第四章+局域網(wǎng)+3.21上課最終

1、局域網(wǎng)局域網(wǎng)概述n局域網(wǎng)最主要的特點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)為一個(gè)單位所擁有，且地理范圍和站點(diǎn)數(shù)目均有限。 n局域網(wǎng)具有如下的一些主要優(yōu)點(diǎn)：能方便地共享昂貴的外部設(shè)備、主機(jī)以及軟件、數(shù)據(jù)。從一個(gè)站點(diǎn)可訪問全網(wǎng)。便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和逐漸地演變，各設(shè)備的位置可靈活調(diào)整和改變。提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和殘存性。局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)局域網(wǎng)概述1.總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所有的站點(diǎn)都直接連接到一條作為公共傳輸介質(zhì)的總線上，所有結(jié)點(diǎn)都可以通過總線傳輸介質(zhì)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，但一段時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)結(jié)點(diǎn)利用總線發(fā)送數(shù)據(jù)。 局域網(wǎng)概述2.環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 所有的結(jié)點(diǎn)通過通信線路連接成一個(gè)閉合的環(huán)。

2、在環(huán)中，數(shù)據(jù)沿著一個(gè)方向繞環(huán)逐站傳輸 局域網(wǎng)概述3.星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 是由一個(gè)被稱為中央節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)和一系列通過點(diǎn)到點(diǎn)鏈路接到中央節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)組成的 媒體共享技術(shù)n靜態(tài)劃分信道頻分復(fù)用時(shí)分復(fù)用波分復(fù)用碼分復(fù)用 n動(dòng)態(tài)媒體接入控制（多點(diǎn)接入）隨機(jī)接入受控接入 ，如多點(diǎn)線路探詢(polling)，或輪詢。 局域網(wǎng)協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)IEEE802標(biāo)準(zhǔn)概述 IEEE 802.1概述，局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)以及尋址、網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)互連。 IEEE 802.2定義了邏輯鏈路控制（LLC）子層的功能與服務(wù)。 IEEE 802.3描述 CSMA/CD 總線式介質(zhì)訪問控制協(xié)議及相應(yīng)物理層規(guī)范。 IEEE 802.4描述令牌總線（t

3、oken bus)式介質(zhì)訪問控制協(xié)議及相應(yīng)物理層規(guī)范。 IEEE 802.5描述令牌環(huán)（token ring）式介質(zhì)訪問控制協(xié)議及相應(yīng)物理層規(guī)范。 IEEE 802.6描述城域網(wǎng)（MAN）的質(zhì)訪問控制協(xié)議及相應(yīng)物理層規(guī)范。 IEEE 802.7描述寬帶時(shí)隙環(huán)介質(zhì)訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范； IEEE 802.8描述光纖網(wǎng)介質(zhì)訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范；。 IEEE 802.9描述語音和數(shù)據(jù)綜合局域網(wǎng)技術(shù)。 IEEE 802.10描述局域網(wǎng)安全與解密問題。 IEEE 802.11描述無線局域網(wǎng)技術(shù)。 1.IEEE 802.12描述用于高速局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問方法及相應(yīng)的物理層規(guī)范。局域網(wǎng)協(xié)議和體

4、系結(jié)構(gòu)nIEEE802協(xié)議的結(jié)構(gòu)圖 局域網(wǎng)協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 局域網(wǎng)只涉及OSI的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層 局域網(wǎng)協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)IEEE 802.3 協(xié)議 是一個(gè)使用 CSMA/CD媒體訪問控制方法的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。 nCSMA/CD的工作原理 n即先聽后發(fā)，邊發(fā)邊聽，沖突停止，隨機(jī)延時(shí)后重發(fā)。具體過程如下： 當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)想要發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，它檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)察看是否有其他站點(diǎn)正在傳輸，即偵聽信道是否空閑。如果信道忙，則等待，直到信道空閑。如果信道閑，站點(diǎn)就傳輸數(shù)據(jù)。在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)，站點(diǎn)繼續(xù)偵聽網(wǎng)絡(luò)確信沒有其他站點(diǎn)在同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。因?yàn)橛锌赡軆蓚€(gè)或多個(gè)站點(diǎn)都同時(shí)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)空閑然后幾乎在同一時(shí)刻開始傳輸數(shù)

5、據(jù)。如果兩個(gè)或多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，就會(huì)產(chǎn)生沖突。當(dāng)一個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)識(shí)別出一個(gè)沖突，它就發(fā)送一個(gè)擁塞信號(hào)，這個(gè)信號(hào)使得沖突的時(shí)間足夠長(zhǎng)，讓其他的節(jié)點(diǎn)都有能發(fā)現(xiàn)。其它節(jié)點(diǎn)收到擁塞信號(hào)后，都停止傳輸，等待一個(gè)隨機(jī)產(chǎn)生的時(shí)間間隙（回退時(shí)間 Backoff Time）后重發(fā)。局域網(wǎng)協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)IEEE 802.5協(xié)議 早期局域網(wǎng)存在一種環(huán)形結(jié)構(gòu)，而環(huán)形網(wǎng)中采用令牌技術(shù)來進(jìn)行訪問控制。為此IEEE組織為其定義了IEEE 802.5協(xié)議，闡述了令牌環(huán)（Token Ring）技術(shù)。n令牌環(huán)中主要有下面的三種操作 截獲令牌并且發(fā)送數(shù)據(jù)幀。 接收與轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。 取消數(shù)據(jù)幀并且重發(fā)令牌。 傳統(tǒng)以太網(wǎng) 以太網(wǎng)的工作原理

6、 n1. 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn) DIX Ethernet V2 是世界上第一個(gè)局域網(wǎng)產(chǎn)品（以太網(wǎng)）的規(guī)約。IEEE 的 802.3 標(biāo)準(zhǔn)。DIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)與 IEEE 的 802.3 標(biāo)準(zhǔn)只有很小的差別，因此可以將 802.3 局域網(wǎng)簡(jiǎn)稱為“以太網(wǎng)”。嚴(yán)格說來，“以太網(wǎng)”應(yīng)當(dāng)是指符合 DIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng) 數(shù)據(jù)鏈路層的兩個(gè)子層 n為了使數(shù)據(jù)鏈路層能更好地適應(yīng)多種局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，802 委員會(huì)就將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個(gè)子層：邏輯鏈路控制 LLC (Logical Link Control)子層媒體接入控制 MAC (Medium Access Control)子層

7、。n與接入到傳輸媒體有關(guān)的內(nèi)容都放在 MAC子層，而 LLC 子層則與傳輸媒體無關(guān)，不管采用何種協(xié)議的局域網(wǎng)對(duì) LLC 子層來說都是透明的 局域網(wǎng)對(duì) LLC 子層是透明的 局 域 網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層物理層站點(diǎn) 1網(wǎng)絡(luò)層物理層邏輯鏈路控制LLCLLC媒體接入控制MACMAC數(shù)據(jù)鏈路層站點(diǎn) 2以后一般不考慮 LLC 子層 n由于TCP/IP 體系經(jīng)常使用的局域網(wǎng)是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 標(biāo)準(zhǔn)中的幾種局域網(wǎng)，因此現(xiàn)在 802 委員會(huì)制定的邏輯鏈路控制子層 LLC（即 802.2 標(biāo)準(zhǔn)）的作用已經(jīng)不大了。n很多廠商生產(chǎn)的網(wǎng)卡上就僅裝有 MAC 協(xié)議而沒有 LLC 協(xié)議。 2. 網(wǎng)卡

8、的作用 n網(wǎng)絡(luò)接口板又稱為通信適配器(adapter)或網(wǎng)絡(luò)接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“網(wǎng)卡”。 n網(wǎng)卡的重要功能：進(jìn)行串行/并行轉(zhuǎn)換。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。在計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)安裝設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。 計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)卡和局域網(wǎng)進(jìn)行通信 CPU高速緩存存儲(chǔ)器I/O 總線計(jì)算機(jī)至局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口卡（網(wǎng)卡）串行通信并行通信n最初的以太網(wǎng)是將許多計(jì)算機(jī)都連接到一根總線上。當(dāng)初認(rèn)為這樣的連接方法既簡(jiǎn)單又可靠，因?yàn)榭偩€上沒有有源器件。 3. CSMA/CD 協(xié)議 B向 D發(fā)送數(shù)據(jù) C D A E匹配電阻（用來吸收總線上傳播的信號(hào)）匹配電阻不接受不接受不接受接受B只

9、有 D 接受B 發(fā)送的數(shù)據(jù)以太網(wǎng)的廣播方式發(fā)送 n總線上的每一個(gè)工作的計(jì)算機(jī)都能檢測(cè)到 B 發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。 n由于只有計(jì)算機(jī) D 的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫入的地址一致，因此只有 D 才接收這個(gè)數(shù)據(jù)幀。 n其他所有的計(jì)算機(jī)（A, C 和 E）都檢測(cè)到不是發(fā)送給它們的數(shù)據(jù)幀，因此就丟棄這個(gè)數(shù)據(jù)幀而不能夠收下來。n具有廣播特性的總線上實(shí)現(xiàn)了一對(duì)一的通信。 為了通信的簡(jiǎn)便以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施 n采用較為靈活的無連接的工作方式，即不必先建立連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。 n以太網(wǎng)對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進(jìn)行編號(hào)，也不要求對(duì)方發(fā)回確認(rèn)。這樣做的理由是局域網(wǎng)信道的質(zhì)量很好，因信道質(zhì)量產(chǎn)生差錯(cuò)的概率是很小的。 以太網(wǎng)提

10、供的服務(wù) n以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠的交付，即盡最大努力的交付。n當(dāng)目的站收到有差錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀時(shí)就丟棄此幀，其他什么也不做。差錯(cuò)的糾正由高層來決定。n如果高層發(fā)現(xiàn)丟失了一些數(shù)據(jù)而進(jìn)行重傳，但以太網(wǎng)并不知道這是一個(gè)重傳的幀，而是當(dāng)作一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送。 載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞檢測(cè)CSMA/CDnCSMA/CD 表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。n“多點(diǎn)接入”表示許多計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線上。n“載波監(jiān)聽”是指每一個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測(cè)一下總線上是否有其他計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有，則暫時(shí)不要發(fā)送數(shù)據(jù)

11、，以免發(fā)生碰撞。 n總線上并沒有什么“載波”。因此， “載波監(jiān)聽”就是用電子技術(shù)檢測(cè)總線上有沒有其他計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。 碰撞檢測(cè)n“碰撞檢測(cè)”就是計(jì)算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測(cè)信道上的信號(hào)電壓大小。n當(dāng)幾個(gè)站同時(shí)在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，總線上的信號(hào)電壓擺動(dòng)值將會(huì)增大（互相疊加）。n當(dāng)一個(gè)站檢測(cè)到的信號(hào)電壓擺動(dòng)值超過一定的門限值時(shí)，就認(rèn)為總線上至少有兩個(gè)站同時(shí)在發(fā)送數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了碰撞。n所謂“碰撞”就是發(fā)生了沖突。因此“碰撞檢測(cè)”也稱為“沖突檢測(cè)”。檢測(cè)到碰撞后n在發(fā)生碰撞時(shí)，總線上傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生了嚴(yán)重的失真，無法從中恢復(fù)出有用的信息來。n每一個(gè)正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站，一旦發(fā)現(xiàn)總線上出現(xiàn)了碰撞，就要立即停止

12、發(fā)送，免得繼續(xù)浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，然后等待一段隨機(jī)時(shí)間后再次發(fā)送。電磁波在總線上的有限傳播速率的影響 n當(dāng)某個(gè)站監(jiān)聽到總線是空閑時(shí)，也可能總線并非真正是空閑的。 nA 向 B 發(fā)出的信息，要經(jīng)過一定的時(shí)間后才能傳送到 B。nB 若在 A 發(fā)送的信息到達(dá) B 之前發(fā)送自己的幀(因?yàn)檫@時(shí) B 的載波監(jiān)聽檢測(cè)不到 A 所發(fā)送的信息)，則必然要在某個(gè)時(shí)間和 A 發(fā)送的幀發(fā)生碰撞。n碰撞的結(jié)果是兩個(gè)幀都變得無用。 1 kmABt碰撞t = 2 A 檢測(cè)到發(fā)生碰撞 t = B 發(fā)送數(shù)據(jù)B 檢測(cè)到發(fā)生碰撞 t = t = 0單程端到端傳播時(shí)延記為 1 kmABt碰撞t = B 檢測(cè)到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)t = / 2

13、發(fā)生碰撞t = 2 A 檢測(cè)到發(fā)生碰撞 t = B 發(fā)送數(shù)據(jù)B 檢測(cè)到發(fā)生碰撞 t = ABABAB t = 0 A 檢測(cè)到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)ABt = 0t = B 檢測(cè)到發(fā)生碰撞停止發(fā)送STOPt = 2 A 檢測(cè)到發(fā)生碰撞STOPAB單程端到端傳播時(shí)延記為 重要特性n使用 CSMA/CD 協(xié)議的以太網(wǎng)不能進(jìn)行全雙工通信而只能進(jìn)行雙向交替通信（半雙工通信）。n每個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時(shí)間內(nèi)，存在著遭遇碰撞的可能性。 n這種發(fā)送的不確定性使整個(gè)以太網(wǎng)的平均通信量遠(yuǎn)小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率4. 爭(zhēng)用期n最先發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過時(shí)間 2 （兩倍的端到端往返時(shí)延）就可知道發(fā)送的數(shù)

14、據(jù)幀是否遭受了碰撞。n以太網(wǎng)的端到端往返時(shí)延 2 稱為爭(zhēng)用期，或碰撞窗口。n經(jīng)過爭(zhēng)用期這段時(shí)間還沒有檢測(cè)到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會(huì)發(fā)生碰撞。 二進(jìn)制指數(shù)類型退避算法 (truncated binary exponential type)n發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，要推遲（退避）一個(gè)隨機(jī)時(shí)間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。確定基本退避時(shí)間，一般是取為爭(zhēng)用期 2。定義參數(shù) k ，k 10，即 k = Min重傳次數(shù), 10從整數(shù)集合0,1, (2k 1)中隨機(jī)地取出一個(gè)數(shù)，記為 r。重傳所需的時(shí)延就是 r 倍的基本退避時(shí)間。當(dāng)重傳達(dá) 16 次仍不能成功時(shí)即丟棄該幀，并向高層報(bào)告。 爭(zhēng)用期的長(zhǎng)度 n以太網(wǎng)取

15、51.2 s 為爭(zhēng)用期的長(zhǎng)度。n對(duì)于 10 Mb/s 以太網(wǎng)，在爭(zhēng)用期內(nèi)可發(fā)送512 bit，即 64 字節(jié)。n以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，若前 64 字節(jié)沒有發(fā)生沖突，則后續(xù)的數(shù)據(jù)就不會(huì)發(fā)生沖突。 最短有效幀長(zhǎng) n如果發(fā)生沖突，就一定是在發(fā)送的前 64 字節(jié)之內(nèi)。 n由于一檢測(cè)到?jīng)_突就立即中止發(fā)送，這時(shí)已經(jīng)發(fā)送出去的數(shù)據(jù)一定小于 64 字節(jié)。 n以太網(wǎng)規(guī)定了最短有效幀長(zhǎng)為 64 字節(jié)，凡長(zhǎng)度小于 64 字節(jié)的幀都是由于沖突而異常中止的無效幀。 強(qiáng)化碰撞 n當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了碰撞時(shí)，除了立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)外，還要再繼續(xù)發(fā)送若干比特的人為干擾信號(hào)(jamming signal)，以便讓所有用戶都

16、知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞。 數(shù)據(jù)幀干擾信號(hào) TJ人為干擾信號(hào) ABTBt B 發(fā)送數(shù)據(jù)A 檢測(cè)到?jīng)_突開始沖突信道占用時(shí)間A 發(fā)送數(shù)據(jù)B 也能夠檢測(cè)到?jīng)_突，并立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)幀，接著就發(fā)送干擾信號(hào)。這里為了簡(jiǎn)單起見，只畫出 A 發(fā)送干擾信號(hào)的情況。傳統(tǒng)以太網(wǎng)的連接方法 n傳統(tǒng)以太網(wǎng)可使用的傳輸媒體有四種：銅纜（粗纜或細(xì)纜）銅線（雙絞線）光纜n這樣，以太網(wǎng)就有四種不同的物理層。 10BASE5粗纜10BASE2細(xì)纜10BASE-T雙絞線10BASE-F光纜以太網(wǎng)媒體接入控制 MAC銅纜或銅線連接到以太網(wǎng)的示意圖 主機(jī)箱主機(jī)箱主機(jī)箱雙絞線集線器BNC T 型接頭收發(fā)器電纜網(wǎng)卡插入式分接頭MAUMDI保

17、護(hù)外層外導(dǎo)體屏蔽層內(nèi)導(dǎo)體收發(fā)器DB-15連接器BNC 連接器插口RJ-45插頭10BASE5粗纜10BASE2細(xì)纜10BASE-T雙絞線細(xì)纜以太網(wǎng) 10BASE2 n用更便宜的直徑為 5 mm 的細(xì)同軸電纜(特性阻抗仍為 50 W)，可代替粗同軸電纜。 n將媒體連接單元 MAU 和媒體相關(guān)接口 MDI 都安裝在網(wǎng)卡上，取消了外部的 AUI電纜。 n細(xì)纜直接用標(biāo)準(zhǔn) BNC T 型接頭連接到網(wǎng)卡上的 BNC 連接器的插口。 網(wǎng)卡的功能 n數(shù)據(jù)的封裝與解封 發(fā)送時(shí)將上一層交下來的數(shù)據(jù)加上首部和尾部，成為以太網(wǎng)的幀。接收時(shí)將以太網(wǎng)的幀剝?nèi)ナ撞亢臀膊?，然后送交上一層?n鏈路管理 主要是 CSMA/CD

18、 協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。 n編碼與譯碼 即曼徹斯特編碼與譯碼。 星形網(wǎng) 10BASE-T n不用電纜而使用無屏蔽雙絞線。每個(gè)站需要用兩對(duì)雙絞線，分別用于發(fā)送和接收。n在星形網(wǎng)的中心則增加了一種可靠性非常高的設(shè)備，叫做集線器(hub)。 n集線器使用了大規(guī)模集成電路芯片，因此這樣的硬件設(shè)備的可靠性已大大提高了。 以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位n10BASE-T 的通信距離稍短，每個(gè)站到集線器的距離不超過 100 m。n這種 10 Mb/s 速率的無屏蔽雙絞線星形網(wǎng)的出現(xiàn)，既降低了成本，又提高了可靠性。 n10BASE-T 雙絞線以太網(wǎng)的出現(xiàn)，是局域網(wǎng)發(fā)展史上的一個(gè)非常重要的里程碑，它為以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地

19、位奠定了牢固的基礎(chǔ)。 集線器的一些特點(diǎn) n集線器是使用電子器件來模擬實(shí)際電纜線的工作，因此整個(gè)系統(tǒng)仍然像一個(gè)傳統(tǒng)的以太網(wǎng)那樣運(yùn)行。 n使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個(gè)總線網(wǎng)，各工作站使用的還是 CSMA/CD 協(xié)議，并共享邏輯上的總線。 n集線器很像一個(gè)多端口的轉(zhuǎn)發(fā)器，工作在物理層。 具有三個(gè)端口的集線器 集線器網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站網(wǎng)卡工作站雙絞線架設(shè)局域網(wǎng)的硬件設(shè)備 網(wǎng)絡(luò)適配器（網(wǎng)卡）網(wǎng)卡又名網(wǎng)絡(luò)適配器（Network Interface Card），簡(jiǎn)稱NIC。它是計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)線纜之間的物理接口，是一個(gè)獨(dú)立的附加接口電路。任何的計(jì)算機(jī)要想連入網(wǎng)絡(luò)就必須確保在主板上接入網(wǎng)卡。網(wǎng)卡的作用是將

20、計(jì)算機(jī)要發(fā)送的數(shù)據(jù)整理分解為數(shù)據(jù)包，轉(zhuǎn)換成串行的光信號(hào)或電信號(hào)送至網(wǎng)線上傳輸；同樣也把網(wǎng)線上傳過來的信號(hào)整理轉(zhuǎn)換成并行的數(shù)字信號(hào)，提供給計(jì)算機(jī)。 架設(shè)局域網(wǎng)的硬件設(shè)備局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì) n雙絞線 雙絞線電纜可以分為兩類：屏蔽型雙絞線（STP）和非屏蔽型雙絞線（UTP） n同軸電纜 同軸電纜由內(nèi)、外兩個(gè)導(dǎo)體組成，且這兩個(gè)導(dǎo)體是同軸線的，所以稱為同軸電纜 n光導(dǎo)纖維 光導(dǎo)纖維簡(jiǎn)稱為光纖 。光纖由纖芯、包層及護(hù)套組成。纖芯由玻璃或塑料組成，包層則是玻璃的，使光信號(hào)可以反射回去，沿著光纖傳輸 架設(shè)局域網(wǎng)的硬件設(shè)備集線器集線器的英文稱為“Hub”。它的主要功能是對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行再生整形放大，以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的

21、傳輸距離，所以它具有在物理上擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的功能，屬于物理層設(shè)備。集線器可以把所有節(jié)點(diǎn)集中在以它為中心的節(jié)點(diǎn)上，不具備任何智能，它只是簡(jiǎn)單的把電信號(hào)放大，然后轉(zhuǎn)發(fā)給所有接口。 n集線器通常具有如下功能和特性：可以是星型以太網(wǎng)的中央節(jié)點(diǎn)，工作在物理層；對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行再生整形放大，以擴(kuò)大此信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離；一般采用RJ-45標(biāo)準(zhǔn)接口；以廣播的方式傳送數(shù)據(jù)；無過濾功能，無路徑檢測(cè)功能；不同速率的集線器不能級(jí)聯(lián)；所連接的客戶端都在一個(gè)沖突域中架設(shè)局域網(wǎng)的硬件設(shè)備交換機(jī) 交換機(jī)（Switch）又稱為網(wǎng)橋。 在外形上交換機(jī)和集線器很相似，并且都應(yīng)用于局域網(wǎng)，但是交換機(jī)是一個(gè)擁有智能和學(xué)習(xí)能力的設(shè)備。 交換

22、機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)后可以在短時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)掌握此網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)以及與它相連計(jì)算機(jī)的相關(guān)信息，并且可對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，而后將數(shù)據(jù)包送至與目的主機(jī)相連的接口。 因此交換機(jī)比集線器傳輸速度更快，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜。架設(shè)局域網(wǎng)的硬件設(shè)備n交換機(jī)通常具有如下功能和特性： 可以是星型以太網(wǎng)的中央節(jié)點(diǎn)，工作在數(shù)據(jù)鏈路層；可以過濾接收到的信號(hào)，并把有效傳輸信息按照相關(guān)路徑送至目的端口；一般采用RJ-45標(biāo)準(zhǔn)接口；參照每個(gè)計(jì)算機(jī)的接入位置，有目的的傳送數(shù)據(jù)；有過濾功能和路徑檢測(cè)功能；不同類型的交換機(jī)和集線器可以相互級(jí)聯(lián)；所連接的客戶端都在一個(gè)獨(dú)自的沖突域中。以太網(wǎng)的 MAC 層 MAC 層的硬件地址 n在局域網(wǎng)中，硬件地

23、址又稱為物理地址，或 MAC 地址。 n802 標(biāo)準(zhǔn)所說的“地址”嚴(yán)格地講應(yīng)當(dāng)是每一個(gè)站的“名字”或標(biāo)識(shí)符。 n但鑒于大家都早已習(xí)慣了將這種 48 bit 的“名字”稱為“地址”，所以本書也采用這種習(xí)慣用法，盡管這種說法并不太嚴(yán)格。MAC地址MAC 層的硬件地址n“名字指出我們所要尋找的那個(gè)資源，地址指出那個(gè)資源在何處，路由告訴我們?nèi)绾蔚竭_(dá)該處?！眓嚴(yán)格講，名字應(yīng)當(dāng)與系統(tǒng)的所在地?zé)o關(guān)，通常簡(jiǎn)稱“地址”EUI-48n機(jī)構(gòu)惟一標(biāo)識(shí)符OUI是6個(gè)字節(jié)中的前3個(gè)字節(jié)（即高位24bit）n目前的價(jià)格是1250美元買一個(gè)地址塊。例如，3Com公司生產(chǎn)網(wǎng)卡的前3個(gè)字節(jié)是02-60-8C。n地址字段中的后3個(gè)

24、字節(jié)是由廠家自行指派，稱為擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符，要保證沒有重復(fù)地址n生產(chǎn)網(wǎng)卡時(shí)這種6字節(jié)的MAC地址已經(jīng)被固化在網(wǎng)卡的只讀存儲(chǔ)器（ROM）中n“MAC”地址實(shí)際上就是網(wǎng)卡地址或網(wǎng)卡標(biāo)識(shí)符EUI-48第 1最高位最先發(fā)送最低位最高位最低位最后發(fā)送00110101 01111011 00010010 00000000 00000000 00000001最低位最先發(fā)送最高位最低位最高位最后發(fā)送機(jī)構(gòu)惟一標(biāo)志符 OUI擴(kuò)展標(biāo)志符高位在前低位在前十六進(jìn)制表示的 EUI-48 地址： AC-DE-48-00-00-80二進(jìn)制表示的 EUI-48 地址：第 1 字節(jié)第 6 字節(jié)I/G 比特I/G 比特字節(jié)順序第 2第

25、3第 4第 5第 6第 1字節(jié)順序第 2第 3第 4第 5第 610101100 11011110 01001000 00000000 00000000 10000000802.5802.6802.3802.4802.5802.6網(wǎng)卡上的硬件地址 路由器1A-24-F6-54-1B-0E00-00-A2-A4-2C-0220-60-8C-C7-75-2A08-00-20-47-1F-E420-60-8C-11-D2-F6路由器由于同時(shí)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，因此它有兩塊網(wǎng)卡和兩個(gè)硬件地址。 網(wǎng)卡檢查 MAC 地址 n網(wǎng)卡從網(wǎng)絡(luò)上每收到一個(gè) MAC 幀就首先用硬件檢查 MAC 幀中的 MAC 地址.如

26、果是發(fā)往本站的幀則收下，然后再進(jìn)行其他的處理。否則就將此幀丟棄，不再進(jìn)行其他的處理。n“發(fā)往本站的幀”包括以下三種幀： 單播(unicast)幀（一對(duì)一）廣播(broadcast)幀（一對(duì)全體）多播(multicast)幀（一對(duì)多）兩種不同的 MAC 幀格式 n常用的以太網(wǎng)MAC幀格式有兩種標(biāo)準(zhǔn) ：DIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)IEEE 的 802.3 標(biāo)準(zhǔn)n最常用的 MAC 幀是以太網(wǎng) V2 的格式。MAC 幀字節(jié)6624IP 層物理層目的地址源地址長(zhǎng)度/類型FCSMAC 層10101010101010 10101010101010101011前同步碼幀開始定界符7 字節(jié)1 字節(jié)8 字

27、節(jié)插入數(shù) 據(jù)MAC 子層IP 層LLC 子層802.2LLC 幀當(dāng)長(zhǎng)度/類型字段表示長(zhǎng)度時(shí) 802.3MAC 幀以太網(wǎng) V2 MAC 幀這種 802.3 + 802.2 幀已經(jīng)較少使用目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6624字節(jié)46 150043 1497111DSAP SSAP111 控制 數(shù) 據(jù)字節(jié)DSAPSSAP控制IP 數(shù)據(jù)報(bào)IP 數(shù)據(jù)報(bào)MAC 幀物理層MAC 層IP 層以太網(wǎng) V2 MAC 幀目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式目的地址字段 6 字節(jié)MAC 幀物理層MAC 層IP 層以太網(wǎng) V2 MAC 幀目的地址源地址類

28、型數(shù) 據(jù)FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式源地址字段 6 字節(jié)MAC 幀物理層MAC 層IP 層以太網(wǎng) V2 MAC 幀目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式類型字段 2 字節(jié)類型字段用來標(biāo)志上一層使用的是什么協(xié)議，以便把收到的 MAC 幀的數(shù)據(jù)上交給上一層的這個(gè)協(xié)議。 MAC 幀物理層MAC 層IP 層以太網(wǎng) V2 MAC 幀目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式數(shù)據(jù)字段 46 1500 字節(jié)數(shù)據(jù)字段的正式名稱是 MAC 客戶數(shù)

29、據(jù)字段最小長(zhǎng)度 64 字節(jié) 18 字節(jié)的首部和尾部 = 數(shù)據(jù)字段的最小長(zhǎng)度 MAC 幀物理層MAC 層IP 層以太網(wǎng) V2 MAC 幀目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式FCS 字段 4 字節(jié)當(dāng)傳輸媒體的誤碼率為 1108 時(shí)，MAC 子層可使未檢測(cè)到的差錯(cuò)小于 11014。 當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度小于 46 字節(jié)時(shí)，應(yīng)在數(shù)據(jù)字段的后面加入整數(shù)字節(jié)的填充字段，以保證以太網(wǎng)的 MAC 幀長(zhǎng)不小于 64 字節(jié)。 MAC 幀物理層MAC 層IP 層以太網(wǎng) V2 MAC 幀目的地址源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6624字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)以太

30、網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式10101010101010 10101010101010101011前同步碼幀開始定界符7 字節(jié)1 字節(jié)8 字節(jié)插入在幀的前面插入的 8 字節(jié)中的第一個(gè)字段共 7 個(gè)字節(jié)，是前同步碼，用來迅速實(shí)現(xiàn) MAC 幀的比特同步。第二個(gè)字段是幀開始定界符，表示后面的信息就是MAC 幀。 為了達(dá)到比特同步，在傳輸媒體上實(shí)際傳送的要比 MAC 幀還多 8 個(gè)字節(jié)n數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度與長(zhǎng)度字段的值不一致；n幀的長(zhǎng)度不是整數(shù)個(gè)字節(jié)；n用收到的幀檢驗(yàn)序列 FCS 查出有差錯(cuò)；n數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度不在 46 1500 字節(jié)之間。n有效的 MAC 幀長(zhǎng)度為 64 1518 字節(jié)之間。n對(duì)于檢查出

31、的無效 MAC 幀就簡(jiǎn)單地丟棄。以太網(wǎng)不負(fù)責(zé)重傳丟棄的幀。 無效的 MAC 幀 n幀間最小間隔為 9.6 s，相當(dāng)于 96 bit 的發(fā)送時(shí)間。n一個(gè)站在檢測(cè)到總線開始空閑后，還要等待 9.6 s 才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)。n這樣做是為了使剛剛收到數(shù)據(jù)幀的站的接收緩存來得及清理，做好接收下一幀的準(zhǔn)備。 幀間最小間隔 n用多個(gè)集線器可連成更大的局域網(wǎng) 擴(kuò)展的局域網(wǎng) 在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng) 集線器集線器一系二系集線器三系三個(gè)獨(dú)立的碰撞域n用多個(gè)集線器可連成更大的局域網(wǎng) 擴(kuò)展的局域網(wǎng) 在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng) 一系二系三系集線器集線器集線器集線器主干集線器n優(yōu)點(diǎn)使原來屬于不同碰撞域的局域網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行跨碰撞域的

32、通信。擴(kuò)大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。n缺點(diǎn)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。 用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng) n在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)是使用網(wǎng)橋。n網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù) MAC 幀的目的地址對(duì)收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。n網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí)，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(gè)端口 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng) 1. 網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 站表端口管理 軟件網(wǎng)橋協(xié)議 實(shí)體端口 1端口 2緩存網(wǎng)段 B網(wǎng)段 A111222站地址 端口網(wǎng)橋網(wǎng)橋例題MAC1 MAC2MAC3MAC4

33、MAC5端口n過濾通信量。 n擴(kuò)大了物理范圍。n提高了可靠性。n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)。 使用網(wǎng)橋帶來的好處 n存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)增加了時(shí)延。 n在MAC 子層并沒有流量控制功能。 n具有不同 MAC 子層的網(wǎng)段橋接在一起時(shí)時(shí)延更大。n網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多(不超過幾百個(gè))和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時(shí)還會(huì)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。 使用網(wǎng)橋帶來的缺點(diǎn) 用戶層IPMAC站 1用戶層IPMAC站 2物理層網(wǎng)橋 1網(wǎng)橋 2AB用戶數(shù)據(jù)IP-HMAC-HMAC-TDL-HDL-T 物理層DLR

34、MAC物理層物理層DLRMAC物理層物理層LANLAN兩個(gè)網(wǎng)橋之間還可使用一段點(diǎn)到點(diǎn)鏈路 n集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，不對(duì)傳輸媒體進(jìn)行檢測(cè)。n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(diǎn)上網(wǎng)橋的接口很像一個(gè)網(wǎng)卡。但網(wǎng)橋卻沒有網(wǎng)卡。 n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（或轉(zhuǎn)發(fā)器）不同 n目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋(transparent bridge)。 n“透明”是指局域網(wǎng)上的站點(diǎn)并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個(gè)網(wǎng)橋，因?yàn)榫W(wǎng)橋?qū)Ω髡緛碚f是看不見的。 n透明網(wǎng)橋是一種即插即用設(shè)備，其標(biāo)準(zhǔn)是 IEEE 80

35、2.1D。 2. 透明網(wǎng)橋(1) 從端口 x 收到無差錯(cuò)的幀（如有差錯(cuò)即丟棄），在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找目的站 MAC 地址。 (2) 如有，則查找出到此 MAC 地址應(yīng)當(dāng)走的端口 d，然后進(jìn)行(3)，否則轉(zhuǎn)到(5)。(3) 如到這個(gè) MAC 地址去的端口 d = x，則丟棄此幀（因?yàn)檫@表示不需要經(jīng)過網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)）。否則從端口 d 轉(zhuǎn)發(fā)此幀。(4) 轉(zhuǎn)到(6)。(5) 向網(wǎng)橋除 x 以外的所有端口轉(zhuǎn)發(fā)此幀（這樣做可保證找到目的站）。(6) 如源站不在轉(zhuǎn)發(fā)表中，則將源站 MAC 地址加入到轉(zhuǎn)發(fā)表，登記該幀進(jìn)入網(wǎng)橋的端口號(hào)，設(shè)置計(jì)時(shí)器。然后轉(zhuǎn)到(8)。如源站在轉(zhuǎn)發(fā)表中，則執(zhí)行(7)。(7) 更新計(jì)時(shí)器。(8

36、) 等待新的數(shù)據(jù)幀。轉(zhuǎn)到(1)。網(wǎng)橋應(yīng)當(dāng)按照以下算法處理收到的幀和建立轉(zhuǎn)發(fā)表 n站地址：登記收到的幀的源 MAC 地址。n端口：登記收到的幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的端口號(hào)。n時(shí)間：登記收到的幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的時(shí)間。n轉(zhuǎn)發(fā)表中的 MAC 地址是根據(jù)源 MAC 地址寫入的，但在進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)是將此 MAC 地址當(dāng)作目的地址。如果網(wǎng)橋現(xiàn)在能夠從端口 x 收到從源地址 A 發(fā)來的幀，那么以后就可以從端口 x 將幀轉(zhuǎn)發(fā)到目的地址 A。 網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中登記以下三個(gè)信息 n透明網(wǎng)橋容易安裝，但網(wǎng)絡(luò)資源的利用不充分。n源路由(source route)網(wǎng)橋在發(fā)送幀時(shí)將詳細(xì)的路由信息放在幀的首部中。n源站以廣播方式向欲通信的目的站

37、發(fā)送一個(gè)發(fā)現(xiàn)幀，每個(gè)發(fā)現(xiàn)幀都記錄所經(jīng)過的路由。n發(fā)現(xiàn)幀到達(dá)目的站時(shí)就沿各自的路由返回源站。源站在得知這些路由后，從所有可能的路由中選擇出一個(gè)最佳路由。凡從該源站向該目的站發(fā)送的幀的首部，都必須攜帶源站所確定的這一路由信息。 3. 源路由網(wǎng)橋n1990 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。n交換式集線器常稱為以太網(wǎng)交換機(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）。n以太網(wǎng)交換機(jī)通常都有十幾個(gè)端口。因此，以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)多端口的網(wǎng)橋，可見交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層。4. 多端口網(wǎng)橋以太網(wǎng)交換機(jī) n以太網(wǎng)交換機(jī)的每個(gè)端口都直接與主機(jī)

38、相連，并且一般都工作在全雙工方式。n交換機(jī)能同時(shí)連通許多對(duì)的端口，使每一對(duì)相互通信的主機(jī)都能像獨(dú)占通信媒體那樣，進(jìn)行無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。 n以太網(wǎng)交換機(jī)由于使用了專用的交換結(jié)構(gòu)芯片，其交換速率就較高。 以太網(wǎng)交換機(jī)的特點(diǎn)n對(duì)于普通 10 Mb/s 的共享式以太網(wǎng)，若共有 N 個(gè)用戶，則每個(gè)用戶占有的平均帶寬只有總帶寬(10 Mb/s)的 N 分之一。n使用以太網(wǎng)交換機(jī)時(shí)，雖然在每個(gè)端口到主機(jī)的帶寬還是 10 Mb/s，但由于一個(gè)用戶在通信時(shí)是獨(dú)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(duì)于擁有 N 對(duì)端口的交換機(jī)的總?cè)萘繛?N10 Mb/s。這正是交換機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)。 獨(dú)占傳輸媒體的帶寬 用以

39、太網(wǎng)交換機(jī)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/s100 Mb/s100 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)路由器虛擬局域網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)概述以局域網(wǎng)交換機(jī)為基礎(chǔ)，通過交換機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)根據(jù)功能、部門、應(yīng)用等因素將設(shè)備或用戶組成虛擬工作組或邏輯網(wǎng)段的技術(shù)，其最大的特點(diǎn)是在組成邏輯網(wǎng)時(shí)無須考慮用戶或設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的物理位置。VLAN 可以在一個(gè)交換機(jī)或者跨交換機(jī)實(shí)現(xiàn)。 虛擬局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)虛擬局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn) 廣播風(fēng)暴防范 增強(qiáng)局域網(wǎng)的安全性 成本降低 簡(jiǎn)化項(xiàng)目管理或應(yīng)用管理 增加了網(wǎng)絡(luò)連接的靈活性 虛擬局域網(wǎng)VLAN的劃分 n根據(jù)端口來劃分VLAN n根據(jù)

40、MAC地址劃分VLAN n根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層劃分VLAN n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(gè) VLAN 的幀都有一個(gè)明確的標(biāo)識(shí)符，指明發(fā)送這個(gè)幀的工作站是屬于哪一個(gè) VLAN。n虛擬局域網(wǎng)其實(shí)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)。 虛擬局域網(wǎng) 虛擬局域網(wǎng)的概念以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的構(gòu)成 以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A

41、2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的構(gòu)成 當(dāng) B1 向 VLAN2 工作組內(nèi)成員發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，工作站 B2 和 B3 將會(huì)收到廣播的信息。以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的構(gòu)成 B1 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，工作站 A1, A2 和 C1都不會(huì)收到 B1 發(fā)出的廣播信息。 以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng)

42、VLAN1, 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(huì)因傳播過多的廣播信息(即“廣播風(fēng)暴”)而引起性能惡化。 n虛擬局域網(wǎng)協(xié)議允許在以太網(wǎng)的幀格式中插入一個(gè) 4 字節(jié)的標(biāo)識(shí)符，稱為 VLAN 標(biāo)記(tag)，用來指明發(fā)送該幀的工作站屬于哪一個(gè)虛擬局域網(wǎng)。 虛擬局域網(wǎng)使用的以太網(wǎng)幀格式 802.3MAC 幀字節(jié)66246 15004MAC 幀目地地址源地址長(zhǎng)度/類型數(shù) 據(jù)FCS長(zhǎng)度/類型 = 802.1Q 標(biāo)記類型 標(biāo)記控制信息 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 VID 2 字節(jié)2 字節(jié)插入 4 字節(jié)的 VLAN 標(biāo)記4

43、用戶優(yōu)先級(jí)CFI高速以太網(wǎng) 100BASE-T 以太網(wǎng)n速率達(dá)到或超過 100 Mb/s 的以太網(wǎng)稱為高速以太網(wǎng)。n在雙絞線上傳送 100 Mb/s 基帶信號(hào)的星型拓?fù)湟蕴W(wǎng)，仍使用 IEEE 802.3 的CSMA/CD 協(xié)議。100BASE-T 以太網(wǎng)又稱為快速以太網(wǎng)(Fast Ethernet)。 100BASE-T 以太網(wǎng)的特點(diǎn)n可在全雙工方式下工作而無沖突發(fā)生。因此，不使用 CSMA/CD 協(xié)議。nMAC 幀格式仍然是 802.3 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。n保持最短幀長(zhǎng)不變，但將一個(gè)網(wǎng)段的最大電纜長(zhǎng)度減小到 100 m。n幀間時(shí)間間隔從原來的 9.6 s 改為現(xiàn)在的 0.96 s。 三種不同的物

44、理層標(biāo)準(zhǔn) n100BASE-TX使用 2 對(duì) UTP 5 類線或屏蔽雙絞線 STP。 n100BASE-FX 使用 2 對(duì)光纖。 n100BASE-T4使用 4 對(duì) UTP 3 類線或 5 類線。 吉比特以太網(wǎng)n允許在 1 Gb/s 下全雙工和半雙工兩種方式工作。n使用 802.3 協(xié)議規(guī)定的幀格式。n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）。n與 10BASE-T 和 100BASE-T 技術(shù)向后兼容。吉比特以太網(wǎng)的物理層 n1000BASE-X 基于光纖通道的物理層：1000BASE-SX SX表示短波長(zhǎng)1000BASE-LX LX表示長(zhǎng)波長(zhǎng)1

45、000BASE-CX CX表示銅線n1000BASE-T 使用 4對(duì) 5 類線 UTP 載波延伸(carrier extension) n吉比特以太網(wǎng)在工作在半雙工方式時(shí)，就必須進(jìn)行碰撞檢測(cè)。 n由于數(shù)據(jù)率提高了，因此只有減小最大電纜長(zhǎng)度或增大幀的最小長(zhǎng)度，才能使參數(shù) a 保持為較小的數(shù)值。n吉比特以太網(wǎng)仍然保持一個(gè)網(wǎng)段的最大長(zhǎng)度為 100 m，但采用了“載波延伸”的辦法，使最短幀長(zhǎng)仍為 64 字節(jié)（這樣可以保持兼容性），同時(shí)將爭(zhēng)用時(shí)間增大為 512 字節(jié)。 在短 MAC 幀后面加上載波延伸 n凡發(fā)送的 MAC 幀長(zhǎng)不足 512 字節(jié)時(shí)，就用一些特殊字符填充在幀的后面，使MAC 幀的發(fā)送長(zhǎng)度增

46、大到 512 字節(jié)，但這對(duì)有效載荷并無影響。n接收端在收到以太網(wǎng)的 MAC 幀后，要將所填充的特殊字符刪除后才向高層交付。 目地地址源地址數(shù)據(jù)長(zhǎng)度數(shù) 據(jù)FCSMAC 幀的最小值 = 64 字節(jié)載波延伸前同步碼加上載波延伸使 MAC 幀長(zhǎng)度 = 爭(zhēng)用期長(zhǎng)度512 字節(jié)在以太網(wǎng)上實(shí)際傳輸?shù)膸L(zhǎng)全雙工方式 n當(dāng)吉比特以太網(wǎng)工作在全雙工方式時(shí)（即通信雙方可同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收數(shù)據(jù)），不使用載波延伸和分組突發(fā)。吉比特以太網(wǎng)的配置舉例 1 Gb/s 鏈路吉比特交換集線器百兆比特或吉比特集線器100 Mb/s 鏈路中央服務(wù)器10 吉比特以太網(wǎng)n10 吉比特以太網(wǎng)與 10 Mb/s，100 Mb/s 和 1 G

47、b/s 以太網(wǎng)的幀格式完全相同。n10 吉比特以太網(wǎng)還保留了 802.3 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的以太網(wǎng)最小和最大幀長(zhǎng)，便于升級(jí)。n10 吉比特以太網(wǎng)不再使用銅線而只使用光纖作為傳輸媒體。n10 吉比特以太網(wǎng)只工作在全雙工方式，因此沒有爭(zhēng)用問題，也不使用 CSMA/CD 協(xié)議。 吉比特以太網(wǎng)的物理層 n局域網(wǎng)物理層 LAN PHY。局域網(wǎng)物理層的數(shù)據(jù)率是 10.000 Gb/s。n可選的廣域網(wǎng)物理層 WAN PHY。廣域網(wǎng)物理層具有另一種數(shù)據(jù)率，這是為了和所謂的“Gb/s”的 SONET/SDH（即OC-192/STM-64）相連接。為了使 10 吉比特以太網(wǎng)的幀能夠插入到 OC-192/STM-64 幀的

48、有效載荷中，就要使用可選的廣域網(wǎng)物理層，其數(shù)據(jù)率為 9.95328 Gb/s。 端到端的以太網(wǎng)傳輸 n10 吉比特以太網(wǎng)的出現(xiàn)，以太網(wǎng)的工作范圍已經(jīng)從局域網(wǎng)（校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)）擴(kuò)大到城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)了端到端的以太網(wǎng)傳輸。n這種工作方式的好處是： 成熟的技術(shù)互操作性很好在廣域網(wǎng)中使用以太網(wǎng)時(shí)價(jià)格便宜。統(tǒng)一的幀格式簡(jiǎn)化了操作和管理。 以太網(wǎng)從 10 Mb/s 到10 Gb/s 的演進(jìn) n以太網(wǎng)從 10 Mb/s 到 10 Gb/s 的演進(jìn)證明了以太網(wǎng)是：n可擴(kuò)展的（從 10 Mb/s 到 10 Gb/s）。n靈活的（多種傳輸媒體、全/半雙工、共享/交換）。n易于安裝。n穩(wěn)健性好。 局域網(wǎng)主要

49、技術(shù)以太網(wǎng)（Ethernet）令牌環(huán)（Token Ring）FDDI（Fiber Distributed Data Interf，光纖分布式數(shù)據(jù)接口） 局域網(wǎng)主要技術(shù)n1 以太網(wǎng)系列 標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng) n按 IEEE802.3規(guī)范生產(chǎn)的以太網(wǎng)產(chǎn)品簡(jiǎn)稱為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng) n標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)在物理層可以使用粗同軸電纜、細(xì)同軸電纜、非屏蔽雙絞線、屏蔽雙絞線、光纖等多種傳輸介質(zhì)， n10BASE-5稱為粗纜以太網(wǎng) n10Base-2 又稱為細(xì)纜以太網(wǎng) n10BASE-T 局域網(wǎng)主要技術(shù)n以太網(wǎng)系列快速以太網(wǎng) nIEEE802.3u，可支持100M 的數(shù)據(jù)傳輸速率 n100Mbps快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)可分為：100BASE-T

50、X、100BASE-FX、100BASE-T4千兆以太網(wǎng) n允許在全雙工和半雙工兩種方式下工作。 n使用802.3協(xié)議規(guī)定的幀格式。 n在半雙工下使用CSMA/CD協(xié)議。 n與10Base-T和100Base-T兼容。 萬兆以太網(wǎng) n與10Mb/s、100Mb/s、1Gb/s 以太網(wǎng)的幀格式完全相同。 n只使用光纖作為傳輸媒體。 n只工作在全雙工方式下。局域網(wǎng)主要技術(shù)2 令牌環(huán)網(wǎng) IEEE 802.5標(biāo)準(zhǔn)定義了令牌環(huán)網(wǎng)的國(guó)際規(guī)范 令牌環(huán)網(wǎng)在物理層提供4Mbps和16Mbps兩種傳輸速率；支持 STP/UTP雙絞線和光纖作為傳輸介質(zhì)，但較多的是采用STP，使用STP時(shí)計(jì)算機(jī)和集線器的最大距離可達(dá)

51、100m，使用 UTP時(shí)這個(gè)距離為 45m。 3 FDDI 以光纖為傳輸介質(zhì)，傳輸速率可達(dá) 100Mbps，采用單環(huán)和雙環(huán)兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。但為了提高網(wǎng)的健壯性，大多采用雙環(huán)結(jié)構(gòu) 局域網(wǎng)主要技術(shù)4 無線局域網(wǎng) 無線局域網(wǎng)（Wireless Local Area Network，WLAN）使計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)之間可以在一個(gè)特定范圍內(nèi)進(jìn)行快速的無線通信，因而在與便攜式設(shè)備的互相促進(jìn)中獲得快速發(fā)展，等到了廣泛應(yīng)用。通過射頻（Radio Frequency，RF）技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。WLAN設(shè)備通過諸如展頻（Spread Spectrum）或正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency

52、-Division Multiplexing，OFDM）這樣的技術(shù)將數(shù)據(jù)信號(hào)在特定頻率的電磁波中進(jìn)行傳送。 在WLAN網(wǎng)絡(luò)中包含以下組件： n工作站 n無線AP（無線接入點(diǎn)） 無線局域網(wǎng) 無線局域網(wǎng)的組成n有固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線局域網(wǎng)基本服務(wù)集 BSS擴(kuò)展的服務(wù)集 ESS基本服務(wù)集 BSSAB漫游接入點(diǎn) AP接入點(diǎn) AP分配系統(tǒng) DS門橋門橋802.x局域網(wǎng)因特網(wǎng)n有固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線局域網(wǎng)基本服務(wù)集BSS擴(kuò)展的服務(wù)集 ESS基本服務(wù)集BSSAB接入點(diǎn) AP接入點(diǎn) AP分配系統(tǒng) DS門橋門橋802.x局域網(wǎng)因特網(wǎng)一個(gè)基本服務(wù)集 BSS 包括一個(gè)基站和若干個(gè)移動(dòng)站，所有的站在本 BSS 以內(nèi)都可以

53、直接通信，但在和本 BSS 以外的站通信時(shí)都要通過本 BSS 的基站。 n有固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線局域網(wǎng)基本服務(wù)集BSS擴(kuò)展的服務(wù)集 ESS基本服務(wù)集BSSAB接入點(diǎn) AP接入點(diǎn) AP分配系統(tǒng) DS門橋門橋802.x局域網(wǎng)因特網(wǎng)基本服務(wù)集中的基站叫做接入點(diǎn) AP (Access Point)其作用和網(wǎng)橋相似。擴(kuò)展的服務(wù)集 ESS基本服務(wù)集BSS基本服務(wù)集BSSAB接入點(diǎn) AP接入點(diǎn) AP分配系統(tǒng) DS門橋門橋802.x局域網(wǎng)因特網(wǎng)一個(gè)基本服務(wù)集可以是孤立的，也可通過接入點(diǎn) AP連接到一個(gè)主干分配系統(tǒng) DS (Distribution System)，然后再接入到另一個(gè)基本服務(wù)集，構(gòu)成擴(kuò)展的服務(wù)集E

54、SS (Extended Service Set)。擴(kuò)展的服務(wù)集 ESS基本服務(wù)集BSS基本服務(wù)集BSSAB接入點(diǎn) AP接入點(diǎn) AP分配系統(tǒng) DS門橋門橋802.x局域網(wǎng)因特網(wǎng)ESS 還可通過叫做門橋(portal)為無線用戶提供到非 802.11 無線局域網(wǎng)（例如，到有線連接的因特網(wǎng)）的接入。門橋的作用就相當(dāng)于一個(gè)網(wǎng)橋。 擴(kuò)展的服務(wù)集 ESS基本服務(wù)集BSS基本服務(wù)集BSSAB接入點(diǎn) AP接入點(diǎn) AP分配系統(tǒng) DS門橋門橋802.x局域網(wǎng)因特網(wǎng)移動(dòng)站 A 從某一個(gè)基本服務(wù)集漫游到另一個(gè)基本服務(wù)集，而仍然可保持與另一個(gè)移動(dòng)站 B 進(jìn)行通信。 無固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線局域網(wǎng)自組網(wǎng)絡(luò)(ad hoc n

55、etwork) 自組網(wǎng)絡(luò)AEDCBF源結(jié)點(diǎn)目的結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)n自組網(wǎng)絡(luò)沒有上述基本服務(wù)集中的接入點(diǎn) AP 而是由一些處于平等狀態(tài)的移動(dòng)站之間相互通信組成的臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)。 移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景 n在軍事領(lǐng)域中，攜帶了移動(dòng)站的戰(zhàn)士可利用臨時(shí)建立的移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。n這種組網(wǎng)方式也能夠應(yīng)用到作戰(zhàn)的地面車輛群和坦克群，以及海上的艦艇群、空中的機(jī)群。 n當(dāng)出現(xiàn)自然災(zāi)害時(shí)，在搶險(xiǎn)救災(zāi)時(shí)利用移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行及時(shí)的通信往往很有效的， 移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng) IP 并不相同 n移動(dòng) IP 技術(shù)使漫游的主機(jī)可以用多種方式連接到因特網(wǎng)。n移動(dòng) IP 的核心網(wǎng)絡(luò)功能仍然是基于在固定互聯(lián)網(wǎng)中一直在使用的各種

56、路由選擇協(xié)議。n移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)是將移動(dòng)性擴(kuò)展到無線領(lǐng)域中的自治系統(tǒng)，它具有自己特定的路由選擇協(xié)議，并且可以不和因特網(wǎng)相連。 802.11 標(biāo)準(zhǔn)中的物理層n1997 年 IEEE 制訂出無線局域網(wǎng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的第一部分，802.11。在1999年又制訂了剩下的兩部分，802.11a 和 802.11b。n802.11 的物理層有以下三種實(shí)現(xiàn)方法：跳頻擴(kuò)頻 FHSS直接序列擴(kuò)頻 DSSS紅外線 IR 802.11 標(biāo)準(zhǔn)中的物理層（續(xù)）n802.11a 的物理層工作在 5 GHz頻帶，采用正交頻分復(fù)用 OFDM，它也叫做多載波調(diào)制技術(shù)（載波數(shù)可多達(dá) 52 個(gè)）?？梢允褂玫臄?shù)據(jù)率為 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 和 56 Mb/s。 n802.11b 的物理層使用工作在 2.4 GHz 的直接序列擴(kuò)頻技術(shù)，數(shù)據(jù)率為 5.5 或 11 Mb/s。 802.11 標(biāo)準(zhǔn)中的