1、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò),2008年2月2008年6月,第 4 章 局域網(wǎng),4.1 局域網(wǎng)概述 4.2 IEEE 802.X 標(biāo)準(zhǔn) 4.3 擴(kuò)展的局域網(wǎng) 4.4 虛擬局域網(wǎng) 4.5 高速局域網(wǎng) 4.6 無線局域網(wǎng),4.1 局域網(wǎng)概述,第 4 章 局域網(wǎng),局域網(wǎng)最主要的特點是：網(wǎng)絡(luò)為一個單位所擁有，且地理范圍和站點數(shù)目均有限。,通常：LAN與WAN相比，數(shù)據(jù)率、時延、誤碼率均優(yōu)于WAN，但隨著光纖技術(shù)的應(yīng)用，WAN的性能也逐漸提升。,4.1 局域網(wǎng)概述,第 4 章 局域網(wǎng),匹配電阻,集線器,干線耦合器,總線網(wǎng),星形網(wǎng),樹形網(wǎng),環(huán)形網(wǎng),局域網(wǎng)的拓?fù)?4.1 局域網(wǎng)概述,第 4 章 局域網(wǎng),4.1.1 局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

2、,1975,美國施樂(Xerox)公司的Palo Alto研究中心提出“以太網(wǎng)”基帶總線型網(wǎng)，數(shù)據(jù)率2.94Mb/s。 1980,DEC 可處理短幀; 可支持優(yōu)先級，保證高優(yōu)先級的通信占有一定帶寬； 在重載荷時，吞吐率和效率較高。,缺點： 也使用了大量模擬裝置； 協(xié)議及其復(fù)雜； 輕載荷時延遲大； 很難用光纖實現(xiàn)，應(yīng)用用戶少,4.2.6 802.3/4/5 對比,4.2 IEEE 802.X 標(biāo)準(zhǔn),第 4 章 局域網(wǎng),（2）802.5,優(yōu)點： 使用點到點連接，工程容易可完全數(shù)字化； 可采用任意傳輸介質(zhì)； 具有自動檢測和消除電纜故障的功能； 支持優(yōu)先級； 支持處理短幀； 重載荷時，吞吐率和效率高。

3、,缺點： 集中式監(jiān)控站的單點失效性； 輕載荷時延遲大。,4.2.6 802.3/4/5 對比,4.2 IEEE 802.X 標(biāo)準(zhǔn),第 4 章 局域網(wǎng),（2）802.5,每個令牌環(huán)有一個監(jiān)控站，負(fù)責(zé)管理全環(huán)，主要任務(wù)： 確保令牌不丟失； 有混淆幀出現(xiàn)時，消除環(huán)中的壞幀； 查看是否有無主幀。,設(shè)置計時器，設(shè)置為最長無令牌時間；每個站點只能在令牌持有時間發(fā)送，若超時，監(jiān)控站將取走環(huán)內(nèi)的幀，重新產(chǎn)生令牌。,發(fā)送站由于故障等原因，導(dǎo)致應(yīng)收復(fù)的幀存在環(huán)中，稱“無主幀”，監(jiān)控站采用兩次經(jīng)過判別方式，并負(fù)責(zé)取走。,第 4 章 局域網(wǎng),4.1 局域網(wǎng)概述 4.2 IEEE 802.X 標(biāo)準(zhǔn) 4.3 擴(kuò)展的局域網(wǎng)

4、 4.4 虛擬局域網(wǎng) 4.5 高速局域網(wǎng) 4.6 無線局域網(wǎng),4.3 擴(kuò)展的局域網(wǎng),第 4 章 局域網(wǎng),4.3.1 在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng),4.3 擴(kuò)展的局域網(wǎng),第 4 章 局域網(wǎng),4.3.1 在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng),優(yōu)點 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 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互連起來。,集線器僅起轉(zhuǎn)發(fā)功能，不具有存儲功能,4.3 擴(kuò)展的局域網(wǎng),第 4 章 局域網(wǎng),4.3.2 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(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

5、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。,站表,端口管理 軟件,網(wǎng)橋協(xié)議 實體,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,（1） 網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu),第 4 章 局域網(wǎng),網(wǎng)橋從端口上接收幀，收后暫存緩存，幀正確且目的MAC為其他網(wǎng)段，則查找轉(zhuǎn)發(fā)表進(jìn)行對應(yīng)端口轉(zhuǎn)發(fā)；幀錯則丟棄。,轉(zhuǎn)發(fā)表也稱轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)庫路由目錄,4.3 擴(kuò)展的局域網(wǎng),第 4 章 局域網(wǎng),4.3.2 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng),過濾通信量。 擴(kuò)大

6、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)）的局域網(wǎng)。,網(wǎng)橋優(yōu)點：,4.3 擴(kuò)展的局域網(wǎng),第 4 章 局域網(wǎng),4.3.2 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng),網(wǎng)橋缺點：,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。,4.3 擴(kuò)展的局域網(wǎng),第 4 章 局域網(wǎng),4.3.2 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng),集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時，不對傳輸媒體進(jìn)行檢

7、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)橋和集線器相異,4.3 擴(kuò)展的局域網(wǎng),第 4 章 局域網(wǎng),4.3.2 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng),（2） 網(wǎng)橋的分類,網(wǎng)橋可劃分為： 透明網(wǎng)橋即幀的發(fā)送路由在發(fā)送時未知，根據(jù)具體歷經(jīng)網(wǎng)橋而定。 源路由網(wǎng)橋即幀的發(fā)送路由在發(fā)送時已知。,4.3 擴(kuò)展的局域網(wǎng),第 4 章 局域網(wǎng),4.3.2 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng),透明網(wǎng)橋,目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋(transparent bri

8、dge)。 “透明”是指局域網(wǎng)上的站點并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個網(wǎng)橋，因為網(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。,4.3 擴(kuò)展的局域網(wǎng),第 4 章 局域網(wǎng),4.3.2 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng),源路由網(wǎng)橋,透明網(wǎng)橋容易安裝，但網(wǎng)絡(luò)資源的利用不充分。 源路由(source route)網(wǎng)橋在發(fā)送幀時將詳細(xì)的路由信息放在幀的首部中。,4.3 擴(kuò)展的局域網(wǎng),第 4 章 局域網(wǎng),4.3.2 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng),（）以太網(wǎng)交換機(jī),1990 年問世的交換式集線器(switching hub)，可明顯地提高局域網(wǎng)的性能。 交換式集線器常稱為以太網(wǎng)交換

9、機(jī)(switch)或第二層交換機(jī)（表明此交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層）。 以太網(wǎng)交換機(jī)通常都有十幾個端口。因此，以太網(wǎng)交換機(jī)實質(zhì)上就是一個多端口的網(wǎng)橋，可見交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層。,4.3 擴(kuò)展的局域網(wǎng),第 4 章 局域網(wǎng),4.3.2 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng),對于普通 10 Mb/s 的共享式以太網(wǎng)，若共有 N 個用戶，則每個用戶占有的平均帶寬只有總帶寬(10 Mb/s)的 N 分之一。 使用以太網(wǎng)交換機(jī)時，雖然在每個端口到主機(jī)的帶寬還是 10 Mb/s，但由于一個用戶在通信時是獨占而不是和其他網(wǎng)絡(luò)用戶共享傳輸媒體的帶寬，因此對于擁有 N 對端口的交換機(jī)的總?cè)萘繛?N10 Mb/s。這正是交換機(jī)的最

10、大優(yōu)點。,獨占傳輸媒體的帶寬,4.3 擴(kuò)展的局域網(wǎng),第 4 章 局域網(wǎng),4.3.2 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng),集線器,集線器,集線器,一系,三系,二系,10BASE-T,至因特網(wǎng),100 Mb/s,100 Mb/s,100 Mb/s,萬維網(wǎng) 服務(wù)器,電子郵件 服務(wù)器,以太網(wǎng) 交換機(jī),路由器,第 4 章 局域網(wǎng),4.1 局域網(wǎng)概述 4.2 IEEE 802.X 標(biāo)準(zhǔn) 4.3 擴(kuò)展的局域網(wǎng) 4.4 虛擬局域網(wǎng) 4.5 高速局域網(wǎng) 4.6 無線局域網(wǎng),4.4 虛擬局域網(wǎng),第 4 章 局域網(wǎng),虛擬局域網(wǎng) VLAN 是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無關(guān)的邏輯組。 這些網(wǎng)段具有某些共同的需求。 每一個 V

11、LAN 的幀都有一個明確的標(biāo)識符，指明發(fā)送這個幀的工作站是屬于哪一個 VLAN。 虛擬局域網(wǎng)其實只是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服務(wù)，而并不是一種新型局域網(wǎng)。,以太網(wǎng) 交換機(jī),A4,B1,以太網(wǎng) 交換機(jī),VLAN3,C3,B3,VLAN1,VLAN2,C1,A2,A1,A3,C2,B2,以太網(wǎng) 交換機(jī),以太網(wǎng) 交換機(jī),三個虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的構(gòu)成,以太網(wǎng) 交換機(jī),A4,B1,以太網(wǎng) 交換機(jī),VLAN3,C3,B3,VLAN1,VLAN2,C1,A2,A1,A3,C2,B2,以太網(wǎng) 交換機(jī),以太網(wǎng) 交換機(jī),三個虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的

12、構(gòu)成,當(dāng) B1 向 VLAN2 工作組內(nèi)成員發(fā)送數(shù)據(jù)時， 工作站 B2 和 B3 將會收到廣播的信息。,以太網(wǎng) 交換機(jī),A4,B1,以太網(wǎng) 交換機(jī),VLAN3,C3,B3,VLAN1,VLAN2,C1,A2,A1,A3,C2,B2,以太網(wǎng) 交換機(jī),以太網(wǎng) 交換機(jī),三個虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的構(gòu)成,B1 發(fā)送數(shù)據(jù)時，工作站 A1, A2 和 C1 都不會收到 B1 發(fā)出的廣播信息。,以太網(wǎng) 交換機(jī),A4,B1,以太網(wǎng) 交換機(jī),VLAN3,C3,B3,VLAN1,VLAN2,C1,A2,A1,A3,C2,B2,以太網(wǎng) 交換機(jī),以太網(wǎng) 交換機(jī),三個虛擬局域網(wǎng) VLAN

13、1, VLAN2 和 VLAN3 的構(gòu)成,虛擬局域網(wǎng)限制了接收廣播信息的工作站數(shù)，使得網(wǎng)絡(luò) 不會因傳播過多的廣播信息(即“廣播風(fēng)暴”)而引起性能惡化。,第 4 章 局域網(wǎng),4.1 局域網(wǎng)概述 4.2 IEEE 802.X 標(biāo)準(zhǔn) 4.3 擴(kuò)展的局域網(wǎng) 4.4 虛擬局域網(wǎng) 4.5 高速局域網(wǎng) 4.6 無線局域網(wǎng),4.5 高速局域網(wǎng),第 4 章 局域網(wǎng),4.5.1 100BASE-T 以太網(wǎng),速率達(dá)到或超過 100 Mb/s 的以太網(wǎng)稱為高速以太網(wǎng)。 在雙絞線上傳送 100 Mb/s 基帶信號的星型拓?fù)湟蕴W(wǎng)，100BASE-T 以太網(wǎng)又稱為快速以太網(wǎng)(Fast Ethernet)。依然使用原MAC

14、幀格式，標(biāo)準(zhǔn)代號為802.3u。,4.5 高速局域網(wǎng),第 4 章 局域網(wǎng),4.5.1 100BASE-T 以太網(wǎng),半雙工方式時使用CSMA/CD,但全雙工方式下時可實現(xiàn)無沖突，此時CSMA/CD不起作用。 保持最短幀長不變，但將一個網(wǎng)段的最大電纜長度減小到 100 m。 幀間時間間隔從原來的 9.6 s 改為現(xiàn)在的 0.96 s。,4.5 高速局域網(wǎng),第 4 章 局域網(wǎng),4.5.2 吉比特以太網(wǎng),又稱千兆以太網(wǎng)，允許在 1 Gb/s 下全雙工和半雙工兩種方式工作，使用 802.3 協(xié)議規(guī)定的幀格式，標(biāo)準(zhǔn)代號為802.3z。 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。,4.5 高速局域網(wǎng),第 4 章 局域網(wǎng),4.5.2 吉比特以太網(wǎng),1000BASE-X 基于光纖通道的物理層： 1000BASE-SX SX表示短波長 1000BASE-LX LX表示長波長 1000BASE-CX CX表示銅線 1000