第3章使用廣播信道數(shù)據(jù)鏈路層

第3章使用廣播信道數(shù)據(jù)鏈路層第一頁(yè)，共51頁(yè)。復(fù)習(xí)使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路和幀封裝成幀、透明傳輸和差錯(cuò)檢測(cè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP特點(diǎn)幀格式工作狀態(tài)提問(wèn)：P105習(xí)題第1、4題第二頁(yè)，共51頁(yè)。第3章數(shù)據(jù)鏈路層

3.3使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層掌握局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)理解局域網(wǎng)基本組成掌握局域網(wǎng)介質(zhì)訪問(wèn)方法第三頁(yè)，共51頁(yè)。3.3.1局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，簡(jiǎn)稱(chēng)LAN）是指在某一區(qū)域內(nèi)由多臺(tái)計(jì)算機(jī)互聯(lián)成的計(jì)算機(jī)組。局域網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)文件管理、應(yīng)用軟件共享、打印機(jī)共享、掃描儀共享、工作組內(nèi)的日程安排、電子郵件和傳真通信服務(wù)等功能。第四頁(yè)，共51頁(yè)。1.局域網(wǎng)特點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍比較??；數(shù)據(jù)的傳輸速率比較高，一般為1Mbps～1000Mbps；具有較低的延遲和誤碼率,誤碼率通常在10-11～10-8；局域網(wǎng)的經(jīng)營(yíng)權(quán)和管理權(quán)屬于某個(gè)單位；便于安裝、維護(hù)和擴(kuò)充，建網(wǎng)成本低、周期短；第五頁(yè)，共51頁(yè)。局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)能方便地共享昂貴的外部設(shè)備、主機(jī)以及軟件便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和逐漸地演變，各設(shè)備的位置可靈活調(diào)整和改變提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性第六頁(yè)，共51頁(yè)。局域網(wǎng)在家庭中的應(yīng)用文件的共享外部設(shè)備的共享Internet共享聯(lián)機(jī)游戲……第七頁(yè)，共51頁(yè)。局域網(wǎng)在校園中的應(yīng)用多媒體教學(xué)網(wǎng)絡(luò)學(xué)校學(xué)生信息管理……第八頁(yè)，共51頁(yè)。局域網(wǎng)在辦公中的應(yīng)用企業(yè)內(nèi)部的文件共享、打印共享服務(wù)提高企業(yè)的辦公自動(dòng)化水平使企業(yè)局域網(wǎng)與Internet相連……第九頁(yè)，共51頁(yè)。2.常見(jiàn)的局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型拓?fù)淇偩€拓?fù)洵h(huán)型拓?fù)錁?shù)型拓?fù)涞谑?yè)，共51頁(yè)。（1）星型拓?fù)涞谑豁?yè)，共51頁(yè)。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)工作原理在星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，每個(gè)結(jié)點(diǎn)都通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)通信線路與中心結(jié)點(diǎn)連接，結(jié)點(diǎn)間的通信都通過(guò)中心結(jié)點(diǎn)進(jìn)行。中心結(jié)點(diǎn)通常是集線器或交換機(jī)。

第十二頁(yè)，共51頁(yè)。星型拓?fù)洹獌?yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管理方便，可擴(kuò)充性強(qiáng)，組網(wǎng)容易缺點(diǎn)：成本較高，中央結(jié)點(diǎn)故障全網(wǎng)停工第十三頁(yè)，共51頁(yè)。（2）總線拓?fù)渫S電纜第十四頁(yè)，共51頁(yè)。總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)工作原理網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備通過(guò)連接器并行連接到一個(gè)傳輸電纜(通常稱(chēng)之為“總線”)上，并在兩端加裝一個(gè)稱(chēng)之為“終接器”的組件。

總線型網(wǎng)絡(luò)所采用的傳輸介質(zhì)一般也是同軸電纜(包括粗纜和細(xì)纜)，現(xiàn)在也有采用光纜作為總線型傳輸介質(zhì)的。結(jié)點(diǎn)之間按廣播方式通信，一個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)出的信息，總線上的其它結(jié)點(diǎn)均可“收聽(tīng)”到。第十五頁(yè)，共51頁(yè)?？偩€拓?fù)洹獌?yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布線容易、可靠性較高，易于擴(kuò)充，是局域網(wǎng)常采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。最著名的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是以太網(wǎng)（Ethernet）。缺點(diǎn)：所有的數(shù)據(jù)都需經(jīng)過(guò)總線傳送，總線成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的瓶頸；出現(xiàn)故障診斷較為困難。第十六頁(yè)，共51頁(yè)。（3）環(huán)型拓?fù)涞谑唔?yè)，共51頁(yè)。環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)工作原理在環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，所有結(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)通信線路連接成閉合環(huán)路。每個(gè)結(jié)點(diǎn)能夠接收同一條鏈路傳來(lái)的數(shù)據(jù)，當(dāng)消息中的目標(biāo)地址與通過(guò)某結(jié)點(diǎn)的地址相同時(shí)，該消息就被該結(jié)點(diǎn)復(fù)制下來(lái)，繼續(xù)向下傳遞，直到回到原發(fā)送結(jié)點(diǎn)為止。第十八頁(yè)，共51頁(yè)。環(huán)型拓?fù)洹獌?yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：有效避免沖突；消息單向傳輸，不需要路徑選擇。缺點(diǎn)：環(huán)中任何一段故障都會(huì)使結(jié)點(diǎn)之間通信受阻；故障檢測(cè)困難。環(huán)線拓?fù)渲饕獞?yīng)用于寬帶高速網(wǎng)絡(luò)第十九頁(yè)，共51頁(yè)。（4）樹(shù)型拓?fù)涞诙?yè)，共51頁(yè)。樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)工作原理樹(shù)型結(jié)構(gòu)是總線型結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展，它是在總線網(wǎng)上加上分支形成的，其傳輸介質(zhì)可有多條分支，但不形成閉合回路。樹(shù)型網(wǎng)是一種分層網(wǎng)，其結(jié)構(gòu)可以對(duì)稱(chēng)，聯(lián)系固定，具有一定容錯(cuò)能力，一般一個(gè)分支和結(jié)點(diǎn)的故障不影響另一分支結(jié)點(diǎn)的工作。任何一個(gè)結(jié)點(diǎn)送出的信息都由根接收后重新發(fā)送到所有的結(jié)點(diǎn)，可以傳遍整個(gè)傳輸介質(zhì)，也是廣播式網(wǎng)絡(luò)。第二十一頁(yè)，共51頁(yè)。樹(shù)型拓?fù)洹獌?yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：易于擴(kuò)展，故障隔離較容易。缺點(diǎn)：各個(gè)結(jié)點(diǎn)對(duì)根的依賴(lài)性大，對(duì)根的可靠性要求高第二十二頁(yè)，共51頁(yè)。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇經(jīng)濟(jì)性——安裝與維護(hù)費(fèi)用靈活性——靈活性與可擴(kuò)充性可靠性——故障檢測(cè)和故障隔離的方便性第二十三頁(yè)，共51頁(yè)。3.局域網(wǎng)的發(fā)展傳統(tǒng)以太網(wǎng)（2.94Mb/s,10Mb/s）快速以太網(wǎng)（100Mb/s）吉比特以太網(wǎng)（1Gb/s）10吉比特以太網(wǎng)（10Gb/s）以太網(wǎng)在局域網(wǎng)市場(chǎng)上占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)現(xiàn)在以太網(wǎng)幾乎成為局域網(wǎng)的同義詞第二十四頁(yè)，共51頁(yè)。4.局域網(wǎng)使用的傳輸介質(zhì)雙絞線：1-2Mb/s,10Mb/s,100Mb/s,1Gb/s50Ω同軸電纜：10Mb/s75Ω同軸電纜：幾百M(fèi)b/s光纖：10Mb/s,100Mb/s,1Gb/s,10Gb/s第二十五頁(yè)，共51頁(yè)。5.IEEE802標(biāo)準(zhǔn)為規(guī)范局域網(wǎng)技術(shù)，使不同系統(tǒng)能夠交換信息，美國(guó)電氣和電子工程師學(xué)會(huì)IEEE（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers)在1980年2月專(zhuān)門(mén)成立了機(jī)構(gòu)來(lái)制定局域網(wǎng)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并按成立時(shí)間取名為“IEEE802局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)”，簡(jiǎn)稱(chēng)“IEEE802委員會(huì)”。第二十六頁(yè)，共51頁(yè)。IEEE802標(biāo)準(zhǔn)的主要成員802.3-CSMA/CD（以太網(wǎng)）802.4-TokenBus（令牌總線）802.5-TokenRing（令牌環(huán)）802.7–寬帶技術(shù)802.11–無(wú)線局域網(wǎng)802.15–無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)802.1q-虛擬局域網(wǎng)一般情況下，我們將802.3局域網(wǎng)都稱(chēng)為以太網(wǎng)第二十七頁(yè)，共51頁(yè)。6.局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)是一種通信網(wǎng)絡(luò)，只涉及到OSI模型中的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，不涉及高層的內(nèi)容

7.應(yīng)用層6.表示層5.會(huì)話層4.運(yùn)輸層3.網(wǎng)絡(luò)層2.數(shù)據(jù)鏈路層1.物理層高層LLC子層MAC子層物理層OSI參考模型IEEE802參考模型局域網(wǎng)第二十八頁(yè)，共51頁(yè)。局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)中為什么沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)層？局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且各個(gè)站點(diǎn)共享傳輸信道，在任意兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間只有唯一的一條鏈路，不需要進(jìn)行路由選擇，所以在局域網(wǎng)中不單獨(dú)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)層。第二十九頁(yè)，共51頁(yè)。局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)物理層——原始比特流的傳送、局域網(wǎng)所使用的信號(hào)、編碼、傳輸介質(zhì)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和傳輸速率。數(shù)據(jù)鏈路層LLC子層——邏輯鏈路控制，負(fù)責(zé)與硬件無(wú)關(guān)的功能，包括數(shù)據(jù)鏈路的建立和釋放、LLC幀的封裝和拆卸、差錯(cuò)控制、提供與高層的接口等。

MAC子層——媒體接入控制，提供LLC層和物理層的接口,主要用來(lái)解決多個(gè)結(jié)點(diǎn)如何使用共享介質(zhì)的問(wèn)題。第三十頁(yè)，共51頁(yè)。MAC子層局域網(wǎng)中的多個(gè)設(shè)備共享公共傳輸媒體，在設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，首先要解決由哪些設(shè)備占有媒體的問(wèn)題，所以局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層必須設(shè)置媒體接入控制功能。第三十一頁(yè)，共51頁(yè)。LLC子層由于局域網(wǎng)采用的媒體有多種，對(duì)應(yīng)的媒體接入控制方法也有多種，為了使數(shù)據(jù)幀的傳送獨(dú)立于所采用的物理媒體和媒體接入控制方法，IEEE802標(biāo)準(zhǔn)特意把LLC獨(dú)立出來(lái)形成一個(gè)單獨(dú)子層。與接入到傳輸媒體有關(guān)的內(nèi)容都放在MAC子層，而LLC子層則與傳輸媒體無(wú)關(guān)，不管采用何種協(xié)議的局域網(wǎng)對(duì)LLC子層來(lái)說(shuō)都是透明的。

第三十二頁(yè)，共51頁(yè)。局域網(wǎng)對(duì)LLC子層

是透明的局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層物理層站點(diǎn)1網(wǎng)絡(luò)層物理層邏輯鏈路控制LLCLLC媒體接入控制MACMAC數(shù)據(jù)鏈路層站點(diǎn)2LLC子層看不見(jiàn)下面的局域網(wǎng)第三十三頁(yè)，共51頁(yè)。3.3.2局域網(wǎng)基本組成硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)第三十四頁(yè)，共51頁(yè)。1.硬件系統(tǒng)（1）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下為客戶(hù)提供某種服務(wù)的專(zhuān)用高性能計(jì)算機(jī)，專(zhuān)注于數(shù)據(jù)吞吐能力，所以支持的外設(shè)（硬盤(pán)、I／O插槽等）較多。存儲(chǔ)、處理網(wǎng)絡(luò)上80％的數(shù)據(jù)、信息，被稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的性能要求的靈魂。高速度大容量安全可靠性高

第三十五頁(yè)，共51頁(yè)。（2）工作站工作站是一種高檔的微型計(jì)算機(jī)，通常配有高分辨率的大屏幕顯示器，專(zhuān)注于圖形處理能力，所以外設(shè)則相對(duì)少一些，但采用特別為圖形處理設(shè)計(jì)的架構(gòu)，采用高檔顯示卡，支持3D圖像處理。工作站主要應(yīng)用在各種設(shè)計(jì)、多媒體制作領(lǐng)域。1.硬件系統(tǒng)第三十六頁(yè)，共51頁(yè)。第三十七頁(yè)，共51頁(yè)。（3）適配器適配器(adapter)又稱(chēng)為網(wǎng)卡或網(wǎng)絡(luò)接口卡NIC(NetworkInterfaceCard)，是指插入與網(wǎng)絡(luò)連接的PC機(jī)或工作站內(nèi)的硬件設(shè)備，通過(guò)它能將工作站或服務(wù)器連接到網(wǎng)絡(luò)上，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的相互通信。1.硬件系統(tǒng)第三十八頁(yè)，共51頁(yè)。適配器的作用適配器的重要功能：進(jìn)行串行/并行轉(zhuǎn)換。對(duì)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(dòng)程序。實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。

第三十九頁(yè)，共51頁(yè)。計(jì)算機(jī)通過(guò)適配器和局域網(wǎng)進(jìn)行通信硬件地址至局域網(wǎng)適配器（網(wǎng)卡）串行通信CPU和存儲(chǔ)器生成發(fā)送的數(shù)據(jù)處理收到的數(shù)據(jù)把幀發(fā)送到局域網(wǎng)從局域網(wǎng)接收幀計(jì)算機(jī)IP地址并行通信第四十頁(yè)，共51頁(yè)。1.硬件系統(tǒng)（4）傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中信息傳輸媒體，是網(wǎng)絡(luò)通信的物質(zhì)基礎(chǔ)。須根據(jù)不同的通信要求，合理的選擇傳輸介質(zhì)。常見(jiàn)的傳輸介質(zhì)雙絞線、同軸電纜、光纖以及各種無(wú)線傳輸介質(zhì)。第四十一頁(yè)，共51頁(yè)。2.軟件系統(tǒng)協(xié)議軟件通信軟件管理軟件網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)軟件（服務(wù)器操作系統(tǒng)）Windows類(lèi)、Unix系統(tǒng)、Linux網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件等第四十二頁(yè)，共51頁(yè)。3.3.3局域網(wǎng)介質(zhì)訪問(wèn)方法靜態(tài)劃分信道頻分復(fù)用時(shí)分復(fù)用波分復(fù)用

動(dòng)態(tài)媒體接入控制（多點(diǎn)接入）隨機(jī)接入受控接入，如令牌環(huán)網(wǎng)第四十三頁(yè)，共51頁(yè)。3.3.3局域網(wǎng)介質(zhì)訪問(wèn)方法當(dāng)多個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)送的消息在總線上混合，這種現(xiàn)象稱(chēng)為沖突現(xiàn)象，這使目標(biāo)結(jié)點(diǎn)無(wú)法辨認(rèn)。介質(zhì)訪問(wèn)問(wèn)題是指：如何避免沖突，以及當(dāng)沖突發(fā)生時(shí)，如何處理這些沖突。第四十四頁(yè)，共51頁(yè)。1.介質(zhì)訪問(wèn)方法簡(jiǎn)介帶沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)CSMA/CD令牌環(huán)訪問(wèn)控制令牌總線訪問(wèn)控制第四十五頁(yè)，共51頁(yè)。2.CSMA/CDCSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection)，包含兩個(gè)方面的內(nèi)容：載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)和沖突檢測(cè)。CSMA/CD概括為：先聽(tīng)后發(fā)、邊發(fā)邊聽(tīng)、沖突停止、隨機(jī)延遲后重發(fā)。第四十六頁(yè)，共51頁(yè)。（1）載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)“多路訪問(wèn)”表示許多計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線上。“載波監(jiān)聽(tīng)”是指每一個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測(cè)一下總線上是否有其他計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有，則暫時(shí)不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生碰撞?？偩€上并沒(méi)有什么“載波”。因此，“載波監(jiān)聽(tīng)”就是用電子技術(shù)檢測(cè)總線上有沒(méi)有其他計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。

第四十七頁(yè)，共51頁(yè)。導(dǎo)致沖突有兩種情