3.2 计算机网络技术
3.2 计算机网络技术
3.2.1 计算机网络及其分类
1．什么是计算机网络
计算机网络是指处于不同地理位置的多台具有独立功能的计算机系统通过通信设备和通信介质互连起来，并以功能完善的网络软件进行管理并实现网络资源共享和信息传递的系统。从微观上来说，网络的功能就是将不同地理位置的计算机联结起来，使其相互之间可以收发电子信号。
通俗地讲，计算机网络就是由多台计算机（或其他计算机网络设备）通过传输介质和软件物理（或逻辑）连接在一起组成的。总的来说计算机网络的组成基本上包括：计算机、网络操作系统、传输介质（可以是有形的，也可以是无形的，如无线网络的传输介质就是大气）以及相应的应用软件四部分。
2．计算机网络的功能
计算机网络的功能主要表现在硬件资源共享、软件资源共享和用户间信息交换三个方面。
（1）硬件资源共享。
可以在全网范围内提供对处理资源、存储资源、输入输出资源等昂贵设备的共享，如具有特殊功能的处理部件、高分辨率的激光打印机、大型绘图仪、巨型计算机以及大容量的外部存储器等，从而使用户节省投资，也便于集中管理和均衡分担负荷。
（2）软件资源共享。
Internet上的用户可以远程访问各类大型数据库，可以通过网络下载某些软件到本地机上使用，可以在网络环境下访问一些安装在服务器上的公用网络软件，可以通过网络登录到远程计算机上使用该计算机上的软件。这样可以避免软件研制上的重复劳动以及数据资源的重复存储，也便于集中管理。
（3）用户间信息交换。
计算机网络为分布在各地的用户提供了强有力的通信手段。用户可以通过计算机网络传送E-mail、发布新闻消息和进行电子商务活动。
3．计算机网络的分类
计算机网络的分类方式有很多种，可以按地理范围、拓扑结构、传输速率和传输介质等分类。
（1）按地理范围分类。
①局域网（Local Area Network，LAN）。通常所说的LAN就是指局域网，这是目前最常见、应用最广的一种网络。局域网随着整个计算机网络技术的发展和提高得到充分的应用和普及，几乎每个单位都有自己的局域网，有的甚至家庭中都有自己的小型局域网。很明显，所谓局域网，那就是在局部地区范围内的网络，它所覆盖的地区范围较小。局域网在计算机数量配置上没有太多的限制，少的可以只有两台，多的可达几百台。一般来说在企业局域网中，工作站的数量在几十到两百台次左右。在网络所涉及的地理距离上一般来说可以是几米至10公里以内。局域网一般位于一个建筑物或一个单位内。
局域网的组建简单、灵活，使用方便。目前局域网最快的速率要算现今的10G以太网。IEEE的802标准委员会定义了多种主要的局域网：以太网（Ethernet）、令牌环网（Token Ring）、光纤分布式接口网络（FDDI）、异步传输模式网（ATM）以及最新的无线局域网（WLAN）。
②城域网（Metropolitan Area Network，MAN）。这种网络一般来说是在一个城市，但不在同一地理小区范围内的计算机互联。这种网络的连接距离可以在10～100公里，它采用的是IEEE802.6标准。MAN与LAN相比扩展的距离更长，连接的计算机数量更多，在地理范围上可以说是LAN网络的延伸。在一个大型城市或都市地区，一个MAN网络通常连接着多个LAN网。如连接政府机构的LAN、公司企业的LAN等。由于光纤连接的引入，使MAN中高速的LAN互连成为可能。
城域网多采用ATM技术做骨干网。ATM是一个用于数据、语音、视频以及多媒体应用程序的高速网络传输方法。ATM包括一个接口和一个协议，该协议能够在一个常规的传输信道上，在比特率不变及变化的通信量之间进行切换。ATM也包括硬件、软件以及与ATM协议标准一致的介质。ATM提供一个可伸缩的主干基础设施，以便能够适应不同规模、速度以及寻址技术的网络。ATM的最大缺点就是成本太高，所以一般在政府城域网中应用。
③广域网（Wide Area Network，WAN）。这种网络也称为远程网，所覆盖的范围比城域网更广，它一般是在不同城市之间的LAN局域网或者城域网互联，地理范围可从几百公里到几千公里。因为距离较远，信息衰减比较严重，所以这种网络一般是要租用专线。
④互联网（Internet）。互联网又因其英文单词Internet的谐音，又称为“因特网”。无论从地理范围，还是从网络规模来讲它都是最大的一种网络。从地理范围来说，它可以是全球计算机的互联。本书下一节将专门介绍Internet技术。
（2）按拓扑结构分类。
计算机网络的物理连接形式叫做网络的物理拓扑结构。连接在网络上的计算机、大容量的外存、高速打印机等设备均可看作是网络上的一个节点，也称为工作站。计算机网络中常用的拓扑结构有总线型、星型、环型、树型等结构。
①总线拓扑结构。总线拓扑结构是一种共享通路的物理结构，如图3-6所示。这种结构中总线具有信息的双向传输功能，普遍用于局域网的连接，总线一般采用同轴电缆或双绞线。
图3-6 总线拓扑结构
总线拓扑结构的优点是：安装容易，扩充或删除一个节点很容易，不需要中断网络的正常工作，节点的故障不会殃及系统。由于各个节点共用一个总线作为数据通路，信道的利用率高。但总线结构也有其缺点：由于信道共享，连接的节点不宜过多，并且总线自身的故障可以导致系统的崩溃。
②星型拓扑结构。星型拓扑结构是一种以中央节点为中心，把若干外围节点连接起来的辐射式互联结构，如图3-7所示。这种结构适用于局域网，特别是近年来连接的局域网大都采用这种连接方式。这种连接方式以双绞线或同轴电缆作连接线路。
星型拓扑结构的优点是：安装容易，结构简单，费用低，通常以集线器（Hub）作为中央节点，便于维护和管理。中央节点的正常运行对网络系统来说是至关重要的。
③环型拓扑结构。环型拓扑结构是将网络节点连接成闭合结构，如图3-8所示。信号顺着一个方向从一台设备传到另一台设备，每一台设备都配有一个收发器，信息在每台设备上的延时时间是固定的。
这种结构特别适用于实时控制的局域网系统。
环型拓扑结构的优点是：安装容易，费用较低，电缆故障容易查找和排除。有些网络系统为了提高通信效率和可靠性，采用了双环结构，即在原有的单环上再套一个环，使每个节点都具有两个接收通道。环型网络的弱点是，当节点发生故障时，整个网络就不能正常工作。
图3-7 星型拓扑结构 图3-8 环型拓扑结构
④树型拓扑结构。树型拓扑结构就像一棵“根”朝上的树，与总线拓扑结构相比，主要区别在于总线拓扑结构中没有“根”。这种拓扑结构的网络一般采用同轴电缆，用于军事单位或政府部门等上、下界限相当严格和层次分明的部门。
树型拓扑结构的优点是：容易扩展、故障也容易分离处理，缺点是整个网络对根的依赖性很大，一旦网络的根发生故障，整个系统就不能正常工作。
（3）按传输介质分类。
传输介质是指数据传输系统中发送装置和接受装置间的物理媒体，按其物理形态可以划分为有线和无线两大类。
①有线网。传输介质采用有线介质连接的网络称为有线网，常用的有线传输介质有双绞线、同轴电缆和光导纤维。
· 双绞线是由两根绝缘金属线互相缠绕而成，这样的一对线作为一条通信线路，由四对双绞线构成双绞线电缆。双绞线点到点的通信距离一般不能超过100m。目前，计算机网络上使用的双绞线按其传输速率分为三类线、五类线、六类线、七类线，传输速率在10Mbps～600Mbps之间，双绞线电缆的连接器一般为RJ-45。
· 同轴电缆由内、外两个导体组成，内导体可以由单股或多股线组成，外导体一般由金属编织网组成。内、外导体之间有绝缘材料，其阻抗为50Ω。同轴电缆分为粗缆和细缆，粗缆用DB-15连接器，细缆用BNC和T连接器。
· 光缆由两层折射率不同的材料组成。内层是具有高折射率的玻璃单根纤维体组成，外层包一层折射率较低的材料。光缆的传输形式分为单模传输和多模传输，单模传输性能优于多模传输。所以，光缆分为单模光缆和多模光缆，单模光缆传送距离为几十公里，多模光缆为几公里。光缆的传输速率可达到每秒几百兆位。光缆用ST 或SC连接器。光缆的优点是不会受到电磁的干扰，传输的距离也比电缆远，传输速率高。光缆的安装和维护比较困难，需要专用的设备。
②无线网。采用无线介质连接的网络称为无线网。目前无线网主要采用三种技术：微波通信、红外线通信和激光通信。这三种技术都是以大气为介质的。其中微波通信用途最广，目前的卫星网就是一种特殊形式的微波通信，它利用地球同步卫星作中继站来转发微波信号，一颗同步卫星可以覆盖地球的三分之一以上表面，三颗同步卫星就可以覆盖地球上全部通信区域。
（4）按传输速率分类。
网络的传输速率有快有慢，传输速率快的称高速网，传输速率慢的称低速网。传输速率的单位是b/s（每秒比特数，英文缩写为bps）。一般将传输速率在Kb/s～Mb/s范围的网络称低速网，在Mb/s～Gb/s范围的网称高速网。也有的将Kb/s网称低速网，将Mb/s网称中速网，将Gb/s网称高速网。
网络的传输速率与网络的带宽有直接关系。带宽是指传输信道的宽度，带宽的单位是Hz（赫兹）。按照传输信道的宽度可分为窄带网和宽带网。一般将KHz～MHz带宽的网称为窄带网，将MHz～GHz的网称为宽带网。通常情况下，低速网就是窄带网，高速网就是宽带网。
3.2.2 网络体系结构与互联技术
1．网络体系结构
大多数的计算机网络都采用层次式结构，即将一个计算机网络分为若干层次，处在高层次的系统仅是利用较低层次的系统提供的接口和功能，不需了解低层实现该功能所采用的算法和协议；较低层次也仅是使用从高层系统传送来的参数，这就是层次间的无关性。因为有了这种无关性，层次间的每个模块可以用一个新的模块取代，只要新的模块与旧的模块具有相同的功能和接口，即使它们使用的算法和协议都不一样。
网络中的计算机与终端间要想正确地传送信息和数据，必须在数据传输的顺序、数据的格式及内容等方面有一个约定或规则，这种约定或规则称做协议。网络协议主要有三个组成部分：
· 语义。是对协议元素的含义进行解释，不同类型的协议元素所规定的语义是不同的。例如需要发出何种控制信息、完成何种动作及得到的响应等。
· 语法。将若干个协议元素和数据组合在一起用来表达一个完整的内容所应遵循的格式，也就是对信息的数据结构做一种规定。例如用户数据与控制信息的结构与格式等。
· 时序。对事件实现顺序的详细说明。例如在双方进行通信时，发送点发出一个数据报文，如果目标点正确收到，则回答源点接收正确；若接收到错误的信息，则要求源点重发一次。
由此可以看出，协议（Protocol）实质上是网络通信时所使用的一种语言。
网络协议对于计算机网络来说是必不可少的。不同结构的网络，不同厂家的网络产品，所使用的协议也不一样，但都遵循一些协议标准，这样便于不同厂家的网络产品进行互连。一个功能完善的计算机网络需要制定一套复杂的协议集合，对于这种协议集合，最好的组织方式是层次结构模型。所谓计算机网络体系结构，就是计算机网络层次结构模型与各层协议的集合。
网络体系结构是关于计算机网络应设置哪几层，每层应提供哪些功能的精确定义。至于功能如何实现，则不属于网络体系结构部分。换句话说，网络体系结构只是从功能上描述计算机网络的结构，而不涉及每层硬件和软件的组成，也不涉及这些硬件或软件的实现问题。由此看来，网络体系结构是抽象的。
世界上第一个网络体系结构是1974年由IBM公司提出的“系统网络体系结构SNA”。之后，许多公司纷纷提出了各自的网络体系结构。所有这些体系结构都采用了分层技术，但层次的划分、功能的分配及采用的技术均不相同。随着信息技术的发展，不同结构的计算机网络互连已成为人们迫切需要解决的问题。
2．OSI参考模型
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图3-9 OSI参考模型
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各层的主要功能和数据传送方式阐述如下：
（1）物理层。信息的传递需要利用物理介质，物理层的任务就是为它的上一层提供一个物理连接，并提供其机械、电气、功能和过程特性。
（2）数据链路层。负责在两个相邻节点间的线路上实现数据的无差错传送。它接收物理层的原始数据位流以组成帧，并在网络设备之间传输。
（3）网络层。处理网络间路由，确保数据及时传送。它将数据链路层提供的帧组成数据包，包中封装有网络层包头，其中含有逻辑地址信息棗源站点和目的站点的网络地址。
（4）传输层。根据通信子网的特性最佳地利用网络资源，并以可靠和经济的方式，为两个端系统的会话层之间提供建立、维护和取消传输连接的功能，负责可靠地传输数据。
（5）会话层。会话层不参与具体的传输，它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。
（6）表示层。解决用户信息的语法表示问题。它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法，即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩、加密和解密等工作都由表示层负责。
（7）应用层。确定进程之间通信的性质以满足用户需要以及提供网络与用户应用软件之间的接口服务。
通过OSI层，信息可以从一台计算机的软件应用程序传输到另一台的应用程序上。例如，计算机A上的应用程序要将信息发送到计算机B的应用程序，则计算机A中的应用程序需要将信息先发送到其应用层（第七层），然后此层将信息发送到表示层（第六层），表示层将数据转送到会话层（第五层），如此继续，直至物理层（第一层）。在物理层，数据被放置在物理网络媒介中并被发送至计算机B。计算机B的物理层接收来自物理媒介的数据，然后将信息向上发送至数据链路层（第二层），数据链路层再转送给网络层，依次继续直到信息到达计算机B的应用层。最后，计算机B的应用层再将信息传送给应用程序接收端，从而完成通信过程。
3．网络协议
随着网络的发展，不同的开发商开发了不同的通信方式。为了使通信成功可靠，网络中的所有主机都必须使用同一语言。因而必须开发严格的标准定义主机之间的每个包中每个字中的每一位。这些标准来自于多个组织的努力，约定好通用的通信方式，即协议。
当今网络中最常见的三个协议是Microsoft的NETBEUI、Novell的IPX/SPX和交叉平台TCP/IP。
（1）NETBEUI/NETBIOS协议。
①网络输入与输出系统NETBIOS。NETBIOS的全称是网络输入与输出系统，它是与IBM公司的第一个局域网系统IBM PC Network Program一起推出的。NETBIOS是会话层与表示层之间的窗口。为了访问NETBIOS，应用程序需要调用一个软件中断，同时给出参数描述其想要进行的操作，这些参数被称为网络控制块（NCB）。
②NETBIOS下的扩展用户接口NETBEUI。NETBEUI是NETBIOS的扩展用户接口，它是在1985年由IBM公司提出的一种局域网协议标准，现在被Windows NT作为网络默认通信协议。NETBEUI没有路由和网络层寻址功能，它不需要附加的网络地址和网络层头尾，所以很快并很有效且适用于只有单个网络或整个环境都桥接起来的小工作组环境。
（2）IPX/SPX协议。
IPX/SPX是Novel网络操作系统NetWare协议体系中的重要部分。IPX是网络层协议，它提供无连接服务，类似于TCP/IP中的IP。SPX是传输层协议，提供面向连接的可靠数据报传输，相当于TCP/IP中的TCP。
IPX是NOVELL用于NETWARE客户端/服务器的协议群组，避免了NETBEUI的弱点。但是，带来了新的不同弱点。
IPX具有完全的路由能力，可用于大型企业网。它包括32位网络地址，在单个环境中允许有许多路由网络。
（3）TCP/IP协议。
TCP/IP（传输控制协议/网间协议）是在20世纪60年代由麻省理工学院和一些商业组织为美国国防部开发的，即便遭到核攻击而破坏了大部分网络，TCP/IP仍然能够维持有效的通信。ARPANet就是由基于协议开发的，并发展成为作为科学家和工程师交流媒体的Internet。Internet公用化以后，人们开始发现全球网的强大功能。Internet的普遍性是TCP/IP至今仍然使用的原因。
TCP/IP协议其实是一组协议，它包括许多协议，组成了TCP/IP协议集。但传输控制协议（TCP）和网际协议（IP）是其中最重要的，确保数据完整传输的两个协议。
TCP/IP协议的基本传输单位是数据包，TCP/IP协议负责把数据分成若干数据包，并给每个数据包加上包头，每个数据包的包头再加上接收端的地址。如果传输过程中出现数据丢失、数据失真等情况，TCP/IP协议会自动要求数据重新传输，并重新组包。IP协议保证数据的传输，TCP协议确保数据传输的质量。
①TCP/IP的数据链路层。当使用串行线路连接主机与网络，或连接网络与网络时，例如用户使用电话线和MODEM接入或两个相距较远的网络通过数据专线互连时，则需要在数据链路层运行专门的SLIP（Serial Line IP）协议的PPP（Point to Point Protocal）协议。
②TCP/IP网络层。网络层中含中有四个重要的协议：互连网协议IP、互连网控制报文协议ICMP、地址转换协议ARP和反向地址转换协议RARP。
③TCP/IP的传输层。TCP/IP 在这一层提供了两个主要的协议：传输控制协议（TCP）和用户数据协议（UDP），另外还有一些别的协议，例如用于传送数字化语音的NVP协议。
TCP提供的是一种可靠的数据流服务。当传送受差错干扰的数据，或基础网络故障，或网络负荷太重而使网际基本传输系统（无连接报文递交系统）不能正常工作时，就需要通过其他协议来保证通信的可靠。TCP就是这样的协议，它对应于OSI模型的运输层，它在IP协议的基础上，提供端到端的面向连接的可靠传输。
用户数据协议UDP是对IP协议组的扩充，它增加了一种机制，发送方使用这种机制可以区分一台计算机上的多个接收者。
④TCP/IP的应用层。TCP/IP的上三层与OSI参考模型有较大区别，也没有非常明确的层次划分。其中FTP、TELNET、SMTP、DNS是几个在各种不同机型上广泛实现的协议，TCP/IP中还定义了许多别的高层协议。
文件传输协议FTP是网际提供的用于访问远程机器的一个协议，它使用户可以在本地机与远程机之间进行有关文件的操作。FTP采用客户/服务器模式，它包含客户FTP和服务器FTP。
远程终端访问TELNET的连接是一个TCP连接，用于传送具有TELNET控制信息的数据。它提供了与终端设备或终端进程交互的标准方法，支持终端到终端的连接及进程到进程分布式计算的通信。
域名服务DNS是一个域名服务的协议，提供域名到IP地址的转换，允许对域名资源进行分散管理。
简单邮件传送协议SMTP作为应用层的服务，可通过网络在TCP连接上传送邮件，或者简单地在同一机器的进程之间通过进程通信的通道来传送邮件。这样，邮件传输就独立于传输子系统，可在TCP/IP环境、OSI运输层或X.25协议环境中传输邮件。
4．网络互连设备
（1）网络物理层互连设备。
①中继器。由于信号在网络传输介质中有衰减和噪音，使有用的数据信号变得越来越弱，因此为了保证有用数据的完整性，并在一定范围内传送，要用中继器把所接收到的弱信号分离，并再生放大以保持与原数据相同。
②集线器。集线器（Hub）可以说是一种特殊的中继器，作为网络传输介质间的中央节点，它克服了介质单一通道的缺陷。以集线器为中心的优点是：当网络系统中某条线路或某节点出现故障时，不会影响网上其他节点的正常工作。
集线器技术发展迅速，已出现交换技术（在集线器上增加了线路交换功能）和网络分段方式，提高了传输带宽。
Hub分为切换式、共享式和可堆叠共享式三种。
· 切换式Hub。一个切换式Hub重新生成每一个信号并在发送前过滤每一个包，而且只将其发送到目的地址。切换式Hub可以使10Mbps和100Mbps的站点用于同一网段中。
· 共享式Hub。共享式Hub提供了所有连接点的站点间共享一个最大频宽。例如，一个连接着几个工作站或服务器的100Mbps共享式Hub所提供的最大频宽为100Mbps，与它连接的站点共享这个频宽。共享式Hub不过滤或重新生成信号，所有与之相连的站点必须以同一速度工作（10Mbps或100Mbps）。所以共享式Hub比切换式Hub价格便宜。
· 堆叠共享式Hub。堆叠共享式Hub是共享式Hub中的一种，当它们级连在一起时，可看作是网中的一个大Hub。例如，当6个8口的Hub级连在一起时，可以看作是1个48口的Hub。
（2）数据链路层互连设备。
①网桥。网桥（Bridge）是一个局域网与另一个局域网之间建立连接的桥梁。网桥是属于网络层的一种设备，它的作用是扩展网络和通信手段，在各种传输介质中转发数据信号，扩展网络的距离，同时又有选择地将有地址的信号从一个传输介质发送到另一个传输介质，并能有效地限制两个介质系统中无关紧要的通信。网桥可分为本地网桥和远程网桥。本地网桥是指在传输介质允许长度范围内互连网络的网桥；远程网桥是指连接的距离超过网络的常规范围时使用的远程桥，通过远程桥互联的局域网将成为城域网或广域网。如果使用远程网桥，则远程桥必须成对出现。
②交换机。网络交换技术是近几年来发展起来的一种结构化的网络解决方案。它是计算机网络发展到高速传输阶段而出现的一种新的网络应用形式。它不是一项新的网络技术，而是现有网络技术通过交换设备提高性能。交换机市场发展迅速，产品繁多，功能上也越来越强，可分为企业级、部门级、工作组级交换机。
（3）网络层互连设备。
路由器（Router）是用于连接多个逻辑上分开的网络。逻辑网络是指一个单独的网络或一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器来完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择路径的功能，它能在多网络互连环境中建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网。路由器属于网络应用层的一种互联设备，只接收源站或其他路由器的信息，它不关心各子网使用的硬件设备，但要求运行与网络层协议相一致的软件。路由器分本地路由器和远程路由器，本地路由器是用来连接网络传输介质的，如光纤、同轴电缆和双绞线；远程路由器是用来与远程传输介质连接并要求相应的设备，如电话线要配调制解调器，无线要通过无线接收机和发射机。
（4）应用层互连设备。
在一个计算机网络中，当连接不同类型而协议差别又较大的网络时，则要选用网关设备。网关的功能体现在OSI模型的最高层，它将协议进行转换，将数据重新分组，以便在两个不同类型的网络系统之间进行通信。由于协议转换是一件复杂的事，一般来说，网关只进行一对一转换，或是少数几种特定应用协议的转换，网关很难实现通用的协议转换。用于网关转换的应用协议有E-mail、文件传输和远程工作站登录等。
网关和多协议路由器（或特殊用途的通信服务器）组合在一起可以连接多种不同的系统。和网桥一样网关可以是本地的，也可以是远程的。目前，网关已成为网络上每个用户都能访问大型主机的通用工具。
3.2.3 局域网与广域网
1．以太网（Ethernet）
以太网是应用最为广泛的局域网，包括标准以太网（10Mbps）、快速以太网（100Mbps）、千兆以太网（1000 Mbps）和10G以太网，它们都符合IEEE802.3系列标准规范。
（1）标准以太网。
以太网最早是由Xerox（施乐）公司创建的，在1980年由DEC、Intel和Xerox三家公司联合开发为一个标准。最开始以太网只有10Mbps的吞吐量，它所使用的是CSMA／CD（载波侦听多路访问和冲突检测）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。以太网主要有两种传输介质：双绞线和同轴电缆。所有的以太网都遵循IEEE 802.3标准。
（2）快速以太网。
1993年10月，Grand Junction公司推出了世界上第一台快速以太网集线器FastSwitch10/ 100和网络接口卡FastNIC100，快速以太网（Fast Ethernet）技术正式得以应用。随后Intel、3COM、BayNetworks等公司亦相继推出自己的快速以太网装置。
快速以太网与原来在100Mbps带宽下工作的FDDI相比它具有许多的优点，最主要体现在快速以太网技术可以有效地保障用户在布线基础实施上的投资，它支持3、4、5类双绞线以及光纤的连接，能有效地利用现有的设施。
快速以太网的不足其实也是以太网技术的不足，那就是快速以太网仍是基于CSMA/CD技术，当网络负载较重时，会造成效率的降低，通常可以使用交换技术来弥补。
（3）千兆以太网。
随着以太网技术的深入应用和发展，企业用户对网络连接速度的要求越来越高。1996年6月，IEEE802.3工作组成立了802.3z工作委员会。IEEE802.3z委员会的目的是建立千兆位以太网（GB Ethernet）标准：包括在1000Mbps通信速率的情况下的全双工和半双工操作、802.3以太网帧格式、CSMA／CD技术、在一个冲突域中支持一个中继器（Repeater）、10BASE－T和100BASE－T向下兼容技术。千兆以太网具有以太网的易移植、易管理特性，在处理新应用和新数据类型方面具有灵活性，它是在赢得了巨大成功的10Mbps和100Mbps IEEE802.3以太网标准的基础上的延伸，提供了1000Mbps的数据带宽。这使得千兆位以太网成为高速、宽带网络应用的战略性选择。
（4）10G以太网。
2000年IEEE 802.3工作组正式制定10Gbps的以太网标准。10G以太网仍使用与以往10Mbps和100Mbps以太网相同的形式，它允许直接升级到高速网络。同样使用IEEE 802.3标准的帧格式、全双工业务和流量控制方式。在半双工方式下，10G以太网使用基本的CSMA/CD访问方式来解决共享介质的冲突问题。此外，10G以太网使用由IEEE 802.3小组定义了和以太网相同的管理对象。总之，10G以太网仍然是以太网，只不过更快。但由于10G以太网技术的复杂性及原来传输介质的兼容性问题（目前只能在光纤上传输，与原来企业常用的双绞线不兼容），还有这类设备造价太高，所以这类以太网技术目前还处于研发的初级阶段，还没有得到实质应用。
2．令牌环网
令牌环网（Token Ring）是IBM公司于20世纪70年代发展的，现在这种网络比较少见。在老式的令牌环网中，数据传输速度为4Mbps或16Mbps，新型的快速令牌环网速度可达100Mbps。令牌环网的传输方法在物理上采用了星形拓扑结构，但逻辑上仍是环形拓扑结构。节点间采用多站访问部件（Multistation Access Unit，MAU）连接在一起。MAU是一种专业化集线器，它是用来围绕工作站计算机的环路进行传输。由于数据包看起来像在环中传输，所以在工作站和MAU中没有终结器。
在这种网络中，有一种专门的帧称为“令牌”，在环路上持续地传输来确定一个节点何时可以发送包。令牌为24位长，有3个8位的域，分别是首定界符（Start Delimiter，SD）、访问控制（Access Control，AC）和终定界符（End Delimiter，ED）。首定界符是一种与众不同的信号模式，作为一种非数据信号表现出来。这种独特的8位组合只能被识别为帧首标识符（SOF）。由于目前以太网技术发展迅速，令牌网存在固有缺点，令牌在整个计算机局域网已不多见，原来提供令牌网设备的厂商多数也退出了市场。
3．FDDI网
FDDI（Fiber Distributed Data Interface，光纤分布式数据接口）是于20世纪80年代中期发展起来的一项局域网技术，它提供的高速数据通信能力要高于当时的以太网（10Mbps）和令牌网（4Mbps或16Mbps）的能力。FDDI标准由ANSI X3T9.5标准委员会制定，为繁忙网络上的高容量输入输出提供了一种访问方法。FDDI技术同IBM的令牌环网技术相似，并具有管理、控制和可靠性措施，FDDI支持长达2KM的多模光纤。FDDI网络的主要缺点是价格同前面所介绍的“快速以太网”相比贵许多，且因为它只支持光缆和5类电缆，所以使用环境受到限制、从以太网升级更是面临大量移植问题。
当数据以100Mbps的速度输入输出时，在当时FDDI与10Mbps的以太网和令牌环网相比性能有相当大的改进。但是随着快速以太网和千兆以太网技术的发展，用FDDI的人就越来越少了。因为FDDI使用的通信介质是光纤，这一点它比快速以太网及100Mbps令牌网传输介质要贵许多，然而FDDI最常见的应用只是提供对网络服务器的快速访问，所以在目前FDDI技术并没有得到充分的认可和广泛的应用。
4．ATM网
ATM（Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式）开发始于20世纪70年代后期。ATM是一种单元交换技术，同以太网、令牌环网、FDDI网络等使用可变长度包技术不同，ATM使用53字节固定长度的单元进行交换。它是一种交换技术，它没有共享介质或包传递带来的延时，非常适合音频和视频数据的传输。ATM主要优点表现在：使用相同的数据单元，可实现广域网和局域网的无缝连接；支持VLAN（虚拟局域岗）功能，可以对网络进行灵活的管理和配置；具有不同的速率，分别为25Mbps、51Mbps、155Mbps、622Mbps，从而为不同的应用提供不同的速率。
ATM采用信元交换，信元交换将一个简短的指示器称为虚拟通道标识符，并将其放在TDM时间片的开始。这使得设备能够将它的比特流异步地放在一个ATM通信通道上，使得通信变得能够预知且持续的，这样就为时间敏感的通信提供了一个预QoS，这种方式主要用在视频和音频上。通信可以预知的另一个原因是ATM采用的是固定的信元尺寸。ATM通道是虚拟的电路，并且MAN传输速度能够达到10Gbps。
5．无线局域网
无线局域网（Wirress Local Area Network，WLAN）是目前最新、最为热门的一种局域网。无线局域网与传统的局域网主要不同之处就是传输介质不同，传统局域网都是通过有形的传输介质进行连接的，如同轴电缆、双绞线和光纤等，而无线局域网则是采用空气作为传输介质的。正因为它摆脱了有形传输介质的束缚，所以这种局域网的最大特点就是自由，只要在网络的覆盖范围内，可以在任何一个地方与服务器及其他工作站连接，而不需要重新铺设电缆。这一特点非常适合那些移动办公一族，有时在机场、宾馆、酒店等（通常把这些地方称为“热点”），只要无线网络能够覆盖到，它都可以随时随地连接上无线网络，甚至Internet。
无线局域网所采用的是802.11系列标准，它也是由IEEE 802标准委员会制定的。目前主要有4个标准，分别为：802.11b、802.11a、802.11g和802.11z，最开始推出的是802.11b，它的传输速度为11MB/s，因为它的连接速度比较低，随后推出了802.11a标准，它的连接速度可达54MB/s。但由于两者不互相兼容，致使一些早已购买802.11b标准的无线网络设备在新的802.11a网络中不能用，所以又推出了兼容802.11b与802.11a两种标准的802.11g，这样原有的802.11b和802.11a两种标准的设备都可以在同一网络中使用。802.11z是一种专门为了加强无线局域网安全的标准。因为无线局域网的“无线”特点，致使任何进入此网络覆盖区的用户都可能以临时用户身份进入网络，给网络带来了极大的不安全因素，为此802.11z标准专门就无线网络的安全性方面作了明确规定，加强了用户身份论证制度，并对传输的数据进行加密。
6．广域网
广域网（Wide Area Network，WAN）是在一个广泛地理范围内所建立的计算机通信网，其范围可以超越城市和国家以至全球，因而对通信的要求及复杂性都比较高。
广域网由通信子网与资源子网两个部分组成：通信子网实际上是一数据网，可以是一个专用网（交换网或非交换网）或一公用网（交换网）；资源子网是联在网上的各种计算机、终端、数据库等。这不仅指硬件，也包括软件和数据资源。
在实际应用中，LAN可与WAN互联，或通过WAN与位于其他地点的WAN互联，这时LAN就成为WAN上的一个端系统。
广域网用于通信的传输装置，一般是由公司或电信部门提供的。互连主要采用公用网络和专用网络两种，如果连接的次数有限，要求不固定，通用性好，可选择公用数据网或增值网；如果连接次数很多，且要24小时畅通无阻，刚采用专用网络为好。
WAN的实现都是按照一定的网络体系结构相应的协议进行的。为了实现不同系统的互连和相互协同工作，必须建立开放系统互连。参考模型及相应的一系列国际标准协议对于WAN的实现、建立和应用有重要的指导作用。