随着个人计算机处理能力的增强，计算机网络应用的普及，用户对计算机网络的需求日益增加，现在常规局域网已经远远不能满足要求。于是高速局域网（High Speed Local Network）便应运而生。高速局域网的传输速率大于等于100Mbit/s，常见的高速局域网有FDDI光纤环网、100BASE-T高速以太网、千兆位以太网、10Gbit/s以太网等。

100BASE-T高速以太网

千兆位以太网(千兆以太网的特点如下 千兆以太网的构建 千兆以太网国际标准 传输介质 千兆以太网及其发展现状 千兆以太网的应用)

10Gbit/s以太网

FDDI光纤环网

FDDI即光纤分布式数据接口（Fiber Distributed Data Interface）是计算机网络技术发展到高速数据通信阶段出现的第一项高速网络技术。FDDI光纤环

网是由美国国家标准协会ANSI X3T9.5委员确定的一种使用光纤作为传输媒体的、高速的、通用的令牌环形网，后来又成为国际标准ISO 9314.

FDDI的特点

1.高传输速率。 FDDI网充分利用光纤通信技术带来的高带宽，实现了100Mbit/s的高传输速率。

2.大容量。 FDDI网在100Mbit/s传输速率的基础上，采用了多数据帧的数据处理方式，大大提高了网络带宽的利用率，做到了大容量的数据传输。另外，网上的站点数目也明显增加，连接多达500个站双连接站或者1000个单连接站。3.远距离。 由于光纤的传输损耗很低，延长了通信距离，使用多模光纤最大站间距离可为2kM，使用单模光纤光纤站间距离更长。FDDI网的环路长度可以达到100kM，即光纤总长度为200kM，网络覆盖范围远远超过了传统的局域网范围。

4.高可靠性。 FDDI网络采用有容错能力的双环拓扑结构，再加上使用信号衰减小，抗干扰能力强的光纤传输媒体以及相应的控制设备，其网络可靠性大为提高。网络系统可以

在多重故障的环境下自行重构，保证其安全运转。

5.保密性好。 光纤通信由于没有电流的直接作用影响，仅以光束在光线内部传输，不产生任何形式的辐射，电子窃听技术对此毫无作用，外界无法完成非侵入式窃听。即使对光缆进行侵入式窃听，也极容易被检测出来。6.良好的互操作性。 FDDI网使用IEEE 802.2 LLC协议以及基于IEEE 802.5 令牌环标准的令牌传递MAC协议，因而与IEEE 802 局域网兼容。另外，FDDI技术已经正式被国际标准化组织接纳为国际标准，为FDDI产品具有良好的互操作性提供了保证。

FDDI网的网络拓扑结构

由于光纤抽头连接困难，较适用于点到点连接，因而FDDI标准选择了环形网拓扑结构。为了改善环路的可靠性而采用了“反向双环”结构，在两个环中数据传输方向相反，其中的外环称为主环，内环称为副环。 （图）正常情况下只有主环在工作，副环空闲作为后备环，为了提高连网的可靠性，把一些重要工作站同时连接到主环和副环上。当主环发生故障时，可以通过主环与副环的重新组合而构成新的环路，从而使那些同时连接到主环和副环上的重要工作站也不会受到影响。另外，为了增加FDDI网的灵活性和可维护性，在网络上利用集线器来连接各个工作站。当连接在集线器上的工作站发生故障时，集线器可以起隔离作用，其他部分几乎不受任何影响。

FDDI网的组成

从FDDI网的网络拓扑结构示意图可以看出FDDI网由工作站、集线器、传输设备和网卡等组成。

1.工作站。 在FDDI上所连接的工作站有以下两类。一类是：双连接站（DAS）又称为A类站，它提供了2个供连接光缆的端口，同时与主环和副环连接，DAS具有较高的可靠性，适用于较重要的工作站，当某一工作站发生故障时，可以用光旁路开关将数据从该站旁绕开。而当环路的某处发生故障时，通过主环、副环的重新组合，可以使环路仍然正常工作。二类是：单连接站（SAS）又称为B站，它仅仅提供一对输入\\输出通路，不能直接与具有两队以上输入\\输出通路的双环相连。SAS利于一条双工电缆通过集线器再连接到主环上。此类站的重要性较小，出现故障时可以被直接隔离掉。2.集线器。 为了保证网络整体的可靠性以及网络性能，在环上不宜连接过多的站点，通常是将工作站通过集线器连接至主环上。在FDDI中，集线器分为两类：单连接集线器SAC。用于连接B类站；双连接集线器DAC。用于连接A类站。集线器的主要功能是连接工作站，具体功能有以下几项。1、数据帧的发送与接收功能。2、支持标识和确认帧处理，并能实现定时令牌协议。3、站点旁路。站点旁路功能是为了解决站点故障而设计的。当连接在集线器上的工作站发生故障或者断电等情况时，集线器会自动使设备与网络隔离，从而不会影响环路的正常工作。

4、网络管理。由于FDDI站点是分布式的，许多管理工作需要由集线器来承担。例如搜集网络性能参数，执行对网络上各个站点的管理，负责对各个站点进行诊断和测试，并对

出错的站点从逻辑上进行隔离等。3.传输设备。FDDI网中环路的传输介质主要是光纤。FDDI标准中推荐使用62.5/125um的多模光纤，其波长为1300nm，使用二极管而不是激光二极管。光纤要有相应的插头才能与设备相连接，目前用得最多的光纤插头是MIC，它可以接两根光纤；其次还有ST，它只能接一根光纤。

4.FDDI网卡。 网卡也称网络适配器，适用于连接站点的设备，凡是要直接连接到FDDI网上的设备，都应配置FDDI网卡。FDDI网卡一端接在站点的总线上，另一端与物理媒体相连。网卡的功能主要分为：完成信号的接收与发送工作，并实现接收和发送的自动检测；具有接收和发送数据缓冲的能力；完成信号的串/并转换工作；完成发送和接收链路的管理工作；对错误等有检测能力；完成帧的装配与拆卸功能等。

FDDI和标记环介质访问控制标准接近，有以下几点好处：（1）标记环协议在重负载条件下，运行效率很高，因此FDDI可得到同样的效率。（2）使用相似的帧格式，全球不同速率的环网互连。（3）已经熟悉IEEE802.5的人很容易了解FDDI（4）已经积累了IEEE802.5的实践经验，特别是将它做集成电路片的经济，用于FDDI系统和元件的制造。

FDDI技术

（1）数据编码：用有光脉冲表示为1，没有光能量表示为0。FDDI采用一种全新的编码技术，称为4B/5B。每次对四位数据进行编码，每四位数据编码成五位符号，用光的存在和没有来代表五位符号中每一位是1还是0。这种编码使效率提高为80%。为了得到信号同步，采用了二级编码的方法，先按4B/5B编码，然后再用一种称为倒相的不归零制编码NRZI，其原理类似于差分编码。（2）时钟偏移： FDDI分布式时钟方案，每个站有独立的时钟和弹性缓冲器。进入站点缓冲器的数据时钟是按照输入信号的时钟确定的，但是，从缓冲器输出的信号时钟是根据站的时钟确定的，这种方案使环中中继器的数目不受时钟偏移因素的限制。

FDDI帧格式及协议

由此可知：FDDI MAC帧和IEEE802.5的帧十分相似，不同之处包括：FDDI帧含有前文，对高数据率下时钟同步十分重要；允许在网内使用16位和48位地址，比IEEE802.5更加灵活；控制帧也有不同。

FDDI和IEEE802.5的两个主要区别：（1）FDDI协议规定发送站发送完帧后，立即发送一幅新的标记帧，而IEEE802.5规定当发送出去的帧的前沿回送至发送站时，才发送新的标记帧。（2）容量分配方案不同，两者都可采用单个标记形式，对环上各站点提供同等公平的访问权，也可优先分配给某些站点。IEEE802.5使用优先级和预约方案。

100BASE-T高速以太网

100Base-T：100Mbps，Baseband，双绞线对。简而言之，100Base-T是一种以100Mbps速率工作的局域网（LAN）标准，它通常被称为快速以太网，并使用UTP（非屏蔽双绞线）铜质电缆。快速以太网有三种基本的实现方式：100Base-FX、100Base-T、和

100Base-T4。每一种规范除了接口电路外都是相同的，接口电路决定了它们使用哪种类型的电缆。为了实现时钟/数据恢复（CDR）功能，100Base-T使用4B/5B曼彻斯特编码机制。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。与10BASE-T的区别在于将网络的速率提高了十倍。

100BASE－T的信息包格式、包长度、差错控制及信息管理均与10BASE－T相同，但信息传输速率比10BASE－T提高了10倍。与10BASE－T不同的主要技术特性有：(1)介质传输速率：100Mbps基带传输；(2)拓扑结构：星形；(3)从集线器到节点最大距离：100m(UTP)185m(光缆)；(4)一个网段最多允许的HUB：2个；(5)两个HUB之间的允许距离：<5m。??

100BASE－T的特点如下：(1)性能价格比高，100BASE－T约为10BASE－T价格的两倍，但可取得10倍性能的提高。(2)升级容易，它与10BASE－T有很好的兼容性，许多硬件线缆、接头可不必重新投资，若需将10BASE－T升级时只需投入影响带宽的瓶颈部分资金进行更换设备。10BASE－T的核心协议即访问控制方式不必更动即可在100BASE－T上使用。(3)移值方便，10BASE－T上的一些管理软件、网络分析工具都可在100BASE－T上使用。

(4)易于扩展，它可无缝地连接在10BASE－T的现有局域网中，它还可通过交换器方便地与FD DI主干校园网相接。

【组成以及拓扑结构】快速以太网和一般以太网的组成相同，即是由工作站、网卡、集线器、中继器、传输介质以及服务器等组成。1.工作站。 介入快速

以太网的工作站必须是较高档的微机，因为接入快速以太网的微机必须是有PCI或者EISA总线。而抵挡的微机所用的老式的ISA总线不能支持100Mbit/s的传输速率。2.网卡。 快速以太网的网卡有两种：一种是既可以支持100Mbit/s也可以支持10Mbit/s的传输速率。另一种是只能支持100Mbit/s的传输速率。

3.集线器。 100mbit/s的集线器是100BASE-T以太网中的关键部件，分一般的集线器和交换式集线器，一般的集线器可以带有中继器的功能。4.中继器。 100BASE-T以太网中继器的功能与10BASE-T以太网 中的相同，即对某一端口接收到的弱信号再生放大后，发往另一端口。由于在100BASE-T中，网络信号速度已经加快10倍，最多只能由2个快速以太网中继器级联在一起。5.传输介质。 100BASE-T快速以太网的传输介质可以采用3类、4类或5类UTP STP以及光纤。拓扑结构：100BASE-T快速以太网基本保持了10BASE-T以太网的网络拓扑结构，即所有的站点都以星形方式连接到集线器上，在一个网络中最多允许有2个中继器。

千兆位以太网

千兆以太网的特点如下

1．千兆位以太网提供完美无缺的迁移途径，充分保护在现有网络基础设施上的投资。千兆位以太网将保留IEEE 802.3和以太网帧格式以及802.3受管理的对象规格

，从而使企业能够在升级至千兆性能的同时，保留现有的线缆、操作系统、协议、桌面应用程序和网络管理战略与工具；

2．千兆位以太网相对于原有的快速以太网、FDDI、ATM等主干网解决方案，提供了一条最佳的路径。至少在目前看来，是改善交换机与交换机之间骨干连接和交换机与服务器之间连接的可靠、经济的途径。网络设计人员能够建立有效使用高速、关键任务的应用程序和文件备份的高速基础设施。网络管理人员将为用户提供对Internet、Intranet、城域网与广域网的更快速的访问。

3．IEEE 802.3工作组建立了802.3z和802.3ab千兆位以太网工作组，其任务是开发适应不同需求的千兆位以太网标准。该标准支持全双工和半双工1000Mbps，相应的操作采用IEEE 802.3以太网的帧格式和CSMA/CD介质访问控制方法。千兆位以太网还要与10BaseT和100BaseT向后兼容。此外，IEEE标准将支持最大距离为550米的多模光纤、最大距离为70千米的单模光纤和最大距离为100米的铜轴电缆。千兆位以太网填补了802.3以太网/快速以太网标准的不足。

千兆以太网的构建

千兆以太网络是由千兆交换机、千兆网卡、综合布线系统等构成的。千兆交换机构成了网络的骨干部分，千兆网卡安插在服务器上，通过布线系统与交换机相连，千兆交换机下面还可连接许多百兆交换机，百兆交换机连接工作站，这就是所谓的“百兆到桌面”。在有些专业图形制作、视频点播应用中，还可能会用到“千兆到桌面”，及用千兆交换机联到插有千兆网卡的工作站上，满足了特殊应用下对高带宽的需求。

在建设网络之前，究竟用千兆还是百兆，要从实际出发，从应用出发，考虑网络应该具备哪些功能。不同的应用有不同的需求，而且几乎没有只有单一业务的网络。但是，在各种业务中，生产性业务肯定是优先级最高的。如果在网络中传输语音，那么语音业务也需要优先安排。如果对业务优先的需求很高，网络必须有QoS保证。这样的网络必须要智能化，在交换机端口能够识别是什么类型的业务通过，然后对不同的业务进行排队，为不同的业务分配不同的带宽，这样才能保证关键性业务的运行。

数据业务本身是有智能的，不管多少带宽都可以传输，只是时间长短而已，但是语音或者视频就不一样了，如果带宽小了之后，马上就听不清楚了，或者图像产生抖动，这都是不允许的。所以QoS非常重要。对单纯的数据网络，在QoS方面的需求就很低。在规划网络的时候，必须先了解清楚哪些功能是必须的，哪些可以不考虑。例如，目前多址广播是比较重要的性能之一，如果需要在网络中传输图像，而网络不具备多址广播的特性，那么网络的带宽浪费就会非常严重，甚至根本无法实现。

千兆以太网国际标准

1997年1月，通过了IEEE 802.3z第一版草案；1997年6月，草案V3.1获得通过，最终技术细节就此制定；1998年6月，正式批准IEEE 802.3z标准；1999年6月，正式批准IEEE 802.3ab标准(即1000Base-T)，可以把双绞线用于千兆以太网中。

传输介质

千兆位以太网标准主要针对三种类型的传输介质：单模光纤；多模光纤上的长波激光（称为1000BaseLX）、多模光纤上的短波激光（称为1000BaseSX）；1000BaseCX介质，该介质可在均衡屏蔽的150欧姆铜缆上传输。IEEE 802.3z委员会模拟的1000BaseT标准允许将千兆位以太网在5类、超5类、6类UTP双绞线上的传输距离扩展到100米，从而使建筑楼宇内布线的大部分采用5类UTP双绞线，保障了用户先前对以太网、快速以太网的投资。对于网络管理人员来说，也不需要再接受新的培训，凭借已经掌握的以太网网络知识，完全可以对千兆以太网进行管理和维护。 千兆以太网的标准化包括编码/译码、收发器和网络介质三个主要模块，其中不同的收发器对应于不同的网络介质类型。1000BASE-LX基于1300nm的单模光缆标准时，使用8B/10B编码解码方式，最大传输距离为5000米。

1000BASE-SX基于780nm的FibreChannel optics，使用8B/10B编码解码方式，使用50微米或62.5微米多模光缆，最大传输距离为300米到500米。连接光纤所使用的SC型光纤连接器与快速以太网100BASE FX所使用的连接器的型号相同。1000BASE-CX是一种基于铜缆的标准，使用8B/10B编码解码方式，最大传输距离为25米。

1000BASE-T基于非屏蔽双绞线传输介质，使用1000BASE-T 铜物理层Copper PHY编码解码方式，传输距离为100米。1000BASE－T在传输中使用了全部4对双绞线并工作在全双工模式下。

这种设计采用 PAM-5 (5级脉冲放大调制) 编码在每个

线对上传输 250Mbps。双向传输要求所有的四个线对收发器端口必须使用混合磁场线路，因为无法提供完美的混合磁场线路，所以无法完全隔离发送和接收电路。任何发送与接收线路都会对设备发生回波。因此，要达到要求的错误率（BER）就必须抵消回波。1000BASE－T无法对频率集中在125MHz之上的频段进行过滤，但是使用扰频技术和网格编码能对80MHz之后的频段进行过滤。为了解决5类线在如此之高的频率范围内因近端串扰而受到的限制，应该采用合适的方案来抵消串扰。 最初的千兆以太网采用高速780纳米光纤信道的光元件传输光纤上的信号，采用8B/10B的编码和解码方法实现光信号的串行化和复原。目前光纤信道技术的数据运行速率为1.063Gbps，将来会提高到1.250Gbps，使数据速率达到完整的1000Mbps。对于更长的连接距离，将采用1300纳米的光元件。为了适应硅技术和数字信号处理技术的发展，应在MAC层和PHY层之间制定独立于介质的逻辑接口，以使千兆以太网工作在非屏蔽双绞线电缆系统中。这一逻辑接口将适用于非屏蔽双绞线电缆系统的编码方法，并独立于光纤信道的编码方法。

千兆以太网及其发展现状

千兆以太网是建立在以太网标准基础之上的技术。千兆以太网和大量使用的以太网与快速以太网完全兼容，并利用了原以太网标准所规定的全部技术规范，其中包括CSMA/CD协议、以太网帧、全双工、流量控制以及IEEE 802.3标准中所定义的管理对象。作为以太网的一个组成部分，千兆以太网也支持流量管理技术，它保证在以太网上的服务质量，这些技术包括IEEE 802.1P第二层优先级、第三层优先级的QoS编码位、特别服务和资源预留协议（RSVP）。 千兆以太网还利用IEEE 802.1QVLAN支持、第四层过滤、千兆位的第三层交换。千兆以太网原先是作为一种交换技术设计的，采用光纤作为上行链路，用于楼宇之间的连接。之后，在服务器的连接和骨干网中，千兆以太网获得广泛应用，由于IEEE 802.3ab标准（采用5类及以上非屏蔽双绞线的千兆以太网标准）的出台，千兆以太网可适用于任何大中小型企事业单位。目前，千兆以太网已经发展成为主流网络技术。大到成千上万人的大型企业，小到几十人的中小型企业，在建设企业局域网时都会把千兆以太网技术作为首选的高速网络技术。千兆以太网技术甚至正在取代ATM技术，成为城域网建设的主力军。

千兆以太网的应用

千兆以太网标准的制定和实现，为局域网升级提供了一种新的选择。千兆以太网主要可以使用于以下各种情况：网络服务器到网络交换机的连接；网络交换机到网络交换机的连接；作为局域网的主干网等等。

10Gbit/s以太网

IEEE于1999年3月开始从事10Gbit/s以太网的研究，其正式标准是802.3ae标准，它在2002年6月完成。

1.10Gbit/s以太网的特点：

数据传输速率是10Gbit/s；传输介质为多模光纤或者单模光纤；10Gbit/s以太网使用与10Mbit/s以太网和1Gbit/s以太网完全相同的帧格式；线路信号码型采用8B/10B两种类型编码；10Gbit/s以太网只工作在全双工方式，显然没有争用期问题，也就不必使用CSMA/CD。

2.10Gbit/s以太网的物理层标准

10Gbit/s以太网的物理层标准包括局域网物理层标准和广域网物理层标准。

（1）局域网物理层标准规定的数据传输速率是10Gbit/s。具体包括以下几种。

1.10000BASE-ER。 10000BASE-ER的传输介质波长为1550nm的单模光纤，最大网段长度为10km，采用64B/66B线路码型。

2.10000BASE-LR。 10000BASE-LR的传输介质波长为1310nm的单模光纤，最大网段长度为10km，也采用64B/66B线路码型。

3.10000BASE-SR。 10000BASE-SR的传输介质波长为850nm的多模光纤串行接口，最大网段长度为62.5um多模光纤时为28m/160MHZ*KM、35m/200MHZ*KM；采用50um多模光纤时为 69m、86m、300m/0.4GHZ*KM。也采用64B/66B线路码型.

（2）广域网物理层。 为了使10Gbit/s以太网的帧能够插入到SDH的STM-64帧的有效载荷中，就要使用可选的广域网物理层，其数据速率为9.95328Gbit/s。具体包括以下几种：

1.10000BASE-EW。10000BASE-EW的传输介质是波长为1550nm的单模光纤，最大网段长度为10km，采用64B/66B线路码型。

2.10000BASE-L4。10000BASE-L4的传输介质是波长为1310nm的多模/单模光纤4信道宽波分复用串行接口，最大网段长度为采用62.5um多模光纤时为300m/500MHZ*KM；采用50um多模光纤时为240m/400MHZ*KM、300m/500MHZ*KM；采用单模光纤时最大网段长度为10km。10000BASE-L4选用8B/10B线路码型。

3.10000BASE-SW。10000BASE-SW的传输介质是波长为850nm的多模光纤串行接口/WAN接口，最大网段长度为采用62.5um多模光纤时为28m/160MHZ*KM、35m/200MHZ*KM；采用50um多模光纤时为69m、86m、300m/0.4GHZ*KM；10000BASE-SW选用64B/66B线路码型。