河南機(jī)電第10講第4章局域網(wǎng).ppt

1,全國(guó)高等?？平逃?計(jì)算機(jī)系列實(shí)用規(guī)劃教材,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用,授課人：解瑞云,2,第4章 局域網(wǎng)技術(shù),3,內(nèi) 容 回 顧,局域網(wǎng)的特點(diǎn) ： 1）規(guī)劃、建設(shè)、管理與維護(hù)的自主性強(qiáng) 2）覆蓋的地理范圍小 3）綜合成本低 4）傳輸速率高 5）誤碼率低，可靠性高 6）通常是由微機(jī)和中小型服務(wù)器構(gòu)成,4,內(nèi) 容 回 顧,局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 1）局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線型、環(huán)型和星型 2）局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì)：同軸電纜、雙絞線、光纖與無線通信信道 3）局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制方法 IEEE802標(biāo)準(zhǔn)主要定義了3種類型的介質(zhì)訪問控制方法： （1）帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問方法 802.3 （2）令牌總線方法 802.4 （3）令牌環(huán)方法 802.5,5,局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) IEEE802委員會(huì)制定了具體的局域網(wǎng)模型和標(biāo)準(zhǔn)。,內(nèi) 容 回 顧,6,內(nèi) 容 回 顧,CSMA/CD的發(fā)送工作過程 CSMA/CD的工作過程可以概括為4點(diǎn)：發(fā)前先聽，邊發(fā)邊聽，沖突停止，延遲重發(fā)。,7,本章學(xué)習(xí)目標(biāo),理解并識(shí)記局域網(wǎng)的特點(diǎn)、體系結(jié)構(gòu)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 識(shí)記IEEE802模型與標(biāo)準(zhǔn) 理解并掌握CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法 掌握高速以太網(wǎng)技術(shù) 理解并掌握VLAN的劃分與實(shí)現(xiàn),8,4.4 以太網(wǎng)技術(shù),1.以太網(wǎng)的產(chǎn)生與發(fā)展 1975年，由美國(guó)DEC、Intel和Xerox三家公司聯(lián)合研制成 功并公布了以太網(wǎng)的物理層與數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)范。 傳統(tǒng)以太網(wǎng)速率只有10M,目前，不僅千兆以太網(wǎng)和萬兆 以太網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入主流應(yīng)用，在實(shí)驗(yàn)室中，已經(jīng)在開發(fā)40Gbit/s 的以太網(wǎng)產(chǎn)品。,9,2.傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù) 傳統(tǒng)以太網(wǎng)的典型速率是10Mbit/s，在其物理層， 定義了多種傳輸介質(zhì)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，形成了一個(gè) 10Mbit/s以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)系列，主要包括10BASE-2、 10BASE-5、10BASE-T等標(biāo)準(zhǔn)。 例：,4.4 以太網(wǎng)技術(shù),10,1）10BASE-2 10BASE-2網(wǎng)絡(luò)采用總線型結(jié)構(gòu)，主要使用的網(wǎng)絡(luò)硬件有以下幾種： （1）BNC接口的網(wǎng)卡：使計(jì)算機(jī)作為節(jié)點(diǎn)連入網(wǎng)絡(luò)。 （2）50細(xì)同軸電纜：這是10BASE-2網(wǎng)絡(luò)定義的傳輸介質(zhì)。 （3）T型連接器：用于細(xì)纜與網(wǎng)卡的連接。 （4）50終端器：電纜兩端各接一個(gè)，用于阻止信號(hào)反射。,4.4 以太網(wǎng)技術(shù),11,10BASE-2網(wǎng)絡(luò),4.4 以太網(wǎng)技術(shù),12,2）10BASE-5 10BASE-5網(wǎng)絡(luò)也采用總線型結(jié)構(gòu)，主要使用的網(wǎng)絡(luò)硬件有以下幾種： （1）AUI接口的網(wǎng)卡：使計(jì)算機(jī)作為節(jié)點(diǎn)連入網(wǎng)絡(luò)。 （2）50粗同軸電纜：這是10BASE-5網(wǎng)絡(luò)定義的傳輸介質(zhì)。 （3）外部收發(fā)器：兩端連粗纜，中間經(jīng)AUI接口由收發(fā)器電纜連網(wǎng)卡。 （4）收發(fā)器電纜：兩頭帶有AUI接頭，用于外部收發(fā)器和網(wǎng)卡之間的連接。 （5）50終端器：電纜兩端各接一個(gè)，用于阻止信號(hào)反射。,4.4 以太網(wǎng)技術(shù),13,10BASE-5網(wǎng)絡(luò),4.4 以太網(wǎng)技術(shù),14,3）10BASE-T 10BASE-T網(wǎng)絡(luò)采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，典型的中心設(shè) 備是集線器或交換機(jī)，主要使用的網(wǎng)絡(luò)硬件有以下幾 種： （1）RJ-45接口的網(wǎng)卡：使計(jì)算機(jī)作為節(jié)點(diǎn)連入網(wǎng)絡(luò)。 （2）3類以上的UTP電纜：這是10BASE-T網(wǎng)絡(luò)定義的傳輸介質(zhì)。 （3）RJ-45接頭：電纜兩端各壓接一個(gè)RJ-45接頭，用于網(wǎng)卡和集線器的連接。 （4）10BASE-T集線器：作10BASE-T網(wǎng)絡(luò)的中心轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。,4.4 以太網(wǎng)技術(shù),15,10BASE-T網(wǎng)絡(luò),4.4 以太網(wǎng)技術(shù),16,幾種以太網(wǎng)絡(luò)的指標(biāo)和參數(shù),4.4 以太網(wǎng)技術(shù),17,3.高速以太網(wǎng)技術(shù) 1）快速以太網(wǎng) Fast Ethernet的傳輸速率比普通Ethernet快10 倍，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到了100Mb/s； Fast Ethernet保留著傳統(tǒng)的幀格式、介質(zhì)訪問控 制方法與組網(wǎng)方法； 每個(gè)比特的發(fā)送時(shí)間由100ns降低到了10ns； 1995年9月，IEEE 802委員會(huì)正式批準(zhǔn)了Fast Ethernet標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3u。,4.4 以太網(wǎng)技術(shù),18,Fast Ethernet的協(xié)議結(jié)構(gòu),4.4 以太網(wǎng)技術(shù),19,2）千兆位以太網(wǎng)(吉比特以太網(wǎng)) 千兆位以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)分為兩類：IEEE802.3z和IEEE802.3ab。 （1）IEEE802.3z IEEE802.3z定義了基于光纖和屏蔽短雙絞線的標(biāo)準(zhǔn)。 1000BASE-SX：只支持多模光纖，最大傳輸距離為220550m。 1000BASE-LX：多模光纖最遠(yuǎn)距離550m，單模最遠(yuǎn)距離5km。 1000BASE-CX：采用150屏蔽雙絞線，傳輸距離為25m。,4.4 以太網(wǎng)技術(shù),20,（2）IEEE802.3ab IEEE802.3ab定義的傳輸介質(zhì)為5類UTP電纜，傳輸距離為100m，與10BASE-T和100BASE-T完全兼容。 千兆以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)和介質(zhì)訪問控制方法仍采用IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，所以，非常便于傳統(tǒng)以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)向千兆以太網(wǎng)升級(jí)。,4.4 以太網(wǎng)技術(shù),21,3）萬兆位以太網(wǎng)(十吉比特以太網(wǎng)) 2002年初，正式發(fā)布了10Gbit/s以太網(wǎng)的 IEEE802.3ae規(guī)范。 IEEE正在為10Gbit/s以太網(wǎng)制定兩個(gè)分離的物理層 標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是為L(zhǎng)AN，另一個(gè)是為WAN制定。10Gbit/s以太網(wǎng)主要有以下特點(diǎn)： （1）幀格式不變 （2）只支持光纖作傳輸介質(zhì) （3）只工作在全雙工方式，不存在爭(zhēng)用問題 （4）保留了IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，可以和低速以太網(wǎng)通信,4.4 以太網(wǎng)技術(shù),22,4.交換式以太網(wǎng)技術(shù) 1）交換式以太網(wǎng)概述 傳統(tǒng)的共享式以太網(wǎng)有很多局限性： （1）多節(jié)點(diǎn)共享傳輸介質(zhì)，隨著節(jié)點(diǎn)增多，沖突加大，網(wǎng)絡(luò)性能會(huì)急劇下降。 （2）網(wǎng)絡(luò)總帶寬不能滿足日益增長(zhǎng)的通信需求。 （3）無法很好的支持多媒體信息服務(wù)。,4.4 以太網(wǎng)技術(shù),23,典型的交換式局域網(wǎng)是交換式以太網(wǎng)，它的核心 部件是以太網(wǎng)交換機(jī)。 以太網(wǎng)交換機(jī)支持交換機(jī)端口之間的多個(gè)并發(fā)連 接，實(shí)現(xiàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)的并發(fā)傳輸，與共享介質(zhì) 工作方式有著本質(zhì)的不同。因此，交換式以太網(wǎng)可以 增加網(wǎng)絡(luò)帶寬，改善局域網(wǎng)的性能與服務(wù)質(zhì)量。,4.4 以太網(wǎng)技術(shù),24,交換式以太網(wǎng),4.4 以太網(wǎng)技術(shù),25,2）交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)方式 （1）存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)：完整地接收整個(gè)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)。 其優(yōu)點(diǎn)是可靠性高，可支持不同速率端口之間的數(shù)據(jù)交換，缺點(diǎn) 是交換延遲時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。 （2）直接交換：讀到目的地址字段，立即轉(zhuǎn)發(fā)。其優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)發(fā) 速率快，缺點(diǎn)是無差錯(cuò)檢測(cè)能力，不支持不同速率端口之間的數(shù) 據(jù)交換。 （3）改進(jìn)的直接交換：讀取并檢測(cè)幀的長(zhǎng)度，滿足最小幀長(zhǎng)要 求則轉(zhuǎn)發(fā)。是一種折中的方案。,4.4 以太網(wǎng)技術(shù),26,3）以太網(wǎng)交換機(jī)工作過程,交換機(jī)內(nèi)部都有一張MAC地址表,27,最初交換機(jī)的MAC地址表為空,28,MAC地址表沒有記錄，數(shù)據(jù)幀從其它所有端口轉(zhuǎn)發(fā)出去 識(shí)別數(shù)據(jù)幀的源MAC地址，學(xué)習(xí)MAC地址和端口對(duì)應(yīng)關(guān)系,29,通過MAC地址表實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的單點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā) MAC地址表的維護(hù),30,4）交換式以太網(wǎng)的特點(diǎn) （1）以太網(wǎng)交換機(jī)的各個(gè)端口獨(dú)占帶寬。 （2）具有較高的系統(tǒng)帶寬。 （3）交換機(jī)的每個(gè)端口是一個(gè)沖突域，有邏輯分段與一定 的安全功能。,4.4 以太網(wǎng)技術(shù),31