1、局域網(wǎng),局域網(wǎng)(LAN)是在小范圍內(nèi)將許多數(shù)據(jù)設(shè)備互相連接 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或信息系統(tǒng)。數(shù)據(jù)設(shè)備包括 各類計算機(jī)、終端或外圍設(shè)備。IEEE802局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)委員 會對局域網(wǎng)作了如下定義：“局域網(wǎng)是一個數(shù)據(jù)通信系 統(tǒng)，其傳輸范圍在中等地理區(qū)域，使用中等或高的數(shù)據(jù) 傳輸速率，可連接大量獨(dú)立設(shè)備在物理通信信道上相互 通信”。,1、局域網(wǎng),LAN一般由三部分組成：計算機(jī)系統(tǒng)和終端設(shè) 備（包括各類大中小型機(jī)、PC機(jī)、I/O設(shè)備 等），通信傳輸設(shè)備（包括傳輸介質(zhì)、通信設(shè)備 及通信控制設(shè)備等）和網(wǎng)絡(luò)軟件（包括通信協(xié) 議、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫等）。在LAN 中，決定網(wǎng)絡(luò)傳輸特性的主要有三個技術(shù)： （

2、1）網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)；（2）傳輸介質(zhì)；（3）介 質(zhì)訪問控制協(xié)議。,局域網(wǎng)的特點(diǎn),局域網(wǎng)是一個通信網(wǎng)絡(luò)，它僅提供通信功能。從OSI/RM看，它僅包含了低兩層(物理層和數(shù)據(jù)鏈路層)的功能，所以連到局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信設(shè)備必須加上高層協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)軟件才能組成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。 網(wǎng)絡(luò)為一個單位所擁有，且地理范圍和站點(diǎn)數(shù)目均有限。,局域網(wǎng)的特點(diǎn),局域網(wǎng)傳輸距離有限，網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍小。 數(shù)據(jù)傳輸速率高,傳輸延時小。 出錯率低。,局域網(wǎng)的分類,按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類 按傳輸?shù)男盘柗诸?按網(wǎng)絡(luò)使用的傳輸介質(zhì)分類 按介質(zhì)訪問控制方式分類,媒體共享技術(shù),靜態(tài)劃分信道 頻分復(fù)用 時分復(fù)用 波分復(fù)用 碼分復(fù)用 動態(tài)媒體接入控制（多點(diǎn)接入）

3、隨機(jī)接入 受控接入 ，如多點(diǎn)線路探詢(polling)，或輪詢。,2、網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì),信道是指以傳輸介質(zhì)為基礎(chǔ)的信號通路，它 是傳輸數(shù)據(jù)的物理基礎(chǔ)。局域網(wǎng)LAN的傳輸介質(zhì) 是指LAN中發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備之間的物理通 道。通常使用的傳輸介質(zhì)分為兩類： a)有線傳輸介質(zhì)：包括雙絞線、同軸電纜和 光纖。 b)無線傳輸介質(zhì)：包括無線電、微波、衛(wèi) 星、移動通信等各種通信介質(zhì)。,雙絞線,每一對雙絞線由絞合在一起的相互絕緣的兩根銅線組成，每根 銅線的直徑大約1mm。可減少電磁干擾，提高傳輸質(zhì)量。 雙絞線可以用于模擬傳輸或數(shù)字傳輸。 計算機(jī)局域網(wǎng)中經(jīng)常使用的雙絞線有屏蔽和非屏蔽之分。 屏蔽雙絞線(STP，Sh

4、ielded Twisted Pair)： 抗干擾性好，性能高，用于遠(yuǎn)程中繼線時，最大距離可以達(dá)到 十幾公里。但成本也較高，所以一直沒有廣泛使用。 非屏蔽雙絞線(UTP，Unshielded Twisted Pair)： 非屏蔽雙絞線的傳輸距離一般為100米。由于它較好的性能價格 比，目前被廣泛使用。非屏蔽雙絞線有1、2、3、4、5五類，常用的 是5類線，5類線可支持100Mbps的快速以太網(wǎng)連接，是連接桌面設(shè)備的 首選傳輸介質(zhì)。,雙絞線,最便宜的傳輸媒介,易受環(huán)境中電信號的干擾,通常用于較短距離的連接,雙絞線,同軸電纜,同軸電纜由同軸的內(nèi)外兩個導(dǎo)體組成，內(nèi)導(dǎo)體是一 根金屬線，外導(dǎo)體是一根圓柱

5、形的套管，一般是細(xì)金屬 線編制成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)外導(dǎo)體之間有絕緣層。 另外，同軸電纜的兩端需要有終結(jié)器(用50歐姆或75 歐姆的電阻連接內(nèi)外導(dǎo)體)，中間連接需要收發(fā)器、T形 頭、筒形連接器等器件。,同軸電纜,同軸電纜,比較便宜,絕緣層保護(hù),外層絕緣層,外導(dǎo)體,同軸電纜,同軸電纜支持點(diǎn)到點(diǎn)連接，也支持多點(diǎn) 連接。分為基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜。 基帶同軸電纜一般用于二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號 的傳輸，多用于計算機(jī)局域網(wǎng)；寬帶同軸電 纜主要用于高帶寬數(shù)據(jù)通信，支持多路復(fù) 用。 寬帶系統(tǒng)常常是指采用了頻分復(fù)用和模 擬傳輸技術(shù)的同軸電纜網(wǎng)絡(luò)。,光纜,1、 光纖通信的原理 入射角逐漸增大，12是折射角，光纖通信的原理

6、，是基于光線由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時，在入射角足夠大的情況下會發(fā)生全反射的特性。當(dāng)入射角達(dá)到3時，發(fā)生全反射，即光波能量幾乎全部反射，這樣才可以達(dá)到長距離高速傳輸?shù)哪康?。光?dǎo)纖維通過內(nèi)部的全反射來傳輸一束經(jīng)過編碼的信號光。其發(fā)射端使用兩種不同型的光源：發(fā)光二極管LED和注入型激光二極管ILD。接收端用來把光轉(zhuǎn)換為電能的檢波器（一個光電二極管）。,光纖,昂貴的傳輸媒介（發(fā)展最為迅速） 不受電信號的干擾 使用于長距離、高速率的信號傳輸,無線通信,無線電波廣泛地用于通信，屬于一種全方向傳播，不需計算機(jī)間的直接的物理連接。 微波通信是指用頻率在100MHz到10GHz的微波信號進(jìn)行通信。它在數(shù)據(jù)通信中

7、占有重要的地位。其特點(diǎn)是：沿直線傳播，只能進(jìn)行可視范圍內(nèi)的通信。長距離傳輸需要隔段加中繼站。 微波通信主要用于幾公里范圍內(nèi)，不適合鋪設(shè)有線傳輸介質(zhì)的情況，而且只能用于點(diǎn)到點(diǎn)的通信。,無線通信,紅外線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。紅外線鏈路只需一對發(fā)送接收器（收發(fā)器）。收發(fā)器處于視線范圍內(nèi)，一般局限于一個很小的區(qū)域即短距離范圍內(nèi)的通信，并且要求發(fā)送器直接指向接收器（很強(qiáng)的方向性）。 激光也能用于傳輸數(shù)據(jù)。站點(diǎn)要擁有發(fā)送和接收裝置。紅外線和激光對環(huán)境干擾較敏感如雨和霧使它的使用受到限制。 衛(wèi)星通信是指利用人造衛(wèi)星進(jìn)行中轉(zhuǎn)的通信方式。商用的通信衛(wèi)星一般被發(fā)射在赤道上方3.6萬公里的同步軌道上，另外也有中低軌道的小衛(wèi)

8、星通信， 其特點(diǎn)是：適合與很長距離的傳輸，如國際之間、洲際之間；傳輸延時較大，一般為500ms左右；費(fèi)用較高。,3、網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備,中繼器 網(wǎng)橋 路由器 網(wǎng)關(guān),中繼器,工作于網(wǎng)絡(luò)的物理層，用于互連兩個相同類型的網(wǎng)段（例如：兩個以太網(wǎng)段），它在物理層內(nèi)實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制比特復(fù)制，補(bǔ)償信號衰減。即中繼器接收從一個網(wǎng)段傳來的所有信號，進(jìn)行放大后發(fā)送到下一個網(wǎng)段。,中繼器,中繼器具有如下特性： （1）中繼器僅作用于物理層。 （2）只具有簡單的放大、再生物理信號的功能。 （3）由于中繼器工作在物理層，在網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)的是物 理層連接，因此中繼器只能連接相同的局域網(wǎng)。 （4）中繼器可以連接相同或不同傳輸介質(zhì)的同類局域

9、 網(wǎng)。 （5）中繼器將多個獨(dú)立的物理網(wǎng)連接起來，組成一個大 的物理網(wǎng)絡(luò)。 （6）由于中繼器在物理層實(shí)現(xiàn)互連，所以它對物理層以 上各層協(xié)議完全透明，也就是說，中繼器支持?jǐn)?shù)據(jù) 鏈路及其以上各層的所有協(xié)議。,網(wǎng)橋,網(wǎng)橋是用于連接兩個或兩個以上具有相同通信協(xié)議、尋址結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)間的互連設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)段間或LAN與LAN之間互連，互連后成為一個邏輯網(wǎng)絡(luò)。,網(wǎng)橋的工作過程,如果LAN2中地址為201的計算機(jī)與同一局域網(wǎng)的202計算機(jī)通信，網(wǎng)橋就可以接收到發(fā)送幀，在進(jìn)行地址過濾時，網(wǎng)橋會不轉(zhuǎn)發(fā)并丟棄幀；如果要與不同局域網(wǎng)的計算機(jī)，例如同LAN1中的105通信，網(wǎng)橋檢查幀的源地址和目標(biāo)地址，目的地址和源地址不

10、在同一個網(wǎng)絡(luò)段上，就把幀轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)段上，這樣計算機(jī)105就能接到信息。,網(wǎng)橋的功能,（1）幀轉(zhuǎn)發(fā)和過濾功能 （2）源地址跟蹤 （3）存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能,網(wǎng)橋帶來的問題,（1）廣播風(fēng)暴 （2）增加網(wǎng)絡(luò)時延 （3）幀丟失,路由器,路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層，用于連接多個邏輯上分開的網(wǎng)絡(luò)。為了給用戶提供最佳的通信路徑，路由器利用路由表為數(shù)據(jù)傳輸選擇路徑，路由表包含網(wǎng)絡(luò)地址以及各地址之間距離的清單，路由器利用路由表查找數(shù)據(jù)包從當(dāng)前位置到目的地址的正確路徑。路由器使用最少時間算法或最優(yōu)路徑算法來調(diào)整信息傳遞的路徑，如果某一網(wǎng)絡(luò)路徑發(fā)生故障或堵塞，路由器可選擇另一條路徑，以保證信息的正常傳輸。路由器可進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的

11、轉(zhuǎn)換，成為不同協(xié)議之間網(wǎng)絡(luò)互連的必要設(shè)備。,路由器的功能,（1）路由選擇 （2）協(xié)議轉(zhuǎn)換 （3）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層的一些功能 （4）網(wǎng)絡(luò)管理與安全,網(wǎng)關(guān),網(wǎng)關(guān)用于類型不同且差別較大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)間的互連。主要用于不同體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)或者局域網(wǎng)與主機(jī)系統(tǒng)的連接。在互連設(shè)備中，它最為復(fù)雜，一般只能進(jìn)行一對一的轉(zhuǎn)換，或是少數(shù)幾種特定應(yīng)用協(xié)議的轉(zhuǎn)換。,工作過程,如果一個NetWare結(jié)點(diǎn)要與TCP/IP的主機(jī)通信，因?yàn)镹etWare和TCP/IP協(xié)議是不同的，所以局域網(wǎng)中的NetWare結(jié)點(diǎn)不能直接訪問。它們之間的通信必須由網(wǎng)關(guān)來完成。網(wǎng)關(guān)的作用是為NetWare產(chǎn)生的報文加上必要的控制信息，將它轉(zhuǎn)換成TCP/IP

12、主機(jī)支持的報文格式。當(dāng)需要反方向通信時，網(wǎng)關(guān)同樣要完成TCP/IP報文格式到NetWare報文格式的轉(zhuǎn)換,網(wǎng)關(guān)的主要變換項(xiàng)目,（1）格式變換 （2）地址變換 （3）協(xié)議變換,4、傳統(tǒng)以太網(wǎng) 以太網(wǎng)的工作原理,(1). 兩個標(biāo)準(zhǔn) DIX Ethernet V2 是世界上第一個局域網(wǎng)產(chǎn)品（以太網(wǎng)）的規(guī)約。 IEEE 的 802.3 標(biāo)準(zhǔn)。 DIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)與 IEEE 的 802.3 標(biāo)準(zhǔn)只有很小的差別，因此可以將 802.3 局域網(wǎng)簡稱為“以太網(wǎng)”。 嚴(yán)格說來，“以太網(wǎng)”應(yīng)當(dāng)是指符合 DIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng),數(shù)據(jù)鏈路層的兩個子層,為了使數(shù)據(jù)鏈路層能更好地

13、適應(yīng)多種局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，802 委員會就將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個子層： 邏輯鏈路控制 LLC (Logical Link Control)子層 媒體接入控制 MAC (Medium Access Control)子層。 與接入到傳輸媒體有關(guān)的內(nèi)容都放在 MAC子層，而 LLC 子層則與傳輸媒體無關(guān)，不管采用何種協(xié)議的局域網(wǎng)對 LLC 子層來說都是透明的,局域網(wǎng)對 LLC 子層是透明的,局 域 網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)層,物理層,站點(diǎn) 1,網(wǎng)絡(luò)層,物理層,數(shù)據(jù) 鏈路層,站點(diǎn) 2,LLC 子層看不見 下面的局域網(wǎng),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 V

14、2 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)議而沒有 LLC 協(xié)議。,(2)網(wǎng)卡的作用,網(wǎng)絡(luò)接口板又稱為通信適配器(adapter)或網(wǎng)絡(luò)接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“網(wǎng)卡”。 網(wǎng)卡的重要功能： 進(jìn)行串行/并行轉(zhuǎn)換。 對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。 在計算機(jī)的操作系統(tǒng)安裝設(shè)備驅(qū)動程序。 實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。,計算機(jī)通過網(wǎng)卡和局域網(wǎng)進(jìn)行通信,CPU,高 速 緩 存,存儲器,I/O 總線,計算機(jī),至局域網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)接口卡 （網(wǎng)卡）,串行通信,并

15、行通信,(3) 局域網(wǎng)介質(zhì)訪問控制方式,載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測(CSMA/CD) Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect 令牌傳遞(Token Passing) Token Ring Token Bus,最初的以太網(wǎng)是將許多計算機(jī)都連接到一根總線上。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。,CSMA/CD 協(xié)議,B向 D 發(fā)送數(shù)據(jù),C,D,A,E,匹配電阻（用來吸收總線上傳播的信號）,匹配電阻,不接受,不接受,不接受,接受,B,只有 D 接受 B 發(fā)送的數(shù)據(jù),以太網(wǎng)的廣播方式發(fā)送,總線上的每一個工作的計算機(jī)都能檢測到

16、 B 發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。 由于只有計算機(jī) D 的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫入的地址一致，因此只有 D 才接收這個數(shù)據(jù)幀。 其他所有的計算機(jī)（A, C 和 E）都檢測到不是發(fā)送給它們的數(shù)據(jù)幀，因此就丟棄這個數(shù)據(jù)幀而不能夠收下來。 具有廣播特性的總線上實(shí)現(xiàn)了一對一的通信。,為了通信的簡便以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施,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)生差錯的概率是很小的。,以太網(wǎng)提供的服務(wù),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)目的站收到有差錯的數(shù)據(jù)幀時

17、就丟棄此幀，其他什么也不做。差錯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)并不知道這是一個重傳的幀，而是當(dāng)作一個新的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送。,載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞檢測CSMA/CD,CSMA/CD 表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。 “多點(diǎn)接入”表示許多計算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線上。 “載波監(jiān)聽”是指每一個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測一下總線上是否有其他計算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有，則暫時不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生碰撞。 總線上并沒有什么“載波”。因此， “載波監(jiān)聽”就是用電子技術(shù)檢測總線上有沒有

18、其他計算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。,碰撞檢測,“碰撞檢測”就是計算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道上的信號電壓大小。 當(dāng)幾個站同時在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時，總線上的信號電壓擺動值將會增大（互相疊加）。 當(dāng)一個站檢測到的信號電壓擺動值超過一定的門限值時，就認(rèn)為總線上至少有兩個站同時在發(fā)送數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了碰撞。 所謂“碰撞”就是發(fā)生了沖突。因此“碰撞檢測”也稱為“沖突檢測”。,載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測(CSMA/CD),1.載波監(jiān)聽總線，即先聽后發(fā) 2.總線沖突檢測，即邊發(fā)邊聽,電磁波在總線上的有限傳輸速率的影響,當(dāng)某個站監(jiān)聽到總線是空閑時，也可能總線并非真正是空閑的。 A 向 B 發(fā)出的信息，要經(jīng)過一定的時間后才能傳

19、送到 B。 B 若在 A 發(fā)送的信息到達(dá) B 之前發(fā)送自己的幀(因?yàn)檫@時 B 的載波監(jiān)聽檢測不到 A 所發(fā)送的信息)，則必然要在某個時間和 A 發(fā)送的幀發(fā)生碰撞。 碰撞的結(jié)果是兩個幀都變得無用。,檢測到碰撞后,在發(fā)生碰撞時，總線上傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生了嚴(yán)重的失真，無法從中恢復(fù)出有用的信息來。 每一個正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站，一旦發(fā)現(xiàn)總線上出現(xiàn)了碰撞，就要立即停止發(fā)送，免得繼續(xù)浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源。,重要特性,使用 CSMA/CD 協(xié)議的以太網(wǎng)不能進(jìn)行全雙工通信而只能進(jìn)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(yuǎn)小于以太網(wǎng)的

20、最高數(shù)據(jù)率。,二進(jìn)制指數(shù)類型退避算法 (truncated binary exponential type),發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，要推遲（退避）一個隨機(jī)時間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。 確定基本退避時間，一般是取為爭用期 2。 定義參數(shù) k ，k 10，即 k = Min重傳次數(shù), 10 從整數(shù)集合0,1, (2k 1)中隨機(jī)地取出一個數(shù)，記為 r。重傳所需的時延就是 r 倍的基本退避時間。 當(dāng)重傳達(dá) 16 次仍不能成功時即丟棄該幀，并向高層報告。,爭用期的長度,以太網(wǎng)取 51.2 s 為爭用期的長度。 對于 10 Mb/s 以太網(wǎng)，在爭用期內(nèi)可發(fā)送512 bit，即 64 字節(jié)。 以太網(wǎng)在發(fā)送

21、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，這時已經(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。,強(qiáng)化碰撞,當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了碰撞時，除了立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)外，還要再繼續(xù)發(fā)送若干比特的人為干擾信號(jamming signal)，以便讓所有用戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞。,人為干擾信號,A,B,t,B 也能夠檢測到?jīng)_突，并立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)幀，接著就發(fā)送干擾信號。這里為了簡單起見

22、，只畫出 A 發(fā)送干擾信號的情況。,CSMA/CD流程圖,令牌環(huán)訪問控制（Token-Ring）,這種介質(zhì)訪問技術(shù)的基礎(chǔ)是令牌。令牌是一種特殊的幀，用于控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的發(fā)送權(quán)，只有持有令牌的結(jié)點(diǎn)才能發(fā)送數(shù)據(jù)。由于發(fā)送結(jié)點(diǎn)在獲得發(fā)送權(quán)后就將令牌刪除，在環(huán)路上不會再有令牌出現(xiàn)，其它結(jié)點(diǎn)也不可能再得到令牌，保證環(huán)路上某一時刻只有一個結(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，因此令牌環(huán)技術(shù)不存在爭用現(xiàn)象，它是一種典型的無爭用型介質(zhì)訪問控制方式。,令牌環(huán)的基本過程,令牌總線訪問控制（Token-Bus）,令牌總線綜合CSMA/CD與令牌環(huán)兩種介質(zhì)訪問方式的優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上而形成的一種介質(zhì)訪問控制方式。 各結(jié)點(diǎn)共享的傳輸介質(zhì)是總線形的，每

23、一結(jié)點(diǎn)都有一個本站地址，并知道上一個結(jié)點(diǎn)地址和下一個結(jié)點(diǎn)地址，令牌傳遞規(guī)定由高地址向低地址，最后由最低地址向最高地址依次循環(huán)傳遞，從而在一個物理總線上形成一個邏輯環(huán)。,令牌總線的物理結(jié)構(gòu),CSMA/CD與Token Bus、Token Ring的比較,CSMA/CD方法有以下幾個特點(diǎn)： （1）CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法算法簡單，易于實(shí)現(xiàn)。目前有多種VLSI可以實(shí)現(xiàn)CSMA/CD方法，這對降低Ethernet成本，擴(kuò)大應(yīng)用范圍是非常有利的。 （2）CSMA/CD是一種用戶訪問總線時間不確定的隨機(jī)競爭總線的方法，適用于辦公自動化等對數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時性要求不嚴(yán)格的應(yīng)用環(huán)境。 （3）CSMA/CD在網(wǎng)

24、絡(luò)通信負(fù)荷較低時表現(xiàn)出較好的吞吐率與延遲特性。但是，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)荷增大時，由于沖突增多，網(wǎng)絡(luò)吞吐率下降、傳輸延遲增加，因此CSMA/CD方法一般用于通信負(fù)荷較輕的應(yīng)用環(huán)境中。,CSMA/CD與Token Bus、Token Ring的比較,確定型介質(zhì)訪問控制方法Token Bus、Token Ring有以下幾個特點(diǎn)： （1）Token Bus、Token Ring網(wǎng)中結(jié)點(diǎn)兩次獲得令牌之間的最大時間間隔是確定的，因而適用于對數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時性要求較高的環(huán)境，如生產(chǎn)過程控制領(lǐng)域。 （2）Token Bus、Token Ring在網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)荷較重時表現(xiàn)出很好的吞吐率與較低的傳輸延遲，因而適用于通信負(fù)荷較

25、重的環(huán)境。 （3）Token Bus、Token Ring的不足之處在于它們有需要復(fù)雜的環(huán)維護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)較困難。,5、傳統(tǒng)以太網(wǎng)的連接方法,傳統(tǒng)以太網(wǎng)可使用的傳輸媒體有四種： 銅纜（粗纜或細(xì)纜） 銅線（雙絞線） 光纜 這樣，以太網(wǎng)就有四種不同的物理層。,銅纜或銅線連接到以太網(wǎng)的示意圖,主機(jī)箱,主機(jī)箱,主機(jī)箱,雙絞線,集線器,BNC T 型接頭,收發(fā)器電纜,網(wǎng)卡,插入式 分接頭,MAU,MDI,保護(hù)外層,外導(dǎo)體屏蔽層,內(nèi)導(dǎo)體,收發(fā)器,DB-15 連接器,BNC 連接器 插口,RJ-45 插頭,細(xì)纜以太網(wǎng) 10BASE2,用更便宜的直徑為 5 mm 的細(xì)同軸電纜(特性阻抗仍為 50 W)，可代替粗

26、同軸電纜。 將媒體連接單元 MAU 和媒體相關(guān)接口 MDI 都安裝在網(wǎng)卡上，取消了外部的 AUI電纜。 細(xì)纜直接用標(biāo)準(zhǔn) BNC T 型接頭連接到網(wǎng)卡上的 BNC 連接器的插口。,網(wǎng)卡的功能,數(shù)據(jù)的封裝與解封 發(fā)送時將上一層交下來的數(shù)據(jù)加上首部和尾部，成為以太網(wǎng)的幀。接收時將以太網(wǎng)的幀剝?nèi)ナ撞亢臀膊?，然后送交上一層?鏈路管理 主要是 CSMA/CD 協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。 編碼與譯碼 即曼徹斯特編碼與譯碼。,星形網(wǎng) 10BASE-T,不用電纜而使用無屏蔽雙絞線。每個站需要用兩對雙絞線，分別用于發(fā)送和接收。 在星形網(wǎng)的中心則增加了一種可靠性非常高的設(shè)備，叫做集線器(hub)。 集線器使用了大規(guī)模集成電路芯

27、片，因此這樣的硬件設(shè)備的可靠性已大大提高了。,以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位,10BASE-T 的通信距離稍短，每個站到集線器的距離不超過 100 m。 這種 10 Mb/s 速率的無屏蔽雙絞線星形網(wǎng)的出現(xiàn)，既降低了成本，又提高了可靠性。 10BASE-T 雙絞線以太網(wǎng)的出現(xiàn)，是局域網(wǎng)發(fā)展史上的一個非常重要的里程碑，它為以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位奠定了牢固的基礎(chǔ)。,集線器的一些特點(diǎn),集線器是使用電子器件來模擬實(shí)際電纜線的工作，因此整個系統(tǒng)仍然像一個傳統(tǒng)的以太網(wǎng)那樣運(yùn)行。 使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個總線網(wǎng)，各工作站使用的還是 CSMA/CD 協(xié)議，并共享邏輯上的總線。 集線器很像一個多端口的

28、轉(zhuǎn)發(fā)器，工作在物理層。,具有三個端口的集線器,集 線 器,網(wǎng)卡,工作站,網(wǎng)卡,工作站,網(wǎng)卡,工作站,雙絞線,6、以太網(wǎng)的 MAC 層MAC 層的硬件地址,在局域網(wǎng)中，硬件地址又稱為物理地址，或 MAC 地址。 802 標(biāo)準(zhǔn)所說的“地址”嚴(yán)格地講應(yīng)當(dāng)是每一個站的“名字”或標(biāo)識符。 名字指出我們所要尋找的那個資源，地址指出那個資源在何處，路由告訴我們?nèi)绾蔚竭_(dá)該處。 名字應(yīng)當(dāng)與系統(tǒng)的所在地?zé)o關(guān)。,第 1,最高位 最先發(fā)送,最低位,最高位,最低位 最后發(fā)送,00110101 01111011 00010010 00000000 00000000 00000001,最低位 最先發(fā)送,最高位,最低位,最高

29、位 最后發(fā)送,機(jī)構(gòu)惟一標(biāo)志符 OUI,擴(kuò)展標(biāo)志符,高位在前,低位在前,十六進(jìn)制表示的 EUI-48 地址： AC-DE-48-00-00-80,二進(jìn)制表示的 EUI-48 地址：,第 1 字節(jié),第 6 字節(jié),I/G 比特,I/G 比特,字節(jié)順序,第 2,第 3,第 4,第 5,第 6,第 1,字節(jié)順序,第 2,第 3,第 4,第 5,第 6,10101100 11011110 01001000 00000000 00000000 10000000,802.5 802.6,802.3 802.4,802.5 802.6,網(wǎng)卡上的硬件地址,路由器,1A-24-F6-54-1B-0E,00-00-A

30、2-A4-2C-02,20-60-8C-C7-75-2A,08-00-20-47-1F-E4,20-60-8C-11-D2-F6,路由器由于同時連接到兩個網(wǎng)絡(luò)上， 因此它有兩塊網(wǎng)卡和兩個硬件地址。,網(wǎng)卡檢查 MAC 地址,網(wǎng)卡從網(wǎng)絡(luò)上每收到一個 MAC 幀就首先用硬件檢查 MAC 幀中的 MAC 地址. 如果是發(fā)往本站的幀則收下，然后再進(jìn)行其他的處理。 否則就將此幀丟棄，不再進(jìn)行其他的處理。 “發(fā)往本站的幀”包括以下三種幀： 單播(unicast)幀（一對一） 廣播(broadcast)幀（一對全體） 多播(multicast)幀（一對多）,兩種不同的 MAC 幀格式,常用的以太網(wǎng)MAC幀格式

31、有兩種標(biāo)準(zhǔn) ： DIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn) IEEE 的 802.3 標(biāo)準(zhǔn) 最常用的 MAC 幀是以太網(wǎng) V2 的格式。,MAC 幀,字節(jié),6,6,2,4,IP 層,物理層,目的地址,源地址,長度/類型,FCS,MAC 層,10101010101010 10101010101010101011,前同步碼,幀開始 定界符,7 字節(jié),1 字節(jié),數(shù) 據(jù),MAC 子層,IP 層,LLC 子層,這種 802.3 + 802.2 幀已經(jīng)較少使用,43 1497,1,1,1,DSAP,SSAP,控制,MAC 幀,物理層,MAC 層,IP 層,以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式,目的地址字段 6 字節(jié)

32、,MAC 幀,物理層,MAC 層,IP 層,以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式,源地址字段 6 字節(jié),MAC 幀,物理層,MAC 層,IP 層,以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式,類型字段 2 字節(jié),類型字段用來標(biāo)志上一層使用的是什么協(xié)議， 以便把收到的 MAC 幀的數(shù)據(jù)上交給上一層的這個協(xié)議。,MAC 幀,物理層,MAC 層,IP 層,以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式,數(shù)據(jù)字段 46 1500 字節(jié),數(shù)據(jù)字段的正式名稱是 MAC 客戶數(shù)據(jù)字段 最小長度 64 字節(jié) 18 字節(jié)的首部和尾部 = 數(shù)據(jù)字段的最小長度,MAC 幀,物理層,MAC 層,IP 層,以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式,FCS

33、字段 4 字節(jié),當(dāng)傳輸媒體的誤碼率為 1108 時， MAC 子層可使未檢測到的差錯小于 11014。,當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長度小于 46 字節(jié)時， 應(yīng)在數(shù)據(jù)字段的后面加入整數(shù)字節(jié)的填充字段， 以保證以太網(wǎng)的 MAC 幀長不小于 64 字節(jié)。,MAC 幀,物理層,MAC 層,IP 層,以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式,在幀的前面插入的 8 字節(jié)中的第一個字段共 7 個字節(jié)， 是前同步碼，用來迅速實(shí)現(xiàn) MAC 幀的比特同步。 第二個字段是幀開始定界符，表示后面的信息就是MAC 幀。,為了達(dá)到比特同步， 在傳輸媒體上實(shí)際傳送的 要比 MAC 幀還多 8 個字節(jié),MAC子層的標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定幀間最小間隔為 9.6

34、 s，相當(dāng)于 96 bit 的發(fā)送時間。 一個站在檢測到總線開始空閑后，還要等待 9.6 s 才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)。 這樣做是為了使剛剛收到數(shù)據(jù)幀的站的接收緩存來得及清理，做好接收下一幀的準(zhǔn)備。,幀間最小間隔,用多個集線器可連成更大的局域網(wǎng),7、擴(kuò)展的局域網(wǎng)在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng),集線器,集線器,一系,二系,集線器,三系,三個獨(dú)立的碰撞域,用多個集線器可連成更大的局域網(wǎng),擴(kuò)展的局域網(wǎng)在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng),優(yōu)點(diǎn) 使原來屬于不同碰撞域的局域網(wǎng)上的計算機(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。 缺點(diǎn) 碰撞域增大了，但總的吞吐量并未提高。 如果不同的碰撞域使用不同的數(shù)據(jù)率，那么就不能用集線器將它們

35、互連起來。,用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng),在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)是使用網(wǎng)橋。 網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，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)橋收到一個幀時，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)到哪一個端口,在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng),網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu),站表,端口管理 軟件,網(wǎng)橋協(xié)議 實(shí)體,端口 1,端口 2,緩存,網(wǎng)段 B,網(wǎng)段 A,1,1,1,2,2,2,站地址,端口,網(wǎng)橋,網(wǎng)橋,過濾通信量。 擴(kuò)大了物理范圍。 提高了可靠性。 可互連不同物理層、不同 MAC 子層和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太網(wǎng)）的

36、局域網(wǎng)。,使用網(wǎng)橋帶來的好處,存儲轉(zhuǎn)發(fā)增加了時延。 在MAC 子層并沒有流量控制功能。 具有不同 MAC 子層的網(wǎng)段橋接在一起時時延更大。 網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多(不超過幾百個)和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時還會因傳播過多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂的廣播風(fēng)暴。,使用網(wǎng)橋帶來的缺點(diǎn),集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時，不對傳輸媒體進(jìn)行檢測。 網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行 CSMA/CD 算法。 若在發(fā)送過程中出現(xiàn)碰撞，就必須停止發(fā)送和進(jìn)行退避。 在這一點(diǎn)上網(wǎng)橋的接口很像一個網(wǎng)卡。但網(wǎng)橋卻沒有網(wǎng)卡。 由于網(wǎng)橋沒有網(wǎng)卡，因此網(wǎng)橋并不改變它轉(zhuǎn)發(fā)的幀的源地址。,網(wǎng)橋和集線器（或轉(zhuǎn)發(fā)器）不同,目前使用得最多的網(wǎng)橋

37、是透明網(wǎng)橋(transparent bridge)。 “透明”是指局域網(wǎng)上的站點(diǎn)并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個網(wǎng)橋，因?yàn)榫W(wǎng)橋?qū)Ω髡緛碚f是看不見的。 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,(1) 從端口 x 收到無差錯的幀（如有差錯即丟棄），在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找目的站 MAC 地址。 (2) 如有，則查找出到此 MAC 地址應(yīng)當(dāng)走的端口 d，然后進(jìn)行(3)，否則轉(zhuǎn)到(5)。 (3) 如到這個 MAC 地址去的端口 d = x，則丟棄此幀（因?yàn)檫@表示不需要經(jīng)過網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)）。否則從端口 d 轉(zhuǎn)發(fā)此幀。 (4) 轉(zhuǎn)到(6)。 (5) 向網(wǎng)橋除 x 以外的所有端口轉(zhuǎn)發(fā)此幀（這樣做可保證找到目的站）。 (6) 如源站不在轉(zhuǎn)發(fā)表中，則將源站 MAC 地址加入到轉(zhuǎn)發(fā)表，登記該幀進(jìn)入網(wǎng)橋的端口號，設(shè)置計時器。然后轉(zhuǎn)到