本报告基于《软件设计师教程》第10章网络与信息安全基础知识的内容结合网络资源对快速以太网IEEE 802.3u、千兆以太网IEEE 802.3z和令牌环网IEEE 802.5三大局域网标准进行详细解析并配套相关试题及答案帮助考生掌握软件设计师考试中相关考点。二、IEEE 802.3u 快速以太网标准2.1 标准概述IEEE 802.3u是1995年发布的快速以太网标准将以太网传输速率从10Mbps提升至100Mbps同时保持与原有IEEE 802.3标准的向下兼容性。该标准仍采用CSMA/CD介质访问控制机制可使用非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线或光纤作为传输介质。2.2 物理层标准分类快速以太网根据传输介质不同分为三类标准类型传输介质最大传输距离特点100Base-TX2对5类非屏蔽双绞线或1/2类屏蔽双绞线100m全双工应用最广泛100Base-FX两束多模光纤400m无中继抗干扰能力强适用于长距离传输100Base-T44对3类非屏蔽双绞线100m利用原有3类双绞线布线半双工2.3 技术特点保持原有以太网帧格式、最小/最大帧长度不变冲突时槽从51.2μs缩小为5.12μs采用4B/5B编码方式将4位数据编码为5位信号提高传输效率支持自动协商功能可在10Mbps/100Mbps、全双工/半双工之间自动匹配三、IEEE 802.3z 千兆以太网标准3.1 标准概述IEEE 802.3z是1998年发布的千兆以太网标准传输速率达到1000Mbps1Gbps。该标准重新定义了物理层规范仍采用CSMA/CD介质访问控制协议保持与10Mbps/100Mbps以太网的向后兼容。3.2 物理层标准分类千兆以太网支持三种传输介质介质类型具体标准传输距离特点光纤系统1000Base-LX多模光纤550m单模光纤5km适用于主干网络1000Base-SX多模光纤220-550m成本较低短距离传输宽带同轴电缆系统1000Base-CX25m适用于机房内短距离连接5类UTP电缆1000Base-T100m利用现有双绞线布线3.3 技术特点采用8B/10B编码方式将8位数据编码为10位信号保证直流平衡和时钟恢复支持帧突发技术Frame Bursting允许一个站连续发送多个帧提高半双工模式下的传输效率千兆位以太网通常采用以交换机为中心的星型拓扑结构主要用于交换机之间或交换机与服务器之间的高速连接支持全双工和半双工两种操作模式全双工模式下无需CSMA/CD机制四、IEEE 802.5 令牌环网标准4.1 标准概述IEEE 802.5是令牌环网的介质访问控制协议及物理层技术规范是环型网中最普遍采用的介质访问控制方法其流行性仅次于以太网。令牌环网主要基于屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线拓扑结构可以是环型最典型、星型采用最多和总线型变形编码方法为差分曼彻斯特编码。4.2 工作原理令牌环网采用令牌传递机制网络中传递一个很小的特殊帧称为令牌只有拥有令牌的工作站才有权力发送信息令牌在网络上依次顺序传递当工作站要发送数据时等待捕获一个空令牌将令牌标记为忙然后将要发送的信息附加到后边发往下一站直到目标站目标站接收数据后帧继续沿环传递回到发送站后由发送站将其删除并释放令牌令牌传递机制确保不会发生冲突在重负载下仍能保持较高的网络利用率4.3 技术特点环中结点访问延迟确定适用于重负载环境支持优先级服务可保证重要信息优先传送环型网结构相对复杂存在检错和可靠性管理等问题目前令牌环网技术已逐步被以太网技术取代但在工业控制等特定领域仍有应用五、典型试题及答案解析单项选择题以下哪个标准定义了快速以太网A. IEEE 802.3B. IEEE 802.3uC. IEEE 802.3zD. IEEE 802.5答案B解析IEEE 802.3u是100Mbps快速以太网标准IEEE 802.3是原始10Mbps以太网标准IEEE 802.3z是千兆以太网标准IEEE 802.5是令牌环网标准。IEEE 802.3z标准规定的千兆以太网中使用多模光纤的1000Base-SX最大传输距离是多少A. 100mB. 25mC. 550mD. 5km答案C解析1000Base-SX使用多模光纤最大传输距离为550m1000Base-CX使用屏蔽双绞线最大距离25m1000Base-LX使用单模光纤时最大距离可达5km1000Base-T使用5类UTP最大距离100m。令牌环网IEEE 802.5采用的介质访问控制方式是A. CSMA/CDB. 令牌传递C. 令牌总线D. 随机争用答案B解析令牌环网采用令牌传递机制只有获得令牌的站点才能发送数据避免了冲突CSMA/CD是以太网采用的介质访问控制方式令牌总线是IEEE 802.4标准采用的方式。快速以太网100Base-TX使用几对双绞线A. 1对B. 2对C. 3对D. 4对答案B解析100Base-TX使用2对5类非屏蔽双绞线一对用于发送一对用于接收支持全双工传输100Base-T4使用4对3类非屏蔽双绞线。以下关于令牌环网的描述中错误的是A. 令牌环网中只有一个令牌在环上传递B. 令牌环网在重负载下利用率较高C. 令牌环网的数据帧由目的站点负责删除D. 令牌环网支持优先级服务答案C解析令牌环网中源站发送的数据帧由源站负责撤销而不是目的站。当数据帧绕环一周回到发送站时由发送站将其从环上删除并释放令牌。综合计算题设有某一个令牌环网长度为400米环上有28个站点其数据传输率为4Mbps环上信号的传播速度为200米/μs每个站点具有1bit时延请问1环上的信号传播时延是多少2环上可能存在的最小和最大时延分别是多少bit3当始终有一半站点打开工作时要保证环网的正常运行至少还要将电缆的长度增加多少米提示环的时延最低限度为令牌帧长令牌帧长为24bit答案解析1信号传播时延 环长 / 信号传播速度 400m / (200m/μs) 2μs换算为比特数传播时延比特数 传播时延 × 数据传输率 2μs × 4Mbps 8bit2最小时延所有站点都关闭时只有信号传播时延即8bit最大时延所有站点都打开时总时延 传播时延 站点时延 8bit 28×1bit 36bit3当一半站点工作时站点时延 14×1bit 14bit当前总时延 8bit 14bit 22bit环的最低时延要求为24bit因此需要增加2bit的时延1bit时延对应的电缆长度 (200m/μs) / 4Mbps 50m/bit因此需要增加的电缆长度 2bit × 50m/bit 100m六、考点总结以太网系列标准对比需要牢记IEEE 802.310Mbps、802.3u100Mbps、802.3z1Gbps、802.3ae10Gbps等不同标准对应的速率和传输介质。各类以太网物理层标准掌握100Base-TX/FX/T4、1000Base-LX/SX/CX/T等不同类型的传输介质和最大传输距离。介质访问控制机制区分CSMA/CD以太网、令牌传递令牌环、令牌总线IEEE 802.4的工作原理和特点。令牌环网时延计算掌握环网时延的计算方法包括信号传播时延和站点时延的计算以及时延不足时的解决方案。各类局域网技术特点对比理解以太网和令牌环网在不同负载下的性能表现以及各自的适用场景。参考文献《软件设计师教程第5版》清华大学出版社IEEE 802系列标准官方文档历年软件设计师考试真题及解析