第三章局域网

NJUPT207第三章局域网技术IEEE802的系列协议1以太网技术及其协议2453令牌环网/令牌总线网无线局域网协议虚拟局域网技术NJUPT207网络分类（从网络的作用范围）广域网WAN(WideAreaNetwork)局域网LAN(LocalAreaNetwork)城域网MAN(MetropolitanAreaNetwork)接入网AN(AccessNetwork)：“最后一公里”距离范围对应区域名称100km1000km同一国家同一洲广域网10km同一城市城域网10m100m1km同一房间同一建筑同一园区局域网NJUPT207广域网、城域网、接入网及局域网的关系城域网城域网接入网接入网接入网接入网接入网接入网广域网局域网局域网校园网企业网……NJUPT207局域网(LAN)概述1.LAN的特点hubhubhubSwitchServerfarmstationstationsstations覆盖范围小房间、建筑物、园区范围距离≤25km高传输速率10Mbps～1000Mbps低误码率10-8～10-10采用总线、星形、环形拓扑双绞线、同轴电缆、光纤为一个单位所拥有，自行建设，不对外提供服务NJUPT207局域网的三要素（1）拓扑结构（2）介质访问控制协议（3）传输介质NJUPT207总线拓扑特点广播式传输——所有结点发送的信号均通过公共电缆（总线）传播，并可被所有结点所接收。（各结点收到信息时，根据信息中所含的地址与本站地址是否一致，决定是否接收之）。结构最简单，造价最低廉，扩充容易，可靠性较好，曾广泛应用于传统以太网系统。注意：“总线”不等于直线！NJUPT207星形拓扑特点信息通过中央结点转发（广播式）扩充容易，故障诊断与隔离容易电缆长度和安装工作量可观，对中央结点可靠性和冗余度要求很高，且线路利用率低注意：“星型”不等于均匀环绕。NJUPT207环形拓扑特点路径固定；环路是一个含有有源部件的信道，环中每一个结点都具有放大整形作用，负载能力强，覆盖面积大，对信道的访问控制技术较简单；最大延时时间固定（远程控制必需）；可用光纤实现高速传输。扩充不易，结点多时响应时间长，可靠性较差（结点故障易引起全网故障）。注意“环型”不等于圆环。NJUPT207混合拓扑NJUPT207拓扑结构比较性能总线型环形星型传输速率较高高低控制方式集中/分散分散集中扩展能力高弱弱NJUPT207局域网的三要素（1）拓扑结构（2）介质访问控制协议（3）传输介质NJUPT207（2）介质访问控制协议—①．CSMA/CD适用于总线型、树型网络和星型拓扑结构，基带传输系统。其标准为IEEE802.3协议。原理：空闲─发送;Busy─继续监听;发送中间─检测到碰撞冲突时，发出一串阻塞码到总线上（加重冲突），通知各站点发生碰撞了，然后停止发送。优点：各站点平等竞争传送权，CSMA/CD功能可做在网卡中，技术实现容易，线路利用率高，成本最低。缺点：不能提供优先级控制；因争用，不能满足远程控制所需要的确定延时（轻载时无延迟，重载时严重延迟）和绝对可靠的要求；不宜用于重载局域网（等待时间长，甚至导致LAN崩溃）。CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection举例下一页NJUPT207一个竞争冲突例子竞争协议：aloha、CSMA（CSMA/CD、CSMA/CA)、令牌传递(令牌环、令牌总线）声波在有限的空间范围内传播我想应该是…告诉你一个特大新闻！刚才我听见…我可以发誓…这里太吵啦！我听不清…返回NJUPT207②令牌环(TokenRing)─令牌传递方式Token──“令牌”适用于环型拓扑结构，基带传输系统。其标准为IEEE802.5协议。原理：初始令牌由监控站点生成后，沿环路固定方向绕行，得到空令牌的站点才能发送信息，其余只能接收。空令牌环行时，取得令牌者将令牌free→busy，并将欲传送的信息包附在令牌上环行，地址相符的站点考贝信息包的数据同时在信息包上做应答标志，继续往下转发令牌及信息包。令牌回到发送站点后不管发送成功与否均被释放（free）并转给下一站点──若需继续发送必须等待下一轮令牌的到来（即不得独占）。ADCBTNJUPT207优点无传送冲突，可提供优先级控制，实时性最好，重载下效率反而更高。缺点轻载延迟大效率低（等待令牌），有令牌维护要求（避免令牌丢失或重复），控制电路较复杂。主要缺点：令牌维护复杂②令牌环(TokenRing)（续）NJUPT207③令牌总线(TokenBus)CSMA/CD─简单，可靠，但冲突严重时网络效率下降，不可用于重载与远程控制及有实时传送(优先级控制)要求的场合。TokenRing─无传送冲突，实时性好，但电路复杂，造价高。令牌总线综合了二者的优点──总线型拓扑结构，令牌同时发给所有站点，与令牌中的目标地址相符的站点获得令牌（即发送权）并转发令牌（令牌中的目标地址是按站址顺序递减，形成所谓“逻辑环”）。适用于总线型、树型拓扑结构。其标准为IEEE802.4协议。优点：重载效率高，在总线型拓扑中实现无传送冲突，并提供了优先级控制功能，有一定实时性。缺点：轻载延迟大效率低（等待令牌），网络管理比较复杂（令牌维护，在逻辑环中增、删站点）。NJUPT207局域网的三要素（1）拓扑结构（2）介质访问控制协议（3）传输介质NJUPT207（3）传输介质①双绞线：造价低，抗干扰能力差，传输速率低。②同轴电缆：阻抗有50Ω、75Ω、93Ω等，速率可达10Mbps（50Ω）。③光纤：抗干扰能力强，可用于高速数据/模拟信号的传输，造价高。NJUPT207IEEE802协议族NJUPT207IEEE802协议族IEEE802.1标准：接口原语、体系结构和网络互联IEEE802.2标准：LLC(逻辑链路控制)协议IEEE802.3标准：总线型传输媒体访问控制子层与物理层规范IEEE802.4标准：令牌总线型传输媒体访问控制子层与物理层规范IEEE802.5标准：令牌环型传输媒体访问控制子层与物理层规范IEEE802.6标准：城域网媒体访问控制协议DQDB及其物理层规范IEEE802.7标准：宽带技术IEEE802.8标准：光纤技术IEEE802.9标准：综合话音/数据网IEEE802.10标准：局域网安全技术标准IEEE802.11标准：无线局域网媒体访问控制协议及其物理层规范IEEE802.12标准：100M高速以太网按需优先媒体访问控制协议(100VG－AnyLAN)IEEE802.13标准：100M快速以太网(5B6B编码系统)IEEE802.14标准：cablemodem(CATV网络上数据传输标准)IEEE802.15标准：无线个域网IEEE802.16标准：无线城域网IEEE802.17标准：弹性分组环网络IEEE802.20标准：无线广域网已知最大标准号是IEEE802.22；802.1～802.6已被ISO采纳为ISO8802-1～8802-6NJUPT207局域网协议关系图P373图15.6NJUPT207IEEE802模型的物理层IEEE802RM的最底层，包括如下功能：信号的编码/解码前同步序列的生成/去除（同步用）比特的传送和接收还规定传输媒体和拓扑结构的技术标准。通常这两个内容被认为在OSI模型物理层“之下”的问题。但是，在局域网设计时，传输媒体和拓扑结构的选择至关重要，所以将传输媒体的技术标准也包含进来。NJUPT207局域网的两个物理子层因为LAN采用多种传输媒体，所以物理层要求更复杂,一般分为两个子层(sublayer)，一个与传输媒体有关，一个与传输媒体无关。如以太网物理层分为以下两层：PLS(物理信令,physicalsignaling)子层负责比特流的曼彻斯特编码、解码、载波监听。数据编码改变了计算机使用的0、1简单数字信号模式，能更好地适应物理介质的特性，有助于位与帧的同步。PMA(物理媒体连接件,physicalmediumattachment)子层负责冲突检测、超长控制、发送和接收串行比特流。NJUPT207OSI的数据链路层网络通信至少要求两个设备一起工作，一个发送，一个接收。为此,需要进行大量的协调工作。例如,在半双工传送方式下,必须保证任一时刻只有一个设备在传送数据。这类传输协调功能称为“线路规程”。除了线路规程，数据链路层最重要的功能还有流量控制和差错控制。这三种功能总称为“数据链路控制”。NJUPT207数据链路控制的功能线路规程回答了“现在该谁发送”的问题。这对链接在一起的网络系统是十分重要的。流量控制负责协调在某个时间段中可以发送多少数据（主要是传输速率）。它也向接收方提供应答表示所接收帧正确无误的，所以与差错控制也有关系。差错控制实际上是指差错纠正。它使接收方可以将传输过程发生的帧丢失或帧损坏情况通知发送方，并协调发送方重发这些帧。NJUPT207由于采用多站共享传输介质方式，必须解决信道如何分配以解决信道争用问题，必须有介质访问控制功能。此外，由于LAN采用的拓扑结构与传输介质的多样性，必须提供多种介质访问控制方法。所以其数据链路层要求也更为复杂，和物理层一样,分为两个子层：◆与传输介质有关(传输介质访问控制层)与传输介质无关(逻辑链路控制层)LAN的数据链路层NJUPT207第三章局域网技术IEEE802的系列协议1以太网技术及其协议2453令牌环网/令牌总线网无线局域网协议虚拟局域网技术NJUPT207以太网的标准DIX以太网标准1980年DEC、Intel与Xerox三家公司宣布了第一个10Mbps以太网，该标准的名称由这三家公司的英文首写字母组合起来，即DIX以太网标准，它成为了世界上第一个开放式的、多销售商参加的局域网标准。DIX以太网标准有两个版本：1980年9月发布的1.0版本和1982年11月发布的2.0版本。NJUPT207以太网的标准IEEE802.3标准1985年，IEEE在DIX以太网标准的基础上制定了IEEE802.3标准，术语“CSMA/CD――带有冲突检测的载波侦听多路访问”简要地描述了IEEE802.3标准的工作机制。NJUPT207DIX、802.3和以太网严格说来，“以太网”应当是指符合DIXEthernetV2标准的局域网。DIXEthernetV2标准与IEEE的802.3标准只有很小的差别，因此可以将802.3局域网简称为“以太网”。IEEE802.3已成为以太网的代名词NJUPT207CSMA：CarrierSenseMultipleAccess•工作原理：发送前监听。每个站点在发送数据之前要监听信道上是否有数据在传送。若有，则此站不能发送，需等待一段时间后重试。载波监听策略：非坚持CSMA：一旦监听到信道忙，就不再监听；延迟一个随机时间后再次监听。坚持CSMA：监听到信道忙时，仍继续监听，直到信道空闲。1-坚持CSMA：一听到信道空闲就立即发送数据p-坚持CSMA：听到信道空闲时，以概率p发送数据（以概率1-p延迟一段时间后再发送）③时隙CSMA：每一帧只能在每一时隙的开始处才能发送，可以是时隙非坚持CSMA、时隙P坚持CSMA。CSMA技术不能解决发送中出现的冲突现象。NJUPT207CSMA的工作流程图信道忙？选择0-1之间的随机数II=P是否是否延迟信道忙？是否非坚持CSMAp坚持CSMA有待发帧？载波监听策略若分时隙，则延迟到下一时隙的开始发送等待2收到ACK？出口延迟一个随机时间否是是否NJUPT207以太网的介质访问方法CSMA/CD：带有冲突检测的载波侦听多路访问冲突（Collision）NJUPT207CSMA/CD:CSMAwithCollisionDetectionCSMA/CD的工作原理：发送前监听，边发送边监听，发生冲突后，停止发送数据，强化冲突检测冲突的办法：比较收到信号电压的大小有待