計算機軟件及應(yīng)用Ch局域網(wǎng)

09十一月2024第4章局域網(wǎng)1第四章局域網(wǎng)4.1局域網(wǎng)參考模型4.2以太網(wǎng)4.3令牌環(huán)網(wǎng)和FDDI4.4高速以太網(wǎng)4.5無線局域網(wǎng)4.6網(wǎng)橋4.7局域網(wǎng)組網(wǎng)4.8彈性分組環(huán)09十一月2024第4章局域網(wǎng)24.1局域網(wǎng)參考模型09十一月2024第4章局域網(wǎng)3IEEE802系列常用標準802.1——包括局域網(wǎng)概述、體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)802.2——描述邏輯鏈路控制LLC規(guī)范802.3——描述CSMA／CD介質(zhì)訪問控制子層與物理層規(guī)范802.5——描述令牌環(huán)網(wǎng)介質(zhì)訪問控制子層與物理層規(guī)范802.11——描述WLAN介質(zhì)訪問控制子層和物理層規(guī)范802.15——描述WPAN介質(zhì)訪問控制子層和物理層規(guī)范802.16——描述WMAN介質(zhì)訪問控制子層和物理層規(guī)范802.20——描述WWAN介質(zhì)訪問控制子層和物理層規(guī)范09十一月2024第4章局域網(wǎng)44.2以太網(wǎng)4.2.1CSMA/CD協(xié)議4.2.2幀格式4.2.3以太網(wǎng)地址4.2.4物理層標準4.2.5報文封裝4.2.6以太網(wǎng)運行參數(shù)09十一月2024第4章局域網(wǎng)5以太網(wǎng)發(fā)展歷史UniversityofHawaii的ALOHA網(wǎng)絡(luò)（1968）Xerox的2.94M以太網(wǎng)（1973）Xerox,DECandIntel的10M以太網(wǎng)（DIX標準）（1980Ver1；1982Ver2）IEEE802.3標準（1985）IEEE802.3uFastEthernet標準（1995）IEEE802.3z/abGigabitEthernet標準（1999）IEEE802.3ae10GEthernet標準（2002）100G/40G（2007）09十一月2024第4章局域網(wǎng)64.2.1CSMA/CD協(xié)議ALOHA協(xié)議純ALOHA（pureALOHA）分槽ALOHA（slotALOHA）載波偵聽多路訪問CSMA載波偵聽多路訪問/沖突檢測CSMA/CD以太網(wǎng)載波偵聽多路訪問/沖突避免CSMA/CA無線局域網(wǎng)09十一月2024第4章局域網(wǎng)71.ALOHA協(xié)議ALOHA協(xié)議是60年代末夏威夷大學(xué)的NormanAbramson及其同事發(fā)明的，目的是為了解決地面無線電廣播信道的爭用問題。ALOHA協(xié)議分為純ALOHA和分槽ALOHA。純ALOHA協(xié)議的基本思想發(fā)送方不進行載波偵聽，想發(fā)送就可以發(fā)送；在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中進行沖突檢測，檢測到?jīng)_突，則等待一段隨機長時間后重發(fā)數(shù)據(jù)。信道的最大利用率：18%（1/2e）適用于任何無協(xié)調(diào)關(guān)系的多用戶爭用信道09十一月2024第4章局域網(wǎng)8分槽ALOHA思想：用時鐘來同步用戶數(shù)據(jù)的發(fā)送。將時間分為離散的時間片，用戶每次必須等到下一個時間片才能開始發(fā)送數(shù)據(jù)，避免用戶發(fā)送數(shù)據(jù)的隨意性，減少數(shù)據(jù)產(chǎn)生沖突的可能性。優(yōu)缺點：優(yōu)點：分槽ALOHA的信道利用率36%（1/e）缺點：用戶數(shù)據(jù)的平均發(fā)送時延要大于純ALOHA09十一月2024第4章局域網(wǎng)92.CSMA協(xié)議CSMA協(xié)議的提出背景對于站點在發(fā)送數(shù)據(jù)前進行載波偵聽，然后再采取相應(yīng)動作的協(xié)議，稱其為載波偵聽多路訪問CSMA(CarrierSenseMultipleAccess)協(xié)議。CSMA協(xié)議有多種形式1-堅持CSMA非堅持CSMAP堅持CSMA09十一月2024第4章局域網(wǎng)101堅持CSMA（1-persistentCSMA）某站點要發(fā)送數(shù)據(jù)時，它首先偵聽信道，看看是否其他站點正在發(fā)送數(shù)據(jù)。若信道空閑，該站點立即發(fā)送數(shù)據(jù)。若信道忙，該站點繼續(xù)偵聽信道直到信道變?yōu)榭臻e，然后發(fā)送數(shù)據(jù)。1和堅持的含義09十一月2024第4章局域網(wǎng)11非堅持CSMA（nonpersistentCSMA）某站點要發(fā)送數(shù)據(jù)時，它首先偵聽信道，看看是否其他站點正在發(fā)送數(shù)據(jù)。若信道空閑，該站點立即發(fā)送數(shù)據(jù)。若信道忙，站點不再繼續(xù)偵聽信道，而是等待一個隨機長的時間后，再重復(fù)上述過程。優(yōu)缺點：優(yōu)點：信道利用率高一些缺點：數(shù)據(jù)傳輸時間長一些09十一月2024第4章局域網(wǎng)12P堅持CSMA（P-persistentCSMA）P堅持CSMA主要用于分槽ALOHA。一個站點在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，首先偵聽信道，若信道空閑，便以概率p發(fā)送數(shù)據(jù)，以概率1-p將數(shù)據(jù)發(fā)送推遲到下一個時間片；若下一個時間片信道仍然空閑，便再次以概率p發(fā)送數(shù)據(jù)，以概率1-p將數(shù)據(jù)發(fā)送推遲到下一個時間片。此過程一直重復(fù)，直到該站點將數(shù)據(jù)發(fā)送出去或其他站點開始發(fā)送數(shù)據(jù)為止。若該站點一開始偵聽信道發(fā)現(xiàn)信道忙，就等到下一個時間片繼續(xù)偵聽信道。09十一月2024第4章局域網(wǎng)133.CSMA/CD協(xié)議（1）首先偵聽信道；（2）如果信道空閑，立即發(fā)送數(shù)據(jù)并進行沖突檢測；（3）如果信道忙，繼續(xù)偵聽信道，直到信道變?yōu)榭臻e，立即發(fā)送數(shù)據(jù)并進行沖突檢測；（4）如果在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中檢測到?jīng)_突，立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)，并等待一隨機長的時間，重新回到（1）。09十一月2024第4章局域網(wǎng)14沖突檢測的方法（1）比較法站點在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時接收總線上的信號，然后將從總線上接收到的數(shù)據(jù)與其發(fā)送的數(shù)據(jù)進行比較，若發(fā)生變化，則認為發(fā)生沖突。（2）編碼違例判決法站點通過檢查總線上的信號波形是否符合曼徹斯特編碼規(guī)則來判斷是否發(fā)生沖突，若違反曼徹斯特編碼，則認為發(fā)生沖突。若以太網(wǎng)站點在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中檢測出沖突，則停止發(fā)送數(shù)據(jù)，并且發(fā)出一個4字節(jié)的阻塞（jam）信號加強沖突，以便通知總線上的各站點已經(jīng)發(fā)生沖突。09十一月2024第4章局域網(wǎng)154.沖突窗口2

稱為沖突窗口，站點在沖突窗口時間內(nèi)都沒有檢測到?jīng)_突，才能確定該站點“抓住”了信道。10Mbps以太網(wǎng)規(guī)定沖突窗口為51.2us。10Mbps粗纜以太網(wǎng)標準規(guī)定，兩個站點最多可以經(jīng)過4個中繼器連接5段電纜，每段長度為500米。09十一月2024第4章局域網(wǎng)165.退避算法以太網(wǎng)退避過程是以沖突窗口大小為基準的，每個站點有一個沖突次數(shù)計數(shù)器i。若站點發(fā)生第i次沖突，等待時間將從0~（2i-1）個51.2us之間隨機選一個值。以此類推，當(dāng)沖突次數(shù)大于10后，都是從0~210-1個51.2us中選擇一個等待時間。當(dāng)沖突次數(shù)超過16時，表示發(fā)送失敗，放棄該組發(fā)送。上述算法稱為二進制指數(shù)退避（binaryexponentialbackoff）算法。核心思想：站點沖突次數(shù)越多，平均等待時間越長09十一月2024第4章局域網(wǎng)17

CSMA/CD發(fā)送過程09十一月2024第4章局域網(wǎng)184.2.2幀格式以太網(wǎng)有5種幀格式，最常用的是Ethernet-II格式（以太網(wǎng)格式）和Ethernet-802.3格式（802.3格式）。以太網(wǎng)/802.3幀格式09十一月2024第4章局域網(wǎng)19幀格式中字段含義（1）前導(dǎo)符（Preamble）：7個字節(jié)的10101010接收方通過該字段提取同步時鐘。起始符：10101011目的地址：6字節(jié)單播地址（UnicastAddress）組播地址（MulticastAddress）廣播地址（BroadcastAddress）源地址：6字節(jié)，必須為單播地址09十一月2024第4章局域網(wǎng)20幀格式中字段含義（2）類型/長度（Type/Length）：2字節(jié)以太網(wǎng)幀中該字段為類型字段，用于說明數(shù)據(jù)字段中的數(shù)據(jù)是哪個協(xié)議交下來的。若值為0x0800，則是IP報文；若值為0x0806，則是ARP報文。802.3幀中，該字段是長度字段，指明數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。數(shù)據(jù)（data）長度為0~1500字節(jié)。以太網(wǎng)的MTU（MaximumTransmissionUnit）填充（PAD）:0~46字節(jié)，保證幀的最小長度為64BCRC:4字節(jié)，生成多項式是CRC-32。校驗范圍是從目的地址字段到填充字段。09十一月2024第4章局域網(wǎng)21內(nèi)容回憶4.1局域網(wǎng)參考模型4.2以太網(wǎng)純ALOHA協(xié)議；分槽ALOHA；1堅持CSMA；非堅持CSMA；P堅持CSMA；CSMA/CD（黑屋子開會）；沖突窗口（爭用期）；以太網(wǎng)最小幀長度；退避算法以太網(wǎng)幀格式；MTU；填充字段；CRC09十一月2024第4章局域網(wǎng)224.2.3以太網(wǎng)地址以太網(wǎng)地址長度為6字節(jié)，前3字節(jié)用于標識廠商；后3字節(jié)為系列號，由廠商自行分配。以太網(wǎng)地址通常以16進制數(shù)表示。Cisco公司的以太網(wǎng)地址前綴是00-00-0c；IBM公司08-00-5A；HP公司08-00-09；3com00-20-AF,00-60-8C;Intel公司00-60-8C。09十一月2024第4章局域網(wǎng)23以太網(wǎng)地址分類以太網(wǎng)幀中目的地址分為單播地址、組播地址和廣播地址。單播地址：指向某個特定網(wǎng)卡的地址。網(wǎng)卡的地址固化在其ROM中。因此以太網(wǎng)地址又稱為硬件地址、物理地址和MAC地址。組播地址：標識一組機器，只能作為目的地址。IANA規(guī)定，將01:00:5E:00:00:00~01:00:5E:7F:FF:FF用于IP組播地址到以太網(wǎng)組播地址的映射。廣播地址：全1的地址09十一月2024第4章局域網(wǎng)244.2.4物理層標準集線器是物理層設(shè)備，相當(dāng)于多個端口的中繼器，對比特進行信號放大和轉(zhuǎn)發(fā)。以太網(wǎng)物理層都采用相同的編碼方案——曼徹斯特編碼09十一月2024第4章局域網(wǎng)254.2.5報文封裝09十一月2024第4章局域網(wǎng)264.2.6以太網(wǎng)運行參數(shù)09十一月2024第4章局域網(wǎng)274.3令牌環(huán)網(wǎng)和FDDI4.3.1令牌環(huán)網(wǎng)4.3.2FDDI09十一月2024第4章局域網(wǎng)284.3.1令牌環(huán)網(wǎng)09十一月2024第4章局域網(wǎng)29令牌環(huán)網(wǎng)特點和令牌傳遞機制令牌環(huán)（TokenRing）網(wǎng)一般以屏蔽雙絞線作為傳輸介質(zhì)，采用環(huán)形拓撲，數(shù)據(jù)速率為16Mbps，通過令牌傳遞進行介質(zhì)訪問控制。令牌傳遞機制當(dāng)環(huán)空閑時，令牌不停地在環(huán)上旋轉(zhuǎn)。當(dāng)某站點有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，它首先改變令牌中的一位，然后將要發(fā)送的數(shù)據(jù)加到令牌后面，然后將整個數(shù)據(jù)幀發(fā)到環(huán)中，數(shù)據(jù)幀沿環(huán)旋轉(zhuǎn)至接收方，接收方拷貝數(shù)據(jù)幀，而數(shù)據(jù)幀繼續(xù)沿著環(huán)旋轉(zhuǎn)，最后回到發(fā)送站點。發(fā)送站點通過檢查返回的數(shù)據(jù)幀來查看數(shù)據(jù)幀是否被接收站點正確接收，同時負責(zé)將其發(fā)送的數(shù)據(jù)幀從環(huán)中移走，然后產(chǎn)生一個新的令牌并發(fā)送到環(huán)上。09十一月2024第4章局域網(wǎng)304.3.2FDDI網(wǎng)光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI，F(xiàn)iberDistributedDataInterface）是由美國國家標準化組織ANSI設(shè)計開發(fā)的世界上第一個高速局域網(wǎng)。FDDI以光纖通信和IEEE802.5令牌環(huán)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，使用雙環(huán)結(jié)構(gòu)，速率為100Mbps。FDDI采用雙環(huán)拓撲結(jié)構(gòu)，主環(huán)和輔環(huán)，兩個環(huán)的傳輸方向相反。正常情況下只有主環(huán)工作。一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，F(xiàn)DDI站點都會通過卷繞自動將雙環(huán)重構(gòu)為一個單環(huán)，保證網(wǎng)絡(luò)不會中斷。09十一月2024第4章局域網(wǎng)31雙環(huán)容錯09十一月2024第4章局域網(wǎng)324.4高速以太網(wǎng)4.4.1快速以太網(wǎng)4.4.2千兆位以太網(wǎng)4.4.3萬兆位以太網(wǎng)4.4.4100G/40G以太網(wǎng)09十一月2024第4章局域網(wǎng)334.4.1快速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)的提出背景標準是802.3u，保留了幀格式、CSMA/CD機制和MTU快速以太網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)09十一月2024第4章局域網(wǎng)34快速以太網(wǎng)物理層標準09十一月2024第4章局域網(wǎng)35快速以太網(wǎng)其它特性自動協(xié)商機制使得集線器和網(wǎng)卡知道線路另一端的速度，把速度自動調(diào)節(jié)到線路兩端能達到的最高速度。組網(wǎng)方式快速以太網(wǎng)采用Hub或Switch星型組網(wǎng)方式，不再采用總線方式100Base-TX和100Base-T4，既可以使用集線器也可以使用交換機連接工作站；100Base-FX只能使用交換機連接工作站100Base-TX和100Base-FX支持全雙工方式；全雙工方式只適用于使用交換機連接或點到點連接方式。09十一月2024第4章局域網(wǎng)36快速以太網(wǎng)運行參數(shù)09十一月2024第4章局域網(wǎng)374.4.2千兆位以太網(wǎng)09十一月2024第4章局域網(wǎng)38千兆位以太網(wǎng)物理層標準標準：802.3z（基于光纖和同軸電纜的全雙工鏈路標準）802.3ab（基于UTP的千兆位以太網(wǎng)標準）千兆位以太網(wǎng)保留了幀格式、CSMA/CD機制和MTU09十一月2024第4章局域網(wǎng)39千兆位以太網(wǎng)其它特性載波擴展

千兆位以太網(wǎng)的幀格式在以太網(wǎng)幀格式的最后加了一個長度可變的載波擴展字段，用于填充長度小于最小值的幀，以擴展以太網(wǎng)的最小幀長度。幀突發(fā)一旦第一個幀發(fā)送成功，則具有幀突發(fā)功能的站點就能夠繼續(xù)發(fā)送其他幀，直到幀突發(fā)總長度達到1518字節(jié)為止。千兆位以太網(wǎng)的最小組網(wǎng)距離可以擴大到75m左右，能滿足一般的組網(wǎng)要求。09十一月2024第4章局域網(wǎng)40載波擴展在千兆以太網(wǎng)中，512比特時間內(nèi)電波或光的傳輸距離只有40m遠，采用星型拓撲結(jié)構(gòu)的半雙工千兆以太網(wǎng)的覆蓋半徑只有20m。在實際中無法得到大規(guī)模推廣。為了解決這個問題，IEEE對以太網(wǎng)的MAC層協(xié)議作了第一次重大修改：載波擴展和幀突發(fā)。半雙工千兆以太網(wǎng)時間槽長度擴展到了4096位，這樣半雙工千兆以太網(wǎng)的距離覆蓋范圍擴展到了160m。為了兼容，半雙工千兆以太網(wǎng)的最小幀長度仍需要保持64byte。為了能夠匹配時間糟的長度，當(dāng)某個DTE發(fā)送小于512byte幀時，半雙工千兆以太網(wǎng)MAC將在正常發(fā)送數(shù)據(jù)之后發(fā)送一個載波擴展序列直到一個時間槽結(jié)束。

09十一月2024第4章局域網(wǎng)41幀突發(fā)在載波擴展的情況下，解決了半雙工千兆以太網(wǎng)距離覆蓋范圍的問題，但引入了一個新的問題：對于長度較小的以太網(wǎng)幀的發(fā)送效率降低了。幀突發(fā)原理：對于DTE發(fā)送的第一個小于512byte的幀，依然使用載波擴展到512byte，但隨后發(fā)送的小于512byte的短幀不再使用載波擴展，而是加入96bit的幀間隔序列后連續(xù)發(fā)送短幀，最長可以突發(fā)到65536位。09十一月2024第4章局域網(wǎng)42千兆位以太網(wǎng)運行參數(shù)09十一月2024第4章局域網(wǎng)434.4.3萬兆位以太網(wǎng)萬兆位以太網(wǎng)也稱為10G以太網(wǎng)，標準為IEEE802.3ae。萬兆位以太網(wǎng)主要用于局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間的互聯(lián)。它依舊采用以太網(wǎng)幀格式和MTU。萬兆位以太網(wǎng)只支持全雙工工作模式，不再需要CSMA/CD機制。萬兆位以太網(wǎng)只以光纖作為傳輸介質(zhì)。09十一月2024第4章局域網(wǎng)44萬兆位以太網(wǎng)物理層標準和組網(wǎng)方式支持物理線路保護、端到端QoS、OAM，能夠提供電信級服務(wù)，適合構(gòu)建城域網(wǎng)。采用萬兆位以太網(wǎng)組建城域網(wǎng)節(jié)約大量成本，且與10Mbps以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)技術(shù)兼容。09十一月2024第4章局域網(wǎng)45萬兆位以太網(wǎng)運行參數(shù)09十一月2024第4章局域網(wǎng)464.4.440G/100G以太網(wǎng)2007年7月，IEEE下屬的HSSG小組決定制定一個包含兩個速度（40Gbps和100Gbps）的單一標準，編號為IEEE802.3ba

。40Gbps的物理接口有1m交換機背板鏈路10m銅纜鏈路100m多模光纖鏈路100G的物理接口有10m銅纜鏈路100m多模光纖鏈路10km、40km單模光纖鏈路09十一月2024第4章局域網(wǎng)47內(nèi)容回憶4.2.3以太網(wǎng)地址組成；分類；物理層標準4.3令牌環(huán)網(wǎng)和FDDI令牌傳遞機制；FDDI的雙環(huán)結(jié)構(gòu)4.4高速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)的標準、物理層標準；千兆以太網(wǎng)的標準、物理層標準；萬兆以太網(wǎng)的標準、特點09十一月2024第4章局域網(wǎng)48載波擴展在千兆以太網(wǎng)中，512比特時間內(nèi)電波或光的傳輸距離只有40m遠，采用星型拓撲結(jié)構(gòu)的半雙工千兆以太網(wǎng)的覆蓋半徑只有20m。在實際中無法得到大規(guī)模推廣。為了解決這個問題，IEEE對以太網(wǎng)的MAC層協(xié)議作了第一次重大修改：載波擴展和幀突發(fā)。半雙工千兆以太網(wǎng)時間槽長度擴展到了4096位，這樣半雙工千兆以太網(wǎng)的距離覆蓋范圍擴展到了160m。為了兼容，半雙工千兆以太網(wǎng)的最小幀長度仍需要保持64byte。為了能夠匹配時間糟的長度，當(dāng)某個DTE發(fā)送小于512byte幀時，半雙工千兆以太網(wǎng)MAC層將在正常發(fā)送數(shù)據(jù)之后發(fā)送一個載波擴展序列直到一個時間槽結(jié)束。

09十一月2024第4章局域網(wǎng)49幀突發(fā)在載波擴展的情況下，解決了半雙工千兆以太網(wǎng)距離覆蓋范圍的問題，但引入了一個新的問題：對于長度較小的以太網(wǎng)幀的發(fā)送效率降低了。幀突發(fā)原理：對于DTE發(fā)送的第一個小于512byte的幀，依然使用載波擴展到512byte，但隨后發(fā)送的小于512byte的短幀不再使用載波擴展，而是加入96bit的幀間隔序列后連續(xù)發(fā)送短幀，最長可以突發(fā)到65536位。09十一月2024第4章局域網(wǎng)504.5無線局域網(wǎng)4.5.1拓撲結(jié)構(gòu)4.5.2協(xié)議棧4.5.3MAC協(xié)議4.5.4物理層標準4.5.5安全09十一月2024第4章局域網(wǎng)514.5.1拓撲結(jié)構(gòu)WLAN的最小構(gòu)成單位（工作單元）是基本服務(wù)集（BasicServiceSet，BSS），由運行相同MAC協(xié)議并競爭使用同一無線鏈路的站點組成。BSS分為獨立BSS（IBSS）和有AP的BSS。擴展服務(wù)集（ExtendedServiceSet，ESS）由多個BSS經(jīng)分布式系統(tǒng)（DistributedSystem，DS）互聯(lián)而成。09十一月2024第4章局域網(wǎng)52獨立BSS和有AP的BSS09十一月2024第4章局域網(wǎng)53擴展服務(wù)集ESS09十一月2024第4章局域網(wǎng)544.5.2協(xié)議棧09十一月2024第4章局域網(wǎng)554.5.3MAC協(xié)議802.11MAC子層引入了差錯控制，要求接收站點每收到一個正確的數(shù)據(jù)幀后，必須向發(fā)送方返回一個確認幀。并且數(shù)據(jù)幀的發(fā)送和確認幀的返回被當(dāng)作一個原子操作。802.11MAC支持兩種操作模式：分布協(xié)調(diào)功能（DCF）和點協(xié)調(diào)功能（PCF）。所有的802.11MAC實現(xiàn)都必須支持DCF，PCF是可選的。（1）CSMA/CA協(xié)議（2）“隱藏站”、“暴露站”問題（3）PCF模式09十一月2024第4章局域網(wǎng)561、CSMA/CA協(xié)議CSMA/CA（CSMAwithCollisionAvoidance）工作過程如果一個站點有數(shù)據(jù)要發(fā)送,它首先偵聽信道：（1）如果信道空閑，繼續(xù)等待IFS（InterFrameSpace，幀間隔）時間，然后再偵聽信道如果仍然空閑，立即發(fā)送數(shù)據(jù)。（2）如果信道忙，該站點繼續(xù)偵聽信道直到當(dāng)前傳輸完全結(jié)束。（3）一旦當(dāng)前傳輸結(jié)束，站點繼續(xù)等待IFS時間，然后再偵聽信道，如果信道仍然保持空閑，節(jié)點按指數(shù)后退一個隨機長的時間后，發(fā)送數(shù)據(jù)。09十一月2024第4章局域網(wǎng)57

CSMA/CA算法工作流程圖09十一月2024第4章局域網(wǎng)582、“隱藏站”問題指兩個站點相距較遠或者受到物理障礙阻擋而導(dǎo)致無法檢測到對方的存在。09十一月2024第4章局域網(wǎng)59“暴露站”問題指兩個站點相距較近而導(dǎo)致站點無法發(fā)送數(shù)據(jù)09十一月2024第4章局域網(wǎng)603、PCF模式DS09十一月2024第4章局域網(wǎng)614.5.4物理層標準09十一月2024第4章局域網(wǎng)624.5.5安全安全服務(wù)認證解除認證保密通信標準WEPWPA中國的WAPI

09十一月2024第4章局域網(wǎng)634.6網(wǎng)橋4.6.1透明網(wǎng)橋4.6.2生成樹協(xié)議4.6.3虛擬局域網(wǎng)VLAN09十一月2024第4章局域網(wǎng)64網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備中繼器（Repeator）集線器（Hub）

網(wǎng)橋（Bridge）交換機（LANSwitch）路由器（Router）網(wǎng)關(guān)（Gateway）中繼器和集線器互聯(lián)以太網(wǎng)的缺點任意兩臺主機同時發(fā)送數(shù)據(jù)就會發(fā)生沖突09十一月2024第4章局域網(wǎng)65網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備所屬層次09十一月2024第4章局域網(wǎng)66目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋(transparentbridge)，其標準是IEEE802.1D

?！巴该鳌笔侵妇钟蚓W(wǎng)上的站點并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個網(wǎng)橋，因為網(wǎng)橋?qū)Ω髡军c來說是看不見的。透明網(wǎng)橋是一種即插即用設(shè)備，意思是只要把網(wǎng)橋接入局域網(wǎng)，不用人工配置轉(zhuǎn)發(fā)表網(wǎng)橋就能工作。4.6.1透明網(wǎng)橋09十一月2024第4章局域網(wǎng)67在網(wǎng)橋的轉(zhuǎn)發(fā)表中寫入的信息除了地址和接口外，還有幀進入該網(wǎng)橋的時間。這是因為以太網(wǎng)的拓撲可能經(jīng)常會發(fā)生變化，站點也可能會更換適配器(這就改變了站點的地址)。把每個幀到達網(wǎng)橋的時間登記下來，就可以在轉(zhuǎn)發(fā)表中只保留網(wǎng)絡(luò)拓撲的最新狀態(tài)信息。這樣就使得網(wǎng)橋中的轉(zhuǎn)發(fā)表能反映當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的最新拓撲狀態(tài)。

網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)表的內(nèi)容09十一月2024第4章局域網(wǎng)68若從主機A發(fā)出的幀從接口x進入了某網(wǎng)橋，那么從這個接口出發(fā)沿相反方向一定可把一個幀傳送到主機A。網(wǎng)橋每收到一個幀，就記下其源地址和進入網(wǎng)橋的接口，作為轉(zhuǎn)發(fā)表中的一個項目。在建立轉(zhuǎn)發(fā)表時是把幀首部中的源地址寫在“地址”這一欄的下面。在轉(zhuǎn)發(fā)幀時，根據(jù)收到的幀首部中的目的地址來轉(zhuǎn)發(fā)。這時把在“地址”欄下面已經(jīng)記下的源地址當(dāng)作目的地址，把記下的進入接口當(dāng)作轉(zhuǎn)發(fā)接口網(wǎng)橋自學(xué)習(xí)、建立轉(zhuǎn)發(fā)表和轉(zhuǎn)發(fā)幀的方法09十一月2024第4章局域網(wǎng)69網(wǎng)橋自學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)幀的過程網(wǎng)橋收到一幀后先進行自學(xué)習(xí)。查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到幀的源地址有無相匹配的項目。如沒有，就在轉(zhuǎn)發(fā)表中增加一個項目(源地址、進入的接口和時間)。如有，則把原有的項目進行更新。轉(zhuǎn)發(fā)幀。查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到幀的目的地址有無相匹配的項目。如沒有，則通過所有其他接口(但進入網(wǎng)橋的接口除外)進行轉(zhuǎn)發(fā)。如有，則按轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口進行轉(zhuǎn)發(fā)。但應(yīng)注意若轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口就是該幀進入網(wǎng)橋的接口，則應(yīng)丟棄這個幀(因為這時不需要經(jīng)過網(wǎng)橋進行轉(zhuǎn)發(fā))。09十一月2024第4章局域網(wǎng)70地址接口轉(zhuǎn)發(fā)表的建立過程舉例B2B1ABCDEF1212地址接口…………B1B→AA→BA1F→CF2A→BA1F→CF209十一月2024第4章局域網(wǎng)71內(nèi)容回憶4.5無線局域網(wǎng)工作單元及分類；協(xié)議棧；CSMA/CA協(xié)議；隱藏站和暴露站問題；4.6網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋的標準；自學(xué)習(xí)的過程；轉(zhuǎn)發(fā)幀的過程09十一月2024第4章局域網(wǎng)724.6.2生成樹算法廣播風(fēng)暴09十一月2024第4章局域網(wǎng)73生成樹協(xié)議解決“廣播風(fēng)暴”問題的方法是讓擴展局域網(wǎng)中的網(wǎng)橋相互通信，并生成一棵覆蓋到每個LAN的生成樹，這就是生成樹協(xié)議（SpanningTreeProtocol，STP）。生成樹協(xié)議是一種第2層的鏈路管理協(xié)議，用于維護一個無環(huán)路的擴展局域網(wǎng)，標準是IEEE802.1D。STP的作用：當(dāng)網(wǎng)橋發(fā)現(xiàn)環(huán)路時，將自動地在邏輯上阻塞一個或多個端口。當(dāng)STP收斂后，每個擴展LAN中都有一棵生成樹，有唯一一個根網(wǎng)橋，每個非根網(wǎng)橋都有一個根端口，每個局域網(wǎng)網(wǎng)段都有一個指定端口，其他端口為非指定端口。網(wǎng)橋的根端口和指定端口用于轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，非指定端口不會轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，但仍然可以接收幀。09十一月2024第4章局域網(wǎng)74BPDU格式09十一月2024第4章局域網(wǎng)75STP工作過程（1）選舉根網(wǎng)橋：選舉根網(wǎng)橋（RootBridge）。根網(wǎng)橋標識符最小的網(wǎng)橋當(dāng)選。（2）選舉根端口：對于每個非根網(wǎng)橋選舉唯一一個根端口。通過比較非根網(wǎng)橋中每一個端口的到根網(wǎng)橋路徑代價，到根網(wǎng)橋路徑代價最小的端口當(dāng)選。（3）選舉指定端口：在每個網(wǎng)段中選舉唯一一個指定端口。通過比較該網(wǎng)段中每一個端口的到根網(wǎng)橋路徑代價，到根網(wǎng)橋路徑代價最小的端口當(dāng)選。（4）將所有未被選舉為根端口或指定端口的端口標識為非指定端口，置為阻塞狀態(tài)，完成生成樹的構(gòu)造。09十一月2024第4章局域網(wǎng)76網(wǎng)橋之間交換BPDU的過程剛開始時，每個網(wǎng)橋都宣稱自己是根網(wǎng)橋，并在每個端口都發(fā)送BPDU配置信息，同時表明自己到根網(wǎng)橋的路徑代價是0。當(dāng)網(wǎng)橋從某個端口接收到BPDU后，就檢查這個新來的BPDU是否優(yōu)于該端口記錄的舊BPDU。若滿足下列條件，則認為新BPDU優(yōu)于當(dāng)前的舊的BPDU：新來的BPDU中，根網(wǎng)橋標識符更??；新BPDU與舊BPDU的根網(wǎng)橋標識符相同，但新BPDU中到根網(wǎng)橋路徑代價更??；新BPDU與舊BPDU的到根網(wǎng)橋路徑代價相同，但是新BPDU中的發(fā)送網(wǎng)橋標識符更小。09十一月2024第4章局域網(wǎng)77網(wǎng)橋之間交換BPDU的過程（續(xù)）若新BPDU優(yōu)于網(wǎng)橋端口當(dāng)前記錄的舊BPDU，網(wǎng)橋就會停止發(fā)送自己的BPDU，而是將接收的新BPDU中的到根網(wǎng)橋路徑代價加上從發(fā)送網(wǎng)橋到本網(wǎng)橋的路徑代價，然后用新BPDU取代舊BPDU，同時轉(zhuǎn)發(fā)該BPDU。這樣當(dāng)整個擴展局域網(wǎng)穩(wěn)定時，只有根網(wǎng)橋仍然產(chǎn)生BPDU，其他網(wǎng)橋僅僅是在根端口或指定端口上轉(zhuǎn)發(fā)BPDU。其他端口就是指非指定端口，網(wǎng)橋?qū)⑺鼈內(nèi)孔枞?9十一月2024第4章局域網(wǎng)78STP舉例09十一月2024第4章局域網(wǎng)79STP中端口狀態(tài)（1）阻塞狀態(tài)（blocking）—不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀；接收BPDU。偵聽狀態(tài)（listening）—不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀；偵聽BPDU，并進入生成樹構(gòu)造過程。學(xué)習(xí)狀態(tài)（learning）—不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀；學(xué)習(xí)地址轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)（forwarding）—轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀；學(xué)習(xí)地址09十一月2024第4章局域網(wǎng)80STP的端口狀態(tài)（2）在啟用了STP的擴展局域網(wǎng)中，所有網(wǎng)橋在啟動之后都將經(jīng)歷偵聽和學(xué)習(xí)這兩個過渡狀態(tài)，然后或者處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)或者處于阻塞狀態(tài)。在構(gòu)造生成樹的過程中，所有網(wǎng)橋首次啟動時都會認為自己是根網(wǎng)橋而轉(zhuǎn)入偵聽狀態(tài)（不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀）。正是在這種狀態(tài)，網(wǎng)橋完成以下工作：選舉根網(wǎng)橋、選舉非根網(wǎng)橋上的根端口以及選舉各網(wǎng)段上的指定端口。經(jīng)過15s（默認的轉(zhuǎn)發(fā)延遲）之后，若端口在選舉過程完成后依然保持為根端口或指定端口，則這些端口將進入學(xué)習(xí)狀態(tài)；其他端口進入阻塞狀態(tài)處于學(xué)習(xí)狀態(tài)的端口構(gòu)造MAC地址表，不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。默認學(xué)習(xí)狀態(tài)會持續(xù)15s（轉(zhuǎn)發(fā)時延）。09十一月2024第4章局域網(wǎng)81STP中端口狀態(tài)（3）學(xué)習(xí)狀態(tài)結(jié)束后，依然是指定端口或根端口的端口將進入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，其他端口設(shè)為阻塞狀態(tài)。端口由阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)通常需要30~50s時間，這段時間也稱為收斂時間。若網(wǎng)橋端口僅僅與用戶終端連接，則某些交換機提供快速端口（fastport）特性。啟動快速端口特性后，該端口首次啟動時，它自動從阻塞狀態(tài)快速轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)?？焖偕蓸鋮f(xié)議RSTP：網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生變化后，能加快生成樹的重新計算過程。RSTP的標準是IEEE802.1W。LAN交換機和網(wǎng)橋09十一月2024第4章局域網(wǎng)824.6.3虛擬局域網(wǎng)網(wǎng)橋在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴展方面的缺陷虛擬局域網(wǎng)（VirtualLAN，VLAN）技術(shù)可以將一個擴展局域網(wǎng)分成幾個在邏輯上看起來獨立的LAN，一個VLAN是一個廣播域。引入VLAN的目的增加局域網(wǎng)的擴展性隔離廣播域，同時增強網(wǎng)絡(luò)安全增加管理靈活性09十一月2024第4章局域網(wǎng)83將一個擴展局域網(wǎng)劃分為3個VLAN09十一月2024第4章局域網(wǎng)841.VLAN類型（1）基于端口的VLAN目前最常用，IEEE802.1Q標準就是采用此方法來劃分VLAN的。優(yōu)點和缺點定義VLAN成員非常簡單用戶主機移動位置時，VLAN需要重新配置（2）基于M