《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件

第4章計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)本章內(nèi)容局域網(wǎng)的特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)共享信道的介質(zhì)訪問控制方法以太網(wǎng)（Ethernet）*高速局域網(wǎng)*無線局域網(wǎng)（WLAN）1《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!2《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!2.局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（邏輯、物理）總線型、星形、環(huán)形、樹形介質(zhì)訪問方法CSMA/CD、Token-passing信號(hào)傳輸形式基帶、寬帶以上三種技術(shù)決定了局域網(wǎng)的特征3《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!3.局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802（ISO8802）IEEE802是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系列：IEEE802,IEEE802.1～I(xiàn)EEE802.14其體系結(jié)構(gòu)只包含了兩個(gè)層次：數(shù)據(jù)鏈路層，物理層數(shù)據(jù)鏈路層又分為邏輯鏈路控制和介質(zhì)訪問控制兩個(gè)子層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層邏輯鏈路控制LLC介質(zhì)訪問控制MAC

高層OSIIEEE802物理層PHY由TCP/IP和NOS實(shí)現(xiàn)IEEE802描述了最低兩層的功能以及它們?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)和接口4《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!IEEE802體系結(jié)構(gòu)示意圖數(shù)據(jù)鏈路層在不同的子標(biāo)準(zhǔn)中定義分別對(duì)應(yīng)于LLC子層和MAC子層……802.3CSMA/CD802.4TokenBus802.5TokenRing802.6DQDB802.8FDDI802.2LLC數(shù)據(jù)鏈路層物理層LLCMAC802.1DBridge802體系結(jié)構(gòu)PHY網(wǎng)際互聯(lián)5《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層按功能劃分為兩個(gè)子層：LLC和MAC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)的部分分開，以適應(yīng)不同的傳輸介質(zhì)。解決共享信道(如總線)的介質(zhì)訪問控制問題，使幀的傳輸獨(dú)立于傳輸介質(zhì)和介質(zhì)訪問控制方法。LLC：與介質(zhì)、拓?fù)錈o關(guān)；MAC：與介質(zhì)、拓?fù)湎嚓P(guān)。6《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!PALLC的幀結(jié)構(gòu)DSAPSSAP控制域數(shù)據(jù)111/2長度可變單位：字節(jié)高層PDU

LLC首部

LLC數(shù)據(jù)IEEE802LAN的封裝過程：LLC幀MAC幀MAC數(shù)據(jù)分組介質(zhì)上傳輸?shù)膸琈AC首部MAC尾部MAC尾部MAC數(shù)據(jù)MAC首部7《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!4.2介質(zhì)訪問控制方法局域網(wǎng)使用廣播信道（多點(diǎn)訪問，隨機(jī)訪問），多個(gè)站點(diǎn)共享同一信道。問題：各站點(diǎn)如何訪問共享信道？如何解決同時(shí)訪問造成的沖突（信道爭用）？解決以上問題的方法稱為介質(zhì)訪問控制方法。兩類介質(zhì)共享技術(shù)：靜態(tài)分配（FDM、WDM、TDM、CDM）不適用于局域網(wǎng)動(dòng)態(tài)分配（隨機(jī)接入、受控接入）CSMA/CD、Token-Passing8《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!局域網(wǎng)中的介質(zhì)訪問控制方法常見的有兩種：載波檢測多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD）CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetect

采用隨機(jī)訪問技術(shù)的競爭型介質(zhì)訪問控制方法令牌傳遞（TokenPassing）TokenRingTokenBusFDDI采用受控訪問技術(shù)的分散控制型介質(zhì)訪問控制方法9《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!CSMA/CD—帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問用于IEEE802.3以太網(wǎng)工作原理：發(fā)送前先監(jiān)聽信道是否空閑，若空閑則立即發(fā)送；如果信道忙，則繼續(xù)監(jiān)聽，一旦空閑就立即發(fā)送；在發(fā)送過程中，仍需繼續(xù)監(jiān)聽。若監(jiān)聽到?jīng)_突，則立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)，然后發(fā)送一串干擾信號(hào)（Jam）；發(fā)送Jam信號(hào)的目的是強(qiáng)化沖突，以便使所有的站點(diǎn)都能檢測到發(fā)生了沖突。等待一段隨機(jī)時(shí)間（稱為退避）以后，再重新嘗試。歸結(jié)為四句話：發(fā)前先聽，空閑即發(fā)送，邊發(fā)邊聽，沖突時(shí)退避。CAMA/CD動(dòng)畫演示10《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!站點(diǎn)1站點(diǎn)2距離L傳播時(shí)延tCSMA/CD協(xié)議的時(shí)間槽時(shí)間槽——能夠檢測到?jīng)_突的時(shí)間區(qū)間（也稱為爭用時(shí)隙或碰撞窗口）若兩站點(diǎn)之間傳播時(shí)延為a，則時(shí)間槽＝2a。如下圖所示：站點(diǎn)2發(fā)送幀碰撞站點(diǎn)1在t＝0時(shí)發(fā)送幀站點(diǎn)2停止發(fā)送當(dāng)δ→0時(shí)，將不會(huì)再發(fā)生沖突。這時(shí)，時(shí)間槽→2a。11《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!與時(shí)間槽相關(guān)的幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)采用CSMA/CD的局域網(wǎng)中，由于時(shí)間槽的限制，傳輸速率R、網(wǎng)絡(luò)跨距S、最小幀長Fmin三者之間必須滿足一定的關(guān)系：

Fmin＝kSRk:系數(shù)可以看出：最小幀長度不變時(shí)，傳輸率越高，網(wǎng)絡(luò)跨距就越??；傳輸率固定時(shí)，網(wǎng)絡(luò)跨距越大，最小幀長度就應(yīng)該越大；網(wǎng)絡(luò)跨距固定時(shí)，傳輸率越高，最小幀長度就應(yīng)該越大。

非常重要的結(jié)論！12《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!CSMA/CD的優(yōu)缺點(diǎn)控制簡單，易于實(shí)現(xiàn)；網(wǎng)絡(luò)負(fù)載輕時(shí)，有較好的性能：30％－40％以內(nèi)延遲時(shí)間短、速度快網(wǎng)絡(luò)負(fù)載重時(shí)，性能急遽下降：70％－80％以上沖突數(shù)量的增長使網(wǎng)絡(luò)速度大幅度下降13《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!TokenRing/802.5的操作哪個(gè)站點(diǎn)可以發(fā)送幀，是由一個(gè)沿著環(huán)旋轉(zhuǎn)的稱為“令牌”（TOKEN）的特殊幀來控制的。只有持有令牌的站可以發(fā)送幀，而沒有拿到令牌的站只能等待；拿到令牌的站將令牌轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)幀頭，后面加掛上自己的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送；目的站點(diǎn)從環(huán)上復(fù)制該幀，幀則沿環(huán)繼續(xù)往下循環(huán)；數(shù)據(jù)幀循環(huán)一周后由源站點(diǎn)回收，并送出一個(gè)空令牌，使其余的站點(diǎn)能獲得幀的發(fā)送權(quán)。14《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!15《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!4.3傳統(tǒng)以太網(wǎng)以太網(wǎng)的產(chǎn)生與發(fā)展70年代中期由施樂公司（BobMetcalfe）提出，數(shù)據(jù)率為2.94Mb/s，稱為Ethernet（以太網(wǎng)）最初人們認(rèn)為電磁波是通過“以太”來傳播的經(jīng)DEC,Intel和Xerox公司改進(jìn)為10Mb/s標(biāo)準(zhǔn)（DIX標(biāo)準(zhǔn)）DIXV1（1980）、DIXV2（1982）－EthernetII特征：基帶傳輸、總線拓?fù)?、CSMA/CD、同軸電纜1985年被采納為IEEE802.3，支持多種傳輸媒體。“帶有沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問方法和物理層技術(shù)規(guī)范”EthernetII和IEEE802.3二者區(qū)別很小僅是幀格式和支持的傳輸介質(zhì)略有不同目前已發(fā)展到萬兆以太網(wǎng)，仍在繼續(xù)發(fā)展…

教材P108一種在以前被假定為電磁波的傳播介質(zhì)，具有絕對(duì)連續(xù)性、高度彈性、極其稀薄等特性。16《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!以太網(wǎng)的物理層選項(xiàng)與標(biāo)識(shí)方法速率、信號(hào)方式、介質(zhì)類型速率（Mb/s）基帶或?qū)拵ase，Broad每段最大長度（單位:百米）或介質(zhì)類型（T，F(xiàn)，X）10

Base

5傳統(tǒng)以太網(wǎng)10Base5粗同軸10Base2細(xì)同軸10Base-TUTP10Base-FMMF快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)100Base-TUTP100Base-FMMF/SMF1000Base-XSTP/MMF/SMF1000Base-TUTP傳統(tǒng)以太網(wǎng)的四種物理層選項(xiàng)的特征見教材p109，表4.317《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!Ethernet/IEEE802.3幀格式PR：前導(dǎo)碼-10101010序列，用于使接收方與發(fā)送方同步SFD：幀首定界符–10101011，表示一幀的開始DA/SA：目的/源MAC地址LEN：數(shù)據(jù)長度（數(shù)據(jù)部分的字節(jié)數(shù)），取值范圍：0-1500Type：類型，高層協(xié)議標(biāo)識(shí)LLC-PDU（Data）：數(shù)據(jù)，最少46字節(jié),最多1500字節(jié)，不夠時(shí)以Pad填充Pad：填充字段（可選），其作用是保證幀長不小于64字節(jié)FCS：幀校驗(yàn)序列（CRC-32）66246-15004字節(jié)FCSSATypeDADataPadEthernetIEEE802.32/62/6246-15004字節(jié)FCSSALENDALLC-PDUPad校驗(yàn)區(qū)間64-1518字節(jié)PRSFD71PRSFD71用途：保證幀長≥64字節(jié)18《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：MAC地址的長度為6個(gè)字節(jié)，共48位；可表示246≈70萬億個(gè)地址（有2位用于特殊用途）高24位稱為機(jī)構(gòu)惟一標(biāo)識(shí)符OUI，由IEEE統(tǒng)一分配給設(shè)備生產(chǎn)廠商；如3COM公司的OUI=02608C低24位稱為擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符EI，由廠商自行分配給每一塊網(wǎng)卡或設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)硬件接口。也可以是2個(gè)字節(jié)，但這種格式的地址很少使用。I/GOUI（22位）G/LEI（24位）0=全局管理地址1=本地管理地址（一般不用）0=單播地址1=組播地址19《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!同軸電纜以太網(wǎng)粗纜以太網(wǎng)（10BASE5）粗同軸電纜，可靠性好，抗干擾能力強(qiáng)收發(fā)器:發(fā)送/接收,沖突檢測,電氣隔離總線型拓?fù)?/p>

粗纜收發(fā)器AUI電纜NICVampiretap最大段長度500m每段最多站點(diǎn)數(shù)100≥2.5m網(wǎng)絡(luò)最大跨度2.5km

網(wǎng)絡(luò)最多5個(gè)段

終端匹配器20《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!21《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!當(dāng)兩個(gè)HUB連接時(shí)，要使用交叉連接方法。兩臺(tái)微機(jī)直接連接時(shí)，也可參考此接法。22《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!全雙工以太網(wǎng)只能在雙絞線和光纖鏈路上實(shí)現(xiàn)；收、發(fā)使用了不同的物理信道不再使用CSMA/CD機(jī)制，因此傳輸距離不受時(shí)間槽的限制；但要受到信號(hào)衰減的影響全雙工操作的條件：使用雙絞線或光纖；鏈路兩端的設(shè)備都必須支持全雙工操作；支持全雙工的設(shè)備包括全雙工網(wǎng)卡、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。23《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!在物理層上進(jìn)行局域網(wǎng)擴(kuò)展設(shè)備：總線網(wǎng)：中繼器星形/環(huán)形網(wǎng)：集線器特點(diǎn)：一個(gè)網(wǎng)段上的信號(hào)不加選擇地被復(fù)制到另一個(gè)網(wǎng)段；擴(kuò)展后的網(wǎng)絡(luò)仍是一個(gè)沖突域。優(yōu)缺點(diǎn)：簡單、成本低網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不能太大站點(diǎn)數(shù)量：沖突隨站點(diǎn)數(shù)量的增多而變得越來越嚴(yán)重地域范圍：時(shí)間槽的限制只能互聯(lián)相同類型的網(wǎng)絡(luò)24《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!在數(shù)據(jù)鏈路層上進(jìn)行局域網(wǎng)擴(kuò)展設(shè)備：網(wǎng)橋、交換機(jī)特點(diǎn)：一個(gè)網(wǎng)段上的幀有條件地被轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)段；擴(kuò)展后的網(wǎng)絡(luò)被網(wǎng)橋/交換機(jī)隔離成多個(gè)沖突域；擴(kuò)展后的網(wǎng)絡(luò)仍是一個(gè)廣播域。優(yōu)缺點(diǎn)：沖突被限制在小范圍內(nèi)，甚至可被消除；地域范圍不再受時(shí)間槽的限制；遠(yuǎn)程網(wǎng)橋可將局域網(wǎng)的范圍擴(kuò)展到幾十公里以上轉(zhuǎn)發(fā)速度有所降低；不能隔離廣播幀。25《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!在網(wǎng)絡(luò)層上進(jìn)行局域網(wǎng)擴(kuò)展設(shè)備：路由器特點(diǎn)：一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的分組有條件地被轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)；擴(kuò)展后的網(wǎng)絡(luò)被路由器分隔成多個(gè)子網(wǎng)。優(yōu)缺點(diǎn)：隔離廣播域，限制了廣播幀的泛濫；地域范圍可以任意擴(kuò)展；能根據(jù)最佳路由轉(zhuǎn)發(fā)分組；可以互聯(lián)不同類型的網(wǎng)絡(luò)；轉(zhuǎn)發(fā)速度低，成本較高，維護(hù)復(fù)雜。26《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!4.5高速局域網(wǎng)10Mb/s滿足應(yīng)用要求嗎？從10Mb/s向100Mb/s、1000Mb/s遷移起因：對(duì)主干帶寬的需求80年代末開始，直到今天仍未停止主要產(chǎn)品FDDI快速以太網(wǎng)100VG-AnyLAN千兆以太網(wǎng)、萬兆以太網(wǎng)最終勝利者是誰？關(guān)鍵：兼容(保護(hù)投資)、靈活、簡易、技術(shù)成熟27《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!100Base-TX的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)max.5mHUBHUB任意兩個(gè)站點(diǎn)間最多允許3個(gè)鏈路段工作站工作站max.100m28《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!2.千兆位以太網(wǎng)和萬兆位以太網(wǎng)千兆位以太網(wǎng)（GigabitEthernet，GE）技術(shù)進(jìn)步的必然新的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)分布計(jì)算、計(jì)算機(jī)視頻、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)快速以太網(wǎng)的迅速普及要求主干有更高的帶寬兩個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3z，1998.6正式公布1000Base-SX，MMF/550m1000Base-LX，SMF/5000m1000Base-CX，屏蔽短銅纜/25mIEEE802.3ab，1999.6正式公布1000Base-T，UTP/100m29《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!千兆以太網(wǎng)的工作參數(shù)2/62/6246-150040-448字節(jié)≥64字節(jié)≥512字節(jié)FCSSALEN/TypeDALLC-PDU/DataPad載波擴(kuò)展參數(shù)千兆以太網(wǎng)

快速以太網(wǎng)

傳統(tǒng)以太網(wǎng)

時(shí)間槽(載波擴(kuò)展)512字節(jié)時(shí)間64字節(jié)時(shí)間64字節(jié)時(shí)間幀間間隔

0.096μs0.96μs9.6μs重發(fā)上限

161616回退上限

101010擁塞序列長度

32位

32位

32位

最大幀長度

1518字節(jié)

1518字節(jié)

1518字節(jié)

最小幀長度64字節(jié)64字節(jié)64字節(jié)突發(fā)長度上限

8192字節(jié)

－－當(dāng)幀長小于512字節(jié)時(shí)，需填充“載波擴(kuò)展”符號(hào)30《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!千兆以太網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在半雙工方式時(shí)，網(wǎng)絡(luò)跨距減小很多：任意兩個(gè)站點(diǎn)間最多只能有一個(gè)中繼器（p139圖4.42）在全雙工方式時(shí)，網(wǎng)絡(luò)跨距僅與介質(zhì)和收發(fā)器的特性有關(guān)：站點(diǎn)間允許有多臺(tái)千兆設(shè)備，可以構(gòu)造較大范圍的網(wǎng)絡(luò)（p140圖4.43）千兆位交換機(jī)千兆位交換機(jī)千兆位路由器31《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!萬兆位以太網(wǎng)萬兆位以太網(wǎng)的特征傳輸速率為10Gb/s；保留了802.3的幀格式、最大幀長度和最小幀長度；不再使用CSMA/CD協(xié)議；只能工作在全雙工方式；只使用光纖（多模或單模）作為傳輸介質(zhì)；支持兩種類型的物理層：10Gbit/s局域網(wǎng)物理層和10Gbit/s廣域網(wǎng)物理層：多個(gè)萬兆位以太網(wǎng)可以通過SONET/SDH網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)廣域連接，使用單模光纖時(shí)端到端的傳輸距離可達(dá)上百公里。

標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.3ae，2002年公布局域網(wǎng)物理層：10GBase-X和10GBase-R，MMF:300m，SMF:幾十km；廣域網(wǎng)物理層：10GBase-W，SMF:幾百km以上。32《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!3.FDDI（FiberDistributedDataInterface）傳輸速率為100Mb/s；網(wǎng)絡(luò)由光纖介質(zhì)的雙環(huán)構(gòu)成，可靠性高；介質(zhì)訪問控制方法采用TokenPassing；網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍較大（幾十km～幾百km）。

FDDI的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)集中器集中器服務(wù)器主環(huán)次環(huán)FDDIDASSASSAS:單連站DAS:雙連站

FDDI環(huán)的連接方式33《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!FDDI的優(yōu)缺點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)：令牌傳遞協(xié)議消除了數(shù)據(jù)沖突；雙環(huán)結(jié)構(gòu)提供了優(yōu)秀的容錯(cuò)能力；內(nèi)建的網(wǎng)絡(luò)管理能力；令牌傳遞協(xié)議能保證預(yù)知的、確定的時(shí)延；在現(xiàn)有的100Mbit/s的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍最大，適用于大型LAN和MAN。主要缺點(diǎn)：協(xié)議比較復(fù)雜；安裝和管理相對(duì)困難；價(jià)格昂貴，與快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)相比，性能價(jià)格比低；與廣泛使用的以太網(wǎng)之間進(jìn)行互聯(lián)比較困難。目前正逐漸被快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)所替代。34《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!作業(yè)P1631、2、5、106～8中任選一題11～13、15～17中任選二題18（參考4.8節(jié)的例子）謝謝同學(xué)們！35《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!LAN典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型:所有結(jié)點(diǎn)都直接連接到共享信道星型:所有結(jié)點(diǎn)都連接到中央結(jié)點(diǎn)環(huán)型:節(jié)點(diǎn)通過點(diǎn)到點(diǎn)鏈路與相鄰節(jié)點(diǎn)連接BusStarRingABCADCBABCAT36《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!IEEE802標(biāo)準(zhǔn)系列中的主要標(biāo)準(zhǔn)802.2-邏輯鏈路控制802.3-CSMA/CD（以太網(wǎng)）

802.4-TokenBus（令牌總線）802.5-TokenRing（令牌環(huán)）802.6-分布隊(duì)列雙總線DQDB--MAN標(biāo)準(zhǔn)802.8–FDDI（光纖分布數(shù)據(jù)接口）802.11–WLAN（無線局域網(wǎng)）37《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!局域網(wǎng)的物理層功能：位流的傳輸；同步前序的產(chǎn)生與識(shí)別；信號(hào)編碼和譯碼。IEEE802定義了多種物理層，以適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)和不同的介質(zhì)訪問控制方法。兩個(gè)接口：連接單元接口（AUI）－可選，僅用于粗同軸電纜介質(zhì)相關(guān)接口（MDI）屏蔽不同介質(zhì)的特性，使之不影響MAC子層的操作38《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層的特點(diǎn)：局域網(wǎng)鏈路支持多路訪問，支持成組地址和廣播；支持介質(zhì)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)(SAP)、多路復(fù)用、流量控制、差錯(cuò)控制、...MAC子層功能：實(shí)現(xiàn)、維護(hù)MAC協(xié)議，差錯(cuò)檢測，尋址。LLC子層功能：向高層提供統(tǒng)一的鏈路訪問形式，組幀/拆幀、建立/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。對(duì)不同的LAN標(biāo)準(zhǔn)，它們的LLC子層都是一樣的，區(qū)別僅在MAC子層（和物理層）。39《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層和高層IEEE802標(biāo)準(zhǔn)沒有定義網(wǎng)絡(luò)層和更高層：沒有路由選擇功能局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較簡單，一般不需中間轉(zhuǎn)接流量控制、尋址、排序、差錯(cuò)控制等功能由數(shù)據(jù)鏈路層完成網(wǎng)絡(luò)層和更高層通常由協(xié)議軟件（如TCP/IP協(xié)議、IPX/SPX協(xié)議）和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。40《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!信道共享技術(shù)分類信道共享技術(shù)TDMFDMSTDMATDM隨機(jī)訪問受控訪問CSMACSMA/CD集中控制分散控制輪詢令牌靜態(tài)分配動(dòng)態(tài)分配以太網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)WDMCDM41《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!1.CSMA/CD多個(gè)站點(diǎn)如何安全地使用共享信道？最簡單的思路：發(fā)送前先檢測一下其它站點(diǎn)是否正在發(fā)送（即信道忙否）。若信道空閑，是否可以立即發(fā)送？若有多個(gè)站點(diǎn)都在等待發(fā)送，必然沖突！解決：等待一段隨機(jī)時(shí)間后再發(fā)（降低了沖突概率）若信道忙，如何處理？繼續(xù)監(jiān)聽：等到信道空閑后立即發(fā)送等到信道空閑后等待隨機(jī)時(shí)間后再發(fā)送等待一段隨機(jī)時(shí)間后再重新檢測信道一旦出現(xiàn)兩個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送的情況，如何處理？以上方法均無法處理！42《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!43《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!時(shí)間槽的意義：一個(gè)站點(diǎn)開始發(fā)送后，若在時(shí)間槽內(nèi)沒有檢測到?jīng)_突，則本次發(fā)送不會(huì)再發(fā)生沖突；時(shí)間槽與網(wǎng)絡(luò)跨距、傳輸速率、最小幀長有密切的關(guān)系！以太網(wǎng)中，時(shí)間槽＝51.2μs傳輸速率＝10Mb/s時(shí)，一個(gè)時(shí)間槽內(nèi)可發(fā)送512bits，即64字節(jié)（所以也稱一個(gè)時(shí)間槽長度為64字節(jié)）。由此可知：1.沖突只可能在一幀的前64字節(jié)內(nèi)發(fā)生；2.幀長度小于64字節(jié)時(shí)，將無法檢測出沖突；∴以太網(wǎng)規(guī)定，最小幀長度為64字節(jié)3.長度小于64字節(jié)的幀（碎片幀）都是無效幀。想一想：什么情況下會(huì)產(chǎn)生碎片幀？44《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!退避時(shí)間的確定（退避算法）CSMA/CD采用了截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)退避算法算法如下：1.令基本退避時(shí)間T=2a（即時(shí)間槽長度）；2.k=min（重傳次數(shù)，10）；3.r=在[0,1,…,(2k-1)]中隨機(jī)取一個(gè)數(shù)；4.退避時(shí)間=rT。限定最大重傳次數(shù)＝16，若發(fā)送16次仍不成功，則發(fā)送失敗。45《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!2.令牌傳遞（TokenPassing）ABDC站點(diǎn)干線耦合器單向環(huán)點(diǎn)到點(diǎn)鏈路主要用于IEEE802.5令牌環(huán)網(wǎng)

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：點(diǎn)到點(diǎn)鏈路連接，構(gòu)成閉合環(huán)46《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!TokenRing/802.5的操作舉例AT=0T（c）幀循環(huán)一圈后,A將數(shù)據(jù)幀回收并放出空令牌AT=0TData（a）A有數(shù)據(jù)要發(fā)送,它抓住空令牌（b）AT=1A將令牌修改為數(shù)據(jù)幀頭,并加掛數(shù)據(jù)發(fā)送TDataCData目的站點(diǎn)從環(huán)上拷貝數(shù)據(jù)TDataCTDataCTDataC47《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!令牌環(huán)網(wǎng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)——星型環(huán)路ABCDE集線器48《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁!IEEE802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（主要的）傳統(tǒng)以太網(wǎng)：10Mb/s802.3——粗同軸電纜802.3a——細(xì)同軸電纜802.3i——雙絞線802.3j——光纖快速以太網(wǎng)（FE）：100Mb/s802.3u——雙絞線，光纖千兆以太網(wǎng)（GE）：1000Mb/s（1Gb/s）802.3z——屏蔽短雙絞線、光纖802.3ab——雙絞線萬兆以太網(wǎng)（10GE）：10Gb/s802.3ae——光纖49《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁!Ethernet/802.3操作任何站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)都要遵循CSMA/CD協(xié)議；每個(gè)站點(diǎn)都可以接收到所有來自其他站點(diǎn)的數(shù)據(jù)（廣播信道）；只有地址與幀的目的地址相同的站點(diǎn)才接收數(shù)據(jù)；目的站點(diǎn)將復(fù)制該幀，其他站點(diǎn)則忽略該幀。ABCAC發(fā)送幀，目的地址為AABCA復(fù)制該幀A信號(hào)由終端電阻吸收ABCC發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)空閑終端電阻ABCB忽略該幀A50《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁!MAC地址又稱為物理地址，它是網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)的全球唯一的標(biāo)識(shí)符，與其物理位置無關(guān)。注意：MAC地址是在數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行處理，而不是在物理層。網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)的每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口都有一個(gè)MAC地址。MAC地址大多固化在網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)的硬件中。一個(gè)站點(diǎn)允許有多個(gè)MAC地址，個(gè)數(shù)取決于該站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)接口的個(gè)數(shù)。例如：安裝有多塊網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī)；有多個(gè)以太網(wǎng)接口的路由器。網(wǎng)絡(luò)接口的MAC地址可以認(rèn)為就是宿主設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)地址。51《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁!MAC地址的三種類型：單播地址：（I/G＝0）擁有單播地址的幀將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中惟一一個(gè)由單播地址指定的站點(diǎn)?！c(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸多播地址：（I/G＝1）擁有多播地址的幀將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中由組播地址指定的一組站點(diǎn)?！c(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳輸廣播地址：（全1地址，F(xiàn)F-FF-FF-FF-FF-FF）擁有廣播地址的幀將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中所有的站點(diǎn)?！獜V播傳輸注意，以上分類只適用于目的地址。52《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁!細(xì)纜BNC接頭NIC細(xì)纜以太網(wǎng)（10Base2）細(xì)同軸電纜，可靠性稍差無外置收發(fā)器輕便、靈活、成本較低總線型拓?fù)涿慷巫畲箝L度185m每段最多站點(diǎn)數(shù)30≥0.5m網(wǎng)絡(luò)最大跨度925m網(wǎng)絡(luò)最多5個(gè)段

終端匹配器

53《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁!雙絞線的連接標(biāo)準(zhǔn)在以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)中，10Mbps與100Mbps雙絞線系統(tǒng)采用相同的線序：1、2兩根線為一對(duì)，3、6兩根線為另一對(duì)。色標(biāo) Pin# Signal白橙 1 TD+橙 2 TD-白綠 3 RD+藍(lán) 4 不用白藍(lán) 5 不用綠 6 RD-白棕 7 不用棕 8 不用1234567854《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁!光纖以太網(wǎng)

使用光纖介質(zhì)；兩根62.5/125μm多模光纖，收發(fā)各一根星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；通常用于遠(yuǎn)距離網(wǎng)絡(luò)連接；主要類型：FOIRL（光纖中繼器間鏈路）用于連接兩個(gè)HUB（或中繼器）鏈路間最大距離1km10Base-FL（用以替代FOIRL）鏈路間最大距離2km任意兩節(jié)點(diǎn)間的中繼器數(shù)≤6個(gè)光纖與其他介質(zhì)可使用介質(zhì)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換介質(zhì)轉(zhuǎn)換器是可連接不同介質(zhì)的中繼器55《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第55頁!4.4局域網(wǎng)擴(kuò)展什么情況下需要擴(kuò)展？網(wǎng)絡(luò)范圍擴(kuò)大更多的站點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)多個(gè)獨(dú)立的局域網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián)如何擴(kuò)展？主要在三個(gè)層次上物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層56《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第56頁!例：從分離的部門網(wǎng)絡(luò)到統(tǒng)一的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)集線器人力資源部集線器市場部集線器技術(shù)開發(fā)部集線器財(cái)務(wù)部57《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第57頁!在鏈路層上擴(kuò)展局域網(wǎng)網(wǎng)橋/交換機(jī)獨(dú)立的沖突域網(wǎng)段1HUB網(wǎng)段2HUB廣播域58《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第58頁!財(cái)務(wù)部集線器技術(shù)開發(fā)部集線器市場部集線器人力資源部集線器在網(wǎng)絡(luò)層上擴(kuò)展局域網(wǎng)技術(shù)開發(fā)部路由器集線器財(cái)務(wù)部路由器集線器市場部路由器集線器路由器人力資源部集線器企業(yè)網(wǎng)/廣域網(wǎng)59《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第59頁!1.快速以太網(wǎng)（FastEthernet，F(xiàn)E）傳輸速率為100Mb/s的以太網(wǎng)，比傳統(tǒng)以太網(wǎng)快10倍標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.3u拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基于集線器的星形結(jié)構(gòu)；傳輸介質(zhì)只支持雙絞線和光纖；幀結(jié)構(gòu)和介質(zhì)訪問控制方式沿用IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)。提供了10/100Mb/s自適應(yīng)功能；IEEE802.3u定義了4種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn)（p128）100Base-TX：使用兩對(duì)5類雙絞線100Base-FX：使用62.5/125μm多模光纖100Base-T4：使用四對(duì)3類雙絞線100Base-T2：使用兩對(duì)3類雙絞線60《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第60頁!快速以太網(wǎng)的應(yīng)用主干連接需要高帶寬的服務(wù)器和高性能工作站網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、圖形工作站、工程工作站、網(wǎng)管工作站向桌面系統(tǒng)普及10Mb/s10MHUB企業(yè)網(wǎng)100Mb/s100MHUB100Mb/s服務(wù)器100Mb/s小型機(jī)100Mb/s100MHUB61《ch計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)》課件共68頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第61頁!千兆位以太網(wǎng)的特征1000Mb/s，全雙工或半雙工沿用10Mb/s傳統(tǒng)以太網(wǎng)幀格式半雙工仍使用CSMS/CD協(xié)議兼容10Base-T和100Base-T節(jié)點(diǎn)能力的自動(dòng)協(xié)商速率提高到1000Mb/s時(shí)的網(wǎng)絡(luò)跨距問題：為保持兼容，半雙工時(shí)的最小幀長度仍規(guī)定為64字節(jié)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)跨距縮短為不足20米，實(shí)用價(jià)值大大降低！解決方法：1.將時(shí)間槽擴(kuò)展為512字節(jié)（是以前的8倍）；2.“載波擴(kuò)展”技術(shù)：幀長不足512字節(jié)時(shí)，在其后填充特殊的符號(hào)至512字節(jié)；（想一想，是否完美？）“幀突發(fā)”技術(shù)：允許站點(diǎn)連續(xù)發(fā)送多個(gè)短幀解決短幀較多時(shí)網(wǎng)絡(luò)傳輸效率低的問題短幀較多時(shí)將使網(wǎng)絡(luò)傳輸效率大大降低。極端情況下，只有正常時(shí)的12%。使用“幀突發(fā)”技術(shù)后，效率可提高到72%，達(dá)到快速以太網(wǎng)的9