计算机网络应用 万兆以太网
计算机网络第一章练习题
第一章计算机网络概述填空题：1、计算机网络定义：将分布在不同地理位置、具有的多台计算机及其外部设备，用和而连接起来，在网络操作系统、及网络管理软件的管理协调下，实现、信心传递的系统。
2、计算机网络的构成：从逻辑功能角度出发，计算机网络是由（通信子网的功能是把消息从一台主机传输到另一台主机）和（资源子网是各种网络资源的集合）两部分构成的。
3、计算机网络的发展过程：（1）第一代：面向的计算机网络；（2）第二代：“”型网络；（3）第三代：网络；（4）第四代：网络。
4、计算机网络的组成：计算机网络是由网络硬件系统和网络软件系统组成。
（1）网络硬件系统：包括、及。
（2）网络软件系统：包括、和。
目前，计算机网络操作系统的四大主流：、、、Netware。
5、计算机网络的最基本的功能是：。
6、计算机网络的服务器有哪些？（试举例）（1）；（2）；（3）；（4）。
7、Internet互联网的前身是。
8、Modem的含义是；E-mail的含义是。
9、OSI/RM的含义是。
10、常见的网络硬件有（举例）：、、、。
11、从拓扑结构看，计算机网络是由和构成的。
12、计算机网络的应用领域有：、、、等。
7、计算机网络分类：（1）按覆盖范围可分为、、。
（2）按网络的拓扑结构可分为：、、、和。
（3）按网络中计算机所处的地位，可分为：和。
★☞局域网中多采用广播方式，而在广域网中多采用点对点方式。
◆局域网（LAN）特点：①地理范围有限，通常在1—2km范围内；②信道宽带大，数据传输率高，一般为1—1000Mb/s；③数据传输可靠，误码率低；④大多采用总线型、星型、环型，结构简单，易实现；⑤常用于专用网。
◆城域网（MAN）特点：①地理范围可达100km；②数据传输率为45—150Mb/s；③传错率小于10-9；④传输介质主要是光纤⑤既可用于专用网，又可用于公用网；⑥工作站数大于500个。
广域网（WAN）特点：①分布范围广，一般从数公里到数千公里；②数据传输率较低，一般为几十kb/s；③错误率较高，一般为10-3—10-5；④属于公用网。
万兆校园以太网的设计与性能分析
个瓶 颈 ，现 行干 兆核 心校 园 网络 难 以为教 学 、科研
和行 政 部 门提供 更好 的服 务 。
２总 体 方 案 设 计
２１万兆 以太 网简 介 ． １ 数据 链路 层 ） ２０ ０ ２年 ６月 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ委员会 正式 通过 的 ８ ２３ ｅ ０ ．ａ ，
规定 了万兆 以太网成为正式标准。万兆以太 网使用
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万兆校园以太网的设计与性能分析
吴荣 生 ，郭联 志
（ 漳州范学院计算机科学与工程 系，福建漳州 ３３０ ） ６００
【 要】 摘 文章根据校园网的发展现状 ，提出将万兆 以太网引入到校园网的设计 中，结合万兆 以太网在校园网中的具 体实 施方案 ，并对 网络性能进行分析 。
１０ Ｂ ｓ— ０ ０ ａｅ Ｔ和 １０ Ａ Ｅ Ｔ。万兆 以太 网 的传 输 速 ０Ｂ Ｓ —
术的广泛应用 ，大量的数据 、声音、图象文件在 网
络 上 传 送 ， 造 成 局 域 网 规 模 的 不 断 增 大 ，基 于
Ｗｅ ｂ的 Ｉｔ ｔ ｎｒｎ ｔ 用 也要 求 更高 的通 信 带 ｎｅ ／Ｉｔ ｅ 应 ｍｅ ａ
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连接媒介与 Ｍ Ｃ层相连 。物理层划分为物理媒介 Ａ
２ ０ — ０ 】 ０ ８ １一 ６ 吴＿ 生 （ ８－ ，男，福建龙岩人 ，漳卅 ｉ 荣 １ ５） ９ １ 范学 院计算机科学与工程系在读研究生 ，研究方 向：计算 ９ ０
计算机网络 万兆以太网
计算机网络万兆以太网随着千兆以太网的标准化以及在生产实践中的广泛应用，以太网技术逐渐延伸到城域网的汇聚层。
千兆以太网通常用作将小区用户汇聚到城域节点，或者将汇聚层设备连接到骨干层。
虽然以太网多链路聚合技术已完成标准化且多厂商互通指日可待，可以将多个千兆链路捆绑使用。
但是考虑光纤资源以及波长资源，链路捆绑等因素，它一般只用在点内或者短距离应用环境。
为了解决由带宽及传输距离而导致以太网技术不适于用在城域网骨干/汇聚层的问题，1999年IEEE标准委员会成立了IEEE 802.3ae工作组进行研究。
在2002年6月由IEEE正式发布了IEEE 802.3ae 10Gbps以太网标准，自此以太网的发展势头又进一步增强。
这标志着万兆位以太网标准的统一，使用户在选择时不必再担心厂商之间的产品不能互相兼容的问题，也规范了各厂商间的竞争。
目前包括华为3Com、Cisco、Avaya、Enterasys、Foundry和Riverstone 公司在内的多家厂商已经推出多款万兆位以太网交换机产品，成就了今天以太网技术的全新局面。
网络拓扑结构的设计和操作也随着智能化万兆位以太网多层交换机的推出发生了转变。
比如第三层路由和第四层至第七层智能，包括服务质量（QoS）、服务级别（CoS）、高速缓存、服务器负载均衡、安全性和基于策略的网络功能。
万兆以太网的主要特点包括以下几个方面。
●保留802.3以太网帧格式；●保留802.3以太网的最大帧长和最小帧长；●只使用全双工工作模式，彻底改变了传统以太网的半双工广播工作模式；●使用光纤作为传输媒体，已不再适用铜缆；●使用点对点链路，支持星型结构的LAN；●数据传输率非常高，不直接和端用户相连；●制定了新的光物理媒体相关（PMD）子层；●与SONET OC-192帧结构的融合，可以与OC-192电路和SONET/SDH设备仪器运行。
计算机网络 以太网
计算机网络以太网以太网（Ethernet）最早是由Xerox（施乐）公司在1972年创建的，在1979年由DEC、Intel和Xerox这三家公司联合将该网络标准化。
早期局域网技术的关键是如何解决连接在同一总线上的多个网络节点有秩序的共享同一信道的问题，而以太网络正是利用载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）技术成功的提高了局域网共享信道的传输利用率，从而得以发展和流行的。
最初的以太网只有10Mbps的吞吐量，使用CSMA／CD（载波监听多路访问/冲突检测）的访问控制方法，通常把这种最早期的10Mbps以太网称之为标准以太网或传统以太网。
随着以太网技术的不断发展，1995年IEEE委员会正式通过了IEEE 802.3u快速以太网标准，至此以太网技术实现了第一次飞跃。
接着，在1998年IEEE 802.3z千兆以太网标准正式发布，2002年7月18日正式通过了万兆以太网标准IEEE 802.3ae。
从20世纪80年代开始，以太网就成为各领域普遍采用的网络技术，它一直统治着世界各地的局域网和企业骨干网，并且有着向城域网方面发展的趋势。
以太网之所以发展迅速，且具有强大的优势，主要是因它具有以下方面的优点。
●开放性目前，几乎所有的硬件制造商生产的设备和软件开发商开发的操作系统和应用协议等，都与以太网相兼容。
●结构简单，组网方便以太网技术的实现原理统一采用了CSMA/CD媒体访问控制方法，不同版本的以太网数据帧结构和网络拓扑结构也是一致的，这使对布线系统的要求较低，网络连接设备配置简单。
●易于移植和升级，可最大限度的保护用户的投资由于以太网数据帧结构几乎是一样的，所以从10Mbps以太网可以平滑升级到100Mbps 以太网。
只要将低速以太网设备用交换机连接到千兆或万兆以太网的设备上，就能够实现一个物理线速向另一个物理线速的适配。
这样的升级方式就使得千兆和万兆以太网能无缝地与现在的以太网集成在一起。
●价格便宜，管理成本低以太网技术无论是在局域网、接入网还是即将进入的城域网，在价格方面上与其它技术相比都具有优越性。
计算机网络（本）简答题
计算机网络（本）简答题三、简答题1、计算机网络的功能有哪些？答：资源共享、数据通信、集中管理、增加可靠性、提高系统的处理能力、安全功能。
2、计算机网络的基本组成是什么？答：计算机网络系统有通信子网和资源组网。
3、计算机网络的定义是什么？答：计算机网络就是李彤通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互联起来，以功能完善的网络软件实现网络中资源共享和信息传递的系统。
4、C/S结构与B/S结构有什么区别？答：C/S模式中，服务器指的是网络上可以提供服务的任何程序，客户指的是向服务器发起请求并等待响应的程序。
B/S模式是因特网上使用的模式。
这种模式最主要的特点是与软硬件平台的无关性，把应用逻辑和业务处理规则放在服务器一侧。
5、资源子网的主要功能是什么？答：资源子网主要负责全网的信息处理，为网络用户提供网络服务和资源共享功能等。
6、通信子网主要负责什么工作？答：通信子网主要负责全网的数据通信，为网络用户提供数据传输、转接、加工和转换等通信处理功能。
7、计算机网络按网络覆盖的地理范围分类，可分为哪几类？答：局域网、城域网、广域网。
8、计算机网络按网络的拓扑结构分类，可分为哪几类？答：星型网络、总线型网络、树型网络、环型网络、网状型网络。
9、计算机网络按网络的使用目的的分类可以分为哪几类？答：共享资源网、数据处理网、数据传输网。
10、计算机网络按网络的服务方式分类可以分为哪几类？答：分为客户机/服务器模式、浏览器/服务器模式和对等网3种。
第二章三、简答题1、什么是计算机网络协议？计算机网络协议的要素有哪些？答：为进行网络中信息交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。
计算机网络协议的要素有语法、语义和语序。
2、计算机网络体系结构的概念是什么？答：引入分层模型后，将计算机网络系统中的层次、各层中的协议以及层次之间的接口的集合称为计算机网络体系结构。
3、OSI参考模型包括哪7层？简单画出各层的顺序关系。
南开大学万兆校园网解决方案
在信息网络迅猛发展的形势下，南开人清醒地认识到，教育实现信息化是时代的要求，是创建高水平大学的迫切要求。
为此，南开大学早在1994年10月就开始自筹资金进行校园计算机网络（NKNET）的建设，先后与多个因特网ISP实现连通。
1995年5月，部分主干网开通并与CERNET和INTERNET互联，同年7月正式投入试运行，并开始接纳个人用户上网，成为首批接入CERNET的院校。
1997年8月作为学校投资最多、最先启动的“211工程”公共服务基础设施建设项目正式立项并立即投入建设。
到2000年，一个高质量的网络平台基本完成。
这时的南开大学校园网网络，已经发展成为一个覆盖教学科研区、学生宿舍区、部分教职工家属宿舍区的综合性信息服务网络。
它采用星型拓朴结构，拥有11个主干结点，主干带宽为千兆，连接了一个主校区和三个分校区，共100多幢建筑物，网络信息结点数达2万多个。
随着网络应用的发展以及用户群的增加，南开大学校园网的压力越来越大，主要表现在以下几个方面：（1）网络带宽瓶颈。
随着校园网上信息资源的不断丰富、应用平台的不断增加、用户数量的不断增大，原有的网络带宽已经不能满足信息流量增长的需要。
特别是随着多媒体网上教学、视频点播等应用的兴起，对网络带宽的需求迅猛增加。
网络带宽已经成为制约校园网新兴业务开展的瓶颈。
（2）安全和管理问题。
学生用户的网络行为有别于其他网络用户，增加了管理和安全方面的难度。
校园网面对的是处于青春躁动期的年轻学生，他们求知欲强，好奇心重，精力旺盛，更有强烈的表现欲，校园网首当其冲容易成为他们实验的目标。
在校园里，不知来源的广播风暴扰乱整个网络运行，一些自诩“民间高手”的学生对节点发起攻击，大量的P2P 应用，私设DHCP服务器过一把瘾的情况时有发生，加上横行不绝的垃圾邮件，蠕虫病毒扩散，让校园网这个青春时尚的网络表现得和它的使用者一样多变而躁动，令校园网管理人员防不胜防。
（3）多业务需求。
计算机网络原理 万兆位以太网
计算机网络原理万兆位以太网从1983年以来，局域网领域是以太网技术（802.3）与令牌总线（802.4）、令牌环（802.5）三分天下。
但随着时间的推移，这种局面渐渐变成了现在以太网一家独秀。
因为以太网技术的每一次产品变革，都是“科技适应社会需要”的表现。
他既没有落伍于社会的发展，成为拖累；也没有不顾现实情况，发明而没有实用。
从全双工以太网、百兆以太网、802.3u快速以太网标准、到现在的万兆以太网，以太网技术所以能如此长足发展，绝非偶然。
2002年中旬，随着802.3ae10GE标准的正式发布，标志着万兆以太网统一的标准，使用户在选择时不必再担心厂商之间的产品不能兼容的问题，大大规范了产商之间的竞争。
其最终对万兆以太网技术发展的促进意义，是显而易见的。
目前，包括华为3Com、Avaya、Cisco、Enterasys、Foundry和Riverstone公司在内的多家厂商已推出多款万兆以太网交换机产品，成就了今天以太网技术的全新局面。
网络拓扑设计和操作已经随着智能化万兆以太网多层交换机的出现发生了转变。
以太网带宽可以从10Mbps扩大到万兆，而不影响智能化网络服务，比如第三层路由和第四层至七层智能，包括服务质量(QoS)、服务级别(CoS)、高速缓存、服务器负载均衡、安全性和基于策略的网络功能。
由于部署IEEE 802.3ae后整个环境的以太网性质相同，因此这些服务可以按线速提供到网络上，而且局域网、城域网和广域网中的所有网络物理基础设施都支持这些服务。
万兆以太网最主要的特点包括：●保留802.3以太网的帧格式；●保留802.3以太网的最大帧长和最小帧长；●只使用全双工工作方式，彻底改变了传统以太网的半双工的广播工作方式；●使用光纤作为传输媒体(而不使用铜线);●使用点对点链路，支持星形结构的局域网；●数据率非常高，不直接和端用户相连；●创造了新的光物理媒体相关(PMD)子层。
万兆以太网有两种不同的物理层：局域网物理层和广域网物理层，这两种物理层的数据率并不一样。
计算机网络应用 按网络类型分
计算机网络应用按网络类型分目前，经常使用的网络包括以太网、ATM网、FDDI网等多种类型，而且由于网络技术的快速发展，各个厂商都推出了针对不同网络的交换机类型，以满足用户的需求。
因此，根据交换机在不同网络类型中的应用，可以将交换机分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、万兆以太网交换机、ATM交换机、FDDI交换机、和令牌环交换机等。
1．以太网交换机以太网交换机是一种适用于100Mbps以太网以下的交换机产品，它是交换机种最普遍和最便宜的交换机产品。
以太网交换机包括RJ-45、BNC和AUI接口，能够采用的传输介质包括双绞线、细同轴电缆和粗同轴电缆三种。
其中，双绞线类型的RJ-45接口应用最为普遍，在大大小小的局域网中经常能够见到它的身影，如图8-4所示为一款以太网交换机产品。
图8-4 以太网交换机目前，采用同轴电缆作为传输介质的网络已经很少见了，但为了兼顾同轴电缆的网络连接，一般在RJ-45接口的基础上配上BNC或AUI接口。
2．快速以太网交换机快速以太网交换机适用于100Mbps快速以太网，能够在普通双绞线或光纤上实现100Mbps的传输带宽。
目前，快速以太网交换机端口基本还以10/100Mbps自适应端口为主，而不是全部都是100Mbps，所使用的传输介质也是双绞线，但有些快速以太网交换机为了与其它光纤传输介质网络互联，本身也具有光纤接口（SC），如图8-5所示为一款快速以太网交换机产品。
图8-5 快速以太网交换机3．千兆以太网交换机千兆以太网交换机常用于千兆以太网当中，这种网络也被称为“吉位（GB）以太网”，由于千兆以太网交换机的带宽能够达到1000Mbps。
因此，它一般用于大型网络的骨干部分，所采用的传输介质有光纤和双绞线两种，对应的接口为“SC”和“RJ-45”两种接口，如图8-6所示为一款千兆以太网产品。
图8-6 千兆以太网交换机4．万兆以太网交换机万兆以太网交换机也被称为“10G以太网交换机”。
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计算机网络应用万兆以太网
在前面讲到的千兆以太网通常用作将小区用户汇聚到网络的交换中心，或者将汇聚层设备连接到骨干层。
虽然以太网多链路聚合技术已完成标准化且多厂商互通指日可待，可以将多个千兆链路捆绑使用，但是考虑光纤资源以及波长资源，链路捆绑等因素，它一般只用在POP点内或者短距离应用环境。
为了解决由带宽及传输距离而导致以太网技术不适用于用在城域网骨干/汇聚层的问题，随后由IEEE 802.3委员会成立的IEEE 802.3ae工作组制定了IEEE 802.3ae 10Gbps（10000Mbps）以太网标准，从而解决了该问题。
万兆以太网能够应用到核心层之间，以及核心层与汇聚层之间的链路上，目前包括华为3Com、Cisco、Avaya、Enterasys、Foundry和Riverstone公司在内的多家厂商已经推出多款万兆以太网交换机产品，成就了今天以太网技术的全新局面。
万兆以太网同样保留了IEEE 802.3的大部分格式，但它只支持全双工工作模式、使用光纤作为传输媒体，制定了新的光物理媒体相关子层（PMD）具有更高的数据传输速率。
万兆以太网包括IEEE 802.3ae万兆以太网标准和IEEE 802.3ak万兆以太网标准两种技术标准。
1．IEEE 802.3ae万兆以太网标准
IEEE 802.3ae万兆以太网标准是基于光纤设计的，它定义了在光纤上传输10Gbps以太网的标准，传输距离从300米到40公里，它将物理层分为局域网物理层（LAN PHY）和广域网物理层（WAN PHY）两个层次，其体系结构如图5-10所示。
10GBASE-R10GBASE-W10GBASE-X
图5-10 IEEE 802.ae定义的LAN和WAN物理层结构
其中，局域网物理层是指与标准以太网的连接，其速率为10Gbps；广域网物理层是指与SDH/SONET的连接，其速率为9.58464Bbps。
每种PHY分别可以使用10Gbase-S（850nm 短波）、10Gbase-L（1310nm长波）、10Gbase-E（1550nm长波）3种规格，其最大传输距离分别为300m、10km、40km。
10GBase-S
10GBase-S是针对有850nm激光接收器和10Gbps带宽的多模式光纤（MMF）而设计的。
它能够支持最高可达300米的电缆长度。
●10GBase-L
10GBase-L是由IEEE 802.3ae工作组为带宽为10Gbps使用1310nm激光收发器的单模式光纤（基于G.652的SMF）而设计的。
其中包括10GBASE-LR媒介类型被设计通过暗光纤来使用，10GBASE-LW媒介类型被设计用来连接到同步光纤网（SONET）设备。
●10GBase-E
10Gbase-E，是由IEEE 802.3ae工作组为带宽为10Gbps使用1550nm激光收发器的单模式光纤（基于G.652的SMF）而设计的。
10GBase-E允许光学信号传输达到40km。
它包括：10GBASE-ER的媒介类型被计划通过暗光纤来使用，当10GBASE-EW媒介类型被计划用于连接到同步光纤网（SONET）设备。
2．IEEE 802.3ak万兆以太网标准
IEEE 802.3ak万兆以太网标准定义了基于在对称电缆上运行10Gbps以太网的标准，传输距离小于15米，主要适用于数据中心内部服务器之间的连接应用，它支持如下技术标准。
●10GBase-CX4
10Base-CX4采用4对同轴电缆进行连接，其最大电缆长度可达15m。
它是由IEEE 802.3ak 工作组推出的规范，是一种较低成本的交换接口，它使用在IEEE 802.3ae中指定的XAUI（10千兆连接单元接口），4X连接器用于外接。
在IEEE 802.3ak标准中使用四个发射器和四个接收器差分通过一束非常细的双同轴电缆来传输2.5G比特每秒，每个波特率为3.125GHz每信道，使用8B/10B编码。
这要求四个差分对在每个方向上有总计8个双共轴电缆的信道。
●10GBase-T
10GBASE-T也由IEEE 802.3ak提出的一个标准，其通过传统的屏蔽双绞线（STP）提供10G每秒的连接。
10GBASE-T标准允许传统的RJ-45标准允许在以太网区域链路，10GBASE-T 能够在为局域网配线最远距离为100m支持信号传输。
提示IEEE 802.3ae万兆以太网标准和IEEE 802.3ak万兆以太网标准之外，还有IEEE 802.3an万兆以太网标准，它定义了基于双绞线作为媒质的10G以太网标准，希望传输距离至少达到100
米。