第5章3局域网2

Copyright南京航空航天大学网络研究室1第五章局域网夏正友[e-mail]计算机网络安全研究室Copyright南京航空航天大学网络研究室2ReviewIEEE802.3IEEE802.5集线器,网桥,交换机网桥技术:透明网桥,源路由网桥Copyright南京航空航天大学网络研究室3局域网第三讲虚拟局域网高速以太网无线局域网网络布线Copyright南京航空航天大学网络研究室4虚拟局域网VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。–这些网段具有某些共同的需求。–每一个VLAN的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的工作站是属于哪一个VLAN。虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务，而并不是一种新型局域网。虚拟局域网虚拟局域网的概念Copyright南京航空航天大学网络研究室5以太网交换机A4B1以太网交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网交换机以太网交换机三个虚拟局域网VLAN1,VLAN2和VLAN3的构成Copyright南京航空航天大学网络研究室6以太网交换机A4B1以太网交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网交换机以太网交换机三个虚拟局域网VLAN1,VLAN2和VLAN3的构成当B1向VLAN2工作组内成员发送数据时，工作站B2和B3将会收到广播的信息。Copyright南京航空航天大学网络研究室7以太网交换机A4B1以太网交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网交换机以太网交换机三个虚拟局域网VLAN1,VLAN2和VLAN3的构成B1发送数据时，工作站A1,A2和C1都不会收到B1发出的广播信息。Copyright南京航空航天大学网络研究室8以太网交换机A4B1以太网交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网交换机以太网交换机三个虚拟局域网VLAN1,VLAN2和VLAN3的构成虚拟局域网限制了接收广播信息的工作站数，使得网络不会因传播过多的广播信息(即“广播风暴”)而引起性能恶化。Copyright南京航空航天大学网络研究室9虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个4字节的标识符，称为VLAN标记(tag)，用来指明发送该帧的工作站属于哪一个虚拟局域网。虚拟局域网使用的以太网帧格式802.3MAC帧字节66246~15004MAC帧目地地址源地址长度/类型数据FCS长度/类型=802.1Q标记类型标记控制信息1000000100000000VID2字节2字节插入4字节的VLAN标记4用户优先级CFI(CanonicalFormatIndicator)Copyright南京航空航天大学网络研究室10高速以太网100BASE-T以太网速率达到或超过100Mb/s的以太网称为高速以太网。在双绞线上传送100Mb/s基带信号的星型拓扑以太网，仍使用IEEE802.3的CSMA/CD协议。100BASE-T以太网又称为快速以太网(FastEthernet)。Copyright南京航空航天大学网络研究室11100BASE-T以太网的特点可在全双工方式下工作而无冲突发生。因此，不使用CSMA/CD协议。MAC帧格式仍然是802.3标准规定的。保持最短帧长不变，但将一个网段的最大电缆长度减小到100m。帧间时间间隔从原来的9.6s改为现在的0.96s。Copyright南京航空航天大学网络研究室12三种不同的物理层标准100BASE-TX–使用2对UTP5类线或屏蔽双绞线STP。100BASE-FX–使用2对光纤。100BASE-T4–使用4对UTP3类线或5类线。Copyright南京航空航天大学网络研究室13吉比特以太网允许在1Gb/s下全双工和半双工两种方式工作。使用802.3协议规定的帧格式。在半双工方式下使用CSMA/CD协议（全双工方式不需要使用CSMA/CD协议）。与10BASE-T和100BASE-T技术向后兼容。Copyright南京航空航天大学网络研究室14吉比特以太网的物理层1000BASE-X基于光纤通道的物理层：–1000BASE-SXSX表示短波长–1000BASE-LXLX表示长波长–1000BASE-CXCX表示铜线1000BASE-T–使用4对5类线UTPCopyright南京航空航天大学网络研究室15载波延伸(carrierextension)吉比特以太网在工作在半双工方式时，就必须进行碰撞检测。由于数据率提高了，因此只有减小最大电缆长度或增大帧的最小长度，才能使参数a保持为较小的数值。吉比特以太网仍然保持一个网段的最大长度为100m，但采用了“载波延伸”的办法，使最短帧长仍为64字节（这样可以保持兼容性），同时将争用时间增大为512字节。Copyright南京航空航天大学网络研究室16在短MAC帧后面加上载波延伸凡发送的MAC帧长不足512字节时，就用一些特殊字符填充在帧的后面，使MAC帧的发送长度增大到512字节，但这对有效载荷并无影响。接收端在收到以太网的MAC帧后，要将所填充的特殊字符删除后才向高层交付。目地地址源地址数据长度数据FCSMAC帧的最小值=64字节载波延伸前同步码加上载波延伸使MAC帧长度=争用期长度512字节在以太网上实际传输的帧长Copyright南京航空航天大学网络研究室17分组突发当很多短帧要发送时，第一个短帧要采用上面所说的载波延伸的方法进行填充。随后的一些短帧则可一个接一个地发送，只需留有必要的帧间最小间隔即可。这样就形成可一串分组的突发，直到达到1500字节或稍多一些为止。发送的数据分组#1RRRRRRRR分组#2RRRR分组#3RRR分组#4争用期512字节将突发计时器设定为1500字节载波延伸载波监听Copyright南京航空航天大学网络研究室18全双工方式当吉比特以太网工作在全双工方式时（即通信双方可同时进行发送和接收数据），不使用载波延伸和分组突发。Copyright南京航空航天大学网络研究室19吉比特以太网的配置举例1Gb/s链路吉比特交换集线器百兆比特或吉比特集线器100Mb/s链路中央服务器Copyright南京航空航天大学网络研究室2010吉比特以太网10吉比特以太网与10Mb/s，100Mb/s和1Gb/s以太网的帧格式完全相同。10吉比特以太网还保留了802.3标准规定的以太网最小和最大帧长，便于升级。10吉比特以太网不再使用铜线而只使用光纤作为传输媒体。10吉比特以太网只工作在全双工方式，因此没有争用问题，也不使用CSMA/CD协议。Copyright南京航空航天大学网络研究室21吉比特以太网的物理层局域网物理层LANPHY。局域网物理层的数据率是10.000Gb/s。可选的广域网物理层WANPHY。广域网物理层具有另一种数据率，这是为了和所谓的“Gb/s”的SONET/SDH（即OC-192/STM-64）相连接。–为了使10吉比特以太网的帧能够插入到OC-192/STM-64帧的有效载荷中，就要使用可选的广域网物理层，其数据率为9.95328Gb/s。Copyright南京航空航天大学网络研究室22端到端的以太网传输10吉比特以太网的出现，以太网的工作范围已经从局域网（校园网、企业网）扩大到城域网和广域网，从而实现了端到端的以太网传输。这种工作方式的好处是：–成熟的技术–互操作性很好–在广域网中使用以太网时价格便宜。–统一的帧格式简化了操作和管理。Copyright南京航空航天大学网络研究室23以太网从10Mb/s到10Gb/s的演进以太网从10Mb/s到10Gb/s的演进证明了以太网是：可扩展的（从10Mb/s到10Gb/s）。灵活的（多种传输媒体、全/半双工、共享/交换）。易于安装。稳健性好。Copyright南京航空航天大学网络研究室24其他种类的高速局域网100VG-AnyLAN局域网–使用集线器的100Mb/s高速局域网光纤分布式数据接口FDDI(FiberDistributedDataInterface)–使用光纤作为传输媒体的令牌环形网高性能并行接口HIPPI(HIgh-PerformanceParallelInterface)–主要用于超级计算机与一些外围设备（如海量存储器、图形工作站等）的高速接口光纤通道(FibreChannel)Copyright南京航空航天大学网络研究室25无线局域网无线局域网的组成有固定基础设施的无线局域网基本服务集BSS扩展的服务集ESS基本服务集BSSAB漫游接入点AP接入点AP分配系统DS门桥门桥802.x局域网因特网Copyright南京航空航天大学网络研究室26有固定基础设施的无线局域网基本服务集BSS扩展的服务集ESS基本服务集BSSAB接入点AP接入点AP分配系统DS门桥门桥802.x局域网因特网一个基本服务集BSS包括一个基站和若干个移动站，所有的站在本BSS以内都可以直接通信，但在和本BSS以外的站通信时都要通过本BSS的基站。Copyright南京航空航天大学网络研究室27有固定基础设施的无线局域网基本服务集BSS扩展的服务集ESS基本服务集BSSAB接入点AP接入点AP分配系统DS门桥门桥802.x局域网因特网基本服务集中的基站叫做接入点AP(AccessPoint)其作用和网桥相似。Copyright南京航空航天大学网络研究室28扩展的服务集ESS基本服务集BSS基本服务集BSSAB接入点AP接入点AP分配系统DS门桥门桥802.x局域网因特网一个基本服务集可以是孤立的，也可通过接入点AP连接到一个主干分配系统DS(DistributionSystem)，然后再接入到另一个基本服务集，构成扩展的服务集ESS(ExtendedServiceSet)。Copyright南京航空航天大学网络研究室29扩展的服务集ESS基本服务集BSS基本服务集BSSAB接入点AP接入点AP分配系统DS门桥门桥802.x局域网因特网ESS还可通过叫做门桥(portal)为无线用户提供到非802.11无线局域网（例如，到有线连接的因特网）的接入。门桥的作用就相当于一个网桥。Copyright南京航空航天大学网络研究室30扩展的服务集ESS基本服务集BSS基本服务集BSSAB接入点AP接入点AP分配系统DS门桥门桥802.x局域网因特网移动站A从某一个基本服务集漫游到另一个基本服务集，而仍然可保持与另一个移动站B进行通信。Copyright南京航空航天大学网络研究室31无固定基础设施的无线局域网自组网络(adhocnetwork)自组网络AEDCBF源结点目的结点转发结点转发结点转发结点自组网络没有上述基本服务集中的接入点AP而是由一些处于平等状态的移动站之间相互通信组成的临时网络。Copyright南京航空航天大学网络研究室32ADHOC移动自组网络的应用前景在军事领域中，携带了移动站的战士可利用临时建立的移动自组网络进行通信。这种组网方式也能够应用到作战的地面车辆群和坦克群，以及海上的舰艇群、空中的机群。当出现自然灾害时，在抢险救灾时利用移动自组网络进行及时的通信往往很有效的，Copyright南京航空航天大学网络研究室33移动自组网络和移动IP并不相同移动IP技术使漫游的主机可以用多种方式连接到因特网。移动IP的核心网络功能仍然是基于在固定互联网中一直在使用的各种路由选择协议。移动自组网络是将移动性扩展到无线领域中的自治系统，它具有自己特定的路由选择协议，并且可以不和因特网相连。Copyright南京航空航天大学网络研究室34802.11标准中的物理层1997年IEEE制订出无线局域网的协议标准的第一部分，802.11。在1999年又制订了剩下的两部分，802.11a和802.11b。802.11的物理层有以下三种实现方法：–跳频扩频FHSS–直接序列扩