3.5 典型局域网的组网技术
3.5.1 10Mbps以太网
3.5.2 100Mbps以太网
3.5.3 1000Mbps以太网
3.5.4 万兆以太网
3.5.5 光纤分布式数据接口
3.5.6 异步传输模式
3.5.1 10Mbps以太网
1,10 Mbps以太网体系结构
IEEE802.3以太网体系结构包括 MAC子层和物理层。物
理层又分为物理信令 PLS和物理媒体连接件 PMA两个子层，
并根据物理层的两个子层是否在同一个设备上实现。其体系
结构示意图如 3.9所示：
3.5.1 10Mbps以太网
图 3.9 10 Mbps以太网体系结构
3.5.1 10Mbps以太网
PLS子层向 MAC子层提供服务，它规定了 MAC子层与物
理层的界面，是与传输媒体无关的物理层规范。在发送比特
流时,PLS子层负责对比特流进行曼彻斯特编码。在接收时，
负责对曼彻斯特解码。另外,PLS子层还负责完成载波监听
功能。 PMA子层向 PLS子层提供服务，它负责往媒体上发送
比特信号和从媒体上接收比特信号，并完成冲突检测功能。
IEEE 802.3标准规定,PLS子层和 PMA子层可以在，也可以
不在同一个设备中实现。比如：稍后讲的标准以太网
（ 10Base-5）就是在网卡中实现 PLS功能，在外部接收器中
实现 PMA功能的。所以在 10Base-5以太网中，需要使用收
发器电缆将外部收发器和网络站点连接起来，于是出现了两
种 IEEE802.3体系结构。见图 3.9。
3.5.1 10Mbps以太网
MAC子层的核心协议是 CSMA/CD，它的帧结构如图 3.10
图 3.10 IEEE802.3帧结构
3.5.1 10Mbps以太网
2,10 Mbps以太网组网方式
最常用的基带 802.3局域网有以下 4种。
10Base-5通常称为粗缆以太网。目前由于高速交换以太
网技术的广泛应用，在新建的局域网中,10Base-5很少被采
用。
10Base-2通常称为细缆以太网。 10Base-2使用 50Ω细
同轴电缆，它的建网费用比 10Base-5低。目前 10Base-2已
很少被使用。
3.5.1 10Mbps以太网
10Base-T是使用无屏蔽双绞线来连接的以太网，使用 2
对 3类以上无屏蔽双绞线，一对用于发送信号，另一对用于
接收信号。为了改善信号的传输特性和信道的抗干扰能力，
每一对线必须绞在一起。双绞线以太网系统具有技术简单、
价格低廉、可靠性高、易实现综合布线和易于管理、维护、
升级等优点。因此比 10Base-5和 10Base-2技术有更大的优
势，也是目前还在应用的 10M局域网技术。
10Base-F是 10 Mbps光纤以太网, 它使用多模光纤作为
传输介质, 在介质上传输的是光信号而不是电信号 。 因此
10Base-F具有传输距离长, 安全可靠, 可避免电击等优点 。
由于光纤介质适宜相距较远的站点, 所以 10Base-F常用于建
筑物之间的连接, 它能够构建园区主干网 。 目前 10Base-F较
少被采用, 代替它的是更高速率的光纤以太网 。
3.5.2 100Mbps以太网
1,快速以太网的体系结构
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。快速以太网保留了传统以太网的所有
特性，包括相同的数据帧格式、介质访问控制方式和组网方
法，只是将每个比特的发送时间由 100ns降低到 10ns。 1995
年 9月,IEEE802委员会正式批准了快速以太网标准
IEEE802.3u。 IEEE802.3u标准在 LLC子层使用 IEEE802.2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（ 100BASE-T）。
3.5.2 100Mbps以太网
100BASE-T标准定义了介质专用接口（ MII,Media
Independent Interface），它将 MAC子层和物理层分开。使
得物理层在实现 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。 100BASE-T可以支持多
种传输介质，目前制定了三种有关传输介质的标准：
100BASE-TX,100BASE-T4,100BASE-FX。 100BASE-T
的结构如图 3.11所示：
3.5.2 100Mbps以太网
图 3.11 100Mbps的协议结构
3.5.2 100Mbps以太网
2,快速以太网的组网方式
（ 1） 100BASE-TX
100BASE-TX是 5类无屏蔽双绞线方案, 它是真正由
10Base-T派生出来的 。 100BASE-TX类似于 10Base-T,但
它使用的是两对无屏蔽双绞线 （ UTP） 或 150Ω屏蔽双绞线
（ STP） 。 100BASE-TX是目前使用最广泛的快速以太网介
质标准 。 100BASE-TX使用的 2对双绞线中, 一对用于发送
数据, 另一对用于接收数据 。 由于发送和接收都有独立的通
道, 所以 100BASE-TX支持全双工操作 。
3.5.2 100Mbps以太网
（ 2） 100BASE-FX
100BASE-FX是光纤介质快速以太网标准, 它采用与
100BASE-TX相同的数据链路层和物理层标准协议 。 它支持
全双工通信方式, 传输速率可达 200Mbps。
100BASE-FX的硬件系统包括单模或多模光纤及其介
质连接部件, 集线器, 网卡等部件 。 用多模光纤时, 当站点
与站点不经 HUB而直接连接, 且工作在半双工方式时, 两点
之间的最大传输距离仅有 412m；当站点与 HUB连接, 且工
作在全双工方式时, 站点与 HUB之间的最大传输距离为 2km。
若使用单模光纤作为媒体, 在全双工的情况下, 最大传输距
离可达 10km。
3.5.2 100Mbps以太网
（ 3） 100BASE-T4
100BASE-T4是 3类无屏蔽双绞线方案，该方案使用 4对 3类
（或 4类,5类）无屏蔽双绞线介质。它能够在 3类 UTP线上提供
100Mbps的传输速率。双绞线段的最大长度为 100m。目前这种
技术没有得到广泛的应用。 100BASE-T4的硬件系统与组网规则
与 100BASE-TX相同。
3.5.3 1000Mbps以太网
1,千兆以太网的体系结构
千兆以太网的传输速率比快速以太网快 10倍，数据传
输率达到 1000Mbps。千兆以太网保留着传统的 10Mbps速
率以太网的所有特征（相同的数据帧格式、相同的介质访
问控制方式、相同的组网方法）,只是将传统以太网每个
比特的发送时间由 100ns降低到 1ns。 千兆以太网的协议结
构如图 3.12所示。
3.5.3 1000Mbps以太网
图 3.12 千兆以太网的协议结构
3.5.3 1000Mbps以太网
IEEE802.3z标准在 LLC子层使用 IEEE802.2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，它定义了新的物理层标准（ 1000BASE-T）。
1000BASE-T标准定义了 千兆介质专用接口（ GMII,Gigabit
Media Independent Interface）,它将 MAC子层与物理层分
开。这样，物理层在实现 1000Mbps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。
3.5.3 1000Mbps以太网
2,千兆以太网的组网方式
1998年 IEEE802.3z工作组完成了 IEEE802.3z标准。
IEEE802.3z千兆以太网标准定义了三种介质系统，其中两种
是光纤介质标准，包括 1000Base-SX和 1000Base-LX；另一
种是铜线介质标准，称为 1000Base-CX。 1000Base-X是
1000Base-SX,1000Base-LX和 1000Base-CX的总称，都是
基于 8B/10B编码方案的千兆以太网。
3.5.3 1000Mbps以太网
1000Base-SX是一种在收发器上使用短波激光作为信号源的媒
体技术。这种收发器上配置了激光波长为 770~860nm（一般为 800nm）
的光纤激光传输器，不支持单模光纤，仅支持 62.5μm和 50μm两种多
模光纤。对于 62.5μm多模光纤，全双工模式下最大传输距离为 275m，
对于 50μm多模光纤，全双工模式下最大传输距离为 550m。
1000Base-SX标准规定连接光缆所使用的连接器是 SC标准光纤连接
器。
3.5.3 1000Mbps以太网
1000Base-LX是一种在收发器上使用长波激光作为信号
源的媒体技术。这种收发器上配置了激光波长为
1270~1355nm（一般为 1300nm）的光纤激光传输器，它可
以驱动多模光纤和单模光纤。使用的光纤规格为 62.5μm和
50μm的多模光纤,9μm的单模光纤。对于多模光纤，在全
双工模式下，最长的传输距离为 550m；对于单模光纤，在
全双工模式下，最长的传输距离可达 5km。连接光缆所使用
的是 SC标准光纤连接器。
3.5.3 1000Mbps以太网
1000Base-CX是使用铜缆的两种千兆以太网技术之一。
1000Base-CX的媒体是一种短距离屏蔽铜缆，最长距离达
25m，这种屏蔽电缆是一种特殊规格高质量的 TW型带屏蔽
的铜缆。连接这种电缆的端口上配置 9针的 D型连接器。
1000Base-CX的短距离铜缆适用于交换机间的短距离连接，
特别适用于千兆主干交换机与主服务器的短距离连接。
3.5.4 万兆以太网
万兆以太网是一种数据传输速率高达 10Gbps、通信距
离可延伸到 40km的以太网。它是在以太网的基础上发展起
来的，因此，万兆以太网和千兆以太网一样，在本质上仍是
以太网，只是在速度和距离方面有了显著的提高。万兆以太
网继续使用 IEEE802.3以太网协议，以及 IEEE802.3的帧格
式和帧大小。但由于万兆以太网是一种只适用于全双工通信
方式，并且只能使用光纤介质的技术，所以它 不需使用带冲
突检测的载波监听多路访问协议 CSMA/CD。
3.5.4 万兆以太网
1,万兆以太网 体系结构
10Gbps以太网的 OSI 和 IEEE 802层次结构仍与传统以太
网相同, 即 OSI层次结构包 括 了数据链路层的一部分和物理层
的全部, IEEE 802层次结构包括 MAC子层和 物理 层, 但各层
所具有的功能与传统以太网 相 比差别较大, 特别是 物理 层更具
有明显的特点 。 10Gbps以太网体系结构如图 3.13所示 。
3.5.4 万兆以太网
图 3.13 10Gbps以太网体系结构
3.5.4 万兆以太网
2,万兆以太网的技术特点
万兆以太网有以下技术特性：
?仅工作在全双工通信方式, 不再使用 IEEE 802.3的 CSMA/CD
介质访问控制协议 。
?只支持光纤介质 。
?仍采用 IEEE 802.3协议, 以太网的帧格式和帧大小 。
?采用 8B/10B编码方案 。
?万兆以太网的物理层, 有两个标准, 局域网标准和广域网标准 。
?传输距离为 40km。 采用 XAUI接口标准 。
3.5.5 光纤分布式数据接口
1,FDDI的拓扑结构
使用双环结构的令牌传递系统 。 FDDI网络的网络信息流
量由类似的两条流组成, 两条流以相反的方向绕着两个互逆
环流动 。 其中一个环叫 主环 （ primary ring）,逆时钟发送,
另一个环叫 从环 （ secondary ring）, 顺时钟发送 。 如图 3-
14，
3.5.5 光纤分布式数据接口
图 3.14 FDDI双环结构 图 3.15 故障时双环连成单环
3.5.5 光纤分布式数据接口
网络数据信号通常只在主环上流动, 如果环失败,
FDDI自动重新配置网络, 数据可以沿反方向流到从环上去 。
双环拓扑结构的优点之一是冗余, 一个环用于传送, 另
一环用于备份 。 如果出现问题, 其中主环断路, 从环替代 。
若两者同时在一点断路, 例如起火或电缆管道故障, 两个环
可连成单一的环, 如图 3.15所示, 长度为原来的两倍 。
3.5.5 光纤分布式数据接口
2,FDDI的工作原理
FDDI采用 令牌 传递的方法, 实现对介质的访问控制 。
这一点与令牌环类似 。 不同的是, 在令牌环中, 数据帧在
环路上绕行一周回到发送站点后, 发送结点才释放令牌,
在此期间, 环路上的其他结点无法获得令牌, 不能发送数
据 。 所以, 在令牌环望中, 环路上只有一个数据帧在流动 。
在 FDDI 中, 发送数据的站点在截获令牌后, 可以发送一
个或多个数据帧, 当数据发送完毕, 或规定时间用完, 则
立即释放令牌, 而不管发出的数据帧是否绕型一周回到发
送站点 。 这样, 在数据帧还没有回到发送它的站点且被清
除之前, 其他站点有可能截获令牌 。 并且发送数据帧 。 所
以, 在 FDDI的环路中可能同时有多个站点发出的数据帧在
流动, 这就提高了信道的利用率, 增加了系统的吞吐量 。
3.5.5 光纤分布式数据接口
在正常情况下 FDDI中主要存在以下一些操作,
? 传递令牌 。 在没有数据传送时, 令牌一直在环路中
绕行；每个站点如果没有数据要发送, 就转发令牌 。
? 发送数据 。 如果某个站点需要发送数据, 当令牌传
到该站点时, 不再转发令牌, 而是发送数据 。 可以
一次发送多个数据帧 。 当数据发送完毕或到时, 则
停止发送, 并立即释放令牌 。
? 转发数据帧 。 每个站点监听经过的数据帧, 如果不
属于自己, 就转发出去 。
? 接收数据帧 。 当站点发现经过的数据帧属于自己,
就复制下来, 然后转发出去 。
? 清除数据帧 。 发送站点与其他站点一样, 随时监听
经过的帧, 发现是自己发出的帧就停止转发 。
3.5.5 光纤分布式数据接口
3,FDDI的特点
FDDI作为高速局域网介质访问控制标准，与 IEEE802.5
标准相似，有如下特点。
? 用基于 IEEE802.5的单令牌的环网介质访问控制
MAC协议。
? 使用 IEEE802.2LLC协议，与符合 IEEE802 标准的
局域网兼 容
? 数据传输速率为 100Mbps，联网结点数不多于 1000，
环路长度为 100km。
? 可以使用双环结构，具有容错能力。
? 可以使用多模或单模光纤。
? 具有动态分配带宽的能力，能支持同步和异步数据
传输。
3.5.5 光纤分布式数据接口
4,FDDI的应用环境
?计算机机房网 （ 后端网络 ）, 用于计算机机房中大型
计算机与高速外设之间的连接, 以及对可靠性, 传输
速度与系统容错要求较高的环境 。
?办公室或建筑物群的主干网 （ 前端网络 ）, 用于连接
大量的小型机, 工作站, 个人计算机与各种外设 。
?校园网的主干网, 用于连接分布在校园中各个建筑物
中的小型机, 服务器, 工作站和个人计算机, 以及多
个局域网 。
?多校园的主干网, 用于连接地理位置相距几公里的多
个校园网, 企业网, 成为一个区域性的互连多个校园
网, 企业网的主干网 。
3.5.6 异步传输模式
1,ATM的基本概念
ATM 是一种高速分组交换技术 。 分组交换的基本数据
传输单元是分组, 而 ATM的基本数据传输单元是信元 。 信元
有一个 5字节的信元头 （ header） 与一个 48字节的用户数据,
其结构如图 3.16
图 3.16 ATM信元结构
3.5.6 异步传输模式
ATM网络是一种异步传输方式，是在 时分复用（ TDM）
和 同步传输（ STM） 的基础上发展起来的。与之不同的是，
其信元传输所占用的时隙并不固定，这就是所谓的统计时分
复用
2,ATM的工作原理
物理链路（ physical link）是连接 ATM交换机 — ATM交
换机,ATM交换机 — ATM主机的物理线路。 每条物理链路可
以包括一条或多条 虚通路 VP（ VP,Virtual Path）,每条虚
通路 VP又可以包括一条或多条 虚通道 VC（ VC,Virtual
Channel）。
3.5.6 异步传输模式
ATM网的虚连接可以分为两级,虚通路连接 （ VPC,Virtual Path
Connection） 与 虚通道连接 （ VCC,Virtual Channel Connection） 。
在虚通路一级, 两个 ATM端用户间建立的连接被称为虚通路连接, 而两
个 ATM设备间的链路被称为 虚通路链路 （ VPL,Virtual Path Link） 。 那
么, 一条虚通路连接是由多段虚通路链路组成的 。 每一段虚通路链路
VPL都是由 虚通路标识符 （ VPI,Virtual Path Identifier） 标识的 。 每条
物理链路中的 VPI值是唯一的 。
在虚通道一级, 两个 ATM端用户间建立的连接被称为虚通道连接, 而两
个 ATM设备间的链路被称为 虚通道链路 （ VCL,Virtual Channel Link） 。
虚通道连接 VCC是由多条虚通道链路 VCL组成的 。 每一条虚通道链路
VCL都是由 虚通道标识符 （ VCI,Virtual Channel Identifier） 标识的 。
3.5.6 异步传输模式
3,ATM局域网
ATM局域网有以下几种类型：
? 作为连接到 ATM广域网的网关。 ATM交换机的作用
好比 路由器和集线器，把 LAN连接到 ATM广域网。
? 主干 ATM交换机。可以是互连其他局域网的单个
ATM交换机或者 ATM交换机局域网。
? 工作组 ATM。把高性能的多媒体工作站及其端系统直
接连到 ATM交换机。
一个 ATM局域网可能是以上几种类型的组合。
3.5.6 异步传输模式
4,ATM LAN仿真
ATM仿真的目的是使传统局域网站点能通过 ATM网实
现互操作 。 通过允许传统局域网上的站点不需改变网络软件
和应用软件就能通过 ATM主干网传送数据, 使传统 LAN和
ATM LAN实现共存 。
3.5.1 10Mbps以太网
3.5.2 100Mbps以太网
3.5.3 1000Mbps以太网
3.5.4 万兆以太网
3.5.5 光纤分布式数据接口
3.5.6 异步传输模式
3.5.1 10Mbps以太网
1,10 Mbps以太网体系结构
IEEE802.3以太网体系结构包括 MAC子层和物理层。物
理层又分为物理信令 PLS和物理媒体连接件 PMA两个子层，
并根据物理层的两个子层是否在同一个设备上实现。其体系
结构示意图如 3.9所示：
3.5.1 10Mbps以太网
图 3.9 10 Mbps以太网体系结构
3.5.1 10Mbps以太网
PLS子层向 MAC子层提供服务，它规定了 MAC子层与物
理层的界面，是与传输媒体无关的物理层规范。在发送比特
流时,PLS子层负责对比特流进行曼彻斯特编码。在接收时，
负责对曼彻斯特解码。另外,PLS子层还负责完成载波监听
功能。 PMA子层向 PLS子层提供服务，它负责往媒体上发送
比特信号和从媒体上接收比特信号，并完成冲突检测功能。
IEEE 802.3标准规定,PLS子层和 PMA子层可以在，也可以
不在同一个设备中实现。比如：稍后讲的标准以太网
（ 10Base-5）就是在网卡中实现 PLS功能，在外部接收器中
实现 PMA功能的。所以在 10Base-5以太网中，需要使用收
发器电缆将外部收发器和网络站点连接起来，于是出现了两
种 IEEE802.3体系结构。见图 3.9。
3.5.1 10Mbps以太网
MAC子层的核心协议是 CSMA/CD，它的帧结构如图 3.10
图 3.10 IEEE802.3帧结构
3.5.1 10Mbps以太网
2,10 Mbps以太网组网方式
最常用的基带 802.3局域网有以下 4种。
10Base-5通常称为粗缆以太网。目前由于高速交换以太
网技术的广泛应用，在新建的局域网中,10Base-5很少被采
用。
10Base-2通常称为细缆以太网。 10Base-2使用 50Ω细
同轴电缆，它的建网费用比 10Base-5低。目前 10Base-2已
很少被使用。
3.5.1 10Mbps以太网
10Base-T是使用无屏蔽双绞线来连接的以太网，使用 2
对 3类以上无屏蔽双绞线，一对用于发送信号，另一对用于
接收信号。为了改善信号的传输特性和信道的抗干扰能力，
每一对线必须绞在一起。双绞线以太网系统具有技术简单、
价格低廉、可靠性高、易实现综合布线和易于管理、维护、
升级等优点。因此比 10Base-5和 10Base-2技术有更大的优
势，也是目前还在应用的 10M局域网技术。
10Base-F是 10 Mbps光纤以太网, 它使用多模光纤作为
传输介质, 在介质上传输的是光信号而不是电信号 。 因此
10Base-F具有传输距离长, 安全可靠, 可避免电击等优点 。
由于光纤介质适宜相距较远的站点, 所以 10Base-F常用于建
筑物之间的连接, 它能够构建园区主干网 。 目前 10Base-F较
少被采用, 代替它的是更高速率的光纤以太网 。
3.5.2 100Mbps以太网
1,快速以太网的体系结构
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。快速以太网保留了传统以太网的所有
特性，包括相同的数据帧格式、介质访问控制方式和组网方
法，只是将每个比特的发送时间由 100ns降低到 10ns。 1995
年 9月,IEEE802委员会正式批准了快速以太网标准
IEEE802.3u。 IEEE802.3u标准在 LLC子层使用 IEEE802.2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（ 100BASE-T）。
3.5.2 100Mbps以太网
100BASE-T标准定义了介质专用接口（ MII,Media
Independent Interface），它将 MAC子层和物理层分开。使
得物理层在实现 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。 100BASE-T可以支持多
种传输介质，目前制定了三种有关传输介质的标准：
100BASE-TX,100BASE-T4,100BASE-FX。 100BASE-T
的结构如图 3.11所示：
3.5.2 100Mbps以太网
图 3.11 100Mbps的协议结构
3.5.2 100Mbps以太网
2,快速以太网的组网方式
（ 1） 100BASE-TX
100BASE-TX是 5类无屏蔽双绞线方案, 它是真正由
10Base-T派生出来的 。 100BASE-TX类似于 10Base-T,但
它使用的是两对无屏蔽双绞线 （ UTP） 或 150Ω屏蔽双绞线
（ STP） 。 100BASE-TX是目前使用最广泛的快速以太网介
质标准 。 100BASE-TX使用的 2对双绞线中, 一对用于发送
数据, 另一对用于接收数据 。 由于发送和接收都有独立的通
道, 所以 100BASE-TX支持全双工操作 。
3.5.2 100Mbps以太网
（ 2） 100BASE-FX
100BASE-FX是光纤介质快速以太网标准, 它采用与
100BASE-TX相同的数据链路层和物理层标准协议 。 它支持
全双工通信方式, 传输速率可达 200Mbps。
100BASE-FX的硬件系统包括单模或多模光纤及其介
质连接部件, 集线器, 网卡等部件 。 用多模光纤时, 当站点
与站点不经 HUB而直接连接, 且工作在半双工方式时, 两点
之间的最大传输距离仅有 412m；当站点与 HUB连接, 且工
作在全双工方式时, 站点与 HUB之间的最大传输距离为 2km。
若使用单模光纤作为媒体, 在全双工的情况下, 最大传输距
离可达 10km。
3.5.2 100Mbps以太网
（ 3） 100BASE-T4
100BASE-T4是 3类无屏蔽双绞线方案，该方案使用 4对 3类
（或 4类,5类）无屏蔽双绞线介质。它能够在 3类 UTP线上提供
100Mbps的传输速率。双绞线段的最大长度为 100m。目前这种
技术没有得到广泛的应用。 100BASE-T4的硬件系统与组网规则
与 100BASE-TX相同。
3.5.3 1000Mbps以太网
1,千兆以太网的体系结构
千兆以太网的传输速率比快速以太网快 10倍，数据传
输率达到 1000Mbps。千兆以太网保留着传统的 10Mbps速
率以太网的所有特征（相同的数据帧格式、相同的介质访
问控制方式、相同的组网方法）,只是将传统以太网每个
比特的发送时间由 100ns降低到 1ns。 千兆以太网的协议结
构如图 3.12所示。
3.5.3 1000Mbps以太网
图 3.12 千兆以太网的协议结构
3.5.3 1000Mbps以太网
IEEE802.3z标准在 LLC子层使用 IEEE802.2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，它定义了新的物理层标准（ 1000BASE-T）。
1000BASE-T标准定义了 千兆介质专用接口（ GMII,Gigabit
Media Independent Interface）,它将 MAC子层与物理层分
开。这样，物理层在实现 1000Mbps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。
3.5.3 1000Mbps以太网
2,千兆以太网的组网方式
1998年 IEEE802.3z工作组完成了 IEEE802.3z标准。
IEEE802.3z千兆以太网标准定义了三种介质系统，其中两种
是光纤介质标准，包括 1000Base-SX和 1000Base-LX；另一
种是铜线介质标准，称为 1000Base-CX。 1000Base-X是
1000Base-SX,1000Base-LX和 1000Base-CX的总称，都是
基于 8B/10B编码方案的千兆以太网。
3.5.3 1000Mbps以太网
1000Base-SX是一种在收发器上使用短波激光作为信号源的媒
体技术。这种收发器上配置了激光波长为 770~860nm（一般为 800nm）
的光纤激光传输器，不支持单模光纤，仅支持 62.5μm和 50μm两种多
模光纤。对于 62.5μm多模光纤，全双工模式下最大传输距离为 275m，
对于 50μm多模光纤，全双工模式下最大传输距离为 550m。
1000Base-SX标准规定连接光缆所使用的连接器是 SC标准光纤连接
器。
3.5.3 1000Mbps以太网
1000Base-LX是一种在收发器上使用长波激光作为信号
源的媒体技术。这种收发器上配置了激光波长为
1270~1355nm（一般为 1300nm）的光纤激光传输器，它可
以驱动多模光纤和单模光纤。使用的光纤规格为 62.5μm和
50μm的多模光纤,9μm的单模光纤。对于多模光纤，在全
双工模式下，最长的传输距离为 550m；对于单模光纤，在
全双工模式下，最长的传输距离可达 5km。连接光缆所使用
的是 SC标准光纤连接器。
3.5.3 1000Mbps以太网
1000Base-CX是使用铜缆的两种千兆以太网技术之一。
1000Base-CX的媒体是一种短距离屏蔽铜缆，最长距离达
25m，这种屏蔽电缆是一种特殊规格高质量的 TW型带屏蔽
的铜缆。连接这种电缆的端口上配置 9针的 D型连接器。
1000Base-CX的短距离铜缆适用于交换机间的短距离连接，
特别适用于千兆主干交换机与主服务器的短距离连接。
3.5.4 万兆以太网
万兆以太网是一种数据传输速率高达 10Gbps、通信距
离可延伸到 40km的以太网。它是在以太网的基础上发展起
来的，因此，万兆以太网和千兆以太网一样，在本质上仍是
以太网，只是在速度和距离方面有了显著的提高。万兆以太
网继续使用 IEEE802.3以太网协议，以及 IEEE802.3的帧格
式和帧大小。但由于万兆以太网是一种只适用于全双工通信
方式，并且只能使用光纤介质的技术，所以它 不需使用带冲
突检测的载波监听多路访问协议 CSMA/CD。
3.5.4 万兆以太网
1,万兆以太网 体系结构
10Gbps以太网的 OSI 和 IEEE 802层次结构仍与传统以太
网相同, 即 OSI层次结构包 括 了数据链路层的一部分和物理层
的全部, IEEE 802层次结构包括 MAC子层和 物理 层, 但各层
所具有的功能与传统以太网 相 比差别较大, 特别是 物理 层更具
有明显的特点 。 10Gbps以太网体系结构如图 3.13所示 。
3.5.4 万兆以太网
图 3.13 10Gbps以太网体系结构
3.5.4 万兆以太网
2,万兆以太网的技术特点
万兆以太网有以下技术特性：
?仅工作在全双工通信方式, 不再使用 IEEE 802.3的 CSMA/CD
介质访问控制协议 。
?只支持光纤介质 。
?仍采用 IEEE 802.3协议, 以太网的帧格式和帧大小 。
?采用 8B/10B编码方案 。
?万兆以太网的物理层, 有两个标准, 局域网标准和广域网标准 。
?传输距离为 40km。 采用 XAUI接口标准 。
3.5.5 光纤分布式数据接口
1,FDDI的拓扑结构
使用双环结构的令牌传递系统 。 FDDI网络的网络信息流
量由类似的两条流组成, 两条流以相反的方向绕着两个互逆
环流动 。 其中一个环叫 主环 （ primary ring）,逆时钟发送,
另一个环叫 从环 （ secondary ring）, 顺时钟发送 。 如图 3-
14，
3.5.5 光纤分布式数据接口
图 3.14 FDDI双环结构 图 3.15 故障时双环连成单环
3.5.5 光纤分布式数据接口
网络数据信号通常只在主环上流动, 如果环失败,
FDDI自动重新配置网络, 数据可以沿反方向流到从环上去 。
双环拓扑结构的优点之一是冗余, 一个环用于传送, 另
一环用于备份 。 如果出现问题, 其中主环断路, 从环替代 。
若两者同时在一点断路, 例如起火或电缆管道故障, 两个环
可连成单一的环, 如图 3.15所示, 长度为原来的两倍 。
3.5.5 光纤分布式数据接口
2,FDDI的工作原理
FDDI采用 令牌 传递的方法, 实现对介质的访问控制 。
这一点与令牌环类似 。 不同的是, 在令牌环中, 数据帧在
环路上绕行一周回到发送站点后, 发送结点才释放令牌,
在此期间, 环路上的其他结点无法获得令牌, 不能发送数
据 。 所以, 在令牌环望中, 环路上只有一个数据帧在流动 。
在 FDDI 中, 发送数据的站点在截获令牌后, 可以发送一
个或多个数据帧, 当数据发送完毕, 或规定时间用完, 则
立即释放令牌, 而不管发出的数据帧是否绕型一周回到发
送站点 。 这样, 在数据帧还没有回到发送它的站点且被清
除之前, 其他站点有可能截获令牌 。 并且发送数据帧 。 所
以, 在 FDDI的环路中可能同时有多个站点发出的数据帧在
流动, 这就提高了信道的利用率, 增加了系统的吞吐量 。
3.5.5 光纤分布式数据接口
在正常情况下 FDDI中主要存在以下一些操作,
? 传递令牌 。 在没有数据传送时, 令牌一直在环路中
绕行；每个站点如果没有数据要发送, 就转发令牌 。
? 发送数据 。 如果某个站点需要发送数据, 当令牌传
到该站点时, 不再转发令牌, 而是发送数据 。 可以
一次发送多个数据帧 。 当数据发送完毕或到时, 则
停止发送, 并立即释放令牌 。
? 转发数据帧 。 每个站点监听经过的数据帧, 如果不
属于自己, 就转发出去 。
? 接收数据帧 。 当站点发现经过的数据帧属于自己,
就复制下来, 然后转发出去 。
? 清除数据帧 。 发送站点与其他站点一样, 随时监听
经过的帧, 发现是自己发出的帧就停止转发 。
3.5.5 光纤分布式数据接口
3,FDDI的特点
FDDI作为高速局域网介质访问控制标准，与 IEEE802.5
标准相似，有如下特点。
? 用基于 IEEE802.5的单令牌的环网介质访问控制
MAC协议。
? 使用 IEEE802.2LLC协议，与符合 IEEE802 标准的
局域网兼 容
? 数据传输速率为 100Mbps，联网结点数不多于 1000，
环路长度为 100km。
? 可以使用双环结构，具有容错能力。
? 可以使用多模或单模光纤。
? 具有动态分配带宽的能力，能支持同步和异步数据
传输。
3.5.5 光纤分布式数据接口
4,FDDI的应用环境
?计算机机房网 （ 后端网络 ）, 用于计算机机房中大型
计算机与高速外设之间的连接, 以及对可靠性, 传输
速度与系统容错要求较高的环境 。
?办公室或建筑物群的主干网 （ 前端网络 ）, 用于连接
大量的小型机, 工作站, 个人计算机与各种外设 。
?校园网的主干网, 用于连接分布在校园中各个建筑物
中的小型机, 服务器, 工作站和个人计算机, 以及多
个局域网 。
?多校园的主干网, 用于连接地理位置相距几公里的多
个校园网, 企业网, 成为一个区域性的互连多个校园
网, 企业网的主干网 。
3.5.6 异步传输模式
1,ATM的基本概念
ATM 是一种高速分组交换技术 。 分组交换的基本数据
传输单元是分组, 而 ATM的基本数据传输单元是信元 。 信元
有一个 5字节的信元头 （ header） 与一个 48字节的用户数据,
其结构如图 3.16
图 3.16 ATM信元结构
3.5.6 异步传输模式
ATM网络是一种异步传输方式，是在 时分复用（ TDM）
和 同步传输（ STM） 的基础上发展起来的。与之不同的是，
其信元传输所占用的时隙并不固定，这就是所谓的统计时分
复用
2,ATM的工作原理
物理链路（ physical link）是连接 ATM交换机 — ATM交
换机,ATM交换机 — ATM主机的物理线路。 每条物理链路可
以包括一条或多条 虚通路 VP（ VP,Virtual Path）,每条虚
通路 VP又可以包括一条或多条 虚通道 VC（ VC,Virtual
Channel）。
3.5.6 异步传输模式
ATM网的虚连接可以分为两级,虚通路连接 （ VPC,Virtual Path
Connection） 与 虚通道连接 （ VCC,Virtual Channel Connection） 。
在虚通路一级, 两个 ATM端用户间建立的连接被称为虚通路连接, 而两
个 ATM设备间的链路被称为 虚通路链路 （ VPL,Virtual Path Link） 。 那
么, 一条虚通路连接是由多段虚通路链路组成的 。 每一段虚通路链路
VPL都是由 虚通路标识符 （ VPI,Virtual Path Identifier） 标识的 。 每条
物理链路中的 VPI值是唯一的 。
在虚通道一级, 两个 ATM端用户间建立的连接被称为虚通道连接, 而两
个 ATM设备间的链路被称为 虚通道链路 （ VCL,Virtual Channel Link） 。
虚通道连接 VCC是由多条虚通道链路 VCL组成的 。 每一条虚通道链路
VCL都是由 虚通道标识符 （ VCI,Virtual Channel Identifier） 标识的 。
3.5.6 异步传输模式
3,ATM局域网
ATM局域网有以下几种类型：
? 作为连接到 ATM广域网的网关。 ATM交换机的作用
好比 路由器和集线器，把 LAN连接到 ATM广域网。
? 主干 ATM交换机。可以是互连其他局域网的单个
ATM交换机或者 ATM交换机局域网。
? 工作组 ATM。把高性能的多媒体工作站及其端系统直
接连到 ATM交换机。
一个 ATM局域网可能是以上几种类型的组合。
3.5.6 异步传输模式
4,ATM LAN仿真
ATM仿真的目的是使传统局域网站点能通过 ATM网实
现互操作 。 通过允许传统局域网上的站点不需改变网络软件
和应用软件就能通过 ATM主干网传送数据, 使传统 LAN和
ATM LAN实现共存 。
