1、Page 1,2020/7/30,第三章 局域網(wǎng),本章重點(diǎn) 局域網(wǎng)的特點(diǎn) 局域網(wǎng)的參考模型 局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),Page 2,2020/7/30,3.1.1 局域網(wǎng)的定義和組成,lLAN不是純計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，從廣義上講，計(jì)算機(jī)化的電話交換機(jī)也屬于LAN。 lLAN支持多對多的通信，即連在LAN中任何一個(gè)設(shè)備都能與網(wǎng)上的任何其他設(shè)備直接進(jìn)行通信。 l LAN中的“設(shè)備”是廣義的，它包括在傳輸介質(zhì)上的任何設(shè)備。 lLAN地域范圍是適中的，通常在10km之內(nèi)。 lLAN是通過物理信道通信的，常用介質(zhì)有同軸電纜、雙絞線和光纖等。 l LAN的信道以適中的數(shù)據(jù)速率傳輸信息。,返回本節(jié),3.1 局域網(wǎng)(LAN)

2、概述,Page 3,2020/7/30,3.1.2 LAN的特點(diǎn),覆蓋范圍小 房間、建筑物、園區(qū)范圍 距離20km 高傳輸速率 10Mbps1000Mbps 低誤碼率 10-7 10-8 采用總線、星形、樹形、環(huán)形拓?fù)?雙絞線、同軸電纜、光纖 為一個(gè)單位所擁有，自行建設(shè)，不對外提供服務(wù),Page 4,2020/7/30,3.1.3 局域網(wǎng)的分類,按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分，局域網(wǎng)可分成總線型、樹型、環(huán)型和星型。按使用介質(zhì)分，可分為有線網(wǎng)和無線網(wǎng)兩類。 有線網(wǎng)中包括雙絞線、同軸電纜和光纖網(wǎng)，而無線網(wǎng)指用紅外、微波作為傳輸介質(zhì)的局域網(wǎng)。 有線局域網(wǎng)中，又可分成基帶網(wǎng)和寬帶網(wǎng)，基帶網(wǎng)一般采用同軸電纜（50）或雙絞

3、線作為傳輸介質(zhì)；寬帶采用93 。,Page 5,2020/7/30,3.2 局域網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)化模型,IEEE802標(biāo)準(zhǔn)(LAN參考模型),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NOS來實(shí)現(xiàn),Page 6,2020/7/30,802.3 CSMA/CD,802.4 Token Bus,802.5 Token Ring,802.6 DQDB,802.9,802.2 LLC,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,LLC,MAC,802.1B Bridge,802.1A 體系結(jié)構(gòu),IEEE802體系結(jié)構(gòu)示意圖,PHY,LLC : (L

4、ogical Link Control),MAC: (Media Access Control),802.1(A) 概述、體系結(jié)構(gòu)。 802.1(B) 尋址、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)間互連及高層接口。 802.2 邏輯鏈路控制(LLC)。這是高層協(xié)議與任何一種局域網(wǎng)MAC子層的接口。 802.3 CSMA/CD。定義CSMA/CD總線網(wǎng)的MAC子層和物理層的規(guī)范。 802.4 令牌總線網(wǎng)(Token Bus)。定義令牌傳遞總線網(wǎng)的MAC子層和物理層的規(guī)范。 802.5 令牌環(huán)形網(wǎng)(Token Ring)。定義令牌傳遞環(huán)形網(wǎng)的MAC子層和物理層的規(guī)范。,802.6 城域網(wǎng)MAN。定義城域網(wǎng)的MAC子層和物理

5、層的規(guī)范。 802.7 寬帶技術(shù)。 802.8 光纖技術(shù)。 802.9 綜合話音數(shù)據(jù)局域網(wǎng)接口(LAN-ISDN)。 802.10 可互操作的局域網(wǎng)安全規(guī)范(SILS) 802.11 無線局域網(wǎng)(Wireless LAN)。 802.12優(yōu)先級高速局域網(wǎng)(100VG ANY LAN)。 802.14 電纜電視(Cable-TV)。,802.15：無線個(gè)人局域網(wǎng) Wireless Personal Area Network (藍(lán)牙 bluetooth) 802.16：寬帶無線接入 Broadband Wireless Access 802.17：彈性分組環(huán) Resilient Packet Ri

6、ng 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 Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) 802.21：媒質(zhì)無關(guān)切換 Media Independent Handoff 802.22：無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò) Wireless Regional Area Networks 802.23：應(yīng)急無線電通信 Emergency Services,Page 10,2020/7/30,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（邏輯、物理） 總線型、星型、環(huán)型、樹型 介質(zhì)訪問方法 按協(xié)議實(shí)現(xiàn)信道共享: C

7、SMA/CD和Token-passing 傳輸介質(zhì)與信號傳輸形式 雙絞線、同軸電纜、光纖、電磁波、 基帶、寬帶,3.3 決定局域網(wǎng)的主要技術(shù),Page 11,2020/7/30,3.3.1 LAN典型拓?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,Bus,Star,Ring,A,B,C,C,A,D,C,B,A,B,C,A,T,Page 12,2020/7/30,3.3.2 局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì)與傳輸形式,傳輸介質(zhì)： 雙絞線、同軸電纜、光纖、電磁波 常用介質(zhì)： 非屏蔽5類雙絞線 廉價(jià)、100Mbit/s 非屏蔽6類雙絞

8、線 廉價(jià)、傳輸速率可達(dá) 1000Mbit/s 光纖 帶寬寬、傳輸速率1000Mbit/s 傳輸形式：基帶、寬帶,Page 13,2020/7/30,34 局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議分析,341 IEEE802邏輯鏈路控制子層 兩個(gè)子層構(gòu)成;沒有第三層; 1、LAN的數(shù)據(jù)鏈路層的特點(diǎn) 支持鏈路多重訪問; MAC承擔(dān)某些鏈路訪問的細(xì)節(jié); 必須提供第三層的功能。 2、邏輯鏈路層的功能 端端差錯(cuò)控制和確認(rèn); 流量控制; 數(shù)據(jù)報(bào)、虛電路和多路復(fù)用（通過SAP實(shí)現(xiàn)）； 多路訪問（多址和廣播）。 3、LLC服務(wù) 無確認(rèn)無連接服務(wù) 有確認(rèn)無連接服務(wù) 面向連接的服務(wù),Page 14,2020/7/30,341 IE

9、EE802邏輯鏈路控制子層,4、LLC協(xié)議與HDLC和LAPB 類似； 沒F和FCS，封裝在MAC里 1）LLC的幀結(jié)構(gòu)：,2）LC協(xié)議：地址、控制和信息 XID（1111.101);UI(1100.000);TEST(1100.111),Page 15,2020/7/30,341 IEEE802邏輯鏈路控制子層,2),Page 16,2020/7/30,3.4.2 IEEE802媒體訪問控制子層,1、MAC地址： 單地址：惟一站點(diǎn) 組地址：多終點(diǎn)站；多站（邏輯）；廣播 16位（局域）和48位（全域）：第二位來區(qū)分01 MAC地址是IEEE管理，一個(gè)制造商從IEEE獲得唯一的地址塊，這個(gè)獲得的

10、地址塊又被稱為一個(gè)組織的OUI（Organizationally Unique Identifier）,獲得這個(gè)地址可以為16777216個(gè)設(shè)備分配地址。 MAC地址后48bit,通常被表示為12bit的點(diǎn)分十六進(jìn)制數(shù)。前六位代表某個(gè)制造商，后六位由制造商自己決定。 如：思科某個(gè)設(shè)備為00-60-2F-1A-2E-3D，那么00-60-2F是思科OUI。后面六位則是思科內(nèi)部給設(shè)備分的地址。 MAC地址分類：（1）物理MAC地址：固化在硬件里（如網(wǎng)卡）中，網(wǎng)絡(luò)上絕對唯一的標(biāo)識一個(gè)終端。（2）廣播MAC地址：其48bit全部位1，如 ffffffffffff，代表網(wǎng)絡(luò)上的所有終端設(shè)備。（3）組播M

11、AC地址：一個(gè)邏輯MAC地址，代表網(wǎng)絡(luò)上的一組終端,Page 17,2020/7/30,（1）半雙工模式下采用的是CSMA/CD的訪問方式 （2）全雙工模式下則可直接收發(fā)，不管線路的忙閑狀態(tài)。半雙工和全 雙工是物理層的概念，而針對物理層的雙工模式提供不同的訪問方式則是數(shù)據(jù)鏈路層的概念. 因此：數(shù)據(jù)鏈路層和物理層是相關(guān)的。為了針對物理層的不同工作模式 進(jìn)行訪問，后來提出了邏輯鏈路控制子層（LLC）和媒體訪問控制子層(MAC)。 這樣：不同的物理層對應(yīng)不同的MAC子層，LLC子層則完全獨(dú)立。,3、MAC與LLC 關(guān)系：,Page 18,2020/7/30,2、MAC子層的功能,（1）提供物理鏈路的

12、訪問：即是連接下層，訪問物理層可以通過MAC子層。 （2）鏈路級的站點(diǎn)標(biāo)識，即是在該層次保留了MAC地址標(biāo)識一個(gè)唯一 的站點(diǎn)。 （3）鏈路級的數(shù)據(jù)傳輸：即是連接LLC子層，從LLC子層接受數(shù)據(jù)，附加上MAC地址和控制信息后再校驗(yàn)一下放到物理層去。 總結(jié)：MAC子層就 是承上啟下，加MAC地址。,Page 19,2020/7/30,342媒體訪問控制子層,3、MAC子層的協(xié)議常見的有兩種四類：,載波偵聽多路訪問/沖突檢測(CSMA/CD) Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect 載波偵聽多路訪問/沖突避免(CSMA/CA) Carrier S

13、ense Multiple Access/Collision Avoidance 令牌環(huán) Token Ring-FDDI(雙環(huán)) 令牌總線 Token Bus,Page 20,2020/7/30,4、 IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn),1）、CSMA的方法-其算法的不同有三種方式： （1）非-堅(jiān)持CSMA （2）P-堅(jiān)持CSMA （3）1-堅(jiān)持CSMA,Page 21,2020/7/30,Pure ALOHA、 Slot- ALOHA的結(jié)點(diǎn)在發(fā)送報(bào)文分組之前對通信信道的忙閑情況不進(jìn)行監(jiān)聽； CSMA的主要改進(jìn)是結(jié)點(diǎn)在發(fā)送報(bào)文分組之前對通信信道的忙閑情況進(jìn)行監(jiān)聽 Carrier Sense ； Carri

14、er Sense 如果通信信道的忙怎么處理？ 1-堅(jiān)持（1-persistent） :發(fā)前偵聽，媒體閑發(fā)送，一旦監(jiān)聽到通信信道忙，仍然堅(jiān)持監(jiān)聽，直到通信信道空閑為止立即發(fā)送 非堅(jiān)持（nonpersistent）:發(fā)前偵聽，媒體閑發(fā)送，一旦監(jiān)聽到通信信道的忙，等待一個(gè)隨機(jī)延遲時(shí)間后，再重新監(jiān)聽一旦空閑就發(fā)送； P-堅(jiān)持（P-persistent） :發(fā)前偵聽，媒體閑： 結(jié)點(diǎn)以概率p發(fā)送分組； 以（1-p）概率延遲一個(gè)t時(shí)間再重新監(jiān)聽通信信道；出現(xiàn)沖突，延遲一個(gè)時(shí)間后重復(fù)上步。,Page 22,2020/7/30,2）、CSMA/CD（IEEE802.3） 帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多點(diǎn)訪問,工作原理：

15、-適合于總線結(jié)構(gòu)（目前也用于星形） （1）先偵聽信道，如果信道空閑,則發(fā)送信息。 （2）如果信道忙，則繼續(xù)偵聽，等信道空閑時(shí)立即發(fā)送 （3）發(fā)送信息后進(jìn)行沖突檢測，如發(fā)生沖突，立即停止發(fā)送，并向總線上發(fā)出一串阻塞信號（連續(xù)幾個(gè)字節(jié)全1），通知總線上各站點(diǎn)沖突已發(fā)生，使各站點(diǎn)重新開始偵聽與競爭。 （4）已發(fā)出信息的各站點(diǎn)收到阻塞信號后，等待一段隨機(jī)時(shí)間，重新進(jìn)入偵聽發(fā)送階段。,Page 23,2020/7/30,3）CSMA/CD的流程圖,Page 24,2020/7/30,4）CSMA/CD的方法注意問題： ： 幀的長度足夠長 間隔時(shí)間往返傳播時(shí)間與干擾序列之和最小MAC幀長 5）、CSMA/

16、CD的MAC的幀結(jié)構(gòu) 前導(dǎo)碼 幀起始定界符 目的地址 源地址 信息字段的長度值 信息字段 填充字段 信息和幀檢驗(yàn)序列,Page 25,2020/7/30,5、令牌傳遞-令牌環(huán)（IEEE802.5）,A,B,D,C,站點(diǎn),干線耦合器,單向環(huán), 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：點(diǎn)到點(diǎn)鏈路連接，構(gòu)成閉合環(huán),發(fā)送緩沖區(qū),接收緩沖區(qū),接收,發(fā)送,線路驅(qū)動,線路接收,控制器,DTE,環(huán)路輸入,環(huán)路輸出,干線耦合器的結(jié)構(gòu), 傳輸媒體：STP、光纖，速率4/16Mbps； 最多站點(diǎn)數(shù)：250個(gè)， 信號采用曼徹斯特編碼,高層軟件,Page 26,2020/7/30,Token Ring/802.5的操作,1）誰可以發(fā)送幀，是由一個(gè)沿

17、著環(huán)旋轉(zhuǎn)的稱為“ 令牌”（TOKEN）的特殊幀來控制的。只有拿到令牌的站可以發(fā)送幀，而沒有拿到令牌的站只能等待。 2）拿到令牌的站將令牌轉(zhuǎn)變成訪問控制頭，后面加掛上自己的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送。,Page 27,2020/7/30,3）數(shù)據(jù)幀通過任何一個(gè)站點(diǎn)(除源站點(diǎn)外)時(shí)，該站點(diǎn)都要把幀的目的地址和本站地址相比較： a)如果地址相符合，則將幀拷貝到接收緩沖器，供高層軟件處理，同時(shí)將幀送回環(huán)中； b)如果地址不符合，則直接將幀送回環(huán)中。 4）數(shù)據(jù)循環(huán)一周后由發(fā)送站回收。即發(fā)送的幀在環(huán)上循環(huán)一周后再回到發(fā)送站時(shí)，發(fā)送站將該幀從環(huán)上移去，同時(shí)再放一個(gè)空令牌到環(huán)上，使其余的站點(diǎn)能獲得發(fā)送幀的許可權(quán)。,Page 28,2020/7/30,Token Ring/802.5的操作舉例,A,T = 0,T,A,T = 0,T,A,T = 1,T,Data,C,T,Data,C,T,Data,C,T,Data,C,Data,（a）,（b）,（c）,幀循環(huán)一圈后 A將數(shù)據(jù)幀回收 并放出空令牌,A有數(shù)據(jù)要發(fā)送，它抓住空令牌,A將令牌修改為數(shù)據(jù)幀，并加掛數(shù)據(jù),Page 29,2020/7/30,6、令牌傳遞-令牌總線(IEEE 802.4), 特點(diǎn)：物理上是總線網(wǎng)，邏輯上是令牌網(wǎng) 物理層：傳輸媒體為75寬帶同軸電纜，數(shù)據(jù)速率為1Mb/s、5Mb/s或10Mb/s； 傳輸機(jī)制為以太網(wǎng)和令牌環(huán)的結(jié)合：