第7章計算機(jī)局域網(wǎng)

1、第7章計算機(jī)局域網(wǎng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議概述TCP/IP協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)OSI協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)LAN協(xié)議寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(B-ISDN)和異步傳輸模式(ATM)及其協(xié)議簡介本講目標(biāo)局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和傳輸介質(zhì)基帶和寬帶局域網(wǎng)局域網(wǎng)新技術(shù)1.1.局域網(wǎng)的自身特點(diǎn)局域網(wǎng)的自身特點(diǎn)局域網(wǎng)定義：局域網(wǎng)定義：是在一個較小的范圍，利用通信線路將眾多計算機(jī)及外設(shè)連接起來，達(dá)到數(shù)據(jù)通信和資源共享的目的 局域網(wǎng)特點(diǎn)：局域網(wǎng)特點(diǎn)：1 為一個單位所擁有，且地理范圍和站點(diǎn)數(shù)目均有限；2 所有的站共享較高的總帶寬（即較高的數(shù)據(jù)傳輸速率）3 較低的時延和較低的誤碼率；4 各站為平等關(guān)系而不是主從關(guān)系；5

2、能進(jìn)行廣播（一站向其他所有站發(fā)送）或組播（一站向多個站發(fā)送） 局域網(wǎng)與多處理器系統(tǒng)對比 其優(yōu)點(diǎn): (1)能方便地共享昂貴的外部設(shè)備、主機(jī)、軟件和數(shù)據(jù) (2)便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和逐漸地演變 (3)提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和殘存性 (4)響應(yīng)速度較快 (5)各設(shè)備的位置可靈活調(diào)整和改變 有利于數(shù)據(jù)處理和辦公自動化局域網(wǎng)也引起了一些問題局域網(wǎng)也引起了一些問題: (1)當(dāng)不同廠家的設(shè)備一起連到網(wǎng)上時,它們未必能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)交換(2)數(shù)據(jù)的安全與保密需要采取專門的措施 (3)由于每個小單位很容易增加連在網(wǎng)絡(luò)上的計算機(jī)設(shè)備,從總體來看,一個局域網(wǎng)的總的設(shè)備往往超過總的需求,造成浪費(fèi)對局域網(wǎng)來說，人們最關(guān)心的是

3、控制網(wǎng)絡(luò)訪問的協(xié)議，有令牌傳送和載波偵聽多路訪問（CSMA）局域網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控局域網(wǎng)2.2.局域網(wǎng)的最低三層標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)的最低三層標(biāo)準(zhǔn)(IEEE 802(IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)) )IEEE802IEEE802標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議解決局域網(wǎng)低三層的功能標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議解決局域網(wǎng)低三層的功能 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)與OSI的區(qū)別：兩者物理層需要，局域網(wǎng)不存在路由選擇，不要網(wǎng)絡(luò)層，在邏輯鏈路控制子層上設(shè)立了網(wǎng)際層 局域網(wǎng)的參考模型只相當(dāng)與OSI的最低兩層 IEEE802標(biāo)準(zhǔn)把數(shù)據(jù)鏈路層劃分為兩個子層: 1.媒體接入控制或媒體訪問控制 (MAC,Medium Access Control)子層2.邏輯鏈路控制(LLC,Logic

4、al Link Control)子層媒體接入控制或媒體訪問控制MAC子層的主要功能： 1 將上層交下來的數(shù)據(jù)封裝成幀進(jìn)行發(fā)送 2 實(shí)現(xiàn)和維護(hù)MAC協(xié)議； 3 比特差錯檢測； 4 尋址 邏輯鏈路控制LLC子層的主要功能 ： 1 建立和釋放數(shù)據(jù)鏈路層的邏輯連接； 2 提供與高層的接口； 3 差錯控制； 4 給幀加上序號 IEEE802標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定LLC子層協(xié)議，向網(wǎng)際層提供三種服務(wù)：1）無確認(rèn)無連接方式服務(wù)：2）面向連接方式服務(wù)；3）有確認(rèn)的無連接服務(wù)LLC子層與MAC子層的區(qū)別：在LLC子層的上面看不到具體的局域網(wǎng)，也就是說，局域網(wǎng)對LLC子層是透明的。MAC子層能看到 3.3.局域網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)浣Y(jié)

5、構(gòu)局域網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)定義：是指網(wǎng)絡(luò)中的各個節(jié)點(diǎn)或站相互連接的方式 局域網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有以下類型： 1）星型 2）總線型 3）樹型 4）環(huán)型4.4.局域網(wǎng)絡(luò)中常用的傳輸介質(zhì)局域網(wǎng)絡(luò)中常用的傳輸介質(zhì) 1 1）雙絞線。成本低廉、應(yīng)用廣泛）雙絞線。成本低廉、應(yīng)用廣泛 2 2）同軸電纜。性能價格比高）同軸電纜。性能價格比高 3 3）光纖。光纜是最有前途的傳輸介質(zhì)，）光纖。光纜是最有前途的傳輸介質(zhì)， 4 4）微波、紅外、激光）微波、紅外、激光 雙絞線雙絞線 雙絞線是生活中最常用的一種傳輸介質(zhì)。雙絞線由兩根具有絕緣保護(hù)層的銅導(dǎo)線組成 。雙絞線的線序雙絞線的線序標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)568A：綠白：綠白-1，綠

6、，綠-2，橙白，橙白-3，藍(lán)，藍(lán)-4，藍(lán)白，藍(lán)白-5，橙，橙-6，棕白，棕白-7，棕，棕-8。（日常使用）（日常使用） 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)568B：橙白：橙白-1，橙，橙-2，綠白，綠白-3，藍(lán)，藍(lán)-4，藍(lán)白，藍(lán)白-5，綠，綠-6，棕白，棕白-7，棕，棕-8；同軸電纜 同軸電纜的得名與它的結(jié)構(gòu)相關(guān)。同軸電纜也是局域網(wǎng)中最常見的同軸電纜的得名與它的結(jié)構(gòu)相關(guān)。同軸電纜也是局域網(wǎng)中最常見的傳輸介質(zhì)之一。用來傳遞信息的一對導(dǎo)體是按照一層圓筒式的外導(dǎo)傳輸介質(zhì)之一。用來傳遞信息的一對導(dǎo)體是按照一層圓筒式的外導(dǎo)體套在內(nèi)導(dǎo)體（一根細(xì)芯）外面，兩個導(dǎo)體間用絕緣材料互相隔離體套在內(nèi)導(dǎo)體（一根細(xì)芯）外面，兩個導(dǎo)體間用絕緣材料

7、互相隔離的結(jié)構(gòu)制造的，外層導(dǎo)體和中心軸芯線的圓心在同一個軸心上，所的結(jié)構(gòu)制造的，外層導(dǎo)體和中心軸芯線的圓心在同一個軸心上，所以叫做同軸電纜以叫做同軸電纜 。同軸電纜光纖 光導(dǎo)纖維電纜簡稱光纜或光纖。光纖的主要作用是引導(dǎo)光在光纖內(nèi)沿光導(dǎo)纖維電纜簡稱光纜或光纖。光纖的主要作用是引導(dǎo)光在光纖內(nèi)沿直線或彎曲的途徑傳播。它是數(shù)據(jù)傳輸中最有效的一種傳輸介質(zhì)，在直線或彎曲的途徑傳播。它是數(shù)據(jù)傳輸中最有效的一種傳輸介質(zhì)，在現(xiàn)代通信系統(tǒng)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛的應(yīng)用現(xiàn)代通信系統(tǒng)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛的應(yīng)用 。無線介質(zhì) 微波通信 微波通信是把微波信號作為載波信號，用模擬信號或數(shù)字信號來調(diào)制它。 衛(wèi)星通信 如果將

8、微波中繼站放在人造衛(wèi)星上時，便形成了衛(wèi)星通信系統(tǒng)，可見，衛(wèi)星通信是一種特殊的微波中繼系統(tǒng)。局域網(wǎng)一般分成三類：1）一般局域網(wǎng)LAN； 傳輸介質(zhì)：雙絞線、同軸電纜、光纖。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星型、總線型、樹型、環(huán)型。 交換技術(shù)：包交換。2）高速局域網(wǎng)HSLN； 傳輸介質(zhì)：CATV同軸電纜。 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線型。 交換技術(shù)：包交換。3）計算機(jī)化分支交換網(wǎng)CBX。 傳輸介質(zhì)：雙絞線。 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星型。 交換技術(shù)：電路交換 5.5.局域網(wǎng)絡(luò)中常用的介質(zhì)存取控制技術(shù)局域網(wǎng)絡(luò)中常用的介質(zhì)存取控制技術(shù)介質(zhì)存取控制的基本原理與方法介質(zhì)存取控制的基本原理與方法: :(1)CSMA/CD(1)CSMA/CD（具有沖突檢測的載

9、波偵聽多路存取方法）（具有沖突檢測的載波偵聽多路存取方法）CSMA/CDCSMA/CD的基本思想：的基本思想：任何一個站需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先偵聽一下介質(zhì)上有無信號傳任何一個站需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先偵聽一下介質(zhì)上有無信號傳輸。如總線是空閑的，發(fā)送一幀數(shù)據(jù)；如總線上有數(shù)據(jù)傳送，輸。如總線是空閑的，發(fā)送一幀數(shù)據(jù)；如總線上有數(shù)據(jù)傳送，就一直偵聽下去，等到發(fā)現(xiàn)總線上無信號傳輸時，該站就立即就一直偵聽下去，等到發(fā)現(xiàn)總線上無信號傳輸時，該站就立即發(fā)送一幀數(shù)據(jù)。發(fā)送一幀數(shù)據(jù)。為檢測沖突，發(fā)送端的最小信息長度應(yīng)大于為檢測沖突，發(fā)送端的最小信息長度應(yīng)大于2a2a時間時間 CSMA技術(shù)根據(jù)處理方法分為： Non-Pe

10、rsistent CSMA（非堅持的CSMA） 若總線忙，則不再偵聽，隔一定時間間隔后再偵聽。 P-Persistent CSMA（P堅持CSMA） 若總線忙，繼續(xù)偵聽；但發(fā)現(xiàn)總線空閑時，以概率P發(fā)送數(shù)據(jù)。 1-Persistent CSMA（此處，P=1，稱為1堅持算法） 若總線忙，一直偵聽，直到發(fā)現(xiàn)總線空閑時，立即發(fā)送數(shù)據(jù)；若有沖突，回退一個隨機(jī)時間間隔，重新偵聽。 1 1堅持算法實(shí)際上被采用的較多堅持算法實(shí)際上被采用的較多 (2) (2) 環(huán)結(jié)構(gòu)中的令牌控制方法環(huán)結(jié)構(gòu)中的令牌控制方法 一幀數(shù)據(jù)，它包括源地址、目標(biāo)地址、數(shù)據(jù)、校驗(yàn)部分等環(huán)結(jié)構(gòu)中的劍橋環(huán)環(huán)結(jié)構(gòu)中的劍橋環(huán) SlottedSlo

11、tted方法方法 (3)(3)總線結(jié)構(gòu)中的令牌傳送介質(zhì)控制方法總線結(jié)構(gòu)中的令牌傳送介質(zhì)控制方法 基本思想：初始化時就排定了總線上每一個站的邏輯位置，構(gòu)成一個邏輯環(huán)，產(chǎn)生一個空閑標(biāo)志 Free Token在環(huán)傳送。要發(fā)送的站抓住Free Token，把它置為忙標(biāo)志Busy Token，并發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，接著再釋放出一個Free Token到下一站。 要能處理的問題： （1）環(huán)初始化 （2）能把一個站加入環(huán)中。 （3）當(dāng)一個站關(guān)掉時，自動退出環(huán)。 （4）當(dāng)出現(xiàn)錯誤時，能夠及時發(fā)現(xiàn)，并重新初始化 6.基帶和寬帶局域網(wǎng)的概念和比較在Bus/Tree結(jié)構(gòu)中,通常使用了兩類傳輸技術(shù):基帶傳輸和寬帶傳輸它們是

12、按介質(zhì)上傳送的信號形式來區(qū)分的 在基帶傳輸中： 數(shù)據(jù)采用數(shù)字信號 整個介質(zhì)帶寬為信號所占用 傳輸方向?yàn)殡p向 距離可達(dá)幾km在寬帶傳輸中： 采用模擬信號 采用頻分多路復(fù)用技術(shù) 單向傳輸 傳輸距離可達(dá)到幾十km 7.7.寬帶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和服務(wù)寬帶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和服務(wù) 寬帶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：寬帶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)： 1 1、單電纜頻分系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)。、單電纜頻分系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)。 2 2、雙電纜系統(tǒng)。、雙電纜系統(tǒng)。 3 3、樹型結(jié)構(gòu)的公共天線電視系統(tǒng)（、樹型結(jié)構(gòu)的公共天線電視系統(tǒng)（CATVCATV） 寬帶系統(tǒng)提供的服務(wù)：寬帶系統(tǒng)提供的服務(wù)： 1 1 專用通道專用通道 2 2 提供交換服務(wù)提供交換服務(wù) 3 3 實(shí)現(xiàn)在同一頻帶上

13、的多點(diǎn)存取實(shí)現(xiàn)在同一頻帶上的多點(diǎn)存取 4.4.單道寬帶單道寬帶HSLNHSLN中的介質(zhì)存取協(xié)議中的介質(zhì)存取協(xié)議寬帶業(yè)務(wù)8.8.幾種典型的局域網(wǎng)新技術(shù)幾種典型的局域網(wǎng)新技術(shù)典型的局域網(wǎng)新技術(shù)包括交換式集線器和高速局域網(wǎng)交換式集線器的主要特點(diǎn)：所有端口平時都不連通。當(dāng)工作站需要通信時，使每一對相互通信的工作站都能像獨(dú)占通信媒體那樣，進(jìn)行無沖突地傳輸數(shù)據(jù)。交換式集線器的最大優(yōu)點(diǎn)：通信是獨(dú)占帶寬 交換式集線器的交換方式有兩種：1 直通方式2 傳統(tǒng)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式 高速局域網(wǎng)：1 100BASE-T技術(shù)2 100VG-AnyLAN技術(shù)3 等時以太網(wǎng)4 全雙工以太網(wǎng)5 全雙工令牌環(huán) 高速局域網(wǎng) 100BASE-T技術(shù)它是在雙絞線上傳送100M基帶信號的以太網(wǎng),仍使用IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn),即CSMA/CD這種以太網(wǎng)又稱為快速以太網(wǎng) 100VG-AnyLAN技術(shù) 這也是一種100Mbps的高速局域網(wǎng),它綜合了現(xiàn)有以太網(wǎng)和令牌環(huán)的優(yōu)點(diǎn)IEEE也為此技術(shù)制定了國際標(biāo)準(zhǔn)802.12 等時以太網(wǎng) 采用4B/5B編碼技術(shù),將以太網(wǎng)的10Mbps信道和一個6Mbps的等時信道組合起來的