計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(第三版)蔡皖東西安電子科技大學(xué)出版社第四章

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)12022-3-17第四章第四章 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)22022-3-174.1 引言4.2 LLC協(xié)議4.3 以太網(wǎng)4.5 FDDI網(wǎng)4.6 100VG-AnyLAN網(wǎng)4.7 無線局域網(wǎng)4.4 令牌環(huán)網(wǎng)4.8 交換式網(wǎng)絡(luò)4.9 局域網(wǎng)互連計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)32022-3-17n 局域網(wǎng)局域網(wǎng)(LAN)(LAN)的定義：的定義：在小區(qū)域范圍內(nèi)，使多種數(shù)據(jù)通信設(shè)備連在一起，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信和資源共享的通信網(wǎng)絡(luò)。n LANLAN的特點(diǎn)：的特點(diǎn)：支持多種傳輸介質(zhì)：雙絞線、同軸電纜、光纖；成本低，安裝、擴(kuò)充及維護(hù)方便；往往為一個(gè)單位所擁有，自行建設(shè)，不對(duì)外提供服務(wù)

2、；覆蓋范圍小：房間、建筑物、園區(qū)范圍；高傳輸速率：10Mbps 10Gbps；低誤碼率：10-8 10-10 ；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)42022-3-17n 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間互連的幾何構(gòu)型，即指各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間互相連接的方式；n 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定網(wǎng)絡(luò)性能；n 不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在傳輸介質(zhì)的物理連接、介質(zhì)訪問控制方法上，形成了不同的特點(diǎn)；n 常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括： 總線型；環(huán)型；星型。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)52022-3-17n 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 各工作節(jié)點(diǎn)（包括服務(wù)器與工作站）均連在一條總線上，傳輸介質(zhì)通常采用同軸電纜。在需要分支的地方，電纜線上配有特制的分支插口。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)

3、網(wǎng)絡(luò)62022-3-17n 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 各節(jié)點(diǎn)通過環(huán)路接口連在一條閉合的環(huán)型通信線路中，傳輸介質(zhì)可采用電纜或光纜 干線耦合器環(huán)形網(wǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)72022-3-17n 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 網(wǎng)絡(luò)由各端節(jié)點(diǎn)以中央節(jié)點(diǎn)為中心相連接，各端節(jié)點(diǎn)與中央節(jié)點(diǎn)以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式連接。傳輸介質(zhì)可采用電纜或光纜。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)82022-3-174.1 引言4.2 LLC協(xié)議4.3 以太網(wǎng)4.5 FDDI網(wǎng)4.6 100VG-AnyLAN網(wǎng)4.7 無線局域網(wǎng)4.4 令牌環(huán)網(wǎng)4.8 交換式網(wǎng)絡(luò)4.9 局域網(wǎng)互連計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)92022-3-17計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)102022-3-17n 物理層物理層是必須

4、的，因?yàn)槲锢磉B接以及在媒體上按位傳輸都需要物理層。n 由于局域網(wǎng)不存在路由選擇問題，因此可以不要網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層絡(luò)層。n 因此，局域網(wǎng)的參考模型就只是相當(dāng)于OSI最低的兩層-數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層和物理層物理層. .計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)112022-3-17n 局域網(wǎng)的種類繁多，其媒體接入、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及相應(yīng)的控制方式，各不相同。n 為了使局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議不致于過于復(fù)雜，根據(jù)功能不同，按照功能，將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層劃分為兩個(gè)子層： 邏輯鏈路控制邏輯鏈路控制 LLCLLC (Logical Link Control)子層子層：與介質(zhì)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等，無關(guān)； 介質(zhì)接入控制介質(zhì)接入控制 MACM

5、AC (Medium Access Control)子層子層：與介質(zhì)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等，相關(guān)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)122022-3-17n 按照功能分層的目的目的： 將功能中與硬件相關(guān)的部分和與硬件無關(guān)的部分分開分開，降低實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。 由于局域網(wǎng)本身的特點(diǎn)：(如總線)。需要解決介質(zhì)訪問控制(MAC)問題。分層可以使幀的傳輸獨(dú)立于介質(zhì)和不同的介質(zhì)訪問控制(MAC)方法： 在LLC不變的條件下，只需改變媒體訪問控制MAC便可適應(yīng)不同的介質(zhì)和訪問控制方法 。使整個(gè)體系結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展性更好，以備將來接受新的介質(zhì)與介質(zhì)訪問控制方法。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)132022-3-17n 共享網(wǎng)絡(luò)環(huán)境共享網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是指網(wǎng)絡(luò)

6、上的所有的設(shè)備通過一條公用的信道來傳輸數(shù)據(jù)。n 當(dāng)采用隨機(jī)接入的方式，同一時(shí)刻這些設(shè)備中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)試圖發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，就會(huì)發(fā)生沖突。n 沖突會(huì)使其所涉及的各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生失敗。n 通常將可能發(fā)生沖突的所有設(shè)備和與之相關(guān)的共享介質(zhì)稱為一個(gè)沖突域沖突域。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)142022-3-17n 介質(zhì)訪問控制介質(zhì)訪問控制： 解決共享或廣播網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)信道的使用產(chǎn)生競爭時(shí)，如何分配信道的使用權(quán)。n 在局域網(wǎng)中，特從數(shù)據(jù)鏈路層中分出介質(zhì)訪問控制子層介質(zhì)訪問控制子層，用以完成信道分配或介質(zhì)訪問控制功能。 該子層使網(wǎng)絡(luò)有更高的工作效率、可靠性和可擴(kuò)展性。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)152022-3-17n 集中式

7、集中式： 有一個(gè)單獨(dú)的集中控制器或一個(gè)具有控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能力的節(jié)點(diǎn)來管理網(wǎng)絡(luò)的通信。n 分布式分布式： 無集中控制節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)均處于平等地位。節(jié)點(diǎn)間的通信由各節(jié)點(diǎn)自身控制。可進(jìn)一步分為： 爭用型介質(zhì)訪問控制協(xié)議爭用型介質(zhì)訪問控制協(xié)議，又稱隨機(jī)型的介質(zhì)訪問控制協(xié)議，如CSMA/CD。 確定型介質(zhì)訪問控制協(xié)議確定型介質(zhì)訪問控制協(xié)議，又稱有序的訪問控制協(xié)議，如令牌法。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)162022-3-174.1 引言4.2 LLC協(xié)議4.3 以太網(wǎng)4.5 FDDI網(wǎng)4.6 100VG-AnyLAN網(wǎng)4.7 無線局域網(wǎng)4.4 令牌環(huán)網(wǎng)4.8 交換式網(wǎng)絡(luò)4.9 局域網(wǎng)互連計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)17202

8、2-3-17n 以太網(wǎng)方案的提出，基于以下思路： 要尋找很簡單的方法，將一些相距較近的計(jì)算機(jī)互相連接起來，使他們可以很方便和很可靠地進(jìn)行較高速率的數(shù)據(jù)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單又可靠，因?yàn)榭偩€上沒有有源器件。n 總線的特點(diǎn)是：當(dāng)一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，總線上所有計(jì)算機(jī)都能檢測到這個(gè)數(shù)據(jù)，這種方式為廣播通信。n 每臺(tái)計(jì)算機(jī)擁有唯一的地址，以實(shí)現(xiàn)一對(duì)一通信。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)182022-3-17B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只有 D 接受B 發(fā)送的數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)

9、絡(luò)192022-3-17n 總線上的每一個(gè)工作的計(jì)算機(jī)都能檢測到 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。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)202022-3-17n 為了實(shí)現(xiàn)通信的簡便，以太網(wǎng)采取了兩種重要措施： 采用較為靈活的無連接無連接的工作方式，即不必先建立連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。 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

10、質(zhì)量產(chǎn)生差錯(cuò)的概率是很小的。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)212022-3-17n 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。n 所有以太網(wǎng)的MAC層一般都采用爭用型介質(zhì)訪問控制協(xié)議爭用型介質(zhì)訪問控制協(xié)議： 。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)222022-3-17n 載波監(jiān)聽多路訪問載波監(jiān)聽多路訪問/ /沖突檢測沖突檢測CSMA/CD 表示 Carrier Sense Multiple Access with Coll

11、ision Detection。又稱載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞檢測。 n CSMA/CD是一種爭用型介質(zhì)訪問控制協(xié)議爭用型介質(zhì)訪問控制協(xié)議，它提高了介質(zhì)利用率。 n 它也是一種分布式訪問控制協(xié)議分布式訪問控制協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能獨(dú)立地決定數(shù)據(jù)幀的發(fā)送和接收。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)232022-3-17n 載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞檢測的具體含義： “多點(diǎn)接入多點(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。 “載波監(jiān)聽載波監(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)，以免發(fā)生沖突。 “碰撞檢測碰撞檢測”是一種檢測或識(shí)別沖突的機(jī)制，

12、是實(shí)現(xiàn)沖突退避的前提： 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)電壓擺擺動(dòng)值動(dòng)值將會(huì)增大（互相疊加），根據(jù)門限值，實(shí)現(xiàn)檢測。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)242022-3-17n 由于受到電磁波在總線上的有限傳播速率的影響，碰撞不可避免：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。 A 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。 B 在 A 發(fā)送的信息到達(dá) B 之前， B 的載波監(jiān)聽檢測不到 A 所發(fā)送的信息，若B此時(shí)發(fā)送自己的幀，則必然要在某個(gè)時(shí)間和 A 發(fā)送的幀發(fā)生碰撞。 碰撞的結(jié)果是：兩個(gè)幀都變得無用。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)252022-3-171 kmABt碰撞t =

13、2 A 檢測到發(fā)生碰撞 t = B 發(fā)送數(shù)據(jù)B 檢測到發(fā)生碰撞 t = t = 0單程端到端傳播時(shí)延記為 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)262022-3-17t = B 檢測到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)t = / 2發(fā)生碰撞ABABAB t = 0 A 檢測到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)ABt = B 檢測到發(fā)生碰撞停止發(fā)送STOPt = 2 A 檢測到發(fā)生碰撞停止發(fā)送STOPAB計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)272022-3-17n 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 這種碰撞的不確定性，使整個(gè)以太網(wǎng)的平均通信

14、量遠(yuǎn)小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)282022-3-17n 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 （兩倍的端到端傳輸時(shí)延）就可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞。n 以太網(wǎng)的端到端往返時(shí)延 稱為爭用時(shí)隙(爭用期)，或時(shí)間槽（碰撞窗口）。n 經(jīng)過爭用期這段時(shí)間還沒有檢測到碰撞，才能(就能)肯定這次發(fā)送不會(huì)發(fā)生碰撞。22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)292022-3-17n 發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，必須推遲（退避）一段時(shí)間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。n 可能存在一種嚴(yán)重情況；n 推遲的時(shí)間如果選擇一個(gè)隨機(jī)時(shí)間隨機(jī)時(shí)間，可以使得再次重傳時(shí)，發(fā)生碰撞的概率減小。n 此隨機(jī)時(shí)間隨機(jī)時(shí)間需要一定的確

15、定方法，該確定方法如下：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)302022-3-17 首先，確定基本退避時(shí)間基本退避時(shí)間：一般是取為爭用期 。 定義參數(shù) ，即 從整數(shù)集合 中隨機(jī)地取出一個(gè)數(shù)，記為 。重傳所需的時(shí)延就是 倍的基本退避時(shí)間基本退避時(shí)間。顯然地，重傳次數(shù)超過10次后，整數(shù)集合內(nèi)的最大值被固定在1023。 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。2,10k k min10k 重傳次數(shù)，0,1,21krr計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)312022-3-17n 示例： 在第1次重傳時(shí)， 在第2次重傳時(shí)，n 若連續(xù)發(fā)生多次碰撞，就表明可能有較多的站參與爭用信道，因此各站需要在更大更大的整數(shù)集合中隨機(jī)

16、選擇自己的退避時(shí)間，以減小再次碰撞的概率。n 二進(jìn)制指數(shù)類型退避算法，存在不公平不公平“捕獲捕獲”問題。沒有遇到碰撞的站點(diǎn)，更容易獲得發(fā)送權(quán)。1;0,1;0,2krT2;0,1,2,3;0,2 ,4 ,6krT計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)322022-3-17n 以太網(wǎng)取 51.2 為爭用期的長度。n 對(duì)于 10 Mb/s 以太網(wǎng)，在爭用期內(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。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)。 由于一檢測到?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 因此，

17、以太網(wǎng)規(guī)定了最短有效幀長最短有效幀長為 64 字節(jié)，凡長度小于 64 字節(jié)的幀，都是由于沖突而異常中止的無效幀。 s計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)332022-3-17n 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)： 立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)； 再繼續(xù)發(fā)送若干比特的人為干擾信號(hào)，以便讓所有用戶都知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了碰撞。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)342022-3-17數(shù)據(jù)幀干擾信號(hào) TJABTBt B 發(fā)送數(shù)據(jù)A 檢測到?jīng)_突開始沖突信信道道占占用用時(shí)時(shí)間間A 發(fā)送數(shù)據(jù)B 也能夠檢測到?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)。這里為了簡單起見，只畫出 A 發(fā)送干擾信號(hào)的情況。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)352022-3-17n

18、CSMA/CD的幀發(fā)送工作流程如下：的幀發(fā)送工作流程如下： 一個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前，首先要檢測首先要檢測介質(zhì)是否空閑，以確定介質(zhì)上是否有其他節(jié)點(diǎn)正在發(fā)送數(shù)據(jù)。 如果介質(zhì)空閑，則可以發(fā)送; 如果介質(zhì)忙碌，則要繼續(xù)檢測，一直等到介質(zhì)空閑時(shí)方可發(fā)送。 在發(fā)送數(shù)據(jù)幀的同時(shí)，還要持續(xù)檢測介質(zhì)是否發(fā)生沖突。一旦檢測到?jīng)_突發(fā)生，便立即停止發(fā)送，并向介質(zhì)上發(fā)出一串阻塞脈沖信號(hào)來加強(qiáng)沖突，以便讓介質(zhì)上其他節(jié)點(diǎn)都知道已發(fā)生沖突。這樣，介質(zhì)帶寬不致因傳送已損壞的幀而被白白地浪費(fèi)。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)362022-3-17 沖突發(fā)生后，應(yīng)隨機(jī)延遲一個(gè)時(shí)間量，再去爭用介質(zhì)。通常采用的延遲算法是二進(jìn)制指數(shù)類型退避算法

19、。 算法是按照后進(jìn)先出的次序控制的：未發(fā)生沖突或很少發(fā)生沖突的幀，具有優(yōu)先發(fā)送的概率；而發(fā)生過多次沖突的幀，發(fā)送成功的概率反而小。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)372022-3-17站點(diǎn)裝配幀并準(zhǔn)備發(fā)站點(diǎn)裝配幀并準(zhǔn)備發(fā)送送偵聽信道忙偵聽信道忙否？否？啟動(dòng)發(fā)送并檢測沖啟動(dòng)發(fā)送并檢測沖突突沖突否？沖突否？發(fā)送完成發(fā)送完成？發(fā)送沖突加強(qiáng)信發(fā)送沖突加強(qiáng)信號(hào)號(hào)沖突次數(shù)增沖突次數(shù)增1沖突次數(shù)沖突次數(shù)16？計(jì)算隨機(jī)延遲時(shí)間計(jì)算隨機(jī)延遲時(shí)間等待延遲時(shí)間后再次啟動(dòng)等待延遲時(shí)間后再次啟動(dòng)發(fā)送發(fā)送發(fā)送成功發(fā)送成功發(fā)送失敗發(fā)送失敗YNYNNYYN工作原理歸結(jié)：工作原理歸結(jié)： 先聽后發(fā)、邊聽先聽后發(fā)、邊聽邊發(fā)、沖突即止、隨邊發(fā)、

20、沖突即止、隨機(jī)延遲后重發(fā)。機(jī)延遲后重發(fā)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)382022-3-17n 非發(fā)送節(jié)點(diǎn)總是處于檢測介質(zhì)狀態(tài)。n 當(dāng)介質(zhì)上有信號(hào)而變成活躍狀態(tài)時(shí)，將啟動(dòng)幀接收過程，每個(gè)接收節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的幀必須進(jìn)行如下的幀有效性檢查： 濾除因沖突而產(chǎn)生的“幀碎片”，即當(dāng)接收的數(shù)據(jù)幀長度小于最小幀長限制(64個(gè)字節(jié))時(shí)，則認(rèn)為是不完整的幀，而將它丟棄掉。 檢查MAC幀中的目的地址字段(DA)是否與本節(jié)點(diǎn)地址相匹配，確定處理方式。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)392022-3-17l 如果地址匹配，則將數(shù)據(jù)幀接收。地址匹配有兩種情況： 如果地址為單地址，兩個(gè)地址必須完全相同； 如果地址為組地址或廣播地址，則認(rèn)為是地址

21、相匹配。l 如果地址不匹配，則說明不是發(fā)送給本節(jié)點(diǎn)的，而將它丟棄掉。 對(duì)幀進(jìn)行CRC校驗(yàn)。如果CRC校驗(yàn)有錯(cuò)，則丟棄該幀。 對(duì)幀進(jìn)行長度檢驗(yàn)：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)402022-3-17l 接收到的幀長必須是8位的整數(shù)倍，即為整數(shù)個(gè)字節(jié)，否則丟棄掉；l 必須為有效的字節(jié)長度：有效的 MAC 幀長度為 64 1536 字節(jié)之間。如果字節(jié)長度不對(duì)，則丟棄。n 保留有效的數(shù)據(jù)幀，去除幀頭和幀尾后，將數(shù)據(jù)提交給LLC層。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)412022-3-17站點(diǎn)裝配幀并準(zhǔn)備發(fā)站點(diǎn)裝配幀并準(zhǔn)備發(fā)送送偵聽信道忙偵聽信道忙否？否？啟動(dòng)發(fā)送并檢測沖啟動(dòng)發(fā)送并檢測沖突突沖突否？沖突否？發(fā)送完成發(fā)送完成？發(fā)送

22、沖突加強(qiáng)信發(fā)送沖突加強(qiáng)信號(hào)號(hào)沖突次數(shù)增沖突次數(shù)增1沖突次數(shù)沖突次數(shù)16？計(jì)算隨機(jī)延遲時(shí)間計(jì)算隨機(jī)延遲時(shí)間等待延遲時(shí)間后再次啟動(dòng)等待延遲時(shí)間后再次啟動(dòng)發(fā)送發(fā)送發(fā)送成功發(fā)送成功發(fā)送失敗發(fā)送失敗YNYNNYYN工作原理歸結(jié)：工作原理歸結(jié)： 先聽后發(fā)、邊聽先聽后發(fā)、邊聽邊發(fā)、沖突即止、隨邊發(fā)、沖突即止、隨機(jī)延遲后重發(fā)。機(jī)延遲后重發(fā)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)422022-3-17CRC正確?NNYYNYNYYNNY檢測介質(zhì)介質(zhì)活躍?啟動(dòng)接收接收完成?幀太小?地址匹配?CRC錯(cuò)誤接收成功有效長度?長度錯(cuò)誤計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)432022-3-17n 控制簡單，易于實(shí)現(xiàn)n 輕載性能好n 重載性能急劇下降n 延時(shí)

23、不確定性計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)442022-3-174.1 引言4.2 LLC協(xié)議4.3 以太網(wǎng)4.5 FDDI網(wǎng)4.6 100VG-AnyLAN網(wǎng)4.7 無線局域網(wǎng)4.4 令牌環(huán)網(wǎng)4.8 交換式網(wǎng)絡(luò)4.9 局域網(wǎng)互連計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)452022-3-17n 在令牌環(huán)網(wǎng)中，各站點(diǎn)通過環(huán)接口連接成一個(gè)物理環(huán)型拓?fù)?。?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)462022-3-17n 在令牌環(huán)網(wǎng)中，所有信號(hào)均通過環(huán)接口送上環(huán)或從環(huán)中取出。n 環(huán)路上的某個(gè)站點(diǎn)要發(fā)送信息，它僅需要把信息往它的下游站點(diǎn)發(fā)送即可。n 下游站點(diǎn)收到信息以后，要進(jìn)行地址識(shí)別，以判斷該信息是否是發(fā)送給本地主機(jī)的，如果不是，則該站點(diǎn)把信息繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)給它

24、的后繼站點(diǎn)；如果是，則該站點(diǎn)會(huì)將此信息復(fù)制送給本地主機(jī).并繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)信息。n 因此，當(dāng)某一站點(diǎn)發(fā)送信息包以后，在環(huán)路上的每個(gè)站點(diǎn)都可以接收到這個(gè)信包。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)472022-3-17n Token Ring是一種適用于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分布式分布式、確定確定型型介質(zhì)訪問控制方法。n Token Ring法又稱為令牌傳遞機(jī)制或許可證法。n Token Ring采用一種稱為令牌令牌的特殊控制幀，來控制各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)介質(zhì)的訪問。 令牌實(shí)際上是預(yù)先確定的數(shù)據(jù)位隊(duì)列（數(shù)據(jù)流），它供站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)使用。當(dāng)沒有計(jì)算機(jī)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，令牌以高速在環(huán)上循環(huán)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)482022-3-17n 令牌幀沿著

25、環(huán)網(wǎng)單向循環(huán)，依次通過各個(gè)節(jié)點(diǎn)。這就意味著，在令牌環(huán)網(wǎng)中，數(shù)據(jù)只能沿環(huán)單方向運(yùn)動(dòng)，因此不存在路徑選擇問題。n 當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)想發(fā)送幀時(shí)，必須截獲空閑令牌，并在啟動(dòng)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送前，將令牌幀中的忙忙/ /閑狀態(tài)位閑狀態(tài)位，置于“忙”。然后去掉令牌的尾部，加上數(shù)據(jù)，成為數(shù)據(jù)幀，發(fā)送到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)。 n 由于環(huán)網(wǎng)中，只存在一個(gè)令牌，所以任何時(shí)候，環(huán)中只能有一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，而其余站點(diǎn)只允許接收幀。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)492022-3-17n 數(shù)據(jù)幀沿與令牌相同的方向傳送，當(dāng)數(shù)據(jù)幀沿途經(jīng)過各站的環(huán)接口時(shí)，各站將該幀的目的地址與本站地址進(jìn)行比較，若不相符，則轉(zhuǎn)發(fā)該幀；若相符，則放入接收緩存，以送入本站，并修改環(huán)

26、上幀的接收狀態(tài)位，然后向下一結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。n 修改后的幀在環(huán)上繼續(xù)流動(dòng)直到回到發(fā)送站，發(fā)送結(jié)點(diǎn)檢查發(fā)送是否成功。如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀沒有被復(fù)制（傳輸失?。?，則重發(fā)該數(shù)據(jù)幀；如果傳輸成功，則清除該數(shù)據(jù)幀。n 若發(fā)送站數(shù)據(jù)發(fā)送完畢發(fā)送完畢，則釋放令牌：構(gòu)造一個(gè)新的令牌幀(令牌幀中的忙/閑狀態(tài)位為“閑”)，并發(fā)送給下游節(jié)點(diǎn)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)502022-3-17n 每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)“令牌持有計(jì)時(shí)器令牌持有計(jì)時(shí)器THTTHT (Token Holding Timer)”，當(dāng)發(fā)送節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)幀后，THT開始計(jì)時(shí)。 超時(shí)或者不超時(shí)； THT反映了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀況，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載越重，各個(gè)節(jié)點(diǎn)在THT內(nèi)所發(fā)送的數(shù)據(jù)幀越少。 通

27、過THT可以控制各個(gè)節(jié)點(diǎn)占有介質(zhì)的時(shí)間長度； 各個(gè)節(jié)點(diǎn)可以通過THT測算出需要等待多長時(shí)間才能獲得令牌，以訪問介質(zhì)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)512022-3-17BTData（a）A有數(shù)據(jù)要發(fā)有數(shù)據(jù)要發(fā)送，它抓住空送，它抓住空令牌令牌ACDAT幀循環(huán)一圈后幀循環(huán)一圈后A將數(shù)據(jù)幀回收將數(shù)據(jù)幀回收并放出空令牌并放出空令牌（c）DCBATDataCTDataCTDataCTDataC（b）A將令牌修改將令牌修改為數(shù)據(jù)幀，并為數(shù)據(jù)幀，并加掛數(shù)據(jù)加掛數(shù)據(jù)DCB計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)522022-3-17n 介質(zhì)訪問方式的確定性： 各個(gè)節(jié)點(diǎn)訪問介質(zhì)的機(jī)會(huì)機(jī)會(huì)是均等的，不會(huì)發(fā)生任何沖突沖突。 等待訪問介質(zhì)的時(shí)間是

28、可測算的；n 介質(zhì)訪問方式的可調(diào)整性： 可以通過優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，來調(diào)整節(jié)點(diǎn)訪問介質(zhì)的優(yōu)先級(jí)，使高優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)能夠連續(xù)獲得令牌幀來發(fā)送數(shù)據(jù)，保證了高優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)所需的傳輸帶寬。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)532022-3-17n 令牌維護(hù)比較復(fù)雜： 令牌丟失將會(huì)降低環(huán)網(wǎng)的利用率； 令牌重復(fù)也會(huì)破壞環(huán)網(wǎng)的正常運(yùn)行； 因此，必須采用一定的維護(hù)機(jī)制，以保證環(huán)網(wǎng)中只有一個(gè)令牌繞環(huán)路運(yùn)行，如果丟失了，則再插入一個(gè)令牌。n 兩種介質(zhì)訪問控制方式的比較。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)542022-3-17CSMA/CDToken隨機(jī)隨機(jī)型型確定確定型型協(xié)議簡單，易于實(shí)現(xiàn)協(xié)議簡單，易于實(shí)現(xiàn)協(xié)議復(fù)雜，需維護(hù)環(huán)（初始化

29、、協(xié)議復(fù)雜，需維護(hù)環(huán)（初始化、新結(jié)點(diǎn)的加入、結(jié)點(diǎn)的刪除、環(huán)新結(jié)點(diǎn)的加入、結(jié)點(diǎn)的刪除、環(huán)恢復(fù)等）恢復(fù)等） 實(shí)時(shí)通信效果要差，無優(yōu)先級(jí)實(shí)時(shí)通信效果要差，無優(yōu)先級(jí) 適合實(shí)時(shí)通信，支持優(yōu)先級(jí)，支適合實(shí)時(shí)通信，支持優(yōu)先級(jí)，支持非任意長度的短幀持非任意長度的短幀 適合于低負(fù)載環(huán)境，重負(fù)荷時(shí)，適合于低負(fù)載環(huán)境，重負(fù)荷時(shí)，沖突增加，傳輸延遲增大，吞吐沖突增加，傳輸延遲增大，吞吐率下降率下降 適合于重負(fù)荷環(huán)境，在重負(fù)荷時(shí)，適合于重負(fù)荷環(huán)境，在重負(fù)荷時(shí)，有良好的延遲特性和吞吐率有良好的延遲特性和吞吐率 802.3802.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)552022-3-17n 從技術(shù)角度而論： 令牌環(huán)網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)技術(shù)要比以太

30、網(wǎng)以太網(wǎng)技術(shù)先進(jìn)的多，令牌傳遞機(jī)制的效率是以太網(wǎng)沖突檢測機(jī)制所無法比擬的，其網(wǎng)絡(luò)利用率高：n 現(xiàn)實(shí)市場情況卻不盡然： 價(jià)格導(dǎo)致的競爭力 可擴(kuò)展性計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)562022-3-17n 令牌環(huán)采用一種分布式的優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法來支持節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先訪問，為優(yōu)先級(jí)較高的節(jié)點(diǎn)，提供足夠的帶寬。n 令牌環(huán)協(xié)議采用三個(gè)二進(jìn)制位，來表征優(yōu)先級(jí)，因此可以提供八級(jí)優(yōu)先級(jí)。n 令牌環(huán)協(xié)議允許進(jìn)行優(yōu)先級(jí)預(yù)約，以保證高優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)能夠盡早提地獲得令牌來發(fā)送數(shù)據(jù)。n 令牌環(huán)優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法的基本原理是： 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)572022-3-17 在令牌幀或數(shù)據(jù)幀中的P和R字段，表示當(dāng)前令牌的優(yōu)先級(jí)Pr和預(yù)約級(jí)Rr，它們分

31、別是用三個(gè)二進(jìn)制位表示的八個(gè)優(yōu)先級(jí)。 節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)Pm，由節(jié)點(diǎn)的上層協(xié)議設(shè)置，表示該節(jié)點(diǎn)等待發(fā)送數(shù)據(jù)幀的優(yōu)先級(jí)。 當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到一個(gè)令牌幀時(shí)當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到一個(gè)令牌幀時(shí)，并不立即發(fā)送數(shù)據(jù)幀，而是先比較本節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)Pm和令牌優(yōu)先級(jí)Pr： 如果PrPm，則表示本節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)高于當(dāng)前令牌優(yōu)先級(jí)，允許截獲令牌來發(fā)送數(shù)據(jù)幀。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)582022-3-17 如果PrPm，則說明網(wǎng)上有高優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)在等待令牌，該節(jié)點(diǎn)不能截獲令牌，應(yīng)當(dāng)立即將令牌發(fā)送出去。這時(shí)，如果RrPm，則可以進(jìn)行優(yōu)先級(jí)預(yù)約，即用該節(jié)點(diǎn)的Pm 值設(shè)置令牌的R字段：Rr=Pm。 當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)接收或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀時(shí)當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)接收或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)

32、幀時(shí)，則可以進(jìn)行優(yōu)先級(jí)預(yù)約，如果RrPr或PmPr，則表示有高優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)在等待令牌。這時(shí)，應(yīng)當(dāng)提高令牌的優(yōu)先級(jí)，即P=MAX(Rr，Pm)，以便使令牌能夠盡快地傳遞到與其優(yōu)先級(jí)相匹配的節(jié)點(diǎn)。 如果在由本節(jié)點(diǎn)抬高的優(yōu)先級(jí)上已無任何節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求令牌，則應(yīng)當(dāng)降低優(yōu)先級(jí)，即P=Pr -1，以便讓低優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)也有機(jī)會(huì)獲取令牌發(fā)送數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)602022-3-17n 令牌環(huán)協(xié)議采用了令牌維護(hù)機(jī)制，來檢測和修正令牌環(huán)中出現(xiàn)的各種錯(cuò)誤，如令牌幀丟失令牌幀丟失或數(shù)據(jù)幀永遠(yuǎn)繞環(huán)循環(huán)數(shù)據(jù)幀永遠(yuǎn)繞環(huán)循環(huán)等。主要的令牌維護(hù)機(jī)制有：n 分散式的維護(hù)機(jī)制： 它通過兩個(gè)計(jì)時(shí)器維護(hù)令牌： 無令牌計(jì)時(shí)器(TNT)；

33、 有效幀計(jì)時(shí)器(TVT)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)612022-3-17n 集中式的維護(hù)機(jī)制： 指定一個(gè)節(jié)點(diǎn)為有源令牌監(jiān)控器。 監(jiān)控器通過超時(shí)值與最大的幀完全通過環(huán)路所需的時(shí)間T進(jìn)行比較，來檢測令牌幀是否丟失。 監(jiān)控器還監(jiān)測經(jīng)過該節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)幀：監(jiān)控位。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)622022-3-17CSMA/CDToken隨機(jī)隨機(jī)型型確定確定型型協(xié)議簡單，易于實(shí)現(xiàn)協(xié)議簡單，易于實(shí)現(xiàn)協(xié)議復(fù)雜，需維護(hù)環(huán)（初始化、協(xié)議復(fù)雜，需維護(hù)環(huán)（初始化、新結(jié)點(diǎn)的加入、結(jié)點(diǎn)的刪除、環(huán)新結(jié)點(diǎn)的加入、結(jié)點(diǎn)的刪除、環(huán)恢復(fù)等）恢復(fù)等） 實(shí)時(shí)通信效果要差，無優(yōu)先級(jí)實(shí)時(shí)通信效果要差，無優(yōu)先級(jí) 適合實(shí)時(shí)通信，支持優(yōu)先級(jí)，支適合實(shí)時(shí)通信，

34、支持優(yōu)先級(jí)，支持非任意長度的短幀持非任意長度的短幀 適合于低負(fù)載環(huán)境，重負(fù)荷時(shí)，適合于低負(fù)載環(huán)境，重負(fù)荷時(shí)，沖突增加，傳輸延遲增大，吞吐沖突增加，傳輸延遲增大，吞吐率下降率下降 適合于重負(fù)荷環(huán)境，在重負(fù)荷時(shí)，適合于重負(fù)荷環(huán)境，在重負(fù)荷時(shí)，有良好的延遲特性和吞吐率有良好的延遲特性和吞吐率 802.3802.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)632022-3-17n 從技術(shù)角度而論： 令牌環(huán)網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)技術(shù)要比以太網(wǎng)以太網(wǎng)技術(shù)先進(jìn)的多，令牌傳遞機(jī)制的效率是以太網(wǎng)沖突檢測機(jī)制所無法比擬的，其網(wǎng)絡(luò)利用率高：n 現(xiàn)實(shí)市場情況卻不盡然： 價(jià)格導(dǎo)致的競爭力 可擴(kuò)展性計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)642022-3-17n 傳統(tǒng)的局域

35、網(wǎng)技術(shù)是建立在“共享介質(zhì)”的基礎(chǔ)上，典型的介質(zhì)訪問控制方法是：CSMS/CD、Token Ring等；n 介質(zhì)訪問控制方法用來保證每個(gè)結(jié)點(diǎn)都能夠“公平”地使用公共傳輸介質(zhì)；n 每個(gè)結(jié)點(diǎn)平均能分配到的帶寬隨著結(jié)點(diǎn)數(shù)的不斷增加而急劇減少；n 網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)荷加重時(shí)，沖突和重發(fā)現(xiàn)象將大量發(fā)生，網(wǎng)絡(luò)效率將會(huì)下降，網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲將會(huì)增長，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量將會(huì)下降。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)652022-3-17n 第一種方案：提高Ethernet的數(shù)據(jù)傳輸速率：10Mb/s100Mb/s1Gb/s ；n 第二種方案：將一個(gè)大型局域網(wǎng)劃分成多個(gè)用網(wǎng)橋或路由器互連的子網(wǎng)，導(dǎo)致了局域網(wǎng)互連技術(shù)的發(fā)展；n 第三種方案：將“共享

36、介質(zhì)方式”改為“交換方式”，導(dǎo)致了“交換式局域網(wǎng)”技術(shù)的發(fā)展。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)662022-3-174.1 引言4.2 LLC協(xié)議4.3 以太網(wǎng)4.5 FDDI網(wǎng)4.6 100VG-AnyLAN網(wǎng)4.7 無線局域網(wǎng)4.4 令牌環(huán)網(wǎng)4.8 交換式網(wǎng)絡(luò)4.9 局域網(wǎng)互連計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)672022-3-17n 局域網(wǎng)互連的必要性： 因?yàn)閱我坏木钟蚓W(wǎng)由于覆蓋的范圍有限，資源也比較有限，如要擴(kuò)大通信和資源共享范圍，就需要將若干個(gè)局域網(wǎng)連接成為更大的網(wǎng)絡(luò)，使各個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)的用戶能夠互相通信、交換信息，共享資源。n 局域網(wǎng)互連的困難： 幀格式不同、傳輸速率不同、最大幀長不同。n 局域網(wǎng)互連的實(shí)現(xiàn)：

37、網(wǎng)卡，集線器，網(wǎng)橋，交換機(jī)，路由器，網(wǎng)關(guān)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)682022-3-17計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)692022-3-17在物理層在物理層擴(kuò)展擴(kuò)展局域網(wǎng)局域網(wǎng) - 使用中繼器、集線器使用中繼器、集線器 在在電纜段電纜段之間復(fù)制之間復(fù)制比特信號(hào)，信號(hào)整形、放大、再生比特信號(hào)，信號(hào)整形、放大、再生網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層傳輸層傳輸層表示層表示層會(huì)話層會(huì)話層應(yīng)用層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層傳輸層傳輸層表示層表示層會(huì)話層會(huì)話層應(yīng)用層應(yīng)用層物理層物理層中繼器、集線器中繼器、集線器擴(kuò)展后的局域網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)層看來擴(kuò)展后的局域網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)層看來還是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)還是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)計(jì)

38、算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)702022-3-17n 用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng)：用多個(gè)集線器可連成更大的局域網(wǎng)。集線器集線器二系二系集線器集線器三系三系集線器集線器一系一系三個(gè)獨(dú)立的沖突域三個(gè)獨(dú)立的沖突域集線器集線器二系二系集線器集線器三系三系集線器集線器一系一系集線器集線器一個(gè)更大的局域網(wǎng)一個(gè)更大的局域網(wǎng)(一個(gè)沖突域一個(gè)沖突域)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)712022-3-17n 集線器的工作原理如下： 比如有一個(gè)具備8個(gè)端口的集線器，共連接了8臺(tái)電腦。集線器處于網(wǎng)絡(luò)的“中心”，通過集線器對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，8臺(tái)電腦之間可以互連互通。 假如計(jì)算機(jī)1要將一條信息發(fā)送給計(jì)算機(jī)8，當(dāng)計(jì)算機(jī)1的網(wǎng)卡將信息通過雙絞線送到集線器上

39、時(shí)，集線器并不會(huì)直接將信息送給計(jì)算機(jī)8，它會(huì)將信息進(jìn)行“廣播”將信息同時(shí)發(fā)送給8個(gè)端口，當(dāng)8個(gè)端口上的計(jì)算機(jī)接收到這條廣播信息時(shí)，會(huì)對(duì)信息進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)該信息是發(fā)給自己的，則接收，否則不予理睬。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)722022-3-17n 集線器的工作特點(diǎn)： 集線器是采用共享工作模式的代表，如果把集線器比作一個(gè)郵遞員，那么這個(gè)郵遞員是個(gè)不認(rèn)識(shí)字的“傻瓜”要他去送信，他不知道直接根據(jù)信件上的地址將信件送給收信人，只會(huì)拿著信分發(fā)給所有的人，然后讓接收的人根據(jù)地址信息來判斷是不是自己的!計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)732022-3-17信號(hào)的解碼與編碼信號(hào)的解碼與編碼 - 信號(hào)整形、放大、再生信號(hào)整形、

40、放大、再生計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)742022-3-17n 用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng)的優(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)行跨碰撞域的通信。 擴(kuò)大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)752022-3-17n 用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng)的缺點(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，那么用集線器將它們互連起來后，都使用最低的數(shù)據(jù)率。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)762022-3-17在數(shù)據(jù)鏈路層在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展擴(kuò)展局域網(wǎng)局域網(wǎng) - 使用網(wǎng)橋、交換機(jī)使用網(wǎng)橋、交換機(jī) 在在網(wǎng)段網(wǎng)段之間轉(zhuǎn)發(fā)之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀（根據(jù)數(shù)據(jù)幀（根據(jù)MAC層物理地址）層物理地址） 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)

41、鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層傳輸層傳輸層表示層表示層會(huì)話層會(huì)話層應(yīng)用層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層傳輸傳輸層層表示層表示層會(huì)話層會(huì)話層應(yīng)用層應(yīng)用層物理層物理層網(wǎng)橋、交換機(jī)網(wǎng)橋、交換機(jī)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展后的局域網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)層看來擴(kuò)展后的局域網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)層看來還是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)還是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)772022-3-17在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)用的設(shè)備：在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)用的設(shè)備：網(wǎng)橋（網(wǎng)橋（Bridge）和交換機(jī)（）和交換機(jī)（Switch） 網(wǎng)橋網(wǎng)橋 交換機(jī)交換機(jī)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)782022-3-17一個(gè)沖突域一個(gè)沖突域四個(gè)沖突域四個(gè)沖突域計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)792

42、022-3-17n網(wǎng)橋根據(jù)網(wǎng)橋根據(jù) MAC 幀的目的地址對(duì)收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。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)，先檢查網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí)，先檢查此幀的目的此幀的目的 MAC 地址，然后再確定是過濾丟棄、還是地址，然后再確定是過濾丟棄、還是將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)端口。將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)端口。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)802022-3-17端口端口管理軟件管理軟件 網(wǎng)橋網(wǎng)橋協(xié)議實(shí)體協(xié)議實(shí)體站表站表站地址站地址端口端口 A B C D E11122緩沖區(qū)緩沖區(qū)端口端口1端口端口2網(wǎng)橋網(wǎng)橋ABEDC(1) 接收幀接收幀(2) 緩存緩存(3) 查表查

43、表(4) 丟棄發(fā)往同丟棄發(fā)往同LAN 的幀；否則轉(zhuǎn)發(fā)的幀；否則轉(zhuǎn)發(fā) 到相應(yīng)端口到相應(yīng)端口僅在同一個(gè)網(wǎng)段中通信的幀，不會(huì)被網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)段去，因而僅在同一個(gè)網(wǎng)段中通信的幀，不會(huì)被網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)段去，因而不會(huì)加重整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)。不會(huì)加重整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)812022-3-17n 網(wǎng)橋處理收到的數(shù)據(jù)幀和建立轉(zhuǎn)發(fā)表的算法： 從端口 x 收到無差錯(cuò)的幀(如有差錯(cuò)即丟棄)，先放入緩存，然后在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找目的站 MAC 地址。 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。 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

44、進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā))。否則從端口 d 轉(zhuǎn)發(fā)此幀。 轉(zhuǎn)到6。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)822022-3-17 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）。 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。 更新計(jì)時(shí)器。 等待新的數(shù)據(jù)幀。轉(zhuǎn)到1。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)832022-3-17n 使用網(wǎng)橋擴(kuò)展局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)： 過濾通信量： 網(wǎng)橋使局域網(wǎng)同網(wǎng)段網(wǎng)段的各工作站之間的通信量局限在本網(wǎng)段的范圍內(nèi)，而不會(huì)經(jīng)過網(wǎng)橋流到其它的網(wǎng)段去?？蓽p輕局域網(wǎng)的負(fù)荷。 從層次上看，轉(zhuǎn)發(fā)器工作在物理層，而網(wǎng)橋工作在鏈路層的MAC

45、子層。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)842022-3-17 擴(kuò)大了物理范圍，也增加了整個(gè)局域網(wǎng)上工作站的最大數(shù)目。 提高了可靠性，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，一般只影響個(gè)別網(wǎng)段。 由于網(wǎng)橋的網(wǎng)絡(luò)端口內(nèi)有緩沖存儲(chǔ)器，端口與端口間不是直接相連，因此可互連不同物理層、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)。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)852022-3-17n 使用網(wǎng)橋擴(kuò)展局域網(wǎng)的缺點(diǎn)： 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)增加了時(shí)延。 在MAC 子層并沒有流量控制功能，重載時(shí)會(huì)丟失幀。 具有不同 MAC 子層的網(wǎng)段橋接在一起時(shí)時(shí)延更大：具有不同MAC子層的網(wǎng)段橋接在一起時(shí)，網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)幀之前，必須修改

46、幀的某些字段的內(nèi)容，適合另一個(gè)MAC子層的要求。 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。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)862022-3-17n 集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，不對(duì)傳輸媒體進(jìn)行檢測。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。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)872022-3-17n 1990 年問世的交換式集線器(switching hub)，

47、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)。n 以太網(wǎng)交換機(jī)通常都有十幾個(gè)端口，每個(gè)端口都直接與主機(jī)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)。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)882022-3-17計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)892022-3-17計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)902022-3-17n 交換機(jī)的工作原理如下：交換機(jī)的工作原理如下： 交換機(jī)擁有一條高帶寬的內(nèi)部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機(jī)的所有的端口都掛接在這條內(nèi)部總線上，當(dāng)控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理端口會(huì)查找內(nèi)存中的地址對(duì)照表以確定目的MAC的硬件地址的網(wǎng)卡掛接在哪個(gè)端口上，通過內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口。目的MAC若不存在，交換機(jī)才廣播到所有的端口，接收端口回應(yīng)后交換機(jī)會(huì)把它添加入內(nèi)部地址表中。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)912022-3-17n 交換機(jī)是一個(gè)交換機(jī)是一個(gè)“聰明聰明”的郵遞員：的郵遞員： 交換機(jī)在收到某個(gè)網(wǎng)卡發(fā)過來的“信件”時(shí)，會(huì)根據(jù)上面的地址信息，以及自己掌握的“常住居民戶口簿”快速將信件送到收信人的