計算機網(wǎng)絡第4章課件

1、第 4 章 局域網(wǎng)2.局域網(wǎng)的基本特征（1）網(wǎng)絡所覆蓋的地理范圍比較小，通常不超過幾千米。（2）通常采用基帶傳輸方式，數(shù)據(jù)的傳輸速率高，從最初的1Mbit/s到后來的l0Mbit/s、100Mbit/s，近年來已達到1000Mbit/s、10000Mbit/s。 （3）具有較低的延遲和誤碼率，其誤碼率大致在之間。（4）局域網(wǎng)的經(jīng)營權(quán)和管理權(quán)一般屬于某個單位所有。（5）局域網(wǎng)多采用分布式控制和廣播方式通信，便于安裝、維護和擴充，建網(wǎng)成本低、周期短。（6）決定局域網(wǎng)特性的主要技術(shù)有：網(wǎng)絡拓撲、傳輸介質(zhì)、介質(zhì)訪問控制方法。 （7）從訪問介質(zhì)控制方法的角度，局域網(wǎng)可以分為共享介質(zhì)局域網(wǎng)和交換式局域網(wǎng)。

2、第 4 章 局域網(wǎng)42 局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu) 1. 總線型拓撲結(jié)構(gòu)所有的節(jié)點都直接連接到一條作為公共傳輸介質(zhì)的總線上，節(jié)點通過總線發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，但一段時間內(nèi)只允許一個節(jié)點利用總線發(fā)送數(shù)據(jù)。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)容易；易于安裝和維護；站點入網(wǎng)靈活。 缺點：傳輸介質(zhì)故障難以排除，因此任何一處故障都會導致整個網(wǎng)絡的癱瘓。第 4 章 局域網(wǎng)2. 環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)所有節(jié)點通過通信線路連接成一個閉合的環(huán)。數(shù)據(jù)沿環(huán)的一個方向逐站傳輸 。 優(yōu)點：能夠有效地避免沖突。 缺點：環(huán)型結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)卡等通信部件比較昂貴，管理復雜。3. 星形拓撲結(jié)構(gòu)由一中心節(jié)點設備和一系列通過點到點鏈路接到中心設備的節(jié)點組成，各節(jié)點以點對點方式與

3、中心設備相連接。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，管理方便，可擴充性強，組網(wǎng)容易。 缺點：需要大量電纜，費用較高；中心設備產(chǎn)生故障，全網(wǎng)不能工作，對中心設備的可靠性和冗余度要求高。第 4 章 局域網(wǎng)4 樹形拓撲結(jié)構(gòu) 樹形是星形拓撲結(jié)構(gòu)的擴充，一個星形拓撲的末端節(jié)點又是其他星形拓撲的中心。第 4 章 局域網(wǎng)5.傳輸介質(zhì)的選擇 （1）對小范圍的局域網(wǎng)，使用雙絞線最方便、最合適 ，但傳輸?shù)木嚯x有限，抗干擾能力相對較差。（2）同軸電纜抗干擾能力優(yōu)于雙絞線，傳輸距離比雙絞線長。（3）光纖在帶寬和抗干擾能力方面最具有競爭力。其重量輕、傳輸損耗低、速度快、距離長，成為最具發(fā)展前途的傳輸介質(zhì)。 （4）在需要采用移動計算的場合

4、，無線傳輸介質(zhì)成為侯選對象。第 4 章 局域網(wǎng) 6. 傳輸介質(zhì)與拓撲結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系總線型拓撲星形拓撲環(huán)形拓撲雙絞線 雙絞線 雙絞線 基帶同軸電纜 光纖 光纖 無線介質(zhì) 無線介質(zhì) 無線介質(zhì) 第 4 章 局域網(wǎng)43 IEEE 802標準與模型 1. IEEE 802委員會分為3個專業(yè)分會： （1）通信介質(zhì)分會：對應OSI模型的物理層，負責局域網(wǎng)物理傳輸特性、傳輸技術(shù)及物理層和數(shù)據(jù)鏈路層接口技術(shù)的研究。 （2）信號訪問控制分會：對應OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層，負責研究邏輯鏈路控制（LLC）協(xié)議和介質(zhì)訪問控制（MAC）協(xié)議，如CSMACD協(xié)議。負責數(shù)據(jù)鏈路層與網(wǎng)絡層接口研究及其標準制定工作。 （3）高層接

5、口分會：主要針對物理層和數(shù)據(jù)鏈路層與網(wǎng)絡層以上各層應用協(xié)議之間的接口和互操作性的一般研究。 2. IEEE 802標準 （1）IEEE 802.1，定義了局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡管理、網(wǎng)絡互連和網(wǎng)絡性能等。第 4 章 局域網(wǎng)（2）IEEE802.2，定義了邏輯鏈路控制（LLC）子層的功能與服務。 （3）IEEE 802.3，描述CSMA/CD總線式介質(zhì)訪問控制協(xié)議及相應物理層規(guī)范。 （4）IEEE 802.4，描述令牌總線(token bus) 介質(zhì)訪問控制協(xié)議及相應物理層規(guī)范。 （5） IEEE802.5，描述令牌環(huán)(token ring) 介質(zhì)訪問控制協(xié)議及相應物理層規(guī)范。 （6）IEEE8

6、02.6，描述城域網(wǎng)(MAN) 質(zhì)訪問控制協(xié)議及相應物理層規(guī)范。（7）IEEE802.7，描述寬帶時隙環(huán)介質(zhì)訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范。（8）IEEE 802.8，描述光纖網(wǎng)介質(zhì)訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范。第 4 章 局域網(wǎng)（9）IEEE 802.9，描述語音和數(shù)據(jù)綜合局域網(wǎng)技術(shù)。 （10）IEEE 802.10，描述可互操作的局域網(wǎng)安全技術(shù)。 （11）IEEE 802.11，描述無線局域網(wǎng)技術(shù)。 （12）IEEE 802.12，描述100VG-Any LAN的介質(zhì)訪問方法及相應物理層規(guī)范。 第 4 章 局域網(wǎng)3. IEEE 802標準與OSI-RM之間的關(guān)系 （1）局域網(wǎng)只涉及OSI參考

7、模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層 （2）局域網(wǎng)的物理層與OSI模型的物理層相對應，主要涉及局域網(wǎng)物理鏈路上原始比特流的傳送，定義局域網(wǎng)物理層的機械、電氣、規(guī)程和功能特性。 （3）局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層被分為邏輯鏈路控制(Logical Link Control LLC)和介質(zhì)訪問控制(Medium Access Control MAC)兩個功能子層 。 （4）MAC子層又分為兩個功能層：幀封裝與解封裝和介質(zhì)訪問控制。 第 4 章 局域網(wǎng)4. LLC和MAC的數(shù)據(jù)單元 第 4 章 局域網(wǎng)（1）LLC協(xié)議數(shù)據(jù)單元 DSAP（目標服務訪問點）和SSAP(源服務訪問點)是LLC子層所使用的地址，用來標明接收和發(fā)送

8、數(shù)據(jù)的終端上的協(xié)議棧。 C：PDU的控制字段，與HDLC中的控制字段是相同的。 Data：用戶數(shù)據(jù)，是由上層傳送給LLC的。 （2）IEEE 802.3 MAC幀 Pr：前導碼，7B。1和0交替，告訴接收端，數(shù)據(jù)幀即將到來 。SFD：幀起始定界符，1B，指示一幀的開始，為“10101011”。DA/SA：目的地址/源地址字段，各6B。L：長度，2B，指出其后字段的長度，單位為字節(jié)。I ：數(shù)據(jù)字段，是一組n(46n1500)字節(jié)的任意值序列 。FCS：幀校驗序列，4B。該序列包括32位的循環(huán)冗余校驗(CRC)值。第 4 章 局域網(wǎng)（3）IEEE 802.4 MAC幀 Pr：前導碼字段，7B。SF

9、D：幀起始定界符字段，1B。FC：幀控制字段。用于區(qū)分幀的類型，包括MAC控制幀、LLC數(shù)據(jù)幀、站點管理數(shù)據(jù)幀等。 DA/SA：目的地址/源地址字段，各6B。I：數(shù)據(jù)字段，根據(jù)幀控制字段(FC)的取值，數(shù)據(jù)字段可以包含LLC協(xié)議數(shù)據(jù)單元、MAC管理數(shù)據(jù)和MAC控制幀的數(shù)據(jù)。在SD和ED之間的字節(jié)數(shù)不應大于8192。FCS：幀校驗序列，4B。ED：幀結(jié)束標志字段，標識幀的結(jié)束。第 4 章 局域網(wǎng)（4）IEEE 802.5 MAC幀 SFD：幀起始標記，1B。AC：訪問控制字段；1B。PPP：優(yōu)先級編碼 。T：令牌/數(shù)據(jù)幀標志位，為“0”表示令牌，為“1”表示數(shù)據(jù)幀。 M：監(jiān)控位，用于檢測環(huán)路上是

10、否存在持續(xù)循環(huán)的數(shù)據(jù)幀。 RRR：3比特，為預約編碼。 FC：幀控制。DA/SA：目的地址/源地址。I：數(shù)據(jù)字段。第 4 章 局域網(wǎng)FCS：校驗字段。 ED：幀結(jié)束標志字段。FS：幀狀態(tài)字段， 如圖:A：地址識別位，發(fā)送站發(fā)送數(shù)據(jù)幀時將該位置“0”，接收站確認目的地址與本站相符后將該位置“1”。 C：幀復制位，發(fā)送站發(fā)送數(shù)據(jù)幀時將該位置“0”，接收站接收數(shù)據(jù)幀后將該位置“1”。 使用兩套重復的A、C以提高可靠性。 令牌幀僅包括3個字段：SFD、AC和ED。異常終止幀包括兩個字段：SFD和ED，可由發(fā)送端產(chǎn)生，用來終止數(shù)據(jù)傳輸；也可由監(jiān)控站產(chǎn)生，用于清除線路上已有傳輸。第 4 章 局域網(wǎng)44 局

11、域網(wǎng)介質(zhì)訪問控制方法 1.帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問CSMA/CD方法 （1）1-持續(xù)CSMA（2）非持續(xù)CSMA（3）p-持續(xù)CSMA （4）帶有沖突檢測的CSMACSMA/CD協(xié)議不僅要保證在偵聽到信道忙時無新站開始發(fā)送，而且當站點檢測到?jīng)_突時就取消傳送，即如果兩站偵聽到信道空閑并同時開始傳送，它們幾乎將會同時檢測到?jīng)_突。一旦檢測到?jīng)_突，不是繼續(xù)傳完它們的幀，而是盡快停止。第 4 章 局域網(wǎng)2.令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制方法 （1）IEEE 802.5令牌環(huán)工作原理網(wǎng)上站點要求發(fā)送幀，必須等待空閑令牌；站點獲取空閑令牌后，將標記閑改為忙，然后攜帶數(shù)據(jù)傳輸；在一個循環(huán)內(nèi)其他站點不能發(fā)送數(shù)據(jù)；發(fā)送

12、幀沿環(huán)循環(huán)一周后，回到發(fā)送站，發(fā)送站回收數(shù)據(jù)幀，并將令牌忙標記改成閑標記，繼續(xù)傳送，供后續(xù)站發(fā)使用。（2）IEEE 802.5令牌環(huán)特點以平等的方式為各個結(jié)點提供介質(zhì)訪問權(quán)限；保證傳輸帶寬。提供優(yōu)先級服務。環(huán)中各個結(jié)點訪問介質(zhì)的延遲時間確定。在重負載時，網(wǎng)絡性能較好；但負載輕時，網(wǎng)絡效率較低，控制復雜，維護困難。第 4 章 局域網(wǎng)第 4 章 局域網(wǎng)3.令牌總線介質(zhì)訪問控制方法 環(huán)初始化，生成一個順序訪問的次序。初始化過程是一個爭用過程，爭用結(jié)果只有一個站能取得令牌，其他站點用站插入的算法插入。令牌傳遞：邏輯環(huán)按站點地址遞減的次序組成，剛發(fā)完幀的站點將令牌傳遞給后繼站，后繼站應立即發(fā)送數(shù)據(jù)或令牌

13、幀，釋放令牌的站監(jiān)聽到總線上的信號，便可確認后繼站已獲得令牌。 第 4 章 局域網(wǎng)站加入環(huán)：周期性地給未加入環(huán)的站點以機會，將它們加入到邏輯環(huán)的適當位置。如果同時有幾個站要加入時，可采用帶有響應窗口的爭用處理算法。站退出環(huán)：可以通過將其前趨站和后繼站連到一起，使不活動的站退出邏輯環(huán)，并修正邏輯環(huán)遞減站的址次序。故障處理：網(wǎng)絡可能出現(xiàn)錯誤，包括令牌丟失引起斷環(huán)，重復地址、產(chǎn)生多個令牌等。網(wǎng)絡需對故障進行相應的處理。 第 4 章 局域網(wǎng)4.局域網(wǎng)介質(zhì)訪問控制方法的簡單比較 （1）和確定型介質(zhì)訪問控制方法比較，CSMA/CD有以下特點： 算法簡單，易于實現(xiàn)，目前已有多種VLSI可以實現(xiàn)CSMA/CD

14、。是一種用戶訪問總線時間不確定的隨機爭用方法，適用于對數(shù)據(jù)傳輸實時性要求不高的場合。網(wǎng)絡通信負載較輕時表現(xiàn)出較好的吞吐率和延時特性，當通信負荷加大時，沖突增多，吞吐率下降，延遲增大。適用于網(wǎng)絡負載較輕的應用場合。（2）和CSMA/CD比較，Token Bus和Token Ring具有以下特點： 網(wǎng)中節(jié)點訪問公共傳輸介質(zhì)是確定的。因為環(huán)中每個節(jié)點只能在給定的時間內(nèi)持有有令牌，任一節(jié)點從第1次發(fā)送數(shù)據(jù)到第2次獲得令牌的時間間隔的“上限”是確定的。它們能夠適應數(shù)據(jù)傳輸實時性要求較高的應用場合。缺點：需要復雜的環(huán)維護功能，實現(xiàn)困難，系績造價高。 第 4 章 局域網(wǎng)45 以太網(wǎng) 1. Ethernet的

15、基本工作原理 （1）Ethernet幀結(jié)構(gòu)： 與IEEE 802.3幀結(jié)構(gòu)基本一致，只存在微小差別，主要是： IEEE 802.3幀的信息字段的數(shù)據(jù)是邏輯鏈路控制子層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元(LLC PDU)，而以太網(wǎng)幀的信息字段的數(shù)據(jù)是網(wǎng)絡層的分組。當數(shù)據(jù)長度小于46字節(jié)時，IEEE 802.3采用請求MAC子層在網(wǎng)絡上發(fā)送數(shù)據(jù)之前向LLC數(shù)據(jù)字段后面附加“填充”字符方法來保證最小46字節(jié)的數(shù)據(jù)長度；而Ethernet則由LLC層軟件來保證46字節(jié)的數(shù)據(jù)長度。IEEE 802.3使用“長度”字段來表明數(shù)據(jù)字段的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)目(不包括填充字符)。而Ethernet則用“類型”來指明數(shù)據(jù)協(xié)議類型。第 4 章

16、 局域網(wǎng)（2）Ethernet幀的接收第 4 章 局域網(wǎng)（3）Ethernet網(wǎng)絡接口適配器的功能 從用戶設備接收數(shù)據(jù)。緩沖數(shù)據(jù)對介質(zhì)進行存取訪問。將帶有地址的分組數(shù)據(jù)形成發(fā)送幀。對介質(zhì)上的數(shù)據(jù)幀進行地址識別。把發(fā)送到相應地址的分組緩沖到NIU內(nèi)部。 第 4 章 局域網(wǎng)2. 以太網(wǎng)標準 第 4 章 局域網(wǎng)3. 10Mb/s Ethernet （1）10 BASE-5標準Ethernet 組網(wǎng)網(wǎng)絡接口卡：10Base-5是標準的以太網(wǎng)，網(wǎng)絡接口卡采用DIX型（AUI）15芯連接器。收發(fā)器：收發(fā)器具有三個端口：一端（AUI）用來連接工作站，另兩端（BNC）連接粗同軸電纜，收發(fā)器到工作站間最大距離是

17、50m，兩個收發(fā)器之間的距離不小于2.5m。收發(fā)器與網(wǎng)卡之間用收發(fā)器電纜（也稱AUI電纜）連接。中繼器：中繼器用于再生信號，延伸傳輸距離。粗纜以太網(wǎng)最多允許加入4個中繼器粗纜。粗纜以太網(wǎng)的一個網(wǎng)段中最多容納100個工作站。端接器：端接器50用于匹配，要求網(wǎng)絡一端的端接器接地。 第 4 章 局域網(wǎng)第 4 章 局域網(wǎng)（2）10 BASE-2標準Ethernet 組網(wǎng)10Base-2組網(wǎng)由帶有BNC接口的網(wǎng)卡、T型連接器、細纜、端接器、中繼器等設備組成。結(jié)構(gòu)如圖第 4 章 局域網(wǎng)（3）10 BASE-T 標準Ethernet 特點安裝簡單、擴展方便；網(wǎng)絡的建立靈活、方便，可以根據(jù)網(wǎng)絡的大小，選擇不同

18、規(guī)格的HUB或交換機連接在一起。形成所需要的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)；第 4 章 局域網(wǎng)網(wǎng)絡的可擴展性強。因為擴充與減少工作站都不會影響或中斷整個網(wǎng)絡的工作。集線器或交換機具有很好的故障隔離作用。當某個工作站與中央節(jié)點之間的連接出現(xiàn)故障時，不會影響其他節(jié)點的正常運行；甚至當網(wǎng)絡中某一個集線器或交換機出現(xiàn)故障時，只影響到與該集線器或交換機直接相連的節(jié)點；中心設備成為全網(wǎng)性能的關(guān)鍵部件，選擇不當，會影響整個網(wǎng)絡的運行。第 4 章 局域網(wǎng)46 交換局域網(wǎng) 1. 概述 （1）交換式以太網(wǎng)為終端用戶提供獨占的、點對點連接。 （2）在交換式以太網(wǎng)中，可以通過交換機為所有節(jié)點建立并行的、獨立的和專用帶寬的連接。 （3）

19、典型的交換式局域網(wǎng)是交換式以太網(wǎng)，它的核心部件是以太網(wǎng)交換機。 （4）局域網(wǎng)交換機的工作原理在交換機內(nèi)部建立交換機各端口與相連的節(jié)點間的“端口號/MAC地址映射表”；若多個節(jié)點要同時發(fā)送數(shù)據(jù)，則它們分別在各自的以太幀的目的地址字段中填上目的地址；第 4 章 局域網(wǎng)當多個節(jié)點同時通過交換機傳送數(shù)據(jù)時，交換機的交換控制中心會從接收端口收到的數(shù)據(jù)幀中提取目的地址，然后根據(jù)“端口號/MAC地址映射表”找出對應幀的目的地址的輸出端口號，然后建立各自發(fā)送端口與目的端口的連接；通過交換機內(nèi)部端口之間的連接，進行數(shù)據(jù)交換；數(shù)據(jù)交換結(jié)束后，斷開連接。交換機在為不同的節(jié)點建立多條并發(fā)的連接的同時，還具有校驗功能，

20、以檢測接收到的數(shù)據(jù)幀是否正確。2.交換機的交換結(jié)構(gòu)主要有：軟件執(zhí)行交換結(jié)構(gòu)、共享背板交換結(jié)構(gòu)、共享存儲器交換結(jié)構(gòu)、矩陣交換結(jié)構(gòu)。 如圖第 4 章 局域網(wǎng)第 4 章 局域網(wǎng)（1）軟件執(zhí)行交換結(jié)構(gòu)早期的交換機產(chǎn)品采用這種結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)借助CPU和RAM的硬件環(huán)境，用特定的軟件實現(xiàn)端口之間的幀交換。操作過程：A口的串行輸入幀進入交換機后，交換機將其轉(zhuǎn)換為并行幀暫存在快速RAM中，此時CPU檢查幀的目的地址，并根據(jù)該地址查找RAM中已經(jīng)建立的端口/MAC地址表，由此獲得輸出端口號B，建立A到B的端口連接。然后，把RAM中暫存的幀由并行轉(zhuǎn)換成串行，送到端口B輸出。 （2）共享背板交換結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)幀通過一個高速

21、總線從輸入端口傳輸?shù)捷敵龆丝凇？偩€的帶寬被所有的端口共享。第 4 章 局域網(wǎng)主要用于只需少量端口，或每個端口只需要相對較低的帶寬的園區(qū)網(wǎng)。總線的帶寬可以通過時分復用（TDM）方式，也可通過統(tǒng)計時分復用（STDM）方式來共享。優(yōu)點：控制容易，監(jiān)控和管理方便，可進行廣播。缺點：對總線的帶寬要求較高，它的帶寬至少是所有端口帶寬的總和。（3）共享存儲器交換結(jié)構(gòu)所有端口都連接到共享的內(nèi)存上。所有輸入端口寫該內(nèi)存，所有輸出端口讀該內(nèi)存。高速內(nèi)存交換機結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)。通過RAM操作會產(chǎn)生延遲，多用于小交換機。第 4 章 局域網(wǎng)（4）矩陣交換結(jié)構(gòu)組成：輸入、輸出、交換矩陣和控制器。 操作過程：幀由輸入端輸

22、入，根據(jù)目的地址，由交換機的端口/MAC地址表查找輸出端口，然后經(jīng)矩陣交換后送到輸出端口輸出。為了防止擁塞，在輸入和輸出部分設有緩沖區(qū)，在緩沖區(qū)中進行排隊等待。還可設置優(yōu)先級，支持最高優(yōu)先級的幀處理。優(yōu)點：利用硬件交換，結(jié)構(gòu)緊湊，交換速度快，延遲時間短。 缺點：隨著端口的增加，監(jiān)控和管理變得困難，不便于廣播傳送。 3. 交換機的轉(zhuǎn)發(fā)方式（1）靜態(tài)交換早期的交換機多采用靜態(tài)交換方式，目前簡易廉價的交換機還在采用這種方式。這種交換方式的端口間的通道連接由人工預先設定，端口間連接的通道是固定的，如圖。圖中，端口3、4相連，2、6相連等。若要改變端口間的連接必須由人工重新配置。第 4 章 局域網(wǎng)（2）

23、動態(tài)交換動態(tài)交換機的幀轉(zhuǎn)發(fā)方式有 1）直接交換2）存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換 3）改進的直接交換方式 第 4 章 局域網(wǎng)4. 交換機的類別 （1）從廣義上來看，交換機分為2種：廣域網(wǎng)交換機和局域網(wǎng)交換機。 （2）從傳輸介質(zhì)和傳輸速度上可分為：以太網(wǎng)交換機、快速以太網(wǎng)交換機、千兆以太網(wǎng)交換機、FDDI交換機、ATM交換機和令牌環(huán)交換機等。 （3）從規(guī)模應用上又可分為：企業(yè)級交換機、部門級交換機和工作組交換機等 （4）從交換機工作的層次上又可以分為：2層交換機和3層交換機。 第 4 章 局域網(wǎng)47 虛擬局域網(wǎng) 1. 概念（1）虛擬局域網(wǎng)（Virtual LAN，VLAN）是建立在交換式局域網(wǎng)的基礎上，將網(wǎng)絡資源

24、或網(wǎng)絡用戶按照一定的原則進行劃分，把一個物理上的網(wǎng)絡劃分為多個小的邏輯網(wǎng)絡，每個邏輯局域網(wǎng)（VLAN）形成各自的廣播域。 （2）VLAN的用戶或節(jié)點可以根據(jù)功能、部門、應用等因素劃分，而無需考慮節(jié)點所處的物理位置。 2.虛擬局域網(wǎng)的交換技術(shù) （1）端口交換通過手工把端口配置到一個或多個通過背板連接的共享HUB上，形成若干個獨立的由端口組合的共享介質(zhì)段，由端口連接的用戶被分配到其中的某一段上 。第 4 章 局域網(wǎng)（2）幀交換 在一個端口上接收到的幀可以正確地轉(zhuǎn)發(fā)到輸出端口，對于廣播幀，可以轉(zhuǎn)發(fā)到交換機的所有端口。在尋找路徑和轉(zhuǎn)發(fā)時，幀不會受到破壞。（3）信元交換 信元交換允許用戶加入多個VLAN

25、，一條物理線上可進行多個邏輯連接。 第 4 章 局域網(wǎng)3.虛擬局域網(wǎng)的成員資格劃分 VLAN的物理結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)示意圖 第 4 章 局域網(wǎng)（1）端口組成員資格 通過交換機端口組來定義VLAN的成員資格。通過端口組定義的VLAN不允許多個VLAN中包含同一物理段（或交換機端口）。 主要限制：當用戶從一個端口移動到另一個端口的時候，網(wǎng)絡管理員必須重新設置VLAN的成員資格。（2）MAC層地址成員資格因為MAC層地址是固化在網(wǎng)卡中的，所以基于MAC地址的VLAN能使工作站移到網(wǎng)絡中另一個不同的物理位置，并使其自動保留其VLAN成員資格。缺點：要求所有用戶最初至少被配置到一個VLAN中。第 4 章 局

26、域網(wǎng)由于在一個交換機端口中共同存在著多個不同的VLAN成員，所以在共享介質(zhì)環(huán)境中（例如以太網(wǎng)）實施基于MAC地址的VLAN時，網(wǎng)絡性能會明顯下降。 在交換機之間交換VLAN成員資格信息增加的額外流量，會隨規(guī)模的增大而使系統(tǒng)性能下降。（3）網(wǎng)絡層地址成員資格 根據(jù)網(wǎng)絡協(xié)議類型（如果支持多種協(xié)議）或網(wǎng)絡層地址來確定VLAN成員資格。盡管這些VLAN基于第3層信息，但其并不具有“路由”功能，也不同于網(wǎng)絡層路由。優(yōu)點：能夠分開網(wǎng)絡協(xié)議類型；用戶無須重設每個工作站的網(wǎng)絡地址就能夠物理地移動它們，極大地方便了TCP/IP用戶；不必再向每個幀添加VLAN成員資格信息，從而減少了傳輸開銷。第 4 章 局域網(wǎng)缺

27、點：使用第3層信息定義VLAN的交換機通常比使用第2層信息定義的交換機工作速度要慢；定義在第3層的VLAN在處理諸如NetBIOS和DEC-LAT之類的不可尋徑協(xié)議時，尤為困難。（4）IP多播組實現(xiàn)VLAN 當一個IP分組用多播方式進行發(fā)送時，會發(fā)往一個地址，這個地址是有明確定義的一組動態(tài)建立的IP地址的代理。每個工作站都能通過響應相應的廣播通告來加入特定的IP多播組，這種廣播通知標志著對應的IP多播組的存在。 這種成員資格不是永久的，只是在一定的時間里有效。這種由IP多播組定義的VLAN的動態(tài)特性使其具有高度的靈活性和應用敏感性。由IP多播組定義的VLAN還能夠“跨過”路由器和廣域網(wǎng)連接。

28、第 4 章 局域網(wǎng)48 高速局域網(wǎng) 1.高速網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展 （1）保留IEEE 802.3，但設法提高其傳輸速率，將標準Ethernet的傳輸速度由10Mb/s提高到100Mb/s、甚至1Gb/s。 （2）完全重新設計更快的LAN，使之具有新的特性，如實時傳輸、數(shù)字化語音、多媒體會議，但考慮市場因素仍然保留原有的名字。 （3）將一個大型LAN劃分為多個用網(wǎng)橋或路由器互聯(lián)的子網(wǎng)，使用這些互聯(lián)設備隔離網(wǎng)絡流量，從而提升網(wǎng)絡性能，這就導致局域網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展。 2.快速以太網(wǎng) IEEE802.3u協(xié)議定義了快速以太網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，如圖。第 4 章 局域網(wǎng)第 4 章 局域網(wǎng)2.快速以太網(wǎng) （1）100B

29、ase-TX 采用5類UTP，使用8芯線中的兩對雙絞線，一對發(fā)送數(shù)據(jù)，另一對接收數(shù)據(jù)；在傳輸中使用4B/5B編碼方式；使用RJ-45連接網(wǎng)卡和集線器，雙絞線的最大長度為100m，支持全雙工傳輸。 （2）100Base-FX采用單?；蚨嗄９饫w；使用4B/5B編碼方式，光纖兩端使用MIC/FDDI連接器、ST連接器或SC連接器；多模光纖連接的最大距離為550m，單模光纖為2000m，支持全雙工的數(shù)據(jù)傳輸。 （3）100Base-T4使用3、4、5類UTP或STP，使用線纜的全部4對線；把數(shù)據(jù)分成3個33.66Mb/s的數(shù)據(jù)流，使用3對線發(fā)送數(shù)據(jù)，第4對線也是33.66Mbps，用于沖突檢測的接收信

30、道 。采用8B6T的三元信第 4 章 局域網(wǎng)號編碼方式，信號頻率為25MHz，網(wǎng)段的最大長度為100m。 （4）100Base-T2使用3類UTP的兩對線，采用RJ-45連接，雙絞線長度也為100m。但由于它的編碼方法復雜，收發(fā)器的集成電路設計困難。應用最為廣泛的是100Base-TX和100Base-FX，它們都采用4B/5B編碼模式。3.千兆位以太網(wǎng) 千兆位以太網(wǎng)的協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖。第 4 章 局域網(wǎng)第 4 章 局域網(wǎng)（1）千兆位以太網(wǎng)的MAC幀 半雙工方式下，MAC幀技術(shù)遵循以太網(wǎng)的CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方式。但是千兆位以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)相比，速度提高了10倍，如果其MAC幀的長度保持最

31、小幀長度為64字節(jié)，網(wǎng)絡直徑降到20m。為了能維持較遠的傳輸距離，采用了兩種技術(shù)：1）體擴展將MAC幀長度擴展到512字節(jié)(4096位)。當MAC幀長度小于512字節(jié)時，在MAC幀的FCS后面加擴展位(0448字節(jié))，大于512字節(jié)的包則不做擴充。2）數(shù)據(jù)包突發(fā)技術(shù)工作過程：要求發(fā)送許多幀的工作站先發(fā)送第一幀；工作站發(fā)送下一幀，即使此幀很短，也無須加上擴展位，因為工作站已經(jīng)在足夠長的時間內(nèi)控制了介質(zhì)，確保不會發(fā)生沖突；直到達到突發(fā)極限為止，工作站可以一直發(fā)送數(shù)據(jù)幀。第 4 章 局域網(wǎng)全雙工方式下，不管是交換機之間還是交換機和計算機之間，都采用點到點連接。最小MAC幀長度仍可以是64字節(jié)，不需要

32、采用半雙工方式下的載體擴展和數(shù)據(jù)包突發(fā)技術(shù)。 全雙工千兆位以太網(wǎng)是當前正在使用的網(wǎng)絡技術(shù)。 （2）千兆位以太網(wǎng)的物理層 1）1000Base-SX使用芯徑為62.5m和50m，工作波長為850nm的多模光纖，采用8B/10B編碼方式，傳輸距離分別為260m和525m，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62.5m和50m的多模光纖，也可使用直徑為810m的單模光纖，工作波長為1300nm，采用8B/10B編碼方式，傳輸距離分別為250m、550m和3km。第 4 章 局域網(wǎng)3）1000Base-CX 使用150平衡屏蔽雙絞線(STP)，采用8B/10B編碼

33、方式，傳輸速率為1.25Gbps，傳輸距離為25m，4）1000Base-T 使用4對5類非屏蔽雙絞線(UTP)，傳輸距離為100m，主要用于結(jié)構(gòu)化布線中同一層建筑的通信，也可用作大樓內(nèi)網(wǎng)絡主干。 4.萬兆位以太網(wǎng) （1）萬兆位以太網(wǎng)核心技術(shù)芯片接口（XAUI） 物理介質(zhì)子層（PMD） 物理介質(zhì)附加子層（PMA） 物理編碼子層（PCS） 介質(zhì)訪問控制子層（MAC） 第 4 章 局域網(wǎng)物理層（PHY）（2）萬兆位以太網(wǎng)的主要改變 擴張原有以太網(wǎng)的適用范圍 ；雙工傳輸，極大提高網(wǎng)絡傳輸性能 ； 5種新增物理接口 5. 100VGAnyLAN技術(shù) （1）是一項打算代替100Mb/s以太網(wǎng)的技術(shù)。 （

34、2）采用星型拓撲結(jié)構(gòu)，是一個可以嵌套5層的中繼器樹，能夠以100Mb/s的速率傳輸以太網(wǎng)和標記環(huán)信息。 （3）采用“需求優(yōu)先權(quán)輪詢”仲裁機制，當網(wǎng)絡某站點向智能集線器發(fā)出請求時，若網(wǎng)絡空閑，HUB立即認可該請求，站點可隨即向HUB傳送信息包；當信息包到達HUB，HUB通過識別目的地址，進行轉(zhuǎn)發(fā)。若HUB同時收到多個請求，采用“循環(huán)輪詢”的仲裁方式，依次認可各請求。 第 4 章 局域網(wǎng)第 4 章 局域網(wǎng)（4）100VG-AnyLAN的特點 同時支持IEEE802.3和IEEE 802.5幀格式；MAC子層不用CSMA/CD協(xié)議，而采用按需分配優(yōu)先的存取方式（DPAM）；網(wǎng)絡性能可預測，與網(wǎng)絡負荷

35、無關(guān)；支持語音、數(shù)據(jù)和視頻的傳輸；若使用雙絞線作為傳輸介質(zhì)，需要使用3類、4類或5類UTP的全部4對線，線路編碼采用5B/6B NRZ編碼。 6.光纖分布式數(shù)據(jù)接口FDDI （1）是一個高性能的光纖令牌環(huán)網(wǎng)標準。 （2）以光纖作為傳輸介質(zhì)，邏輯拓撲結(jié)構(gòu)是環(huán)形，物理拓撲結(jié)構(gòu)可以是環(huán)形、樹形或星形。（3）最大環(huán)路長度200公里，最多可有1000個物理連接，若采第 4 章 局域網(wǎng)用雙環(huán)結(jié)構(gòu)，由于每個站點都與兩個環(huán)路連接，因此每一個FDDI環(huán)可以連接500個站點，工作站間的距離為2公里。（4） FDDI采用了IEEE 802的體系結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)鏈路層中的MAC子層可以在IEEE 802標準定義的LLC子

36、層下操作。（5）基本結(jié)構(gòu)第 4 章 局域網(wǎng)（6）FDDI的數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層被分為多個子層?？蛇x的混合型環(huán)控制HRC(Hybrid Ring Contol)，它在共享的FDDI媒體上提供分組數(shù)據(jù)和電路交換數(shù)據(jù)的多路訪問，HRC由混合多路器(H-MUX)和等時MAC(1-MUX)兩部分組成；媒體訪問控制MAC提供對于媒體的公平性和確定性訪問、識別地址、產(chǎn)生和驗證幀校驗序列；可選的邏輯鏈路控制LLC提供MAC層與網(wǎng)絡層之間所要求的分組數(shù)據(jù)適應服務的公共協(xié)議；可選的電路交換多路器(CS-MUX)。（7）FDDI的主要特點用光纖作為傳輸媒體，采用4B/5B編碼，數(shù)據(jù)速率為100Mb/s，遠遠超過了IEEE 802.3和IEEE 802.5標準的速率。采用令牌環(huán)在負載較重的條件下運行效率較高。第 4 章 局域網(wǎng)使用基于IEEE 802.5令牌環(huán)標準，使用802.2 LLC協(xié)議與IEEE 802 LAN兼容。采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)容錯，具有自修復功能，使網(wǎng)絡的可靠性增加。具有較大的網(wǎng)絡覆蓋范圍，整個環(huán)長可達200km，采用多模光纖時站間距離為2km，而采用單模光纖時站間距離可大于20km。