常见局域网的类型

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发表于 2011-12-7 14:34:21 |只看该作者 |倒序浏览

我们知道局域网-LAN(Local Area Network)是将小区域内的各种通信设备互联在一起所形成的网络，覆盖范围一般局限在房间、大楼或园区内。局域网的特点是：距离短、延迟小、数据速率高、传输可靠。
　　目前常见的局域网类型包括：以太网（Ethernet）、光纤分布式数据接口（FDDI）、异步传输模式（ATM）、令牌环网（Token Ring）、交换网Switching等，它们在拓朴结构、传输介质、传输速率、数据格式等多方面都有许多不同。其中应用最广泛的当属以太网—— 一种总线结构的LAN，是目前发展最迅速、也最经济的局域网。我们这里简单对以太网（Ethernet）、光纤分布式数据接口（FDDI）、异步传输模式（ATM）进行介绍。
1、以太网Ethernet

Ethernet是Xerox、Digital Equipment和Intel三家公司开发的局域网组网规范，并于80年代初首次出版，称为DIX1.0。1982年修改后的版本为DIX2.0。这三家公司将此规范提交给IEEE(电子电气工程师协会)802委员会，经过IEEE成员的修改并通过，变成了IEEE的正式标准，并编号为IEEE802.3。Ethernet和IEEE802.3虽然有很多规定不同，但术语Ethernet通常认为与802.3是兼容的。IEEE将802.3标准提交国际标准化组织(ISO)第一联合技术委员会(JTC1),再次经过修订变成了国际标准ISO8802.3。
早期局域网技术的关键是如何解决连接在同一总线上的多个网络节点有秩序的共享一个信道的问题，而以太网络正是利用载波监听多路访问/碰撞检测(CSMA/CD)技术成功的提高了局域网络共享信道的传输利用率，从而得以发展和流行的。交换式快速以太网及千兆以太网是近几年发展起来的先进的网络技术，使以太网络成为当今局域网应用较为广泛的主流技术之一。随着电子邮件数量的不断增加，以及网络数据库管理系统和多媒体应用的不断普及，迫切需要高速高带宽的网络技术。交换式快速以太网技术便应运而生。快速以太网及千兆以太网从根本上讲还是以太网，只是速度快。它基于现有的标准和技术（IEEE802.3标准，CSMA/CD介质存取协议，总线性或星型拓扑结构，支持细缆、UTP、光纤介质，支持全双工传输），可以使用现有的电缆和软件，因此它是一种简单、经济、安全的选择。然而，以太网络在发展早期所提出的共享带宽、信道争用机制极大的限制了网络后来的发展，即使是近几年发展起来的链路层交换技术（即交换式以太网技术）和提高收发时钟频率（即快速以太网技术）也不能从根本上解决这一问题，具体表现在：1、以太网提供是一种所谓“无连接”的网络服务，网络本身对所传输的信息包无法进行诸如交付时间、包间延迟、占用带宽等等关于服务质量的控制。因此没有服务质量保证(Quality of Service)。2、对信道的共享及争用机制导致信道的实际利用带宽远低于物理提供的带宽，因此带宽利用率低。
除以上两点以外，以太网传输机制所固有的对网络半径、冗余拓扑和负载平衡能力的限制以及网络的附加服务能力薄弱等，也都是以太网络的不足之处。但以太网以成熟的技术、广泛的用户基础和较高的性能价格比，仍是传统数据传输网络应用中较为优秀的解决方案。
以太网几个术语介绍：
以太网根据不同的媒体可分为：10BASE-2、10BASE-5、10BASE-T及10BASE-FL。10Base2以太网是采用细同轴电缆组网，最大的网段长度是200m，每网段节点数是30，它是相对最便宜的系统； 10Base5以太网是采用粗同轴电缆，最大网段长度为500m，每网段节点数是100，它适合用于主干网；10Base-T以太网是采用双绞线，最大网段长度为100m，每网段节点数是1024，它的特点是易于维护；10Base-F以太网采用光纤连接，最大网段长度是2000m，每网段节点数为1024，此类网络最适于在楼间使用。
交换以太网:其支持的协议仍然是IEEE802.3/以太网，但提供多个单独的 10Mbps端口。它与原来IEEE802.3/以太网完全兼容，并且克服了共享10Mbps带来的网络效率下降。
100BASE-T快速以太网:与10BASE-T的区别在于将网络的速率提高了十倍，即100M。采用了FDDI的PMD协议，但价格比FDDI便宜。100BASE-T的标准由IEEE802.3制定。与10BASE-T采用相同的媒体访问技术、类似的步线规则和相同的引出线，易于与10BASE-T集成。每个网段只允许两个中继器，最大网络跨度为210米。
2、FDDI网络
　光纤分布数据接口（FDDI）是目前成熟的LAN技术中传输速率最高的一种。这种传输速率高达100Mb/s的网络技术所依据的标准是ANSIX3T9.5。该网络具有定时令牌协议的特性，支持多种拓扑结构，传输媒体为光纤。使用光纤作为传输媒体具有多种优点：
１、较长的传输距离，相邻站间的最大长度可达2KM，最大站间距离为200KM。

２、具有较大的带宽，FDDI的设计带宽为100Mb/s。

３、具有对电磁和射频干扰抑制能力，在传输过程中不受电磁和射频噪声的影响,也不影

　　响其设备。

４、光纤可防止传输过程中被分接偷听，也杜绝了辐射波的窃听,因而是最安全的传输媒

　　体。

　

光纤分布式数据接口FDDI是一种使用光纤作为传输介质的、高速的、通用的环形网络。它能以100Mbps的速率跨越长达100km的距离，连接多达500个设备，既可用于城域网络也可用于小范围局域网。FDDI采用令牌传递的方式解决共享信道冲突问题，与共享式以太网的CSMA/CD的效率相比在理论上要稍高一点（但仍远比不上交换式以太网），采用双环结构的FDDI还具有链路连接的冗余能力，因而非常适于做多个局域网络的主干。然而FDDI与以太网一样，其本质仍是介质共享、无连接的网络，这就意味着它仍然不能提供服务质量保证和更高的带宽利用率。在少量站点通讯的网络环境中，它可达到比共享以太网稍高的通讯效率，但随着站点的增多，效率会急剧下降，这时候无论从性能和价格都无法与交换式以太网、ATM网相比。交换式FDDI会提高介质共享效率，但同交换式以太网一样，这一提高也是有限的，不能解决本质问题。另外，FDDI有两个突出的问题极大的影响了这一技术的进一步推广，一个是其居高不下的建设成本，特别是交换式FDDI的价格甚至会高出某些ATM交换机；另一个是其停滞不前的组网技术，由于网络半径和令牌长度的制约，现有条件下FDDI将不可能出现高出100M的带宽。面对不断降低成本同时在技术上不断发展创新的ATM和快速交换以太网技术的激烈竞争，FDDI的市场占有率逐年缩减。据相关部门统计，现在各大型院校、教学院所、政府职能机关建立局域或城域网络的设计倾向较为集中的在ATM和快速以太网这两种技术上，原先建立较早的FDDI网络，也在向星型、交换式的其他网络技术过渡。
3、ATM网络
随着人们对集话音、图像和数据为一体的多媒体通信需求的日益增加，特别是为了适应今后信息高速公路建设的需要，人们又提出了的宽带综合业务数字网（B-ISDN）这种全新的通信网络，而B-ISDN的实现需要一种全新的传输模式，此即异步传输模式（ATM）。在1990年，国际电报电话咨询委员会（CCITT）正式建议将ATM作为实现B－ISDN的一项技术基础，这样，以ATM为机制的信息传输和交换模式也就成为电信和计算机网络操作的基础和2l世纪通信的主体之一。尽管目前世界各国，都在积极开展ATM技术研究和B-ISDN的建设，但以ATM为基础的B-ISDN的完善和普及却还要等到下一世纪，所以称ATM为一项跨世纪的新兴通信技术。不过， ATM技术仍然是当前国际网络界所注意的焦点，其相关产品的开发也是各厂商想要抢占的网络市场的一个制高点。
ATM是目前网络发展的最新技术，它采用基于信元的异步传输模式和虚电路结构，根本上解决了多媒体的实时性及带宽问题。实现面向虚链路的点到点传输，它通常提供155Mbps的带宽。它既汲取了话务通讯中电路交换的“有连接”服务和服务质量保证，又保持了以太、FDDI等传统网络中带宽可变、适于突发性传输的灵活性，从而成为迄今为止适用范围最广、技术最先进、传输效果最理想的网络互联手段。ATM技术具有如下特点：1、实现网络传输有连接服务，实现服务质量保证(QoS)。2、交换吞吐量大、带宽利用率高。3、具有灵活的组网拓扑结构和负载平衡能力，伸缩性、可靠性极高。4、ATM是现今唯一可同时应用于局域网、广域网两种网络应用领域的网络技术，它将局域网与广域网技术统一。
4、其他局域网
令牌环是IBM公司于80年代初开发成功的一种网络技术。之所以称为环，是因为这种网络的物理结构具有环的形状。环上有多个站逐个与环相连，相邻站之间是一种点对点的链路，因此令牌环与广播方式的Ethernet不同，它是一种顺序向下一站广播的LAN。与Ethernet 不同的另一个诱人的特点是，即使负载很重，仍具有确定的响应时间。令牌环所遵循的标准是IEEE802.5，它规定了三种操作速率：1Mb/s、 4Mb/s和

16Mb/s。开始时，UTP 电缆只能在 1Mb/s的速率下操作，STP电缆可操作在 4Mb/s和16Mb/s，现已有多家厂商的产品突破了这种限制。
交换网是随着多媒体通信以及客户／服务器(Client/Server)体系结构的发展而产生的，由于网络传输变得越来越拥挤，传统的共享LAN难以满足用户需要，曾经采用的网络区段化，由于区段越多，路由器等连接设备投资越大，同时众多区段的网络也难于管理。

　　当网络用户数目增加时，如何保持网络在拓展后的性能及其可管理性呢？网络交换技术就是一个新的解决方案。

　　传统的共享媒体局域网依赖桥接／路由选择，交换技术却为终端用户提供专用点对点连接，它可以把一个提供“一次一用户服务”的网络，转变成一个平行系统，同时支持多对通信设备的连接，即每个与网络连接的设备均可独立与换机连接。

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