第三章局域網(wǎng)技術(shù)

1、主主 講講陳陳 青青 林林主要內(nèi)容主要內(nèi)容n數(shù)據(jù)鏈路層功能數(shù)據(jù)鏈路層功能n數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議停止等待協(xié)議停止等待協(xié)議滑動窗口協(xié)議滑動窗口協(xié)議n高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程HDLCn局域網(wǎng)的基本知識局域網(wǎng)的基本知識n各類局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)各類局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)n以太網(wǎng)規(guī)范以太網(wǎng)規(guī)范n令牌環(huán)網(wǎng)的工作原理令牌環(huán)網(wǎng)的工作原理n令牌總線的工作原理令牌總線的工作原理3.1 數(shù)據(jù)鏈路控制和協(xié)議n 數(shù)據(jù)鏈路控制的考慮 誰能發(fā)送？俺也要發(fā)數(shù)據(jù)俺也要發(fā)數(shù)據(jù)我有數(shù)據(jù)要發(fā)我有數(shù)據(jù)要發(fā)解決共用介質(zhì)中“誰能發(fā)送的問題”控制傳輸中的流量檢測差錯和重傳老哥：老哥：您悠著點(diǎn)，您悠著點(diǎn)，我吃不了！我吃不了！收了一堆數(shù)收了一堆數(shù)

2、據(jù)，不知道據(jù)，不知道對不對？對不對？數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議n該層協(xié)議的主要功能是，在相鄰兩個結(jié)點(diǎn)之該層協(xié)議的主要功能是，在相鄰兩個結(jié)點(diǎn)之間建立、維持和釋放一條或多條數(shù)據(jù)鏈路，間建立、維持和釋放一條或多條數(shù)據(jù)鏈路，將數(shù)據(jù)按一定的格式將數(shù)據(jù)按一定的格式( (幀格式幀格式) )組織組織起來進(jìn)行起來進(jìn)行傳輸，保證數(shù)據(jù)傳輸無差錯、按順序到達(dá)目傳輸，保證數(shù)據(jù)傳輸無差錯、按順序到達(dá)目的地。的地。n目前，數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議主要有兩類：目前，數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議主要有兩類： 面向字符型協(xié)議面向字符型協(xié)議面向面向位協(xié)議位協(xié)議一.停止等待協(xié)議理想的停止等待協(xié)議理想的停止等待協(xié)議發(fā)數(shù)據(jù)收數(shù)據(jù)一.停止等待協(xié)議n實(shí)用的實(shí)用的停止等待協(xié)議停

3、止等待協(xié)議我要發(fā)數(shù)據(jù)，可以嗎？我已準(zhǔn)備好，可以！發(fā)一包數(shù)據(jù)收到了！傳輸結(jié)束幾種情況幾種情況數(shù)據(jù)幀出錯數(shù)據(jù)幀出錯數(shù)據(jù)幀丟失數(shù)據(jù)幀丟失應(yīng)答幀丟失應(yīng)答幀丟失停止等待的時間停止等待的時間重復(fù)幀重復(fù)幀二.連續(xù)ARQ協(xié)議n流量控制的必要性流量控制的必要性任何接收設(shè)備都有處理輸入數(shù)據(jù)的速率限制，并任何接收設(shè)備都有處理輸入數(shù)據(jù)的速率限制，并且存儲器容量也是有限的。且存儲器容量也是有限的。n流量控制的目的流量控制的目的告訴發(fā)送方在等待接收方的應(yīng)答信號之前最多可告訴發(fā)送方在等待接收方的應(yīng)答信號之前最多可以傳送多少數(shù)據(jù)。以傳送多少數(shù)據(jù)。n流量控制常用的方法流量控制常用的方法停等協(xié)議停等協(xié)議滑動窗口協(xié)議滑動窗口協(xié)議（

4、連續(xù)連續(xù)ARQ協(xié)議）協(xié)議）流量控制：滑動窗口協(xié)議n滑動窗口協(xié)議：滑動窗口協(xié)議：發(fā)送方在收到應(yīng)答消息前可以發(fā)送若干幀。發(fā)送方在收到應(yīng)答消息前可以發(fā)送若干幀。接收方只對其中一些幀進(jìn)行應(yīng)答，使用一個接收方只對其中一些幀進(jìn)行應(yīng)答，使用一個ACKACK幀來對多個數(shù)據(jù)幀的接收進(jìn)行確認(rèn)。幀來對多個數(shù)據(jù)幀的接收進(jìn)行確認(rèn)。n窗口：窗口：指一個發(fā)送方和接收方都要創(chuàng)建的額外緩沖區(qū)；指一個發(fā)送方和接收方都要創(chuàng)建的額外緩沖區(qū)；對收到應(yīng)答之前可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀的數(shù)目進(jìn)行了對收到應(yīng)答之前可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀的數(shù)目進(jìn)行了限制；限制；可以不等待窗口被填滿而在任何一點(diǎn)對數(shù)據(jù)幀進(jìn)可以不等待窗口被填滿而在任何一點(diǎn)對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行應(yīng)答；行應(yīng)答；

5、只要窗口未滿就可以繼續(xù)傳輸。只要窗口未滿就可以繼續(xù)傳輸。流量控制：滑動窗口協(xié)議n窗口的表示：窗口的表示：以模以模n n方式標(biāo)號，窗口的大小是方式標(biāo)號，窗口的大小是n-1n-1。n窗口的應(yīng)用：窗口的應(yīng)用：接收方發(fā)出一個應(yīng)答幀（接收方發(fā)出一個應(yīng)答幀（ACKACK），它），它就在其中包含了預(yù)期接收的下一幀編號。就在其中包含了預(yù)期接收的下一幀編號。n例如：例如：對以幀對以幀4 4結(jié)尾的一串?dāng)?shù)據(jù)幀進(jìn)行應(yīng)答，接收結(jié)尾的一串?dāng)?shù)據(jù)幀進(jìn)行應(yīng)答，接收方就發(fā)送一個包含有編號方就發(fā)送一個包含有編號5 5的應(yīng)答幀。當(dāng)發(fā)送方收到的應(yīng)答幀。當(dāng)發(fā)送方收到含有編號含有編號5 5的應(yīng)答幀（的應(yīng)答幀（ACKACK）時，它就知道了直

6、到編）時，它就知道了直到編號號4 4為止的所有數(shù)據(jù)幀均己經(jīng)被正確地接收了。為止的所有數(shù)據(jù)幀均己經(jīng)被正確地接收了。發(fā)送窗口：接收窗口：三.面向比特鏈路控制規(guī)程HDLCn高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議：高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議：HDLCHDLC協(xié)議支持點(diǎn)到點(diǎn)和協(xié)議支持點(diǎn)到點(diǎn)和多點(diǎn)配置下的半雙工和全雙工模式。多點(diǎn)配置下的半雙工和全雙工模式。幀格式標(biāo)標(biāo)志志地地址址控控制制信信 息息從上層來的數(shù)據(jù)從上層來的數(shù)據(jù) 幀幀校驗(yàn)校驗(yàn)序列序列標(biāo)標(biāo)志志標(biāo)標(biāo)志志地地址址控控制制幀幀校驗(yàn)校驗(yàn)序列序列標(biāo)標(biāo)志志標(biāo)標(biāo)志志地地址址控控制制管理信息管理信息(可能有可能有) 幀幀校驗(yàn)校驗(yàn)序列序列標(biāo)標(biāo)志志信息幀（I-幀）監(jiān)管幀（S-幀）無序號幀（

7、U-幀）3.1 數(shù)據(jù)鏈路控制和協(xié)議：錯誤控制n錯誤控制的目標(biāo)能檢測錯誤設(shè)法通知發(fā)送方重發(fā)n錯誤類型單比特錯誤多比特錯誤突發(fā)錯誤n常用錯誤檢測方法垂直冗余校驗(yàn) 縱向冗余校驗(yàn)循環(huán)冗余校驗(yàn)錯誤控制：錯誤檢測n錯誤檢測的過程錯誤檢測：垂直和縱向冗余校驗(yàn)垂直冗余校驗(yàn)：常稱作奇偶校驗(yàn) 特點(diǎn)：所有單比特錯誤。錯誤的個數(shù)是奇數(shù)時，才能檢測出多比特和突發(fā)錯誤?？v向冗余校驗(yàn)：兩維的垂直冗余校驗(yàn)特點(diǎn)：難以檢驗(yàn)所有在偶數(shù)個數(shù)據(jù)單元的偶數(shù)個相同位置發(fā)生錯誤的情況錯誤檢測：循環(huán)冗余校驗(yàn)循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）：基于二進(jìn)制除法過程：在數(shù)據(jù)單元末尾附加一串冗余比特，稱作循環(huán)冗余碼或循環(huán)冗余校驗(yàn)余數(shù)，使得整個數(shù)據(jù)單元可以被另一個

8、預(yù)定的二進(jìn)制數(shù)所整除。在數(shù)據(jù)終點(diǎn)，用同一個數(shù)去除輸入的數(shù)據(jù)單元。如果不產(chǎn)生余數(shù)，認(rèn)為數(shù)據(jù)單元是完整正確的。有余數(shù)意味著數(shù)據(jù)單元在傳輸中被破壞，拒絕接受。常用的標(biāo)準(zhǔn)多項(xiàng)式：CRC-12（x12+x11+x3+x+1）；CRC-16（x16+x15+x2+1）；CRC-ITU（x16+x12+x5+1）；CRC-32（x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+ x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1）；特點(diǎn)：除了正好數(shù)據(jù)塊的比特值是按除數(shù)值變化的錯誤外，循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）將檢測出其他所有錯誤。3.2 局域網(wǎng)技術(shù)n主要內(nèi)容主要內(nèi)容: 了解局域網(wǎng)的基本知識了解局域網(wǎng)的基本知識

9、掌握各類局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)掌握各類局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 掌握以太網(wǎng)規(guī)范掌握以太網(wǎng)規(guī)范 掌握令牌環(huán)網(wǎng)的工作原理掌握令牌環(huán)網(wǎng)的工作原理 掌握令牌總線的工作原理掌握令牌總線的工作原理一.局域網(wǎng)基本組成1. 局域網(wǎng)的定義和組成局域網(wǎng)的定義和組成n定義定義: 局域網(wǎng)絡(luò)中的通訊被限制在中等規(guī)模的地局域網(wǎng)絡(luò)中的通訊被限制在中等規(guī)模的地理范圍內(nèi)理范圍內(nèi),例如一幢辦公樓、一座工廠或一所例如一幢辦公樓、一座工廠或一所學(xué)校學(xué)校;能夠使用具有中等或較高數(shù)據(jù)速率的物能夠使用具有中等或較高數(shù)據(jù)速率的物理信道理信道,且具有較低的誤碼率且具有較低的誤碼率;局域網(wǎng)絡(luò)是專用局域網(wǎng)絡(luò)是專用的的,由單一組織機(jī)構(gòu)所使用。由單一組織機(jī)構(gòu)所使用。局域網(wǎng)nL

10、AN特點(diǎn)l 覆蓋范圍有限覆蓋范圍有限l 數(shù)據(jù)率較高數(shù)據(jù)率較高l 誤碼率較低誤碼率較低l 支持廣播或組播支持廣播或組播l數(shù)據(jù)以編址幀形式傳輸數(shù)據(jù)以編址幀形式傳輸l沒有中間交換沒有中間交換,不需要路由。不需要路由。n傳輸媒體傳輸媒體 雙絞線、同軸電纜、光纖、無線雙絞線、同軸電纜、光纖、無線n 用途用途 文件管理、共享資源文件管理、共享資源n拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 總線型、星型、環(huán)型、樹型總線型、星型、環(huán)型、樹型n局域網(wǎng)的組成網(wǎng)絡(luò)硬件網(wǎng)絡(luò)硬件網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)工作站網(wǎng)絡(luò)工作站網(wǎng)絡(luò)適配器網(wǎng)絡(luò)適配器網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)軟件網(wǎng)絡(luò)軟件網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件網(wǎng)絡(luò)通信軟

11、件網(wǎng)絡(luò)通信軟件HUB雙絞線2.網(wǎng)絡(luò)工作站網(wǎng)絡(luò)工作站n常見的網(wǎng)絡(luò)工作站有以下三種常見的網(wǎng)絡(luò)工作站有以下三種: :(1)無盤工作站和有盤工作站(2) 事務(wù)處理工作站和圖形處理工作站(3) 本地工作站和遠(yuǎn)地工作站3. 3. 網(wǎng)絡(luò)適配器網(wǎng)絡(luò)適配器n 網(wǎng)絡(luò)適配器網(wǎng)絡(luò)適配器(NAC)(NAC)又稱為網(wǎng)絡(luò)接口卡又稱為網(wǎng)絡(luò)接口卡(NC),(NC),簡稱簡稱網(wǎng)卡網(wǎng)卡: : 它是一塊可以插在它是一塊可以插在PCPC機(jī)擴(kuò)展機(jī)擴(kuò)展槽上的電路板槽上的電路板,主要主要由一套協(xié)議控制電路和數(shù)據(jù)緩沖存貯器組成。由一套協(xié)議控制電路和數(shù)據(jù)緩沖存貯器組成。n網(wǎng)卡的主要功能為網(wǎng)卡的主要功能為: : 接收來自設(shè)備接收來自設(shè)備( (工作

12、站、服務(wù)器等工作站、服務(wù)器等) )的數(shù)據(jù)。的數(shù)據(jù)。 在得到介質(zhì)的發(fā)送權(quán)之前在得到介質(zhì)的發(fā)送權(quán)之前, ,緩沖存儲這些數(shù)據(jù)。緩沖存儲這些數(shù)據(jù)。 按一定的格式和編碼向介質(zhì)發(fā)送數(shù)據(jù)。按一定的格式和編碼向介質(zhì)發(fā)送數(shù)據(jù)。 按地址掃描介質(zhì)上的各個幀按地址掃描介質(zhì)上的各個幀, ,并把發(fā)送到本站并把發(fā)送到本站的幀讀入到緩沖器。的幀讀入到緩沖器。 把緩沖器的數(shù)據(jù)送到設(shè)備把緩沖器的數(shù)據(jù)送到設(shè)備。二二.局域網(wǎng)協(xié)議局域網(wǎng)協(xié)議n1. 局域網(wǎng)參考模型局域網(wǎng)參考模型2. IEEE802局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)n這些標(biāo)準(zhǔn)包括這些標(biāo)準(zhǔn)包括: :IEEE802.1A IEEE802.1A 綜述及體系結(jié)構(gòu)綜述及體系結(jié)構(gòu)IEEE802.1

13、B IEEE802.1B 尋址、網(wǎng)間互連及網(wǎng)絡(luò)管理尋址、網(wǎng)間互連及網(wǎng)絡(luò)管理IEEE802.2 IEEE802.2 邏輯鏈路控制邏輯鏈路控制LLCLLCIEEE802.3 CSMA/CDIEEE802.3 CSMA/CD訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范IEEE802.4 IEEE802.4 令牌總線訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范令牌總線訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范IEEE802.5 IEEE802.5 令牌環(huán)網(wǎng)訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范令牌環(huán)網(wǎng)訪問控制方法及物理層技術(shù)規(guī)范IEEE802.6 IEEE802.6 大城市地區(qū)網(wǎng)絡(luò)訪問控制方法及物理層技大城市地區(qū)網(wǎng)絡(luò)訪問控制方法

14、及物理層技 術(shù)規(guī)范術(shù)規(guī)范IEEE802.7 IEEE802.7 寬帶網(wǎng)規(guī)范寬帶網(wǎng)規(guī)范IEEE802.8 IEEE802.8 光纖網(wǎng)規(guī)范光纖網(wǎng)規(guī)范IEEE802局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) IEEE802主要的LAN標(biāo)準(zhǔn)802.3CSMA/CD802.4Token Bus802.5Token Ring802.6DQDBFDDI802.2 LLC數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 物理層物理層3.IEEE802結(jié)構(gòu)nLLC邏輯鏈路控制協(xié)議邏輯鏈路控制協(xié)議繼承了繼承了HDLCHDLC的幀結(jié)構(gòu)的幀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)鏈路層的上子層數(shù)據(jù)鏈路層的上子層nMAC介質(zhì)訪問控制協(xié)議介質(zhì)訪問控制協(xié)議解決共享介質(zhì)的競爭使用問題解決共享介質(zhì)的競爭使用

15、問題數(shù)據(jù)鏈路層的下子層數(shù)據(jù)鏈路層的下子層實(shí)現(xiàn)幀的尋址和識別實(shí)現(xiàn)幀的尋址和識別,完成幀檢測序列產(chǎn)完成幀檢測序列產(chǎn)生和檢驗(yàn)生和檢驗(yàn)包含有包含有CSMA/CD、令牌總線、令牌環(huán)和、令牌總線、令牌環(huán)和時間片分隔環(huán)四種時間片分隔環(huán)四種IEEE802結(jié)構(gòu)n協(xié)議數(shù)據(jù)單元協(xié)議數(shù)據(jù)單元和和HDLCHDLC類似類似DSAPDSAP和和SSAPSSAP是是LLCLLC所使用的地址所使用的地址, ,標(biāo)明接收和發(fā)標(biāo)明接收和發(fā)送數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)的協(xié)議堆棧送數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)的協(xié)議堆棧3.2.2 以太網(wǎng)規(guī)范與組網(wǎng)方法以太網(wǎng)規(guī)范與組網(wǎng)方法IEEE 802.3，即使用，即使用1堅(jiān)持的堅(jiān)持的CSMA/CD協(xié)議協(xié)議的的 LAN標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)率從標(biāo)準(zhǔn)

16、，數(shù)據(jù)率從1M到到10M，支持多種傳輸媒體，支持多種傳輸媒體一一.傳輸協(xié)議與訪問控制方法輸協(xié)議與訪問控制方法n傳輸協(xié)議傳輸協(xié)議將傳輸介質(zhì)的頻帶有效地分配給網(wǎng)上各站點(diǎn)的將傳輸介質(zhì)的頻帶有效地分配給網(wǎng)上各站點(diǎn)的方法稱為方法稱為傳輸協(xié)議傳輸協(xié)議(即介質(zhì)訪問控制協(xié)議即介質(zhì)訪問控制協(xié)議)基帶總線網(wǎng)最早的傳輸協(xié)議是純基帶總線網(wǎng)最早的傳輸協(xié)議是純ALOHAALOHA協(xié)議協(xié)議經(jīng)經(jīng)多次改進(jìn)產(chǎn)生了時間片多次改進(jìn)產(chǎn)生了時間片ALOHAALOHA協(xié)議、載波偵聽多協(xié)議、載波偵聽多重訪問協(xié)議重訪問協(xié)議(CSMA)(CSMA)和帶沖突檢測的載波偵和帶沖突檢測的載波偵聽多聽多重訪問重訪問(CSMA/CD)協(xié)議等。協(xié)議等。n以

17、太網(wǎng)采用的是以太網(wǎng)采用的是CSMA/CD協(xié)議。協(xié)議。l.純ALOHA協(xié)議n早期早期ALOHAALOHA系統(tǒng)采用完全隨機(jī)的方法訪問信道系統(tǒng)采用完全隨機(jī)的方法訪問信道, ,稱之為純稱之為純ALOHAALOHA協(xié)議協(xié)議, ,其基本思想是其基本思想是: :用戶如果想要發(fā)送數(shù)據(jù)隨時可以發(fā)送用戶如果想要發(fā)送數(shù)據(jù)隨時可以發(fā)送, ,廣播信廣播信道上的每個站都可以監(jiān)聽到信道道上的每個站都可以監(jiān)聽到信道上的信息。上的信息。n問題問題: 由于純由于純ALOHAALOHA的隨意性的隨意性, ,各站點(diǎn)發(fā)送幀沖突的機(jī)各站點(diǎn)發(fā)送幀沖突的機(jī)會很大會很大, ,導(dǎo)致效率低下導(dǎo)致效率低下( (理論計(jì)算不足理論計(jì)算不足18%)18%

18、)。2.時間片ALOHAn19721972年年RobertRobert發(fā)表了一種能把發(fā)表了一種能把ALOHAALOHA系統(tǒng)吞吐系統(tǒng)吞吐率提高一倍的辦法。他的建議是把時間劃分成率提高一倍的辦法。他的建議是把時間劃分成離散的時間間隔離散的時間間隔( (稱之為時槽稱之為時槽),),每段間隔對應(yīng)每段間隔對應(yīng)于一幀。所有站點(diǎn)均配備一同步時鐘于一幀。所有站點(diǎn)均配備一同步時鐘用以指示用以指示時 槽 的 開 始 。 這 就 是 我 們 稱 之 為 時 間 片時 槽 的 開 始 。 這 就 是 我 們 稱 之 為 時 間 片ALOHA的協(xié)議。的協(xié)議。n時間片時間片ALOHAALOHA協(xié)議將一個連續(xù)的協(xié)議將一個連

19、續(xù)的競爭系統(tǒng)變成競爭系統(tǒng)變成一個離散的競爭系統(tǒng)一個離散的競爭系統(tǒng),其效率提高一倍其效率提高一倍,達(dá)達(dá)37%。 3.載波偵聽多重訪問協(xié)議(CSMA)nIEEE802.3定義的載波偵聽多重訪問協(xié)議定義的載波偵聽多重訪問協(xié)議CSMA(Carrier Sense Multiple Access)就是一就是一種具有信道檢測功能的傳輸控制系統(tǒng)種具有信道檢測功能的傳輸控制系統(tǒng),其檢測手其檢測手段稱為段稱為“載波偵聽載波偵聽。n(l)l(l)l一堅(jiān)持一堅(jiān)持CSMACSMA。當(dāng)一個站點(diǎn)要傳送一批數(shù)據(jù)時當(dāng)一個站點(diǎn)要傳送一批數(shù)據(jù)時, ,它首先偵聽信它首先偵聽信道道, ,看其是否空看其是否空閑。如果信道忙則該站點(diǎn)等待

20、閑。如果信道忙則該站點(diǎn)等待,并繼續(xù)偵聽一直到信道空閑為止并繼續(xù)偵聽一直到信道空閑為止;當(dāng)監(jiān)聽到信當(dāng)監(jiān)聽到信道空閑時道空閑時,就就立即發(fā)送一幀。如果發(fā)生沖突則等立即發(fā)送一幀。如果發(fā)生沖突則等待一段隨機(jī)時間再重新開始。此協(xié)議取名為待一段隨機(jī)時間再重新開始。此協(xié)議取名為l l一堅(jiān)持一堅(jiān)持, ,是因?yàn)橹灰獋陕牭叫诺揽臻e就立即發(fā)是因?yàn)橹灰獋陕牭叫诺揽臻e就立即發(fā)送幀送幀,即發(fā)送幀的概率為即發(fā)送幀的概率為l。n(2)(2)非一堅(jiān)持非一堅(jiān)持CSMACSMA。當(dāng)一個站點(diǎn)要傳送一批數(shù)。當(dāng)一個站點(diǎn)要傳送一批數(shù)據(jù)時據(jù)時, ,也是首先偵聽信道也是首先偵聽信道, ,如果信道如果信道空閑就立即空閑就立即開始發(fā)送數(shù)據(jù)。開始發(fā)

21、送數(shù)據(jù)。但如果信道正在使用中但如果信道正在使用中, ,該站該站就不再繼續(xù)偵聽信道何時變?yōu)榭臻e就不再繼續(xù)偵聽信道何時變?yōu)榭臻e, ,而是等待而是等待一個隨機(jī)時間一個隨機(jī)時間,再開始偵聽信道。再開始偵聽信道。n(3)P(3)P一堅(jiān)持一堅(jiān)持CSMACSMA。當(dāng)一個站點(diǎn)準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)時。當(dāng)一個站點(diǎn)準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)時, ,它便開始偵聽信道。如果信道忙它便開始偵聽信道。如果信道忙, ,就堅(jiān)持偵聽就堅(jiān)持偵聽直至下一時間片。如果信道空閑直至下一時間片。如果信道空閑, ,則以概率則以概率P P發(fā)發(fā)送數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù), ,而以概率而以概率(l(l一一P)P)把發(fā)送信息的機(jī)會推把發(fā)送信息的機(jī)會推遲到下一個時間片遲到下一個時間片;

22、 ;若下一個時間單位仍然空若下一個時間單位仍然空閑閑, ,便再次或以概率便再次或以概率P P發(fā)送或以概率發(fā)送或以概率(l(l一一P)P)推遲推遲發(fā)送發(fā)送; ;這個過程一直持續(xù)下去這個過程一直持續(xù)下去, ,直到數(shù)據(jù)被發(fā)送直到數(shù)據(jù)被發(fā)送出去出去,或有其他站發(fā)送而檢測到信道忙為止?；蛴衅渌景l(fā)送而檢測到信道忙為止。該該協(xié)議比較適合于分時間片的信道協(xié)議比較適合于分時間片的信道。4.帶沖突檢測的載波偵聽多重訪問帶沖突檢測的載波偵聽多重訪問(CSMA/CD)協(xié)議協(xié)議CSMA/CD協(xié)議協(xié)議(IEEE 802.3)IEEE 802.3)：發(fā)送前監(jiān)聽總線；發(fā)送前監(jiān)聽總線；如介質(zhì)空閑則發(fā)送；如介質(zhì)空閑則發(fā)送；如介

23、質(zhì)忙則等待一隨機(jī)間隔和重試；如介質(zhì)忙則等待一隨機(jī)間隔和重試；各站在發(fā)送時同時檢測沖突；各站在發(fā)送時同時檢測沖突；一旦發(fā)現(xiàn)沖突，立即停發(fā)，并向總線上發(fā)一串阻塞信號，讓一旦發(fā)現(xiàn)沖突，立即停發(fā)，并向總線上發(fā)一串阻塞信號，讓各站知道；各站知道；沖突后采用二進(jìn)制指數(shù)退避算法：沖突后采用二進(jìn)制指數(shù)退避算法： 初始初始L=2，退避間隔取，退避間隔取1L的隨機(jī)數(shù)；的隨機(jī)數(shù)； 沖突后沖突后L加倍，設(shè)置最大重傳次數(shù)；加倍，設(shè)置最大重傳次數(shù)； 重傳時間重傳時間:t=cr c為計(jì)時單位為計(jì)時單位, r為隨機(jī)數(shù)為隨機(jī)數(shù) 0rL 超過最大重傳次數(shù)，不再傳，報告出錯。超過最大重傳次數(shù)，不再傳，報告出錯。二.以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)三

24、.以太網(wǎng)規(guī)范n 技術(shù)規(guī)范技術(shù)規(guī)范: : . .拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu): :總線式總線式 . .傳輸速率傳輸速率:10Mbps:10Mbps . .存取方式存取方式:CSMA/CD:CSMA/CD . .最大工作站數(shù)最大工作站數(shù):1024:1024 . .最大傳輸距離最大傳輸距離:2.5km(:2.5km(使用中繼器使用中繼器) ) . .報文長度報文長度:64-1518字節(jié)字節(jié)(不計(jì)報文前的同步不計(jì)報文前的同步序列序列)四.以太網(wǎng)組網(wǎng)方法10 Base -51. 10Base-5以太網(wǎng)最大段長度最大段長度 500米米每段最多站點(diǎn)數(shù)每段最多站點(diǎn)數(shù) 100兩站點(diǎn)間最小距離兩站點(diǎn)間最小距離 2.5米倍數(shù)收

25、米倍數(shù)收發(fā)器電纜的最大長度為發(fā)器電纜的最大長度為50米。米。網(wǎng)絡(luò)最大跨度網(wǎng)絡(luò)最大跨度 2.8公里公里 粗纜為粗纜為RG-11,阻抗阻抗50歐姆歐姆收發(fā)器收發(fā)器78歐姆的歐姆的6對屏蔽雙對屏蔽雙絞線絞線50歐姆終端器歐姆終端器15針的針的DlX(AU)接口接口2.廉價的10Base-2以太網(wǎng)BNC T型接頭型接頭 無需插入電纜無需插入電纜最多最多5段段(段間用中繼器連接段間用中繼器連接)3. 10Base-T段最大長度段最大長度 100m組網(wǎng)規(guī)則組網(wǎng)規(guī)則:(l)l)用雙絞線用雙絞線(UTP)(UTP)將工作站連接到集線器上將工作站連接到集線器上 (2)雙絞線插頭、工作站網(wǎng)卡和集線器的插雙絞線插頭

26、、工作站網(wǎng)卡和集線器的插座均采用座均采用RJ-45標(biāo)準(zhǔn)接口。標(biāo)準(zhǔn)接口。(3)(3)集線器連接站點(diǎn)的數(shù)量取決于集線器端集線器連接站點(diǎn)的數(shù)量取決于集線器端口數(shù)?？跀?shù)。(4)(4)介質(zhì)介質(zhì)最多只允許接入最多只允許接入4 4個中繼器從而構(gòu)個中繼器從而構(gòu)成成5 5個網(wǎng)段個網(wǎng)段, ,每個網(wǎng)段可長每個網(wǎng)段可長500m,500m,全網(wǎng)最大直全網(wǎng)最大直徑達(dá)徑達(dá)2500m2500m。其中兩頭和中間的網(wǎng)段可以連。其中兩頭和中間的網(wǎng)段可以連入節(jié)點(diǎn)入節(jié)點(diǎn), ,另兩個網(wǎng)段除作為中繼器間的另兩個網(wǎng)段除作為中繼器間的鏈路鏈路外外,不能接入任何節(jié)點(diǎn)。不能接入任何節(jié)點(diǎn)。l每個站點(diǎn)都可以接收到所有來自其他站點(diǎn)的數(shù)據(jù)每個站點(diǎn)都可以接

27、收到所有來自其他站點(diǎn)的數(shù)據(jù)l需要尋址機(jī)制來標(biāo)識目的站點(diǎn)需要尋址機(jī)制來標(biāo)識目的站點(diǎn)l只有一個站點(diǎn)將收到的幀復(fù)制下來，其他站點(diǎn)都將丟棄幀只有一個站點(diǎn)將收到的幀復(fù)制下來，其他站點(diǎn)都將丟棄幀ABCC 發(fā)現(xiàn)總線空閑發(fā)現(xiàn)總線空閑終端電阻終端電阻IEEE 802.3 / Ethernet操作ABCC發(fā)送幀，目的地址為發(fā)送幀，目的地址為AA CA CABCB 忽略該幀忽略該幀A CABCA復(fù)制該幀復(fù)制該幀信號由終端電阻吸收信號由終端電阻吸收A Cl.共享介質(zhì)的性能n在共享介質(zhì)的局域網(wǎng)中在共享介質(zhì)的局域網(wǎng)中,隨著網(wǎng)上用戶數(shù)的增加隨著網(wǎng)上用戶數(shù)的增加,競爭可用帶寬部分的節(jié)點(diǎn)數(shù)目也相應(yīng)增加。其競爭可用帶寬部分的節(jié)點(diǎn)

28、數(shù)目也相應(yīng)增加。其結(jié)果是結(jié)果是,隨著工作站數(shù)目的增加隨著工作站數(shù)目的增加,傳輸數(shù)據(jù)的能力傳輸數(shù)據(jù)的能力下降下降,每個用戶都會遭到較大的延遲。每個用戶都會遭到較大的延遲。n例如例如,一個具有五個工作站一個具有五個工作站,可用帶寬為可用帶寬為10Mbps的以太網(wǎng)的以太網(wǎng),在工作站同時工作的情況下在工作站同時工作的情況下,每一個工每一個工作站平均得到可用帶寬的五分之一作站平均得到可用帶寬的五分之一,即即2Mbps的的帶寬。如果工作站的數(shù)目增大到帶寬。如果工作站的數(shù)目增大到10個。每個工個。每個工作站得到的可用帶寬大約下降到十分之一作站得到的可用帶寬大約下降到十分之一,即即lMbps。所以。所以,工作

29、站數(shù)量增加一倍工作站數(shù)量增加一倍,可用的帶寬可用的帶寬就降低百分之五十。就降低百分之五十。解決問題的技術(shù)和方法主要包括解決問題的技術(shù)和方法主要包括:n采用新的編碼和信令采用新的編碼和信令,在共享介質(zhì)上提供更大在共享介質(zhì)上提供更大的帶寬。的帶寬。n使用優(yōu)先級使用優(yōu)先級,以允許某些節(jié)點(diǎn)在其它節(jié)點(diǎn)之前以允許某些節(jié)點(diǎn)在其它節(jié)點(diǎn)之前傳送傳送高優(yōu)先級的高優(yōu)先級的信息。信息。n 對每個節(jié)點(diǎn)提供預(yù)先確定了的帶寬。對每個節(jié)點(diǎn)提供預(yù)先確定了的帶寬。n 在共享的局域網(wǎng)分段上在共享的局域網(wǎng)分段上,對允許的節(jié)點(diǎn)數(shù)目加對允許的節(jié)點(diǎn)數(shù)目加以限制。以限制。2.帶寬的使用效率帶寬的使用效率n在選擇高速局域網(wǎng)技術(shù)時在選擇高速局域

30、網(wǎng)技術(shù)時,對單個的節(jié)點(diǎn)來說對單個的節(jié)點(diǎn)來說,可可用帶寬的大小僅僅是考慮的一個因素。另一個因用帶寬的大小僅僅是考慮的一個因素。另一個因素是網(wǎng)絡(luò)使用其可用帶寬的效率如何。素是網(wǎng)絡(luò)使用其可用帶寬的效率如何。n 一般來說一般來說,網(wǎng)絡(luò)開銷可用下列的公式來計(jì)算網(wǎng)絡(luò)開銷可用下列的公式來計(jì)算:網(wǎng)絡(luò)開銷網(wǎng)絡(luò)開銷=(l00 x(頭的大小頭的大小+尾的大小尾的大小)/幀的大小幀的大小)%n 例如例如,ATM網(wǎng)絡(luò)使用網(wǎng)絡(luò)使用53個字節(jié)的信元個字節(jié)的信元(53為一個為一個幀的大小幀的大小),其中包含了其中包含了48個字節(jié)的數(shù)據(jù)個字節(jié)的數(shù)據(jù),5個字節(jié)個字節(jié)的信元頭的信元頭,則則: ATM開銷開銷=(l00X5/53)%

31、=9.43%nFDDI網(wǎng)的一個幀大小為網(wǎng)的一個幀大小為4478字節(jié)字節(jié),包含包含22個字節(jié)個字節(jié)的頭和尾的頭和尾,故故n FDDI開銷開銷=(l00X22/4478)%=0.49%4.高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)簡介高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)簡介n高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可分成兩大類高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可分成兩大類:共享介質(zhì)類型和非共享介質(zhì)類型和非共享介質(zhì)類型。共享介質(zhì)類型的高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)共享介質(zhì)類型。共享介質(zhì)類型的高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是在現(xiàn)有共享介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上是在現(xiàn)有共享介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)傳輸率的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。高數(shù)據(jù)傳輸率的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。n 共享介質(zhì)類型的高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要包括三種共享介質(zhì)類型的高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要包括三種;在以太網(wǎng)

32、基礎(chǔ)上發(fā)展起來的在以太網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的l00BASE-T和和l00TG-AnyLAN,以及在令牌環(huán)網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展起以及在令牌環(huán)網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的光纖分布數(shù)字網(wǎng)絡(luò)來的光纖分布數(shù)字網(wǎng)絡(luò)FDDIn這三種網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸率都是這三種網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸率都是l00Mbps,也都采也都采用了共享介質(zhì)技術(shù)和可變幀長技術(shù)。用了共享介質(zhì)技術(shù)和可變幀長技術(shù)。交換式802.3LAN問問 題：題： 站點(diǎn)數(shù)的增加將導(dǎo)致站點(diǎn)數(shù)的增加將導(dǎo)致 LAN的性能降低的性能降低解決方法：交換式解決方法：交換式LAN，中心設(shè)備，中心設(shè)備為一個交換機(jī)，具有高速為一個交換機(jī)，具有高速背板，交換機(jī)具有多個連背板，交換機(jī)具有多個連接端口，支持接端口

33、，支持10Base-T工作原理：站點(diǎn)將幀發(fā)送到所連工作原理：站點(diǎn)將幀發(fā)送到所連接的端口上，交換機(jī)檢測接的端口上，交換機(jī)檢測目的站點(diǎn)所聯(lián)端口空閑否目的站點(diǎn)所聯(lián)端口空閑否；若是，則將幀復(fù)制到相；若是，則將幀復(fù)制到相應(yīng)的端口；否則，緩存，應(yīng)的端口；否則，緩存，待目的端口空閑后發(fā)送。待目的端口空閑后發(fā)送。Switch 交換機(jī)原理n美國美國Kalpana公司于公司于1994年底借鑒超級路由器年底借鑒超級路由器中所采用的交換技術(shù)最先推出以太網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)中所采用的交換技術(shù)最先推出以太網(wǎng)絡(luò)交換機(jī),稱為稱為EtherSwitchn該以太網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)采用了如下原理該以太網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)采用了如下原理: :檢測從以太端口來的

34、數(shù)據(jù)包的源和目的地檢測從以太端口來的數(shù)據(jù)包的源和目的地的的MAC(MAC(介質(zhì)訪問介質(zhì)訪問) )層地址層地址, ,然后與系統(tǒng)內(nèi)部的動然后與系統(tǒng)內(nèi)部的動態(tài)查找表進(jìn)行比較態(tài)查找表進(jìn)行比較, ,如果該數(shù)據(jù)包的如果該數(shù)據(jù)包的MACMAC層地址層地址不在查找表中不在查找表中, ,則將該地址加入到查找表則將該地址加入到查找表, ,并將并將數(shù)據(jù)包發(fā)送給相應(yīng)數(shù)據(jù)包發(fā)送給相應(yīng)的目的地端口。的目的地端口。n兩種交換方式兩種交換方式: :. .直通直通(Cut Through)(Cut Through)方式。方式。 .存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)(Store and Forward)方式。方式。1). 直通方式在輸入端口檢測到

35、一個數(shù)據(jù)包后在輸入端口檢測到一個數(shù)據(jù)包后, ,交換機(jī)的控制器從交換機(jī)的控制器從其包頭中取出目的地址其包頭中取出目的地址, ,通過內(nèi)部的動態(tài)查找表換算成相應(yīng)通過內(nèi)部的動態(tài)查找表換算成相應(yīng)的輸出端口的輸出端口, ,在輸入和輸出交叉處在輸入和輸出交叉處接通接通, ,然后把數(shù)然后把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的輸出端口相應(yīng)的輸出端口,這樣就完成了交換工作。這樣就完成了交換工作。2).存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式以太網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的控制器先將輸入端口到來的以太網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的控制器先將輸入端口到來的數(shù)據(jù)包緩存起來數(shù)據(jù)包緩存起來, ,先檢查先檢查CRCCRC是否正確是否正確, ,并過濾并過濾掉包錯誤掉包錯誤, ,確定包正確后確定包正確后, ,取出目的地址取出目的地址, ,通過通過查找表轉(zhuǎn)換為想要發(fā)送的輸出端口地址查找表轉(zhuǎn)換為想要發(fā)送的輸出端口地址, ,然后然后將該包發(fā)送出去。將該包發(fā)送出去。IEEE802.5 令牌環(huán)網(wǎng)n令牌環(huán)網(wǎng)：令牌環(huán)網(wǎng)：通