第四节　高速局域网

随着个人计算机的处理速度迅速上升以及价格的不断下降，使得计算机的应用越来越广泛，大量用于信息处理的个人计算机都需要联网，这就造成了局域网规模的不断增大。而10Mb/s的以太网也就越来越不能满足用户的要求，为了提高局域网的带宽，改善局域网的性能，人们开展了对高速网络技术的研究，并有一批高速局域网产品陆续问世。

一、快速以太网

为了提高带宽，40多家网络厂商共同开发了100Base-T快速以太网标准，它是由10Base-T的以太网标准发展而来的，保留了传统的10Mb/s速率以太网的所有特征，只是将每个比特的发送时间由100ns降低到了10ns。1995年9月，IEEE 802委员会正式批准了快速以太网标准802.3u。

100Base-T和10Base-T之间的比较如表4.1所示。

表4.1　100Base-T与10Base-T的比较

100BASE-T可以支持多种传输介质，目前制定了4种有关传输介质的标准：100Base-TX，100Base-T4，100Base-T2和100Base-FX。

1．100Base-TX

100Base-TX支持两对5类非屏蔽双绞线或1类屏蔽双绞线。其中一对用于发送，另外一对用于接收，所以，100Base-TX能够支持全双工方式工作。5类非屏蔽双绞线是目前使用最为广泛的介质，其连线方法和10Base-T完全相同，这就意味着不需要改变布线格局就可以直接将10Base-T的布线系统移植到100Base-TX上。

2．100Base-T4

100Base-T4支持4对3类非屏蔽双绞线，其中，有3对用于数据传输，1对用于冲突检测。

3．100Base-T2

100Base-T2支持2对3类非屏蔽双绞线。

4．100Base-FX

100Base-FX支持两芯的多模光纤和单模光纤，从节点到集线器的距离可以达到450m，如果采用非标准的全双工模式，其连线长度可以达到2km。另外，100Base-FX局域网由于采用光纤作为传输介质，因此，其抗干扰能力也大大优越于使用双绞线或同轴电缆组成的局域网。

二、千兆以太网

尽管快速以太网具有高可靠性、低成本等优点，但在桌面电视会议、3D图形与高清晰度图像的应用中，快速以太网还不能满足要求，千兆位以太网就应运而生了，其结构模型如图4.4.1所示。

图4.4.1　IEEE 802.3z千兆位以太网的结构模型

千兆位以太网保留着传统的100Base-T所有特征，如相同的数据格式、介质访问控制方法和组网方法，只是将以太网每个比特的发送时间从100ns降低到了1ns。由于10Mb/s以太网、100Mb/s以太网和千兆位以太网有很多相似之处，因此，一些企业可以轻易地将其局域网系统从10Mb/s升级到100Mb/s或1Gb/s，如图4.4.2所示为千兆位以太网交换机作为局域网主干网的结构。(www.daowen.com)

图4.4.2　千兆位以太网交换机作为局域网主干网

1Gb/s的Gigabit Ethernet发展非常迅速，目前它已经被广泛地应用于大型局域网的主干中，制定Gigabit Ethernet标准是从1995年开始的，1996年成立了802.3z工作组，主要研究使用光纤和短距离屏蔽双绞线的Gigabit Ethernet物理层标准；1997年成立了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。

Gigabit Ethernet物理层标准能够支持多种传输介质，目前有以下4种技术：

1．1000Base-SX

1000Base-SX是一种采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的激光传输器来驱动多模光纤。1000Base-SX使用62.5µm和50µm两种光纤，其中62.5µm的多模光纤在全双工方式下的最长传输距离为275m，50µm的多模光纤的最长传输距离为550m。

2．1000Base-LX

1000Base-LX是一种采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的激光传输器。1000Base-SX使用的光纤规格为：62.5µm和50µm的多模光纤以及90µm的单模光纤。多模光纤在全双工方式下的最长传输距离为550m；单模光纤的最长传输距离为3000m。

3．1000Base-CX

1000Base-CX是一种采用铜缆作为网络介质的两种千兆以太网之一，其最长传输距离为25m，使用9芯的D型连接器连接电缆。

提示：1000Base-CX主要用于千兆主干交换机和主服务器之间的短距离连接。

4．1000Base-T

1000Base-T是一种采用5类非屏蔽双绞线作为网络传输介质的千兆位以太网技术，其最长有效距离为100m。

提示：1000Base-T技术可用于将宽带以太网系统升级为千兆位以太网。

三、交换式以太网

无论是10Mb/s还是100Mb/s的以太网，都是采用以共享式集线器为中心的星型连接方式，网络中的每个节点都要争用总线信道，整个网络的信道始终处于共享的状态。当一个节点将数据帧发送到集线器的某个端口时，集线器会将其从其他所有的端口转发出去，如图4.4.3所示。这样，当网络规模扩大时，网络中就会出现严重的冲突，使以太网的带宽使用效率只有30%～40%。

图4.4.3　使用共享式集线器的数据传输

为了提高网络的性能和通信效率，人们用交换机代替集线器来组成交换式以太网，交换机可以提供多个通道，允许多个用户之间进行数据传输。以太网交换机可以提供多个端口，如果每个端口的速率为100Mb/s，则称其为100Mb/s交换机。使用交换机的数据传输如图4.4.4所示。

图4.4.4　使用交换机的数据传输