《計(jì)算機(jī)局域》PPT課件.ppt

1、1,第4章 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò),主講人：周云艷 Email：,2,本章要點(diǎn),局域網(wǎng)的特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù) 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 介質(zhì)訪問控制方法 傳統(tǒng)以太網(wǎng)(Ethernet) 高速局域網(wǎng)技術(shù) 無線局域網(wǎng)與虛擬局域網(wǎng),3,4.1 局域網(wǎng)概述,20世紀(jì)60年代末，局域網(wǎng)先驅(qū)：ALOHA無線電系統(tǒng) 20世紀(jì)70年代：以太網(wǎng)（Ethernet）技術(shù)產(chǎn)生 20世紀(jì)80年代：令牌環(huán)(Token Ring)，F(xiàn)DDI (Fiber Distributed Data Interface, 光纖分布式數(shù)據(jù)接口)技術(shù)產(chǎn)生，IEEE的802委員會提出802系列標(biāo)準(zhǔn) 以太網(wǎng)在競爭中取得了統(tǒng)治地位,4,局域網(wǎng)的組成,網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 工

2、作站 網(wǎng)絡(luò)適配器,常見的局域網(wǎng)組成,客戶機(jī),A,B,傳輸介質(zhì),資源 （打印機(jī)）,網(wǎng)卡,客戶機(jī),客戶機(jī),服務(wù)器,C,5,服務(wù)器是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心； 它為網(wǎng)絡(luò)用戶提供服務(wù)并管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，在其上運(yùn)行的操作系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。 根據(jù)服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)中所承擔(dān)的任務(wù)和所提供的功能不同把服務(wù)器分為：文件服務(wù)器、打印服務(wù)器和通信服務(wù)器。,6,工作站 又稱客戶機(jī)。當(dāng)一臺計(jì)算機(jī)連接到局域網(wǎng)上時(shí)，這臺計(jì)算機(jī)就成為局域網(wǎng)的一個(gè)客戶機(jī)。 是用戶和網(wǎng)絡(luò)的接口設(shè)備，用戶通過它可以與網(wǎng)絡(luò)交換信息，共享網(wǎng)絡(luò)資源。 客戶機(jī)通過網(wǎng)卡、通信介質(zhì)以及通信設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。 現(xiàn)在的客戶機(jī)都用具有一定處理能力的PC（個(gè)人計(jì)算機(jī)）機(jī)來承擔(dān)

3、。 網(wǎng)絡(luò)適配器NIC（Network Interface Card） 俗稱網(wǎng)卡。是構(gòu)成計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中最基本的、最重要的和必不可少的連接設(shè)備，計(jì)算機(jī)主要通過網(wǎng)卡接入局域網(wǎng)絡(luò)。,7,4.1.1局域網(wǎng)的特點(diǎn),覆蓋范圍小 房間、建筑物、園區(qū)范圍 距離25km 高傳輸速率 10Mb/s1000Mb/s 低誤碼率 10-8 10-11 拓?fù)洌嚎偩€、星形、環(huán)形 介質(zhì)：UTP、Fiber、COAX 私有性：自建、自管、自用 傳輸方式以廣播方式為主,8,4.1.2局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),連接各種設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（物理、邏輯） 星形、環(huán)形、總線型 傳輸形式 基帶傳輸、寬帶傳輸 介質(zhì)訪問控制方法 CSMA/CD、To

4、ken-passing,9,1.局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),總線型: 所有結(jié)點(diǎn)都直接連接到共享信道 星型 : 所有結(jié)點(diǎn)都連接到中央結(jié)點(diǎn) 環(huán)型 : 結(jié)點(diǎn)通過點(diǎn)到點(diǎn)鏈路與相鄰結(jié)點(diǎn)連接,A,B,C,A,Bus,B,C,C,A,Ring,A,D,C,B,T,Star,10,2.傳輸形式與傳輸介質(zhì),傳輸介質(zhì)主要是指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送和接收者之間的物理通路，其中有通信電纜，也有無線信道如微波線路和衛(wèi)星線路。而局域網(wǎng)的典型傳輸介質(zhì)是雙絞線、同軸電纜和光纜。 基帶傳輸：雙絞線、基帶同軸電纜、光導(dǎo)纖維 寬帶傳輸：寬帶同軸電纜、無線電波,11,3.介質(zhì)訪問控制方法,網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)站點(diǎn)如何共享通信媒體，解決信道爭用問題 局域網(wǎng)中

5、常用的訪問控制方式： 帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問(CSMA/CD-Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection)； 令牌環(huán)(Token Ring) 令牌總線(Token Bus) CSMA/CA(無線局域網(wǎng)),12,4.2.3局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu),1.IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)層,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,邏輯鏈路控制 LLC,媒體訪問控制 MAC,高層,OSI,IEEE 802,物理層PHY,由TCP/IP和NOS來實(shí)現(xiàn),IEEE-Institute of Electrical and Electronics Engineers

6、 -“電器與電子工程師協(xié)會”,13,物理層,IEEE 802規(guī)定了局域網(wǎng)物理層所使用的信號與編碼、傳輸介質(zhì)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和傳輸速率等規(guī)范。 采用基帶信號傳輸； 數(shù)據(jù)的編碼采用曼徹斯特編碼； 傳輸介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜和光纜等； 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是總線型、樹型、星型和環(huán)型； 傳輸速率有10Mbps、16Mbps、100Mbps、1000Mbps。 兩個(gè)接口： 連接單元接口（AUI）可選，僅用于粗同軸電纜 介質(zhì)相關(guān)接口（MDI） 屏蔽不同介質(zhì)的特性，使之不影響MAC子層的操作,14,數(shù)據(jù)鏈路層,LAN的數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個(gè)功能子層： 邏輯鏈路控制子層（LLC） 介質(zhì)訪問控制子層（MAC） 將功能中與硬件

7、相關(guān)的部分和與硬件無關(guān)的部分分開，以適應(yīng)不同的傳輸介質(zhì)。 解決共享信道(如總線)的介質(zhì)訪問控制問題，使幀的傳輸獨(dú)立于傳輸介質(zhì)和介質(zhì)訪問控制方法。 LLC： 與介質(zhì)、拓?fù)錈o關(guān)； MAC：與介質(zhì)、拓?fù)湎嚓P(guān)。,15,MAC層,構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路層的下半部，直接與物理層相鄰。MAC子層是與傳輸介質(zhì)有關(guān)的一個(gè)數(shù)據(jù)鏈路層的功能子層，主要制定管理和分配信道的協(xié)議規(guī)范。解決多個(gè)節(jié)點(diǎn)如何使用共享介質(zhì)的問題。 MAC地址: 作用：局域網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)利用MAC地址表示自己和他人的身份 MAC地址通常存儲在網(wǎng)絡(luò)接口卡NIC MAC地址位于OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層,16,LLC層,構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路層的上半部，在MAC子層的支

8、持下向網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)?？蛇\(yùn)行于所有802局域網(wǎng)和城域網(wǎng)的協(xié)議之上。LLC子層與傳輸介質(zhì)無關(guān)，獨(dú)立于介質(zhì)訪問控制方法，隱藏了各種局域網(wǎng)技術(shù)之間的差別，向網(wǎng)絡(luò)層提供一個(gè)統(tǒng)一的格式與接口。 作用是在MAC子層提供的介質(zhì)訪問控制和物理層提供的比特服務(wù)的基礎(chǔ)上，將不可靠的信道處理為可靠的信道，確保數(shù)據(jù)幀的正確傳輸。,17,以后一般不考慮 LLC 子層,由于TCP/IP 體系經(jīng)常使用的局域網(wǎng)是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 標(biāo)準(zhǔn)中的幾種局域網(wǎng)，因此現(xiàn)在 802 委員會制定的邏輯鏈路控制子層 LLC（即 802.2 標(biāo)準(zhǔn)）的作用已經(jīng)不大了。 很多廠商生產(chǎn)的網(wǎng)卡上就僅裝有 MAC 協(xié)議而

9、沒有 LLC 協(xié)議。 對不同的LAN標(biāo)準(zhǔn)，它們的LLC子層都是一樣的，區(qū)別僅在MAC子層（和物理層）。,18,局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層和高層,IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)沒有定義網(wǎng)絡(luò)層和更高層： 沒有路由選擇功能 局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較簡單，一般不需中間轉(zhuǎn)接 流量控制、尋址、排序、差錯(cuò)控制等功能由數(shù)據(jù)鏈路層完成 網(wǎng)絡(luò)層和更高層通常由協(xié)議軟件（如TCP/IP協(xié)議、IPX/SPX協(xié)議）和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。,19,2.IEEE802標(biāo)準(zhǔn)的組成,802.1A 概述、局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 802.1B 尋址、網(wǎng)絡(luò)互連，網(wǎng)絡(luò)管理和性能測試、網(wǎng)絡(luò)互連以及接口原語等。 802.2 標(biāo)準(zhǔn)定義了邏輯鏈路控制協(xié)議（LLC）的功能及其服務(wù)。

10、 802.3 標(biāo)準(zhǔn)定義了CSMA/CD總線介質(zhì)訪問控制子層和物理層的規(guī)范；引伸出802.3u（快速以太網(wǎng)）標(biāo)準(zhǔn)。 802.4 標(biāo)準(zhǔn)定義了令牌總線（TokenBus）介質(zhì)訪問控制子層與物理層的規(guī)范。 802.5 標(biāo)準(zhǔn)定義了令牌環(huán)（TokenRing）介質(zhì)訪問控制子層與物理層的規(guī)范。 802.6 定義了城域網(wǎng)MAN的MAC子層和物理層的規(guī)約。 802.7 寬帶技術(shù) 802.8 光纖技術(shù),20,802.9 綜合話音數(shù)據(jù)局域網(wǎng) 802.10 局域網(wǎng)的安全性 802.11 無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 802.12 優(yōu)先級高速局域網(wǎng) 802.13 未使用 802.14 電纜電視（Cable-TV,Cable Mode

11、m標(biāo)準(zhǔn)）。 802.15 定義無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)（WPAN） 802.16 定義寬帶無線標(biāo)準(zhǔn) 802.17 彈性分組環(huán)(Resilient Packet Ring) 802.18 無線管制(Radio Regulatory TAG) 802.19 共存(Coexistence TAG) 802.20 移動寬帶無線接入(MBWA) 802.21 媒質(zhì)無關(guān)切換(Media Independent Handoff),21,IEEE802只包含兩層：數(shù)據(jù)鏈路層，物理層; IEEE802定義了多種物理層802.3802.1x，以適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)和不同的介質(zhì)訪問控制方法； 數(shù)據(jù)鏈路層分為邏輯鏈路控制LLC和

12、介質(zhì)訪問控制MAC兩個(gè)子層： LLC：向高層提供統(tǒng)一的鏈路訪問形式，組幀/拆幀、建立/釋放邏輯連接、差錯(cuò)控制、幀序號處理等功能，與介質(zhì)、拓?fù)錈o關(guān)； MAC：進(jìn)行尋址與差錯(cuò)檢測，與介質(zhì)、拓?fù)湎嚓P(guān), MAC在各子標(biāo)準(zhǔn)802.3-802.1x中定義。,22,4.2 介質(zhì)訪問控制方法,局域網(wǎng)使用廣播信道（多點(diǎn)訪問，隨機(jī)訪問），多個(gè)站點(diǎn)共享同一信道。問題： 各站點(diǎn)如何訪問共享信道？ 如何解決同時(shí)訪問造成的沖突（信道爭用）？ 信道分配方法 靜態(tài)分配：FDM、WDM、TDM。 動態(tài)分配：ALOHA（隨機(jī)分配多址協(xié)議）、CDMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/碰撞檢測）和令牌環(huán) 基本假設(shè)：站點(diǎn)模型、單信道假設(shè)、碰撞

13、假設(shè),23,4.2.1CSMA/CD,1.ALOHA協(xié)議 ALOHA協(xié)議是70年代在夏威夷大學(xué)由Norman Abramson及其同事發(fā)明的，目的是為了解決地面無線電廣播信道的爭用問題。 基本思想： 用戶想發(fā)就發(fā)，發(fā)完后進(jìn)行沖突檢測，若有沖突，則等待一個(gè)隨機(jī) 時(shí)長后重復(fù)進(jìn)行，直到發(fā)送成功。 特點(diǎn)： 無協(xié)調(diào)關(guān)系、多用戶競爭單信道使用權(quán) 不進(jìn)行載波偵聽，不考慮目前的實(shí)際情況 信道利用率低，為18% 沖突檢測： 在共享介質(zhì)中，某個(gè)用戶發(fā)送數(shù)據(jù)后，網(wǎng)上所有用戶（包括發(fā)送者）都可以收到數(shù)據(jù)，發(fā)送者把收到的數(shù)據(jù)與保留在緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，若不同，則表明發(fā)生了沖突。,24,25,ALOHA協(xié)議的改進(jìn)-分

14、槽ALOHA,基本思想為： 將時(shí)間分為離散的時(shí)間片； 用戶要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)必須等待下一個(gè)時(shí)間片才能開始發(fā)送。 在一定程度上避免了發(fā)送的隨意性，減少了沖突，提高了信道的利用率。 主要特點(diǎn)： 進(jìn)行了簡單的時(shí)間同步，但并未完全避免沖突（可基本避免發(fā)送過程中的沖突，但發(fā)送開始時(shí)仍有沖突）； 信道的最大利用率：36%； 時(shí)間片的定義與允許的最大包長和介質(zhì)的時(shí)延有關(guān)。 存在問題： 發(fā)送開始時(shí)仍有沖突； 如果時(shí)間片的定義不合適，有可能在發(fā)送過程中還存在沖突。 問題的原因：各站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)從不考慮其它站點(diǎn)是否已經(jīng)在發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣當(dāng)然會引起許多沖突。,26,2.載波偵聽多路訪問協(xié)議CSMA(Carrier Sen

15、se Multiple Access),基本思想：站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)前，進(jìn)行載波偵聽，以判斷目前是否有人在發(fā)送數(shù)據(jù)，然后再采取相應(yīng)動作。 載波偵聽：根據(jù)物理接口的電氣特性，捕獲信道上的脈沖信號，并與發(fā)送數(shù)據(jù)用的載波信號比較，以判斷是否有人在發(fā)送數(shù)據(jù)的技術(shù)。 CSMA有多種形式： 1-堅(jiān)持CSMA 非堅(jiān)持CSMA P堅(jiān)持CSMA,27,1-堅(jiān)持CSMA,當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先監(jiān)聽信道，若信道忙，就堅(jiān)持監(jiān)聽，一旦發(fā)現(xiàn)信道空閑，就立即發(fā)送數(shù)據(jù)（發(fā)送數(shù)據(jù)的概率為1）。若發(fā)生沖突，就等待一隨機(jī)長時(shí)間，再重新開始監(jiān)聽信道 兩種發(fā)生沖突的可能 信號傳輸?shù)难舆t造成的沖突 對個(gè)站點(diǎn)在監(jiān)聽到信道空閑時(shí)，同時(shí)發(fā)送

16、 此協(xié)議的性能高于ALOHA協(xié)議,28,非堅(jiān)持CSMA,當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先監(jiān)聽信道，若信道忙，就隨機(jī)等待一段時(shí)間后再開始監(jiān)聽信道（非堅(jiān)持）；一旦發(fā)現(xiàn)信道空閑，就立即發(fā)送數(shù)據(jù) 此協(xié)議的信道利用率高于1-堅(jiān)持式CSMA協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)的延遲增大,29,P堅(jiān)持CSMA,用于時(shí)隙信道 當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先監(jiān)聽信道，若信道忙則等到下個(gè)時(shí)間片再開始監(jiān)聽信道；若信道空閑便以概率p發(fā)送數(shù)據(jù)，而以概率q=1-p推遲到下個(gè)時(shí)間片再重復(fù)上述過程，直到數(shù)據(jù)被發(fā)送 概率p的目的就是試圖降低1-堅(jiān)持式協(xié)議中多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送而造成沖突的概率 采用堅(jiān)持監(jiān)聽是試圖克服非堅(jiān)持式協(xié)議中造成的時(shí)間延遲 p的選擇直接關(guān)系到

17、協(xié)議的性能,30,B,A,沖突,結(jié)論：在CSMA中沖突是不可避免的，必須進(jìn)行沖突檢測和處理！,三種CSMA是否完全避免了沖突呢？,例：站點(diǎn)A在發(fā)送數(shù)據(jù)，但由于信道的傳播時(shí)延，數(shù)據(jù)還未到達(dá)站點(diǎn)B，此時(shí)站點(diǎn)B要發(fā)送數(shù)據(jù)，它偵聽到信道是空閑的，于是也開始發(fā)送數(shù)據(jù)，從而發(fā)生沖突。,31,3.具有沖突檢測的載波偵聽多路訪問協(xié)議CSMA/CD(CSMA With Collision Detection),1）CSMA/CD 基本思想： 某站點(diǎn)想要發(fā)送數(shù)據(jù)，它必須首先偵聽信道； 如果信道空閑，立即發(fā)送數(shù)據(jù),并進(jìn)行沖突檢測； 如果信道忙，繼續(xù)偵聽信道，直到信道變?yōu)榭臻e，立即發(fā)送數(shù)據(jù),并進(jìn)行沖突檢測； 如果站點(diǎn)

18、在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中檢測到?jīng)_突，立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)，并等待一隨機(jī)長的時(shí)間，重新偵聽信道。 講前先聽，忙則等待；無聲則講，邊講邊聽，沖突即停；后退重傳，多次無效，放棄發(fā)送。,32,CSMA/CD操作的流程圖,33,2）碰撞窗口,問題：站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)后多長時(shí)間內(nèi)可以檢測到?jīng)_突呢？ 假設(shè)：局域網(wǎng)內(nèi)站點(diǎn)之間最大的傳播時(shí)延為： = 兩站點(diǎn)的距離 / 信號傳播速度。,當(dāng)0時(shí)，將不會再發(fā)生沖突。 結(jié)論：站點(diǎn)最遲在開始發(fā)送后2 時(shí)間（稱之為碰撞窗口或時(shí)間槽或爭用期）內(nèi)可以檢測到?jīng)_突！所以，在2 后沒有沖突才表明數(shù)據(jù)發(fā)送成功！,- /2 時(shí)刻A、B數(shù)據(jù)發(fā)生沖突,34,碰撞窗口的意義： 一個(gè)站點(diǎn)開始發(fā)送后，若在碰撞窗口

19、內(nèi)沒有檢測到?jīng)_突，則本次發(fā)送不會再發(fā)生沖突； 碰撞窗口與網(wǎng)絡(luò)跨距、傳輸速率、最小幀長有密切的關(guān)系！ 以太網(wǎng)中，碰撞窗口51.2s 傳輸速率10Mb/s時(shí)，一個(gè)碰撞窗口內(nèi)可發(fā)送512bits，即64字節(jié)（所以也稱一個(gè)碰撞窗口長度為64字節(jié)） 。 由此可知： 1. 沖突只可能在一幀的前64字節(jié)內(nèi)發(fā)生； 2. 幀長度小于64字節(jié)時(shí)，將無法檢測出沖突； 以太網(wǎng)規(guī)定，最小幀長度為64字節(jié) 3. 長度小于64字節(jié)的幀（碎片幀）都是無效幀。 想一想：什么情況下會產(chǎn)生碎片幀？,35,采用CSMA/CD的局域網(wǎng)中，由于沖突窗口的限制，傳輸速率R、網(wǎng)絡(luò)跨距S、最小幀長Fmin三者之間必須滿足一定的關(guān)系： Fmin

20、kSR k:系數(shù) 可以看出： 最小幀長度不變時(shí)，傳輸率越高，網(wǎng)絡(luò)跨距就越??； 傳輸率固定時(shí)，網(wǎng)絡(luò)跨距越大，最小幀長度就應(yīng)該越大； 網(wǎng)絡(luò)跨距固定時(shí)，傳輸率越高，最小幀長度就應(yīng)該越大。,36,3）退避算法,退避算法:讓發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，不是立即再發(fā)送數(shù)據(jù)，而是推遲（這叫做退避）一個(gè)隨機(jī)時(shí)間。,37,截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)退避算法,CSMA/CD采用了截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)退避算法 （1）確定基本退避時(shí)間，一般是取為爭用期2 。 （2）定義參數(shù)k，它等于重傳次數(shù)，但k不超過10，即k=Min(重傳次數(shù)，10)。 （3）從離散整數(shù)集合0,1,2,(2 k-1)中隨機(jī)地取出一個(gè)數(shù)，記為r。重傳輸所需的時(shí)間就

21、是r倍的基本退避時(shí)間rT。 （4）當(dāng)重傳達(dá)16次仍不能成功時(shí)，則丟棄該幀，并向高層報(bào)告。,38,4）CSMA/CD的優(yōu)缺點(diǎn),控制簡單，易于實(shí)現(xiàn)； 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載輕時(shí)，有較好的性能： 3040以內(nèi) 延遲時(shí)間短、速度快 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載重時(shí)，性能急遽下降： 7080以上 沖突數(shù)量的增長使網(wǎng)絡(luò)速度大幅度下降,39,4.2.2令牌傳遞（Token Passing）,令牌環(huán) Token Ring 令牌總線 Token Bus 令牌: 一個(gè)比特串 令牌繞環(huán)網(wǎng)旋轉(zhuǎn) 忙令牌: 01111111 空閑令牌: 01111110,40,1.Token Ring/802.5,網(wǎng)上所有站點(diǎn)都處于空閑時(shí)，令牌沿環(huán)繞行 發(fā)送站點(diǎn) 必須等

22、待，直到捕獲到令牌 發(fā)送數(shù)據(jù)幀釋放令牌 吸收數(shù)據(jù)幀（繞環(huán)一周后） 中間站點(diǎn)（數(shù)據(jù)幀的目的地址與自己不同） 轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)上的數(shù)據(jù)幀 接收站點(diǎn)（數(shù)據(jù)幀的目的地址與自己相同） 拷貝環(huán)上的數(shù)據(jù)幀 轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)上的數(shù)據(jù)幀,41,Token Ring/802.5的操作舉例,42,令牌環(huán)網(wǎng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)星型環(huán)路,A,B,C,D,E,集線器,43,2.Token BUS,在物理上令牌總線是一根線型或樹型的電纜，其上連接各個(gè)站點(diǎn)；在邏輯上，所有站點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)環(huán) 。,44,4.3 傳統(tǒng)以太網(wǎng)（Ethernet）,4.3.1以太網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展 以太網(wǎng)是美國施樂（Xerox）公司的Palo Alto研究中心（簡稱PARC）于1975年

23、研制成功的。數(shù)據(jù)率為2.94Mb/s。 最初人們認(rèn)為電磁波是通過“以太”來傳播的 1980年9月，Dec公司、Intel公司和施樂公司聯(lián)合提出了10Mbps的以太網(wǎng)第一個(gè)版本的DIX V1。1982年出第二版DIX Ethernet V2 . 特征：基帶傳輸、總線拓?fù)洹SMA/CD、同軸電纜 IEEE802委員會的802工作組于1983年制訂了第一個(gè)IEEE的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，其編號為802.3，速率10Mbps Ethernet II和IEEE 802.3二者區(qū)別很小 僅是幀格式和支持的傳輸介質(zhì)略有不同 目前已發(fā)展到萬兆以太網(wǎng)，仍在繼續(xù)發(fā)展 ,45,以太網(wǎng)的總線連接,最初的以太網(wǎng)是將許多計(jì)算機(jī)都

24、連接到一根總線上。當(dāng)初認(rèn)為這樣的連接方法既簡單又可靠，因?yàn)榭偩€上沒有有源器件。,46,以太網(wǎng)的交付機(jī)制,采用較為靈活的無連接的工作方式，即不必先建立連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。 以太網(wǎng)對發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進(jìn)行編號，也不要求對方發(fā)回確認(rèn)。 這樣做的理由是局域網(wǎng)信道的質(zhì)量很好，因信道質(zhì)量產(chǎn)生差錯(cuò)的概率是很小的。 以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠的交付，即盡最大努力的交付。 當(dāng)目的站收到有差錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀時(shí)就丟棄此幀，其他什么也不做。差錯(cuò)的糾正由高層來決定。如果高層發(fā)現(xiàn)丟失了一些數(shù)據(jù)而進(jìn)行重傳，但以太網(wǎng)并不知道這是一個(gè)重傳的幀，而是當(dāng)作一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送。,47,IEEE 802.3 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（主要的）,傳統(tǒng)以太網(wǎng)

25、：10Mb/s 802.3 粗同軸電纜 802.3a 細(xì)同軸電纜 802.3i 雙絞線 802.3j 光纖 快速以太網(wǎng)（FE）：100Mb/s 802.3u 雙絞線，光纖 千兆以太網(wǎng)（GE）：1000Mb/s（1Gb/s） 802.3z 屏蔽短雙絞線、光纖 802.3ab 雙絞線 萬兆以太網(wǎng)（10GE）：10Gb/s 802.3ae 光纖,48,4.3.2以太網(wǎng)的物理層選項(xiàng),標(biāo)識方法 速率、信號方式、介質(zhì)類型,49,4.3.3 MAC幀格式,MAC幀格式有DIX Ethernet V2和IEEE 802.3兩種標(biāo)準(zhǔn)，常用標(biāo)準(zhǔn)是DIX Ethernet V2。,50,IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的MA

26、C幀和Ethernet V2的MAC幀相似，不同點(diǎn)在第三字段，在Ethernet V2中該字段表示LLC的上層所使用的協(xié)議類型，而在802.3標(biāo)準(zhǔn)中該字段表示后面數(shù)據(jù)字段的長度。大于或等于0600H（1536）認(rèn)為是長度（DIX V2標(biāo)準(zhǔn)），反之為長度（802.3標(biāo)準(zhǔn)） MAC幀數(shù)據(jù)字段至少46字節(jié)，長度不夠時(shí)，則應(yīng)加以填充，內(nèi)容不限，這樣，MAC幀的最小長度是64字節(jié)。,51,52,4.3.4 MAC地址,在局域網(wǎng)中，硬件地址又稱為物理地址或MAC地址，這一地址被固化在每個(gè)網(wǎng)卡的ROM中，每個(gè)網(wǎng)卡在出廠時(shí)都賦于了一個(gè)全世界范圍內(nèi)唯一的地址編號，地址為6字節(jié)（即48位）。與其物理位置無關(guān)。 一

27、個(gè)站點(diǎn)允許有多個(gè)MAC地址，個(gè)數(shù)取決于該站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)接口的個(gè)數(shù)。例如： 安裝有多塊網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī)； 有多個(gè)以太網(wǎng)接口的路由器。 網(wǎng)絡(luò)接口的MAC地址可以認(rèn)為就是宿主設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)地址。 所有網(wǎng)卡制造商對網(wǎng)卡地址范圍達(dá)成協(xié)議，每個(gè)制造商只能使用許可范圍內(nèi)的地址，這樣可保證生產(chǎn)出來的網(wǎng)卡不使用重復(fù)的地址。IEEE的注冊管理委員會RAC負(fù)責(zé)分配地址6個(gè)字節(jié)中的前3個(gè)字節(jié)（稱為地址塊），大約1250美元可以買一塊，一個(gè)地址塊中的24位可以生產(chǎn)224=16777216個(gè)網(wǎng)卡地址。后三個(gè)字節(jié)的地址由制造廠家自行安排。例如，3Com公司生產(chǎn)的網(wǎng)卡的MAC地址的前3個(gè)字節(jié)為02-60-8C。,53,I/G,OUI（22

28、位）,G/L,EI（24位）,IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：,MAC地址的長度為6個(gè)字節(jié)，共48位； 可表示24670萬億個(gè)地址（有2位用于特殊用途） 高24位為機(jī)構(gòu)惟一標(biāo)識符OUI ，由IEEE統(tǒng)一分給設(shè)備生產(chǎn)廠商； 如3COM公司的OUI=02608C 低24位稱為擴(kuò)展標(biāo)識符EI，由廠商自行分配給每一塊網(wǎng)卡或設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)硬件接口。,54,MAC地址的三種類型,單播地址（ Unicast Addr ）：（I/G0） 擁有單播地址的幀將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中惟一一個(gè)由單播地址指定的站點(diǎn)點(diǎn)對點(diǎn)傳輸； 多播地址（ Multicast Addr ）：（I/G1） 擁有多播地址的幀將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中由組播地址指定的一組

29、站點(diǎn)點(diǎn)對多點(diǎn)傳輸； 廣播地址（ Broadcast Addr ）：（全1地址，F(xiàn)F-FF-FF-FF-FF-FF）擁有廣播地址的幀將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中所有的站點(diǎn)。廣播傳輸。 注意，以上分類只適用于目的地址，對于源地址只能為單播地址。,55,4.3.5 同軸電纜以太網(wǎng),1. 粗纜以太網(wǎng)10Base-5 粗纜以太網(wǎng)的物理連接器包括：同軸電纜、網(wǎng)卡、收發(fā)器以及收發(fā)器電纜(AUI)。 可靠性好，抗干擾能力強(qiáng),56,組網(wǎng)規(guī)則:, 單個(gè)電纜段的最大長度為500m。 在一個(gè)纜段上最多連接100個(gè)網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)。 兩個(gè)站點(diǎn)之間的距離應(yīng)大于等于2.5m。 收發(fā)器電纜的長度不能超過50m。 在纜段的兩端必須安裝終接器，且其中

30、一端接地。 當(dāng)要求延長纜段長度或擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)規(guī)模時(shí)，可以使用中繼器連接多段。IEEE802.3規(guī)定了“5-4-3”原則：即最多用4個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器連接5個(gè)網(wǎng)段，其中只有3個(gè)網(wǎng)段可以連接結(jié)點(diǎn)，其余的網(wǎng)段僅用做加長距離。故最長距離是2500m，在5個(gè)纜段上最多可連接300個(gè)站點(diǎn)。,57,2.細(xì)纜以太網(wǎng)10Base2,提供BNC(細(xì)同軸電纜標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)連接器)接口的網(wǎng)卡。 用于連接站點(diǎn)和細(xì)同軸電纜的T型連接器和BNC連接器 50終端器、50細(xì)同軸電纜(RG-8)。 可靠性稍差，無外置收發(fā)器，輕便、靈活、成本較低，總線型拓?fù)?58,組網(wǎng)規(guī)則, 每個(gè)纜段的最大長度為185m。 每個(gè)纜段上最多連接30個(gè)站點(diǎn)。 站點(diǎn)之間最

31、小距離為0.5m。 每個(gè)纜段的兩端必須安裝50終接器，且一端接地。 每個(gè)纜段可由多個(gè)帶BNC接頭的細(xì)纜段組成，通過T型連接器將電纜和站點(diǎn)連接起來，T型連接器必須直接連接到網(wǎng)卡的BNC接口上，在它們之間不能再連接其他電纜。 當(dāng)要求延長纜段長度或擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)規(guī)模時(shí)，可以使用中繼器連接多段。同樣遵守“5-4-3”原則，即最多用4個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器連接5個(gè)網(wǎng)段，其中只有3個(gè)網(wǎng)段可以連接結(jié)點(diǎn)，其余的網(wǎng)段僅用做加長距離。故最長距離是925m，最多可連接300個(gè)站點(diǎn)。,59,4.3.6雙絞線以太網(wǎng)（10Base-T）,主要以集線器HUB作為樞紐，工作站通過網(wǎng)卡的RJ-45 插座與RJ-45接頭相連，另一端HUB的端口都可

32、供RJ-45的接頭插入，裝拆非常方便。 星形拓?fù)?，邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)仍是總線，輕便、安裝密度高、便于維護(hù),60,雙絞線的連接標(biāo)準(zhǔn) 在以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)中，10Mbps與100Mbps雙絞線系統(tǒng)采用相同的線序：1、2兩根線為一對，3、6兩根線為另一對。 色標(biāo) Pin# Signal 白橙 1 TD+ 橙 2 TD- 白綠 3 RD+ 藍(lán) 4 不用 白藍(lán) 5 不用 綠 6 RD- 白棕 7 不用 棕 8 不用,61,當(dāng)兩個(gè)HUB連接時(shí)，要使用交叉連接方法。 兩臺微機(jī)直接連接時(shí)，也可參考此接法。,62,63,4.3.7 光纖以太網(wǎng)10Base-F,10Mbps光纖以太網(wǎng)，使用兩根62.5/125m多模光纖，收發(fā)

33、各一根，在介質(zhì)上傳輸?shù)氖枪庑盘柖皇请娦盘枴?星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 10Base-F具有傳輸距離長、安全可靠、可避免電擊的危險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)。 光纖介質(zhì)適宜連接相距較遠(yuǎn)的站點(diǎn)，所以10Base-F常用于建筑物間的連接，它能夠建園區(qū)主干網(wǎng)(如：北京大學(xué)早期的校園主干網(wǎng)采用的就是10Base-T技術(shù))，并能實(shí)現(xiàn)工作組級局域網(wǎng)與主干網(wǎng)的連接。 由于光纖的帶寬很寬，10Base-F只用了很小一部分，不經(jīng)濟(jì)，現(xiàn)已被100Base-FX等淘汰。,64,4.3.8 全雙工以太網(wǎng),只能在雙絞線和光纖鏈路上實(shí)現(xiàn)； 收、發(fā)使用了不同的物理信道 不再使用CSMA/CD機(jī)制，因此傳輸距離不受時(shí)間槽的限制； 但要受到信號衰減的影響 全

34、雙工操作的條件： 使用雙絞線或光纖； 鏈路兩端的設(shè)備都必須支持全雙工操作； 支持全雙工的設(shè)備包括全雙工網(wǎng)卡、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。,65,4.4 局域網(wǎng)擴(kuò)展,什么情況下需要擴(kuò)展？ 網(wǎng)絡(luò)范圍擴(kuò)大 更多的站點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò) 多個(gè)獨(dú)立的局域網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián) 如何擴(kuò)展？ 主要在三個(gè)層次上 物理層 數(shù)據(jù)鏈路層 網(wǎng)絡(luò)層,66,4.4.1 在物理層上進(jìn)行局域網(wǎng)擴(kuò)展,設(shè)備： 總線網(wǎng)：中繼器，星形/環(huán)形網(wǎng)：集線器 特點(diǎn)： 一個(gè)網(wǎng)段上的信號不加選擇地被復(fù)制到另一個(gè)網(wǎng)段； 擴(kuò)展后的網(wǎng)絡(luò)仍是一個(gè)沖突域。還是一個(gè)網(wǎng)絡(luò) 優(yōu)缺點(diǎn)： 簡單、成本低 使原來屬于不同碰撞域的局域網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行跨碰撞域的通信，擴(kuò)大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模

35、不能太大 站點(diǎn)數(shù)量：沖突隨站點(diǎn)數(shù)量的增多而變得越來越嚴(yán)重 地域范圍：時(shí)間槽的限制 只能互聯(lián)相同類型的網(wǎng)絡(luò)，如果使用不同的數(shù)據(jù)率，那么就互連起來?？偟耐掏铝坎⑽刺岣?。,67,例：從分離的部門網(wǎng)絡(luò)到統(tǒng)一的企業(yè)網(wǎng)絡(luò),68,4.4.2在數(shù)據(jù)鏈路層上進(jìn)行局域網(wǎng)擴(kuò)展,設(shè)備： 網(wǎng)橋、以太網(wǎng)交換機(jī) 特點(diǎn)： 一個(gè)網(wǎng)段上的幀有條件地被轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)段； 擴(kuò)展后的網(wǎng)絡(luò)被網(wǎng)橋/交換機(jī)隔離成多個(gè)沖突域； 擴(kuò)展后的網(wǎng)絡(luò)仍是一個(gè)廣播域。 優(yōu)缺點(diǎn)： 沖突被限制在小范圍內(nèi)，甚至可被消除； 地域范圍不再受時(shí)間槽的限制； 遠(yuǎn)程網(wǎng)橋可將局域網(wǎng)的范圍擴(kuò)展到幾十公里以上 轉(zhuǎn)發(fā)速度有所降低； 不能隔離廣播幀。,69,網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，

36、它根據(jù) MAC 幀的目的地址對收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。 網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí)，并不是向所有的端口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的 MAC 地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個(gè)端口,70,71,4.4.3在網(wǎng)絡(luò)層上進(jìn)行局域網(wǎng)擴(kuò)展,設(shè)備： 路由器 特點(diǎn)： 一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的分組有條件地被轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)； 擴(kuò)展后的網(wǎng)絡(luò)被路由器分隔成多個(gè)子網(wǎng)。 優(yōu)缺點(diǎn)： 隔離廣播域，限制了廣播幀的泛濫； 地域范圍可以任意擴(kuò)展； 能根據(jù)最佳路由轉(zhuǎn)發(fā)分組； 可以互聯(lián)不同類型的網(wǎng)絡(luò)； 轉(zhuǎn)發(fā)速度低，成本較高，維護(hù)復(fù)雜。,72,73,4.5 高速局域網(wǎng)技術(shù),個(gè)人計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用； 在過去二十年中，計(jì)算機(jī)的處理速度提高了百

37、萬倍，而網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率只提高了上千倍； 從理論上講，一臺微通道或EISA總線的微型機(jī)能產(chǎn)生大約250Mb/s的流量； 基于Web的Internet/Intranet應(yīng)用也要求更高的帶寬； 在數(shù)據(jù)倉庫、桌面電視會議、3D圖形與高清晰度圖像這類應(yīng)用中，人們需要有更高帶寬的局域網(wǎng)。,推動局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的因素,74,傳統(tǒng)以太網(wǎng)中的一些問題 傳統(tǒng)以太網(wǎng)使用共享介質(zhì)，雖然總線帶寬為10Mbps，每個(gè)結(jié)點(diǎn)平均能分配到的帶寬隨著結(jié)點(diǎn)數(shù)的不斷增加而急劇減少,但網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)增多時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷加重，沖突和重發(fā)增加，網(wǎng)絡(luò)效率下降、傳輸延時(shí)增加，造成總線帶寬為3040%； 服務(wù)器端使用16位網(wǎng)卡（速率10MBPS），使得

38、服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)輸入/輸出成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的瓶頸；,75,解決方案,升級到高速網(wǎng)絡(luò)，提高Ethernet的數(shù)據(jù)傳輸速率： 如100BASE-T(快速以太網(wǎng))、 FDDI 、1000BASE-T(千兆位以太網(wǎng))、ATM； 發(fā)揮現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用網(wǎng)絡(luò)分段、優(yōu)化服務(wù)器、增加路由器，提高子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)性能； 導(dǎo)致了局域網(wǎng)互連技術(shù)的發(fā)展； 使用局域網(wǎng)交換機(jī)，將“共享介質(zhì)局域網(wǎng)”改為“交換式局域網(wǎng)”； 導(dǎo)致了“交換式局域網(wǎng)”技術(shù)的發(fā)展。,76,4.5.1 100Mbps快速以太網(wǎng)（Fast Ethernet，F(xiàn)E）,1）傳輸速率為100Mb/s的以太網(wǎng)，比傳統(tǒng)以太網(wǎng)快10倍 標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.3u 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基于

39、集線器的星形結(jié)構(gòu)； 傳輸介質(zhì)只支持雙絞線和光纖； 幀結(jié)構(gòu)和介質(zhì)訪問控制方式、組網(wǎng)方法沿用IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)。 每個(gè)比特的發(fā)送時(shí)間由100ns降低到了10ns； 提供了10/100Mb/s自適應(yīng)功能。 2）IEEE802.3u定義了4種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn) 100Base-TX：使用兩對5類雙絞線 100Base-FX：使用62.5/125m多模光纖 100Base-T4：使用四對3類雙絞線 100Base-T2：使用兩對3類雙絞線,77,3）Fast Ethernet的協(xié)議結(jié)構(gòu),78,4）100Base-TX的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),79,5）快速以太網(wǎng)的應(yīng)用 主干連接 需要高帶寬的服務(wù)器和高性能工作站 網(wǎng)

40、絡(luò)服務(wù)器、圖形工作站、工程工作站、網(wǎng)管工作站 向桌面系統(tǒng)普及,80,6）100BASE-T快速以太網(wǎng)的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 具有較高的性能，適合網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)多或者對網(wǎng)絡(luò)帶寬要求較高的應(yīng)用環(huán)境； 基于以太網(wǎng)的技術(shù)，與現(xiàn)有10BASE-T的兼容可以容易的移植到高速網(wǎng)絡(luò)上； 最大地利用了已有的設(shè)備、電纜布線和網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)； 眾多的廠商支持 缺點(diǎn)： 仍然是一種共享式以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，采用CSMA/CD作為介質(zhì)存取方式，網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)增加時(shí)，網(wǎng)絡(luò)性能會下降； CSMA/CD方式使得網(wǎng)絡(luò)延時(shí)變化較大，不適合實(shí)時(shí)性應(yīng)用； 速率較高，中繼器間距較小，100BASE-TX不適合做主干；,81,4.5.2 千兆位以太網(wǎng)和萬兆位以太網(wǎng),

41、1.吉比特以太網(wǎng)（Gigabit Ethernet，GE） 1）允許在 1 Gb/s 下全雙工和半雙工兩種方式工作，是一種共享媒體式局域網(wǎng)。 使用 802.3 協(xié)議規(guī)定的幀格式； 在半雙工方式下使用 CSMA/CD 協(xié)議（全雙工方式不需要使用 CSMA/CD 協(xié)議）； 與 10BASE-T 和 100BASE-T 技術(shù)向后兼容。,82,2）吉比特以太網(wǎng)的物理層,1000BASE-X 基于光纖通道的物理層，IEEE 802.3z，1998.6正式公布： 1000BASE-SX SX表示短波長，MMF/550m 1000BASE-LX LX表示長波長， SMF/5000m 1000BASE-CX

42、CX表示銅線，屏蔽短銅纜/25m 1000BASE-T IEEE 802.3ab，1999.6正式公布 使用 4對 5 類線 UTP，UTP/100m,83,3）吉比特以太網(wǎng)的協(xié)議結(jié)構(gòu),84,4）吉比特以太網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),85,1000Mb/s，全雙工或半雙工 沿用10Mb/s傳統(tǒng)以太網(wǎng)幀格式 半雙工仍使用CSMS/CD協(xié)議 兼容10Base-T和100Base-T 節(jié)點(diǎn)能力的自動協(xié)商,鏈路兩端的節(jié)點(diǎn)必須各自向?qū)Ψ酵ǜ孀约旱哪芰Γㄋ俣?、物理層類型、?全雙工）并自動選擇合適的工作模式。,5）吉比特以太網(wǎng)的特征,86,6）速率提高到1000Mb/s時(shí)的網(wǎng)絡(luò)跨距問題,為保持兼容，半雙工時(shí)的最小幀長度

43、仍規(guī)定為64字節(jié)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)跨距縮短為不足20米，實(shí)用價(jià)值大大降低！ 解決方法： 1. 將時(shí)間槽擴(kuò)展為512字節(jié)（是以前的8倍）； 2. “載波擴(kuò)展”技術(shù)：幀長不足512字節(jié)時(shí)，在其后填充特殊的符號至512字節(jié)；（想一想，是否完美？） “幀突發(fā)”技術(shù)：允許站點(diǎn)連續(xù)發(fā)送多個(gè)短幀 解決短幀較多時(shí)網(wǎng)絡(luò)傳輸效率低的問題,短幀較多時(shí)將使網(wǎng)絡(luò)傳輸效率大大降低。極端情況下，只有正常時(shí)的12%。,使用“幀突發(fā)”技術(shù)后，效率可提高到72%，達(dá)到快速以太網(wǎng)的95。,87,7）千兆以太網(wǎng)的應(yīng)用,交換機(jī)到交換機(jī)的連接或園區(qū)網(wǎng)之間的主干連接，例如兩個(gè)校區(qū)之間的鏈路（P141圖4.44）； 將網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)之間的10/100M

44、鏈路用1000M鏈路代替，可以顯著地提高網(wǎng)絡(luò)的整體性能。 具有高帶寬需求的服務(wù)器集群或某些高性能工作站與網(wǎng)絡(luò)主干之間的連接（P141圖4.45）； 通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中配置的千兆以太網(wǎng)卡，可以建立與交換機(jī)之間的1000M連接，極大地提高了服務(wù)器的傳輸帶寬。 企業(yè)網(wǎng)絡(luò)或園區(qū)網(wǎng)絡(luò)的主干（P142圖4.46）； 千兆位以太網(wǎng)交換機(jī)能同時(shí)支持多臺100Mbit/s交換機(jī)、路由器、集線器和服務(wù)器等設(shè)備。同時(shí)，以千兆位以太網(wǎng)交換機(jī)為核心的主干網(wǎng)絡(luò)能支撐更多的網(wǎng)段，每個(gè)網(wǎng)段有更多的節(jié)點(diǎn)及更高的帶寬。 多機(jī)系統(tǒng)主機(jī)之間的互聯(lián)。,88,用Ethernet組建企業(yè)網(wǎng)的全面解決方案：,桌面系統(tǒng)采用傳輸速率為10Mb/s

45、的Ethernet； 部門級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用傳輸速率為100Mb/s的Fast Ethernet； 企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用傳輸速率為1000Mb/s的Gigabit Ethernet。,89,2.萬兆位以太網(wǎng)（10Gbit/s）,萬兆位以太網(wǎng)的特征 傳輸速率為10Gb/s； 保留了802.3的幀格式、最大幀長度和最小幀長度； 不再使用CSMA/CD協(xié)議； 只能工作在全雙工方式； 只使用光纖（多?；騿文＃┳鳛閭鬏斀橘|(zhì)； 支持兩種類型的物理層：10Gbit/s局域網(wǎng)物理層和10Gbit/s廣域網(wǎng)物理層： 多個(gè)萬兆位以太網(wǎng)可以通過SONET/SDH網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)廣域連接，使用單模光纖時(shí)端到端的傳輸距離可達(dá)上百公里

46、。 標(biāo)準(zhǔn)：IEEE 802.3ae，2002年公布 局域網(wǎng)物理層： 10GBase-X和10GBase-R，MMF:300m，SMF:幾十km； 廣域網(wǎng)物理層： 10GBase-W，SMF:幾百km以上。,90,速度提高到10Gb/s所遇到的問題： 不采用特殊措施，網(wǎng)絡(luò)跨距將只有2米； 若使用“載波擴(kuò)展”（幀長至少4096字節(jié)），短幀的傳輸效率將降低到1.5； 同時(shí)使用“幀突發(fā)”，最大效率也只能達(dá)到30； “載波擴(kuò)展”的額外開銷使吞吐率下降，沖突概率增大。 解決方法： 前提：保持與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容、低功耗和低成本 拋棄CSMA/CD，只工作在全雙工方式； 只使用光纖介質(zhì)（雙絞線目前成本太高）。

47、 萬兆位以太網(wǎng)的應(yīng)用 主要是作為大型網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)連接，目前尚不支持與端用戶的直接連接。,91,交換式局域網(wǎng),共享式局域網(wǎng)與交換式局域網(wǎng)的比較,并發(fā)連接； S = N10Mb/s,92,交換式局域網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu),93,4.5.3 FDDI,光纖分布式數(shù)據(jù)接口（Fiber Distributed Data Interface） 傳輸速率為100Mb/s； 網(wǎng)絡(luò)由光纖介質(zhì)的雙環(huán)構(gòu)成，可靠性高； 介質(zhì)訪問控制方法采用Token Passing； 網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍較大（幾十km幾百km ）。,94,FDDI的工作原理,正常情況下，僅主環(huán)工作，次環(huán)用于備份。當(dāng)主環(huán)出現(xiàn)故障時(shí)，F(xiàn)DDI在能夠自動重新配置，使網(wǎng)絡(luò)流

48、量繞過主環(huán)中的故障點(diǎn)從備份環(huán)中通過。,目前已被快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)所替代。,95,4.6無線局域網(wǎng)（WLAN） IEEE 802.11,問題一：網(wǎng)吧等小型網(wǎng)絡(luò)一般采用什么介質(zhì) ？ 問題二：假設(shè)距離上允許，在校園內(nèi)任何角落都可以上網(wǎng)，若采用雙絞線會可否辦到？,結(jié)論：證明有線網(wǎng)絡(luò)有其不適應(yīng)的地方，需要無線網(wǎng)絡(luò)做必要的補(bǔ)充。,96,計(jì)算機(jī)無線聯(lián)網(wǎng)的形式,便攜式計(jì)算機(jī)以無線方式接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 兩個(gè)或多個(gè)有線局域網(wǎng)通過無線方式互聯(lián) 全無線方式構(gòu)成一個(gè)局域網(wǎng) 有線局域網(wǎng)中安裝無線接入設(shè)備構(gòu)成以固定設(shè)施為基礎(chǔ)的無線局域網(wǎng),97,無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用,布線不方便或者不可能的場合組網(wǎng) 漫游訪問 不同建筑物局域網(wǎng)間通

49、過點(diǎn)對點(diǎn)無線鏈路互聯(lián),98,無線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn),目前常用的無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)主要有美國IEEE（電機(jī)電子工程師協(xié)會所制定的802.11標(biāo)準(zhǔn)（包括802.11a 、802.11b 及802.11g.等標(biāo)準(zhǔn)），藍(lán)牙（Bluetooth）標(biāo)準(zhǔn)。,99,無線局域網(wǎng)的物理層,1. 有基礎(chǔ)設(shè)施的無線局域網(wǎng)Infrastructured 網(wǎng),100,基本服務(wù)集 BSS,擴(kuò)展的服務(wù)集 ESS,基本服務(wù)集 BSS,A,B,漫游,接入點(diǎn) AP,接入點(diǎn) AP,分配系統(tǒng) DS,門橋,門橋,802.x 局域網(wǎng),因特網(wǎng),101,擴(kuò)展的服務(wù)集 ESS,A,B,接入點(diǎn) AP,接入點(diǎn) AP,分配系統(tǒng) DS,門橋,門橋,802.x 局域

50、網(wǎng),因特網(wǎng),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。,102,擴(kuò)展的服務(wù)集 ESS,A,B,分配系統(tǒng) DS,門橋,門橋,802.x 局域網(wǎng),因特網(wǎng),基本服務(wù)集中的基站叫做 接入點(diǎn) AP (Access Point) 其作用和網(wǎng)橋相似。,103,A,B,門橋,門橋,802.x 局域網(wǎng),因特網(wǎng),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 (Ext

51、ended Service Set)。,104,擴(kuò)展的服務(wù)集 ESS,A,B,802.x 局域網(wǎng),因特網(wǎng),ESS 還可通過叫做門橋(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。門橋的作用就相當(dāng)于一個(gè)網(wǎng)橋。,105,擴(kuò)展的服務(wù)集 ESS,B,802.x 局域網(wǎng),因特網(wǎng),移動站 A 從某一個(gè)基本服務(wù)集漫游到 另一個(gè)基本服務(wù)集，而仍然可保持與 另一個(gè)移動站 B 進(jìn)行通信。,106,2.無基礎(chǔ)設(shè)施的無線局域網(wǎng)（Ad Hoc 網(wǎng)）,移動自組網(wǎng)（MANET），無基礎(chǔ)設(shè)施，沒有基本服務(wù)集中的接入點(diǎn) AP， 而是由一些處于平等狀態(tài)的移動站之間相互通信組成的

52、臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)。移動自組網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)移動設(shè)備都具有路由器的轉(zhuǎn)發(fā)分組的功能。,自組網(wǎng)絡(luò),A,E,D,C,B,F,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),107,接入例：有線網(wǎng)的擴(kuò)展,108,典型的 WLAN 拓?fù)淅?109,中繼例：擴(kuò)展距離 - 無線網(wǎng)橋,中繼：利用無線信道作為企業(yè)網(wǎng)的干線，用于大樓與大樓之間 的數(shù)據(jù)傳輸。,110,無線中繼 (Wireless Repeater) 例,111,熱備份 (Hot Standby) 例,112,一個(gè)校園無線網(wǎng)實(shí)例,113,Cisco Aironet 無線網(wǎng)橋?qū)嵗?114,3. 802.11無線局域網(wǎng)的物理層,IEEE 802.11a、IEEE 8

53、02.11b、IEEE 802.11g標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了無線局域網(wǎng)的物理層，有以下實(shí)現(xiàn)方法： （1）紅外線(Infra Red, IR) 紅外線的波長為850950nm，可用于室內(nèi)傳送數(shù)據(jù)，傳輸速率有1Mbps和2Mbps。 優(yōu)點(diǎn)：不受無線電干擾；視距傳輸，檢測和竊聽困難，保密性好。 缺點(diǎn)：對非透明物體的透過性極差，傳輸距離受限；易受日光、熒光燈等干擾；半雙工通信。,115,（2）跳頻擴(kuò)頻FHSS,Frequency Hopping Spread Spectrum,FHSS 使用了傳統(tǒng)的窄帶數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，但傳輸頻率將發(fā)生周期性的切換。系統(tǒng)在一個(gè)擴(kuò)展或?qū)挷ǘ蔚男诺郎鲜褂貌煌闹行念l率， 以預(yù)先安排好的順

54、序在固定的時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行跳頻。 跳頻現(xiàn)象可以使FHSS系統(tǒng)避免受到信道內(nèi)窄帶噪聲的干擾。跳頻擴(kuò)頻(FHSS)的頻道也在2.4GHz的ISM波段內(nèi)，有78個(gè)帶寬為1MHz的信道供跳頻,116,（3）直接序列擴(kuò)頻DSSS,117,118,無線局域網(wǎng)雖然也是多個(gè)站點(diǎn)共享無線信道，卻不能簡單地搬用以太網(wǎng)的 CSMA/CD 協(xié)議，這里主要有兩個(gè)原因： CSMA/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)這種全雙工功能花費(fèi)過大； 即使我們能夠在發(fā)送的同時(shí)實(shí)現(xiàn)沖突檢測的功能，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)生沖突。,4.IEE

55、E 802.11標(biāo)準(zhǔn)的MAC子層,119,無線局域網(wǎng)的特殊問題,A,B,C,D,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),120,無線局域網(wǎng)的特殊問題,A,D,C,B,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),121,CSMA/CA 協(xié)議,802.11對CSMA/CD (載波偵聽多路訪問)/(碰撞檢測),進(jìn)行了調(diào)整，針對MAC層制定了協(xié)議CSMA/CA (Collision Avoidance,碰撞避免) ,協(xié)議提供信息交換、功率控制、關(guān)聯(lián)管理、同步管理和過程管理等服務(wù)。 IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的MAC層包括分布協(xié)調(diào)(DCF)子層和