 可以解决基于端口的 VLAN所不能解决的问题，将一个
集线器连接区域内的节点划分到不同的 VLAN中。
? 缺点：
? 需要对大量的毫无规律的 MAC地址进行操作；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 59
端 口
1 2 3 4
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 55
交 换 机 一
交 换 机 二
集 线 器
端 口
端 口
一 个 V L A N
M A C 地 址,00-A 0-C 9-9C -A A -58 00-07-2C -A B -16-21 04-A 8-97-C 6-B 1 0A -12-2D -B 8-2C -01
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 60
基于网络层地址的虚拟局域网
? 使用节点的网络层地址来配置虚拟局域网，要求
交换机能够处理网络层的数据；
? 有利于组成基于服务或应用的虚拟局域网；
? 用户可以随意移动节点而无需重新配置网络地址；
? 一个虚拟局域网可以扩展到多个交换机的端口上，
甚至一个端口能对应于多个虚拟局域网。
? 由于检查网络层地址比检查 MAC地址的延迟要大，
因此，这种方法影响了交换机的交换时间以及整
个网络的性能；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 61
VLAN的其他划分方法
? 基于 IP组播的虚拟局域网
? 使用 IP广播组动态的建立 VLAN；
? 基于策略的虚拟局域网
? 可以同时使用不同划分 VLAN的方法来建立一个虚拟局
域网；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 62
VLAN的优点
? 控制网络的广播风暴；
? 确保网络的安全性；
? 简化网络管理；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 63
无线局域网
? 无线局域网的标准 ——IEEE 802.11
B S S
基 本 服 务 集
接 入 点 A P
( 基 站 )
扩 展 的 服 务 器 E S S
分 配 系 统 D S
B S S
基 本 服 务 集
移 动 站
接 入 点 A P
( 基 站 )
移 动 站
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 64
无线局域网的特点
? 传输方式
? 无线电波与红外线；
? 无线局域网的拓扑结构
? 无中心拓扑和有中心拓扑 ；
无 中 心 拓 扑 结 构
有 中 心 拓 扑 结 构
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 65
无线局域网的组建
? 无线网络器件
? 无线网络网卡 ；
? 无线网络 HUB；
? 无线网络网桥。
? 无线局域网的组建形式
? 全无线网 ；
? 无线节点接入有线网 ；
? 两个有线网通过无线方式相连 。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 66
局域网连接设备与应用
? 网络适配器（网卡）的分类
? 按照支持的计算机的种类分
? 标准网卡；
? PCMCIA网卡；
? 按照网卡的速率
? 10Mbps网卡；
? 10/100Mbps；
? 1000Mbps；
? 按照网卡支持的传输介质
? 粗缆网卡；
? 细缆网卡；
? 双绞线网卡；
? 光纤网卡；
? 按照网卡支持的总线类型：
? ISA,EISA,PCI；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 67
中继器
? 中继器（ Repeater），又被称为转发器，它是局域网连接中最简单
的设备，它的作用是将因传输而衰减的信号进行放大、整形和转发，
从而扩展了局域网的距离。
? 使用中继器连接局域网时，要注意以太网的 5-4-3中继规则；
中 继 器
A U I 接 口
B N C 接 口
1 0 B a s e - 5
1 0 B a s e - 2
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 68
集线器
? 集线器（ HUB）是带有多个端口的中继器（转发
器），也是一个工作在 OSI模型中的物理层设备。
? 按集线器端口连接介质的不同，集线器可连接同
轴电缆、双绞线和光纤。许多集线器上除了带有
RJ-45接口外，还带有一个 AUI粗缆接口和 (或 )一
个 BNC细缆接口，以实现不同介质网络的连接。
集线器
细缆 /UTP
10Base2 -细缆 Ethernet
10Base5 粗缆 Ethernet
10BaseT-双绞线 服务器
集线器
粗缆 /细缆
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 70
集线器的分类与应用
? 独立式集线器 (Standalone HUB)
? 独立式集线器是最简单的一种集线器，带有多个（ 8个,12
个,16个或 24个） RJ-45端口；
独 立 式 集 线 器
1 2 3 4 5 6
7 8 9 1 0 1 1 1 2
A
B
1 2 x
6 x
8 x
2 x
9 x
3 x
1 0 x
4 x
1 1 x
5 x
7 x
1 x
E
t
h
e
r
n
e
t
A
1 2 x
6 x
8 x
2 x
9 x
3 x
1 0 x
4 x
1 1 x
5 x
7 x
1 x
C
R J - 4 5 接 口
每 个 端 口 的 工
作 状 态 指 示 灯
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 71
集线器的级联
? 使用双绞线通过集线器的 RJ-45端口实现级联；
1 0 B a s e -T
集 线 器
R J -4 5 接 口
集 线 器
集 线 器
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 72
集线器进行级联
? 使用同轴电缆或光纤，通过集线器提供的向上连接端口实现级联 ；
A U I 接 口
1 0 B a s e - T
集 线 器
A U I 接 口
R J - 4 5 接 口
1 0 B a s e - T
集 线 器
R J - 4 5 接 口
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 73
可堆叠式集线器 (Stackable HUB)
? 堆叠式集线器带有一个堆叠端口，每台堆叠式集线器通过
堆叠端口，使用一条高速链路实现集线器之间的高速数据
传输。
? 这条高速链路是用一根特殊的电缆将两台集线器的内部总
线相连接，因此，这种连接在速度上要远远超过集线器的
级联连接，
S D
通 过 背 板 连 接 电 缆 实 现 高 速 数 据 传 输
后 视 图
S D
S D
S D
集 线 器 堆 叠 在 一 起
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 74
模块化集线器 (Module HUB)
? 模块化集线器，又称为机
架式集线器，它配有一个
机架或卡箱，带多个插槽，
每个插槽可插入一块通信
卡 (模块 )，每个通信卡的
作用就相当于一个独立型
集线器。当通信卡插入机
架内的卡槽中时，它们就
被连接到机架的背板总线
上，这样两个通信卡上的
端口之间就可以通过背板
的高速总线进行通信
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 75
以太网交换机
L E D 指 示 灯
端 口 密 度管 理 端 口高 速 端 口
? 端口密度是指交换机提供的端口数，通常为 8～ 24个端口，端
口速率为为 10Mbps或 100Mbps。
? LED指示灯通常用来指示以太网交换机的信息或交换状态。
? 高速端口用来连到服务器或主干网络上，可以是 100Mbps或
1000Mbps端口，可以连接 100Mbps的 FDDI、快速以太网络
（ 100Base-TX）、或上连到千兆位交换网络。
? 管理端口用来连接终端或调制解调器以实现网络管理，使用的
接口通常为 RS-232C。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 76
交换机的种类
? 桌面交换机
? 支持的 MAC地址的数量非常少，直接提供到
桌面的连接，
? 工作组交换机 ；
? 不但可以连接计算机，而且连接一个集线器
或另一个交换机 ；
? 工作组交换机或桌面交换机都可以支持每个
端口上 10/100Mbps自适应的操作，每台交
换机将监测与每个端口连接的设备的速度并
进行自动的速率匹配，非常适合于应用在快
速以太网中。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 77
?部门交换机
?所有端口上支持全双工操作，以高速和高可靠的方
式传输数据帧，并提供更多的管理功能。
?骨干交换机
?所有端口完全支持全双工线路，支持远程监测功能，
而且具有强大的管理功能。为了提供系统的可靠性，
通常采用双冗余电源。
?企业交换机
?可以支持许多不同类型的网络组件，以支持对多种
设备的连接，比如以太网设备、快速以太网设备、
FDDI设备以及广域网的连接设备等；具有非常强大
的管理功能 ；
交换机的种类
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 78
交换机的技术分类与应用
? 10Mbps交换机
? 10Mbps交换机每个端口的速率为 10Mbps，它价格相对便
宜，用于连接专用的 10Mbps以太网节点计算机或 10Mbps
共享式集线器。
1 0 M b p s 交 换 机
1 0 M b p s
共 享 式 集 线 器
1 0 M b p s 专 用 连 接
1 0 M b p s 专 用 连 接
服 务 器
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 79
交换机的技术分类与应用
? 10/100Mbps自适应交换机
? 可以自动检测端口连接设备的传输速率与工作
方式，并自动作出调整，保证 10Mbps和
100Mbps的节点可以互相通信。
? 将使用 100Mbps网卡的服务器上接到
100Mbps端口上，则可以有效地消除采用
10Mbps端口连接服务器所造成的瓶颈
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 80
10/100M bps交 换 机 (堆 叠 )
服 务 器
100M bps专 用 连 接
10M bps专 用 连 接
10M bps集 线 器
连 接 一 个 工 作 组
10M bps交 换 机
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 81
交换机的技术分类与应用
? 100Mbps交换机
1 0 M b p s 或 1 0 0 M b p s 的 节 点 （ 计 算 机 ）
1 0 / 1 0 0 M b p s 交 换 机
1 0 0 M b p s 主 干 交 换 机
1 0 0 M b p s 集 线 器
1 0 M b p s 交 换 机
1 0 / 1 0 0 M b p s 交 换 机
千 兆 位 的 连 接
服 务 器 区
千 兆 位 的 连 接
1 0 0 M b p s 主 干 交 换 机
1 0 0 0 M b p s 链 路 1 0 0 M b p s 链 路 1 0 M b p s 链 路
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 82
交换机的技术分类与应用
? 千兆位交换机
千 兆 位 骨 干 交 换 机
1 0 M b p s 或 1 0 0 M b p s 节 点 （ 计 算 机 ）
带 有
1 0 0 0 M b p s 网
卡 的 服 务 器
1 0 M b p s
集 线 器
1 0 / 1 0 0 M b p s
交 换 机
1 0 0 M b p s
集 线 器
1 0 0 0 M b p s 链 路 1 0 0 M b p s 链 路 1 0 M b p s 链 路
1 0 0 M b p s
工 作 组 交 换 机
1 0 0 M b p s
工 作 组 交 换 机
1 0 0 M b p s
工 作 组 交 换 机
杜煜
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 2
本章介绍的具体内容
? 局域网的特性、标准、以及决定局域网的关键技
术；
? 以太网的产生、种类和发展；
? 各种高速网络的种类及技术特点；
? 网络交换的概念以及交换式以太网；
? 虚拟局域网的概念、特点和划分方法；
? 无线局域网的特点；
? 局域网的连接设备及应用；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 3
局域网的特点
? 局域网的主要特点：
? 较小的地域范围
? 高传输速率和低误码率
? 面向的用户比较集中
? 使用多种传输介质
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 4
局域网的层次结构
? IEEE 802标准遵循 ISO/OSI参考模型的原则，解决最低两
层（即物理层和数据链路层）的功能以及与网络层的接口
服务、网际互连有关的高层功能。
? IEEE 802 LAN参考模型与 ISO/OSI参考模型的对应关系：
其 他 高 层
网 络 层
逻 辑 链 路 控 制 子 层 ( L L C )
媒 体 访 问 控 制 子 层 ( M A C )
物 理 层
数 据 链 路 层
物 理 层
O S I 参 考 模 型 I E E E 8 0 2 L A N 参 考 模 型
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 5
IEEE 802 LAN的物理层
? IEEE 802局域网参考模型中的物理层：
? 实现比特流的传输与接收，数据的同步控制等。
? IEEE 802规定了局域网物理层所使用的信号与编码、
传输介质、拓扑结构和传输速率等规范。
? 采用基带信号传输；
? 数据的编码采用曼彻斯特编码；
? 传输介质可以是双绞线、同轴电缆和光缆等；
? 拓扑结构可以是总线型、树型、星型和环型；
? 传输速率有 10Mbps,16Mbps,100Mbps,1000Mbps。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 6
IEEE 802 LAN的数据链路层
? LAN的数据链路层分为两个功能子层：
? 逻辑链路控制子层（ LLC）
? 介质访问控制子层（ MAC）
? LLC子层和 MAC子层的功能
? 将数据组成帧，并对数据帧进行顺序控制、差错控制
和流量控制，使不可靠的物理链路变为可靠的链路。
? LAN可以支持多重访问，即实现数据帧的单播、广播
和多播；
? 划分 LLC和 MAC子层的目的
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 7
IEEE 802标准系列
? 802.1 A：网络管理和性能测量；
B：概述、体系结构、网络互连；
? 802.2 LLC的功能；
? 802.3 CSMA/CD 总线网的 MAC和物理层的规
范；
? 802.4 Token Bus令牌总线网的 MAC和物理层
的规范；
? 802.5 Token Ring令牌环网的 MAC和物理层的
规范；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 8
?802.6 分布队列双总线 DQDB –MAN城域网标准；
? 802.7 宽带技术；
? 802.8 光纤技术（光纤分布数据接口 FDDI）；
? 802.9 综合业务数字网 ISDN；
? 802.10 局域网安全技术；
? 802.11 无线局域网；
IEEE 802标准系列
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 9
IEEE 802标准之间的关系
802.3
CSMA/CD
MAC
物理层
802.4
令牌总线
MAC
物理层
802.5
令牌环
MAC
物理层
802.6
MAN
MAC
物理层
802.9
语音数据
综合
ISDN
802.11
无线
局域网
802.8
光纤技术
802.7
宽带技术
802.2 逻辑链路控制 LLC
802.1B 综述及体系结构8
0
2.
1A
管
理
802.10 局域网安全
物理层
数据
链路层
网络层
ISO/OSIIEEE 802
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 10
决定局域网特征的主要技术
? 决定局域网特征的主要技术：
? 拓扑结构
? 传输介质
? 介质访问控制方法
? 三种技术决定了传输数据的类型、网络的响应时
间、吞吐量、利用率以及网络应用等各种网络特
征。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 11
拓扑结构 ——总线型拓扑结构
? 所有的节点都通过网络适配器直接连接到一
条作为 公共传输介质的总线 上，总线可以是
同轴电缆、双绞线、或者是使用光纤；
? 总线上任何一个节点发出的信息都沿着总线
传输，而其他节点都能接收到该信息，但 在
同一时间内，只允许一个节点发送数据 ；
? 由于总线作为公共传输介质为多个节点共享，
就有可能出现同一时刻有两个或两个以上节
点利用总线发送数据的情况，因此会出现
,冲突,；
? 在,共享介质,的总线型拓扑结构的局域网
中，必须解决多个节点访问总线的介质访问
控制问题。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 12
总线型局域网中的“冲突” A B C A B C
D E
D E
碰 撞
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 13
拓扑结构 ——环型拓扑结构
? 所有节点使用相应的网络适配器连接到 共享的传输介质 上，通过点到点的
连接构成 封闭的环路 。
? 环路中的数据沿着一个方向绕环逐节点传输。环路的维护和控制一般采用
某种分布式控制方法，环中每个节点都具有相应的控制功能。
? 在环型拓扑中，虽然也是多个节点共享一条环通路，但 不会出现冲突 。
? 对于环型拓扑的局域网，网络的管理较为复杂，与总线型局域网相比，可
扩展性较差。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 14
拓扑结构 ——星型拓扑结构
? 在星型拓扑中存在一个中心
节点,每个节点通过点到点
线路与中心节点连接 。
? 在局域网中，由于使用中央
设备的不同，局域网的 物理
拓扑结构和逻辑拓扑结构不
同 。
? 使用集线器连接所有计算
机时，是一种具有星型物
理连接的总线型拓扑结构；
? 使用交换机时，是真正的
星型拓扑结构。
中 央
设 备
计 算 机
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 15
传输介质与传输形式
? 局域网的传输介质有双绞线、同轴电缆、光纤、
电磁波。
? 局域网的传输形式有两种：基带传输与宽带传输。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 16
介质访问控制方法
? 介质访问控制方法控制网络节点何时能够发送数
据。
? IEEE 802规定了局域网中最常用的介质访问控制
方法：
? IEEE 802.3
载波监听多路访问 /冲突检测（ CSMA/CD）；
? IEEE 802.5
令牌环（ Token Ring）；
? IEEE 802.4
令牌总线（ Token Bus）；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 17
CSMA/ CD介质访问控制
? 总线型 LAN中，所有的节点对信道的访问是以多路访问方
式进行的。任一节点都可以将数据帧发送到总线上，所有
连接在信道上的节点都能检测到该帧。
? 当目的节点检测到该数据帧的目的地址（ MAC地址）为
本节点地址时，就继续接收该帧中包含的数据，同时给源
节点返回一个响应。当有两个或更多的节点在同一时间都
发送了数据，在信道上就造成了帧的重叠，导致冲突出现。
为了克服这种冲突，在总线 LAN中常采用 CSMA/CD协议,
即 带有冲突检测的载波侦听多路访问协议,它是一种 随机
争用型的介质访问控制 方法。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 18
CSMA/CD协议的工作过程
? CSMA/CD协议的
工作过程通常可以
概括为：
? 先听后发、
? 边听边发、
? 冲突停发、
? 随机重发。
初 始 化
载 波 帧 听
发 送 数 据
是 否 出 现
冲 突?
强 化 冲 突
放 弃 发 送 数 据
延 迟 一 个 随 机 时 间 准 备
重 新 发 送 数 据
是 否 发 送
完 毕?
结 束
冲 突 检 测
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 19
CSMA/CD协议的特点
? 在采用 CSMA/CD协议的总线 LAN中，各节点通
过竞争的方法强占对媒体的访问权利,出现冲突
后，必须延迟重发 。因此，节点从准备发送数据
到成功 发送数据的时间是不能确定 的，它不适合
传输对时延要求较高的实时性数据。
? 结构简单、网络维护方便、增删节点容易，网络
在轻负载（节点数较少）的情况下效率较高。但
是随着网络中节点数量的增加，传递信息量增大，
即在重负载时，冲突概率增加，总线 LAN的性能
就会明显下降。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 20
令牌环（ Token Ring）
? 在令牌环介质访问控制方法中，使用了一个沿着环路循环
的令牌。网络中的节点只有截获令牌时才能发送数据，没
有获取令牌的节点不能发送数据，因此，使用令牌环的
LAN中不会产生冲突。
令 牌
A
B
C
D
A
B
C
D
A
B
C
D
A
B
C
D
节 点 A 截 获 令 牌,并 准
备 发 送 数 据
节 点 A 将 数 据 发 送 到
节 点 C
数 据 循 环 一 周 后,节 点
A 将 其 收 回
产 生 新 的 令 牌,发 送 到
环 路 中
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 21
Token Ring的特点
? 由于每个节点不是随机的争用信道，不会出现冲
突，因此称它是一种 确定型的介质访问控制方法,
而且每个节点发送数据的 延迟时间可以确定 。
? 在轻负载时，由于存在等待令牌的时间，效率较低。
? 在重负载时，对各节点公平，且效率高。
? 采用令牌环的局域网还可以 对各节点设置不同的
优先级,具有高优先级的节点可以先发送数据，
比如某个节点需要传输实时性的数据，就可以申
请高优先级。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 22
令牌总线（ Token Bus）
? 令牌总线访问控制是在物理总线上建立一个逻辑环。从物理连接上看，它是
总线结构的局域网，但逻辑上，它是环型拓扑结构。
? 连接到总线上的所有节点组成了一个逻辑环，每个节点被赋予一个顺序的逻
辑位置。和令牌环一样，节点只有取得令牌才能发送帧，令牌在逻辑环上依
次传递。在正常运行时，当某个节点发送完数据后，就要将令牌传送给下一
个节点。
令 牌
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 23
Token Bus的特点
? 令牌总线 适用于重负载的网络 中，数据发送的延
迟时间确定，适合实时性的数据传输等。
? 网络管理较为复杂,网络必须有初始化的功能，
以生成一个顺序访问的次序。
? 令牌总线访问控制的复杂性高,网络中的令牌丢
失，出现多个令牌、将新节点加入到环中，从环
中删除不工作的节点等。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 24
以太网的产生和发展
? 以太网的起源,ALOHA无线电系统 (1968-1972)
? Xerox 创建 第一个实验性的 以太网 (1972-1977)
? DEC,Intel和 Xerox将以太网标准化 (1979-1983)
? IEEE 802.3标准问世（ 1982年）,10BASE-5出现；
? 10BASE-T结构化布线的历史 (1986-1990)
? 交换式和全双工制以太网的出现 (1990-1994)
? 快速以太网的出现 (1992-1995)
? 千兆网的出现 (1996至今 )
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 25
IEEE 802.3的四种规范
C S M A / C D
1 0 B a s e - 5 1 0 B a s e - 2 1 0 B a s e - T
I E E E 8 0 2, 3
1 0 B a s e - F
M A C 子 层
物 理 层
数据率（ Mbps） 基带信号 段最大长度（百米）
10 Base-5
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 26
10Base5
? 分插头,插入电缆
? 收发器, 发送 /接收,冲突检测,
电气隔离，超长控制 ;
? AUI, 连接件单元接口；
? 终接器； 粗缆
vampire tap
BNC端子
收发器
AUI 电缆
NIC
最大段长度 500米
每段最多站点数 100
两站点间最小距离 2.5米
网络最大跨度 2.8公里
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 27
10Mbps以太网的中继规则
? 大多数网络中都有对连接网段的转发器（集线器）数目的
限制。在 10Mbps的以太网中，使用 5-4-3-2-1的规则：
? 总共允许有 5个网段（每个网段 500米）；
? 在信道上只允许连接 4个转发器；
? 可以有 3个网段连接客户机；
? 额外 2个不能连接客户机的网段用于将网络延伸到其他
位置；
? 以上组成 1个大型的冲突域，最大站数 1024个，全网
直径 2500米；
? 再增加网段或转发器会导致定时问题，影响以太网的
冲突检测；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 28
单 网 段 5 0 0 米 单 网 段 5 0 0 米
单 网 段 5 0 0 米
单 网 段 5 0 0 米
单 网 段 5 0 0 米
1 0 B a s e -5 最 大 网 络 距 离 为 2 5 0 0 米
仅 用 于 扩 展 距 离,不
能 连 接 节 点
仅 用 于 扩 展 距 离,不
能 连 接 节 点
中 继 器 中 继 器 中 继 器 中 继 器
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 29
10Base2
细缆
BNC 接头
NIC
段最大长度 185m
每段最多站点数 30
两站点间最短距离 0.5 m
单 网 段 最 大 长 度 为 1 8 5 米, 最 多 节 点 3 0 个
两 节 点 之 间 最 小 距
离 0, 5 米
2 个 网 段 的 距 离 为 3 7 0 米
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 30
10BaseT
? 集线器的作用相当于一个多端口的中继器（转发器），数
据从集线器的一个端口进入后，集线器会将这些数据从其
他所有端口广播出去（ 扩充信号传输距离。将信号放大并
整形后再转发，消除信号传输的失真和衰减） 。
中 央 集 线 器
R J 4 5 插 座
R J 4 5 接 口
NIC最大长度
100m
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 31
高速网络技术
? 背景
? 工作站的处理能力增强
? 88年处理器速度 10MBPS,95年 150MBPS,2000年
1000MBPS；
? 各种应用的功能越来越强
? 多媒体、视频会议、虚拟现实、计算机辅助设计 CAD等；
? 异步应用要求计算机系统有较大的带宽，同步应用要求实时
的传送数据；
? 要求高的数据带宽、网络延迟短、可靠性高；
? 服务器的集中化
? 提供服务器的集群，便于管理，提高安全性；
? 文件的大小日益增加
? 要求更高的网络带宽；
? 网络用户和工作站数目的日益增加
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 32
克服传统以太网的问题
? 传统以太网中的一些问题
? 传统以太网使用共享介质，虽然总线带宽为 10Mbps，
但网络节点增多时，网络的负荷加重，冲突和重发增
加，网络效率下降、传输延时增加，造成总线带宽为
30~40%；
? 服务器端使用 16位网卡（速率 10MBPS），使得服务
器的网络输入 /输出成为整个网络的瓶颈；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 33
?解决方案
?升级到高速网络,如 100BASE-T(快速以太网 )、
FDDI, 1000BASE-T(千兆位以太网 ),ATM；
?发挥现有网络技术，采用 网络分段,优化服务
器,增加路由器,提高子网的网络性能；
?使用局域网交换机，将,共享介质局域网,改
为,交换式局域网,；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 34
快速以太网（ Fast Ethernet）
? 100BASE-T快速以太网,是标准以太网的 100Mbps版本。
? 100BASE-T的标准为 802.3u，作为 802.3的补充；
? 100BASE-T MAC的速度相当于 10倍的 BASE-T的 MAC；
? 与 10BASE-T相同,100BASE-T要求有中央集线器的星型布线结构；
? Fast Ethernet的协议结构,
8 0 2, 3 M A C C S M A / C D
1 0 0 B a s e - T X
2 对 5 类 U T P
1 0 0 B a s e - T 2
2 对 3 类 U T P
1 0 0 B a s e - F X
2 芯 单 / 多 模 光 纤
I E E E 8 0 2, 3 u
M A C 子 层
物 理 层
1 0 0 B a s e - T 4
4 对 3 类 U T P
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 35
100Base-T的四种标准
? 100Base-TX
? 支持 2对五类非屏蔽双绞线（ UTP）或 2对一类屏蔽双绞线
（ STP）。其中 1对用于发送，另 1对用于接收，因此 100Base-
TX可以全双工方式工作，每个节点可以同时以 100Mbps的速率
发送与接收数据。使用五类 UTP的最大距离为 100米。
? 100Base-T4
? 支持 4对三类非屏蔽双绞线 UTP，其中有 3对用于数据传输,1对
用于冲突检测。
? 100Base-T2
? 支持 2对三类非屏蔽双绞线 UTP。
? 100Base-FX
? 支持 2芯的多模或单模光纤。 100Base-FX主要是用作高速主干网，
从节点到集线器 HUB的距离可以达到 450米。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 36
快速以太网的应用
? 采用快速以太网集线器作为中央设备（ 100Base-TX集线
器），使用非屏蔽 5类双绞线以星型连接的方式连接以太
网节点（工作站和服务器），以及连接另一个快速以太网
集线器和 10Base-T的共享集线器。
1 0 0 B a s e - T X 集 线 器
1 0 0 B a s e - T X
集 线 器
1 0 0 M b p s
的 链 路
采 用 5 类 U T P 的
1 0 0 M b p s 链 路
1 0 B a s e - T
集 线 器
1 0 M b p s
的 链 路
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 37
100BASE-T快速以太网的优缺点
? 优点：
? 具有较高的性能，适合网络结点多或者对网络带宽要求较高的应
用环境；
? 基于以太网的技术，与现有 10BASE-T的兼容可以容易的移植到
高速网络上；
? 最大地利用了已有的设备、电缆布线和网络管理技术；
? 众多的厂商支持；
? 缺点：
? 仍然是一种共享式以太网网络，采用 CSMA/CD作为介质存取方
式，网络结点增加时，网络性能会下降；
? CSMA/CD方式使得网络延时变化较大，不适合实时性应用；
? 速率较高，中继器间距较小,100BASE-TX不适合做主干；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 38
千兆位以太网（ Gigabit Ethernet）
? 千兆位以太网产生的背景；
? 千兆位以太网同样保留着传统的 100Base-T的所有特征。
? Gigabit Ethernet标准的工作是从 1995年开始的,1995年 11月 IEEE
802.3委员会成立了高速网研究组； 1996年 8月成立了 802.3z工作组，
主要研究使用光纤与短距离屏蔽双绞线的 Gigabit Ethernet物理层标
准； 1997年初成立了 802.3ab工作组，主要研究使用长距离光纤与非
屏蔽双绞线的 Gigabit Ethernet物理层标准。
8 0 2, 3 M A C C S M A / C D
1 0 0 0 B a s e - S X 1 0 0 0 B a s e - C X 1 0 0 0 B a s e - T
I E E E 8 0 2, 3 z
M A C 子 层
物 理 层
1 0 0 0 B a s e - L X
I E E E 8 0 2, 3 a b
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 39
Gigabit Ethernet物理层标准一
? 1000Base-SX
? 使用短波长激光作为信号源的网络介质技术，配置波
长为 770-860nm（一般为 850nm）的激光传输器，只
能支持多模光纤。
? 1000Base-SX所使用的光纤规格有两种：
? 62.5微米多模光纤
? 使用 62.5微米多模光纤在全双工方式下的最长传输距离为 275米；
? 50微米多模光纤
? 使用 50微米多模光纤，全双工方式下最长有效距离为 550米。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 40
Gigabit Ethernet物理层标准二
? 1000Base-LX
? 1000Base-LX使用长波长激光作为信号源的网络介
质技术，配置波长为 1270-1355nm（一般为 1300nm）
的激光传输器，既可以驱动多模光纤，也可以驱动单
模光纤。
? 1000Base-LX所使用的光纤规格为,62.5微米多模光纤、
50微米多模光纤,9微米单模光纤。
? 使用多模光纤时，在全双工方式下，最长传输距离可
以达到 550米；使用单模光纤时，全双工方式下的最
长有效距离为 3000米。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 41
Gigabit Ethernet物理层标准三
? 1000Base-CX
? 1000Base-CX是使用铜缆作为网络介质的两种千兆
以太网技术之一。
? 1000Base-CX使用了一种特殊规格的高质量平衡屏
蔽双绞线，最长有效距离为 25米，使用 9芯 D型连接
器连接电缆。
? 1000Base-T
? 1000BaseT使用 5类 UTP作为网络传输介质的千兆以
太网技术，最长有效距离与 100Base-TX一样可以达
到 100米。
? 采用这种技术可以在原有的快速以太网系统中实现从
100Mbps到 1000Mbps的平滑升级。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 42
交换式以太网（ Switching
Ethernet）
共 享 式 集 线 器
使 用 星 型 连 接
的 总 线 型 结 构
? 共享式以太网
? 采用了以共享集线器为中
心的星型连接方式，但其
实际上是总线型的拓扑结
构；
? 当网络规模不断扩大时，
网络中的冲突就会大大增
加，而数据经过多次重发
后，延时也相当大，造成
网络整体性能下降。在网
络节点较多时，以太网的
带宽使用效率只有 30%～
40%。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 43
交换式以太网
交 换 机
允 许 三 对 用 户 同 时 通 信
A与 C,B与 F,D与 E之 间
A
B
C
D
E
F
? 交换式以太网
? 采用交换机作为中央设备
的以太网成为交换式以太
网；
? 交换机提供了多个通道，
允许多个用户之间同时进
行数据传输 ；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 44
交换式以太网的应用
1 0 M b p s交 换 机
1 0 M b p s H u b
专 用 1 0 M b p s端 口
共 享 1 0 M b p s端 口
共 享 1 0 M b p s端 口
1 0 M b p s H u b
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 45
交换式以太网的工作原理
? 交换机对数据的转发是以网络节点计算机的 MAC
地址为基础的。
? 交换机会监测发送到每个端口的数据帧，通过数据帧
中的有关信息（源节点的 MAC地址、目的节点的 MAC
地址），就会得到与每个端口所连接的节点 MAC地址，
并在交换机的内部建立一个“端口 -MAC地址”映射表。
建立映射表后，当某个端口接收到数据帧后，交换机
会读取出该帧中的目的节点 MAC地址，并通过“端口 -
MAC地址”的对照关系，迅速的将数据帧转发到相应
的端口。
? 以太网交换机对数据帧的转发方式分为三类 ；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 46
交换机对数据帧的转发方式一
? 直接交换方式 (Cut-Through)
? 不接收完整个转发的帧，只收到帧中最前面的源地址和
目的地址即可；
? 根据目的地址找到相应的交换机端口，并将该帧发送到
该端口；
? 特点
? 优点：速度快、延时小；
? 缺点：在转发帧时不进行错误校验，可靠性相对低；另外，不
能对不同速率的端口转发,100到 10Mbps时就需要缓冲帧。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 47
交换机对数据帧的转发方式二
? 存储转发交换方式 (Store-and-Forward)
? 与直接交换方式类似，不同处在于要把信息帧全部接
收到内部缓冲区中，并对信息帧进行校验，一旦发现
错误就通知源发送站重新发送帧；
? 特点
? 优点：可靠性高，能支持不同速率端口之间的转发；
? 缺点：延迟时间大；交换机内的缓冲存储器有限，
当负载较重时，易造成帧的丢失；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 48
交换机对数据帧的转发方式三
? 改进的直接交换方式
? 将前两者结合起来，在收到帧的前 64字节后，判断帧
的帧头字段是否正确；
? 特点：
? 对于短的帧，交换延迟时间与直接交换方式相同；
? 对于长的帧，交换延迟时间减少；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 49
交换式以太网的特点
? 交换式以太网 保留了现有以太网的基础设施,而
不必把现有的设备淘汰掉。
? 以太网交换机可以与现有的以太网集线器相结合，
实现各类广泛的应用。交换机可以用来将超载的
网络分段,或者通过交换机的高速端口 建立服务
器群或者网络的主干,所有这些应用都维持现有
的设备不变。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 50
?以太网交换技术是一种 基于以太网的技术,对用
户有较好的熟悉度，易学易用。
?使用以太网交换机，可以支持 虚拟局域网应用,
使网络的管理更加灵活。
?交换式以太网可以 使用各种传输介质,支持三类
/五类 UTP、光缆以及同轴电缆，尤其是使用光缆，
可以使交换式以太网作为网络的主干。
交换式以太网的特点
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 51
光纤分布式接口 FDDI
? FDDI特点：
? 以光纤作为传输介质的高速
主干网；
? 基于共享介质原理，是令牌
环体系结构的拓展；
? 使用基于 IEEE 802.5的单令
牌的环型网介质访问协议；
? 数据传输速率为 100Mbps，
可支持 1000个物理连接，环
路的长度为 100KM；
? 采用双环拓扑结构，可增加
网络容错能力，提高了可靠
性；
? 可以使用多模或单模光纤采
用单模光纤时，两节点之间
距离可超过 20km，全网光纤
总长可以达到数千公里。
FDDI环
路由器
路由器
环网
总线网
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 52
虚拟局域网 VLAN
? 什么是虚拟局域网（ VLAN）
? 通过路由和交换设备，在网络的物理拓朴结构基础上
建立一个逻辑网络，以使得网络中任意几个局域网网
段或（和）节点能够组合成一个逻辑上的局域网。
? 建立在局域网交换机上，以软件方式实现逻辑工
作组的划分与管理，逻辑工作组的节点组成不受
物理位置的限制；
? 同一逻辑分组的成员可以分布在相同的物理网段
上，也可以分布在不同的网络上；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 53
房 间 A
房 间 B
房 间 C
1 2 3 4 5 6 7 8 9
交 换 机
V L A N A, 1 -3 -6 -8 -9
V L A N B, 2 -4 -5 -7
V L A N 的 物 理 连 接 结 构
V L A N 的 逻 辑 结 构
V L A N A
V L A N B
1
3
6
8
9
4
2
5
7
交 换 机
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 54
组建 VLAN的原则
? 在网络中尽量使用同一厂家的交换机，而且在能用交
换机的地方尽量使用交换机；
? 使用交换机组建一个范围尽可能大的交换链路，并且
让尽可能多的计算机直接连接到交换机上；
? 层次化地将交换机与交换机相连，要避免使用传统的
路由器，以保持整个网络的连通性。
? 根据应用的需要，使用软件划分出若干个 VLAN。每
个 VLAN上的所有计算机不论其所在的物理位置如何，
都处在一个逻辑网中。
? VLAN之间可以互通，也可以不相通。若要实现其中
的某些 VLAN能够互通，则使用一台中央路由器（或
者路由交换机），将这些 VLAN互连起来，从而形成
一个完整的 VLAN。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 55
VLAN网络管理软件
? VLAN网络管理软件是构成 VLAN的基础，通过运
行在交换式局域网上的网络管理程序，来建立、
配置、修改或删除整个 VLAN。 VLAN管理软件应
具备以下的主要功能：
? 地址过滤能力
? 虚拟连网能力
? 广播功能
? 封装
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 56
VLAN的划分方法
? 基于交换机端口的虚拟局域网
? 基于交换机端口的虚拟局域网无法自动解决节点的移动、
增加和变更问题。如果一个节点从一个端口移动到另一个
端口时，网络管理者必须对虚拟局域网成员进行重新配置。
端 口
1 2 3 4
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 55
交 换 机 一
交 换 机 二
交 换 机 三
端 口
端 口
V L A N A V L A N B V L A N C V L A N D
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 57
VLAN中使用集线器
? 当交换机端口连接的是一个集线器时，由于集线器所支持
的是一个共享介质的多用户网络，因此，按交换机端口号
的划分方案只能将连接到集线器的所有用户划分到同一个
VLAN中；
V L A N A V L A N B V L A N C
端 口
1 2 3 4
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 55
交 换 机 一
交 换 机 二
集 线 器
端 口
端 口
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 58
基于 MAC地址的虚拟局域网
? 优点：
? 允许节点移动到网络其它物理网段；
? 可以解决基于端口的 VLAN所不能解决的问题，将一个
集线器连接区域内的节点划分到不同的 VLAN中。
? 缺点：
? 需要对大量的毫无规律的 MAC地址进行操作；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 59
端 口
1 2 3 4
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 55
交 换 机 一
交 换 机 二
集 线 器
端 口
端 口
一 个 V L A N
M A C 地 址,00-A 0-C 9-9C -A A -58 00-07-2C -A B -16-21 04-A 8-97-C 6-B 1 0A -12-2D -B 8-2C -01
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 60
基于网络层地址的虚拟局域网
? 使用节点的网络层地址来配置虚拟局域网，要求
交换机能够处理网络层的数据；
? 有利于组成基于服务或应用的虚拟局域网；
? 用户可以随意移动节点而无需重新配置网络地址；
? 一个虚拟局域网可以扩展到多个交换机的端口上，
甚至一个端口能对应于多个虚拟局域网。
? 由于检查网络层地址比检查 MAC地址的延迟要大，
因此，这种方法影响了交换机的交换时间以及整
个网络的性能；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 61
VLAN的其他划分方法
? 基于 IP组播的虚拟局域网
? 使用 IP广播组动态的建立 VLAN；
? 基于策略的虚拟局域网
? 可以同时使用不同划分 VLAN的方法来建立一个虚拟局
域网；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 62
VLAN的优点
? 控制网络的广播风暴；
? 确保网络的安全性；
? 简化网络管理；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 63
无线局域网
? 无线局域网的标准 ——IEEE 802.11
B S S
基 本 服 务 集
接 入 点 A P
( 基 站 )
扩 展 的 服 务 器 E S S
分 配 系 统 D S
B S S
基 本 服 务 集
移 动 站
接 入 点 A P
( 基 站 )
移 动 站
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 64
无线局域网的特点
? 传输方式
? 无线电波与红外线；
? 无线局域网的拓扑结构
? 无中心拓扑和有中心拓扑 ；
无 中 心 拓 扑 结 构
有 中 心 拓 扑 结 构
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 65
无线局域网的组建
? 无线网络器件
? 无线网络网卡 ；
? 无线网络 HUB；
? 无线网络网桥。
? 无线局域网的组建形式
? 全无线网 ；
? 无线节点接入有线网 ；
? 两个有线网通过无线方式相连 。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 66
局域网连接设备与应用
? 网络适配器（网卡）的分类
? 按照支持的计算机的种类分
? 标准网卡；
? PCMCIA网卡；
? 按照网卡的速率
? 10Mbps网卡；
? 10/100Mbps；
? 1000Mbps；
? 按照网卡支持的传输介质
? 粗缆网卡；
? 细缆网卡；
? 双绞线网卡；
? 光纤网卡；
? 按照网卡支持的总线类型：
? ISA,EISA,PCI；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 67
中继器
? 中继器（ Repeater），又被称为转发器，它是局域网连接中最简单
的设备，它的作用是将因传输而衰减的信号进行放大、整形和转发，
从而扩展了局域网的距离。
? 使用中继器连接局域网时，要注意以太网的 5-4-3中继规则；
中 继 器
A U I 接 口
B N C 接 口
1 0 B a s e - 5
1 0 B a s e - 2
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 68
集线器
? 集线器（ HUB）是带有多个端口的中继器（转发
器），也是一个工作在 OSI模型中的物理层设备。
? 按集线器端口连接介质的不同，集线器可连接同
轴电缆、双绞线和光纤。许多集线器上除了带有
RJ-45接口外，还带有一个 AUI粗缆接口和 (或 )一
个 BNC细缆接口，以实现不同介质网络的连接。
集线器
细缆 /UTP
10Base2 -细缆 Ethernet
10Base5 粗缆 Ethernet
10BaseT-双绞线 服务器
集线器
粗缆 /细缆
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 70
集线器的分类与应用
? 独立式集线器 (Standalone HUB)
? 独立式集线器是最简单的一种集线器，带有多个（ 8个,12
个,16个或 24个） RJ-45端口；
独 立 式 集 线 器
1 2 3 4 5 6
7 8 9 1 0 1 1 1 2
A
B
1 2 x
6 x
8 x
2 x
9 x
3 x
1 0 x
4 x
1 1 x
5 x
7 x
1 x
E
t
h
e
r
n
e
t
A
1 2 x
6 x
8 x
2 x
9 x
3 x
1 0 x
4 x
1 1 x
5 x
7 x
1 x
C
R J - 4 5 接 口
每 个 端 口 的 工
作 状 态 指 示 灯
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 71
集线器的级联
? 使用双绞线通过集线器的 RJ-45端口实现级联；
1 0 B a s e -T
集 线 器
R J -4 5 接 口
集 线 器
集 线 器
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 72
集线器进行级联
? 使用同轴电缆或光纤，通过集线器提供的向上连接端口实现级联 ；
A U I 接 口
1 0 B a s e - T
集 线 器
A U I 接 口
R J - 4 5 接 口
1 0 B a s e - T
集 线 器
R J - 4 5 接 口
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 73
可堆叠式集线器 (Stackable HUB)
? 堆叠式集线器带有一个堆叠端口，每台堆叠式集线器通过
堆叠端口，使用一条高速链路实现集线器之间的高速数据
传输。
? 这条高速链路是用一根特殊的电缆将两台集线器的内部总
线相连接，因此，这种连接在速度上要远远超过集线器的
级联连接，
S D
通 过 背 板 连 接 电 缆 实 现 高 速 数 据 传 输
后 视 图
S D
S D
S D
集 线 器 堆 叠 在 一 起
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 74
模块化集线器 (Module HUB)
? 模块化集线器，又称为机
架式集线器，它配有一个
机架或卡箱，带多个插槽，
每个插槽可插入一块通信
卡 (模块 )，每个通信卡的
作用就相当于一个独立型
集线器。当通信卡插入机
架内的卡槽中时，它们就
被连接到机架的背板总线
上，这样两个通信卡上的
端口之间就可以通过背板
的高速总线进行通信
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 75
以太网交换机
L E D 指 示 灯
端 口 密 度管 理 端 口高 速 端 口
? 端口密度是指交换机提供的端口数，通常为 8～ 24个端口，端
口速率为为 10Mbps或 100Mbps。
? LED指示灯通常用来指示以太网交换机的信息或交换状态。
? 高速端口用来连到服务器或主干网络上，可以是 100Mbps或
1000Mbps端口，可以连接 100Mbps的 FDDI、快速以太网络
（ 100Base-TX）、或上连到千兆位交换网络。
? 管理端口用来连接终端或调制解调器以实现网络管理，使用的
接口通常为 RS-232C。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 76
交换机的种类
? 桌面交换机
? 支持的 MAC地址的数量非常少，直接提供到
桌面的连接，
? 工作组交换机 ；
? 不但可以连接计算机，而且连接一个集线器
或另一个交换机 ；
? 工作组交换机或桌面交换机都可以支持每个
端口上 10/100Mbps自适应的操作，每台交
换机将监测与每个端口连接的设备的速度并
进行自动的速率匹配，非常适合于应用在快
速以太网中。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 77
?部门交换机
?所有端口上支持全双工操作，以高速和高可靠的方
式传输数据帧，并提供更多的管理功能。
?骨干交换机
?所有端口完全支持全双工线路，支持远程监测功能，
而且具有强大的管理功能。为了提供系统的可靠性，
通常采用双冗余电源。
?企业交换机
?可以支持许多不同类型的网络组件，以支持对多种
设备的连接，比如以太网设备、快速以太网设备、
FDDI设备以及广域网的连接设备等；具有非常强大
的管理功能 ；
交换机的种类
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 78
交换机的技术分类与应用
? 10Mbps交换机
? 10Mbps交换机每个端口的速率为 10Mbps，它价格相对便
宜，用于连接专用的 10Mbps以太网节点计算机或 10Mbps
共享式集线器。
1 0 M b p s 交 换 机
1 0 M b p s
共 享 式 集 线 器
1 0 M b p s 专 用 连 接
1 0 M b p s 专 用 连 接
服 务 器
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 79
交换机的技术分类与应用
? 10/100Mbps自适应交换机
? 可以自动检测端口连接设备的传输速率与工作
方式，并自动作出调整，保证 10Mbps和
100Mbps的节点可以互相通信。
? 将使用 100Mbps网卡的服务器上接到
100Mbps端口上，则可以有效地消除采用
10Mbps端口连接服务器所造成的瓶颈
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 80
10/100M bps交 换 机 (堆 叠 )
服 务 器
100M bps专 用 连 接
10M bps专 用 连 接
10M bps集 线 器
连 接 一 个 工 作 组
10M bps交 换 机
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 81
交换机的技术分类与应用
? 100Mbps交换机
1 0 M b p s 或 1 0 0 M b p s 的 节 点 （ 计 算 机 ）
1 0 / 1 0 0 M b p s 交 换 机
1 0 0 M b p s 主 干 交 换 机
1 0 0 M b p s 集 线 器
1 0 M b p s 交 换 机
1 0 / 1 0 0 M b p s 交 换 机
千 兆 位 的 连 接
服 务 器 区
千 兆 位 的 连 接
1 0 0 M b p s 主 干 交 换 机
1 0 0 0 M b p s 链 路 1 0 0 M b p s 链 路 1 0 M b p s 链 路
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 82
交换机的技术分类与应用
? 千兆位交换机
千 兆 位 骨 干 交 换 机
1 0 M b p s 或 1 0 0 M b p s 节 点 （ 计 算 机 ）
带 有
1 0 0 0 M b p s 网
卡 的 服 务 器
1 0 M b p s
集 线 器
1 0 / 1 0 0 M b p s
交 换 机
1 0 0 M b p s
集 线 器
1 0 0 0 M b p s 链 路 1 0 0 M b p s 链 路 1 0 M b p s 链 路
1 0 0 M b p s
工 作 组 交 换 机
1 0 0 M b p s
工 作 组 交 换 机
1 0 0 M b p s
工 作 组 交 换 机
