LAN(局域网扩展与高速主干网.ppt
,第六讲：局域网扩展与高速主干网,曾 嵘2002.10,计算机网络技术基础,局域网扩展、高速主干网,局域网扩展局域网主干:高速网技术FDDI ATM100M,1G,10G,局域网扩展,局域网设计应考虑因素连接距离网络流量最大延迟所需费用,局域网扩展,常用扩展方法一光纤扩展延迟短、带宽宽一般用于楼间连接,常用扩展方法一光纤扩展例,局域网扩展,局域网扩展,扩展方法二:中继器针对信号衰减无保留地转送数据当一个网段冲突或发生电干扰时，中继器会导致另一个网段出现同样的问题中继器一般不超过四个,局域网扩展：网桥,工作在数据链路层的一种网络互连设备，它在互连的LAN之间实现帧的存储和转发。能够处理一个完整的帧帧的路由过程目的LAN与源LAN相同，则丢弃帧；目的LAN与源LAN不同，则转发帧；目的LAN未知，则洪泛帧，并逆向学习。网桥有两类：MAC子层的网桥，在同构网络中作桥接（IEEE802.3和IEEE802.3网络）LLC子层网桥可以桥接不同的MAC层（例如IEEE802.3和IEEE802.5之间）。,网桥特点可以实现更大范围的LAN连接；中继器一般只能将最多5段以太电缆连接起来而且不能超过一定的距离。网桥不受限制。将一个负载很重的大LAN分隔成使用网桥互连的几个LAN以减轻负担；可以实现不同类型的LAN连接；共享式Hub和中继器工作在物理层，不负责MAC帧的转换工作。所以只能连接同种帧格式的网络连接选择性转发：过滤功能，隔离错误，提高网络性能；可以提高LAN的安全性；LAN普遍采用的是广播式通信方式。部分网桥有隔离广播的功能。,局域网扩展：网桥,工作原理：网桥工作在混杂（promiscuous）方式，接收所有的帧；网桥接收到一帧后，通过查询地址/端口对应表来确定是丢弃还是转发；网桥刚启动时，地址/端口对应表为空，采用洪泛（flooding）方法转发帧；在转发过程中采用逆向学习（backward learning）算法收集MAC地址。网桥通过分析帧的源MAC地址得到MAC地址与端口的对应关系，并写入地址/端口对应表；,局域网扩展：网桥,地址/端口对应表的形成使用帧头部的物理地址自适应形成各段计算机列表网桥软件对地址/端口对应表进行不断的更新，并定时检查，删除在一段时间内没有更新的地址/端口项,局域网扩展：网桥,多个网桥（并行网桥）可能产生回路解决思想让网桥之间互相通信，用一棵连接每个LAN的生成树（Spanning Tree）覆盖实际的拓扑结构。构造生成树每个桥广播自己的桥编号，号最小的桥称为生成树的根；每个网桥计算自己到根的最短路径，构造出生成树，使得每个LAN和桥到根的路径最短；当某个LAN或网桥发生故障时，要重新计算生成树；生成树构造完后，算法继续执行以便自动发现拓扑结构变化，更新生成树。,局域网扩展：网桥,局域网扩展,利用网桥规划局域网络大楼间桥接价格便宜维护方便干扰小,远程桥接节点通信不频繁两端均有网桥带宽窄，费用高缓冲,局域网主干:高速网技术FDDI ATM100M,1G,10G,光纤分布式数据接口FDDI（Fiber Distributed Data Interface）,特征使用光纤作为传输介质MAC协议与 Token Ring 类似通常作为连接LAN的主干网络100M的速率最大距离200公里最多500个站点,FDDI的双环操作为提高信道利用率，站点发完数据后立即产生新令牌，环上可能同时存在多个帧；帧格式,光纤分布式数据接口FDDI（Fiber Distributed Data Interface）,为高速数据传输和通过公共网或专用网传输多种业务数据而设计ATM在1989年产生，后被国际电讯联盟标准化组织ITU-T确定为传输语音、图象、数据和多媒体信息的工具。开发ATM的原意是希望用于宽带综合业务数据网（B-ISDN）,但由于实施的复杂性，ATM最终首先被用于局域网。近几年来，ITU-T、ATM论坛、ANSI（美国国家标准协会）、ETSI（欧洲电信标准协会）和IETF（Internet 工程任务组）等标准化组织为ATM定义了一系列标准，使ATM技术在局域网建设中很快被推广应用现在ATM已成为局域网主干网的主流技术之一。,异步传输模式（ATM）ATM(Asynchronous Transfer Mode),局域网仿真（LANE-LAN Emulation）是在ATM网上模拟传统局域网。LANE V1.0和LANE V2.0定义了模拟IEEE802.3以太网和IEEE802.5令牌环网的机制以及LANE的组成部分和各部分的功能。（1）802.3以太网与ATM网络技术之间的差异以太网是无连接的，而ATM提供面向连接服务。以太网是可变长的包（64字节1514字节），而ATM的基本交换单元是小的、固定长的信元，每个信元只有53个字节。以太网采用广播式传输技术，ATM是一种点到点的非广播服务以太网的MAC地址与网络拓扑结构无关，长度为48bit，用12个16进制数表示（如：00a0.c99c.4718）。ATM 地址采用NSAP格式，它与网络拓扑和所连接的设备端口有关，长度是20个字节，用40个16进制数表示（2）局域网仿真的主要功能局域网仿真起到局域网与ATM的桥接作用，它模拟以太网的广播机制和无连接的特性，并在ATM 网络与以太网之间进行数据包的重新分组和地址转换，使局域网能够利用ATM网的各种优点。,ATM局域网仿真（LANE）,ATM应用实例,快速(100M)以太网技术,以太网提速的三种方案,减小工作距离用2对以上的线用新类型的线,100Base-T100Base-T2：2对 ISO/IEC 11801定义的 3类（或更好）平衡双绞线;100Base-T4：4对 ISO/IEC 11801定义的 3类（或更好）平衡双绞线;3类非屏蔽双绞线（UTP），使用25MHz的信号B6T（8 bits map to 6 trits）编码，使用三进制信号（ternary signals），1对双绞线的比特率为25*8/6=33.3 Mbps；100Base-X(4B5B编码，5个时钟周期发送4个比特，物理层与FDDI兼容)100Base-TX使用2对5类平衡双绞线或150屏蔽平衡电缆，1对 to the hub，1对 from the hub，全双工；5类双绞线使用125 MHz的信号；100Base-FX使用2根多模光纤，全双工,100M以太网技术,两种类型的HUB共享式 HUB，一个冲突域，工作方式与802.3相同，CSMA/CD，二进制指数后退算法，半双工 交换式HUB，输入帧被缓存。,千兆以太网(GE-Gigabit Ethernet)是提供1000Mbps数据传输速率的以太网千兆以太网支持全双工操作，最高速率可以达到2Gbps千兆以太网系统采用8B/10B编码方案，并以1.25G波特的速率在信道上发送信号，以达到1Gbps传输速率千兆以太网的物理层标准规定了4种介质标准,千兆以太网(Gigabit Ethernet),千兆以太网的特点网络带宽高，能提供1Gbps的独享带宽（交换式千兆以太网）千兆以太网与现有以太网完全兼容IEEE802.3 CSMA/CD协议相同的帧格式和帧大小（64字节-1518字节）依靠RSVP、IEEE802.1P、IEEE802.1Q技术标准，提供VLAN服务，提供质量保证(QOS-Qulity Of Service)，支持多媒体信息的传输技术简单,不必专门培训技术人员就能管理好网络 有很好的网络扩充能力，易升级，易扩展对于传输数据（DATA）业务信息有极佳的性能目前，由于产品和价格问题，千兆以太网主要应用于主干网，是主干网的主流技术,千兆以太网(Gigabit Ethernet),千兆以太网标准IEEE802.3z 1995年开始开发的一种最新的高速、高带宽局域网技术，1996年6月IEEE802.3工作组成立了802.3z千兆以太网任务组制定标准，其目标是：允许半双工和全双工操作，传输速率为1Gbps使用IEEE802.3以太网的帧格式使用CSMA/CD访问方法地址反向与10Base、100Base技术兼容 1998年6月802.3z任务组完成了IEEE802.3z标准。802.3z千兆以太网标准定义了三种介质系统，其中两种光纤介质标准；另一种是铜线介质标准。1000Base-X是所有基于8B/10B编码方案的千兆以太网总称。1000Base-SX 1000Base-SX是短波长激光（SWL）多模光纤介质系统标准，它使用770860nm波长的多模光纤介质，最大的链路距离为300米。1000Base-SX使用SC标准光纤连接器。1000Base-LX 1000Base-LX是长波长激光(LWL)光纤介质系统标准，它使用1270 1355nm波长的单模或多模光纤介质。在使用62.5m/125m多模光纤时，最大的链路距离是550米。当使用10m/125m单模光纤时，最大的链路距离可达5千米。1000Base-LX与1000Base-SX相同，也使用SC标准光纤连接器。1000Base-CX 1000Base-CX是短距离铜线千兆以太网标准，它的最大链路距离仅有25米。1000Base-CX使用9针的D微型连接器或8针带屏蔽光纤信道2型（HSSC）连接器。,千兆以太网(Gigabit Ethernet),千兆以太网标准IEEE802.3ab1997年3月IEEE802.3又成立了一个新的工作组IEEE802.3ab，新的组被授权开发长铜线千兆以太网标准，即1000Base-T物理层标准。1999年6月IEEE802.3 委员会正式公布了第二个铜线标准IEEE802.3ab。1000Base-T标准在使用4对5类无屏蔽双绞线（UTP）时，能在100米的距离的信道上支持1Gbps传输速率，网络直径可达200米。这个标准将使千兆以太网应用于桌面系统成为现实。,千兆以太网(Gigabit Ethernet),千兆以太网(Gigabit Ethernet),以太网发展过程及最新进展,10M以太网粗缆的10Base5细缆的10Base2双绞线10BaseT三类线传输的100BaseT4快速以太网五类线传输的100BaseTX光纤传输的100BaseFX千兆以太网接口包括短波长光传输1000Base-SX长波长光传输1000Base-LX五类线传输1000BaseT今年7月18日，IEEE又正式通过了802.3ae：10Gbps以太网标准（也叫万兆以太网）,FDDI FDDI 技术成熟，协议丰富，令牌技术效率高，速度 100M，距离可达 200km，主干双环容错属共享媒体技术，平均带宽低，主干接 Ethernet 网段需经路由器转换协议系统复杂，时延大，价格昂贵，扩展不方便，管理麻烦，不适合传输多媒体ATM Cell Switch 独享媒体技术，线路交换、星型拓扑结构，多种速率可选，扩展容易，带宽大，时延小，新的协议规则适合多媒体传输技术较新，标准尚待成熟，软件缺乏，维护、管理需资深专业人员，Ethernet 只能运行在 ATM 仿真模式下，不能发挥 ATM 的巨大潜力，价格昂贵100M/1000M Frame Switch 独享媒体技术，可实现多路同时通信的主干，平均带宽大，与 Ethernet 可实现无缝连接，系统简单，时延小，扩展、管理方便，价格便宜，采用星型结构，便于构成结构化网络，是升级 ATM 的过度技术，大多数 Ethernet 产品不适合多媒体传输,局域网主干技术比较,
