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        常見局域網的類型

        發表日期:2013-2-18 閱讀次數:2780 

          我們知道局域網-LAN(Local Area Network)是 將小區域內的各種通信設備互聯在一起所形成的網絡,覆蓋范圍一般局限在房間、大樓或園區內。局域網的特點是:距離短、延遲小、數據速率高、傳輸可靠。

          目前常見的局域網類型包括:以太網(Ethernet)、光纖分布式數據接口(FDDI)、異步傳輸模式(ATM)、令牌環網(Token Ring)、交換網Switching等,它們在拓樸結構、傳輸介質、傳輸速率、數據格式等多方面都有許多不同。其中應用最廣泛的當屬以太網—— 一種總線結構的LAN,是目前發展最迅速、也最經濟的局域網 。我們這里簡單對以太網(Ethernet)、光纖分布式數據接口(FDDI)、異步傳輸模式(ATM)進行介紹。     1、以太網Ethernet  

             Ethernet是Xerox、Digital Equipment和Intel三家公司開發的局域網組網規范,并于80年代初首次出版,稱為DIX1.0。1982年修改后的版本為DIX2.0。 這三家公司將此規范提交給IEEE(電子電氣工程師協會)802委員會,經過IEEE成員的修改并通過,變成了IEEE的正式標準,并編號為IEEE802.3。Ethernet和IEEE802.3雖然有很多規定不同,但術語Ethernet通常認為與802.3是兼容的。IEEE將802.3標準提交國際標準化組織(ISO)第一聯合技術委員會(JTC1),再次經過修訂變成了國際標準ISO8802.3。

            早期局域網技術的關鍵是如何解決連接在同一總線上的多個網絡節點有秩序的共享一個信道的問題,而以太網絡正是利用載波監聽多路訪問/碰撞檢測(CSMA/CD)技術成功的提高了局域網絡共享信道的傳輸利用率,從而得以發展和流行的。交換式快速以太網及千兆以太網是近幾年發展起來的先進的網絡技術,使以太網絡成為當今局域網應用較為廣泛的主流技術之一。隨著電子郵件數量的不斷增加,以及網絡數據庫管理系統和多媒體應用的不斷普及,迫切需要高速高帶寬的網絡技術。交換式快速以太網技術便應運而生?焖僖蕴W及千兆以太網從根本上講還是以太網,只是速度快。它基于現有的標準和技術(IEEE802.3標準,CSMA/CD介質存取協議,總線性或星型拓撲結構,支持細纜、UTP、光纖介質,支持全雙工傳輸),可以使用現有的電纜和軟件,因此它是一種簡單、經濟、安全的選擇。然而,以太網絡在發展早期所提出的共享帶寬、信道爭用機制極大的限制了網絡后來的發展,即使是近幾年發展起來的鏈路層交換技術(即交換式以太網技術)和提高收發時鐘頻率(即快速以太網技術)也不能從根本上解決這一問題,具體表現在:1、以太網提供是一種所謂“無連接”的網絡服務,網絡本身對所傳輸的信息包無法進行諸如交付時間、包間延遲、占用帶寬等等關于服務質量的控制。因此沒有服務質量保證(Quality of Service)。2、對信道的共享及爭用機制導致信道的實際利用帶寬遠低于物理提供的帶寬,因此帶寬利用率低。    

            除以上兩點以外,以太網傳輸機制所固有的對網絡半徑、冗余拓撲和負載平衡能力的限制以及網絡的附加服務能力薄弱等,也都是以太網絡的不足之處。但以太網以成熟的技術、廣泛的用戶基礎和較高的性能價格比,仍是傳統數據傳輸網絡應用中較為優秀的解決方案。

            以太網幾個術語介紹:

            以太網根據不同的媒體可分為:10BASE-2、10BASE-5、10BASE-T及10BASE-FL。10Base2以太網是采用細同軸電纜組網,最大的網段長度是200m,每網段節點數是30,它是相對最便宜的系統; 10Base5以太網 是采用粗同軸電纜,最大網段長度為500m,每網段節點數是100,它適合用于主干網;10Base-T以太網是采用雙絞線,最大網段長度為100m,每網段節點數是1024,它的特點是易于維護;10Base-F以太網采用光纖連接,最大網段長度是2000m,每網段節點數為1024,此類網絡最適于在樓間使用。

            交換以太網:其支持的協議仍然是IEEE802.3/以太網,但提供多個單獨的 10Mbps端口。它與原來IEEE802.3/以太網完全兼容,并且克服了共享10Mbps帶來的網絡效率下降。

            100BASE-T快速以太網:與10BASE-T的區別在于將網絡的速率提高了十倍,即100M。采用了FDDI的PMD協議,但價格比FDDI便宜。100BASE-T的標準由IEEE802.3制定。與10BASE-T采用相同的媒體訪問技術、類似的步線規則和相同的引出線,易于與10BASE-T集成。每個網段只允許兩個中繼器,最大網絡跨度為210米。

        2、FDDI網絡

         光纖分布數據接口(FDDI)是目前成熟的LAN技術中傳輸速率最高的一種。這種傳輸速率高達100Mb/s的網絡技術所依據的標準是ANSIX3T9.5。該網絡具有定時令牌協議的特性,支持多種拓撲結構,傳輸媒體為光纖。使用光纖作為傳輸媒體具有多種優點:

        1、較長的傳輸距離,相鄰站間的最大長度可達2KM,最大站間距離為200KM。
        2、具有較大的帶寬,FDDI的設計帶寬為100Mb/s。
        3、具有對電磁和射頻干擾抑制能力,在傳輸過程中不受電磁和射頻噪聲的影響,也不影
          響其設備。
        4、光纖可防止傳輸過程中被分接偷聽,也杜絕了輻射波的竊聽,因而是最安全的傳輸媒
          體。
         
            光纖分布式數據接口FDDI是一種使用光纖作為傳輸介質的、高速的、通用的環形網絡。它能以100Mbps的速率跨越長達100km的距離,連接多達500個設備,既可用于城域網絡也可用于小范圍局域網。FDDI采用令牌傳遞的方式解決共享信道沖突問題,與共享式以太網的CSMA/CD的效率相比在理論上要稍高一點(但仍遠比不上交換式以太網),采用雙環結構的FDDI還具有鏈路連接的冗余能力,因而非常適于做多個局域網絡的主干。然而FDDI與以太網一樣,其本質仍是介質共享、無連接的網絡,這就意味著它仍然不能提供服務質量保證和更高的帶寬利用率。在少量站點通訊的網絡環境中,它可達到比共享以太網稍高的通訊效率,但隨著站點的增多,效率會急劇下降,這時候無論從性能和價格都無法與交換式以太網、ATM網相比。交換式FDDI會提高介質共享效率,但同交換式以太網一樣,這一提高也是有限的,不能解決本質問題。另外,FDDI有兩個突出的問題極大的影響了這一技術的進一步推廣,一個是其居高不下的建設成本,特別是交換式FDDI的價格甚至會高出某些ATM交換機;另一個是其停滯不前的組網技術,由于網絡半徑和令牌長度的制約,現有條件下FDDI將不可能出現高出100M的帶寬。面對不斷降低成本同時在技術上不斷發展創新的ATM和快速交換以太網技術的激烈競爭,FDDI的市場占有率逐年縮減。據相關部門統計,現在各大型院校、教學院所、政府職能機關建立局域或城域網絡的設計傾向較為集中的在ATM和快速以太網這兩種技術上,原先建立較早的FDDI網絡,也在向星型、交換式的其他網絡技術過渡。

        3、ATM網絡

            隨著人們對集話音、圖像和數據為一體的多媒體通信需求的日益增加,特別是為了適應今后信息高速公路建設的需要,人們又提出了的寬帶綜合業務數字網(B-ISDN)這種全新的通信網絡, 而B-ISDN的實現需要一種全新的傳輸模式,此即異步傳輸模式(ATM)。在1990年,國際電報電話咨詢委員會(CCITT)正式建議將ATM作為實現B-ISDN的一項技術基礎,這樣,以ATM為機制的信息傳輸和交換模式也就成為電信和計算機網絡操作的基礎和2l世紀通信的主體之一。盡管目前世界各國,都在積極開展ATM技術研究和B-ISDN的建設, 但以ATM為基礎的B-ISDN的完善和普及卻還要等到下一世紀,所以稱ATM為一項跨世紀的新興通信技術。不過, ATM技術仍然是當前國際網絡界所注意的焦點,其相關產品的開發也是各廠商想要搶占的網絡市場的一個制高點。

            ATM是目前網絡發展的最新技術,它采用基于信元的異步傳輸模式和虛電路結構,根本上解決了多媒體的實時性及帶寬問題。實現面向虛鏈路的點到點傳輸,它通常提供155Mbps的帶寬。它既汲取了話務通訊中電路交換的“有連接”服務和服務質量保證,又保持了以太、FDDI等傳統網絡中帶寬可變、適于突發性傳輸的靈活性,從而成為迄今為止適用范圍最廣、技術最先進、傳輸效果最理想的網絡互聯手段。ATM技術具有如下特點:1、實現網絡傳輸有連接服務,實現服務質量保證(QoS)。2、交換吞吐量大、帶寬利用率高。3、具有靈活的組網拓撲結構和負載平衡能力,伸縮性、可靠性極高。4、ATM是現今唯一可同時應用于局域網、廣域網兩種網絡應用領域的網絡技術,它將局域網與廣域網技術統一。

        4、
        其他局域網

            令牌環是IBM公司于80年代初開發成功的一種網絡技術。 之所以稱為環,是因為這種網絡的物理結構具有環的形狀。環上有多個站逐個與環相連,相鄰站之間是一種點對點的鏈路,因此令牌環與廣播方式的Ethernet不同,它是一種順序向下一站廣播的LAN。與Ethernet 不同的另一個誘人的特點是,即使負載很重,仍具有確定的響應時間。令牌環所遵循的標準是IEEE802.5,它規定了三種操作速率:1Mb/s、 4Mb/s和
        16Mb/s。開始時,UTP 電纜只能在 1Mb/s的速率下操作,STP電纜可操作在 4Mb/s和16Mb/s,現已有多家廠商的產品突破了這種限制。

           交換網是隨著多媒體通信以及客戶/服務器(Client/Server)體系結構的發展而產生的, 由于網絡傳輸變得越來越擁擠,傳統的共享LAN難以滿足用戶需要,曾經采用的網絡區段化, 由于區段越多,路由器等連接設備投資越大,同時眾多區段的網絡也難于管理。
          當網絡用戶數目增加時,如何保持網絡在拓展后的性能及其可管理性呢?網絡交換技術就是一個新的解決方案。
          傳統的共享媒體局域網依賴橋接/路由選擇,交換技術卻為終端用戶提供專用點對點連接,它可以把一個提供“一次一用戶服務”的網絡,轉變成一個平行系統,同時支持多對通信設備的連接,即每個與網絡連接的設備均可獨立與換機連接。

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