计算机网络技术基础教程第四讲.ppt

1局域网局域网2l局域网概述局域网概述l传统局域网传统局域网l高速局域网高速局域网l交换式局域网和虚拟局域网交换式局域网和虚拟局域网l无线局域网无线局域网3l 掌握局域网的概念、组成及主要特点掌握局域网的概念、组成及主要特点l 理解局域网的体系结构和理解局域网的体系结构和IEEE802标准标准l 理解理解以太网的媒体访问控制方法（以太网的媒体访问控制方法（CSMA/CD协议）协议）l 掌握掌握以太网的以太网的MAC帧格式和物理层标准帧格式和物理层标准l 了解令牌环网和令牌总线网等其他的传统局域网了解令牌环网和令牌总线网等其他的传统局域网l 了解快速以太网和千兆位以及万兆位以太网了解快速以太网和千兆位以及万兆位以太网l 了解了解FDDI网络的标准和网络结构网络的标准和网络结构l 了解了解FDDI网络中使用的定时令牌协议网络中使用的定时令牌协议l 了解了解FDDI网络的帧格式网络的帧格式l 理解交换式局域网的概念和实现方法理解交换式局域网的概念和实现方法l 掌握虚拟局域网的概念和划分方法掌握虚拟局域网的概念和划分方法l 熟悉无线局域网的应用熟悉无线局域网的应用l 了解无线局域网的组成和协议标准了解无线局域网的组成和协议标准4l局域网的概念局域网的概念l局域网的体系结构局域网的体系结构5l局域网是一个局域网是一个数据通信系统数据通信系统，它在一个适中，它在一个适中的地理范围内，把若干独立的设备连接起来，的地理范围内，把若干独立的设备连接起来，通过物理通信信道，以适中的数据速率实现通过物理通信信道，以适中的数据速率实现各独立设备之间的直接通信。各独立设备之间的直接通信。l局域网主要由局域网主要由网络服务器网络服务器、用户工作站用户工作站、网网络适配器络适配器和和传输媒体传输媒体等四个部分组成。其中等四个部分组成。其中网络服务器是网络控制的核心，工作站是网网络服务器是网络控制的核心，工作站是网络的前端窗口。络的前端窗口。l局域网中使用的基本网络拓扑结构有局域网中使用的基本网络拓扑结构有总线型总线型、环型环型和和星型星型几种。几种。6l局域网的特点：局域网的特点： 覆盖范围有限覆盖范围有限 传输媒体通常是专用的双绞线、同轴电缆传输媒体通常是专用的双绞线、同轴电缆或光纤等专用线或光纤等专用线 通常采用的是数字通信方式通常采用的是数字通信方式 数据传输效率高，传输误码率低数据传输效率高，传输误码率低 支持广播或组播支持广播或组播 单一管理单一管理 投资少，不需要很高的运行费用投资少，不需要很高的运行费用78l物理层物理层：主要处理机械、电气、功能和规程等：主要处理机械、电气、功能和规程等方面的特性。主要功能有：对信号进行编码和方面的特性。主要功能有：对信号进行编码和解码；时钟的提取和同步；发送和接收比特流。解码；时钟的提取和同步；发送和接收比特流。l数据链路层数据链路层：分为两个子层。：分为两个子层。 媒体访问控制子层（媒体访问控制子层（MACMAC）：）：主要功能是控制对传主要功能是控制对传输媒体的访问。具体来讲，输媒体的访问。具体来讲，MACMAC子层负责管理基于子层负责管理基于各种媒体的链路上的通信；控制各通信站点对传输各种媒体的链路上的通信；控制各通信站点对传输媒体的使用。媒体的使用。 逻辑链路控制子层（逻辑链路控制子层（LLCLLC）：）：集中了与媒体访问无集中了与媒体访问无关的部分，主要功能是建立和释放数据链路层的逻关的部分，主要功能是建立和释放数据链路层的逻辑连接；提供与高层的接口；进行差错控制等。辑连接；提供与高层的接口；进行差错控制等。 910 传统局域网是指最早进入市场传统局域网是指最早进入市场的传输速率的传输速率低于低于10 10 MbpsMbps的局域网。的局域网。l以太网以太网l其他类型的传统局域网其他类型的传统局域网令牌环网令牌环网令牌总线网令牌总线网11l以太网最早是美国以太网最早是美国Xerox公司著名的公司著名的PARC研究研究中心于中心于1975年研制成功的，当时，以太网是一年研制成功的，当时，以太网是一种基带总线局域网，其数据率为种基带总线局域网，其数据率为2.94 Mbps。lXerox、DEC和和Intel公司于公司于1980年联合提出了年联合提出了10 Mbps以太网规约的第一个版本以太网规约的第一个版本DIX V1，并并于于1982年修改为第二版规约，即年修改为第二版规约，即DIX Ethernet V2。l在此基础上，在此基础上，IEEE802委员会于委员会于1983年制定了年制定了第一个第一个IEEE的以太网标准，其编号为的以太网标准，其编号为IEEE802.3，数据率为数据率为10 Mbps。12本节主要内容：本节主要内容：lCSMA/CD协议协议lMAC帧格式帧格式l物理层标准物理层标准 13l总线结构总线结构：当一台计算机发送数据时，总线：当一台计算机发送数据时，总线上的所有计算机都能检测到这个数据。上的所有计算机都能检测到这个数据。14lCSMA/CD媒体访问控制规则媒体访问控制规则： 发送数据前先发送数据前先侦听侦听信道，如果信道信道，如果信道空闲空闲，则可，则可进行发送，否则转到步骤；进行发送，否则转到步骤； 如果信道如果信道忙忙，则继续侦听信道，一旦发现信道，则继续侦听信道，一旦发现信道空闲，就进行发送；空闲，就进行发送； 如果在发送过程中检测到如果在发送过程中检测到冲突冲突，则立即停止正，则立即停止正常发送，转而发送一个短的干扰信号，其目的常发送，转而发送一个短的干扰信号，其目的是使网络上其他站点都知道出现了冲突；是使网络上其他站点都知道出现了冲突； 发送了干扰信号后，发送了干扰信号后，退避退避一段随机时间，重新一段随机时间，重新尝试发送，转到步骤。尝试发送，转到步骤。 15l截断二进制指数类型退避算法截断二进制指数类型退避算法： 确定基本退避时间，假设为确定基本退避时间，假设为d,d,一般为争用期一般为争用期； 定义参数定义参数k k，它等于重传次数，但不超过它等于重传次数，但不超过1010，即即k kMinMin重传次数，重传次数，1010； 从离散的整数集合从离散的整数集合00，1 1，(2(2k k-1)-1)中随中随机选取一个数，记为机选取一个数，记为r r，重传等待的时延设重传等待的时延设为为r r倍的基本退避时间，即倍的基本退避时间，即r rd d； 当重传次数达当重传次数达1616次仍不成功时，则丢弃该帧，次仍不成功时，则丢弃该帧，并向上层报告。并向上层报告。16 (1) 在在0时刻开始时刻开始发送发送(2) 大约在大约在 -d d 时刻到达时刻到达 B B(3) B 开始发送开始发送; 在在 时刻发生冲突时刻发生冲突(4) 冲突信号在冲突信号在 2 2 时刻到达时刻到达A l 帧发送时延必须超过帧发送时延必须超过 2 2 ，即超过一个争用期，即超过一个争用期l 标准以太网争用期为标准以太网争用期为 51.2 m ms，可发送可发送512 位位bit，64字节字节l 最小帧长为最小帧长为 64字节字节 (不包括前同步码不包括前同步码)l 因此数据字段最少为因此数据字段最少为 46 字节字节AAAABBBB17l前导符前导符：用来使接收方建立位同步。用来使接收方建立位同步。l帧首定界符帧首定界符：表示一帧的开始。表示一帧的开始。l目的地址目的地址：用来指示帧的接收站点。当最高位为用来指示帧的接收站点。当最高位为“0 0”时时表示单播地址；最高位为表示单播地址；最高位为“1 1”时表示组播地址。时表示组播地址。l源地址源地址：用来指示帧的发送站点。用来指示帧的发送站点。l数据长度数据长度：用来指示在数据和填充字段里的数据的长度。用来指示在数据和填充字段里的数据的长度。l填充填充：用来对数据进行填充。用来对数据进行填充。l帧校验序列帧校验序列：用于校验帧在传输过程中是否发生差错。用于校验帧在传输过程中是否发生差错。 18lIEEE802.3支持支持不同的物理层标准不同的物理层标准，而这些，而这些不同的物理层标准意味着传统以太网可以使不同的物理层标准意味着传统以太网可以使用用不同的传输媒体不同的传输媒体和和物理层接口物理层接口。 10 Base 519l传输媒体为传输媒体为RG-11RG-11型型5050欧姆欧姆粗同轴电缆粗同轴电缆。l采用采用总线型拓扑结构总线型拓扑结构（物理拓扑与逻辑拓扑相同）。（物理拓扑与逻辑拓扑相同）。l网段最大长度为网段最大长度为500 500 m m，每段最多站点数为每段最多站点数为100100个个，站，站点间最短距离为点间最短距离为2.5 2.5 m m。l可通过可通过中继器中继器扩展网段长度，但整个网络最多允许使扩展网段长度，但整个网络最多允许使用用4 4个中继器个中继器连接连接5 5个网络段个网络段。 20l传输媒体为传输媒体为RG-58RG-58型型5050欧姆欧姆细同轴电缆细同轴电缆。l采用采用总线型拓扑结构总线型拓扑结构（物理拓扑与逻辑拓扑相同）。（物理拓扑与逻辑拓扑相同）。l网段最大长度为网段最大长度为185 185 m m，每段最多站点数为每段最多站点数为3030个个，站，站点间最短距离为点间最短距离为0.5 0.5 m m。l可通过可通过中继器中继器扩展网段长度，但整个网络最多允许使扩展网段长度，但整个网络最多允许使用用4 4个中继器个中继器连接连接5 5个网络段个网络段。 21l传输媒体为传输媒体为3 3类以上非屏蔽双绞线类以上非屏蔽双绞线或或屏蔽双绞线屏蔽双绞线。l物理拓扑为物理拓扑为星型结构星型结构，逻辑拓扑为总线型结构。，逻辑拓扑为总线型结构。l使用使用HubHub（集线器），集线器），相当于多端口转发器。相当于多端口转发器。l网段最大长度为网段最大长度为100 100 m m。 l可通过可通过集线器集线器扩展网段长度。扩展网段长度。 22l10Base-T多使用多使用非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线作传输媒体，作传输媒体，在电缆两端制作有在电缆两端制作有RJ-45连接器连接器（俗称水晶（俗称水晶头）。带有水晶头的头）。带有水晶头的UTP电缆分别插入网卡电缆分别插入网卡与集线器的与集线器的RJ-45端口中，从而实现工作站端口中，从而实现工作站与集线器的连接。与集线器的连接。lUTP电缆的制作在国际上遵循电缆的制作在国际上遵循TIA/EIA的两的两种线序标准：种线序标准：T568A标准标准和和T568B标准标准。 23l网线分为两类：网线分为两类： 标准线标准线：用于网卡与集线器普通端口之间：用于网卡与集线器普通端口之间的连接。的连接。 交叉线交叉线：用于直接连接两块网卡或是通过：用于直接连接两块网卡或是通过普通端口进行两个普通端口进行两个Hub的级联。的级联。 24 一般把传输速率在一般把传输速率在100 Mbps以上以上的局域网称为高速局域网。的局域网称为高速局域网。 l100Base-T快速以太网快速以太网l千兆位以太网千兆位以太网l万兆位以太网万兆位以太网lFDDI网络网络25l100BASE-T标准为标准为IEEE 802.3u（1995年）年）。l采用采用与与10Base-T相同相同LLC子层、帧格式及子层、帧格式及CSMA/CD媒体访问控制协议。媒体访问控制协议。l采用与采用与1010Base-TBase-T相同的相同的星型拓扑结构星型拓扑结构，即所有，即所有快速以太网都是基于集线器的。快速以太网都是基于集线器的。l传输速率较传输速率较1010Base-TBase-T快快1010倍，即倍，即100 Mbps。l可采用可采用UTP和和光缆媒体光缆媒体。l快速以太网支持快速以太网支持3种不同的物理层标准种不同的物理层标准：100100Base-T4Base-T4、100Base-TX100Base-TX和和100100Base-FXBase-FX。 26l100100Base-T4Base-T4采用了采用了4对非屏蔽双绞线对非屏蔽双绞线，支持，支持3 3类、类、4 4类和类和5 5类类UTPUTP电