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4 局域网基础（2）

news 来源：原创 2025/4/27 18:12:46

1.交换机的交换方式

交换机的交换方式主要有3种类型：直接交换、存储转发交换与改进直接交换。

1.1 直接交换方式

在直接交换(CutThrough)方式中，交换机只要接收并检测到目的地址字段，立即将该帧转发出去，而不进行差错校验。帧出错检测任务由目的主机完成。优点是：交换延迟时间短；缺点是：缺乏差错检测能力。

1.2 存储转发交换方式

在存储转发交换方式中，交换机首先要完整地接收，并进行差错检测。如果接收帧正确，则根据帧目的地址选择对应的输出端口号，然后转发出去。优点是：具有帧差错检测能力，并支持不同输入速率与输出速率端口之间的帧转发。缺点是：交换延迟时间将会增长。

1.3 改进直接交换方式

改进的直接交换方式则将前两者结合起来，在接收到Ethernet 帧的前 64字节后，判断帧头字段是否正确，如果正确就转发出去。对于短的 Ethernet 帧，交换延迟时间与直接交换方式比较接近:对于长的 Ethernet 帧，由于仅对帧的地址字段与控制字段进行差错检测，因此该方式的交换延迟时间将会减少。

2.交换机交换带宽计算

        交换机交换带宽的计算方法是：端口数 $\times$ 相应端口速率(全双工模式再乘以2)。
        例如，一台交换机有 24个100Mbps 全双工端口和2个1000Mbps 全双工端口，如果所有的端口都工作在全双工状态，那么交换机的交换带宽为:
        S=24 $\times$ 2 $\times$ 100Mbps+2 $\times$ 2 $\times$ 1000Mbps=4800Mbps+4000Mbps=88001bps=8.8Gbps

3.虚拟局域网

IEEE 公布关于 VLAN 的 IEEE802.1Q标准。虚拟局域网(Virtua1 LAN，VLAN)是建立在局域网的基础上，以软件形式在局域网交换机上实现逻辑工作组的划分与管理，工作组中的结点不受物理位置的限制。虚拟局域网的组网方法包括：①用交换机端口定义虚拟局域网；②用MAC地址定义虚拟局域网；③用网络层地址定义虚拟局域网；④基于广播组的虚拟局域网。
虚拟局域网的优点有：方便网络用户管理，减少网络管理开销、提供更好的安全性、改善网络服务质量。

4.快速以太网

快速以太网(Fast Ethernet)是一类新型的局域网，采用IEEE 802.3u 标准:数据传输速率可以达到100Mbps，是标准以太网的数据传输速率的10倍。具体包括两种技术：100BASE-T和100VG一AnyLAN。快速以太网技术可以有效的保障用户在布线基础实施上的投资，它支持 3、4、5 类双绞线以及光纤的连接，能有效的利用现有的设施。

5.100ASE-T的3种物理层标准

        （1）100BASE-TX：100BASE-TX使用两对5类非屏蔽双绞线UTP或2对1类屏蔽双绞线 STP。一对双绞线用于发送，而另一对双绞线用于接收。因此，100BASE-TX是一个全双工系统，每个主机可以同时以 100Mbps 的速率发送与接收数据。
        （2）100BASE-T4：100BASE-T4使用4对3类非屏蔽双绞线 UTP，其中3对用于数据传输，1 对用于冲突检测，只能用于半双工。
        （3）100BASE-FX：100BASE-FX使用 2芯的多模或单模光纤，是一种全双工系统。100BASE-FX 主要用作高速主干网，从主机到集线器的多模光纤的长度可以达到2km。

6.千兆以太网

（1）千兆以太网又称为吉比特以太网，GE标准：IEEE 802.3z。
        （2）GE 的传输速率达到了 1000Mbps，但仍保留传统 Ethernet 的帧格式与最小、最大帧长度等特征；IEEE 802.3z 标准定义了千兆介质专用接口(Gigabit Media Indepandent Interface,GI)，将MAC 子层与物理层分隔开。物理层实现 1000bps 速率时使用的传输介质和信号编码方式的变化，不会影响MC 子层。
        （3）目前流行的 GE 物理层标准:
        ①1000BASE-CX：使用两对屏蔽双绞线，双绞线最大长度为25m。
②1000BASE-T：使用4对5类非屏蔽双绞线，双绞线最大长度为100m。
        ③1000BASE-SX：使用多模光纤，光纤最大长度为550m。
        ④1000BASE-LX：使用单模光纤，光纤最大长度为5km。
⑤1000BASE-LH：使用单模光纤，光纤最大长度为10km
⑥1000BASE-ZX：使用单模光纤，光纤最大长度为70km。

7.局城网物理层(LAN PHY)标准

   （1）LANPHY 标准根据所使用的传输介质分为两类：光纤与双绞线
（2）基于光纤的物理层协议：
        ①10GBASE-SR：多模光纤，最大长度为300m
②10GBASE-LRM：多模光纤，最大长度为 220m.
③10GBASE-LX4：单模光纤，最大长度为 10km
④10GBASE-LR：单模光纤，最大长度为 25km。
⑤10GBASE-ER：单模光纤，最大长度为40km。
⑥10GBASE-ZR：单模光纤，最大长度为80km
（3）基于双绞线的物理层协议：
①10GBASE-CX4：6 类UTP 或STP 双绞线，双绞线最大长度为 15m
        ②10GBASE-T：6 类UTP 或STP 双绞线，双绞线最大长度为100m

8.无线局域网技术

无线局域网技术以微波、激光与红外线灯无线电报作为传输介质，部分或全部代替传统局域网中的同轴电缆、双绞线与光纤，是对有线局域网的补充和扩展。可以采用无基站的“对等结构”移动通信模式，如无线自组网(Ad hoc)。无线局域网采用冲突避免的载波侦听多路访问(CSMA/CA)方法来解决介质访问控制问题。无线局域网采用的扩频技术有跳频扩频和直接序列扩频两种。目前，无线局域网标准是IEEE 802.11系列标准。

9.无线局域网4个应用领域

        （1）作为传统局域网的扩充。
        （2）建筑物之间的互联。
        （3）移动主机漫游访问。移动数据终端设备与无线局域网基站--接入点(Access Point，AP)设备之间可以实现漫游访问(Nomadic Access)，也可以通过对等的P2P 方式实现漫游。
        （4）无线自组网。无线自组网络(Ad hoc)采用的是一种不需要基站的“对等结构”移动通信模式。Adhoc中所有联网设备可以在移动过程中动态组网。

10.扩频技术

无线局域网使用的是无线传输介质，按采用的传输技术可以分为3类：红外线局域网、扩频局域网和窄带微波局域网。
扩展频谱通信简称扩频通信，其特点是传输信息所用的带宽远大于信息本身带宽。常用的扩频技术有跳频扩频和直接序列扩频。IEEE 802.11 规定跳频通信使用 2.4GHZ 的工业、科学与医药专用的 ISM 频段。直接序列扩频的所有接收点使用相同的频段，发送端与接收端使用相同的伪随机码。