第8章-局域網(wǎng)課件

1、2021/3/261第第8章章 局域網(wǎng)局域網(wǎng)(LAN)n局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)概述n局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)n常用局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)常用局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)n局域網(wǎng)擴(kuò)展局域網(wǎng)擴(kuò)展n高速局域網(wǎng)高速局域網(wǎng)n無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)2021/3/2628.1 局域網(wǎng)概述n局域網(wǎng)的定義局域網(wǎng)的定義n在較小的地理范圍內(nèi)在較小的地理范圍內(nèi), ,利用通信線路將許多數(shù)據(jù)設(shè)利用通信線路將許多數(shù)據(jù)設(shè)備連接起來(lái)備連接起來(lái), ,實(shí)現(xiàn)彼此之間的數(shù)據(jù)傳輸和資源共享實(shí)現(xiàn)彼此之間的數(shù)據(jù)傳輸和資源共享的系統(tǒng)稱為局域網(wǎng)的系統(tǒng)稱為局域網(wǎng)nLANLAN的特點(diǎn)的特點(diǎn)n覆蓋范圍小覆蓋范圍小: :房間、建筑物、園區(qū)范圍房間、建筑物、園區(qū)范圍 距離距離25km25

2、kmn高傳輸速率高傳輸速率 10Mbps10Mbps1000Mbps1000Mbpsn低誤碼率低誤碼率 1010-8-8 1010-10-10n可采用多種通信介質(zhì)可采用多種通信介質(zhì): :雙絞線、同軸電纜、光纖雙絞線、同軸電纜、光纖2021/3/263n局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù): :l拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（邏輯、物理）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（邏輯、物理）總線型總線型、星型、環(huán)型、樹(shù)型、星型、環(huán)型、樹(shù)型l介質(zhì)訪問(wèn)方法介質(zhì)訪問(wèn)方法按協(xié)議實(shí)現(xiàn)信道共享按協(xié)議實(shí)現(xiàn)信道共享: :CSMA/CDCSMA/CD和和Token-passingToken-passingl信號(hào)傳輸形式信號(hào)傳輸形式基帶基帶、寬帶、寬帶2021/3/26

3、4n總線型總線型: : 所有結(jié)點(diǎn)都直接連接到共享信道所有結(jié)點(diǎn)都直接連接到共享信道n星型星型 : : 所有結(jié)點(diǎn)都連接到中央結(jié)點(diǎn)所有結(jié)點(diǎn)都連接到中央結(jié)點(diǎn)n環(huán)型環(huán)型 : : 結(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)鏈路與相鄰結(jié)點(diǎn)連接結(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)鏈路與相鄰結(jié)點(diǎn)連接BusStarRingABCCADCBABCATLANLAN典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2021/3/2658.2 局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)n局域網(wǎng)參考模型局域網(wǎng)參考模型nIEEE 802 IEEE 802 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)n局域網(wǎng)鏈路控制機(jī)制局域網(wǎng)鏈路控制機(jī)制2021/3/266網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層邏輯鏈路控制邏輯鏈路控制 LLCLLC媒體訪問(wèn)控制媒體訪問(wèn)控制

4、MACMAC高層高層 OSI OSI IEEE 802 IEEE 802物理層物理層PHYPHY由由NOSNOS來(lái)實(shí)現(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)IEEE802IEEE802標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)8.2.1 LAN8.2.1 LAN參考模型參考模型服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)SAP2021/3/267nIEEE802IEEE802參考模型的最低層對(duì)應(yīng)于參考模型的最低層對(duì)應(yīng)于OSIOSI模型中的物理層模型中的物理層, ,包括以下功能包括以下功能: :n信號(hào)的編碼信號(hào)的編碼/ /解碼解碼 n前導(dǎo)的生成前導(dǎo)的生成/ /去除（該前導(dǎo)用于同步）去除（該前導(dǎo)用于同步）n比特的傳輸比特的傳輸/ /接收接收 n物理層之上的層次主要為局域網(wǎng)的用戶提供相應(yīng)

5、的服物理層之上的層次主要為局域網(wǎng)的用戶提供相應(yīng)的服務(wù)。它們的主要功能如下務(wù)。它們的主要功能如下: :n在傳輸時(shí)將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)組裝成幀在傳輸時(shí)將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)組裝成幀, ,幀中包含有地址和差錯(cuò)檢幀中包含有地址和差錯(cuò)檢測(cè)等字段測(cè)等字段; ; n在接收時(shí)在接收時(shí), ,將接收到的幀解包，進(jìn)行地址識(shí)別和差錯(cuò)檢測(cè)將接收到的幀解包，進(jìn)行地址識(shí)別和差錯(cuò)檢測(cè); ; n管理和控制對(duì)于局域網(wǎng)傳輸媒體的訪問(wèn)管理和控制對(duì)于局域網(wǎng)傳輸媒體的訪問(wèn); ; n為高層協(xié)議提供相應(yīng)的接口，即一個(gè)或多個(gè)服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)為高層協(xié)議提供相應(yīng)的接口，即一個(gè)或多個(gè)服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)（SAPSAP），并且進(jìn)行流量和差錯(cuò)控制。），并且進(jìn)行流量和差錯(cuò)控制。202

6、1/3/268LANLAN的網(wǎng)絡(luò)層和高層的網(wǎng)絡(luò)層和高層 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層由于由于IEEE 802IEEE 802局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, ,一般不需中間轉(zhuǎn)接一般不需中間轉(zhuǎn)接, ,所以網(wǎng)絡(luò)層的很多功能所以網(wǎng)絡(luò)層的很多功能( (如路由選擇等如路由選擇等) )是沒(méi)有必要的是沒(méi)有必要的, ,而流量控制、尋址、排序、差錯(cuò)控制等功能可在數(shù)據(jù)而流量控制、尋址、排序、差錯(cuò)控制等功能可在數(shù)據(jù)鏈路層完成，故鏈路層完成，故IEEE 802IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有單獨(dú)設(shè)立網(wǎng)絡(luò)層。標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有單獨(dú)設(shè)立網(wǎng)絡(luò)層。 高層高層局域網(wǎng)的高層尚未定義，一般由網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（局域網(wǎng)的高層尚未定義，一般由網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NOSNOS

7、）來(lái)實(shí)現(xiàn)，如來(lái)實(shí)現(xiàn)，如UnixUnix、Windows NTWindows NT、NetwareNetware等。等。2021/3/2698.2.2 IEEE 802 8.2.2 IEEE 802 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) IEEE802IEEE802為局域網(wǎng)制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)為局域網(wǎng)制定了一系列標(biāo)準(zhǔn), ,主要有如下主要有如下1212種。種。（1 1）IEEE802.1: IEEE802.1: 概述概述, ,局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)互連互連; ;（2 2）IEEE802.2: IEEE802.2: 定義了邏輯鏈路控制（定義了邏輯鏈路控制（LLCLLC）子）子層的功能與服務(wù)層的功能與服務(wù); ;

8、（3 3）IEEE802.3IEEE802.3: :描述描述CSMA/CDCSMA/CD總線式介質(zhì)訪問(wèn)控制總線式介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議及相應(yīng)物理層規(guī)范協(xié)議及相應(yīng)物理層規(guī)范; ;2021/3/2610（4 4） IEEE802.4IEEE802.4: :描述令牌總線（描述令牌總線（token bustoken bus）式）式介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議及相應(yīng)物介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議及相應(yīng)物理層規(guī)范理層規(guī)范; ;（5 5） IEEE802.5IEEE802.5: :描述令牌環(huán)（描述令牌環(huán)（token ringtoken ring）式介）式介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議及相應(yīng)物理質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議及相應(yīng)物理層規(guī)范層規(guī)范; ;（ 6)6)IE

9、EE802.6IEEE802.6: :描述市域網(wǎng)（描述市域網(wǎng)（MANMAN）的介質(zhì)訪問(wèn)）的介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議及相應(yīng)物理層規(guī)范控制協(xié)議及相應(yīng)物理層規(guī)范; ;（7 7） IEEE802.7IEEE802.7：描述寬帶技術(shù)進(jìn)展；：描述寬帶技術(shù)進(jìn)展；2021/3/2611（8 8）IEEE802.8IEEE802.8: :描述光纖技術(shù)進(jìn)展描述光纖技術(shù)進(jìn)展; ;（9 9）IEEE802.9IEEE802.9: :描述語(yǔ)音和數(shù)據(jù)綜合局域網(wǎng)技術(shù)描述語(yǔ)音和數(shù)據(jù)綜合局域網(wǎng)技術(shù); ;（1010）IEEE802.10IEEE802.10: :描述局域網(wǎng)的安全與解密問(wèn)題描述局域網(wǎng)的安全與解密問(wèn)題; ;（1111）IEE

10、E802.11IEEE802.11：描述了無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)；：描述了無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)；（1212）IEEE802.12IEEE802.12：描述用于高速局域網(wǎng)的介質(zhì)：描述用于高速局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問(wèn)方法及相應(yīng)的物理層訪問(wèn)方法及相應(yīng)的物理層規(guī)范。規(guī)范。2021/3/2612（1313）IEEE 802.13IEEE 802.13: :保留保留; ;（1414）IEEE 802.14: IEEE 802.14: 描述了交互式電視網(wǎng)描述了交互式電視網(wǎng)（包括（包括Cable ModemCable Modem）以及相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)以及相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)規(guī)范規(guī)范; ;（1515）IEEE 802.15: IEEE 80

11、2.15: 描述了無(wú)線個(gè)人區(qū)域描述了無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò); ;（1616）IEEE 802.16: IEEE 802.16: 描述了寬帶無(wú)線接入描述了寬帶無(wú)線接入技術(shù)；技術(shù)；2021/3/26138.2.3 LAN8.2.3 LAN鏈路控制機(jī)制鏈路控制機(jī)制數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層按功能劃分為兩個(gè)子層按功能劃分為兩個(gè)子層: :LLCLLC和和MACMAC 功能分解的目的功能分解的目的: : 將功能中與硬件相關(guān)的部分和與硬件無(wú)關(guān)的部分分將功能中與硬件相關(guān)的部分和與硬件無(wú)關(guān)的部分分開(kāi)開(kāi), ,降低實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。降低實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。 特點(diǎn)特點(diǎn): :共享信道共享信道( (如總線、令牌環(huán)如總線、令牌環(huán)) )。需要

12、解決介質(zhì)。需要解決介質(zhì)訪問(wèn)控制訪問(wèn)控制(MAC)(MAC)問(wèn)題。分層可以使幀的傳輸獨(dú)立于介質(zhì)問(wèn)題。分層可以使幀的傳輸獨(dú)立于介質(zhì)和和MACMAC方法。方法。 LLCLLC： 與介質(zhì)、拓?fù)錈o(wú)關(guān)與介質(zhì)、拓?fù)錈o(wú)關(guān); ; MACMAC：與介質(zhì)、拓?fù)湎嚓P(guān)。：與介質(zhì)、拓?fù)湎嚓P(guān)。2021/3/2614LANLAN的鏈路層與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路層的區(qū)別的鏈路層與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路層的區(qū)別 LAN LAN鏈路支持多重訪問(wèn)鏈路支持多重訪問(wèn), ,支持成組地址和廣播支持成組地址和廣播; ; 支持支持MACMAC介質(zhì)訪問(wèn)控制功能介質(zhì)訪問(wèn)控制功能; ; 提供某些網(wǎng)絡(luò)層的功能提供某些網(wǎng)絡(luò)層的功能, ,如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)、多路復(fù)用如網(wǎng)絡(luò)服

13、務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)、多路復(fù)用、流量控制、差錯(cuò)控制、流量控制、差錯(cuò)控制. MAC MAC子層功能子層功能: :成幀成幀/ /拆幀拆幀, ,實(shí)現(xiàn)、維護(hù)實(shí)現(xiàn)、維護(hù)MACMAC協(xié)議，位差錯(cuò)協(xié)議，位差錯(cuò)檢測(cè)，尋址。檢測(cè)，尋址。 LLCLLC子層功能子層功能: :向高層提供向高層提供SAPSAP，建立，建立/ /釋放邏輯連接，釋放邏輯連接，差錯(cuò)控制，幀序號(hào)處理，提供某些網(wǎng)絡(luò)層功能。差錯(cuò)控制，幀序號(hào)處理，提供某些網(wǎng)絡(luò)層功能。 LANLAN對(duì)對(duì)LLCLLC子層透明，僅在子層透明，僅在MACMAC子層才可見(jiàn)子層才可見(jiàn)LANLAN的標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)( (對(duì)不同的對(duì)不同的LANLAN標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)別在標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)別在MACMAC子層子層)

14、)2021/3/26151.邏輯鏈路控制邏輯鏈路控制LLC子層子層n鏈路多路復(fù)用鏈路多路復(fù)用: :n多個(gè)多個(gè)SAPSAP可以復(fù)用一條數(shù)據(jù)鏈路可以復(fù)用一條數(shù)據(jù)鏈路 n兩種地址兩種地址: :(1) MAC(1) MAC地址地址, ,DTEDTE在網(wǎng)絡(luò)中的物理地址（站地址）在網(wǎng)絡(luò)中的物理地址（站地址）, ,在在MACMAC幀中傳送幀中傳送(2) SAP(2) SAP地址地址, ,進(jìn)程在進(jìn)程在DTEDTE中的邏輯地址，在中的邏輯地址，在LLCLLC幀中傳幀中傳送送nLANLAN中的尋址分成兩步中的尋址分成兩步: : (1)(1) 根據(jù)根據(jù)MACMAC地址找到目的站點(diǎn)地址找到目的站點(diǎn) (2) (2) 根

15、據(jù)根據(jù)SAPSAP地址找到該地址找到該DTEDTE中的相應(yīng)進(jìn)程中的相應(yīng)進(jìn)程2021/3/2616LLCLLC的幀結(jié)構(gòu)的幀結(jié)構(gòu) DSAP DSAPSSAPSSAP控制控制數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 1 11 11/21/2長(zhǎng)度無(wú)限制長(zhǎng)度無(wú)限制 單位：字節(jié)單位：字節(jié)高層高層PDUPDU LLCLLC數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) LLCLLC首部首部MACMAC首部首部MACMAC尾部尾部MACMAC數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)LLCLLC幀和幀和MACMAC幀的幀的關(guān)系關(guān)系DSAP DSAP : :目的服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)目的服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn); ;SSAP : SSAP : 源服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)源服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn); ;Control: Control: 控制字段控制字段, , 將將L

16、LCLLC幀分為信息幀、監(jiān)控幀、無(wú)編號(hào)幀幀分為信息幀、監(jiān)控幀、無(wú)編號(hào)幀, ,分別分別完成不同的功能。這部分和完成不同的功能。這部分和HDLCHDLC的敘述類似。的敘述類似。 2021/3/2617LLC子層提供的服務(wù)子層提供的服務(wù)nLLCLLC子層向上層提供的服務(wù)有三種類型子層向上層提供的服務(wù)有三種類型: :nLLC1LLC1: :不確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù)不確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù)n就是無(wú)需確認(rèn)信息的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)就是無(wú)需確認(rèn)信息的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)n適用于點(diǎn)適用于點(diǎn)- -點(diǎn)通信、廣播通信或組播通信點(diǎn)通信、廣播通信或組播通信nLLC2LLC2: :面向連接服務(wù)面向連接服務(wù)n相當(dāng)于虛電路服務(wù)相當(dāng)于虛電路服務(wù)n通信開(kāi)銷較大

17、通信開(kāi)銷較大nLLC3LLC3：確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù)：確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù)n是一種需要確認(rèn)信息的無(wú)連接服務(wù)是一種需要確認(rèn)信息的無(wú)連接服務(wù)n它強(qiáng)調(diào)了確認(rèn)信息的重要性它強(qiáng)調(diào)了確認(rèn)信息的重要性, ,但免除了建立連接服務(wù)的復(fù)雜但免除了建立連接服務(wù)的復(fù)雜性性n即證實(shí)交付（可靠的數(shù)據(jù)報(bào)）即證實(shí)交付（可靠的數(shù)據(jù)報(bào)）, ,它只適用于令牌總線局域網(wǎng)。它只適用于令牌總線局域網(wǎng)。2021/3/26182. MAC2. MAC子層的地址子層的地址 IEEE802IEEE802標(biāo)準(zhǔn)為每個(gè)廠商生產(chǎn)的網(wǎng)卡規(guī)定了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為每個(gè)廠商生產(chǎn)的網(wǎng)卡規(guī)定了一個(gè)4848位的全位的全局地址局地址, ,它是站點(diǎn)的全球唯一的標(biāo)識(shí)符它是站點(diǎn)的全球唯一的

18、標(biāo)識(shí)符, ,與其物理位置無(wú)關(guān)與其物理位置無(wú)關(guān)。 MACMAC地址（物理地址）地址（物理地址） MACMAC地址為地址為6Byte6Byte（4848位）位）, ,網(wǎng)卡上的地址網(wǎng)卡上的地址。 MACMAC地址的前地址的前3 3個(gè)字節(jié)（高個(gè)字節(jié)（高2424位）由位）由IEEEIEEE統(tǒng)一分配給廠商，統(tǒng)一分配給廠商，低低2424位由廠商分配給每一塊網(wǎng)卡。位由廠商分配給每一塊網(wǎng)卡。 網(wǎng)卡的網(wǎng)卡的MACMAC地址可以認(rèn)為就是該網(wǎng)卡所在站點(diǎn)的地址可以認(rèn)為就是該網(wǎng)卡所在站點(diǎn)的MACMAC地址。地址。 地址類型標(biāo)識(shí)地址類型標(biāo)識(shí): :地址字段的第一字節(jié)的最低位地址字段的第一字節(jié)的最低位I/GI/G: :單個(gè)站單

19、個(gè)站地址地址/ / 組地址組地址; ; 地址范圍標(biāo)識(shí)地址范圍標(biāo)識(shí): :地址字段的第一字節(jié)的最低第二位地址字段的第一字節(jié)的最低第二位U/LU/L：局：局部管理部管理/ / 全局管理全局管理2021/3/26198.3 8.3 常用局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)常用局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)n總線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)總線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn):IEEE 802.3n令牌環(huán)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)令牌環(huán)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn):IEEE 802.5n令牌總線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)令牌總線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn):IEEE 802.42021/3/26208.3.1 總線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)總線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn):IEEE 802.3IEEE 802.3IEEE 802.3, ,即使用即使用1 1堅(jiān)持的堅(jiān)持的CAMA/CDCAM

20、A/CD協(xié)議協(xié)議的的LANLAN標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)率從，數(shù)據(jù)率從1M1M到到10M (10M (現(xiàn)已發(fā)展到現(xiàn)已發(fā)展到1000M)1000M)，支持多種傳輸媒體。支持多種傳輸媒體。2021/3/26212021/3/2622802.3布線介質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)10Base5 粗同軸粗同軸10Base2 細(xì)同軸細(xì)同軸10BaseT 雙絞線雙絞線 10BaseF MMF100BaseT 雙絞線雙絞線100BaseF MMF/SMF1000BaseX 屏蔽短雙絞線屏蔽短雙絞線/MMF/SMF1000BaseT 雙絞線雙絞線10Base52021/3/262310Base52021/3/262410Base2細(xì)纜細(xì)纜20

21、21/3/262510 Base T 雙絞線介質(zhì)（雙絞線介質(zhì)（UTP） 以以Hub（集線器）為中心節(jié)點(diǎn)。（集線器）為中心節(jié)點(diǎn)。Hub多端口轉(zhuǎn)發(fā)器。多端口轉(zhuǎn)發(fā)器。 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星形,邏輯上仍然是總線形。邏輯上仍然是總線形。 轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器/中繼器的作用中繼器的作用:將信號(hào)放大并整形后再轉(zhuǎn)發(fā)將信號(hào)放大并整形后再轉(zhuǎn)發(fā),消除信號(hào)傳輸?shù)氖盘?hào)傳輸?shù)氖д婧退p。真和衰減。 轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器/中繼器中繼器/HUB物理層設(shè)備物理層設(shè)備(工作在物理層工作在物理層)。 用于小型用于小型LAN。2021/3/262610 Base F10Broad362021/3/2627IEEE 802.3的體系結(jié)構(gòu)與

22、功能實(shí)現(xiàn)的體系結(jié)構(gòu)與功能實(shí)現(xiàn)站接口站接口數(shù)據(jù)封裝數(shù)據(jù)封裝/解封（解封（MAC幀）幀）鏈路管理（鏈路管理（CSMA/CD協(xié)議）協(xié)議）曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼/譯碼譯碼發(fā)送發(fā)送/接收接收物理層物理層MACLLC2021/3/2628IEEE802.3的物理層（與OSI略有不同）n分兩個(gè)子層分兩個(gè)子層: :n物理信令物理信令PLSPLS, ,負(fù)責(zé)位流的編碼負(fù)責(zé)位流的編碼/ /譯碼譯碼, ,載波監(jiān)聽(tīng)載波監(jiān)聽(tīng)n物理媒體連接件物理媒體連接件PMAPMA, ,與傳輸媒體相關(guān)，負(fù)責(zé)沖突檢測(cè)、超長(zhǎng)與傳輸媒體相關(guān)，負(fù)責(zé)沖突檢測(cè)、超長(zhǎng)控制、發(fā)送控制、發(fā)送/ /接收串行位流接收串行位流nPLSPLS和和PMAPMA可

23、以在同一設(shè)備中，也可以在不同設(shè)備中可以在同一設(shè)備中，也可以在不同設(shè)備中LLCMACPLSLLCMACPLSPMAPMA高層高層高層高層DTE DTE AUI MAUMDIMDIAUI:連接件單元接口連接件單元接口MAU:媒體連接件單元媒體連接件單元MDI:媒體相關(guān)接口媒體相關(guān)接口物理媒體物理媒體2021/3/2629IEEE802.3幀格式FCSPASALENSFDDALLCPDUPad2021/3/2630n無(wú)效的無(wú)效的MAC幀幀nMAC客戶數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度與長(zhǎng)度字段的值不一致客戶數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度與長(zhǎng)度字段的值不一致n幀的長(zhǎng)度不是整數(shù)個(gè)字節(jié)幀的長(zhǎng)度不是整數(shù)個(gè)字節(jié)n用收到的幀檢驗(yàn)序列用收到的幀檢驗(yàn)

24、序列FCS查處有差錯(cuò)查處有差錯(cuò)n收到的幀的收到的幀的MAC客戶數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度不在客戶數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度不在461500字節(jié)之間字節(jié)之間n無(wú)效幀的處理無(wú)效幀的處理:簡(jiǎn)單丟棄簡(jiǎn)單丟棄,以太網(wǎng)不負(fù)責(zé)重傳丟以太網(wǎng)不負(fù)責(zé)重傳丟棄的幀。棄的幀。2021/3/2631幀間隔FCSSALENPADADataPadPA幀n幀n+12021/3/26328.4 LAN的擴(kuò)展的擴(kuò)展nLANLAN互連的必要性互連的必要性: :n地域限制、負(fù)載問(wèn)題、互通問(wèn)題、安全問(wèn)題地域限制、負(fù)載問(wèn)題、互通問(wèn)題、安全問(wèn)題nLANLAN互連的困難互連的困難: :n 幀格式不同、傳輸速率不同、最大幀長(zhǎng)不同幀格式不同、傳輸速率不同、最大幀長(zhǎng)不同

25、nLANLAN互連的實(shí)現(xiàn)互連的實(shí)現(xiàn): :n中繼中繼器器/HUB /HUB 在物理層上實(shí)現(xiàn)互聯(lián)在物理層上實(shí)現(xiàn)互聯(lián)n網(wǎng)橋網(wǎng)橋 在數(shù)據(jù)鏈路層上實(shí)現(xiàn)互聯(lián)在數(shù)據(jù)鏈路層上實(shí)現(xiàn)互聯(lián)n路由器路由器 在網(wǎng)絡(luò)層上實(shí)現(xiàn)互聯(lián)在網(wǎng)絡(luò)層上實(shí)現(xiàn)互聯(lián)2021/3/26338.4.1 集線器式局域網(wǎng)n集線器集線器n共享型的雙絞線以太網(wǎng)連接設(shè)備共享型的雙絞線以太網(wǎng)連接設(shè)備,主要用主要用于構(gòu)建星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。于構(gòu)建星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。2021/3/2634集線器示意圖集線器示意圖集線器集線器網(wǎng)卡網(wǎng)卡工作站工作站網(wǎng)卡網(wǎng)卡工作站工作站網(wǎng)卡網(wǎng)卡工作站工作站雙絞線雙絞線2021/3/2635n集線器（集線器（Hub）的特點(diǎn)）的特點(diǎn)n使用集

26、線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個(gè)總線網(wǎng)使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個(gè)總線網(wǎng),各工各工作站使用的還是作站使用的還是CSMA/CD協(xié)議協(xié)議,并共享邏輯上的總線。并共享邏輯上的總線。n集線器類似于多端口的轉(zhuǎn)發(fā)器。集線器類似于多端口的轉(zhuǎn)發(fā)器。n轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器:消除信號(hào)由于經(jīng)過(guò)一長(zhǎng)段電纜而造成的失真和衰減消除信號(hào)由于經(jīng)過(guò)一長(zhǎng)段電纜而造成的失真和衰減,使信號(hào)波形和強(qiáng)度達(dá)到所要求指標(biāo)的工作在物理層的設(shè)備。使信號(hào)波形和強(qiáng)度達(dá)到所要求指標(biāo)的工作在物理層的設(shè)備。n集線器工作在物理層，每個(gè)端口都具有發(fā)送和接收數(shù)集線器工作在物理層，每個(gè)端口都具有發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的功能。據(jù)的功能。n集線器可進(jìn)行自適應(yīng)串音回波抵消。集線器可

27、進(jìn)行自適應(yīng)串音回波抵消。2021/3/2636集線器（集線器（Hub）n作用作用n多端口中繼器多端口中繼器:再生放大信號(hào)再生放大信號(hào),擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)傳輸距擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)傳輸距離離n共享網(wǎng)絡(luò)帶寬共享網(wǎng)絡(luò)帶寬n星型節(jié)點(diǎn)星型節(jié)點(diǎn),組網(wǎng)靈活組網(wǎng)靈活n分類分類n總線帶寬總線帶寬:10M、100M、10/100Mn安裝場(chǎng)合安裝場(chǎng)合:機(jī)架式、桌面式機(jī)架式、桌面式n端口數(shù)目：端口數(shù)目：8口、口、12口、口、16口、口、24口、口、48口口2021/3/2637集線器級(jí)聯(lián)集線器級(jí)聯(lián)n多級(jí)結(jié)構(gòu)集線器局域網(wǎng)的缺點(diǎn)多級(jí)結(jié)構(gòu)集線器局域網(wǎng)的缺點(diǎn):n沖突域沖突域/廣播域廣播域:不能增加局域網(wǎng)的總吞吐量不能增加局域網(wǎng)的總吞吐量n若不同的

28、系采用不同的以太網(wǎng)技術(shù)若不同的系采用不同的以太網(wǎng)技術(shù),就不能用集線器將它們互連起就不能用集線器將它們互連起來(lái)來(lái)一系一系二系二系三系三系一系一系二系二系三系三系主干集線器主干集線器一個(gè)更大的沖突域一個(gè)更大的沖突域三個(gè)獨(dú)立的沖突域三個(gè)獨(dú)立的沖突域三個(gè)獨(dú)立的局域網(wǎng)三個(gè)獨(dú)立的局域網(wǎng)一個(gè)擴(kuò)展的局域網(wǎng)一個(gè)擴(kuò)展的局域網(wǎng)2021/3/26388.4.2 交換機(jī)式局域網(wǎng)n以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)n一個(gè)基于網(wǎng)橋技術(shù)的多端口第二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)一個(gè)基于網(wǎng)橋技術(shù)的多端口第二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備備, ,它為數(shù)據(jù)幀從一個(gè)端口到另一個(gè)任意它為數(shù)據(jù)幀從一個(gè)端口到另一個(gè)任意端口的轉(zhuǎn)發(fā)提供了低時(shí)延、低開(kāi)銷的通路。端口的轉(zhuǎn)發(fā)提供了低時(shí)延、低開(kāi)銷的通

29、路。n交換機(jī)內(nèi)部核心處有一個(gè)交換矩陣交換機(jī)內(nèi)部核心處有一個(gè)交換矩陣, ,為任為任意兩端口間的通信提供通路意兩端口間的通信提供通路, ,或是一個(gè)快或是一個(gè)快速交換總線，以使由任意端口接收的數(shù)據(jù)速交換總線，以使由任意端口接收的數(shù)據(jù)幀從其他端口送出。幀從其他端口送出。2021/3/2639為何要使用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)為何要使用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)? 以太網(wǎng)以太網(wǎng)共享介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)共享介質(zhì)網(wǎng)絡(luò) 共享介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)中站點(diǎn)數(shù)的增加將導(dǎo)致共享介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)中站點(diǎn)數(shù)的增加將導(dǎo)致LAN的性能降低的性能降低,相當(dāng)相當(dāng)于多個(gè)子信道分享通信線路。解決于多個(gè)子信道分享通信線路。解決:網(wǎng)絡(luò)分段網(wǎng)絡(luò)分段(減少站點(diǎn)數(shù)減少站點(diǎn)數(shù))網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)交換總線網(wǎng)絡(luò)或基于集

30、線器的網(wǎng)絡(luò)總線網(wǎng)絡(luò)或基于集線器的網(wǎng)絡(luò):網(wǎng)絡(luò)總帶寬網(wǎng)絡(luò)總帶寬=10Mbps,n個(gè)站點(diǎn)共享個(gè)站點(diǎn)共享,每站點(diǎn)平均帶寬每站點(diǎn)平均帶寬10/n Mbps;基于網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)基于網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò):允許多個(gè)信道同時(shí)傳輸信息，不允許多個(gè)信道同時(shí)傳輸信息，不受受CSMA/CD的限制，的限制， 網(wǎng)絡(luò)總帶寬網(wǎng)絡(luò)總帶寬=（n/2n）*10Mbps，每個(gè)連接，每個(gè)連接的帶寬為的帶寬為10Mbps ;2021/3/2640使用交換機(jī)后使用交換機(jī)后, ,可建立多個(gè)并發(fā)可建立多個(gè)并發(fā)的通信。例如的通信。例如: :8 8個(gè)端口可建立個(gè)端口可建立4 4個(gè)并發(fā)通信個(gè)并發(fā)通信, ,總帶寬總帶寬 = (8/2)= (8/2)* *

31、10Mbps10Mbps = 40 Mbps = 40 Mbps在訪問(wèn)服務(wù)器的流量非常大的網(wǎng)在訪問(wèn)服務(wù)器的流量非常大的網(wǎng)絡(luò)中絡(luò)中, ,可在交換機(jī)上設(shè)置可在交換機(jī)上設(shè)置1-21-2個(gè)高個(gè)高速端口速端口(100Mbps/1Gbps)(100Mbps/1Gbps)，把服，把服務(wù)器與該高速端口相連，便可大務(wù)器與該高速端口相連，便可大大提高服務(wù)器訪問(wèn)的速度。大提高服務(wù)器訪問(wèn)的速度。10Mbps 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)2021/3/2641共享共享10M獨(dú)享獨(dú)享10M共享共享10M獨(dú)享獨(dú)享10M網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)SwitchHUBHUB交換機(jī)的兩種用法交換機(jī)的兩種用法(以以10Mbps網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)為例網(wǎng)絡(luò)交

32、換機(jī)為例): (1)端口下接站點(diǎn)端口下接站點(diǎn):站點(diǎn)獨(dú)占站點(diǎn)獨(dú)占10Mbps帶寬帶寬 (2)端口下接網(wǎng)段端口下接網(wǎng)段:網(wǎng)段中所有站點(diǎn)共享網(wǎng)段中所有站點(diǎn)共享10Mbps帶寬帶寬2021/3/2642n兩種類型的以太網(wǎng)交換機(jī)兩種類型的以太網(wǎng)交換機(jī): :n存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式以太網(wǎng)交換機(jī)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式以太網(wǎng)交換機(jī)n直通式以太網(wǎng)交換機(jī)直通式以太網(wǎng)交換機(jī)n以太網(wǎng)交換機(jī)的以太網(wǎng)交換機(jī)的作用作用n高速接口級(jí)交換高速接口級(jí)交換n網(wǎng)絡(luò)可伸縮性得到擴(kuò)張網(wǎng)絡(luò)可伸縮性得到擴(kuò)張n更好的故障檢測(cè)和隔離更好的故障檢測(cè)和隔離n構(gòu)成構(gòu)成VLAN2021/3/2643虛擬局域網(wǎng)（虛擬局域網(wǎng)（VLAN）n虛擬局域網(wǎng)由一些局域網(wǎng)構(gòu)成的與物理位虛擬局

33、域網(wǎng)由一些局域網(wǎng)構(gòu)成的與物理位置無(wú)關(guān)的邏輯組置無(wú)關(guān)的邏輯組,而這些網(wǎng)段具有某些共同而這些網(wǎng)段具有某些共同的需要。每一個(gè)的需要。每一個(gè)VLAN的幀都有一個(gè)明確的幀都有一個(gè)明確的標(biāo)識(shí)符的標(biāo)識(shí)符,指明發(fā)送這個(gè)幀的工作站屬于哪指明發(fā)送這個(gè)幀的工作站屬于哪一個(gè)一個(gè)VLAN。nVLAN只是一種服務(wù)只是一種服務(wù),并不是一種新型局域并不是一種新型局域網(wǎng)。網(wǎng)。2021/3/26442021/3/26458.5 高速局域網(wǎng)n100Base-Tn100VG-AnyLANn千兆以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)2021/3/26468.5.1 100Base-T又稱快速以太網(wǎng)又稱快速以太網(wǎng)(FastEthernet,FE)與與10Mb

34、ps網(wǎng)絡(luò)的比較網(wǎng)絡(luò)的比較:拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和媒體布線方法幾乎完全一樣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和媒體布線方法幾乎完全一樣;傳輸率快傳輸率快10倍倍;幀結(jié)構(gòu)和介質(zhì)訪問(wèn)控制方式沿用幀結(jié)構(gòu)和介質(zhì)訪問(wèn)控制方式沿用IEEE802.3。 3種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn)種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn):MAC子層子層100BaseFX100BaseTX2對(duì)對(duì)5類類UTP光纖光纖4對(duì)對(duì)3類類UTP100BaseT42021/3/2647快速以太網(wǎng)組成實(shí)例網(wǎng)卡網(wǎng)卡( (外置或內(nèi)置收發(fā)器外置或內(nèi)置收發(fā)器) )、收發(fā)器、收發(fā)器( (外置外置) )與收發(fā)器電纜與收發(fā)器電纜集線器（雙絞線或光纖接口）集線器（雙絞線或光纖接口）雙絞線及光纜雙絞線及光纜外置光纖收發(fā)器外置光

35、纖收發(fā)器光纖光纖100Base FX100Base FX集線器集線器100Base TX100Base TX集線器集線器100Base TX100Base TX集線器集線器光纖光纖插有光纖接口網(wǎng)卡插有光纖接口網(wǎng)卡UTP5UTP5UTP5UTP5UTP5UTP5UTP5UTP5光纖光纖UTP5UTP52021/3/26488.5.2 100VG-AnyLANn傳輸速率為傳輸速率為100Mps100Mps的使用集線器的快速以太網(wǎng)的使用集線器的快速以太網(wǎng)n拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu): :星型、環(huán)型星型、環(huán)型n傳輸媒體傳輸媒體: :UTP3UTP3、UTP5UTP5、光纖、光纖n幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu): :Etherne

36、tEthernet或令牌環(huán)或令牌環(huán)nMACMAC協(xié)議：允許優(yōu)先級(jí)協(xié)議：允許優(yōu)先級(jí); ;發(fā)送的站點(diǎn)先向中心發(fā)送的站點(diǎn)先向中心HUBHUB請(qǐng)請(qǐng)求求, ,由由HUBHUB根據(jù)優(yōu)先級(jí)循環(huán)仲裁根據(jù)優(yōu)先級(jí)循環(huán)仲裁n優(yōu)點(diǎn)：支持多媒體應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：支持多媒體應(yīng)用n缺點(diǎn)：支持該協(xié)議的廠商少缺點(diǎn)：支持該協(xié)議的廠商少; ;市場(chǎng)少市場(chǎng)少2021/3/26498.5.3 千兆以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)(GigabitEthernet,GE)兩種標(biāo)準(zhǔn)兩種標(biāo)準(zhǔn): :802.3z802.3z和和802.3ab802.3ab802.3z 1000BaseX 802.3z 1000BaseX 屏蔽短雙絞線屏蔽短雙絞線/MMF/SMF/MMF/SMF802.3ab 1000BaseT 802.3ab 1000BaseT 無(wú)屏蔽雙絞線無(wú)屏蔽雙絞線(5(5類類, ,6 6類類) )連接距離較短連接距離較短: :1000BaseX:1000BaseX:雙絞線雙絞線 - 25- 25米米; ;MMF - 550MMF - 550米米; ;SMF - 3kmSMF - 3km1000BaseT: 51000BaseT: 5類雙絞線類