1、第7章互聯(lián)網(wǎng)IP通信網(wǎng),通過本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)深刻理解領(lǐng)會(huì)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)質(zhì)及其內(nèi)涵。掌握互聯(lián)網(wǎng)與因特網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、掌握TCP/IP協(xié)議的構(gòu)成及相關(guān)的五個(gè)層次，了解IP通信網(wǎng)的基本概念與結(jié)構(gòu)。掌握IEEE802.11無線局域網(wǎng)的基本概念與特點(diǎn)，掌握數(shù)據(jù)鏈路層與CSMA/CA協(xié)議的基本原理。,本章學(xué)習(xí)目標(biāo),TCP/IP協(xié)議與傳輸協(xié)議IP寬帶城域網(wǎng)IPOverATM、IPOverSDH、IPOverDWDMIEEE802.11無線局域網(wǎng)與Wi-FiIEEE802.11數(shù)據(jù)鏈路層與CSMA/CA協(xié)議,本章知識(shí)點(diǎn),物聯(lián)網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng)作為承載信息傳送平臺(tái)構(gòu)建起來的，它是物聯(lián)網(wǎng)的核心?；ヂ?lián)網(wǎng)是兩個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)通過

2、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連接在一起的，而因特網(wǎng)則是遵守統(tǒng)一的因特網(wǎng)協(xié)議的互聯(lián)的互聯(lián)網(wǎng)。從通信系統(tǒng)的分層角度來看，互聯(lián)網(wǎng)及因特網(wǎng)實(shí)質(zhì)上是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)上的一個(gè)特殊的業(yè)務(wù)網(wǎng)，它是在傳送網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)之上的業(yè)務(wù)網(wǎng)，它不但能提供方便的信息傳送與信息共享，而且還能實(shí)現(xiàn)各種信息的高層應(yīng)用。,7.1互聯(lián)網(wǎng)與英特的結(jié)構(gòu),互聯(lián)網(wǎng)是計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的典型代表，當(dāng)在不同區(qū)域地域上的兩個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)通過數(shù)據(jù)通信連接在一起時(shí)，便成為了現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)。,7.1.1互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu),互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)計(jì)算機(jī)設(shè)備通過通信線路連接在一起的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。局域網(wǎng)是指小范圍內(nèi)的互聯(lián)網(wǎng)，可以是在一個(gè)大樓內(nèi)、也可以是在一個(gè)校園、廠區(qū)，局域網(wǎng)上可通信的設(shè)備可以是計(jì)

3、算機(jī)、打印機(jī)或其他設(shè)備；連接局域網(wǎng)的通信線路可以是有線線路（如五類線）、也可以是無線線路（如2.4G的射頻）。路由器可以是具有有線連接接口的、也可以是無線接口的、或者有線與無線兼有的。一般，兩個(gè)局域網(wǎng)的互聯(lián)需要通過路由器來互聯(lián)，可以通過具有路由功能的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)來互聯(lián)。廣域網(wǎng)是地理范圍較廣的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的互聯(lián)，需要采用長(zhǎng)途通信線路。在實(shí)際的廣域網(wǎng)中，一般直接采用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)廣域網(wǎng)。,英特網(wǎng)(Internet)是目前應(yīng)用非常廣泛的互聯(lián)網(wǎng)。人們所說的互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)際上特指的是英特網(wǎng)。英特網(wǎng)是互聯(lián)的各個(gè)局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)遵守標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)通信協(xié)議的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)，目前所遵守的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議是TCP/IP協(xié)

4、議。,7.1.2英特網(wǎng)的結(jié)構(gòu),Internet也是由通信線路、路由器和計(jì)算機(jī)設(shè)備構(gòu)成的。但不同與一般互聯(lián)網(wǎng)的是，Internet需要遵守共同的標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)通信協(xié)議，即TCP/IP協(xié)議，還需要由一個(gè)英特網(wǎng)服務(wù)提供商ISP(InternetServiceProvider,ISP)提供服務(wù)。ISP是就有一臺(tái)或多臺(tái)通過高速、寬帶通信線路連接到互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器（高性能計(jì)算機(jī)），它為互聯(lián)用戶提供各種信息服務(wù)和數(shù)據(jù)通信服務(wù)。目前，我國(guó)的ISP主要有中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通等。,7.2TCP/IP協(xié)議簇及其分層,原TCP/IP協(xié)議簇定義為四層，即主機(jī)到網(wǎng)絡(luò)層（數(shù)據(jù)鏈路層）、互聯(lián)網(wǎng)層（網(wǎng)絡(luò)層）、傳輸層和應(yīng)用層?，F(xiàn)今TCP

5、/IP協(xié)議簇通常定義為五層。,7.2.1TCP/IP協(xié)議簇分層,應(yīng)用層允許用戶訪問網(wǎng)絡(luò)，它負(fù)責(zé)向用戶提供服務(wù)。應(yīng)用層提供了電子郵件、遠(yuǎn)程文件訪問和傳輸、瀏覽萬維網(wǎng)(www.)等服務(wù)。,7.2.2應(yīng)用層,互聯(lián)網(wǎng)定義了兩種體系結(jié)構(gòu)：客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，和對(duì)等體系結(jié)構(gòu)?？蛻?服務(wù)器是常見、常用的體系結(jié)構(gòu)。在客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)中，每個(gè)應(yīng)用由兩個(gè)分開但又相關(guān)的程序組成，即客戶端程序和服務(wù)器端程序。服務(wù)器端程序需要一直運(yùn)行，而客戶端程序只在需要時(shí)運(yùn)行。一般將運(yùn)行服務(wù)器端程序的主機(jī)稱為服務(wù)器，而運(yùn)行客戶端程序的計(jì)算機(jī)稱為客戶?？蛻舳顺绦蚝头?wù)器端間的通信稱為進(jìn)程到進(jìn)程的通信，運(yùn)行在這種體系結(jié)構(gòu)中的程序稱

6、為進(jìn)程。服務(wù)器進(jìn)程是一直運(yùn)行的服務(wù)器程序，它等待接收客戶端進(jìn)程的請(qǐng)求。當(dāng)客戶端程序運(yùn)行時(shí)，客戶端進(jìn)程請(qǐng)求服務(wù)，該服務(wù)將被服務(wù)器進(jìn)程響應(yīng)。當(dāng)服務(wù)器端進(jìn)程運(yùn)行時(shí)，許多客戶端進(jìn)程都請(qǐng)求服務(wù)，并得到響應(yīng)。,1客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu),為了標(biāo)識(shí)一個(gè)特殊的HPPT站點(diǎn)，客戶使用統(tǒng)一資源定位符(UniformResourceLocator,URL)。服務(wù)器應(yīng)用層地址不是用來發(fā)送消息的，它是幫助客戶找到服務(wù)器的實(shí)際地址。應(yīng)注意的是，應(yīng)用層客戶端不需要地址，這是因?yàn)樗皇欠?wù)的提供者，它僅接受服務(wù)。不同的站點(diǎn)有不同的應(yīng)用層地址，雖然它們可能運(yùn)行在相同類型的服務(wù)器上，如運(yùn)行HTTP。,2應(yīng)用層地址,應(yīng)用層地址不能用來

7、發(fā)送消息，客戶端需要服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)上的實(shí)際地址。應(yīng)用地址能幫助客戶端找到網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)器的實(shí)際地址。網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)計(jì)算機(jī)都有一個(gè)稱為邏輯地址或IP地址的地址。服務(wù)器應(yīng)用層地址能幫助客戶端找到服務(wù)器計(jì)算機(jī)的IP地址?？蛻舳诉M(jìn)程應(yīng)該已經(jīng)知道域名服務(wù)器(DomainNameServer,DNS)的地址。這些分布在英特網(wǎng)上服務(wù)器都有將域名匹配到IP地址的目錄?？蛻舳藴?zhǔn)備和發(fā)送消息到DNS服務(wù)器，詢問它所需要的服務(wù)器的實(shí)際地址。當(dāng)收到響應(yīng)之后，客戶端服務(wù)器就知道了需服務(wù)器的IP地址。,傳輸層負(fù)責(zé)整個(gè)消息的進(jìn)程到進(jìn)程的傳輸，以建立客戶和服務(wù)器的傳輸層的邏輯通信。盡管通信是兩個(gè)物理層間進(jìn)行的，但兩個(gè)應(yīng)用層將傳輸層看

8、成是負(fù)責(zé)消息傳輸?shù)拇怼?7.2.3傳輸層,服務(wù)器可能同時(shí)運(yùn)行多個(gè)進(jìn)程，例如，F(xiàn)TP服務(wù)進(jìn)程和HTTP進(jìn)程。當(dāng)消息到達(dá)服務(wù)器時(shí)，它必須指向確定的進(jìn)程，為此我們需要另一個(gè)地址來標(biāo)識(shí)服務(wù)器進(jìn)程，即端口號(hào)。大多數(shù)計(jì)算機(jī)都有給出服務(wù)器端口號(hào)的文件，而客戶端端口號(hào)可以由運(yùn)行客戶端進(jìn)程的計(jì)算機(jī)臨時(shí)指定。但I(xiàn)nternet限制了臨時(shí)端口號(hào)的范圍，以避免破壞已知的端口號(hào)的范圍。,1傳輸層的地址（端口號(hào)）,傳輸層負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)擁塞控制。向下層傳送的數(shù)據(jù)包可能發(fā)生通信擁塞，這可能引起丟棄一些數(shù)據(jù)包。有些協(xié)議為每個(gè)進(jìn)程使用緩沖區(qū)，消息在發(fā)送前存儲(chǔ)在緩沖區(qū)中，如果傳輸層檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)上發(fā)生擁塞，它就暫緩發(fā)送。,2擁塞控制,傳輸

9、層還負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)流量控制。發(fā)送端的傳輸層能監(jiān)控接收端的傳輸層，檢查接收者收到的數(shù)據(jù)包是否過多。通過從接受者發(fā)出的確認(rèn)信息，以確定接收者是否接收發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)、以及確認(rèn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包是否過多。,3流量控制,信息在傳輸過程中可能會(huì)出現(xiàn)損壞、丟失、重復(fù)或次序不正確等錯(cuò)誤。傳輸層負(fù)責(zé)確保信息能被目的地的傳輸層正確接收。采用接收者通過向發(fā)送者發(fā)送確認(rèn)消息，來實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制。一般，傳輸層在緩沖區(qū)中保留發(fā)送信息的副本，直到接收到所發(fā)送信息的確認(rèn)消息，并確認(rèn)接收者正確接收后才可以刪除該副本，否則就要將該副本重發(fā)，直到正確接收?？紤]到信息是數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送的，每個(gè)包需要有一個(gè)序號(hào)，以表示發(fā)送信息的次序，為此傳輸層給每個(gè)數(shù)

10、據(jù)包加上序號(hào)，也同時(shí)給每個(gè)確認(rèn)消息加上序號(hào)以表示接收者確認(rèn)的次序。,4差錯(cuò)控制,在TCP/IP協(xié)議簇中定義了三種傳輸層協(xié)議：UDP(UserDatagramProtocol)、TCP(TransmissionControlProtocol)和SCTP(StreamControlProtocol)。,5傳輸協(xié)議,（1）UDP：用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP，提供了一種無連接的、不可靠的通信協(xié)議。當(dāng)接收者接收到的信息有誤時(shí)，接收者將直接丟棄該信息，而不要求發(fā)送者重發(fā)。UDP的傳輸速度較快，但可靠性較差。（2）TCP：傳輸控制協(xié)議TCP應(yīng)用了數(shù)據(jù)包的序號(hào)、確認(rèn)和校驗(yàn)和的方法實(shí)現(xiàn)可靠的信息傳輸。TCP在兩個(gè)傳輸

11、層間提供了邏輯連接，因此該協(xié)議稱為面向連接的協(xié)議。（3）SCTP：流控制協(xié)議SCTP是為一些預(yù)期的英特網(wǎng)服務(wù)而設(shè)計(jì)的，如英特網(wǎng)電話（IP電話）和視頻流，該協(xié)議結(jié)合了UDP和TCP的優(yōu)點(diǎn)。,網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)源到目的地的數(shù)據(jù)包發(fā)送，它可跨多個(gè)網(wǎng)絡(luò)或鏈路，保障每個(gè)數(shù)據(jù)包從源到最終的目的地。,7.2.4網(wǎng)絡(luò)層,從客戶端到服務(wù)器的數(shù)據(jù)包和從服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)包需要網(wǎng)絡(luò)層地址。服務(wù)器的地址由服務(wù)器提供，而客戶端地址是客戶端主機(jī)已知的。網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用路由表來找到下一跳路由器的邏輯地址，并把這個(gè)地址傳遞給數(shù)據(jù)鏈路層。如圖7.2.5所示。,1網(wǎng)絡(luò)地址,網(wǎng)絡(luò)層的另一個(gè)功能是進(jìn)行路由選擇，也就是確定數(shù)據(jù)包的部分或全部路徑。網(wǎng)絡(luò)

12、層的路由是需要選擇的，當(dāng)一個(gè)路由器接收到一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，它要檢查路由表，決定這個(gè)數(shù)據(jù)包到最終目的地的最佳路線。路由表提供了下一路由器的IP地址。當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)下一路由器時(shí)，下一路由器再做出新的決定，也就是說，路由器選擇的決定是由每個(gè)路由器做出的。路由器中的路由表需要更新，更新路由信息。路由表的更新是由路由選擇協(xié)議來完成的，主要的路由協(xié)議有RIP、OSPF和BGP。,2路由選擇,源是計(jì)算機(jī)A，目的地是計(jì)算機(jī)D。當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)路由器R1時(shí)，R1選擇了R4作為下一路由器，這可能是由于WAN1不工作或擁塞，R4選擇R5作為下一路由器，最終，數(shù)據(jù)包被發(fā)送到目的地。在這里，路由器只采用了TCP/IP協(xié)議簇的前三

13、層，它不需要傳輸層，應(yīng)為傳輸層負(fù)責(zé)端到端的數(shù)據(jù)發(fā)送。,TCP/IP協(xié)議簇支持一個(gè)主協(xié)議IP和幾個(gè)輔助協(xié)議，該輔助協(xié)議幫助IP完成其功能。,3網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議,在TCP/IP協(xié)議簇中，網(wǎng)絡(luò)層的主協(xié)議是英特網(wǎng)協(xié)議IP，其版本有IPv4和IPv6，目前常用IPv4。IPv4負(fù)責(zé)從源計(jì)算機(jī)到目的地計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)包發(fā)送。全球計(jì)算機(jī)和路由器都采用32位的IP地址標(biāo)識(shí)，用點(diǎn)分十進(jìn)制標(biāo)記。該標(biāo)記把32位地址分解為4個(gè)8位部分，每個(gè)部分寫成0255的十進(jìn)制數(shù)，用三個(gè)點(diǎn)來隔開，例如00001010000110011010110000001111用點(diǎn)分十進(jìn)制標(biāo)記為5。在消息發(fā)送的源頭端，協(xié)議把源和目的

14、的IP地址加到從應(yīng)用層傳送來的數(shù)據(jù)包中，然后準(zhǔn)備發(fā)送。但是，實(shí)際的傳輸是由數(shù)據(jù)鏈路層和物理層來完成的。,（1）IP協(xié)議,IPv6的地址范圍可定義232（超過40億）個(gè)不同的設(shè)備。但是，過去的地址分配方式產(chǎn)生了地址浪費(fèi)，盡管采取了許多補(bǔ)救方法，但還是面臨著地址耗盡的局面，為此IPv6出現(xiàn)了，它由128位構(gòu)成，可以滿足今后所有設(shè)備地址的需要。IP提供了盡力而為服務(wù)，它不保證數(shù)據(jù)無誤地到達(dá)或順序到達(dá)，也不保證任何數(shù)據(jù)包都被發(fā)送，數(shù)據(jù)包可能會(huì)丟失。,英特網(wǎng)協(xié)議采用其他輔助協(xié)議來彌補(bǔ)其不足。英特網(wǎng)控制消息協(xié)議ICMP可以用來報(bào)告一定數(shù)目的差錯(cuò)給源計(jì)算機(jī)。例如，由于擁塞，路由器丟失了一個(gè)數(shù)據(jù)包，ICMP可

15、以發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包給源計(jì)算機(jī)，警告發(fā)生了擁塞。ICMP還可以用來檢查英特網(wǎng)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)。英特網(wǎng)小組管理協(xié)議ICMP，可以用來增加IP的多播能力。IP本質(zhì)上是單播傳輸協(xié)議，即一個(gè)源和一個(gè)目的地。多播傳輸是指一個(gè)源和多個(gè)目的地。地址解析協(xié)議ARP和反向地址解析協(xié)議RARP也是輔助協(xié)議。,（2）輔助協(xié)議,從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送數(shù)據(jù)幀是數(shù)據(jù)鏈路層的功能。數(shù)據(jù)幀是用來封裝數(shù)據(jù)包的。,7.2.5數(shù)據(jù)鏈路層,一個(gè)設(shè)備可以靜態(tài)地找到另一個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)鏈路層地址。在靜態(tài)方法中，設(shè)備創(chuàng)建具有兩列的表，用于存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層地址對(duì)。在動(dòng)態(tài)方法中，設(shè)備可以廣播一個(gè)含有下一設(shè)備IP地址的特定數(shù)據(jù)包，并用這個(gè)IP地址詢問

16、鄰近節(jié)點(diǎn)，鄰近節(jié)點(diǎn)返回它的數(shù)據(jù)鏈路層地址，如圖7.2.7所示。與IP地址不同，數(shù)據(jù)鏈路層的地址不是通用的。每個(gè)數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議可能使用不同的地址格式和大小。以太網(wǎng)協(xié)議使用48位地址，它通常寫成十六進(jìn)制格式，分成6部分，每部分兩位十六進(jìn)制數(shù)，例如：07:01:03:11:2D：5B。數(shù)據(jù)鏈路層地址經(jīng)常稱為物理地址或介質(zhì)訪問控制(MAC)地址。,1數(shù)據(jù)鏈路層地址,有些數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議在數(shù)據(jù)鏈路層使用差錯(cuò)控制與流量控制，方法與傳輸層相同。但是它僅在節(jié)點(diǎn)發(fā)出點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)到達(dá)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。,2差錯(cuò)控制與流量控制,物理層完成物理媒質(zhì)上的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流傳輸所需要的功能。它將數(shù)據(jù)以幀的形式從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)鏈路層

17、傳送的數(shù)據(jù)單位是幀，而物理層傳送數(shù)據(jù)的單位是二進(jìn)制比特。物理層不需要地址，它將二進(jìn)制數(shù)碼以電信號(hào)的形式傳送到節(jié)點(diǎn)。,7.2.6物理層,TCP/IP協(xié)議的結(jié)構(gòu)匯總,IP通信是一種基于因特網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(InternetProtocol,IP)發(fā)展起來的通信技術(shù)，而Internet則是將各地、各種計(jì)算機(jī)以TCP/IP協(xié)議連接起來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的網(wǎng)絡(luò)。Internet是IP通信基礎(chǔ)，在Internet上可以開展各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、語音業(yè)務(wù)及圖像等方面的多媒體業(yè)務(wù)，簡(jiǎn)而言之，IP通信網(wǎng)就是以Internet為承載網(wǎng)絡(luò)的“綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)”，可以狹義地認(rèn)為IP通信就是Internet。,7.3IP通信及IP通信網(wǎng),7.3.

18、1寬帶IP城域網(wǎng),IP城域網(wǎng)是電信運(yùn)營(yíng)商或IP服務(wù)提供商在城域范圍內(nèi)建設(shè)的城市IP骨干網(wǎng)絡(luò)。寬帶IP城域網(wǎng)是一個(gè)以IP和SDH、ATM等技術(shù)為基礎(chǔ)，集數(shù)據(jù)、語音、視頻服務(wù)為一體的寬帶寬、多功能、多業(yè)務(wù)接入的城域綜合業(yè)務(wù)通信網(wǎng)絡(luò)。寬帶IP城域網(wǎng)是基于寬帶技術(shù)，以電信網(wǎng)的可管理性、可擴(kuò)充性為基礎(chǔ)，在城市的范圍內(nèi)匯聚寬、窄帶用戶的接入，面向機(jī)構(gòu)、個(gè)人用戶對(duì)各種寬帶多媒體業(yè)務(wù)需求的綜合寬帶網(wǎng)絡(luò)，是電信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，向上與骨干網(wǎng)絡(luò)互連。,1寬帶IP城域網(wǎng)的概念,一般的寬帶IP城域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)可分為核心層、匯聚層和接入層三個(gè)層次。,2寬帶IP城域網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu),核心層的作用主要是負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)據(jù)的快速轉(zhuǎn)發(fā)以及

19、整個(gè)城域網(wǎng)路由表的維護(hù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與IP廣域骨干網(wǎng)的互連，提供城市的高速IP數(shù)據(jù)出口。核心層的設(shè)備一般采用高端路由器。其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)原則上采用網(wǎng)狀或半網(wǎng)狀網(wǎng)。,（1）核心層,匯聚層由中高端路由器、三層交換機(jī)以及寬等帶接人服務(wù)器等組成。匯聚層的功能主要有：第一，聚接結(jié)點(diǎn)的接入，以解決接入結(jié)點(diǎn)到核心結(jié)點(diǎn)間光纖資源緊張的問題；第二，實(shí)現(xiàn)接入用戶的可管理性，當(dāng)接入層結(jié)點(diǎn)設(shè)備不能保證用戶流量控制時(shí)，需要由匯聚層設(shè)備提供用戶流量控制及其他策略管理功能；第三，除基本的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)外，匯聚層還必須能夠提供必要的服務(wù)層面的功能，包括帶寬的控制、數(shù)據(jù)流Qos優(yōu)先級(jí)的管理、安全性的控制、IP地址翻譯等功能。核心層結(jié)點(diǎn)與匯

20、聚層結(jié)點(diǎn)采用星形連接，在光纖數(shù)量可以保證的情況下每個(gè)匯聚層結(jié)點(diǎn)最好能夠與兩個(gè)核心層結(jié)點(diǎn)相連。,（2）匯聚層,接入層的作用是負(fù)責(zé)提供各種類型用戶的接入，在有需要時(shí)提供用戶流量控制功能。接入層結(jié)點(diǎn)可以根據(jù)實(shí)際環(huán)境中用戶數(shù)量、距離、密度等的不同，設(shè)置一級(jí)或級(jí)聯(lián)接入。在寬帶IP城域網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)中，核心層、匯聚層的路由器之間（或路由器與交換機(jī)之間）的傳輸技術(shù)稱為骨干傳輸技術(shù)。寬帶IP城域網(wǎng)的骨干傳輸技術(shù)主要有：IPOverATM、IPOverSDH、IPOverDWDM和千兆以太網(wǎng)等。寬帶IP城域網(wǎng)接入層常用的寬帶接入技術(shù)主要有：ADSL、HFC、FTTX+LAN和無線寬帶接入等。,（3）接入層,無線局

21、域網(wǎng)(WirelessLocalAreaNetworks,WLAN)是利用無線通信技術(shù)在局部范圍內(nèi)建立局域網(wǎng)，是計(jì)算機(jī)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，WLAN以無線多址信道為傳輸煤質(zhì)，提供有線局域網(wǎng)(LocalAreaNetwork,LAN)的功能，使用戶能隨時(shí)、隨地接入到寬帶IP通信網(wǎng)中。從MAC層來分類，WLAN的標(biāo)準(zhǔn)分為兩個(gè)大類：一是基于IEEE802.11系列的標(biāo)準(zhǔn)；二是基于高性能無線局域網(wǎng)(HighPerformanceRadioLAN，HIPERLAN)標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.11系列主要用于計(jì)算機(jī)間的互聯(lián)，面向數(shù)據(jù)傳輸。HIPERLAN為歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）采用的標(biāo)

22、準(zhǔn)，它是從面向語音的蜂窩移動(dòng)通信發(fā)展而來的。,7.4IEEE802.11無線局域網(wǎng),最初IEEE802.11主要支持1Mbps和2Mbps傳輸速率，支持DSSS(DirectSequenceSpreadSpectrum)和FHSS(Frequency-HoppingSpreadSpectrum)等物理層。隨著無線局域網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，IEEE又制訂了大量的協(xié)議擴(kuò)展了標(biāo)準(zhǔn)。目前IEEE802.11協(xié)議已成為了龐大的協(xié)議簇，后綴從a擴(kuò)展到了n。IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)由多個(gè)子集構(gòu)成。,7.4.1IEEE802.11無線局域網(wǎng)基本概念與特點(diǎn),IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)子集,ISM(Industr

23、ialScientificandMedical)頻段為免許可證的、可用于開發(fā)消費(fèi)電子產(chǎn)品的頻段。它由FCC(FederalCommunicationsCommission)分配，設(shè)備功率不超過1W。ISM頻段分為902928MHz工業(yè)頻段，2.422.4835GHz科研頻段和5.7255.850GHz醫(yī)療頻段。各國(guó)對(duì)ISM頻段規(guī)定并不統(tǒng)一，如在美國(guó)它有三個(gè)頻段902928MHz、2.422.4835GHz和5.7255.850GHz，而在歐洲900MHz的頻段則部分用于GSM(GlobalSystemforMobileCommunication)。IEEE802.11無線局域網(wǎng)采用的頻段為IS

24、M中的2.4GHz和5.8GHz兩部分。,1ISM頻段,Wi-Fi的全英文是Wireless-Fidelity，為無線保真的意思。在無線局域網(wǎng)中是指“無線兼容性認(rèn)證”，為一種商業(yè)認(rèn)證，而IEEE802.11是無線局域網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，兩者是不同的，但兩者保持同步更新狀態(tài)。Wi-Fi實(shí)質(zhì)上是一種商業(yè)認(rèn)證，但同時(shí)也是一種無線互聯(lián)的技術(shù)。通過網(wǎng)線連接電腦，無線路由器，在這個(gè)無線路由器的電波覆蓋的有效范圍都可以采用Wi-Fi連接方式進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，該無線路由器被稱為“熱點(diǎn)”。,2Wi-Fi,IEEE802.11無線局域網(wǎng)定義了兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的無線局域網(wǎng)，二是對(duì)等結(jié)構(gòu)的無線局域網(wǎng)。,3IEEE802.

25、11無線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),IEEE802.11無線局域網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),IEEE802.11無線局域網(wǎng)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),IEEE802.11無線局域網(wǎng)作為有線局域網(wǎng)的擴(kuò)展隨著應(yīng)用的進(jìn)一步展開，逐漸成為互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入的重要方法和手段。無線局域網(wǎng)(WLAN)具有易安裝、易管理、易維護(hù)、易移植、高移動(dòng)性、保密性強(qiáng)、抗干擾等特點(diǎn)。它廣泛應(yīng)用在社會(huì)生活、生產(chǎn)的各個(gè)方面，具體來說可以應(yīng)用于工廠車間的生產(chǎn)和管理，醫(yī)院的監(jiān)護(hù)與管理，零售與物流行業(yè)的倉(cāng)儲(chǔ)與銷售管理，會(huì)展與會(huì)議的信息服務(wù)，金融、旅游服務(wù)，教育與教學(xué)，移動(dòng)與家庭辦公，公共安全與公眾Internet的接入等。,4IEEE802.11無線局域網(wǎng)的特點(diǎn),7.4.2

26、IEEE802.11系列協(xié)議,IEEE802.11定義了無線局域網(wǎng)設(shè)備的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議規(guī)范，圖7.4.5為802.11標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議分層框架。無線局域網(wǎng)與有線局域網(wǎng)的區(qū)別主要在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層上。,2IEEE802.11分層協(xié)議體系,物理層定義了設(shè)備之間實(shí)際連接的電氣性能。物理層向下直接與傳輸媒質(zhì)連接，向上為數(shù)據(jù)鏈路層提供服務(wù)。該層包括了信號(hào)的頻率、調(diào)制技術(shù)和編碼等傳輸技術(shù)。物理層分為三個(gè)子層，分別為PLCP（物理層匯聚協(xié)議），PMD（物理媒質(zhì)相關(guān)協(xié)議）和物理層管理子層(PHYManagement)。PLCP主要進(jìn)行載波偵聽的分析和針對(duì)不同的物理層形成相應(yīng)格式的分組；PMD層用于識(shí)別信號(hào)所

27、采用的調(diào)制和編碼技術(shù)；物理管理子層為不同物理層進(jìn)行信道選擇和調(diào)諧。,（1）物理層(PhysicalLayer),數(shù)據(jù)鏈路層分為MAC子層，MAC管理子層和LLC層（邏輯鏈路層）。MAC層主要負(fù)責(zé)訪問機(jī)制的實(shí)現(xiàn)和分組的拆分和重組；MAC管理子層主要負(fù)責(zé)漫游與電源管理，它還負(fù)責(zé)登記過程中的關(guān)聯(lián)、去關(guān)聯(lián)和重新關(guān)聯(lián)等過程的管理；LLC層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地發(fā)送到物理層。,（2）數(shù)據(jù)鏈路層(DataLinkLayer),7.4.3IEEE802.11數(shù)據(jù)鏈路層與CSMA/CA協(xié)議,LLC提供了在網(wǎng)絡(luò)層之間透明傳輸數(shù)據(jù)的基本功能。LLC為網(wǎng)絡(luò)層提供了數(shù)據(jù)鏈路的建立、拆除、幀傳輸、差錯(cuò)控制、流量控制和數(shù)據(jù)鏈路管

28、理的功能。LLC分為兩個(gè)子層，分別為MAC子層和LLC子層。,1IEEE802.11數(shù)據(jù)鏈路層(LLC),MAC負(fù)責(zé)控制與連接物理層的物理媒體。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，MAC協(xié)議可以事先判斷是否可以發(fā)送數(shù)據(jù)，如果可以，則將數(shù)據(jù)加上一些控制信息組裝成規(guī)定格式的數(shù)據(jù)包發(fā)送到物理層。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，MAC協(xié)議首先判斷輸入的信息是否發(fā)生傳輸錯(cuò)誤，如無錯(cuò)誤，則信息將接收到的信息去掉控制信息后發(fā)送到LLC。,（1）MAC（媒質(zhì)訪問控制）子層,LLC提供了各設(shè)備間的初始連接。LLC子層的主要功能有：傳輸可靠性保障和控制，數(shù)據(jù)包的分段和重組，數(shù)據(jù)包的順序傳輸。其中MAC層作為數(shù)據(jù)鏈路層的關(guān)鍵技術(shù)決定了無線局域網(wǎng)的吞吐量、

29、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延等性能。MAC層又可細(xì)分為MAC子層和MAC管理子層。,（2）LLC（邏輯鏈路控制）子層,在諸如廣播的共享媒質(zhì)的通信網(wǎng)絡(luò)中，所有終端設(shè)備共享a一條信道，為了解決多個(gè)終端設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)一個(gè)信道的問題，需要一個(gè)公平的媒質(zhì)訪問控制協(xié)議，IEEE802.11提供了一個(gè)共享信道訪問的協(xié)議，稱為避免碰撞的載波偵聽多址接入(Carrier-SenseMultipleAccessCollisionAvoidance,CSMA/CA)。,2CSMA/CA協(xié)議,一個(gè)節(jié)點(diǎn)在開始傳輸分組（數(shù)據(jù)包）前，必須偵聽信道，如果偵聽到信道空閑，且空閑時(shí)間大于分布時(shí)間隙(DIFS)，則該節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送數(shù)據(jù)；否者，節(jié)點(diǎn)在0,CW（

30、CW為競(jìng)爭(zhēng)窗口）內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)整數(shù)N，并用該整數(shù)設(shè)定回退時(shí)間?；赝藭r(shí)間為N倍的物理層時(shí)隙大小。,（1）工作原理,當(dāng)檢測(cè)到信道空閑DIFS后，如果信道繼續(xù)空閑，則每空閑1個(gè)時(shí)隙將回退計(jì)數(shù)器的值減1；當(dāng)檢測(cè)到信道忙時(shí)，則暫停該計(jì)時(shí)器，等到信道再次空閑時(shí)間超過DIFS后恢復(fù)該計(jì)時(shí)器的遞減；當(dāng)回退計(jì)時(shí)器的值減為零時(shí)才允許節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。IEEE802.11協(xié)議的核心就在于CSMA/CA機(jī)制，簡(jiǎn)言之，CSMA/CA就是“先聽后發(fā)”。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送幀之前，必須首先監(jiān)聽信道狀況，以此來判斷是否有其他節(jié)點(diǎn)正在發(fā)送幀，如果信道忙，此節(jié)點(diǎn)將不發(fā)送數(shù)據(jù)。CSMA/CA機(jī)制還定義了兩個(gè)幀之間的最小時(shí)間間隔，即信道由忙變閑后，所有節(jié)點(diǎn)都必須至少偵聽一段時(shí)間才能進(jìn)入回退時(shí)間，試圖競(jìng)爭(zhēng)信道。媒質(zhì)接入控制層MAC采用RTS/CTS握手機(jī)制，在傳輸數(shù)據(jù)幀前加入較短的控制幀，進(jìn)一步降低了發(fā)送幀沖突的概率。RTS/CTS的應(yīng)用