《计算机网络》虚拟局域网和高速以太网

一、虚拟局域网

利用以太网交换机可以很方便地实现虚拟局域网 VLAN (Virtual LAN)。虚拟局域网 VLAN 是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组，而这些网段具有某些共同的需求。每一个 VLAN 的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的计算机是属于哪一个 VLAN。

虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务，而并不是一种新型局域网。

1、虚拟局域网的实现

当 B1 向 VLAN2 工作组内成员发送数据时，
工作站 B2 和 B3 将会收到广播的信息。并且B1 发送数据时，工作站 A1，A2 和 C1都不会收到 B1 发出的广播信息。

虚拟局域网限制了接收广播信息的工作站数，使得网络不会因传播过多的广播信息(即“广播风暴”)而引起性能恶化。

2、虚拟局域网使用的以太网帧格式

虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个4字节的标识符，称为 VLAN 标记 (tag)，用来指明发送该帧的计算机属于哪一个虚拟局域网。插入 VLAN 标记得出的帧称为 802.1Q 帧 或 带标记的以太网帧。

二、高速以太网

1、100BASE-T 以太网

速率达到或超过 100 Mbit/s 的以太网称为高速以太网。(IEEE 802.3u)

特点

• 可在全双工方式下工作而无冲突发生。在全双工方式下工作时，不使用 CSMA/CD 协议。
• MAC 帧格式仍然是 802.3 标准规定的。
• 保持最短帧长不变，但将一个网段的最大电缆长度减小到100 m。
• 帧间时间间隔变短10倍

三种不同的物理层标准

• 100BASE-TX
  • 使用2 对 UTP 5 类线 或 屏蔽双绞线 STP。
  • 网段最大程度：100米。
• 100BASE-T4
  • 使用 4 对 UTP 3 类线 或 5 类线。
  • 网段最大程度：100米。
• 100BASE-FX
  • 使用 2 对光纤。
  • 网段最大程度：2000米。

2、吉比特以太网

允许在 1 Gbit/s 下以全双工和半双工两种方式工作。

特点

• 在半双工方式下使用 CSMA/CD 协议，全双工方式不使用 CSMA/CD 协议。

物理层标准

吉比特以太网增加的两个功能

吉比特以太网工作在半双工方式时，就必须进行碰撞检测。为保持 64 字节最小帧长度，以及 100 米的网段的最大长度，吉比特以太网增加了两个功能载波延伸和分组突发，但在全双工方式下不是这两个功能。

• 载波延伸
  使最短帧长仍为 64 字节（这样可以保持兼容性），同时将争用时间增大为 512 字节。
  
• 分组突发
  当很多短帧要发送时，第一个短帧要采用载波延伸方法进行填充，随后的一些短帧则可一个接一个地发送，只需留有必要的帧间最小间隔即可。这样就形成可一串分组的突发，直到达到 1500 字节或稍多一些为止。