計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)

第6章計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)本章主要內(nèi)容局域網(wǎng)（LAN）概述介質(zhì)訪問控制方法傳統(tǒng)以太網(wǎng)（Ethernet）局域網(wǎng)擴(kuò)展*高速局域網(wǎng)*無線局域網(wǎng)（WLAN）16.1局域網(wǎng)（LAN）概述hubhubhubSwitchServerfarmstationstationsstations1.LAN的特點(diǎn)覆蓋范圍小房間、建筑物、園區(qū)范圍距離≤25km高傳輸速率10Mb/s～1000Mb/s低誤碼率10-8～10-11拓?fù)洌嚎偩€型、星形、環(huán)形介質(zhì)：UTP、Fiber、COAX私有性：自建、自管、自用22.LAN的技術(shù)特征拓?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信號傳輸形式基帶、寬帶33.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4IEEE802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)）5IEEE802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)6局域網(wǎng)的物理層功能：位流的傳輸；同步前序的產(chǎn)生與識別；信號編碼和譯碼。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7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)。8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，幀序號處理，提供某些網(wǎng)絡(luò)層功能。對不同的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）。9PALLC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10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)。116.2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)動態(tài)分配（隨機(jī)接入、受控接入）CSMA/CD、Token-Passing12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131.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！14CSMA/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)送沖突強(qiáng)化信號（Jam）；發(fā)送Jam信號的目的是使所有的站點(diǎn)都能檢測到?jīng)_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。15CSMA/CD操作的流程圖媒體忙？發(fā)送幀碰撞？發(fā)送完？發(fā)送JamN≥16?YesNoNoYes發(fā)送成功Yes發(fā)送失敗No延遲隨機(jī)時(shí)間NoYes發(fā)送碰撞次數(shù)N+116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)，將不會再發(fā)生沖突。這時(shí)，時(shí)間槽→2a。17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傳輸速率為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；所以，以太網(wǎng)規(guī)定的最小幀長度為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：什么情況下會產(chǎn)生碎片幀？18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)，傳輸速率與網(wǎng)絡(luò)跨距成反比；傳輸率固定時(shí)，網(wǎng)絡(luò)跨距與最小幀長度成正比；網(wǎng)絡(luò)跨距固定時(shí)，傳輸率與最小幀長度成正比。

非常重要的結(jié)論！19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。最大重傳次數(shù)限定為16，若發(fā)送16次仍不成功，則發(fā)送失敗。20CSMA/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（40％以內(nèi)）時(shí)，有較好的性能延遲較小網(wǎng)絡(luò)負(fù)載重時(shí)，性能急劇下降沖突數(shù)量增加各工作站需要頻繁執(zhí)行重發(fā)操作大量的重發(fā)操作反過來又使沖突率進(jìn)一步增加網(wǎng)絡(luò)延遲增大延遲時(shí)間不可預(yù)計(jì)（非確定性延遲）212.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)22TokenRing/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)。23TokenRing/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)TDataCTDataCTDataC24IEEE802.5的幀結(jié)構(gòu)令牌幀數(shù)據(jù)幀/控制幀起始訪問控制幀控制目的地址源地址數(shù)據(jù)FCS結(jié)束幀狀態(tài)1112/62/6≥0411PPP

T

M

RRR優(yōu)先級位令牌位監(jiān)督位預(yù)約位起始訪問控制結(jié)束111訪問控制字段包括：優(yōu)先級位與優(yōu)先級預(yù)約位。令牌位：幀類型標(biāo)識。

0：令牌幀；

1：信息/控制幀監(jiān)督位：防止無效幀無限循環(huán)。25令牌環(huán)網(wǎng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)——星形環(huán)路ABCDE集線器266.3傳統(tǒng)以太網(wǎng)以太網(wǎng)的產(chǎn)生與發(fā)展20世紀(jì)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?！皫в袥_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…27IEEE802.3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)（GbE）：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)：10Gb/s802.3ae——光纖28以太網(wǎng)的物理層選項(xiàng)與標(biāo)識方法速率、信號方式、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-TUTP

10Base-FMMF快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)100Base-TUTP100Base-FMMF/SMF1000Base-XSTP/MMF/SMF1000Base-TUTP29Ethernet/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A30Ethernet/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)31MAC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。32IEEE802.3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)識符EI，由廠商自行分配給所生產(chǎn)的每一塊網(wǎng)卡或設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接口。也可以是2個(gè)字節(jié)，但2字節(jié)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33MAC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)。——點(diǎn)對點(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。34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35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

36雙絞線（UTP），兩頭壓接RJ45連接器；所有站點(diǎn)都與HUB（集線器）相連接；

HUB的作用：信號放大與整形星形拓?fù)?，但邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)仍然是總線。輕便、安裝密度高、便于維護(hù)NICHUB每段最大長度100m多臺HUB級連可以支持更多站點(diǎn)雙絞線以太網(wǎng)（10Base-T）37雙絞線的連接標(biāo)準(zhǔn)在以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)中，10Mb/s與100Mb/s雙絞線系統(tǒng)采用相同的線序：1、2兩根線為一對，3、6兩根線為另一對。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1234567838當(dāng)兩個(gè)HUB連接時(shí)，要使用交叉連接方法。兩臺微機(jī)直接連接時(shí)，也可參考此接法。39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40全雙工以太網(wǎng)收、發(fā)使用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)。416.4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42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)43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44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。45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46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。47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)486.5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：對主干帶寬的需求20世紀(jì)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491.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)100Base-TX：使用兩對5類雙絞線（最常用）100Base-FX：使用62.5/125μm多模光纖100Base-T4：使用四對3類雙絞線100Base-T2：使用兩對3類雙絞線50100Base-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.100m51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/s100MHUB522.千兆位以太網(wǎng)和萬兆位以太網(wǎng)千兆位以太網(wǎng)（GigabitEthernet，GbE）為什么需要千兆以太網(wǎng)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/100m53千兆位以太網(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95％。鏈路兩端的節(jié)點(diǎn)必須各自向?qū)Ψ酵ǜ孀约旱哪芰Γㄋ俣取⑽锢韺宇愋?、?全雙工）并自動選擇合適的工作模式。54千兆以太網(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55千兆以太網(wǎng)的物理層技術(shù)1000Base-X信號編碼與解碼1000Base-T信號編碼與解碼1000Base-CX短銅纜收發(fā)器1000Base-LX1300nm長波光纖收發(fā)器1000Base-SX850nm短波光纖收發(fā)器1000Base-TUTP收發(fā)器25米2對短屏蔽銅纜5000米9μm單模光纖550/220米50/62.5μm多模光纖100米4對5類UTPMAC子層（全雙工/半雙工）更高層千兆位介質(zhì)無關(guān)接口（GMII）56千兆以太網(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)間允許有多臺千兆設(shè)備，可以構(gòu)造較大范圍的網(wǎng)絡(luò)千兆位交換機(jī)千兆位交換機(jī)千兆位路由器57千兆以太網(wǎng)的應(yīng)用交換機(jī)到交換機(jī)的主干連接；將網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)之間的10/100M鏈路用1000M鏈路代替，可以顯著地提高網(wǎng)絡(luò)的整體性能。

具有高帶寬需求的服務(wù)器集群或某些高性能工作站與網(wǎng)絡(luò)主干之間的連接；通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中配置的千兆以太網(wǎng)卡，可以建立與交換機(jī)之間的1000M連接，極大地提高了服務(wù)器的傳輸帶寬。

企業(yè)網(wǎng)絡(luò)或園區(qū)網(wǎng)絡(luò)的主干；千兆位以太網(wǎng)交換機(jī)能同時(shí)支持多臺100Mb/s交換機(jī)、路由器、集線器和服務(wù)器等設(shè)備。同時(shí)，以千兆位以太網(wǎng)交換機(jī)為核心的主干網(wǎng)絡(luò)能支撐更多的網(wǎng)段，每個(gè)網(wǎng)段有更多的節(jié)點(diǎn)及更高的帶寬。

多機(jī)系統(tǒng)主機(jī)之間的互聯(lián)。58萬兆位以太網(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?；騿文＃┳鳛閭鬏斀橘|(zhì)；支持兩種類型的物理層：10Gb/s局域網(wǎng)物理層和10Gb/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。59速度提高到10Gb/s所遇到的問題不采用特殊措施，網(wǎng)絡(luò)跨距將只有2米若使用“載波擴(kuò)展”（幀長至少4096字節(jié)），短幀的傳輸效率將降低到1.5％同時(shí)使用“幀突發(fā)”，最大效率也只能達(dá)到30％“載波擴(kuò)展”的額外開銷使吞吐率下降，沖突概率增大解決方法前提：保持與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容、低功耗和低成本拋棄CSMA/CD，只工作在全雙工方式只使用光纖介質(zhì)（雙絞線成本太高）萬兆位以太網(wǎng)的應(yīng)用主要是作為大型網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)連接，目前尚不支持與端用戶的直接連接。

603.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:雙連站DAS:雙連站

FDDI環(huán)的連接方式61FDDI的自修復(fù)功能正常情況下，僅主環(huán)工作，次環(huán)用于備份。當(dāng)主環(huán)出現(xiàn)故障時(shí)，F(xiàn)DDI在能夠自動重新配置，使網(wǎng)絡(luò)流量繞過主環(huán)中的故障點(diǎn)從備份環(huán)中通過。

62FDDI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100Mb/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。63為什么需要無線網(wǎng)絡(luò)?有線網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)臨時(shí)組網(wǎng)不方便如運(yùn)動會、軍事演習(xí)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)要跨越公共場合時(shí)布線很麻煩難于解決移動站點(diǎn)問題無線網(wǎng)絡(luò)可以很好地解決以上問題無線網(wǎng)絡(luò)類型很多，如電信移動網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)（WLAN）等6.6無線局域網(wǎng)64無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用在布線不方便或者不可能的情況組建網(wǎng)絡(luò)漫游訪問不同建筑物中的局域網(wǎng)之間的無線互聯(lián)電視機(jī)、機(jī)頂盒、筆記本電腦/臺式電腦和大容量存儲設(shè)備之間的數(shù)據(jù)/視頻流傳輸家庭網(wǎng)絡(luò)65無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)WLAN，采用無線傳輸技術(shù)的局域網(wǎng)IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)，1997年發(fā)布工作頻帶2.4GHz，最大傳輸速率2Mb/s1999年9月，802.11a和802.11b802.11a：工作頻帶5.8GHz，最大傳輸速率54Mb/s802.11b：工作頻帶2.4GHz，最大傳輸速率11Mb/s2003年6月，802.11g工作頻帶2.4GHz，最大傳輸速率54Mb/s2007年3月，802.11n（草案2.0版本）工作頻帶2.4GHz/5GHz，最大傳輸速率約為300Mb/s66無線局域網(wǎng)的物理層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的拓?fù)湟蕾囉谝粋€(gè)服務(wù)訪問點(diǎn)（AP）或一個(gè)有線網(wǎng)絡(luò)適合于免布線的辦公室環(huán)境和家庭無線網(wǎng)絡(luò)無基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的拓?fù)溆址Q為臨時(shí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（AdHocNetwork）不依賴于服務(wù)訪問點(diǎn)或有線網(wǎng)絡(luò)，由無線站點(diǎn)通過相互關(guān)聯(lián)臨時(shí)組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)適合于需要臨時(shí)搭建網(wǎng)絡(luò)的場合67WLAN中的AP與BSSAP（無線接入點(diǎn)，AccessPoint）是WLAN中的“無線基站”，類似有線網(wǎng)絡(luò)中的HUBAP的功能：站點(diǎn)之間的信息轉(zhuǎn)發(fā)WLAN與有線局域網(wǎng)之間的“橋接器”BSS（基本服務(wù)集，BasicServiceSet）是一個(gè)地理區(qū)