局域網(wǎng)要點課件

1、2022/8/91第八章 局域網(wǎng)2022/8/92內(nèi)容安排8.1 局域網(wǎng)的引入8.2 局域網(wǎng)技術2022/8/938.1 局域網(wǎng)的引入局域網(wǎng)：企業(yè)中的計算機數(shù)量普遍增多，從而導致流量增加。局域網(wǎng)（Local Area Networks， LAN） 一個解決有限地理范圍內(nèi)（辦公室環(huán)境）的通信網(wǎng)絡。2022/8/948.1.1 局域網(wǎng)的概念局域網(wǎng)是小區(qū)域內(nèi)的各種通信設備互聯(lián)在一起的通信網(wǎng)絡。局域網(wǎng)最主要的特點是：網(wǎng)絡為一個單位所擁有，且地理范圍和站點數(shù)目有限。局域網(wǎng)比廣域網(wǎng)具有較高的數(shù)據(jù)率、較低的時延、較小的誤碼率。局域網(wǎng)部署成對等網(wǎng)絡（Peer to Peer），每個節(jié)點是平等的（每個節(jié)點按自己

2、的方式處理和存儲數(shù)據(jù)）2022/8/958.1.2 局域網(wǎng)的組成網(wǎng)絡硬件主要包括網(wǎng)絡服務器、工作站、外設、網(wǎng)絡接口卡、傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡互連設備局域網(wǎng)的網(wǎng)絡軟件主要包括協(xié)議軟件和網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。 2022/8/968.2局域網(wǎng)技術美國IEEE于1980年2月專門成立了局域網(wǎng)課題研究組，首先成為美國國家標準，又作為國際標準的草案，1984年3月得到ISO的采納。IEEE802模型與OSI參考模型對應關系見圖8-2。2022/8/97 IEEE.802與OSIRM對應關系 2022/8/98IEEE802IEEE802 邏輯鏈路控制（LLC）子層和介質(zhì)訪問控制（MAC）子層。邏輯鏈路控制(LLC)子層L

3、LC子層主要執(zhí)行OSI 基本數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議的大部分功能和網(wǎng)絡層的部分功能。介質(zhì)訪問控制(MAC)子層本子層具有管理多個源、多個目的鏈路的功能。它向LLC子層提供單個MSAP服務訪問點，由于有不同的訪問控制方法，所以它與LLC子層有各種訪問控制方法的接口，它與物理層則有PSAP訪問點。 2022/8/99IEEE802系列標準IEEE801.1 網(wǎng)間互連定義 IEEE802.2 邏輯鏈路控制 IEEE802.3 CSMA/CD網(wǎng)絡 IEEE802.4 令牌環(huán)總線 IEEE802.5 令牌環(huán)網(wǎng) IEEE802.6 城域網(wǎng)IEEE802.7 寬帶技術咨詢組 IEEE802.8 光纖技術咨詢組 2022

4、/8/910IEEE802.9 綜合數(shù)據(jù)聲音網(wǎng) IEEE802.10 網(wǎng)絡安全技術咨詢組 IEEE802.11 無線局域網(wǎng) IEEE802.12 100VG-AnyLAN IEEE802.14 交互電視 IEEE802.15 短距離無線網(wǎng) IEEE802.16 寬帶無線接入 2022/8/9118.2.2傳輸介質(zhì)選擇傳輸介質(zhì)的因素是帶寬連接的成本和難易程度，具體而言就是安裝、移動、變化時所需要的成本和難易程度考慮抗干擾能力安全性 2022/8/9128.2.3 網(wǎng)絡拓撲結構局域網(wǎng)一般有五種結構 2022/8/913總線型結構2022/8/914樹形結構2022/8/915環(huán)形結構2022/8/

5、916星型結構2022/8/917介質(zhì)訪問控制技術介質(zhì)訪問控制技術根據(jù)控制分為：集中式控制和分布式控制。在集中模式中，要指定一個有權決定接入網(wǎng)絡的控制器，一個站必需一直等到收到控制器發(fā)來的許可。在分布模式中，由各站共同完成媒體接入控制功能，動態(tài)決定站發(fā)送的順序。 2022/8/918動態(tài)介質(zhì)訪問方式循環(huán)預約爭用2022/8/919介質(zhì)訪問技術與標準 總線型拓撲環(huán)型拓撲星型拓撲循環(huán)令牌總線（IEEE802.4）輪詢（IEEE802.11）令牌環(huán)（IEEE802.5）請求/優(yōu)先級（IEEE802.12）預約分布隊列雙總線（IEEE802.6）爭用CSMA/CD（IEEE802.3）CSMA/CA（

6、IEEE802.11）CSMA/CD（IEEE802.3）CSMA/CD具有沖突檢測功能的載波偵聽多路訪問從這個名稱可以看出 他只能起到?jīng)_突檢測并不能解決沖突 這就可以理解為什么集線器上的所有設備同在一個沖突域了工作原理是這樣的當一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)之前，它首先檢查是否有其他主機的信號在傳送；如果有，自己利用退避算法等一會再重試發(fā)送；如果沒有，自己就將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，同時仍然保持監(jiān)聽，確保其他主機沒有發(fā)送數(shù)據(jù)，如果檢測到有其他信號，自己就發(fā)送一個阻塞信號，通知其他節(jié)點停止發(fā)送，其他節(jié)點也必須采用退避算法等一會再試圖發(fā)送。 CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/C

7、ollision Derect）即載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測方法是一種爭用型的介質(zhì)訪問控制協(xié)議。它起源于美國夏威夷大學開發(fā)的ALOHA網(wǎng)所采用的爭用型協(xié)議，并進行了改進，使之具有比ALOHA協(xié)議更高的介質(zhì)利用率。 CSMA/CD是一種分布式介質(zhì)訪問控制協(xié)議，網(wǎng)中的各個站（節(jié)點）都能獨立地決定數(shù)據(jù)幀的發(fā)送與接收。每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前，首先要進行載波監(jiān)聽，只有介質(zhì)空閑時，才允許發(fā)送幀。這時，如果兩個以上的站同時監(jiān)聽到介質(zhì)空閑并發(fā)送幀，則會產(chǎn)生沖突現(xiàn)象，這使發(fā)送的幀都成為無效幀，發(fā)送隨即宣告失敗。每個站必須有能力隨時檢測沖突是否發(fā)生，一旦發(fā)生沖突，則應停止發(fā)送，以免介質(zhì)帶寬因傳送無效幀而被白白浪費

8、，然后隨機延時一段時間后，再重新爭用介質(zhì)，重發(fā)送幀。CSMA/CD協(xié)議簡單、可靠，其網(wǎng)絡系統(tǒng)（如Ethernet）被廣泛使用。我們知道總線型局域網(wǎng)在MAC層的標準協(xié)議是CSMA/CD，即載波偵聽多點接入/沖突檢測（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）。但由于無線產(chǎn)品的適配器不易檢測信道是否存在沖突，因此802.11全新定義了一種新的協(xié)議，即載波偵聽多點接入/避免沖撞CSMA/CA（with Collision Avoidance）。一方面，載波偵聽-查看介質(zhì)是否空閑；另一方面，避免沖撞-通過隨機的時間等待，使信號沖突發(fā)生

9、的概率減到最小，當介質(zhì)被偵聽到空閑時，優(yōu)先發(fā)送。不僅如此，為了系統(tǒng)更加穩(wěn)固，802.11還提供了帶確認幀ACK的CSMA/CA。在一旦遭受其他噪聲干擾，或者由于偵聽失敗時，信號沖突就有可能發(fā)生，而這種工作于MAC層的ACK此時能夠提供快速的恢復能力。 CSMA/CD和CSMA/CA的主要差別CSMA/CD：帶有沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問，可以檢測沖突，但無法“避免”CSMA/CA：帶有沖突避免的載波偵聽多路訪問，發(fā)送包的同時不能檢測到信道上有無沖突，只能盡量避免；1.兩者的傳輸介質(zhì)不同,CSMA/CD用于總線式以太網(wǎng),而CSMA/CA則用于無線局域網(wǎng)802.11a/b/g/n等等；2.檢測方式

10、不同,CSMA/CD通過電纜中電壓的變化來檢測，當數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞時，電纜中的電壓就會隨著發(fā)生變化；而CSMA/CA采用能量檢測(ED)、載波檢測(CS)和能量載波混合檢測三種檢測信道空閑的方式；2022/8/923局域網(wǎng)的互連影響LAN連接距離的因素公平訪問機制硬件發(fā)射能量可靠性安全性等使用互連設備將網(wǎng)絡連接起來，擴大通信范圍2022/8/924中繼器功能：在物理層內(nèi)實現(xiàn)透明的二進制比特復制，補償信號衰減。存在的問題不能屏蔽沖突或干擾信號數(shù)量受限制，增加數(shù)量會增加網(wǎng)絡延時2022/8/925網(wǎng)橋功能鏈路層互連設備，以幀為單位轉發(fā)幀過濾工作過程監(jiān)聽所連接的各網(wǎng)段的信號當從一個網(wǎng)段接收到幀時，網(wǎng)橋將檢查并確認該幀是否已經(jīng)完整到達根據(jù)目的地址決定是否轉發(fā)該幀2022/8/926以太網(wǎng)技術網(wǎng)絡特性總線形局域網(wǎng)(物理上為總線形或星形)媒體接入技術為：CSMA/CDCSMA/CD工作過程：載波監(jiān)聽和沖突檢測特點及應用接入控制軟件簡單隨著網(wǎng)絡負荷的增加性能急劇變壞適用于網(wǎng)絡