第三章局域網(wǎng)技術(shù)與組成

1、2022/5/1112022/5/112內(nèi)容提要 局域網(wǎng)概述 介質(zhì)訪問控制方法 以太網(wǎng) 高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2022/5/113局域網(wǎng)概述 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)自70年代以來得到飛速發(fā)展,并在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中占有非常重要的地位2022/5/114局域網(wǎng)概述LAN的特點(diǎn)的特點(diǎn)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25km高傳輸速率高傳輸速率10Mbps1000Mbps低誤碼率低誤碼率10-8 10-10 采用總線、星形、環(huán)形拓?fù)洳捎每偩€、星形、環(huán)形拓?fù)潆p絞線、同軸電纜、光纖雙絞線、同軸電纜、光纖為一個(gè)單位所擁有，自行建設(shè)為一個(gè)單位所擁有，自行建設(shè)2022/5/115局域網(wǎng)的關(guān)鍵技

2、術(shù)l拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（邏輯、物理）總線型、星型、環(huán)型l介質(zhì)訪問方法按協(xié)議實(shí)現(xiàn)信道共享:ALOHA、CSMA/CD和Token-passingl信號傳輸形式基帶、寬帶2022/5/116LAN典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)n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)通過點(diǎn)到點(diǎn)鏈路與相鄰結(jié)點(diǎn)連接結(jié)點(diǎn)通過點(diǎn)到點(diǎn)鏈路與相鄰結(jié)點(diǎn)連接BusStarRingABCCADCBABCAT2022/5/117傳輸形式 基帶傳輸：傳送數(shù)據(jù)時(shí)，以原封不動的形式把來自終端的數(shù)據(jù)送入線路 寬帶傳輸：在發(fā)送端，用基波脈沖對載

3、波進(jìn)行調(diào)制 傳輸介質(zhì)：雙絞線、同軸電纜、光纖等2022/5/118LAN參考模型IEEE802標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)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 LLC介質(zhì)訪問控制介質(zhì)訪問控制 MAC高層高層 OSI IEEE 802物理層物理層PHY由由NOS來實(shí)現(xiàn)來實(shí)現(xiàn)2022/5/119802.2 - 邏輯鏈路控制邏輯鏈路控制LLC 802.3 - 802.4 - 802.5 - 802.6 - 802.8 802.11 無線無線LAN2022/5/1110802.3CSMA/CD802.4Token Bus802.5Token Ring802.6DQDB802.8FDDI80

4、2.2 LLC數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 物理層物理層LLCMAC802.1D Bridge802.1A 體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)PHY2022/5/1111LAN的數(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：LLC和和MAC 功能分解的目的：功能分解的目的： 將功能中與硬件相關(guān)的部分和與硬件無關(guān)的將功能中與硬件相關(guān)的部分和與硬件無關(guān)的部分分部分分開開，降低實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。，降低實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。 局域網(wǎng)特點(diǎn)：共享信道局域網(wǎng)特點(diǎn)：共享信道(如總線如總線)。需要解決介。需要解決介質(zhì)訪問控制質(zhì)訪問控制(MAC)問題。分層可以使幀的傳輸獨(dú)立問題。分層可以使幀的傳輸獨(dú)立于介質(zhì)和于介質(zhì)和MAC方法。方法。 LLC

5、： 與介質(zhì)、拓?fù)錈o關(guān)；與介質(zhì)、拓?fù)錈o關(guān)； MAC：與介質(zhì)、拓?fù)湎嚓P(guān)。：與介質(zhì)、拓?fù)湎嚓P(guān)。2022/5/1112LAN的鏈路層的鏈路層與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路層的區(qū)別：與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路層的區(qū)別： LAN鏈路支持多重訪問，支持成組地址和廣播鏈路支持多重訪問，支持成組地址和廣播； 支持支持MAC介質(zhì)介質(zhì)訪問控制功能訪問控制功能； 提供某些網(wǎng)絡(luò)層的功能，如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)訪問點(diǎn)、多路復(fù)提供某些網(wǎng)絡(luò)層的功能，如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)訪問點(diǎn)、多路復(fù)用用、流量控制、差錯(cuò)控制、流量控制、差錯(cuò)控制.MAC子層功能：成幀子層功能：成幀/拆幀，拆幀， 實(shí)現(xiàn)、維護(hù)實(shí)現(xiàn)、維護(hù)MAC協(xié)議，位差錯(cuò)協(xié)議，位差錯(cuò)檢測，尋址檢測，尋址。LLC子層功能：向高層

6、提供子層功能：向高層提供SAP，建立，建立/釋放邏輯連接，差錯(cuò)釋放邏輯連接，差錯(cuò)控制，幀序號處理，控制，幀序號處理，提供提供某些網(wǎng)絡(luò)層功能某些網(wǎng)絡(luò)層功能。 LANLAN對對LLCLLC子層透明，僅在子層透明，僅在MACMAC子層才可見子層才可見LANLAN的標(biāo)的標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn)( (對不同的對不同的LANLAN標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)別在標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)別在MACMAC子層子層) )2022/5/1113LLC的幀結(jié)構(gòu) DSAPSSAP控制控制數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 111/2長度無限制長度無限制 單位：字節(jié)單位：字節(jié)高層高層PDU LLC數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) LLC首部首部MAC首部首部MAC尾部尾部MAC數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)LLC幀和幀和MAC幀的幀的關(guān)系關(guān)

7、系MAC控制控制目的目的MAC地址地址源源MAC地址地址2022/5/1114MAC子層的地址 IEEE802標(biāo)準(zhǔn)為每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為每個(gè)DTE規(guī)定了一個(gè)規(guī)定了一個(gè)48位的全局地址位的全局地址，它是它是站點(diǎn)的站點(diǎn)的全球全球唯一唯一的的標(biāo)識符，與其物理位置無標(biāo)識符，與其物理位置無關(guān)關(guān)。MAC地址（物理地址）地址（物理地址） MAC地址地址為為6Byte（48位）位）。 MAC地址的前地址的前3個(gè)字節(jié)（高個(gè)字節(jié)（高24位）由位）由IEEE統(tǒng)一分配統(tǒng)一分配給廠商，低給廠商，低24位由廠商分配位由廠商分配給每一塊網(wǎng)卡。給每一塊網(wǎng)卡。 網(wǎng)卡的網(wǎng)卡的MAC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

8、站點(diǎn)的MAC地址。地址。2022/5/1115MAC子層的地址 高高24位位 低低24位位組織的唯一標(biāo)識組織的唯一標(biāo)識可變的，由生產(chǎn)廠家自可變的，由生產(chǎn)廠家自行分配行分配 6 6字節(jié)字節(jié)MACMAC地址（硬件地址，存放于網(wǎng)卡地址（硬件地址，存放于網(wǎng)卡ROMROM中）中）2022/5/1116LAN的網(wǎng)絡(luò)層和高層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層由于由于IEEE 802局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，一般不需中間局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，一般不需中間轉(zhuǎn)接，所以網(wǎng)絡(luò)層的很多功能轉(zhuǎn)接，所以網(wǎng)絡(luò)層的很多功能(如路由選擇等如路由選擇等)是是沒有必要的，而流量控制、尋址、排序、差錯(cuò)控沒有必要的，而流量控制、尋址、排序、差錯(cuò)控制等功能可在數(shù)據(jù)鏈路

9、層完成，故制等功能可在數(shù)據(jù)鏈路層完成，故IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)沒標(biāo)準(zhǔn)沒有單獨(dú)設(shè)立網(wǎng)絡(luò)層。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)（NOS）來實(shí)現(xiàn)，如）來實(shí)現(xiàn)，如Unix、Windows NT、Netware等。等。2022/5/1117內(nèi)容提要 局域網(wǎng)概述 介質(zhì)訪問控制方法 以太網(wǎng) 高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2022/5/1118介質(zhì)訪問控制方法 ALOHA 局域網(wǎng)介質(zhì)訪問控制方法常見的有兩種： 載波偵聽多路訪問/沖突檢測(CSMA/CD) Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect 令牌傳遞

10、(Token Passing) Token Ring(令牌環(huán)) Token Bus(令牌總線)2022/5/1119ALOHA 20世紀(jì)70年代，Norman Abramson設(shè)計(jì)了ALOHA協(xié)議 目的：解決信道的動態(tài)分配，基本思想可用于任何無協(xié)調(diào)關(guān)系的用戶爭用單一共享信道使用權(quán)的系統(tǒng)； 分類：純ALOHA協(xié)議和分槽ALOHA協(xié)議 純ALOHA協(xié)議 基本思想：用戶有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，可以直接發(fā)至信道；然后監(jiān)聽信道看是否產(chǎn)生沖突，若產(chǎn)生沖突，則等待一段隨機(jī)隨機(jī)的時(shí)間重發(fā);2022/5/1120ALOHA信道效率 多用戶共享單一信道，并由此產(chǎn)生沖突，這樣的系統(tǒng)稱為競爭系統(tǒng)； 信道效率 假設(shè)：幀長固定，

11、無限個(gè)用戶，按泊松分布產(chǎn)生新幀，平均每個(gè)幀時(shí)（frame time）產(chǎn)生S幀（0 S 1）；發(fā)生沖突重傳，新舊幀共傳k次，遵從泊松分布，平均每個(gè)幀時(shí)產(chǎn)生G幀； 吞吐率 S = GP0，P0為發(fā)送一幀不受沖突影響的概率； 一個(gè)幀時(shí)內(nèi)產(chǎn)生k幀的概率：Prk = ，兩個(gè)幀時(shí)平均產(chǎn)生2G個(gè)幀，在沖突危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)無其它幀產(chǎn)生的概率為：P0 = e-2G，所以 S = Ge-2G； 最大吞吐率發(fā)生在G=0.5，S=1/（2e）時(shí)，其值為0.184 效率：信道利用率只有18.4%.! keGGk2022/5/1121分槽ALOHA協(xié)議 基本思想：把信道時(shí)間分成離散的時(shí)間槽，槽長為一個(gè)幀所需的發(fā)送時(shí)間。每個(gè)站點(diǎn)只

12、能在時(shí)槽開始時(shí)才允許發(fā)送。其他過程與純ALOHA協(xié)議相同。 信道效率 沖突危險(xiǎn)區(qū)是純ALOHA的一半，所以P0 = e-G，S = Ge-G； 在G=1處取得最大吞吐率S=1/e，約為0.368 與純ALOHA協(xié)議相比，降低了產(chǎn)生沖突的概率，信道利用率最高為36.8%。2022/5/1122CSMA：載波監(jiān)聽多路訪問 工作原理：發(fā)送前監(jiān)聽（先聽后說）。每個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前要監(jiān)聽信道上是否有數(shù)據(jù)在傳送。若有，則此站不能發(fā)送，需等待一段時(shí)間后重試。 載波監(jiān)聽策略： 非堅(jiān)持CSMA：一旦監(jiān)聽到信道忙，就不再監(jiān)聽；延遲一個(gè)隨機(jī)時(shí)間后再次監(jiān)聽。 堅(jiān)持CSMA：監(jiān)聽到信道忙時(shí)，仍繼續(xù)監(jiān)聽，直到信道空閑。

13、 1-堅(jiān)持CSMA：一聽到信道空閑就立即發(fā)送數(shù)據(jù) p-堅(jiān)持CSMA：聽到信道空閑時(shí)，以概率p發(fā)送數(shù)據(jù)（以概率1-p延遲一段時(shí)間后再發(fā)送） CSMA技術(shù)不能解決發(fā)送中出現(xiàn)的沖突現(xiàn)象。2022/5/1123CSMA/CD：帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問工作原理：工作原理：發(fā)送前先監(jiān)聽信道是否空閑，若空閑發(fā)送前先監(jiān)聽信道是否空閑，若空閑則則立即發(fā)送數(shù)據(jù)立即發(fā)送數(shù)據(jù)。在發(fā)送時(shí)，。在發(fā)送時(shí)，邊發(fā)邊邊發(fā)邊繼續(xù)繼續(xù)監(jiān)聽（邊監(jiān)聽（邊說邊聽）。若監(jiān)聽到?jīng)_突，則立即停止發(fā)送。說邊聽）。若監(jiān)聽到?jīng)_突，則立即停止發(fā)送。等待等待一段隨機(jī)時(shí)間（稱為退避）以后，再重新嘗試。一段隨機(jī)時(shí)間（稱為退避）以后，再重新嘗試。 CSMA

14、/CD可歸結(jié)為四句話：可歸結(jié)為四句話： 發(fā)前先偵聽，空閑即發(fā)送，發(fā)前先偵聽，空閑即發(fā)送， 邊發(fā)邊檢測，沖突時(shí)退避。邊發(fā)邊檢測，沖突時(shí)退避。2022/5/1124 最初的以太網(wǎng)是將許多計(jì)算機(jī)都連接到一根總線上。當(dāng)初認(rèn)為這樣的連接方法既簡單又可靠，因?yàn)榭偩€上沒有有源器件。 CSMA/CD CSMA/CD 協(xié)議協(xié)議 B向 D發(fā)送數(shù)據(jù) C D A E匹配電阻（用來吸收總線上傳播的信號）匹配電阻不接受不接受不接受接受B只有 D 接受B 發(fā)送的數(shù)據(jù)2022/5/1125二進(jìn)制指數(shù)退避算法 當(dāng)沖突發(fā)生后，時(shí)間被分成離散的時(shí)槽。時(shí)槽長度等于在傳輸介質(zhì)上來回傳輸?shù)臅r(shí)間。802.3標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定時(shí)槽長度為512比特時(shí)

15、間即51.2s。第一次沖突產(chǎn)生后，每個(gè)站點(diǎn)等待0或1個(gè)時(shí)槽后嘗試重新發(fā)送；第二次沖突時(shí)從0、1、2、3中隨機(jī)挑選一個(gè)作為等待的時(shí)槽數(shù)；第三次沖突將從023-1中挑選一個(gè)等待的時(shí)槽數(shù)。當(dāng)沖突次數(shù)大于10次后，隨機(jī)等待的最大時(shí)槽數(shù)固定為1023。在16次沖突后，站點(diǎn)放棄傳輸并報(bào)告一個(gè)錯(cuò)誤。2022/5/1126CSMA/CD沖突窗口：對于IEEE 802.3，兩個(gè)站點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離不超過2500m，由4個(gè)中繼器連接而成，其沖突窗口為51.2 s(2倍電纜傳播延遲加上4個(gè)中繼器的雙向延遲)。對于10Mbps的IEEE 802.3來說，這個(gè)時(shí)間等于發(fā)送64字節(jié)，即512位的時(shí)間， 64字節(jié)就是由此而來的沖

16、突檢測時(shí)間0時(shí)刻ABa) 0時(shí)刻A發(fā)送數(shù)據(jù)T-時(shí)刻ABb) T- 時(shí)刻B發(fā)送數(shù)據(jù)2T時(shí)刻Ac) T時(shí)刻A，B發(fā)送數(shù)據(jù)BAd) 2T時(shí)刻A發(fā)送數(shù)據(jù)B2022/5/1127CSMA/CD的流程圖介質(zhì)忙？介質(zhì)忙？發(fā)送發(fā)送幀幀沖突？沖突？發(fā)發(fā)送送完？完？發(fā)送發(fā)送JamJamN16?N16?YesYesNoNoNoNoYesYes發(fā)送成功發(fā)送成功YesYes發(fā)送失敗發(fā)送失敗NoNo延遲隨機(jī)時(shí)間延遲隨機(jī)時(shí)間NoNoYesYes發(fā)送幀發(fā)送幀沖突次數(shù)沖突次數(shù)N+N+2022/5/1128令牌環(huán)（IEEE802.5）干線耦合器干線耦合器ABDC站點(diǎn)站點(diǎn)單向環(huán)單向環(huán) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：點(diǎn)到點(diǎn)鏈路連接，構(gòu)成閉合環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：

17、點(diǎn)到點(diǎn)鏈路連接，構(gòu)成閉合環(huán)環(huán)路環(huán)路輸輸入入環(huán)路環(huán)路輸出輸出 傳輸媒體：傳輸媒體：STPSTP、光纖，速率、光纖，速率4/16Mbps4/16Mbps； 最多站點(diǎn)數(shù)：最多站點(diǎn)數(shù)：250250， 信號采用差分曼徹斯特編碼信號采用差分曼徹斯特編碼發(fā)送緩沖區(qū)發(fā)送緩沖區(qū)接收緩沖區(qū)接收緩沖區(qū) 接收接收發(fā)送發(fā)送線路線路驅(qū)動驅(qū)動線路線路接收接收控制器控制器DTE干線耦合器的干線耦合器的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)TCU高層軟件高層軟件2022/5/1129干線耦合器（TCU） 工作狀態(tài)：工作狀態(tài)： 發(fā)送方式發(fā)送方式 （站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)）（站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)） 收聽收聽/轉(zhuǎn)發(fā)方式（其他時(shí)候）轉(zhuǎn)發(fā)方式（其他時(shí)候） 收聽方式下，收聽方式下，

18、TCU與與DTE斷開斷開 TCU對對位流再生并轉(zhuǎn)發(fā)位流再生并轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)，同時(shí)監(jiān)視幀中監(jiān)視幀中是否出現(xiàn)本站地址和令牌是否出現(xiàn)本站地址和令牌。若出現(xiàn)本站若出現(xiàn)本站地址，則將開關(guān)地址，則將開關(guān)K閉合，閉合，TCU與與DTE接通，接通，位流復(fù)制到位流復(fù)制到DTE，同時(shí)繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)；若出現(xiàn)，同時(shí)繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)；若出現(xiàn)令牌且有數(shù)據(jù)要發(fā)送，則截獲令牌，轉(zhuǎn)令牌且有數(shù)據(jù)要發(fā)送，則截獲令牌，轉(zhuǎn)為發(fā)送方式，發(fā)送數(shù)據(jù)幀。為發(fā)送方式，發(fā)送數(shù)據(jù)幀。 發(fā)送方式下，數(shù)據(jù)以幀為單位從發(fā)送方式下，數(shù)據(jù)以幀為單位從TCU的的輸出端發(fā)送到下一個(gè)輸出端發(fā)送到下一個(gè)TCU的輸入端。的輸入端。 DTETCU收聽方式收聽方式KKDTETCU發(fā)送方式發(fā)

19、送方式KK2022/5/1130Token Ring/802.5的操作1 1）誰可以發(fā)送幀，是由一個(gè)沿著環(huán)旋轉(zhuǎn)的稱為）誰可以發(fā)送幀，是由一個(gè)沿著環(huán)旋轉(zhuǎn)的稱為“ “ 令牌令牌”（TOKENTOKEN）的特殊幀來控制的。）的特殊幀來控制的。只有只有拿到令牌的站可以發(fā)送幀，而沒有拿到令牌的拿到令牌的站可以發(fā)送幀，而沒有拿到令牌的站只能等待。站只能等待。2 2）拿到令牌的站將令牌轉(zhuǎn)變成訪問控制頭，后拿到令牌的站將令牌轉(zhuǎn)變成訪問控制頭，后面加掛上自己的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送。面加掛上自己的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送。2022/5/11313 3）數(shù)據(jù)幀通過任何一個(gè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)幀通過任何一個(gè)站點(diǎn)( (除源站點(diǎn)外除源站點(diǎn)外) )時(shí)，該

20、時(shí)，該站點(diǎn)都要把幀的目的地址和本站地址相比較：站點(diǎn)都要把幀的目的地址和本站地址相比較： a) a) 如果地址相符合，則將幀拷貝到接收緩沖如果地址相符合，則將幀拷貝到接收緩沖器，供高層軟件處理，同時(shí)將幀送回環(huán)中；器，供高層軟件處理，同時(shí)將幀送回環(huán)中； b) b) 如果地址不符合，則直接將幀送回環(huán)中。如果地址不符合，則直接將幀送回環(huán)中。 4 4）數(shù)據(jù)循環(huán)一周后由發(fā)送站回收。數(shù)據(jù)循環(huán)一周后由發(fā)送站回收。即發(fā)送的幀即發(fā)送的幀在環(huán)上循環(huán)一周后再回到發(fā)送站時(shí)，發(fā)送站將該在環(huán)上循環(huán)一周后再回到發(fā)送站時(shí)，發(fā)送站將該幀從環(huán)上移去，幀從環(huán)上移去，同時(shí)再放一個(gè)空令牌到環(huán)上同時(shí)再放一個(gè)空令牌到環(huán)上，使，使其余的站點(diǎn)能

21、獲得發(fā)送幀的許可權(quán)。其余的站點(diǎn)能獲得發(fā)送幀的許可權(quán)。2022/5/1132Token Ring/802.5的操作舉例的操作舉例（c）ATATATDataCTDataCTDataCTDataCData（a）（b）幀循環(huán)一圈后幀循環(huán)一圈后A將數(shù)據(jù)幀回收將數(shù)據(jù)幀回收并放出空令牌并放出空令牌A有數(shù)據(jù)要發(fā)有數(shù)據(jù)要發(fā)送，它抓住空送，它抓住空令牌令牌A將令牌修改將令牌修改為數(shù)據(jù)幀，并為數(shù)據(jù)幀，并加掛數(shù)據(jù)加掛數(shù)據(jù)2022/5/1133IEEE802.5的幀結(jié)構(gòu) 起始、結(jié)束起始、結(jié)束標(biāo)志標(biāo)志 訪問控制字段訪問控制字段包括包括： 優(yōu)先級與預(yù)約優(yōu)先級與預(yù)約及及優(yōu)先級限制優(yōu)先級限制位位。 令牌位：幀類型標(biāo)識。令牌位：

22、幀類型標(biāo)識。0 - 令牌；令牌；1 - 信息信息/控制幀控制幀 監(jiān)督位：防止無效幀在環(huán)路中無限循環(huán)。監(jiān)督位：防止無效幀在環(huán)路中無限循環(huán)。起始起始訪問控制訪問控制結(jié)束結(jié)束1B1B1B令牌幀令牌幀非令牌幀（信息幀非令牌幀（信息幀/控制幀）控制幀）起始起始 訪問控制訪問控制 幀控制幀控制目的地址目的地址源地址源地址數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)FCS結(jié)束結(jié)束幀狀態(tài)幀狀態(tài)1112/62/6 04 1 1BP P P T M R R R優(yōu)先級位優(yōu)先級位 令牌位令牌位監(jiān)督位監(jiān)督位預(yù)約位預(yù)約位訪問控制訪問控制 字段字段2022/5/1134令牌總線(IEEE 802.4) 特點(diǎn)：物理上是總線網(wǎng)，邏輯上是令牌網(wǎng)特點(diǎn)：物理上是總線網(wǎng)

23、，邏輯上是令牌網(wǎng) 物理層：傳輸媒體為物理層：傳輸媒體為7575 寬帶同軸電纜，數(shù)寬帶同軸電纜，數(shù)據(jù)據(jù)速速率率為為1Mb/s1Mb/s、5Mb/s5Mb/s或或10Mb/s10Mb/s； 傳輸機(jī)制為以太網(wǎng)和令牌環(huán)的結(jié)合：傳輸機(jī)制為以太網(wǎng)和令牌環(huán)的結(jié)合： 物理傳輸采用廣播方式；物理傳輸采用廣播方式； 介質(zhì)訪問控制采用令牌方式。介質(zhì)訪問控制采用令牌方式。2022/5/1135令牌總線(IEEE 802.4)2022/5/1136網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器劃分： 從應(yīng)用角度劃分：域服務(wù)器、通信服務(wù)器、Web服務(wù)器、打印服務(wù)器 從設(shè)計(jì)思想角度劃分：專用服務(wù)器和通用服務(wù)器 從服務(wù)器本身硬件結(jié)構(gòu)角度劃分：單處理機(jī)

24、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和多處理機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器2022/5/1137局域網(wǎng)的組成局域網(wǎng)由網(wǎng)絡(luò)硬件和網(wǎng)絡(luò)軟件組成u 網(wǎng)絡(luò)硬件由計(jì)算機(jī)和通信系統(tǒng)組成u 網(wǎng)絡(luò)軟件由網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件1.網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器2. 網(wǎng)絡(luò)工作站3. 網(wǎng)卡4. 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)硬件2022/5/1138網(wǎng)絡(luò)接口卡 網(wǎng)絡(luò)接口卡（NIC）簡稱網(wǎng)卡，也被稱為網(wǎng)絡(luò)適配器 就物理外表而言，網(wǎng)絡(luò)接口卡是與計(jì)算機(jī)主板或外圍設(shè)備上的總線擴(kuò)展槽相適應(yīng)的一種印刷電路板 網(wǎng)絡(luò)接口卡是網(wǎng)絡(luò)通信的基本硬件組成部分，它能夠把計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的串行信號轉(zhuǎn)換成可以在網(wǎng)絡(luò)電纜上傳送的串行格式。2022/5/1139網(wǎng)絡(luò)接口卡 網(wǎng)絡(luò)接口卡工作在OSI參考模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的MAC

25、子層 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問控制方法的不同，網(wǎng)卡可以分為以太網(wǎng)、令牌環(huán)、光纖分布式接口和異步傳輸方式等幾種。其中以太網(wǎng)卡是應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)卡2022/5/1140 網(wǎng)卡的作用網(wǎng)卡的作用 網(wǎng)絡(luò)接口板又稱為通信適配器(adapter)或網(wǎng)絡(luò)接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“網(wǎng)卡”。 網(wǎng)卡的重要功能：進(jìn)行串行/并行轉(zhuǎn)換。對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。在計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)安裝設(shè)備驅(qū)動程序。（實(shí)現(xiàn)無盤工作站的復(fù)位及引導(dǎo)）實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。 2022/5/1141網(wǎng)卡的分類網(wǎng)卡的分類u 按傳輸速率分類：10Mb/s、100Mb/s、10/100Mb/s、 1000Mb/su 按端口分類：RJ 4

26、5端口、BNC端口、AUI端口、SC/ST端口和無線網(wǎng)卡u 按接入介質(zhì)分類：接雙絞線、細(xì)同軸電纜、粗同軸電纜和光纖等u 按微機(jī)總線結(jié)構(gòu)分類：ISA、EISA、VESA、PCI和PCMCIA等總線結(jié)構(gòu)的網(wǎng)卡2022/5/1142網(wǎng)卡主要的基本參數(shù)網(wǎng)卡主要的基本參數(shù) 中斷請求IRQ DMA通道 存儲基地址和I/O基地址2022/5/1143計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)卡和局域網(wǎng)進(jìn)行通信計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)卡和局域網(wǎng)進(jìn)行通信 CPU高速緩存存儲器I/O 總線計(jì)算機(jī)至局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口卡（網(wǎng)卡）串行通信并行通信2022/5/1144以太網(wǎng)卡 以太網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)了MAC子層的CSMA/CD介質(zhì)訪問，物理層的編碼/解碼、發(fā)送接收、載波檢測

27、、沖突檢測等功能，并提供了與傳輸介質(zhì)的連接接口，如RJ45、BNC和AUI接口 以太網(wǎng)卡包括以下幾部分： 發(fā)送和接收部件 載波檢測部件 發(fā)送和接收控制部件 曼徹斯特編碼/譯碼器 LAN管理部件 微處理器2022/5/1145曼徹斯特曼徹斯特編碼編碼/譯碼器譯碼器發(fā)送控制發(fā)送控制載波檢測載波檢測接收控制接收控制微處理器微處理器LAN管理部分管理部分發(fā)送發(fā)送接收接收2022/5/1146網(wǎng)卡總線類型 16位ISA（行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)） 32位PCI（外部設(shè)備互聯(lián)）、EISA（擴(kuò)展ISA）、MCA（微信道結(jié)構(gòu)） 其它PCMCIA（個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲卡國際協(xié)會）、并行口、USB2022/5/1147接口類型 R

28、J45無屏蔽雙絞線接口 AUI粗同軸電纜接口 BNC細(xì)同軸電纜接口 SC/ST光纖接口2022/5/1148網(wǎng)卡的使用 網(wǎng)卡地址：即網(wǎng)卡的物理地址或稱為MAC地址， 固化在網(wǎng)卡硬件中 配置參數(shù)（跳線設(shè)置 / 軟件設(shè)置 / PnP） 中斷請求號 IRQ（一般為3） I/O基地址 I/O Base（一般為300H） 存儲器基地址 Memory Base (一般為C000H) 全雙工 / 半雙工 傳輸速率（僅10/100Mbps雙速網(wǎng)卡可選）2022/5/1149提高網(wǎng)卡傳輸性能的措施 并行處理：發(fā)送/接收和數(shù)據(jù)處理同步進(jìn)行 全雙工：需集線器/交換機(jī)的支持 突發(fā)傳輸方式（每次傳送更多的幀） 智能網(wǎng)卡

29、（讓網(wǎng)卡承擔(dān)更多的傳輸任務(wù)） 提高與主機(jī)的傳輸速度： 與主機(jī)的存儲器傳輸數(shù)據(jù)時(shí)采用DMA傳送方式 總線采用傳輸速度較快的PCI總線2022/5/1150網(wǎng)卡的安裝 選擇網(wǎng)卡需要考慮的問題： 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 操作系統(tǒng) 介質(zhì)類型 數(shù)據(jù)傳輸速率 可用的總線類型2022/5/1151網(wǎng)卡的安裝 首先將網(wǎng)卡插入到一個(gè)合適的槽中（ISA或PCI） 一些老的網(wǎng)卡配有滑動開關(guān)，DIP開關(guān)或跳線來控制網(wǎng)卡使用的DMA內(nèi)存地址和IRQ中斷號，需按使用說明進(jìn)行設(shè)置。大多數(shù)網(wǎng)卡是通過軟件來設(shè)置 Window95/98/2000/xp能夠識別即插即用設(shè)備，當(dāng)網(wǎng)卡安裝之后操作系統(tǒng)能自動識別，根據(jù)它的提示進(jìn)行設(shè)置并安裝網(wǎng)卡所帶驅(qū)

30、動程序即可 如果操作系統(tǒng)無法識別網(wǎng)卡，則需手工安裝（如Window3.x、WindowNT、UNIX、Linux）2022/5/1152網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分類 客服網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)客服網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)文件服務(wù)文件服務(wù)打印服務(wù)打印服務(wù)數(shù)據(jù)庫服務(wù)數(shù)據(jù)庫服務(wù)通信服務(wù)通信服務(wù)信息服務(wù)信息服務(wù)分布式服務(wù)分布式服務(wù)網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)Internet/IntranetInternet/Intranet服務(wù)服務(wù) 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的基本功能2022/5/1153內(nèi)容提要 局域網(wǎng)概述 介質(zhì)訪問控制方法 以太網(wǎng) 高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2022/5/1154以太網(wǎng)IEEE 802.3，即使用

31、即使用1堅(jiān)持的堅(jiān)持的CSMA/CD協(xié)議的協(xié)議的LAN標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)率從，數(shù)據(jù)率從1M到到10M (現(xiàn)已發(fā)展到現(xiàn)已發(fā)展到1000M)，支持多種傳輸介質(zhì)。，支持多種傳輸介質(zhì)。2022/5/11552022/5/1156802.3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10 Base 52022/5/115710Base52022/5/115810Base22022/5

32、/115910BaseT2022/5/116010BaseF2022/5/1161100Mbps 100Mbps 快速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng) 又稱快速以太網(wǎng)(Fast Ethernet，F(xiàn)E)，包括100Base-T4 、100Base-TX和100Base-FX。 與10Mbps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；傳輸率快10倍；幀結(jié)構(gòu)和介質(zhì)訪問控制方式沿用IEEE802.3。2對對5類類 UTP光纖光纖4對對3類類 UTPMAC子層子層100BaseFX100BaseTX100BaseT4 3種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn)：種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn)：2022/5/1162快速以太網(wǎng)組成實(shí)例快速以太網(wǎng)組

33、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UTP5UTP52022/5/1163FDDI (FDDI (光纖分布式數(shù)據(jù)接口光纖分布式數(shù)據(jù)接口

34、) ) 網(wǎng)絡(luò)由雙環(huán)構(gòu)成，可靠性高。通常作為連接網(wǎng)絡(luò)由雙環(huán)構(gòu)成，可靠性高。通常作為連接LANLAN的主干網(wǎng)絡(luò)。的主干網(wǎng)絡(luò)。 傳輸速率為傳輸速率為100Mbps100Mbps。 傳輸介質(zhì)主要為光纖，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍較大傳輸介質(zhì)主要為光纖，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍較大( (多模光纖站間距離多模光纖站間距離2km2km，最多最多500500個(gè)站點(diǎn)，環(huán)路長度個(gè)站點(diǎn)，環(huán)路長度100km)100km)。 采用采用4B/5B4B/5B編碼（光纖），編碼（光纖），MLT-3MLT-3（雙絞線）（雙絞線）集中器集中器集中器集中器令牌令牌服務(wù)器服務(wù)器2022/5/1164FDDI (FDDI (光纖分布式數(shù)據(jù)接口光纖分布式數(shù)據(jù)接口

35、) ) 介質(zhì)訪問控制方法采用Token Passing，類似于令牌環(huán)，但為了適應(yīng)更高的數(shù)據(jù)率（100Mb/s），F(xiàn)DDI有一些不同之處，主要區(qū)別：在FDDI中，等待令牌的站識別出令牌后立即中止令牌的傳遞，以此截獲令牌在FDDI中，發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站一旦完成發(fā)送就釋放令牌，因此環(huán)上可能同時(shí)存在多個(gè)幀2022/5/1165千兆以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)(Gigabit Ethernet)(Gigabit Ethernet) 千兆以太網(wǎng)(GE-Gigabit Ethernet)是提供1000Mbps數(shù)據(jù)傳輸速率的以太網(wǎng) 兩種標(biāo)準(zhǔn)：802.3z和802.3ab 802.3z 1000BaseX 屏蔽短雙絞線/MMF

36、/SMF 802.3ab 1000BaseT 無屏蔽雙絞線(5類，6類) 千兆以太網(wǎng)引入載波擴(kuò)展（carrier extension）幀猝發(fā)（frame bursting）最小幀長：512字節(jié)（10/100 為64字節(jié)）采用8B/10B編碼2022/5/1166千兆以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)(Gigabit Ethernet)(Gigabit Ethernet) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和媒體布線方法同10/100BaseT相同； 傳輸速率比100BaseT快10倍； 幀結(jié)構(gòu)和介質(zhì)訪問控制方式仍沿用IEEE802.3。 允許網(wǎng)絡(luò)平滑升級到千兆主干，具有較好的兼容性。2022/5/1167千兆以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)千兆以太網(wǎng)物

37、理層標(biāo)準(zhǔn) 1000Base-SX 短波長激光, 多模光纖，最大鏈路距離550米 1000Base-LX 長波長激光, 多?；騿文９饫w，最大鏈路距離3km 1000Base-CX STP，最大鏈路距離25米 1000Base-T（ 802.3ab ） 4對, cat 5 UTP，最大鏈路距離100米2022/5/1168以太網(wǎng)發(fā)展過程以太網(wǎng)發(fā)展過程 10M以太網(wǎng)粗纜的10Base5細(xì)纜的10Base2雙絞線10BaseT 快速以太網(wǎng)：三類線傳輸?shù)?00BaseT4 快速以太網(wǎng)：五類線傳輸?shù)?00BaseTX 快速以太網(wǎng)：光纖傳輸?shù)?00BaseFX 千兆以太網(wǎng)短波長光傳輸1000Base-SX長波長光傳輸1000Base-LX五類線傳輸1000BaseT 8