網(wǎng)絡(luò)第7章課件

7.2以太網(wǎng)7.5異步傳輸模式（ATM）7.6幀中繼7.1IEEE局域網(wǎng)通信協(xié)議

局域網(wǎng)(LAN)是在有限的地理范圍內(nèi)連接許多獨(dú)立設(shè)備，使它們相互之間直接進(jìn)行通信的系統(tǒng)。局域網(wǎng)出現(xiàn)不久，其產(chǎn)品的數(shù)量和品種迅速增加，迫切要求局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化，以便用戶設(shè)備和局域網(wǎng)互連。

7.1.1IEEE局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)1980年2月IEEE（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers電子電氣工程師協(xié)會(huì))成立了802局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)，IEEE制訂的有關(guān)局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，主要指的是IEEE802標(biāo)準(zhǔn)。7.1.2IEEE局域網(wǎng)參考模型

①IEEE802與OSI的關(guān)系

LLCMAC邏輯鏈路控制(LLC)子層是IEEE802數(shù)據(jù)鏈路層的上子層，它對(duì)于所有的LAN協(xié)議來(lái)說(shuō)都是相同的。媒體訪問(wèn)控制(MAC)子層解決共享介質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)使用問(wèn)題。它包含了將數(shù)據(jù)從一個(gè)地方傳送到另一個(gè)地方所必需的同步，標(biāo)記，流量和差錯(cuò)控制的規(guī)范，同時(shí)也包括下一個(gè)站點(diǎn)的物理地址。②802與OSI的層次對(duì)應(yīng)關(guān)系

LLC-PDU與HDLC類似，包含四個(gè)域：目的服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)(DSAP)、源服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)(SSAP)、控制域和信息域。DSAP和SSAP是LLC所使用的地址，SAP叫服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)。用來(lái)標(biāo)明接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)上的協(xié)議棧。

LLC幀的類型分為三種：

信息幀、監(jiān)控幀和無(wú)編號(hào)幀監(jiān)控幀用于應(yīng)答和流量控制。共有三種形式的監(jiān)控幀：接收就緒幀（RR）；拒絕幀（REJ）；接收未就緒幀（RNR）；7.2以太網(wǎng)以太網(wǎng)是由Digital公司、Intel公司和Xerox公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的。IEEE802.3定義了兩個(gè)類別：基帶和寬帶基帶類使用數(shù)字信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)，基帶以太網(wǎng)使用曼徹斯特編碼。寬帶類使用模擬信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)。IEEE將基帶類劃分為5個(gè)不同的標(biāo)準(zhǔn)：10base5、10base-T和100base-T等。開(kāi)頭數(shù)字指明了數(shù)據(jù)傳輸速率；最后的數(shù)字或字母(5,2,T)指明了最大電纜長(zhǎng)度或電纜的類別；base指明的是基帶傳輸.IEEE定義了一個(gè)寬帶類標(biāo)準(zhǔn)：10broad36,用于小區(qū)網(wǎng)絡(luò)連接.IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展1982年802.310Base51985年802.3a10Base21990年802.3i10BaseT1993年802.3j10BaseF1995年802.3u100BaseT1997年802.3x全雙工以太網(wǎng)1998年802.3z1000BaseX2000年802.3ab1000BaseT2002年802.3ae10G

7.2.1以太網(wǎng)訪問(wèn)模式在LAN中，多個(gè)用戶在沒(méi)有任何控制的情況下同時(shí)訪問(wèn)一條線路時(shí)，會(huì)存在由于不同信號(hào)疊加而相互破壞的情況。這就是沖突。為了使沖突發(fā)生的可能性最小，需要有一種機(jī)制來(lái)協(xié)調(diào)通信。以太網(wǎng)的媒體訪問(wèn)控制機(jī)制稱為帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)(CSMA/CD)CSMA/CD的發(fā)展：MA-〉CSMA-〉CSMA/CDCSMA可分為三種:(1)非堅(jiān)持CSMA(2)堅(jiān)持CSMA(3)P-堅(jiān)持CSMA(1)非堅(jiān)持CSMA的算法如下：如果鏈路是空閑的，則可以發(fā)送。如果鏈路是忙的，則等待一段時(shí)間。(2)堅(jiān)持CSMA的算法如下：如果鏈路是空閑的，則可以發(fā)送。如果鏈路是忙的，則繼續(xù)偵聽(tīng)，直到檢測(cè)到鏈路空閑，立即發(fā)送。如果有沖突則等待隨機(jī)的時(shí)間。(3)P-堅(jiān)持CSMA的算法如下：如果鏈路是空閑的，則以P的概率發(fā)送，而以(1-P)的概率延遲一個(gè)時(shí)間單位。如果鏈路是忙的，繼續(xù)偵聽(tīng)直至鏈路空閑。CSMA/CD的算法描述：(1)如果鏈路是空閑的，則可以發(fā)送并同時(shí)檢測(cè)沖突。(2)如果鏈路是忙的，則繼續(xù)偵聽(tīng)，直到檢測(cè)到鏈路空閑。(3)如果在發(fā)送過(guò)程中檢測(cè)到?jīng)_突，則停止當(dāng)前幀的發(fā)送，發(fā)阻塞信號(hào)，等待一段選定的時(shí)間。退避算法：(1)對(duì)每一個(gè)幀，當(dāng)?shù)谝淮伟l(fā)生沖突時(shí)，設(shè)置參數(shù)L=2；(2)退避間隔取1到L個(gè)時(shí)間片中的一個(gè)隨機(jī)數(shù)。一個(gè)時(shí)間片等于鏈路上最大傳輸延遲的2倍。(3)當(dāng)幀重復(fù)發(fā)生一次沖突時(shí)，則將參數(shù)L加倍。L的最大值為1024。即當(dāng)L增加到1024時(shí)，L不再增加。用于檢測(cè)沖突的時(shí)間等于任意兩個(gè)站點(diǎn)之間最大的傳播延遲的兩倍。最短幀長(zhǎng)的計(jì)算公式：Lmin=2S×R/VLmin：最短數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)（bit）S：任意兩站點(diǎn)間的最大距離（m）R：數(shù)據(jù)傳輸速率（Mbps）V：電子傳播速度（200m/us）

沖突是半雙工通信的副產(chǎn)品。半雙工意味著一臺(tái)設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，其它設(shè)備只能處于接收狀態(tài)。用集線器組成更大的局域網(wǎng)

都在一個(gè)碰撞域中一系三系二系主干集線器一個(gè)更大的碰撞域碰撞域交換機(jī)使各網(wǎng)段成為

隔離開(kāi)的碰撞域

B2B1碰撞域碰撞域碰撞域ABCDEF例題電纜長(zhǎng)2km,數(shù)據(jù)傳輸率10Mbps,信號(hào)傳播速度200m/us,求允許的最短幀長(zhǎng)？答：L=2×2000m×10b/us÷200m/us=200bit系統(tǒng)跨距:兩個(gè)站點(diǎn)的最大距離.Lmin=2S×R/V以太網(wǎng)規(guī)定的最短幀長(zhǎng)為64字節(jié).可以計(jì)算出他的最大系統(tǒng)跨距.7.2.2以太網(wǎng)MAC幀格式

前導(dǎo)碼：包含7個(gè)字節(jié)，在這個(gè)域中，1和0交替出現(xiàn)，警告系統(tǒng)接收即將到來(lái)的數(shù)據(jù)幀，同時(shí)使系統(tǒng)能夠調(diào)整同步輸入時(shí)鐘。幀起始分界符(SFD):幀起始分界符標(biāo)記了幀的開(kāi)始。它只有一個(gè)字節(jié)，模式是“10101011”，SFD通知接收方后面所有的內(nèi)容都是數(shù)據(jù)。目的地址(DA)：DA域?yàn)?個(gè)字節(jié)，標(biāo)記了數(shù)據(jù)幀下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的物理地址。源地址(SA)：SA域也分配了6個(gè)字節(jié)。它包含了最后一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)此幀的設(shè)備的物理地址。也是上個(gè)節(jié)點(diǎn)的物理地址。LLC-PDU的長(zhǎng)度/類型：該字節(jié)指出了LLC-PDU的字節(jié)數(shù)，即LLC-PDU域中的有效字節(jié)數(shù)。對(duì)于以太網(wǎng)幀,該字段表示類型.如何兼容以太網(wǎng)幀和IEEE802.3幀:如果該字段大于5DC（1500），那么這個(gè)域表示類型（例如：0800表示IP協(xié)議，0806表示ARP協(xié)議等）。為了使CSMA/CD協(xié)議的正常操作，需要一個(gè)最小幀長(zhǎng)度64字節(jié)。LLC-PDU:以太網(wǎng)MAC幀將802.2的整個(gè)幀作為透明數(shù)據(jù)包含了進(jìn)來(lái)。該域的長(zhǎng)度可以從46到1500字節(jié)不等。如果長(zhǎng)度字段大于5DC，該字段攜帶的是上層協(xié)議數(shù)據(jù)。CRC:MAC幀的最后一個(gè)域是差錯(cuò)檢測(cè)，占32位，用CRC。以太網(wǎng)MAC幀物理層MAC層110110101011前同步碼幀開(kāi)始定界符7字節(jié)1字節(jié)…8字節(jié)插入IP層目的地址源地址類型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)MAC幀以太網(wǎng)的MAC

幀格式

7.2.3以太網(wǎng)種類①10base5：粗纜以太網(wǎng)

②10base2：細(xì)纜以太網(wǎng)

③10base-T：雙絞線以太網(wǎng)④快速以太網(wǎng)(100Base-T)使用了和10base-T相同的MAC協(xié)議和幀格式，與10base-T的不同點(diǎn)是，編碼系統(tǒng)為了適應(yīng)100Mbps的速率要求改為4B/5B編碼。MAC幀格式仍然是802.3標(biāo)準(zhǔn)。保持最短幀長(zhǎng)不變，但將一個(gè)網(wǎng)段的最大電纜長(zhǎng)度減小到100m。幀間時(shí)間間隔從原來(lái)的9.6s改為現(xiàn)在的0.96s。7.4其他局域網(wǎng)技術(shù)令牌環(huán)網(wǎng)令牌總線網(wǎng)FDDI網(wǎng)7.4.1令牌環(huán)網(wǎng)每個(gè)站點(diǎn)只有在輪到自己發(fā)送的時(shí)候才能發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)輪到一次只能發(fā)送一幀數(shù)據(jù)。這種機(jī)制稱為令牌傳遞。令牌是一個(gè)簡(jiǎn)單的幀，繞著環(huán)從一個(gè)站點(diǎn)傳送到另外一個(gè)站點(diǎn)。環(huán)上的站點(diǎn)只有在擁有令牌的時(shí)候才能發(fā)送數(shù)據(jù)。物理層采用差分曼切斯特編碼.①令牌環(huán)網(wǎng)訪問(wèn)模式:令牌傳遞每當(dāng)網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)，它便傳播一個(gè)令牌，令牌是一個(gè)簡(jiǎn)單的幀，它只有三個(gè)字節(jié)。這個(gè)令牌按順序從一個(gè)NIC傳送到另一個(gè)NIC，直到遇到一個(gè)需要發(fā)送數(shù)據(jù)的站點(diǎn)。當(dāng)數(shù)據(jù)幀回到它的發(fā)送站點(diǎn)時(shí)，發(fā)送站點(diǎn)發(fā)現(xiàn)該幀的源地址和自己的地址相同，于是就檢查該數(shù)據(jù)幀的最后一個(gè)域(幀狀態(tài)域FS)，如果該幀的最后一個(gè)域中的相關(guān)信息被設(shè)置，發(fā)送站點(diǎn)就明白這個(gè)幀已經(jīng)被接收了。發(fā)送站點(diǎn)于是就丟棄該幀，同時(shí)將令牌釋放回環(huán)里。②令牌環(huán)的MAC幀格式

令牌環(huán)有三種類型的幀：數(shù)據(jù)幀，令牌幀和異常終止幀數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀有九個(gè)域分別是：起始分界符SD、訪問(wèn)控制AC、幀控制FC、目的地址DA、源地址SA、LLC-PDU、CRC、結(jié)束分界符ED和幀狀態(tài)FS。起始分界符SD：SD是一個(gè)字節(jié)長(zhǎng)，用來(lái)警告接收站點(diǎn)一個(gè)幀即將到來(lái)，SD的格式為JK0JK000JK為違法碼.J:開(kāi)始和比特中間沒(méi)跳變.K:比特中間沒(méi)跳變.訪問(wèn)控制AC：AC域?yàn)橐粋€(gè)字節(jié)長(zhǎng),其比特模式為PPPTMRRR。PPP是三位優(yōu)先級(jí),T是用來(lái)指明該幀是令牌幀還是數(shù)據(jù)幀。M是監(jiān)控位,用來(lái)防止永久循環(huán)的幀在網(wǎng)中存在。RRR是預(yù)留位,由希望對(duì)下一個(gè)令牌作預(yù)留的站點(diǎn)來(lái)填寫(xiě)。幀控制FC：FC域?yàn)橐粋€(gè)字節(jié)長(zhǎng)，其中第一位是類型位,用來(lái)指明LLC-PDU域中的信息是數(shù)據(jù)信息還是控制信息。其他七位是特殊信息,包含了在令牌環(huán)邏輯中所使用的信息。目的地址DA：六個(gè)字節(jié)的DA域包含了幀的下一個(gè)目標(biāo)的物理地址。源地址SA：SA為六個(gè)字節(jié)，包含了發(fā)送該幀的站點(diǎn)的物理地址。LLC—PDU：最大長(zhǎng)度為4500字節(jié)。CRC：CRC域?yàn)?字節(jié)，包含CRC-32差錯(cuò)檢測(cè)序列。結(jié)束分界符ED：ED域是第二個(gè)標(biāo)記域，一個(gè)字節(jié)長(zhǎng)，指明了發(fā)送者數(shù)據(jù)或控制信息的結(jié)束。其比特模式為JK1JK1IE。E為錯(cuò)誤檢測(cè)位，任何中間站點(diǎn)檢測(cè)到任何錯(cuò)誤，就將該位置位。I用于多幀傳送中使用，該位置位表示還有后續(xù)的幀要傳送，此幀不是最后一幀。幀狀態(tài)FS：幀的最后一個(gè)字節(jié)是FS域。其比特模式為ACrrACrr，其中r沒(méi)有定義。A和C由接收者來(lái)設(shè)置，A被置位表示地址被識(shí)別，C被置位表示幀被接收者拷貝。令牌幀令牌幀只包含了三個(gè)域：SD、AC、ED。SD指明幀即將到來(lái)，AC除指明此幀是令牌之外，還包括一個(gè)優(yōu)先級(jí)域和預(yù)留域。ED域指明了幀的結(jié)束。7.4.3FDDI光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）是一個(gè)由ANSI和ITU-T(ITU-TX.3)制定的標(biāo)準(zhǔn)化局域網(wǎng)協(xié)議。它支持100Mbps的數(shù)據(jù)速率，環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。①FDDI編碼機(jī)制:FDDI使用一種特殊的編碼機(jī)制，該機(jī)制稱為4比特/5比特（4B/5B）編碼。在這個(gè)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的每4個(gè)比特先編碼為5個(gè)比特，然后采用NRZ-I編碼成信號(hào)，NRZ-I在這里使用1反轉(zhuǎn)。NRZ-I在數(shù)據(jù)單元中含有一長(zhǎng)串0的情況下，可能會(huì)丟失同步。4B/5B編碼將每個(gè)4比特?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為不包含超過(guò)連續(xù)兩個(gè)0的5比特單元。數(shù)據(jù)序列編碼序列數(shù)據(jù)序列編碼序列0000111101000100100001010011001100110010101001010101100011101011011101110100010101100110100101010111101110110110011101110111000111011111111111017.5異步傳輸模式(ATM)異步傳輸模式(ATM)是由ATM論壇設(shè)計(jì)的信元中繼協(xié)議，被ITU-T所接受。雖然ATM最初是為WAN設(shè)計(jì)的，但現(xiàn)在，ATM也廣泛用于局域網(wǎng)中。

7.5.1ATM的設(shè)計(jì)目標(biāo)為新的高速傳輸介質(zhì)和設(shè)備提供新的適合的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在不降低現(xiàn)有系統(tǒng)效率或更換現(xiàn)有系統(tǒng)的情況下，在它們之間提供廣域網(wǎng)連接新系統(tǒng)必須能夠支持現(xiàn)有的電信體系，并和它們協(xié)同工作

新系統(tǒng)必須是面向連接的，這樣才能保證順序和可預(yù)測(cè)的傳輸

7.5.2ATM應(yīng)用適配層ATM標(biāo)準(zhǔn)定義了一系列和OSI模型不相類似的層AAL業(yè)務(wù)屬性分類A類—恒定比特速率(CBR)業(yè)務(wù)、端到端有定時(shí)要求、面向連接。

B類—可變比特速率(VBR)業(yè)務(wù)、端到端有定時(shí)要求，面向連接。C類—可變比特速率(VBR)業(yè)務(wù)、端到端無(wú)定時(shí)要求，面向連接。D類—可變比特速率(VBR)業(yè)務(wù)、端到端無(wú)定時(shí)要求，無(wú)連接。7.5.3ATM層ATM層提供了路由、交通管理和復(fù)用服務(wù)。它按照以下方式處理輸出通信：從AAL層接受48字節(jié)的信息段，然后通過(guò)添加5字節(jié)的報(bào)文頭將它們轉(zhuǎn)換為53字節(jié)的信元。ATM層信元報(bào)文頭格式：ATM信元有兩種格式一種格式的信元用于用戶網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)另一種格式的信元用于網(wǎng)絡(luò)到網(wǎng)絡(luò)的接口(NNI)(GFC)一般流量控制：4比特的GFC域在UNI中提供了流量控制。(VPI)虛通路標(biāo)識(shí)：VPI在UNI信元中是8位，而在NNI信元中是12位。(VCI)虛通道標(biāo)識(shí)：VCI在UNI信元和在NNI信元中都是16位。(PT)有效數(shù)據(jù)類型：3比特的PT域中，第一個(gè)比特定義了信元中有效數(shù)據(jù)是用戶信息還是管理信息。(CLP)信元丟失優(yōu)先級(jí):1個(gè)比特的CLP是實(shí)現(xiàn)擁塞控制的。1是高優(yōu)先級(jí).(HEC)報(bào)文頭校驗(yàn),采用CRC校驗(yàn).VPIVCIV