北郵計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第七講lan(2)2012

1、 FDDI曾被認(rèn)為是下一代的曾被認(rèn)為是下一代的LAN, 但是除了主干網(wǎng)市場但是除了主干網(wǎng)市場(FDDI可勝任可勝任)外，它很少被使用。因?yàn)槠湔军c(diǎn)管理過于復(fù)雜，外，它很少被使用。因?yàn)槠湔军c(diǎn)管理過于復(fù)雜，從而導(dǎo)致芯片復(fù)雜和價(jià)格昂貴。從而導(dǎo)致芯片復(fù)雜和價(jià)格昂貴。FDDI的巨大費(fèi)用使得工作站制的巨大費(fèi)用使得工作站制造商不愿讓它成為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，因此從未大量生產(chǎn)，造商不愿讓它成為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，因此從未大量生產(chǎn)，F(xiàn)DDI也就無也就無法占據(jù)大塊市場。法占據(jù)大塊市場。 正是在這個(gè)環(huán)境下，正是在這個(gè)環(huán)境下，1992年年IEEE重新召集了重新召集了802.3委員會委員會，指示他們制訂一個(gè)快速的，指示他們制訂一個(gè)快速的LA

2、N。建議之一是保持。建議之一是保持802.3的原有的原有狀況，只是將其速度提高。另一個(gè)建議是完全重新制訂，賦予狀況，只是將其速度提高。另一個(gè)建議是完全重新制訂，賦予它許多新的特征，比如實(shí)時(shí)通信和數(shù)字語音之類，只保留其原它許多新的特征，比如實(shí)時(shí)通信和數(shù)字語音之類，只保留其原有的名稱。經(jīng)過一陣爭論之后，委員會決定保留有的名稱。經(jīng)過一陣爭論之后，委員會決定保留802.3的現(xiàn)狀，的現(xiàn)狀，只是將其速度提高，這樣做主要有以下三個(gè)原因只是將其速度提高，這樣做主要有以下三個(gè)原因: 1 需要與現(xiàn)存的成千上萬個(gè)需要與現(xiàn)存的成千上萬個(gè)LAN相兼容相兼容; 2 擔(dān)心新協(xié)議可能會出現(xiàn)不可預(yù)見的問題擔(dān)心新協(xié)議可能會出現(xiàn)不

3、可預(yù)見的問題; 3 需要在技術(shù)改變之前完成這項(xiàng)工作。需要在技術(shù)改變之前完成這項(xiàng)工作。 高速以太網(wǎng)100BASE-T 以太網(wǎng)n速率達(dá)到或超過 100 Mb/s 的以太網(wǎng)稱為高速以太網(wǎng)。n在雙絞線上傳送 100 Mb/s 基帶信號的星型拓?fù)湟蕴W(wǎng)，仍使用 IEEE 802.3 的CSMA/CD 協(xié)議。100BASE-T 以太網(wǎng)又稱為快速以太網(wǎng)(Fast Ethernet)。 IEEE在在1995年年6月正式采納了其成果月正式采納了其成果802.3u。從技術(shù)的角度來看，從技術(shù)的角度來看，802.3u并不是一種新的標(biāo)準(zhǔn)，并不是一種新的標(biāo)準(zhǔn)，只是對現(xiàn)存只是對現(xiàn)存802.3標(biāo)準(zhǔn)的追加。但我們通常稱其為標(biāo)準(zhǔn)

4、的追加。但我們通常稱其為快速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)(fast ethernet),而不是而不是802.3u。 用戶只要更換一張網(wǎng)卡，再配上一個(gè)用戶只要更換一張網(wǎng)卡，再配上一個(gè)100Mb/s的集線器，就可很方便地由的集線器，就可很方便地由10BASE-T以太網(wǎng)直接以太網(wǎng)直接升級到升級到100Mb/s, 而不必改變網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。所而不必改變網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。所有在有在10BASE-T上的應(yīng)用軟件和網(wǎng)絡(luò)軟件都可保持上的應(yīng)用軟件和網(wǎng)絡(luò)軟件都可保持不變。不變。100BASE-T的網(wǎng)卡有很強(qiáng)的自適應(yīng)性，它的網(wǎng)卡有很強(qiáng)的自適應(yīng)性，它能夠自動識別能夠自動識別10Mb/s和和100Mb/s。 保留所有的舊的分組格式，

5、接口以及程序規(guī)則，保留所有的舊的分組格式，接口以及程序規(guī)則，同時(shí)改變了原以太網(wǎng)的某些規(guī)定。同時(shí)改變了原以太網(wǎng)的某些規(guī)定。 例如，在以太網(wǎng)電纜長度最長為例如，在以太網(wǎng)電纜長度最長為2.5km時(shí)，其最短時(shí)，其最短幀長為幀長為64字節(jié)。當(dāng)發(fā)送速率提高時(shí)，幀的發(fā)送時(shí)間按字節(jié)。當(dāng)發(fā)送速率提高時(shí)，幀的發(fā)送時(shí)間按比例縮短，但電磁波在電纜上傳播的時(shí)間并沒有變化比例縮短，但電磁波在電纜上傳播的時(shí)間并沒有變化。這樣，在電纜另一端的站點(diǎn)還未來得及檢測到?jīng)_突。這樣，在電纜另一端的站點(diǎn)還未來得及檢測到?jīng)_突時(shí)，在發(fā)送端已經(jīng)把數(shù)據(jù)幀發(fā)送完畢了。所以當(dāng)發(fā)送時(shí)，在發(fā)送端已經(jīng)把數(shù)據(jù)幀發(fā)送完畢了。所以當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的速率提高時(shí)數(shù)據(jù)的速

6、率提高時(shí): (1) 若保持電纜長度不變就應(yīng)增大最短幀長若保持電纜長度不變就應(yīng)增大最短幀長 (2) 保持最短幀長不變但減小最大電纜長度。保持最短幀長不變但減小最大電纜長度。 在在100Mb/s的以太網(wǎng)中采用的方法是保持最短幀長的以太網(wǎng)中采用的方法是保持最短幀長不變，但將最大電纜長度減小到不變，但將最大電纜長度減小到100m。幀間時(shí)間間隔。幀間時(shí)間間隔從原來的從原來的9.6us改為現(xiàn)在的改為現(xiàn)在的0.96us。 高速以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)l100BASE-TXl使用 2 對 UTP 5 類線或屏蔽雙絞線 STP。 l100BASE-FX l使用 2 對光纖。 l100BASE-T4l使用 4 對 UTP

7、 3 類線或 5 類線。 新標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了以下三種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn)新標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了以下三種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn): 1 100BASE-TX 使用使用2對對UTP5類線或類線或STP,其中一對用于發(fā)送，另一對用其中一對用于發(fā)送，另一對用于接收。信號的編碼采用于接收。信號的編碼采用“多電平傳輸多電平傳輸3(MLT-3)”的編碼方法，使信號的主的編碼方法，使信號的主要能量集中在要能量集中在30MHz以下，以便減少輻射的影響。以下，以便減少輻射的影響。MLT-3用三元制進(jìn)行編用三元制進(jìn)行編碼，即用正、負(fù)和零三種電平傳送信號。碼，即用正、負(fù)和零三種電平傳送信號。 2 100BASE-FX 使用使用2對光纖，其中

8、一對用于發(fā)送，另一對用于接收。信號對光纖，其中一對用于發(fā)送，另一對用于接收。信號的編碼采用的編碼采用4B/5B-NRZI編碼。編碼。4B/5B編碼就是將數(shù)據(jù)流中的每編碼就是將數(shù)據(jù)流中的每4bit作為一組作為一組，然后按編碼規(guī)則將每一個(gè)組轉(zhuǎn)換成為，然后按編碼規(guī)則將每一個(gè)組轉(zhuǎn)換成為5bit,其中至少有其中至少有2個(gè)個(gè)“1”,保證信號碼保證信號碼元至少發(fā)生兩次跳變。元至少發(fā)生兩次跳變。 NRZI為差分不歸零編碼。這種編碼與常規(guī)的不歸零為差分不歸零編碼。這種編碼與常規(guī)的不歸零(NRZ)編碼的區(qū)別在于每個(gè)編碼的區(qū)別在于每個(gè)“1”碼開始處有跳變、每個(gè)碼開始處有跳變、每個(gè)“0”碼開始處沒有跳碼開始處沒有跳變

9、。在變。在NRZI編碼中，信號通過相鄰碼元極性的跳變來解碼，而不是簡單地編碼中，信號通過相鄰碼元極性的跳變來解碼，而不是簡單地以絕對電平為準(zhǔn)，由此可獲得更高的抗干擾能力。以絕對電平為準(zhǔn)，由此可獲得更高的抗干擾能力。3 100BASE-T4 使用使用4對對UTP3類線或類線或5類線，這是為已使用類線，這是為已使用UTP3類線的大量類線的大量用戶而設(shè)計(jì)的。信號的編碼采用用戶而設(shè)計(jì)的。信號的編碼采用8B6T-NRZ(不歸零不歸零)的編碼方法。的編碼方法。8B6T編碼編碼是將數(shù)據(jù)流中的每是將數(shù)據(jù)流中的每8bit作為一組，然后按編碼規(guī)則轉(zhuǎn)換為每組作為一組，然后按編碼規(guī)則轉(zhuǎn)換為每組6bit的三元制的三元制

10、碼元。它同時(shí)使用碼元。它同時(shí)使用3對線同時(shí)傳送數(shù)據(jù)，用對線同時(shí)傳送數(shù)據(jù)，用1對線用作沖突檢測的接收信道。對線用作沖突檢測的接收信道。 隨著多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)分布計(jì)算、桌面視頻會議等應(yīng)隨著多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)分布計(jì)算、桌面視頻會議等應(yīng)用的不斷發(fā)展，用戶對局域網(wǎng)的帶寬提出了更高的要求用的不斷發(fā)展，用戶對局域網(wǎng)的帶寬提出了更高的要求; 同時(shí)，同時(shí)，100M快速以太網(wǎng)也要求主干網(wǎng)、服務(wù)器一級有更高快速以太網(wǎng)也要求主干網(wǎng)、服務(wù)器一級有更高的帶寬。的帶寬。 由于以太網(wǎng)的簡單、實(shí)用、廉價(jià)及應(yīng)用的廣泛性，人由于以太網(wǎng)的簡單、實(shí)用、廉價(jià)及應(yīng)用的廣泛性，人們又迫切要求高速網(wǎng)技術(shù)與現(xiàn)有的以太網(wǎng)保持最大的兼容們又迫切要求高

11、速網(wǎng)技術(shù)與現(xiàn)有的以太網(wǎng)保持最大的兼容性。性。 千兆位以太網(wǎng)技術(shù)就是在這種需求背景下開始釀造的千兆位以太網(wǎng)技術(shù)就是在這種需求背景下開始釀造的。1996年年3月成立的月成立的IEEE802.3z工作組，專門負(fù)責(zé)千兆位工作組，專門負(fù)責(zé)千兆位以太網(wǎng)的研究，并制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。以太網(wǎng)的研究，并制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。 千兆位以太網(wǎng)使用原有以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)、幀長及千兆位以太網(wǎng)使用原有以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)、幀長及CSMA/CD協(xié)議，協(xié)議， 數(shù)據(jù)速率提高到了數(shù)據(jù)速率提高到了1Gbps。 它和標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)它和標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)(10Mbps)和快速以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)(100Mbps)技術(shù)向技術(shù)向后兼容。后兼容。用戶能在保留原有操作系統(tǒng)、協(xié)議結(jié)

12、構(gòu)、應(yīng)用程序及網(wǎng)絡(luò)用戶能在保留原有操作系統(tǒng)、協(xié)議結(jié)構(gòu)、應(yīng)用程序及網(wǎng)絡(luò)管理平臺與工具的同時(shí)，通過簡單的修改，使現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)管理平臺與工具的同時(shí)，通過簡單的修改，使現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)工作站廉價(jià)地升級到千兆位速率。工作站廉價(jià)地升級到千兆位速率。l1000BASE-X 基于光纖通道的物理層基于光纖通道的物理層l1000BASE-SX SX表示短波長表示短波長l1000BASE-LX LX表示長波長表示長波長l1000BASE-CX CX表示銅線表示銅線l1000BASE-T l使用使用 4對對 5 類線類線 UTP 千兆以太網(wǎng)的物理層協(xié)議包括千兆以太網(wǎng)的物理層協(xié)議包括1000BASE-SX，1000BASE-L

13、X，1000BASE-CX和和1000BASE-T等標(biāo)準(zhǔn)。等標(biāo)準(zhǔn)。（1）1000BASE-SX。使用芯徑為。使用芯徑為 50 及及 62.5m，工作波長為，工作波長為850 nm 的多模光纖，采用的多模光纖，采用8B/10B編碼方式，傳輸距離分別為編碼方式，傳輸距離分別為260m和和525m，適用于建筑物中同一層的短距離主干網(wǎng)。，適用于建筑物中同一層的短距離主干網(wǎng)。（2）1000BASE-LX.使用芯徑為使用芯徑為50及及62.5 m的多模、單模光纖，的多模、單模光纖，工作波長為工作波長為1300nm,采用采用8B/10B編碼方式，傳輸距離分別為編碼方式，傳輸距離分別為 525m,550m,和

14、和3000m,主要用于校園主干網(wǎng)。主要用于校園主干網(wǎng)。（3）1000BASE-CX.使用使用150歐姆平衡屏蔽雙絞線（歐姆平衡屏蔽雙絞線（STP），采用），采用8B/10B編碼方式，傳輸速率為編碼方式，傳輸速率為1.25Gbps,傳輸距離為傳輸距離為25m,主要用于主要用于集群設(shè)備的連接，如一個(gè)交換機(jī)房內(nèi)的設(shè)備互連。集群設(shè)備的連接，如一個(gè)交換機(jī)房內(nèi)的設(shè)備互連。（4）1000BASE-T。使用。使用 4 對對 5 類非平衡屏蔽雙絞線（類非平衡屏蔽雙絞線（UTP）傳）傳輸距離為輸距離為100m,主要用于結(jié)構(gòu)化布線主要用于結(jié)構(gòu)化布線 中同一層建筑的通信，從而中同一層建筑的通信，從而可以利用以太網(wǎng)或快

15、速以太網(wǎng)已鋪設(shè)的可以利用以太網(wǎng)或快速以太網(wǎng)已鋪設(shè)的 UTP 電纜。電纜。 l凡發(fā)送的凡發(fā)送的 MAC 幀長不足幀長不足 512字節(jié)時(shí)，就用一字節(jié)時(shí)，就用一些特殊字符填充在幀的后面，使些特殊字符填充在幀的后面，使MAC 幀的發(fā)送幀的發(fā)送長度增大到長度增大到 512字節(jié)。字節(jié)。l接收端在收到以太網(wǎng)的接收端在收到以太網(wǎng)的 MAC 幀后，要將所填幀后，要將所填充的特殊字符刪除后才向高層交付。充的特殊字符刪除后才向高層交付。 目地地址源地址數(shù)據(jù)長度數(shù) 據(jù)FCSMAC 幀的最小值 = 64 字節(jié)載波延伸前同步碼加上載波延伸使 MAC 幀長度 = 爭用期長度512 字節(jié)在以太網(wǎng)上實(shí)際傳輸?shù)膸L10/27/9

16、8 page 14 School of Computer and Technology, BUPT Computer NetworksCHRYSAN10/27/98 page 15 School of Computer and Technology, BUPT Computer NetworksCHRYSAN10 吉比特以太網(wǎng)n10 吉比特以太網(wǎng)與 10 Mb/s，100 Mb/s 和 1 Gb/s 以太網(wǎng)的幀格式完全相同。n10 吉比特以太網(wǎng)還保留了 802.3 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的以太網(wǎng)最小和最大幀長，便于升級。n10 吉比特以太網(wǎng)不再使用銅線而只使用光纖作為傳輸媒體。n10 吉比特以太網(wǎng)只工作在全

17、雙工方式，因此沒有爭用問題，也不使用 CSMA/CD 協(xié)議。 l100VG-AnyLAN 局域網(wǎng)局域網(wǎng)l使用集線器的使用集線器的 100 Mb/s 高速局域網(wǎng)高速局域網(wǎng) l光纖分布式數(shù)據(jù)接口光纖分布式數(shù)據(jù)接口 FDDI (Fiber Distributed Data Interface) l使用光纖作為傳輸媒體的令牌環(huán)形網(wǎng)使用光纖作為傳輸媒體的令牌環(huán)形網(wǎng) l高性能并行接口高性能并行接口 HIPPI (HIgh-Performance Parallel Interface) l主要用于超級計(jì)算機(jī)與一些外圍設(shè)備（如海量存儲器、圖形工作主要用于超級計(jì)算機(jī)與一些外圍設(shè)備（如海量存儲器、圖形工作站等）的

18、高速接口站等）的高速接口l光纖通道光纖通道(Fibre Channel) l藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)lIEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 藍(lán)牙是一種短距藍(lán)牙是一種短距離的無線通信技術(shù)，電子裝置彼離的無線通信技術(shù)，電子裝置彼此可以通過藍(lán)牙而連接起來，此可以通過藍(lán)牙而連接起來， 藍(lán)牙技術(shù)的核心便是藍(lán)牙技術(shù)的核心便是通過嵌入通過嵌入藍(lán)牙芯片，藍(lán)牙芯片，通過芯片上的無線接收器，通過芯片上的無線接收器， 實(shí)實(shí)現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)在短距離上的穩(wěn)定無縫無線連接現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)在短距離上的穩(wěn)定無縫無線連接，配有配有藍(lán)牙技術(shù)的電子產(chǎn)品能夠在十米的距離內(nèi)彼此相通，藍(lán)牙技術(shù)的電子產(chǎn)品能夠在十米的距離內(nèi)彼此相通，傳輸速度可以達(dá)到傳輸速度可以達(dá)

19、到1M/s1M/s。這種連接是開放式的，再加這種連接是開放式的，再加上芯片體積十分小，因此能夠方便的嵌入設(shè)備中，應(yīng)上芯片體積十分小，因此能夠方便的嵌入設(shè)備中，應(yīng)用于各種需要在網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)和語音的設(shè)備，如數(shù)用于各種需要在網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)和語音的設(shè)備，如數(shù)碼相機(jī)碼相機(jī)、 PDAPDA、無線耳機(jī)無線耳機(jī)、手機(jī)。手機(jī)。 藍(lán)牙技術(shù)的概念藍(lán)牙技術(shù)的概念 l跳頻技術(shù)跳頻技術(shù) 藍(lán)牙的載頻選用全球通用的藍(lán)牙的載頻選用全球通用的ISM頻段，頻段，由于該頻段是對由于該頻段是對所有無線電系統(tǒng)都開放的頻段，因此使用其中的任何一個(gè)頻所有無線電系統(tǒng)都開放的頻段，因此使用其中的任何一個(gè)頻段都有可能遇到不可預(yù)測的干擾源。采用跳

20、頻擴(kuò)譜技術(shù)是避段都有可能遇到不可預(yù)測的干擾源。采用跳頻擴(kuò)譜技術(shù)是避免干擾的一項(xiàng)有效措施。免干擾的一項(xiàng)有效措施。 藍(lán)牙藍(lán)牙在在24-24835 GHz之間的之間的ISM頻帶上以頻帶上以1600跳跳s的速率進(jìn)行跳頻，可以得到的速率進(jìn)行跳頻，可以得到79個(gè)個(gè)1 MHz帶寬的信道。帶寬的信道。 跳頻技術(shù)是把頻帶分成若干個(gè)跳頻信道，在一次連接中跳頻技術(shù)是把頻帶分成若干個(gè)跳頻信道，在一次連接中，無線電收發(fā)器按一定的碼序列不斷地從一個(gè)信道跳到另一，無線電收發(fā)器按一定的碼序列不斷地從一個(gè)信道跳到另一個(gè)信道，只有收發(fā)雙方是按這個(gè)規(guī)律進(jìn)行通信的，而其他的個(gè)信道，只有收發(fā)雙方是按這個(gè)規(guī)律進(jìn)行通信的，而其他的干擾不可

21、能按同樣的規(guī)律進(jìn)行干擾干擾不可能按同樣的規(guī)律進(jìn)行干擾。ISM: Industrial Scientific and Medical。l無線局域使用的頻段主要是無線局域使用的頻段主要是S頻段（頻段（2.4GHz2.4835GHz頻率范圍），這個(gè)頻段也叫頻率范圍），這個(gè)頻段也叫ISM（Industry Science Medical）即工業(yè)科學(xué)醫(yī)療）即工業(yè)科學(xué)醫(yī)療頻段，該頻段在美國不受美國聯(lián)邦通信委員會頻段，該頻段在美國不受美國聯(lián)邦通信委員會的限制，屬于工業(yè)自由輻射頻段，不會對人體的限制，屬于工業(yè)自由輻射頻段，不會對人體健康造成傷害。所以無線電波成為無線局域網(wǎng)健康造成傷害。所以無線電波成為無線局域

22、網(wǎng)最常用的無線傳輸媒體。最常用的無線傳輸媒體。lISM頻段即工業(yè)，科學(xué)和醫(yī)用頻段頻段即工業(yè)，科學(xué)和醫(yī)用頻段 世界各國均保留了一些無線頻段，以用于工業(yè)，世界各國均保留了一些無線頻段，以用于工業(yè)，科學(xué)研究，和微波醫(yī)療方面的應(yīng)用。應(yīng)用這些頻段無科學(xué)研究，和微波醫(yī)療方面的應(yīng)用。應(yīng)用這些頻段無需許可證，只需要遵守一定的發(fā)射功率需許可證，只需要遵守一定的發(fā)射功率(一般低于一般低于1W)，并且不要對其它頻段造成干擾即可。，并且不要對其它頻段造成干擾即可。 ISM頻段在各國的規(guī)定并不統(tǒng)一。如在美國有三頻段在各國的規(guī)定并不統(tǒng)一。如在美國有三個(gè)頻段個(gè)頻段902-928 MHz, 2400-2483.5 MHz u

23、nd 5725-5850 MHz，而在歐洲，而在歐洲900MHz的頻段則有部份用于的頻段則有部份用于GSM通信。通信。 2.4GHz為各國共同的為各國共同的ISM頻段。因此無線局域網(wǎng)頻段。因此無線局域網(wǎng)，藍(lán)牙等無線網(wǎng)絡(luò)，均可工作在，藍(lán)牙等無線網(wǎng)絡(luò)，均可工作在2.4GHz頻段上。頻段上。 l安全性安全性 藍(lán)牙技術(shù)的無線傳輸特性使它非常容易受到攻藍(lán)牙技術(shù)的無線傳輸特性使它非常容易受到攻擊，因此安全機(jī)制在藍(lán)牙技術(shù)中顯得尤為重要。擊，因此安全機(jī)制在藍(lán)牙技術(shù)中顯得尤為重要。 雖然藍(lán)牙系統(tǒng)所采用的跳頻技術(shù)已經(jīng)提供了一雖然藍(lán)牙系統(tǒng)所采用的跳頻技術(shù)已經(jīng)提供了一定的安全保障，但是藍(lán)牙系統(tǒng)仍然需要鏈路層和應(yīng)定的安

24、全保障，但是藍(lán)牙系統(tǒng)仍然需要鏈路層和應(yīng)用層的安全管理。用層的安全管理。 在鏈路層中，藍(lán)牙系統(tǒng)使用認(rèn)證、加密和密鑰在鏈路層中，藍(lán)牙系統(tǒng)使用認(rèn)證、加密和密鑰管理等功能進(jìn)行安全控制。管理等功能進(jìn)行安全控制。 在應(yīng)用層中，用戶可以使用個(gè)人標(biāo)識碼（在應(yīng)用層中，用戶可以使用個(gè)人標(biāo)識碼（PIN）來進(jìn)行認(rèn)證。來進(jìn)行認(rèn)證。 課件制作人：謝希仁無線局域網(wǎng) 無線局域網(wǎng)的組成n有固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線局域網(wǎng)AP1AP2一個(gè)基本服務(wù)集 BSS 包括一個(gè)基站和若干個(gè)移動站，所有的站在本 BSS 以內(nèi)都可以直接通信，但在和本 BSS 以外的站通信時(shí) ，都要通過本 BSS 的基站。 AP1AP2基本服務(wù)集內(nèi)的基站叫做接入點(diǎn) AP

25、 (Access Point)其作用和網(wǎng)橋相似。AP1AP2當(dāng)網(wǎng)絡(luò)管理員安裝 AP 時(shí)，必須為該 AP 分配一個(gè)不超過 32 字節(jié)的服務(wù)集標(biāo)識符 SSID 和一個(gè)信道。 AP1AP2一個(gè)基本服務(wù)集可以是孤立的，也可通過接入點(diǎn) AP連接到一個(gè)主干分配系統(tǒng) DS (Distribution System)，然后再接入到另一個(gè)基本服務(wù)集，構(gòu)成擴(kuò)展的服務(wù)集ESS (Extended Service Set)。AP1AP2ESS 還可通過叫做門戶(portal)為無線用戶提供到非 802.11 無線局域網(wǎng)（例如，到有線連接的因特網(wǎng)）的接入。門戶的作用就相當(dāng)于一個(gè)網(wǎng)橋。 AP1AP2移動站 A 從某一個(gè)基

26、本服務(wù)集漫游到另一個(gè)基本服務(wù)集（到 A 的位置），仍可保持與另一個(gè)移動站 B 進(jìn)行通信。 與接入點(diǎn) AP 建立關(guān)聯(lián)(association)n一個(gè)移動站若要加入到一個(gè)基本服務(wù)集 BSS，就必須先選擇一個(gè)接入點(diǎn) AP，并與此接入點(diǎn)建立關(guān)聯(lián)。n建立關(guān)聯(lián)就表示這個(gè)移動站加入了選定的 AP 所屬的子網(wǎng)，并和這個(gè) AP 之間創(chuàng)建了一個(gè)虛擬線路。n只有關(guān)聯(lián)的 AP 才向這個(gè)移動站發(fā)送數(shù)據(jù)幀，而這個(gè)移動站也只有通過關(guān)聯(lián)的 AP 才能向其他站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)幀。移動站與 AP 建立關(guān)聯(lián)的方法n被動掃描，即移動站等待接收接入站周期性發(fā)出的信標(biāo)幀(beacon frame)。n信標(biāo)幀中包含有若干系統(tǒng)參數(shù)（如服務(wù)集標(biāo)識符

27、 SSID 以及支持的速率等）。n主動掃描，即移動站主動發(fā)出探測請求幀(probe request frame)，然后等待從 AP 發(fā)回的探測響應(yīng)幀(probe response frame)。熱點(diǎn)(hot spot)n現(xiàn)在許多地方，如辦公室、機(jī)場、快餐店、旅館、購物中心等都能夠向公眾提供有償或無償接入 Wi-Fi 的服務(wù)。這樣的地點(diǎn)就叫做熱點(diǎn)。n由許多熱點(diǎn)和 AP 連接起來的區(qū)域叫做熱區(qū)(hot zone)。熱點(diǎn)也就是公眾無線入網(wǎng)點(diǎn)。n現(xiàn)在也出現(xiàn)了無線因特網(wǎng)服務(wù)提供者 WISP (Wireless Internet Service Provider)這一名詞。用戶可以通過無線信道接入到 WI

28、SP，然后再經(jīng)過無線信道接入到因特網(wǎng)。2. 移動自組網(wǎng)絡(luò)又稱自組網(wǎng)絡(luò)(ad hoc network) 自組網(wǎng)絡(luò)AEDCBF源結(jié)點(diǎn)目的結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)n自組網(wǎng)絡(luò)是沒有固定基礎(chǔ)設(shè)施（即沒有 AP）的無線局域網(wǎng)。這種網(wǎng)絡(luò)由一些處于平等狀態(tài)的移動站之間相互通信組成的臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)。移動自組網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景 n在軍事領(lǐng)域中，攜帶了移動站的戰(zhàn)士可利用臨時(shí)建立的移動自組網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。n這種組網(wǎng)方式也能夠應(yīng)用到作戰(zhàn)的地面車輛群和坦克群，以及海上的艦艇群、空中的機(jī)群。 n當(dāng)出現(xiàn)自然災(zāi)害時(shí)，在搶險(xiǎn)救災(zāi)時(shí)利用移動自組網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行及時(shí)的通信往往很有效的， 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) WSN (Wireless Sensor Ne

29、twork) n由大量傳感器結(jié)點(diǎn)通過無線通信技術(shù)構(gòu)成的自組網(wǎng)絡(luò)。n無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用是進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸，一般并不需要很高的帶寬，但是在大部分時(shí)間必須保持低功耗，以節(jié)省電池的消耗。n由于無線傳感結(jié)點(diǎn)的存儲容量受限，因此對協(xié)議棧的大小有嚴(yán)格的限制。n無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還對網(wǎng)絡(luò)安全性、結(jié)點(diǎn)自動配置、網(wǎng)絡(luò)動態(tài)重組等方面有一定的要求。 傳感器結(jié)點(diǎn)的形狀(a)和組成(b) 存儲器CPU傳感器硬件電池?zé)o線收發(fā)器(a)(b)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要的應(yīng)用領(lǐng)域 n環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)（如洪水預(yù)報(bào)、動物棲息的監(jiān)控）；n戰(zhàn)爭中對敵情的偵查和對兵力、裝備、物資等的監(jiān)控；n醫(yī)療中對病房的監(jiān)測和對患者的護(hù)理；n在危險(xiǎn)的工

30、業(yè)環(huán)境（如礦井、核電站等）中的安全監(jiān)測；n城市交通管理、建筑內(nèi)的溫度/照明/安全控制等。 802.11 局域網(wǎng)的物理層n802.11 無線局域網(wǎng)可再細(xì)分為不同的類型。n現(xiàn)在最流行的無線局域網(wǎng)是 802.11b，而另外兩種（802.11a 和 802.11g）的產(chǎn)品也廣泛存在。 n802.11 的物理層有以下幾種實(shí)現(xiàn)方法：n直接序列擴(kuò)頻 DSSSn正交頻分復(fù)用 OFDM n跳頻擴(kuò)頻 FHSS （已很少用）n紅外線 IR （已很少用） 幾種常用的 802.11 無線局域網(wǎng) 標(biāo)準(zhǔn)頻段數(shù)據(jù)速率物理層優(yōu)缺點(diǎn)802.11b2.4 GHz最高為11 Mb/sHR-DSSS 最高數(shù)據(jù)率較低，價(jià)格最低，信號傳播

31、距離最遠(yuǎn)，且不易受阻礙 802.11a5 GHz最高為54 Mb/sOFDM最高數(shù)據(jù)率較高，支持更多用戶同時(shí)上網(wǎng)，價(jià)格最高，信號傳播距離較短，且易受阻礙802.11g2.4 GHz最高為54 Mb/sOFDM最高數(shù)據(jù)率較高，支持更多用戶同時(shí)上網(wǎng)，信號傳播距離最遠(yuǎn)，且不易受阻礙，價(jià)格比 802.11b貴802.11 局域網(wǎng)的 MAC 層協(xié)議1. CSMA/CA 協(xié)議 無線局域網(wǎng)卻不能簡單地搬用 CSMA/CD 協(xié)議。這里主要有兩個(gè)原因。nCSMA/CD 協(xié)議要求一個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送本站數(shù)據(jù)的同時(shí)，還必須不間斷地檢測信道，但在無線局域網(wǎng)的設(shè)備中要實(shí)現(xiàn)這種功能就花費(fèi)過大。n即使我們能夠?qū)崿F(xiàn)碰撞檢測的功能，

32、并且當(dāng)我們在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)檢測到信道是空閑的，在接收端仍然有可能發(fā)生碰撞。 課件制作人：謝希仁無線局域網(wǎng)的特殊問題 當(dāng) A 和 C 檢測不到無線信號時(shí)，都以為 B 是空閑的，因而都向 B 發(fā)送數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)生碰撞。這種未能檢測出媒體上已存在的信號的問題叫做隱蔽站問題(hidden station problem) A 的作用范圍C 的作用范圍ABCD無線局域網(wǎng)的特殊問題 B 向 A 發(fā)送數(shù)據(jù)，而 C 又想和 D 通信。C 檢測到媒體上有信號，于是就不敢向 D 發(fā)送數(shù)據(jù)。 其實(shí) B 向 A 發(fā)送數(shù)據(jù)并不影響 C 向 D 發(fā)送數(shù)據(jù)這就是暴露站問題(exposed station problem) ADC

33、B？B 的作用范圍C 的作用范圍CSMA/CA 協(xié)議 n無線局域網(wǎng)不能使用 CSMA/CD，而只能使用改進(jìn)的 CSMA 協(xié)議。n改進(jìn)的辦法是把 CSMA 增加一個(gè)碰撞避免(Collision Avoidance)功能。n802.11 就使用 CSMA/CA 協(xié)議。而在使用 CSMA/CA 的同時(shí)，還增加使用停止等待協(xié)議。n下面先介紹 802.11 的 MAC 層。 802.11 的 MAC 層 MAC 層無爭用服務(wù)（選用）爭用服務(wù)（必須實(shí)現(xiàn)）分布協(xié)調(diào)功能 DCF(Distributed Coordination Function)(CSMA/CA)點(diǎn)協(xié)調(diào)功能 PCF(Point Coordin

34、ation Function)物理層MAC 層通過協(xié)調(diào)功能來確定在基本服務(wù)集 BSS 中的移動站在什么時(shí)間能發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)。 MAC 層無爭用服務(wù)爭用服務(wù)分布協(xié)調(diào)功能 DCF(Distributed Coordination Function)(CSMA/CA)點(diǎn)協(xié)調(diào)功能 PCF(Point Coordination Function)物理層DCF 子層在每一個(gè)結(jié)點(diǎn)使用 CSMA 機(jī)制的分布式接入算法，讓各個(gè)站通過爭用信道來獲取發(fā)送權(quán)。因此 DCF 向上提供爭用服務(wù)。 MAC 層無爭用服務(wù)爭用服務(wù)分布協(xié)調(diào)功能 DCF(Distributed Coordination Function)(C

35、SMA/CA)點(diǎn)協(xié)調(diào)功能 PCF(Point Coordination Function)物理層PCF 子層使用集中控制的接入算法把發(fā)送數(shù)據(jù)權(quán)輪流交給各個(gè)站從而避免了碰撞的產(chǎn)生 幀間間隔 IFS n所有的站在完成發(fā)送后，必須再等待一段很短的時(shí)間（繼續(xù)監(jiān)聽）才能發(fā)送下一幀。這段時(shí)間的通稱是幀間間隔 IFS (InterFrame Space)。n幀間間隔長度取決于該站欲發(fā)送的幀的類型。高優(yōu)先級幀需要等待的時(shí)間較短，因此可優(yōu)先獲得發(fā)送權(quán)。n若低優(yōu)先級幀還沒來得及發(fā)送而其他站的高優(yōu)先級幀已發(fā)送到媒體，則媒體變?yōu)槊B(tài)因而低優(yōu)先級幀就只能再推遲發(fā)送了。這樣就減少了發(fā)生碰撞的機(jī)會。 三種幀間間隔 時(shí)間SI

36、FSPIFSDIFS媒體空閑 發(fā)送第 1 幀SIFSPIFS時(shí)間NAV（媒體忙）DIFS爭用窗口發(fā)送下一 幀推遲接入等待重試時(shí)間有幀要發(fā)送源站時(shí)間目的站ACKSIFS 其他站有幀要發(fā)送SIFS，即短(Short)幀間間隔，是最短的幀間間隔，用來分隔開屬于一次對話的各幀。一個(gè)站應(yīng)當(dāng)能夠在這段時(shí)間內(nèi)從發(fā)送方式切換到接收方式。使用 SIFS 的幀類型有：ACK 幀、CTS 幀、由過長的 MAC 幀分片后的數(shù)據(jù)幀，以及所有回答 AP 探詢的幀和在 PCF 方式中接入點(diǎn) AP 發(fā)送出的任何幀。三種幀間間隔 時(shí)間SIFSPIFSDIFS媒體空閑 發(fā)送第 1 幀SIFSPIFS時(shí)間NAV（媒體忙）DIFS爭

37、用窗口發(fā)送下一 幀推遲接入等待重試時(shí)間有幀要發(fā)送源站時(shí)間目的站ACKSIFS 其他站有幀要發(fā)送PIFS，即點(diǎn)協(xié)調(diào)功能幀間間隔，它比 SIFS 長，是為了在開始使用 PCF 方式時(shí)（在 PCF 方式下使用，沒有爭用）優(yōu)先獲得接入到媒體中。PIFS 的長度是 SIFS 加一個(gè)時(shí)隙(slot)長度。 時(shí)隙的長度是這樣確定的：在一個(gè)基本服務(wù)集 BSS 內(nèi)當(dāng)某個(gè)站在一個(gè)時(shí)隙開始時(shí)接入到媒體時(shí)，那么在下一個(gè)時(shí)隙開始時(shí)，其他站就都能檢測出信道已轉(zhuǎn)變?yōu)槊B(tài)。 三種幀間間隔 時(shí)間SIFSPIFSDIFS媒體空閑 發(fā)送第 1 幀SIFSPIFS時(shí)間NAV（媒體忙）DIFS爭用窗口發(fā)送下一 幀推遲接入等待重試時(shí)間有

38、幀要發(fā)送源站時(shí)間目的站ACKSIFS 其他站有幀要發(fā)送DIFS，即分布協(xié)調(diào)功能幀間間隔（最長的 IFS），在 DCF 方式中用來發(fā)送數(shù)據(jù)幀和管理幀。DIFS 的長度比 PIFS 再增加一個(gè)時(shí)隙長度。 CSMA/CA 協(xié)議的原理 n欲發(fā)送數(shù)據(jù)的站先檢測信道。在 802.11 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了在物理層的空中接口進(jìn)行物理層的載波監(jiān)聽。n通過收到的相對信號強(qiáng)度是否超過一定的門限數(shù)值就可判定是否有其他的移動站在信道上發(fā)送數(shù)據(jù)。n當(dāng)源站發(fā)送它的第一個(gè) MAC 幀時(shí)，若檢測到信道空閑，則在等待一段時(shí)間 DIFS 后就可發(fā)送。 為什么信道空閑還要再等待 n這是考慮到可能有其他的站有高優(yōu)先級的幀要發(fā)送。n如有，就要讓高優(yōu)先級幀先發(fā)送。 假定沒有高優(yōu)先級幀要發(fā)送 n源站發(fā)送了自己的數(shù)據(jù)幀。n目的站若正確收到此幀，則經(jīng)過