計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1.ppt

1、,第一章 基礎(chǔ)知識(shí) 1.1 基本概念 一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 1. 兩臺(tái)以上計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集合（距離、臺(tái)數(shù)、用途） 2. 用通信手段進(jìn)行連接（連接介質(zhì)、方法、器件） 3. 在協(xié)議的控制下進(jìn)行數(shù)據(jù)交換（協(xié)議、原理） 4. 資源共享為目的（硬、軟資源共享，有效管理、安全） 二、信道：某一個(gè)方向傳輸信息的媒體。一條通信電路一般有一條發(fā)送信道和一條接收信道。,三、信號(hào) （一）摸擬信號(hào)：在一個(gè)范圍時(shí)間內(nèi)去連續(xù)值 正弦波是所有周期信號(hào)中最基本的一種,參數(shù)： 振幅和最大振幅，周期（T）， 頻率(f)，相位(波形中相對(duì)于零點(diǎn)的位置，角度) f=1/T,參數(shù)： 比特間隙：發(fā)送一比特(2進(jìn)制位)所需要的時(shí)間。 比特率：每秒鐘

2、發(fā)送的比特?cái)?shù)，用bps(bit per second)表示. （三）數(shù)字信號(hào)的分解 一個(gè)數(shù)字信號(hào)可以分解成無(wú)窮個(gè)諧波（正弦波）,（二）數(shù)字信號(hào)：非連續(xù)，只能取有限值,頻譜：指信號(hào)所包含的所有分量頻率的集合，并通過(guò)頻譜圖表示。如上圖。 有效頻譜：無(wú)限頻譜的主要部分。如圖B中紅線(xiàn)部分， 帶寬：有效頻譜的寬度，即分量頻率的范圍。等于有效頻率范圍內(nèi)最高頻率與最低頻率之差。 如：上圖B中 fn=8000Hz, f1 =1000Hz,帶寬B為： B fn f1=8000-1000=7000Hz,A,介質(zhì)有效帶寬：一種介質(zhì)能有效、正確傳輸信號(hào)的頻率范圍。 基帶信號(hào):數(shù)字信號(hào)(0、1)直接用兩種不同電壓表示，

3、在線(xiàn)路上傳輸。 寬帶信號(hào)：將基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后形成的信號(hào)。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的帶寬：指網(wǎng)絡(luò)通信線(xiàn)路傳輸數(shù)據(jù)的能力，用比特率表示。 吞吐量：指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)量。受網(wǎng)絡(luò)帶寬和其它因素的影響。 時(shí)延：數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)的 一端傳送到另一端所用時(shí)間。包括：發(fā)送時(shí)延、傳播時(shí)延、處理時(shí)延、排隊(duì)時(shí)延。 往返時(shí)間（Round-Trip Time）:發(fā)送方從發(fā)送數(shù)據(jù)開(kāi)始，到收到接收方的確認(rèn)信息所經(jīng)歷的時(shí)間。,1.2 復(fù)用 多個(gè)設(shè)備共用一條線(xiàn)路。 復(fù)用：1 頻分復(fù)用；2 時(shí)分復(fù)用；3 波分復(fù)用；4 碼分復(fù)用 一、頻分復(fù)用：把各個(gè)信號(hào)用不同的載波頻率調(diào)制，再把調(diào)制后的合成可以通過(guò)鏈路傳輸?shù)膹?fù)合信號(hào)，進(jìn)行傳輸。 條件：

4、鏈路帶寬大于要傳輸?shù)乃袔捴汀?二、時(shí)分復(fù)用 1 同步時(shí)分復(fù)用,在有的設(shè)備不用時(shí)，幀填不滿(mǎn)，造成資源浪費(fèi)。 2 異步時(shí)分復(fù)用 如果有N條線(xiàn)路，幀內(nèi)最多有M個(gè)時(shí)間片（NM），鏈路占用更合理。 分析：N=5，M=3時(shí),3 波分復(fù)用 一根光纖同時(shí)傳輸多個(gè)頻率 很接近的的光載波信號(hào)，即波分復(fù)用，道理同頻分復(fù)用。光波頻率很高，用波長(zhǎng)表示方便。（合波器、分波器）,4 碼分復(fù)用 也稱(chēng)碼分多址（CDMA），每個(gè)用戶(hù)可以在同時(shí)使用同樣的頻率通信。每個(gè)站分配一個(gè)唯一m比特碼片序列。,1.3 數(shù)據(jù)交換方式 1 電路交換 (Circuit switching) 過(guò)程：用戶(hù)呼叫成功，從主叫端到被叫端建立一條通路；

5、交換信息； 釋放通路,特點(diǎn)：連通的全部時(shí)間內(nèi)用戶(hù)始終占用端到端固定帶寬； 線(xiàn)路利用率低；, 不靈活，任一端出現(xiàn)故障，必須重新建立連接。 報(bào)文交換（Message switching） 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式（Store and forward），類(lèi)似信件的郵遞過(guò)程。 特點(diǎn)：靈活，但時(shí)延長(zhǎng)。,3 分組交換（Packet switching） 把報(bào)文分成若干個(gè)組，分別傳送，到達(dá)目的地再組裝。傳遞方式為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式。 特點(diǎn)：靈活，時(shí)延長(zhǎng)少于報(bào)文交換。,三種交換的比較,A B C D,A B C D,A B C D,報(bào)文交換,電路交換,分組交換,t,數(shù)據(jù)傳送 的特點(diǎn),比特流直達(dá)終點(diǎn),報(bào)文,報(bào)文,報(bào)文,分組,分組

6、,分組,存儲(chǔ) 轉(zhuǎn)發(fā),存儲(chǔ) 轉(zhuǎn)發(fā),存儲(chǔ) 轉(zhuǎn)發(fā),存儲(chǔ) 轉(zhuǎn)發(fā),* 通信子網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與發(fā)展的必然產(chǎn)物，把專(zhuān)門(mén)用于數(shù)據(jù)傳輸部分分 離出來(lái)，由電信部門(mén)經(jīng)營(yíng)。,H：主機(jī)；AE：交換節(jié)點(diǎn)。,通信子網(wǎng)：主要完成網(wǎng)絡(luò)間或網(wǎng)絡(luò)與主機(jī)的通信，電信部門(mén)經(jīng)營(yíng)，其他單位、部門(mén)使用時(shí)向電信租用。合理利用資源，同時(shí)也降低了費(fèi)用。 資源子網(wǎng)：由單位或公司組建、經(jīng)營(yíng)。提供服務(wù)和信息資源。 從工作方式分，因特網(wǎng)有2部分： 邊緣部分（用戶(hù)直接使用），核心部分（網(wǎng)絡(luò)連接與數(shù)據(jù)交換，為邊緣部分提供服務(wù)）。 1.4 標(biāo)準(zhǔn)化組織 （一）標(biāo)準(zhǔn) 1 法定標(biāo)準(zhǔn)：被標(biāo)準(zhǔn)化組織認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)。 2 事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)：雖未經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化組織認(rèn)可，但已廣泛得到應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。

7、,（二）標(biāo)準(zhǔn)化組織 1 ISO (International Standard Organization): 1974年創(chuàng)建，國(guó)際性的標(biāo)準(zhǔn)化組織，82個(gè)成員國(guó)。 ISO致力于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定，涉及多個(gè)領(lǐng)域，是國(guó)際上最大的標(biāo)準(zhǔn)化組織。 2 IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers) 電氣電子工程師學(xué)會(huì)：制定計(jì)算機(jī)通信、電子工程以及電氣方面標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際專(zhuān)業(yè)組織。 EIA（Electronics Industries Association）電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)：是美國(guó)電子產(chǎn)品生產(chǎn)商聯(lián)合會(huì)，制定的標(biāo)準(zhǔn)我們熟悉的有 EIA-232-D，EIA-4

8、99 等。,4 論壇：應(yīng)用技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)化的能力，為了滿(mǎn)足實(shí)際需求和標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程，許多有專(zhuān)門(mén)興趣的團(tuán)體或公司組成論壇。論壇與高校和用戶(hù)一起協(xié)作測(cè)試、評(píng)價(jià)和標(biāo)準(zhǔn)化某些新技術(shù)、加速新技術(shù)的推廣和應(yīng)用。將結(jié)論提供給標(biāo)準(zhǔn)化組織。 1.5 協(xié)議 1 概念：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中要正確地交換數(shù)據(jù)，就要遵守約定和規(guī)則協(xié)議。 2 協(xié)議分層 復(fù)雜 相對(duì)簡(jiǎn)單的問(wèn)題,接口：每一對(duì)相鄰層之間規(guī)約為接口，通過(guò)服務(wù)點(diǎn)完成層之間的數(shù)據(jù)交流，服務(wù)和提供服務(wù)。,網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：層和協(xié)議的集合。體系結(jié)構(gòu)的描述必須包含足夠的信息，使實(shí)現(xiàn)者可以用來(lái)為每層編寫(xiě)程序和設(shè)計(jì)硬件。 層次劃分 各層之間相對(duì)獨(dú)立 解決問(wèn)題的規(guī)模適中 考慮計(jì)

9、算機(jī)通信的特點(diǎn),1.6 開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型（OSI/RM： Open System Interconnection /Reference Model） 1983年 ISO頒布 （一） 七層參考模型,（二）各層功能描述 1 物理層（Physical layer） 本層的任務(wù)是透明傳輸比特流。（單位：比特） 透明：一個(gè)實(shí)際存在的物體看起來(lái)就像不存在一樣。 透明傳輸比特流，指比特流經(jīng)物理層傳輸后不發(fā)生變化，與原來(lái)一樣。 物理層定義的4個(gè)特性： 機(jī)械特性：接口器件的形狀、尺寸、引線(xiàn)數(shù)目和排列，固定和鎖定裝置等。 電氣特性：接口線(xiàn)上的電壓范圍，即什么電壓代表“1”，和“0”。, 功能特性：說(shuō)明個(gè)信號(hào)線(xiàn)

10、的功能，數(shù)據(jù)、控制、定時(shí)、等等。 規(guī)程特性：定義利用信號(hào)線(xiàn)進(jìn)行比特流傳輸?shù)囊唤M操作規(guī)程。即：連接的建立、維持、交換信息、終止等雙方的動(dòng)作序列。 2 數(shù)據(jù)鏈路層（Data link layer） 在兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)間的線(xiàn)路無(wú)差錯(cuò)傳輸數(shù)據(jù)，使網(wǎng)絡(luò)層成為一條無(wú)差錯(cuò)的鏈路，數(shù)據(jù)封裝在幀中。 主要有以下幾項(xiàng)工作： 鏈路管理：數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持、釋放。, 幀同步：幀同步指接受方能從比特流中準(zhǔn)確區(qū)分一幀開(kāi)始和結(jié)束標(biāo)志。 流量控制：當(dāng)接收方來(lái)不及接受時(shí)，及時(shí)控制發(fā)送速率。 傳輸中，大都采用檢錯(cuò)從發(fā)的控制方法。發(fā)現(xiàn)錯(cuò)幀重發(fā)錯(cuò)幀，進(jìn)行差錯(cuò)控制。 尋址：多點(diǎn)連接情況下，保證每一幀都能正確的發(fā)到目的地。（網(wǎng)內(nèi)尋址）,3

11、 網(wǎng)絡(luò)層（Network layer） 負(fù)責(zé)把分組（Packet）從信源傳輸?shù)叫潘蓿?路由選擇（網(wǎng)間） 擁塞、差錯(cuò)控制 4 傳輸層（Transport Layer） 傳輸層，信息傳輸單位是報(bào)文。 傳輸層任務(wù)：根據(jù)通信子網(wǎng)的特性最佳地利用網(wǎng)絡(luò)資源，在源站和目的站之間建立一條運(yùn)輸線(xiàn)，透明地傳輸報(bào)文。,7 應(yīng)用層（Application Layer） 為用戶(hù)提供訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò)資源的接口,提供各種服務(wù)。如:數(shù)據(jù)共享,網(wǎng)絡(luò)管理,數(shù)據(jù)傳輸,電子郵件,等等. (三) 層次分析： （1） 1、2、3層為通信子網(wǎng)涉及范圍，主要處理從一個(gè)設(shè)備到另一個(gè)設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸物理方面的問(wèn)題（電特性、物理連接、尋址、可靠性等）。 （2

12、）5、6、7層為用戶(hù)支持，允許不同軟件系統(tǒng)之間相互操作。 （3）4層上3層和下三層的連接部分,五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu),應(yīng)用層(application layer) 運(yùn)輸層(transport layer) 網(wǎng)絡(luò)層(network layer) 數(shù)據(jù)鏈路層(data link layer) 物理層(physical layer),數(shù)據(jù)鏈路層,5 應(yīng)用層,4 運(yùn)輸層,3 網(wǎng)絡(luò)層,2 數(shù)據(jù)鏈路層,1 物理層,第二章 局域網(wǎng) 2.1 概述 一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型(根據(jù)計(jì)算機(jī)之間的距離) 1 LAN（Local Area Network）:幾十米幾公里，一般在同一房間、同一建筑物內(nèi)，或在同一廠(chǎng)區(qū)，校園； 2 M

13、AN(Metropolitan Area Network):數(shù)十公里，一般在一個(gè)城市； 3 WAN（Wide Area Network):數(shù)百公里； 4 Internet:世界范圍。,二、LAN特點(diǎn) 1 傳輸速率高，4M10G； 2 傳輸質(zhì)量高，誤碼率低（10-710-12）； 3 可用傳輸介質(zhì)豐富（同軸電纜、雙絞線(xiàn)、光纖、無(wú)線(xiàn)）； 4 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)規(guī)則（總線(xiàn)型，星型，環(huán)型，樹(shù)型）； 5 范圍有限、用戶(hù)數(shù)量有限（受介質(zhì)最大長(zhǎng)度和工作站之間有最小距離的限制）； 6 一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通信，不涉及路由選擇。,2.2 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 局域網(wǎng)中沒(méi)有路由選擇，只涉及到最底下2層（物理層和數(shù)據(jù)鏈路層）。 一

14、、數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層要完成的任務(wù)較多，把數(shù)據(jù)鏈路層分成兩個(gè)子層。媒體接入控制子層（MAC:Medium Access Control）和邏輯鏈路控制子層（LLC: Logical Link Control）。訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)點(diǎn)在邏輯鏈路控制層與上層的交界面上。見(jiàn)圖2.1。,二、IEEE 802參考模型 80年2月，IEEE 成立了一個(gè)IEEE802 委員會(huì)專(zhuān)門(mén)制定局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。所制定的LAN標(biāo)準(zhǔn)被ISO改為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 IEEE802 委員會(huì)13個(gè)分會(huì)，分管內(nèi)容如下： 802.1 概述、體系結(jié)構(gòu)，尋址、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)互連及高層接口。,802.2邏輯鏈路控制（LLC）。 802.3CSMA/CD (載波

15、監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)沖突檢測(cè)) 。定義CDMA/CD總線(xiàn)網(wǎng)的MAC子層和物理層規(guī)范。 802.4令牌總線(xiàn)網(wǎng)。定義令牌總線(xiàn)網(wǎng)的MAC子層和物理層規(guī)范。 802.5令牌環(huán)形網(wǎng)。定義令牌環(huán)形網(wǎng)的MAC子層和物理層規(guī)范。 802.6城域網(wǎng)MAN(Metropolitan Area Network)。定義城域網(wǎng)的MAC子層和物理層規(guī)范。 802.7寬帶技術(shù)。 802.8光纖技術(shù)。,802.9綜合話(huà)音數(shù)據(jù)局域網(wǎng)接口（LANISDN）。 802.10可互操作的局域網(wǎng)的安全規(guī)范。 802.11無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)（Wireless LAN)。 802.12優(yōu)先級(jí)高速局域網(wǎng)（100VG ANY LAN）。 802.14基于有線(xiàn)電

16、視的廣域通信網(wǎng)。 2.3 信道共享技術(shù) 不討論使用復(fù)用器和集中器情況。,討論多點(diǎn)接入技術(shù)，用一條公共線(xiàn)路把多個(gè)用戶(hù)連接起來(lái)。要解決的問(wèn)題是如何使多個(gè)用戶(hù)協(xié)調(diào)工作， 工作站之間的通信必須準(zhǔn)循一個(gè)協(xié)議。,一、ALOHA 基本的多點(diǎn)接入技術(shù)（協(xié)議），20世紀(jì)70年代初在夏威夷大學(xué)試驗(yàn)成功。其目的是實(shí)現(xiàn)地理分散的用戶(hù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)電與中心計(jì)算機(jī)連接。所以，ALOHA最初是在無(wú)線(xiàn)電信道上實(shí)現(xiàn)的。 （一）純ALOHA,1 工作原理： 如圖3.3，連接在一起的工作站都自由的發(fā)送數(shù)據(jù)，用幀的發(fā)送持續(xù)時(shí)間T0表示幀的長(zhǎng)度（便于分析）。并設(shè)是理想信道，發(fā)送中不出錯(cuò)。純ALOHA系統(tǒng)工作原理見(jiàn),圖2.3。,ALOHA系統(tǒng)

17、重發(fā)糾錯(cuò)，如發(fā)生沖突，等一個(gè)隨機(jī)時(shí)間段再重發(fā)沖突幀，如果還發(fā)生沖突，再重發(fā)，直至成功。幀發(fā)送成功條件是，發(fā)送前和發(fā)送后各一段時(shí)間內(nèi)，沒(méi)有其它幀發(fā)送（共2T0時(shí)間內(nèi)）。,2 性能分析 吞吐率（S）：在T0時(shí)間內(nèi)成功發(fā)送的平均幀數(shù)。顯然，0S1。在極限的情況下S=1，幀連續(xù)發(fā)送，中間沒(méi)有間隙，也不發(fā)生沖突的情況。 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載（G）：G等于在T0時(shí)間內(nèi)總共發(fā)送的平均幀數(shù)（包括沖突重發(fā)幀），顯然GS。 在站的通信量很小時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的幀到達(dá)可以看成泊松分布。S=Ge-2G （Abramson 在70年推導(dǎo)出的著名公式）,由左圖知： 當(dāng)G0.5 時(shí)，G值越大，S值越??； G=0.5 時(shí)，S取最大值 S=0.

18、184 一般限制 S0.1,二. CSMACD 載波監(jiān)聽(tīng)多多路訪(fǎng)問(wèn)（CSMA:Carrier Sense Multiple Access/collision detection）是一種共享傳輸介質(zhì)協(xié)議。 CSMA在發(fā)送數(shù)據(jù)之前對(duì)信道進(jìn)行了監(jiān)聽(tīng)，避免盲目發(fā)送，減少發(fā)送沖突?？赡艹霈F(xiàn)： 多個(gè)站同時(shí)監(jiān)聽(tīng)到信道閑，而同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，引起沖突；由于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延存在，在到達(dá)目的站之前，對(duì)方發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)生沖突。 CSMACD要點(diǎn)是：發(fā)送前先進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，如果信道閑就發(fā)送，邊發(fā)送邊監(jiān)聽(tīng)，只要監(jiān)聽(tīng)到發(fā)生沖突，立即停止發(fā)送。等一個(gè)隨機(jī)時(shí)間后，重新開(kāi)始前面過(guò)程。,沖突檢測(cè),2.4 IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)：CSMA/

19、CD 一、802.3 局域網(wǎng)概述 1. 802.3 局域網(wǎng)是一種基帶局域網(wǎng) 2. IEEE802.3 標(biāo)準(zhǔn)采用 CSMA/CD 協(xié)議。 二、傳輸介質(zhì) 1. 粗纜（收發(fā)器，AUI電纜，AUI接口,50歐,500M）,圖2.12 同軸電纜,2. 細(xì)纜（BNC接口，185M）,圖 3.14 粗纜總線(xiàn)式連接,圖 2.15 細(xì)纜總線(xiàn)連接,連接簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，直接用T形頭與BNC連接器相連，電纜線(xiàn)兩頭用50歐的終結(jié)器。專(zhuān)用工具接線(xiàn)。,3. 非屏蔽雙絞線(xiàn)（UTP,RJ45接口、接頭）,圖 2.13 不同的連接方法,4. 光纖（單模與多模）,三、網(wǎng)卡 又稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)適配器或網(wǎng)絡(luò)接口卡NIC（Network Inter

20、face Card）。是計(jì)算機(jī)與傳輸介質(zhì)的接口。每一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備至少配有一塊網(wǎng)卡，通過(guò)傳輸介質(zhì)將它們連接到網(wǎng)絡(luò)上。 每塊網(wǎng)卡都有一個(gè)唯一48比特網(wǎng)絡(luò)地址，它是網(wǎng)卡生產(chǎn)廠(chǎng)家在生產(chǎn)時(shí)燒入ROM中的。稱(chēng)為物理地址。參數(shù)（中斷號(hào)和基址）設(shè)置大部分自動(dòng)設(shè)置。,（一）網(wǎng)卡的功能： 1 接收網(wǎng)絡(luò)上傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)包，并判斷是否是傳輸給本地計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)，如果是，解包后將數(shù)據(jù)通過(guò)主板上的總線(xiàn)傳輸給本地計(jì)算機(jī)； 2 將本地計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。 3 串/并轉(zhuǎn)換 （二）網(wǎng)卡接口 1、RJ-45接口網(wǎng)卡（雙絞線(xiàn)接口） ，用來(lái)連接雙絞線(xiàn)，易于擴(kuò)展、調(diào)試方便。 2、BNC接口網(wǎng)卡（細(xì)纜接口） ，用來(lái)連接同軸電纜。,圖 2.1

21、1 網(wǎng)卡的不同接口,3、AUI接口網(wǎng)卡（粗纜接口） ，用來(lái)連接AUI電纜，布線(xiàn)繁瑣，很少采用。 早期的網(wǎng)卡有的一塊卡上有三種接口，見(jiàn)圖3.11.,四、以太網(wǎng)特點(diǎn) 1. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維護(hù)方便，價(jià)格低，應(yīng)用廣泛 2.幀的最小長(zhǎng)度64字節(jié)，發(fā)送時(shí)間 51.2 s。保證在幀發(fā)送完成之前能檢測(cè)到發(fā)生的沖突信號(hào)。 3.網(wǎng)絡(luò)負(fù)載達(dá)到一定程度，性能急劇下降。 。,五、集線(xiàn)器（HUB） 以太網(wǎng)采用星形拓?fù)洌谛切蔚闹行膭t增加了一種可靠性非常高的設(shè)備集線(xiàn)器(hub),集線(xiàn)器,（一）雙絞線(xiàn) 1. 雙絞線(xiàn)最大長(zhǎng)度100M（3類(lèi)、4類(lèi)、5類(lèi)、超5類(lèi)、6類(lèi)）。 2. 3類(lèi)雙絞線(xiàn):帶寬16Mb/s; 3. 4類(lèi)雙絞線(xiàn):帶寬2

22、0Mb/s 4. 5類(lèi)雙絞線(xiàn)：帶寬100Mb/s；超5類(lèi)雙絞線(xiàn)：帶寬155Mb/s 5. 6類(lèi)雙絞線(xiàn)：帶寬200Mb/s,(二) 集線(xiàn)器連網(wǎng),圖2.18 細(xì)纜和雙絞線(xiàn)一起使用,圖 2.16 雙絞線(xiàn)與HUB連網(wǎng),圖 2.17 HUB級(jí)連,2.5 交換式以太網(wǎng) 一、交換式以太網(wǎng)出現(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載達(dá)到一定值后，速度急劇下降。多媒體出現(xiàn)，加大了數(shù)據(jù)傳輸量，原來(lái)網(wǎng)絡(luò)性能不能滿(mǎn)足要求。交換式以太網(wǎng)避免了廣播風(fēng)暴的發(fā)生，明顯提高了以太網(wǎng)的速率。 二、交換式以太網(wǎng)的工作原理 交換式以太網(wǎng)是通過(guò)交換集線(xiàn)器（HUB）來(lái)完成的，交換集線(xiàn)器的特點(diǎn)：1 不通信時(shí)所有端口不通。2 通信時(shí)，可以同時(shí)連通多對(duì)端口，各對(duì)斷口都能無(wú)

23、沖突的通信，與獨(dú)占媒體一樣。3 通信完成連接端口斷開(kāi)。,三. 交換集線(xiàn)器（交換機(jī)） 普通以太網(wǎng)（10MbS），如果有N個(gè)用戶(hù)同時(shí)使用，每個(gè)用戶(hù)占有的平均帶寬為10Mb/s；交換式以太網(wǎng)（10Mb/s），N個(gè)用戶(hù)同時(shí)使用，每個(gè)用戶(hù)站有的帶寬仍為10Mb/s。,圖 3.20 交換式集線(xiàn)器,四、實(shí)現(xiàn)虛擬局域網(wǎng) （一） 虛擬局域網(wǎng)試圖解決廣播幀隔離問(wèn)題，使用虛擬局域網(wǎng)技術(shù)，把LAN中通信密切，處于不同位置的一組工作站，邏輯上分成一組虛擬局域網(wǎng)?？梢韵拗茝V播G幀的擴(kuò)散范圍。,2.6 IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn):令牌環(huán)型局域網(wǎng) 一、令牌環(huán)的組成 1. 電纜(屏蔽雙絞線(xiàn):TP) 2. 干線(xiàn)耦合器 見(jiàn)圖2.22,

24、(B) 干耦合器收聽(tīng)方式,(C) 干耦合器發(fā)送方式,干線(xiàn)耦合器的任務(wù): 轉(zhuǎn)發(fā)從環(huán)路輸入的比特流。再轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中，對(duì)信號(hào)整形放大。在收聽(tīng)方式下，干線(xiàn)耦合器與其上的站點(diǎn)是斷開(kāi)的，如上圖B。 監(jiān)視令牌證和數(shù)據(jù)幀。如果發(fā)現(xiàn)含有自子地址的數(shù),據(jù)幀，就把比特流輸入到與干線(xiàn)耦合器相連的主機(jī)。同時(shí)，干線(xiàn)耦合器仍然照常轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)路的比特流。如果一個(gè)站要發(fā)送數(shù)據(jù)，必須先截獲令牌幀。 二、工作原理 1. 令牌環(huán)初始化，產(chǎn)生空令牌，延環(huán)流動(dòng)。 2. 要發(fā)送數(shù)據(jù)的站點(diǎn)監(jiān)視空令牌，直到獲得空令牌。 3. 發(fā)送數(shù)據(jù)的站點(diǎn)獲得空令牌后，發(fā)送數(shù)據(jù)幀。 4. 數(shù)據(jù)幀到達(dá)目的站，數(shù)據(jù)拷貝，置應(yīng)答標(biāo)志。 5. 數(shù)據(jù)幀回到發(fā)送站，檢查應(yīng)答（

25、對(duì)方是否收到），當(dāng)數(shù)據(jù)幀最后一位回到發(fā)送時(shí)，發(fā)送數(shù)據(jù)站發(fā)空令牌。,圖 2.23 令牌環(huán)的工作原理,三、應(yīng)用 1985年IBM研制出了4M/S的令牌環(huán)網(wǎng)；標(biāo)準(zhǔn)的令牌環(huán)網(wǎng)速率達(dá)到16M/S；高速令牌環(huán)網(wǎng)速率達(dá)到100MS。 上個(gè)世紀(jì)80年代令牌環(huán)網(wǎng)比較興旺，90年代后逐步衰落，被高速以太網(wǎng)代替。 令牌環(huán)網(wǎng)適合于重負(fù)荷的工作情況，輕負(fù)荷時(shí)性能不佳。 2.7 IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn):令牌總線(xiàn)局域網(wǎng) 令牌環(huán)局域網(wǎng)在重負(fù)合時(shí)性能好，總線(xiàn)局域網(wǎng)在重負(fù)合時(shí)性能下降，但維護(hù)方便?？偩€(xiàn)局域網(wǎng)介于兩者之間。 一、令牌總線(xiàn)局域網(wǎng)特點(diǎn) 1. 物理結(jié)構(gòu)上是一個(gè)總線(xiàn)網(wǎng)。 2. 邏輯上是令牌環(huán)網(wǎng)。,圖 2.25 令牌總線(xiàn)局域

26、網(wǎng),二、令牌總線(xiàn)局域網(wǎng)工作原理 1. 環(huán)初始化，形成邏輯環(huán)和令牌。 2. 幀傳遞 3. 站插入：周期型給站加入邏輯環(huán)的機(jī)會(huì)，新站加入到邏輯環(huán)中的適當(dāng)位置。 4. 站退出：通過(guò)將退出站的前驅(qū)和后繼直接相連，將不活動(dòng)的站退出邏輯環(huán)。 5. 故障處理,2.8 網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備 一、中繼器（Repeater） 1 最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展設(shè)備。 2 工作在物理層，只是起到了電信號(hào)延伸傳輸?shù)淖饔谩Ｖ欣^器不能提高傳輸信號(hào)的質(zhì)量，也不能糾正錯(cuò)誤信號(hào)。 3 中繼器只能連接相同的局域網(wǎng)：用中繼器互聯(lián)的局域網(wǎng)應(yīng) 具有相同的協(xié)議和速率。 4 中繼器既可以連接相同傳輸介質(zhì)的同類(lèi)局域網(wǎng)，也可以連 接不同傳輸介質(zhì)的同類(lèi)局域網(wǎng)。 5

27、有源設(shè)備。 6 最多接五個(gè)網(wǎng)段。,主要優(yōu)點(diǎn)：安裝簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格相對(duì)低廉，它不僅起到了擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)距離的作用。通過(guò)中繼器連接起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)仍是同一網(wǎng)絡(luò)。,二、網(wǎng)橋(Bridge) 能對(duì)局域網(wǎng)進(jìn)行擴(kuò)展，工作在鏈路層（MAC）設(shè)備，能連接不同數(shù)據(jù)兩路層協(xié)議、不同傳輸介質(zhì)、不同傳輸速率、不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)（IEEE802）。 （一） 網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu):,（二）網(wǎng)橋應(yīng)用環(huán)境 1. 擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)物理范圍，類(lèi)似中繼器 2. 過(guò)濾通信量，改善網(wǎng)絡(luò)性能：局域網(wǎng)絡(luò)分割。 3. 提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性（隔離故障）：網(wǎng)絡(luò)故障只影響出現(xiàn)故障的網(wǎng)段，不是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。,4. 可互連不同類(lèi)型的LAN。,（三）網(wǎng)橋類(lèi)型 1 透明網(wǎng)橋(tra

28、nsparent bridge) IEEE標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)橋把多個(gè)LAN橋接以后，只要把網(wǎng)橋連接好即可，不需要任何的軟件、硬件設(shè)置、轉(zhuǎn)發(fā)表，網(wǎng)橋就能正確運(yùn)行。目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋。 透明網(wǎng)橋是一種即插即用設(shè)備，其標(biāo)準(zhǔn)是 IEEE 802.1D。,透明網(wǎng)橋原理： 橋接開(kāi)始，轉(zhuǎn)發(fā)表為空，網(wǎng)橋不知道任何目的地址的位置； 通過(guò)自學(xué)習(xí)的方法逐步完善轉(zhuǎn)發(fā)表的內(nèi)容；網(wǎng)橋收到一幀后先查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與幀的源地址有無(wú)匹配的項(xiàng)目。如沒(méi)有，在轉(zhuǎn)發(fā)表中增加一個(gè)項(xiàng)目（源地址、進(jìn)入的接口）。如有，把原有的項(xiàng)目進(jìn)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相匹配的項(xiàng)目： A 如沒(méi)有，則通過(guò)所有其他接口（但進(jìn)入網(wǎng)橋的接口除外）

29、按進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。 B 有，則按轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。 C 若轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口是該幀進(jìn)入網(wǎng)橋的接口，應(yīng)丟棄這個(gè)幀（因?yàn)檫@時(shí)不需要經(jīng)過(guò)網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)）。 見(jiàn)下頁(yè)圖,地址 接口,轉(zhuǎn)發(fā)表的建立過(guò)程,B2,B1,A,B,C,D,E,F,1,2,1,2,地址 接口,特點(diǎn)： 透明網(wǎng)橋是無(wú)連接的，每一個(gè)幀獨(dú)立的選擇路線(xiàn)；連接簡(jiǎn)單，使用方便，連好就能用。 透明網(wǎng)橋容易安裝，但網(wǎng)絡(luò)資源的利用不充分 2 源路由網(wǎng)橋(source route) 基于802.5令牌環(huán)網(wǎng)提出的網(wǎng)橋標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)橋在發(fā)送幀時(shí)將詳細(xì)的路由信息放在幀的首部中。發(fā)送幀的源站點(diǎn)負(fù)責(zé)路由選擇，即發(fā)送幀的原站知道目站的地址，路徑中的網(wǎng)橋按照幀頭中的下一站

30、網(wǎng)橋地址將幀一一轉(zhuǎn)發(fā)。 源路由網(wǎng)橋原理：源站以廣播方式向欲通信的目的站發(fā)送一個(gè)發(fā)現(xiàn)幀，每個(gè)發(fā)現(xiàn)幀都記錄所經(jīng)過(guò)的路由。, 發(fā)現(xiàn)幀到達(dá)目的站時(shí)就沿各自的路由返回源站。 源站在得知這些路由后，從所有可能的路由中選擇出一個(gè)最佳路由。把路由信息放入發(fā)送的幀的首部發(fā)送 。 特點(diǎn)：可以利用最佳路由；面向連接的；由主機(jī)負(fù)責(zé)計(jì)算最佳路徑。 （四）網(wǎng)橋的實(shí)現(xiàn)： 1 專(zhuān)用網(wǎng)橋 2 計(jì)算機(jī)加網(wǎng)卡 內(nèi)部網(wǎng)橋：網(wǎng)卡安裝在文件服務(wù)器上，網(wǎng)段連在服務(wù)器的網(wǎng)卡上，通過(guò)文件服務(wù)器把不同的網(wǎng)段連接起來(lái)。 外部網(wǎng)橋：工作站充當(dāng)網(wǎng)橋或用專(zhuān)用網(wǎng)橋,四、路由器（Router） （一）路由器有關(guān)概念 1 工作在網(wǎng)絡(luò)層，比網(wǎng)橋、中繼器更復(fù)雜的

31、互連設(shè)備 2 路由器多端口設(shè)備，可以連接不同的傳輸速率。 3 運(yùn)行于各種環(huán)境的 LAN 和 WAN（連接異種網(wǎng)絡(luò)）。 4 能在互聯(lián)的若干條路徑之間選擇一條最優(yōu)路徑。 （二）路由表 路由器的基本功能：路由選擇和分組轉(zhuǎn)發(fā)。 建立路由表的基礎(chǔ)是，路由算法（路由協(xié)議）和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。,（三）路由表分類(lèi) 1 靜態(tài)路由表 由系統(tǒng)管理員預(yù)先設(shè)置固定路由表，路由器根據(jù)固定路由表選擇路徑。在系統(tǒng)安裝時(shí)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)置，不隨網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化自動(dòng)改變。 優(yōu)點(diǎn)： 靜態(tài)路由表本身不共享，不發(fā)送給任何設(shè)備，安全可靠，適合安全要求高的環(huán)境。 靜態(tài)路由表不需要進(jìn)行復(fù)雜的路由計(jì)算，數(shù)據(jù)速度比動(dòng)態(tài)路由快。 不需要在網(wǎng)絡(luò)中傳輸路由表更新

32、信息，減少了網(wǎng)絡(luò)流量。,缺點(diǎn)： 如果出現(xiàn)故障，路由表不能用，網(wǎng)絡(luò)不能像動(dòng)態(tài)路由那樣自愈，將造成網(wǎng)絡(luò)無(wú)法運(yùn)行。 為了確?？紤]到所有可能的路徑，用大量的時(shí)間建路由表。 2 動(dòng)態(tài)路由表 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)而能自動(dòng)調(diào)整的路由表。路由器依照路由協(xié)議提供的功能，完成自學(xué)習(xí)和記憶網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)。動(dòng)態(tài)路由中，每臺(tái)路由器都要與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的其它路由器共享路由表。 （五）功能 1 擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，LANWAN 2 為便于管理，把大規(guī)模的網(wǎng)路分割成若干個(gè)子網(wǎng)。 3 處理數(shù)據(jù)：過(guò)濾、轉(zhuǎn)發(fā)、加密解密、壓縮解壓 4 網(wǎng)管：配置（被管對(duì)象的狀態(tài)配置），根據(jù)網(wǎng)路的擁擠程度選擇路線(xiàn)。,五、網(wǎng)關(guān)（Gateway） (一)網(wǎng)關(guān)：是一種協(xié)

33、議轉(zhuǎn)換器，可接收一種協(xié)議格式的包，在轉(zhuǎn)發(fā)之前轉(zhuǎn)化成另一種協(xié)議格式的包。工作在所有7層中。 網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)人員也指連接專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)和公共網(wǎng)絡(luò)的路由器。 （二）應(yīng)用 1 用作協(xié)議轉(zhuǎn)換器。 2 遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn),3 多媒體通信系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān) 一臺(tái)提供特殊功能的計(jì)算機(jī)，連接線(xiàn)路交換網(wǎng)絡(luò)IP包交換網(wǎng)絡(luò)，保證異種網(wǎng)絡(luò)之間連通，負(fù)責(zé)異種網(wǎng)絡(luò)之間的實(shí)時(shí)全雙工通信。,H.323:局域網(wǎng)上的多媒體通信標(biāo)準(zhǔn)。 H.320:綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）電視會(huì)議標(biāo)準(zhǔn)。 H.324:公共交換電話(huà)網(wǎng)（PSTN）上的多媒體通信標(biāo)準(zhǔn)。,* 網(wǎng)關(guān)的基本功能： A 協(xié)議轉(zhuǎn)換：作為一個(gè)解釋器，不同網(wǎng)絡(luò)之間建立聯(lián)系（PSTN和H.323之間），實(shí)現(xiàn)相互對(duì)話(huà)。

34、 B 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式：不同網(wǎng)絡(luò)使用的編碼方法，之間交換信息，需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 C 傳輸數(shù)據(jù)：負(fù)責(zé)在不同網(wǎng)絡(luò)之間傳輸數(shù)據(jù)。 （三）特點(diǎn) 透明性差、復(fù)雜、效率低。,第三章 高速局域網(wǎng) 3. 1 100BASE-T技術(shù) 一、100BASE-T基本情況 1 100BASE-T 是10BASE-T以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的 2 在IEEE在1985年月正是通過(guò)了100BASE-T快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，代號(hào)為IEEE802.3。 3 100BASE-T保留了以太網(wǎng)原來(lái)的結(jié)構(gòu)，幀的最小長(zhǎng)度和最大長(zhǎng)度沒(méi)變。 4 介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制子層采用相同CSMA/CD協(xié)議。 5 星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，與10BASET完全兼容。 二、100

35、BASE媒體選擇 UTP、模光纖、RJ45接頭 半雙工或全雙工工作方式。,三、100BASE-T快速以太網(wǎng)配置與組成 最簡(jiǎn)單的形式是星型結(jié)構(gòu)。,3.2 交換機(jī) 一、交換機(jī)性能概述 1 交換技術(shù)已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的主流技術(shù)，具有高性能、操作簡(jiǎn)化的特點(diǎn)。 2 交換機(jī)的所有端口都共享同一指定的帶寬，每一個(gè)連接到交換機(jī)上的設(shè)備都享用其專(zhuān)用專(zhuān)用信道。 二 交換機(jī)分類(lèi) （一）按交換機(jī)工作涉及到的協(xié)議層分類(lèi) 有把二層交換機(jī)、三層交換機(jī)、多層交換機(jī)，僅介紹前兩種 1 第二層交換機(jī) 工作在7層參考模型的第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）。 最早推出的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用； 根據(jù)MAC地址完成數(shù)據(jù)幀交換，沒(méi)有路由功能； 可以劃分V

36、LAN，但是不同VLAN之間的成員不能直接通信，通過(guò)路由器完成； 一般用于不需要部署路由器的環(huán)境。,2 第三層交換機(jī) 交換機(jī)運(yùn)行在7層參考模型的第三層； 第二層交換技術(shù)和路由技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，是具有路由功能的二層交換機(jī)； 利用數(shù)據(jù)包的目的IP地址完成路由選擇和快速交換； 能實(shí)現(xiàn)不同子網(wǎng)、不同VLAN之間的通信； 用于大型、高速園區(qū)網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)中的核心層匯聚層； 存在端口類(lèi)型類(lèi)型少、能支持的路由協(xié)議少等不足，大型LAN之間的互聯(lián)不是用三層交換機(jī)，而使用路由器。 （二）按交換機(jī)的架構(gòu)分類(lèi) 1 單臺(tái)（不可疊堆）：?jiǎn)闻_(tái)使用，不能堆疊，最早的交換以太網(wǎng)產(chǎn)品,2 可疊堆式：也可單臺(tái)使用。疊堆在一起的交換機(jī)邏輯

37、上構(gòu)成了一臺(tái)完整的交換機(jī)，不僅端口成倍增長(zhǎng)，交換機(jī)的帶寬也成倍增長(zhǎng)。 堆疊機(jī)可作為一個(gè)獨(dú)立單元運(yùn)行，統(tǒng)一配置和管理。,3 箱體模塊化交換機(jī) 每一單獨(dú)的交換機(jī)一模塊式插入箱體中的母板上，每一交換機(jī)模塊提供816個(gè)端口。 同一模塊上的端口在交換數(shù)據(jù)時(shí)，不跨越母板；不同模塊的端口之間交換數(shù)據(jù)時(shí)，必須經(jīng)過(guò)母板上的傳輸總線(xiàn)。 母板上為交換模塊提供了若干個(gè)固定插槽，母板總線(xiàn)的帶寬至少是所有模塊帶寬總和。,特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)完整、緊湊、擴(kuò)展和管理方便； 高可靠性：電源備份，無(wú)源母板結(jié)構(gòu)，交換引擎模塊采用雙備份技術(shù)； 維修方便：熱插拔技術(shù)； 系統(tǒng)集成和配置靈活：在箱體中可以插入多種以太網(wǎng)模塊（10 M模塊、100 M模塊，F(xiàn)DDI模塊等）。 三、交換機(jī)的交換結(jié)構(gòu) （一）軟件執(zhí)行交換 軟件執(zhí)行交換結(jié)構(gòu)使用CPU和RAM環(huán)境，完成數(shù)據(jù)幀交換。先把數(shù)據(jù)幀保存到RAM中，根據(jù)數(shù)據(jù)幀的MAC地址查表，確定目的端口號(hào)，建立虛連接，把RAM中的幀轉(zhuǎn)傳送到目的端口。,（二）矩陣交換結(jié)構(gòu) 交換功能由硬件完成，交換機(jī)確定目的端口后，打開(kāi)相應(yīng)的交換矩陣開(kāi)關(guān)，在源端口和目的端口之間形成一條傳輸通道。 (三)總線(xiàn)交換結(jié)構(gòu) 交換機(jī)背板上有一條交換總線(xiàn)，利用時(shí)分復(fù)用技術(shù)，將總線(xiàn)分成多條邏輯通