6計算機網(wǎng)絡(luò)復(fù)習(xí)提綱

第6章局域網(wǎng)6.1局域網(wǎng)概述信道共享靜態(tài)分配STDMATDMCSMACSMA/CD集中控制動態(tài)分配分散控制靜態(tài)分配STDMATDMCSMACSMA/CD集中控制動態(tài)分配分散控制令牌輪詢令牌靜態(tài)劃分信道常用的靜態(tài)信道劃分技木有頻分復(fù)用、時分復(fù)用、波分復(fù)用和碼分復(fù)用等。該方法代價較高，不適合于局域網(wǎng)和某些廣播信道的網(wǎng)絡(luò)使用。動態(tài)媒體接入控制又稱為多點接入，其特點是信道并非在用戶通信時固定分配給用戶。（1）隨機接入特點：所有的用戶都可以隨機的發(fā)送信息。⑵受控接入特點：用戶不能隨機地發(fā)送信息而必須服從一定的控制。實現(xiàn)方法：多點線路輪詢。網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)：令牌環(huán)局域網(wǎng)。動態(tài)分配的前提：5個假定站模型假定：各站獨立，且以固定速率入產(chǎn)生幀。在成功發(fā)送一幀之前，站點不會產(chǎn)生新幀（單用戶系統(tǒng)）單信道假定：只有一個信道，各站平等共享該信道沖突假定：若有沖突（兩幀有重疊），必須重發(fā)時間假定連續(xù)時間：幀可以在任何時刻發(fā)送時隙：幀必須在時隙開始時發(fā)送載波假定有載波：站點可以檢測到信道是否空閑無載波：站點在發(fā)送之前無法判斷信道是否空閑主機輪流查詢個站點，問有無數(shù)據(jù)要發(fā)送。6.2計算機局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)按照IEEE802標(biāo)準(zhǔn)，局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)由3層協(xié)議構(gòu)成：物理層(PHY)、媒體訪問控制層(MAC)和邏輯鏈路控制層(LLC)o后兩者相當(dāng)于OSI參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層。局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)劃分原理物理層局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中的物理層和OSI參考模型中的物理層的功能一樣，主要處理物理鏈路上的比特流，實現(xiàn)比特流的傳輸與接收、同步序列的產(chǎn)生和刪除等，建立、維護、撤銷物理鏈接，處理機械、電氣和過程的特性。物理層規(guī)定了所使用的信號、編碼、傳輸媒體、拓撲結(jié)構(gòu)和傳輸速率。媒體訪問控制子層媒體訪問控制子層支持多重訪問，支持組地址和廣播式的幀傳播，支持媒體訪問控制子層鏈路訪問功能，提供OSI參考模型中的一些網(wǎng)絡(luò)層功能。邏輯鏈路控制子層無連接邏輯鏈路控制鏈路服務(wù)是一種數(shù)據(jù)報報務(wù)，信息幀在邏輯鏈路控制實體間交換，無須再同等層實體問事先建立邏輯鏈路，對這種邏輯鏈路控制幀既不確認，也無任何流量控制或差錯恢復(fù)，支持點對點、多點和廣播式通信。面向連接的邏輯鏈路控制提供服務(wù)訪問點之間的虛電路服務(wù)。在任何信息幀交換前，在一對邏輯鏈路控制實體問必須建立邏輯鏈路，在數(shù)據(jù)傳送過程中，信息幀依次發(fā)送，并提供差錯恢復(fù)和流量控制功能。IEEE802局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)IEEE802對規(guī)范和發(fā)展局域網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)生了積極的推動作用。IEEE802的目標(biāo)是通信子網(wǎng)，它研究的主要對象是真實的局域網(wǎng)和通信技術(shù)的實現(xiàn)。IEEE802物理層功能物理層提供編譯碼、調(diào)制解調(diào)時鐘同步、收發(fā)信和載波檢測等功能，提供數(shù)據(jù)鏈路層接匚I。IEEE802數(shù)據(jù)鏈路層功能IEEE802數(shù)據(jù)鏈路層由邏輯鏈路控制(LLC)子層和介質(zhì)訪問控制(MAC)子層組成。邏輯鏈路控制(LLC)子層提供面向連接的虛電路服務(wù)和無連接的數(shù)據(jù)包服務(wù)，其重要功能是數(shù)據(jù)幀的封裝和分解，它主要為網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)提供邏輯接「I。介質(zhì)訪問控制（MAC）子層主要控制對傳輸介質(zhì)的訪問。不同類型的局域網(wǎng)使用不同的訪問介質(zhì)控制協(xié)議，例如以太網(wǎng)使用CDMA/CDoIEEE802.2：邏輯鏈路控制。6.23媒體接入控制（MAC）子層局域網(wǎng)信道接入控制方式共享信道多點接入控制是媒體接入控制（MAC）子層的核心功能。共享信道多點接入也稱多點訪問技術(shù)，可以分為兩類，即受控接入和隨機接入。具體見第一頁。MAC地址IEEE802MAC層使用源地址和目的地址來標(biāo)識本結(jié)點和要訪問的結(jié)點，它們統(tǒng)稱為MAC地址。目的地址有三種類型：單播地址：標(biāo)識一個目的站點，一對一通信。多播地址：標(biāo)識一組目的站點，一對多通信。廣播地址：全1地址，標(biāo)識網(wǎng)上所有站點，對網(wǎng)上所有站點通信。局域網(wǎng)拓撲和信道特點從網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)看，LAN主要可以分為總線網(wǎng)、星型網(wǎng)和環(huán)型網(wǎng)。另一種LAN是令牌總線網(wǎng)，物理上是總線結(jié)構(gòu)而邏輯上是令牌環(huán)，當(dāng)然也屬于廣播信道。局域網(wǎng)的一個顯著特點是網(wǎng)上所有的計算機使用一條共享信道進行廣播式通信。6.2.4邏輯鏈路控制（LLC）子層1.邏輯鏈路控制（LLC）尋址分為兩步：首先用MAC幀的MAC地址信息找到網(wǎng)絡(luò)中的某一個站點，然后用LLC幀的SAP地址信息找到該站點中的某一個進程。2.LLC層提供的服務(wù)類型1一—LLC1,不確認的無連接服務(wù)類型2一—LLC2,可靠的面向連接的服務(wù)類型3一—LLC3,帶確認的無連接服務(wù)6.3以太網(wǎng)媒體接入控制方式CSMA/CD以太網(wǎng)采用隨機接入的MAC技術(shù)，稱為帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多點接入（CSMA/CD）。63.1隨機接入技術(shù)先驅(qū)ALOHAALOHA工作原理：站點只要產(chǎn)生幀，就立即發(fā)送到信道上；規(guī)定時間內(nèi)若收到應(yīng)答，表示發(fā)送成功；否則重發(fā)重發(fā)策略：等待一段隨機的時間，然后重發(fā)；如再次沖突，則再等待一段隨機的時間，直到重發(fā)成功為止缺點：極容易沖突性能：網(wǎng)絡(luò)負載W0.5吞吐量^0.184

分隙ALOHA工作原理：將時間劃分為一段段等長的時隙，規(guī)定幀不論何時產(chǎn)生，只能在每個時隙開始時發(fā)送到信道上。重發(fā)策略：同純ALOHA性能：網(wǎng)絡(luò)負載W1吞吐量W0.37代價：需要全網(wǎng)同步；可■設(shè)置一個特殊站點，由該站點發(fā)送時鐘信號幀發(fā)送成功的條件：沒有其他幀在同一時隙內(nèi)到達63.2CSMA工作原理載波監(jiān)聽多點接入（CSMA）是從ALOHA演變出來的一種改進協(xié)議,機制。載波監(jiān)聽多點接入（CSMA）是從ALOHA演變出來的一種改進協(xié)議,機制。每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)前先監(jiān)聽信道，如果監(jiān)聽到信道上有其他站發(fā)送的信號，就暫不發(fā)送。因而CDMA減少了發(fā)送實際的隨意性和盲目性，避免不必要的沖突。根據(jù)載波監(jiān)聽策略的不同，CSMA有3種方式：非堅持的CSMA、1堅持CSMA和p堅持CSMAo非堅持的CSMA,若監(jiān)聽到信道空閑則發(fā)送信號。若信道忙，則等待一段隨機延遲時間，重新開始載波監(jiān)聽。1堅持CSMA,若監(jiān)測到信道空閑則發(fā)送信號，若信道忙則一直監(jiān)聽，直到信道空閑馬上開始發(fā)送。P堅持CSMA,是非堅持的CSMA和1堅持CSMA的折中。若信道空閑，按p概率發(fā)送，按（1-p）的概率延遲一個時間單位（一般等于最大的傳播延時），然后重新開始載波監(jiān)聽：若信道忙，繼續(xù)監(jiān)聽，直增加了發(fā)送前監(jiān)聽打刀■的成?則姑姿到下一個時隙的開始發(fā)送出口到信道變?yōu)榭臻e。633CSMA/CD工作流程帶有沖突檢測的載波監(jiān)聽多點接入（CSMA/CD）是對CSMA的進一步完善，增加了沖突檢測機制，檢測到?jīng)_突時停止無意義的數(shù)據(jù)發(fā)送，因而減少了信道帶寬的浪費。CSMA/CD的工作流程為：發(fā)前監(jiān)聽信道，若空閑則發(fā)送，若信道忙，則一直監(jiān)聽直到信道空閑，開始發(fā)送數(shù)據(jù)。邊發(fā)送邊檢測沖突，若沒檢測到?jīng)_突，發(fā)送完成；若測得沖突，停止發(fā)送，并發(fā)出一個32比特的阻塞信號，人為強化沖突，讓所有的站點都知道發(fā)送了沖突。發(fā)完阻塞信號，等待一段隨機時間，重新開始信道訪問。63.4CSMA/CD傳輸特點半雙工傳輸方式共享總線帶寬3?無連接、不可靠的傳輸服務(wù)補充：重要特性：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)，存在著遭遇碰撞的可能性。這種發(fā)送的不確定性使整個以太網(wǎng)的平均通信量遠小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率。爭用期：最先發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過時間2t(兩倍的端到端往返時延)就可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞。以太網(wǎng)的端到端往返時延反稱為爭用期，或碰撞窗口。經(jīng)過爭用期這段時間還沒有檢測到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會發(fā)生碰撞。爭用期的長度：以太網(wǎng)把發(fā)送512比特的時間定為爭用期。以太網(wǎng)爭用期是512比特時間。對于10Mb/s以太網(wǎng)，爭用期2=51.2uso以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時，若前64字節(jié)沒有發(fā)生沖突，則后續(xù)的數(shù)據(jù)就不會發(fā)生沖突。最短有效幀長：如果發(fā)生沖突，就一定是在發(fā)送的前64字節(jié)之內(nèi)。由于一檢測到?jīng)_突就立即中止發(fā)送，這時己經(jīng)發(fā)送出去的數(shù)據(jù)一定小于64字節(jié)。以太網(wǎng)規(guī)定了最短有效幀長為64字節(jié)，凡長度小于64字節(jié)的幀都是由于沖突而異常中止的無效幀。T時間內(nèi)：數(shù)據(jù)幀長度距離>2x數(shù)據(jù)速率一傳播速度當(dāng)取“=”時，數(shù)據(jù)幀長度為最短有效幀長度。6.4以太網(wǎng)的類型以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)技術(shù)中最著名和應(yīng)用廣泛的是以太網(wǎng)(Ethernet),它是局域網(wǎng)的主流網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。P114表6-1傳統(tǒng)以太網(wǎng)粗纜以太網(wǎng)10Base5細纜以太網(wǎng)10Base2雙絞線以太網(wǎng)lOBaseT光纖以太網(wǎng)lOBaseFlOBaseFLlOBaseFBlOBaseFP

6.43高速以太網(wǎng)交換式以太網(wǎng)：6.43高速以太網(wǎng)以網(wǎng)絡(luò)交換機為主干的以太網(wǎng)。拓撲仍為星形結(jié)構(gòu)(總線/HUB-LAN_SWITCH)為何要使用網(wǎng)絡(luò)交換機？以太網(wǎng)一一共享介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)共享介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)中站點數(shù)的增加將導(dǎo)致LAN的性能降低，相當(dāng)于多個子信道分享通信線路。解決：網(wǎng)絡(luò)分段(減少站點數(shù))一網(wǎng)絡(luò)交換?總線網(wǎng)絡(luò)或基于集線器的網(wǎng)絡(luò)：網(wǎng)絡(luò)總帶寬=10Mbps,n個站點共享，每站點平均帶寬10/nMbps；?基于網(wǎng)絡(luò)交換機的網(wǎng)結(jié)：允許多個信道同時傳輸信息，不受CSMA/CD的限制，網(wǎng)絡(luò)總帶寬=(n/2?n)*10Mbps,每個連接的帶寬為10Mbps。lOBaseT以太網(wǎng)lOBaseTX10BaseT410BaseT2lOBaseFX千兆以太網(wǎng)6.5虛擬局域網(wǎng)(VLAN)在IEEE802.1Q標(biāo)準(zhǔn)中對虛擬局域網(wǎng)VLAN的定義是，由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無關(guān)的邏輯工作組，而這些網(wǎng)段都具有某些共同需求。每一個VLAN的幀都有一個明確的標(biāo)識符，指明發(fā)送這個幀的工作站是屬于哪一個VLANoVLAN是由一些交換機連接的以太網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理連接和地域位置無關(guān)的邏輯工作組，是一個廣播域。VLAN比一般的局域網(wǎng)有更好的安全性。可以方便地在VLAN內(nèi)部進行信息傳輸并有效地進行VLAN之間的信息隔離。一個VLAN的廣播風(fēng)暴不會影響到其他VLAN,將廣播風(fēng)暴控制在一個VLAN內(nèi)部。借助于VLAN網(wǎng)絡(luò)管理員可以限制用戶的數(shù)量，禁止訪問VLAN中的某些應(yīng)用等。VLAN的劃分方式基于端口基于MAC地址基于協(xié)議VLAN的運行執(zhí)行802.1Q協(xié)議的交換機的端II分為兩類：標(biāo)記端II(TaggedPort)和非標(biāo)記端口(UntaggedPort)。標(biāo)記端「I也稱為中繼端口或干線端II(TrunkPort),它屬于所有的VLAN。網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)幀也分為標(biāo)記幀(TaggedFrame)和非標(biāo)記幀(UntaggedFrame),前者攜帶VLAN標(biāo)記，而后者不攜帶VLAN標(biāo)記。當(dāng)非標(biāo)記幀從標(biāo)記端II出來時要打上VLAN標(biāo)記變?yōu)闃?biāo)記幀，并重新計算幀校驗序列FCS：而標(biāo)記幀從標(biāo)記端II出來時要去掉VLAN標(biāo)記變?yōu)榉菢?biāo)記幀，并重新計算FCS。6.6非主流局域網(wǎng)IEEE802.5令牌環(huán)和IEEE802.4令牌總線是20世紀80年代與IEEE8023以太網(wǎng)并列的IEEE802局域網(wǎng)技術(shù)，F(xiàn)DDI是90年代風(fēng)行一時的局域網(wǎng)技術(shù)。令牌環(huán)網(wǎng)令牌環(huán)物理上是環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)，所有結(jié)點逐個鄰接，形成的一個首尾相連的閉合環(huán)路。環(huán)路由許多稱為環(huán)接II的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相連，工作站接到環(huán)接口上。環(huán)接II也稱為中繼器。令牌環(huán)使用基于令牌(Token)的分散控制方式的受控接入技術(shù)，只有獲得令牌的站點才有權(quán)在環(huán)路上發(fā)送數(shù)據(jù)，從而避免了信道訪問的沖突。為了限制每個工作站持有令牌進行數(shù)據(jù)發(fā)送的時間，令牌環(huán)的每個工作站都設(shè)有令牌持有計時器(TokenHoldTimer,THT),它控制該站持有令牌的最大時間,一般為10ms。發(fā)送數(shù)據(jù)后，發(fā)送站將令牌重新插入環(huán)。令牌總線網(wǎng)令牌總線網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點是：物理上是總線結(jié)構(gòu)，邏輯上是令牌環(huán)。令牌總線網(wǎng)上的各工作站點以物理總線形式進行連接，信息也是通過總線進行傳輸?shù)模?，總線上各站點發(fā)送信息的順序是按它們邏輯環(huán)中的邏輯連接順序。邏輯環(huán)是一種邏輯上的連接關(guān)系。邏輯環(huán)由進行信息發(fā)送的站點組成，不參與任何信息傳輸?shù)恼军c在總線上也可以不加入邏輯環(huán)。邏輯環(huán)上各站點并不按站點物理連接順序排序，而是按站點地址編碼值遞減的順序排序。6.63光纖分布數(shù)據(jù)接「I(FDDI)FDDI是一種物理層和數(shù)據(jù)鏈路層標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了基于令牌控制的雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使用光纖達到100Mb/s的傳輸速率。FDDI的主要特點有：使用基于IEEE802.5令牌環(huán)標(biāo)準(zhǔn)的令牌傳遞MAC協(xié)議，幀格式也類似于IEEE802.5，使用802.2LLC協(xié)議，與IEEE802局域網(wǎng)兼容。使用雙環(huán)拓撲，具有容錯能力；能夠使用多模或單模光纖，還可使用雙絞線；信息傳輸速率為100Mb/s,,最大結(jié)點數(shù)為500；站間最大距離2公里(多模光纖)或60?100公里(單模光纖)。最大幀長度4500字節(jié)。6.7無線局域網(wǎng)6.7.1無線局域網(wǎng)的分類無線局域網(wǎng)(WirelessLAN)可以提供移動接入功能，為筆記本電腦等移動設(shè)備上網(wǎng)提供了方便。無線局域網(wǎng)可分為兩大類。第一類是有固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線網(wǎng)，第二類是無固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線網(wǎng)。1.有固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線網(wǎng)所謂“固定基礎(chǔ)設(shè)施”是指預(yù)先建立起來的、能夠覆蓋一定地域范圍的一批固定基礎(chǔ)設(shè)施。對此類無線局域網(wǎng)，1997年IEEE制定出無線局域網(wǎng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)802.11,ISO/IEC也批準(zhǔn)了這一標(biāo)準(zhǔn)。其編號為ISO/IEC802-11。802.11是無線以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，它使用星型拓樸，其中心叫做接入點AP(AccessPoint),在

MAC層使用CSMA/CA協(xié)議。凡使用802.11協(xié)議的局域網(wǎng)又稱為Wi-Fi(WirelessFidelity,即無線保真度)。至其他802.X局域網(wǎng)jPortal|/擴底的服務(wù)集L基禾藏務(wù)集./BS&.L基禾藏務(wù)集./BS&.??????.?/?無固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線網(wǎng)IEEE802.il支持的無固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線網(wǎng)，稱為自組網(wǎng)絡(luò)(AdHocNetwork),它在一些對等的移動筆記本電腦之間通信，沒有接入點。自組網(wǎng)絡(luò)(AdHocNetwork)沒有基本服務(wù)集中的接入點(AP),而是一些處于平等狀態(tài)的移動站之間相互通信組成的臨時網(wǎng)絡(luò)。自組網(wǎng)絡(luò)沒有預(yù)先建好的網(wǎng)絡(luò)固定基礎(chǔ)設(shè)施(基站)。6.7.2三種常用的無線網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)頻段數(shù)據(jù)速率物理層優(yōu)缺點802.11b2.4GHz最高為UMb/sDSSS價格最低，信號傳播距離最遠，且不易受阻礙，最高數(shù)據(jù)傳輸速率較低802.11a5GHz最高為54Mb/sOFDM最高數(shù)據(jù)傳輸速率較高，支持更多用戶同時上網(wǎng)，信號傳播距離較短，旦易受阻礙802.11g2.4GHz最高為54Mb/sOFDM最高數(shù)據(jù)傳輸速率較高，支持更多用戶同時上網(wǎng)，信號傳播距離最遠，且不易受阻礙，價格比802.11b貴以上三種標(biāo)準(zhǔn)都使用共同的媒體接入控制協(xié)議，都可以用于有固定基礎(chǔ)設(shè)施的或無固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線局域網(wǎng)。IEEE802.Ha最明顯的缺點就是兼容性JEEE802.Ha使用的是較高的頻率，與IEEE802.11b不能互通。雖然IEEE802.Ha在技術(shù)上和出臺時間上都占優(yōu)勢，但由于成本過高，缺乏價格競爭力。IEEE802.il是無線局域網(wǎng)應(yīng)用的一種主流標(biāo)