計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)-課件項目3任務(wù)2

13.2.1任務(wù)目的及要求了解局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)掌握介質(zhì)訪問控制方法物理層組網(wǎng)設(shè)備的應(yīng)用物理層傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的組網(wǎng)規(guī)范。由3-4人組成一個小組，每組3臺計算機，使用直通網(wǎng)線將計算機和集線器連接起來，使用網(wǎng)線通過集線器的Uplink口將3-4個組的集線器級聯(lián)起來，設(shè)置工作組，能實現(xiàn)任意兩臺計算機之間相互訪問及任何一臺計算機能夠訪問打印機。23.2.2背景知識局域網(wǎng)定義在有限的距離內(nèi)，將計算機、終端和各種外部設(shè)備用高速傳輸線路（有線或無線）連接而成的通信網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)的主要特點距離和站點數(shù)目有限。傳輸速率及可靠性高。所有的站點共享較高的總帶寬，即較高的數(shù)據(jù)傳輸速率(一般大于10Mbps,常見1Gbps，可達10Gbps),具有較小的時延和較低的誤碼率。傳輸介質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)化且各站點之間形成平等關(guān)系而不是主從關(guān)系。能進行單播、廣播、多播(又稱為組播)。3局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及樹型結(jié)構(gòu)相結(jié)合的物理布局方便對網(wǎng)絡(luò)進行擴展，又能在由交換機構(gòu)成的主干網(wǎng)上高速通信局域網(wǎng)采用的傳輸介質(zhì)類型雙絞線、光纖和無線通信信道主干網(wǎng)一般采用光纖，到桌面采用雙絞線或無線通信信道。42、局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)IEEE802模型層次結(jié)構(gòu)IEEE于1980年2月成立了局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)委員會，專門從事局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作，并制定了IEEE802標(biāo)準(zhǔn)。局域網(wǎng)參考模型只對應(yīng)OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層與物理層，將數(shù)據(jù)鏈路層劃分為邏輯鏈路控制LLC(LogicalLinkControl)子層與介質(zhì)訪問控制MAC（MediaAccessControl）子層5IEEE802LAN的物理層IEEE802局域網(wǎng)參考模型中的物理層的功能與OSI參考模型中的物理層的功能相同：實現(xiàn)比特流的傳輸與接收以及數(shù)據(jù)的同步控制等。采用基帶信號傳輸數(shù)據(jù)的編碼采用曼徹斯特編碼傳輸介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜、光纜和無線介質(zhì)等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是總線型、樹型、星型和環(huán)型及其混合結(jié)構(gòu)傳輸速率有10Mbps、11.2Mbps、16Mbps、54Mbps、100Mbps、1000Mbps等6IEEE802LAN的數(shù)據(jù)鏈路層LAN的數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個功能子層，即邏輯鏈路控制子層（LLC）和介質(zhì)訪問控制子層（MAC）LLC和MAC共同完成類似OSI數(shù)據(jù)鏈路層的功能：將數(shù)據(jù)組合成幀，進行傳輸，并對數(shù)據(jù)幀進行順序控制、差錯控制和流量控制。此外，LAN可以支持多重訪問，即實現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的單播、廣播和多播7IEEE802系列標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.1概述局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)以及尋址、網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)互連。IEEE802.3定義了CSMA/CD總線式介質(zhì)訪問控制協(xié)議及相應(yīng)物理層規(guī)范。IEEE802.5定義了令牌環(huán)（tokenring）式介質(zhì)訪問控制協(xié)議及相應(yīng)物理層規(guī)范。IEEE802.6定義了城域網(wǎng)（MAN）介質(zhì)訪問控制協(xié)議及相應(yīng)物理層規(guī)范。IEEE802.11定義了無線局域網(wǎng)技術(shù)。IEEE802.15定義了近距離個人無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.16定義了寬帶無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。83、局域網(wǎng)介質(zhì)訪問控制方法傳統(tǒng)的局域網(wǎng)是“共享”式局域網(wǎng)，傳輸介質(zhì)是共享的，所有節(jié)點都可以通過共享介質(zhì)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，但不允許兩個或多個節(jié)點在同一時刻同時發(fā)送數(shù)據(jù)利用共享介質(zhì)進行數(shù)據(jù)信息傳輸時，可能出現(xiàn)兩個或多個節(jié)點同時發(fā)送、相互干擾的情況，導(dǎo)致接收節(jié)點收到的信息可能出現(xiàn)鋯誤，出現(xiàn)了所謂的“沖突”。CDAE不接受不接受不接受接受B只有D接受B發(fā)送的數(shù)據(jù)9介質(zhì)訪問控制：當(dāng)局域網(wǎng)中共用信道的使用產(chǎn)生競爭時，如何分配信道使用權(quán)爭用型介質(zhì)訪問控制協(xié)議（隨機型的介質(zhì)訪問控制協(xié)議）：CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection，載波偵聽多路訪問/沖突檢測協(xié)議）確定型介質(zhì)訪問控制協(xié)議（有序的訪問控制協(xié)議）：Token（令牌）方式

10載波監(jiān)聽多點接入/碰撞檢測CSMA/CD“多點接入”表示許多計算機以多點接入的方式連接在一根總線上?！拜d波監(jiān)聽”是指每一個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測一下總線上是否有其他計算機在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有，則暫時不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生碰撞?！芭鲎矙z測”若網(wǎng)上有兩個或兩個以上工作站同時發(fā)送數(shù)據(jù)，在總線上就會產(chǎn)生信號的混合，這樣所有工作站都辨別不出真正的數(shù)據(jù)是什么。這種情況稱為數(shù)據(jù)沖突，又稱為碰撞。11CSMA/CD的工作過程當(dāng)一個站點想要發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，檢測網(wǎng)絡(luò)查看是否有其他站點正在傳輸，即偵聽信道是否空閑。如果信道忙，則等待，直到信道空閑；如果信道空閑，站點就準(zhǔn)備好要發(fā)送的數(shù)據(jù)在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時，站點繼續(xù)偵聽網(wǎng)絡(luò)，確信沒有其他站點在同時傳輸數(shù)據(jù)才繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。邊發(fā)送邊繼續(xù)偵聽，若無沖突則繼續(xù)發(fā)送，直到發(fā)完全部數(shù)據(jù)若有沖突，則立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)，并要發(fā)送一個加強沖突的JAM（阻塞）信號，使網(wǎng)絡(luò)上所有工作站都知道發(fā)生了沖突，然后，等待一個預(yù)定的隨機時間，且在總線為空閑時，再重新發(fā)送數(shù)據(jù)12CSMA/CD的特點使用CSMA/CD協(xié)議的以太網(wǎng)不能進行全雙工通信而只能進行雙向交替通信（半雙工通信）每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時間內(nèi)，存在著沖突的可能性這種發(fā)送的不確定性使整個以太網(wǎng)的平均通信量遠(yuǎn)小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率，因此通常不適合于那些實時性很高的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用134、局域網(wǎng)的組網(wǎng)規(guī)范以太網(wǎng)的命名原則IEEE802.3定義了一種縮寫符號來表示以太網(wǎng)的某一標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)：n-信號-物理介質(zhì)（如：10BASE-T）n：以兆位每秒為單位的數(shù)據(jù)率：10Mb/s，100Mb/s……信號：基帶(BASE)或?qū)拵?BROAD)類型物理介質(zhì)：表示網(wǎng)絡(luò)的布線特性(同軸電纜以網(wǎng)絡(luò)的分段長度表示(5—500m，2—185m)；T表示采用雙絞線；C表示采用同軸電纜；F表示傳輸介質(zhì)是光纖；X表示編碼方式（100M網(wǎng)絡(luò)中使用4B5B編碼，1000M網(wǎng)絡(luò)中使用8B10B編碼）。14常見術(shù)語AUI（AttachmentUnitInterface）：連接單元接口，是一個15針的接口，可以同支持所選定介質(zhì)類型的收發(fā)器相連，是為特定的收發(fā)器而設(shè)置的MAU（MediumAttachmentUnit）：介質(zhì)連接單元，諸如收發(fā)器等與AUI連接的設(shè)備，使用MAU可以將介質(zhì)與網(wǎng)絡(luò)進行連接15物理層組網(wǎng)設(shè)備1）收發(fā)器（Transceiver）：只要使用以太網(wǎng)設(shè)備上的AUI接口，那么就必須使用收發(fā)器2）介質(zhì)轉(zhuǎn)換器（MediaConverter）：光電轉(zhuǎn)換器163）網(wǎng)卡：網(wǎng)卡是局域網(wǎng)中提供各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)相連的接口，全名是網(wǎng)絡(luò)接口卡（NetworkInterfaceCard，NIC），也叫網(wǎng)絡(luò)適配器數(shù)據(jù)緩存及幀的裝配與拆卸 MAC層協(xié)議控制電路 編碼與解碼器 收發(fā)電路介質(zhì)接口裝置網(wǎng)卡的基本結(jié)構(gòu)17網(wǎng)卡的分類按照網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不同分為：以太網(wǎng)卡、令牌環(huán)網(wǎng)卡、FDDI網(wǎng)卡等。據(jù)統(tǒng)計按照傳輸速率：可以提供10Mbps、100Mbps、1000Mbps和10Gbps等多種速率。數(shù)據(jù)傳輸速率是網(wǎng)卡的一個重要性能指標(biāo)。按照總線類型：可分為ISA總線網(wǎng)卡、EISA總線網(wǎng)卡、PCI總線網(wǎng)卡和PCMCIA及其他總線網(wǎng)卡等。按照所支持的傳輸介質(zhì)：可分為雙絞線網(wǎng)卡、粗纜網(wǎng)卡、細(xì)纜網(wǎng)卡、光纖網(wǎng)卡和無線網(wǎng)卡按照使用對象：可分為工作站網(wǎng)卡、服務(wù)器網(wǎng)卡和筆記本網(wǎng)卡等。184）中繼器和集線器信號在傳輸?shù)倪^程中會有衰減，而信號的衰減限制了信號的遠(yuǎn)距離傳輸，從而使每種傳輸介質(zhì)都存在傳輸距離的限制。中繼器（Repeator）和集線器（Hub）解決了因信號衰減和可能產(chǎn)生的信號變形，把信號傳輸過程中對信號進行放大和整形的設(shè)備，以拓展信號的傳輸距離，增加網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍中繼器：單進單出設(shè)備集線器：集中式的多端口中繼器19集線器常見的接口類型RJ-45接口用于連接雙絞線纜BNC接口用于連接細(xì)纜以太網(wǎng)，它一般是通過T型接頭進行連接的AUI接口用于連接10Base-5粗纜以太網(wǎng)Uplink級聯(lián)端口：可以增加網(wǎng)絡(luò)中HUB的端口數(shù)，Uplink端口與RJ-45端口相連，并且Uplink端口與1X或24X是共享的，一旦用了Uplink端口，則與其相連的1X或24X就不能用了（也可以通過RJ-45端口進行級聯(lián)，但要使用交叉線）20集線器的分類端口數(shù)量來分，常見的規(guī)格有4口、8口、16口和24口等端口帶寬劃分，可分為10Mbps、100Mbps、10/100Mbps自適應(yīng)3種照配置的形式來分，可分為獨立型集線器、模塊化集線器和堆疊式集線器21物理層設(shè)備和傳輸介質(zhì)組網(wǎng)規(guī)范5-4-3組網(wǎng)規(guī)則（適用于10Mbps網(wǎng)絡(luò)）傳輸介質(zhì)組網(wǎng)規(guī)范表常見以太網(wǎng)組網(wǎng)規(guī)范的比較特性10BASE-510BASE-210BASE-T10BASE-F數(shù)據(jù)速率10Mbps10Mbps10Mbps10Mbps信號傳輸方式基帶基帶基帶基帶網(wǎng)段的最大長度500m185m100m2000m最大網(wǎng)絡(luò)跨度2500m925m500m4000m網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)粗同軸電纜細(xì)同軸電纜UTP光纜網(wǎng)段上的最大工作站數(shù)目100臺30臺1024臺沒限制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型總線型星型點對點22快速以太網(wǎng)(FastEthernet)FastEthernet的數(shù)據(jù)傳輸率為100Mbps與傳統(tǒng)以太網(wǎng)采用相同的介質(zhì)訪問控制方法CSMA/CD，相同的接口與相同的組網(wǎng)方法

表100Mb/s標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)組網(wǎng)規(guī)范總結(jié)特性100BASE-T4100BASE-TX100BASE-FX信號傳輸技術(shù)8B6T4B5B4B5B傳輸介質(zhì)4對3類無屏蔽雙絞線2對UTPCat5，STPType12條光纖最長介質(zhì)段100m