我们把数据传输速率在 100Mb/s 以上的局域网称为高速局域网。为了提高局域网的带宽，
克服网络规模与网络性能之间的矛盾，改善局域网的性能以适应新的应用环境的要求，人们 开展了对高速网络技术的研究，提出了以下几种解决方案。
第一种方案：提高以太网数据传输速率，增加绝对带宽。例如，从传统的 10Mb/s 以太网 升级为 100Mb/s 快速以太网、千兆以太网和万兆以太网。这一方案推动了高速局域网的研究 与产品的开发。需要说明的是，这些高速以太网的数据传输速率虽然提高了，但介质访问控 制采用的仍然是 CSMA/CD 方法。
第二种方案：采用网络分段、缆段细化的方法，将一个大型局域网络划分成多个子网。
这一方案推动了局域网互联技术的发展。使用网桥、交换机或路由器等进行互联和隔离子网 之间的通信量，减少各个子网内部的结点数，从而使网络性能得到改善。其中，各个子网的 介质访问控制还是采用 CSMA/CD 方法。
第三种方案：使用交换机替代集线器，将“共享介质方式”改为“交换方式”。例如，使 用 100Mb/s 交换机替代 100Mb/s 的集线器，从而将快速共享式以太网变换为快速交换式以太 网。这一方案推动了“交换式局域网”技术的发展，它以组网灵活、方便、流通量大、传输 冲突少、造价低，以及能充分利用原有投资等优点而成为目前高速局域网的主流技术。
第四种方案：采用先进的网络技术。随着信息技术的发展，新的网络技术层出不穷。例 如采用 ATM 交换技术，网络响应时间能够降低到 20～30ms，因此更适合于交互式多媒体信 息的处理。
在上述 4 种方案中，由于 ATM 技术复杂等原因，近年来新建的局域网已经很少使用，目 前使用最多的是前 3 项技术方案。今天的以太网已发展到快速以太网、千兆以太网、万兆以 太网、乃至 10 万兆以太网。高速局域网的发展历程如图 4-26 所示。
1985 1989 1994 1995 1998 2002 （年）
10Mb/s 100Mb/s 100Mb/s 100Mb/s 1000Mb/s 10000Mb/s IEEE 802 局域网 FDDI 100VG FE GE 10GE
图 4-26 高速局域网的发展历程
4.4.1 光纤分布式数据接口（FDDI）主干网 1．光纤分布式数据接口的概念
光纤分布式数据接口（Fiber Distributed Data Interface，FDDI）是计算机网络技术发展到 调整通信阶段的第一个高速局域网技术，是一种以光纤作为传输介质、传输速率为 100Mb/s 的高速主干网。用以连接不同的局域网，如以太网、令牌环网等。FDDI 网络覆盖的最大距离
可达 200km，最多可连接 1000 个结点。 保持高度兼容。FFOL（FDDI FOLLOW-ON LAN）是 FDDI 的最新标准，主要提供高速主 干网的连接，速率为 150Mb/s～2.4Gb/s。
3．技术特点
FDDI 的主要优点是：双环结构利用令牌传递协议消除了数据冲突，提供了质量服务
（Quality of Service，QoS）和确定的性能；提供了优秀的容错能力和内建的网络管理能力。
在现有的 100Mb/s 网络技术中，其网络直径覆盖范围最大，适用于大型 LAN 和 MAN。
络技术的发展，如 FDDI-Ⅱ和交换式 FDDI 技术已投入使用，它们能更好地支持实时性业务。
图 4-27 典型 FDDI 网络的逻辑结构示意图
【例 4-4】信息传输速率 100Mb/s 的 FDDI，1000 字节的帧在 50km 的环上传输，它占用 多少公里的网络长度？忽略中间结点延时，帧从发出到完全收回需要多长时间？
解：1 帧发送时间 T1：（8b×1000）÷100Mb/s=80µs。
帧占的网络长度=T1 时间的传播距离=200m/µs×80µs=16km。
帧在 50km 环上的传播时间 T2=50km÷200m/µs=250µs。
帧从发出到完全回收需要的时间Ｔ=T1+T2=80µs+250µs=330µs。
4.4.2 快速以太网（Fast Ethernet）
1．快速以太网的概念
传统的共享介质局域网主要有以太网（Ethernet）、Koken Bus 和 Token Ring 这 3 种类型，
而目前应用最广泛的是以太网。20 世纪 90 年代局域网技术的一大突破是使用非屏蔽双绞线 UTP的 10Base-T 标准的出现。10Base-T 标准的广泛应用导致了结构化布线技术的出现，从而 使得使用非屏蔽双绞线 UTP、速率为 10Mb/s 的以太网遍布世界各地。随着局域网应用的深入，
用户对局域网的带宽提出了要求，并且只有两种选择：一是重新设计新的局域网体系结构与 介质访问控制方法，以取代传统的局域网；二是保持传统的局域网体系结构与介质控制方法 不变，设法提高局域网的传输速率。对于目前已大量存在的以太网来说，既要保护用户的已 有投资，又要增加网络带宽，而快速以太网就是符合后一种要求的新一代高速局域网。
快速以太网 100Base-T 数据传输速率为 100Mb/s，主要解决网络带宽在局域网应用中的问 题。100Base-T 是 10Base-T 的扩展，它保留着传统的 10Mb/s 速率以太网的所有特征，即相同 的数据格式、相同的介质访问控制方法 CSMA/CD 和相同的组网方法，只是把以太网每个比 特的发送时间由 100ns 降低到 10ns，而将传输速率从 10Mb/s 提高到 100Mb/s。
2．协议标准
1995年 9 月，IEEE 802 委员会正式批准了 Fast 以太网标准 802.3u。802.3u 标准在 LLC 子层仍然使用 IEEE 802.2 标准，仍采用 CSMA/CD 介质访问控制方法，只是在物理层作了一
些调整，定义了新的物理层标准 100Base-T，这也说明了为什么局域网的数据链路层要分为与
（4）100Base-FX：采用 2 束多模光纤作为传输介质，每束都可用于两个方向，因此它是 全双工的，并且在每个方向上速率均为 100Mb/s。适用于高速主干网、有电磁干扰环境、要 求通信保密性好和传输距离远等应用场合，使用标准 FDDI MIC 连接器、ST 连接器和 SC 连 接器，站点与集线器之间的最大距离高达 2km。
【例 4-5】快速以太网的应用。在网络设计中，快速以太网通常采用快速以太网集线器作 为中央设备（100Base-TX），使用非屏蔽 5 类双绞线以星型连接的方式连接网结点（工作站或 服务器）以及另一个快速以太网集线器和 10Base-T 的共享集线器，其连接如图 4-29 所示。
图 4-29 快速以太网的典型应用 4.4.3 千兆以太网（Gigabit Ethernet）
1．千兆以太网的概念
尽管快速以太网具有高可靠性、易扩展性、低成本等优点，并且成为高速局域网方案中 的首选技术，但由于网络数据库、多媒体通信和视频技术的广泛应用，人们不得不寻求更高 带宽的局域网，千兆以太网就是在这种背景下产生的。与快速以太网的相同之处是：千兆以
802.3 MAC CSMA/CD
100Base-TX
2 对 5 类 UTP 100Base-T4
10Base-T
集线器 100Base-TX
集线器
100Mb/s 链路 100Base-TX 集线器
采用 5 类 UTP 的 100Mb/s 链路 10Mb/s 链路
太网同样保留着传统的 100Base-T 的所有特征，即相同的数据格式、相同的介质访问控制方 以太网在物理层上的各种功能，可把它们归纳成两种实现技术：1000Base-X 和 1000Base-T。
其中 1000Base-X 包括 SX、LX、CX，它们在物理层中的编码/译码方案是相同的，采用 8B/10B 方案。千兆以太网的协议结构如图 4-30 所示。
图 4-30 千兆以太网的协议结构
（1）1000Base-SX：是一种使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（一般为 850nm）的激光传输器，它不支持单模光纤，只能驱动多模光纤。它所使用 的光纤规格有两种：芯径为 62.5µm 多模光纤和 50µm 多模光纤。使用 62.5µm 多模光纤在全 双工方式下的最长传输距离为 275m，而使用 50µm 多模光纤时，在全双工方式下的最长传输 距离为 550m。适用于同一建筑物中同一层的短距离主干网。
（2）1000Base-LX：是一种使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（一般为 1300nm）的激光传输器，它可以驱动多模光纤，也可以驱动单模光 纤。使用 62.5µm 多模光纤和 50µm 多模光纤，工作波长为 850nm，传输距离为 525m 和 550m，
适用于作为大楼网络系统的主干。使用 9µm 单模光纤，工作波长为 1300nm 或 1500nm，传输 距离为 3000m，适用于校园或城域主干网。
（3）1000Base-CX：是使用铜缆作为网络介质的两种千兆以太网技术之一。1000Base-CX 使用了一种特殊规格的高质量平衡 150Ω 屏蔽双绞线（STP），传输速率为 1.25Gb/s，传输距 离为 25m。主要用于集群设备的连接，如交换机之间的短距离连接，尤其适合千兆主干交换 机和主服务器之间的短距离连接。
（4）1000Base-T：是一种使用 4 对 5 类非屏蔽双绞线（UTP）作为网络传输介质的千兆 以太网技术，传输距离为 100m。适用于结构布线中同一层建筑的通信，用户可以采用这种技 术在原有的快速以太网系统中实现从 100Mb/s 到 1000Mb/s 的平滑升级。
【例 4-6】千兆以太网的应用。在网络设计中，通常用一个或多个千兆以太网交换机构成 主干网，以保证主干网的带宽；用快速以太网交换机构成楼内局域网。组网时，一般将几种 不同性能的交换机（10M 交换机、100M 交换机、1000M 交换机）结合使用，并采用层次结
802.3 MAC CSMA/CD
1000Base-SX 1000Base-LX 1000Base-CX 1000Base-T MAC 子层
物理层
构，1000M 交换机用作主干设备（最高层）；100M 交换机作为中间层设备；10M 交换机作为 用户端交换机。
图 4-31 是一个千兆交换以太网的应用实例，一台 1000M 交换机作为网络的主干设备，
连接多台 100M 交换机和服务器。
图 4-31 千兆交换以太网应用实例
在实际应用中，千兆以太网端口与介质的连接需要通过千兆以太网接口转换器（Gigabit Ethernet Interface Converter，GEIC）。GEIC 是一种可热插拨的接口部件，它能够灵活地将千 兆以太网交换机的端口配置为 1000Base-SX、1000Base-LX、1000Base-CX 和 1000Base-T 几种 不同介质的标准，在许多网络设备厂家的产品中还提供一种超长距离的 GEIC 转换器，其最 大传输距离可以达到 70～100km。
4.4.4 万兆以太网（10Gigabit Ethernet）
1．万兆以太网的概念
随着 IP 业务量的迅速增长，对网络带宽的需求也在日益提高，加上许多公司的万兆交换 机作为局域网的核心交换机使用，可以提供多达 48 个 100Mb/s 端口，这些下连端口汇聚起来 的流量有时会使千兆以太网交换机过载。因此，市场迫切需要一种具备简单、可靠和经济等 特点的新技术来提供更高带宽，同时能应用到局域网、城域网和广域网范围，能满足这些要
随着 IP 业务量的迅速增长，对网络带宽的需求也在日益提高，加上许多公司的万兆交换 机作为局域网的核心交换机使用，可以提供多达 48 个 100Mb/s 端口，这些下连端口汇聚起来 的流量有时会使千兆以太网交换机过载。因此，市场迫切需要一种具备简单、可靠和经济等 特点的新技术来提供更高带宽，同时能应用到局域网、城域网和广域网范围，能满足这些要