IEEE802參考模型ppt課件

1、本章學(xué)習(xí)要求：了解：局域網(wǎng)的分類與特點。了解：IEEE 802參考模型與介質(zhì)訪問控制子層 的根本概念。掌握：Ethernet局域網(wǎng)的根本任務(wù)原理。掌握：高速局域網(wǎng)、交換局域網(wǎng)與虛擬局域網(wǎng) 的根本任務(wù)原理。掌握：無線局域網(wǎng)WLAN與802.11規(guī)范的根本 概念。掌握：網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)根本概念與網(wǎng)橋根本任務(wù)原 理。第5章 介質(zhì)訪問控制子層1.本章知識點構(gòu)造第5章 介質(zhì)訪問控制子層2.5.1 局域網(wǎng)技術(shù)的開展與演化5.1.1 局域網(wǎng)技術(shù)的研討與開展第5章 介質(zhì)訪問控制子層3.介質(zhì)訪問控制的根本概念分布式控制的方法局域網(wǎng)中不存在中心主機(jī)，而是由每個主機(jī)各自決議能否發(fā)送數(shù)據(jù)，以及出現(xiàn)沖突時如何處置。“介質(zhì)訪問控

2、制方法要處理的三個根本問題： 什么時候發(fā)送數(shù)據(jù)？ 如何發(fā)現(xiàn)沖突？ 出現(xiàn)沖突怎樣辦？第5章 介質(zhì)訪問控制子層4.5.1.2 介質(zhì)訪問控制方法CSMA/CD、 Token Bus與Token Ring的比較三種不同的介質(zhì)訪問控制方法對應(yīng)三種不同類型的局域網(wǎng)：采用帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問 (CSMA/CD) 訪問控制方法的總線形Ethernet，稱為“以太網(wǎng)。采用令牌控制的令牌總線形Token Bus局域網(wǎng)，稱為“Token Bus或“令牌總線網(wǎng)。采用令牌控制的令牌環(huán)形Token Ring局域網(wǎng)，稱為“Token Ring或“令牌環(huán)網(wǎng)。第5章 介質(zhì)訪問控制子層5.CSMA/CD總線形局域網(wǎng)特點

3、第5章 介質(zhì)訪問控制子層6.令牌總線形局域網(wǎng)的特點第5章 介質(zhì)訪問控制子層7.令牌環(huán)局域網(wǎng)的特點第5章 介質(zhì)訪問控制子層8.CSMA/CD方法的主要特點介質(zhì)訪問控制方法算法簡單，易于實現(xiàn)。目前，有很多種VLSI超大規(guī)模集成電路可以實現(xiàn)CSMA/CD方法，有利于降低Ethernet組網(wǎng)本錢，擴(kuò)展運用范圍。一種隨機(jī)訪問控制方法，適用于對傳輸實時性要求不高的辦公環(huán)境。在網(wǎng)絡(luò)通訊負(fù)荷較低時表現(xiàn)出較好的吞吐率與延遲特性。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通訊負(fù)荷增大時，由于沖突增多，網(wǎng)絡(luò)吞吐率下降、傳輸延遲添加。第5章 介質(zhì)訪問控制子層9.確定型介質(zhì)訪問控制方法Token Bus、Token Ring的主要特點：適用于對數(shù)據(jù)傳輸實

4、性要求較高的運用環(huán)境，如消費過程控制領(lǐng)域。在網(wǎng)絡(luò)通訊負(fù)荷較重時，表現(xiàn)出很好的吞吐率與較低的傳輸延遲，因此適用于通訊負(fù)荷較重的運用環(huán)境。環(huán)的維護(hù)過程復(fù)雜，實現(xiàn)起來比較困難。第5章 介質(zhì)訪問控制子層10.不同通訊負(fù)荷下實踐數(shù)據(jù)傳輸速率的比較第5章 介質(zhì)訪問控制子層11.5.1.3 Ethernet技術(shù)的研討與開展第5章 介質(zhì)訪問控制子層12.延時帶寬積物理意義第5章 介質(zhì)訪問控制子層13.Ethernet技術(shù)的開展過程第5章 介質(zhì)訪問控制子層14.5.1.4 局域網(wǎng)參考模型與協(xié)議規(guī)范第5章 介質(zhì)訪問控制子層15.IEEE 802協(xié)議構(gòu)造第5章 介質(zhì)訪問控制子層16.5.2 Ethernet根本任務(wù)

5、原理5.2.1 Ethernet數(shù)據(jù)發(fā)送流程分析第5章 介質(zhì)訪問控制子層17.載波偵聽總線電平跳變與總線忙閑形狀的判別第5章 介質(zhì)訪問控制子層18.沖突窗口的概念沖突窗口=2D/VD為總線傳輸介質(zhì)的最大長度V是電磁波在介質(zhì)中的傳播速度第5章 介質(zhì)訪問控制子層19.沖突檢測曼徹斯特編碼信號的波形疊加第5章 介質(zhì)訪問控制子層20.發(fā)現(xiàn)沖突、停頓發(fā)送假設(shè)在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中檢測出沖突，為理處理信道爭用沖突，發(fā)送主機(jī)要進(jìn)入停頓發(fā)送數(shù)據(jù)、隨機(jī)延遲后重發(fā)的流程。隨機(jī)延遲重發(fā)的第一步是發(fā)送“沖突加強(qiáng)干擾序列jamming sequence信號。沖突加強(qiáng)干擾序列信號長度規(guī)定為32bit。發(fā)送沖突加強(qiáng)干擾序列信號的

6、目的是：確保有足夠的沖突繼續(xù)時間，使網(wǎng)中一切主機(jī)都能檢測出沖突存在，并立刻丟棄沖突幀，減少由于沖突浪費的時間，提高信道利用率。第5章 介質(zhì)訪問控制子層21.隨機(jī)延遲重發(fā)幀的最大重發(fā)次數(shù)為16CSMA/CD后退延遲算法是截止二進(jìn)制指數(shù)后退延遲算法為：2kRa 為重新發(fā)送所需的后退延遲的時間 a是沖突窗口值 R是隨機(jī)數(shù)二進(jìn)制指數(shù)k的范圍，定義了k=minn，10 重發(fā)次數(shù)n10，那么k取值為n 重發(fā)次數(shù)n10時，那么k取值為10第5章 介質(zhì)訪問控制子層22.5.2.2 Ethernet幀構(gòu)造Ethernet幀構(gòu)造比較第5章 介質(zhì)訪問控制子層23.5.2.3 Ethernet接納流程的分析第5章 介

7、質(zhì)訪問控制子層24.5.2.4 Ethernet網(wǎng)卡設(shè)計與物理地址典型的10BASE-5的Ethernet實現(xiàn)方法第5章 介質(zhì)訪問控制子層25.Ethernet網(wǎng)卡與計算機(jī)之間關(guān)系第5章 介質(zhì)訪問控制子層26.Ethernet物理地址第5章 介質(zhì)訪問控制子層27.5.2.5 Ethernet物理層規(guī)范命名方法IEEE 802.3 X Type-Y NameX表示數(shù)據(jù)傳輸速率，單位為MbpsY表示網(wǎng)段的最大長度，單位為100mType表示傳輸方式是基帶還是頻帶Name表示局域網(wǎng)的稱號第5章 介質(zhì)訪問控制子層28.5.3 交換式局域網(wǎng)與虛擬局域網(wǎng)技術(shù)5.3.1 交換式局域網(wǎng)技術(shù)交換根本的功能：建立

8、和維護(hù)一個表示MAC地址與交換機(jī)端口號對應(yīng)關(guān)系的映射表。在發(fā)送主機(jī)與接納主機(jī)端口之間建立虛銜接。完成幀的過濾與轉(zhuǎn)發(fā)。執(zhí)行生成樹協(xié)議，防止出現(xiàn)環(huán)路。第5章 介質(zhì)訪問控制子層29.局域網(wǎng)交換機(jī)的任務(wù)原理第5章 介質(zhì)訪問控制子層30.交換機(jī)的交換方式第5章 介質(zhì)訪問控制子層31.5.3.2 虛擬局域網(wǎng)技術(shù)傳統(tǒng)局域網(wǎng)與 虛擬局域網(wǎng) 組網(wǎng)構(gòu)造的比較第5章 介質(zhì)訪問控制子層32.VLAN的劃分方法基于交換機(jī)端口的VLAN劃分方法第5章 介質(zhì)訪問控制子層33.基于主機(jī)MAC地址的VLAN劃分方法第5章 介質(zhì)訪問控制子層34.基于網(wǎng)絡(luò)層地址或協(xié)議的VLAN劃分方法第5章 介質(zhì)訪問控制子層35.IEEE802.

9、1Q的根本內(nèi)容擴(kuò)展后的Ethernet幀構(gòu)造第5章 介質(zhì)訪問控制子層36.VLAN數(shù)據(jù)幀交換過程第5章 介質(zhì)訪問控制子層37.VLAN技術(shù)的優(yōu)點：可以經(jīng)過軟件設(shè)置的方法靈敏地組織邏輯任務(wù)組，極大地方便了局域網(wǎng)的管理。限制了局域網(wǎng)中的廣播通訊量，有效地提高了局域網(wǎng)系統(tǒng)的性能。網(wǎng)絡(luò)管理員可以經(jīng)過制定交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)那么，可以提高局域網(wǎng)系統(tǒng)的平安性。第5章 介質(zhì)訪問控制子層38.5.4 高速Ethernet研討與開展5.4.1 Fast Ethernet在傳統(tǒng)10Mbps的Ethernet根底上開展起來的一種速率為100Mbps的高速局域網(wǎng)。IEEE 802委員會正式同意規(guī)范IEEE 802.3u。保管

10、著傳統(tǒng)Ethernet的幀格式與最小、最大幀長度等特征。定義了介質(zhì)公用接口MII，將MAC層與物理層分隔開。目前100ASE-T主要有三種物理層規(guī)范：100BASE-TX、100BASE-T4、100BASE-FX。第5章 介質(zhì)訪問控制子層39.支持半雙工與全雙工任務(wù)方式可以提供半雙工方式之外，也可以任務(wù)在全雙工方式。全雙工方式不存在爭用問題，MAC層不需求采用CSMA/CD方法。添加了10Mbps與100Mbps速率自動協(xié)商功能具有10Mbps與100Mbps速率網(wǎng)卡共存的速率自動協(xié)商機(jī)制。自動協(xié)商只涉及到物理層，不需求人為干涉，可以自動配置。第5章 介質(zhì)訪問控制子層40.5.4.2 Gig

11、abit EthernetGE可以運用于數(shù)據(jù)倉庫、高性能計算機(jī)、存儲區(qū)域網(wǎng)與云計算硬件平臺中。GE規(guī)范是IEEE 802.3z。GE的傳輸速率到達(dá)了1000Mbps，它依然保管著傳統(tǒng)的Ethernet的幀格式與最小、最大幀長度等特征。定義了千兆介質(zhì)公用接口GMII。GE曾經(jīng)成為大、中型局域網(wǎng)系統(tǒng)主干網(wǎng)的首選方案，有著廣泛的運用前景。第5章 介質(zhì)訪問控制子層41.5.4.3 10 Gigabit Ethernet10GbE主要特點：保管著傳統(tǒng)的Ethernet的的幀格式與最小、最大幀長度的特征。10GbE定義了公用的介質(zhì)公用接口10GMII。10GbE只任務(wù)在全雙工方式，不再采用CSMA/CD協(xié)

12、議，覆蓋范圍不受傳統(tǒng)Ethernet網(wǎng)的沖突窗口限制，傳輸間隔只取決于光纖通訊系統(tǒng)的性能。10GbE的運用領(lǐng)域曾經(jīng)從局域網(wǎng)，逐漸擴(kuò)展到城域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的中心交換網(wǎng)之中。10GbE的物理層協(xié)議分為：局域網(wǎng)物理層規(guī)范與廣域網(wǎng)物理層規(guī)范兩類。第5章 介質(zhì)訪問控制子層42.5.4.4 40 Gigabit Ethernet 與100 Gigabit Ethernet40 GbE與100 GbE研討的背景挪動Internet運用三網(wǎng)交融的高清視頻業(yè)務(wù)增長的需求云計算、物聯(lián)網(wǎng)運用的興起城域網(wǎng)與廣域網(wǎng)中心交換網(wǎng)傳輸帶寬增長的需求第5章 介質(zhì)訪問控制子層43.40GbE的研討與運用40Gbps的波分復(fù)用WDM技

13、術(shù)早在1996年就出現(xiàn)了。20042006年前后在部分范圍內(nèi)開場商用，同時路由器開場提供40Gbps的接口。在20072021年有多個廠商可以提供速率為40Gbps 的波分復(fù)用設(shè)備。40GbE技術(shù)將會大量運用于IDC、高性能計算機(jī)、高性能效力器集群與云計算平臺。第5章 介質(zhì)訪問控制子層44.100GbE技術(shù)的研討與運用100GbE的規(guī)范是802.3ba100GbE保管著傳統(tǒng)的Ethernet的的幀格式與最小、最大幀長度的規(guī)定100GbE物理接口主要有三種類型： 1010GbE短間隔互聯(lián)的LAN接口技術(shù) 425GE中短間隔互聯(lián)的LAN 接口技術(shù) 10m的銅纜接口和1m的系統(tǒng)背板互聯(lián)技術(shù)第5章 介

14、質(zhì)訪問控制子層45.5.4.5 光以太網(wǎng)與城域以太網(wǎng)光以太網(wǎng)的根本概念光以太網(wǎng)術(shù)語是北電網(wǎng)絡(luò)2000年提出，得到網(wǎng)絡(luò)界與電信界的認(rèn)同和支持。10Gbps、40Gbps 、100Gbps高速以太網(wǎng)中只采用全雙工方式，物理傳輸介質(zhì)以光纖為主。可以充分地將Ethernet技術(shù)與SDH、MPLS與DWDM等成熟的光通訊技術(shù)交叉交融、優(yōu)勢互補(bǔ)，以提升Ethernet技術(shù)的效力質(zhì)量QoS、網(wǎng)絡(luò)平安性與系統(tǒng)可靠性，使得光以太網(wǎng)成為可以滿足電信級效力要求的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。利用光纖的宏大帶寬資源與成熟、廣泛運用的Ethernet技術(shù)，為網(wǎng)絡(luò)運營商建造新一代的寬帶城域網(wǎng)提供技術(shù)支持。第5章 介質(zhì)訪問控制子層46.城域以

15、太網(wǎng)的根本概念寬帶城域網(wǎng)選擇網(wǎng)絡(luò)方案的三大驅(qū)動要素是本錢、可擴(kuò)展性和易用性的話，那么選擇Ethernet技術(shù)作為下一代構(gòu)建寬帶城域網(wǎng)的主要技術(shù)是非常恰當(dāng)?shù)摹thernet具有良好的擴(kuò)展性，可以容易地實現(xiàn)從10Mbps到100Gbps的平滑晉級，并且可以覆蓋從幾十米到100公里的范圍。研討可運營的光以太網(wǎng)曾經(jīng)不是單一的技術(shù)研討，而是提出了城域以太網(wǎng)的處理方案。光以太網(wǎng)、城域以太網(wǎng)的開展將從根本上改動網(wǎng)絡(luò)運營商規(guī)劃、建立、管理思想。第5章 介質(zhì)訪問控制子層47.5.5 Ethernet組網(wǎng)設(shè)備與組網(wǎng)方法5.5.1 Ethernet根本的組網(wǎng)方法與設(shè)備用中繼器銜接兩個Ethernet纜段構(gòu)造中繼器

16、的任務(wù)原理第5章 介質(zhì)訪問控制子層48.集線器HUB第5章 介質(zhì)訪問控制子層49.集線器組網(wǎng)構(gòu)造第5章 介質(zhì)訪問控制子層50.5.5.2 交換Ethernet與高速Ethernet組網(wǎng)方法典型的交換以太網(wǎng)組網(wǎng)構(gòu)造第5章 介質(zhì)訪問控制子層51.5.5.3 局域網(wǎng)構(gòu)造化布線的根本概念建筑物綜合布線系統(tǒng)構(gòu)造表示圖第5章 介質(zhì)訪問控制子層52.5.6 局域網(wǎng)互聯(lián)與網(wǎng)橋5.6.1 局域網(wǎng)互聯(lián)與網(wǎng)橋的根本概念網(wǎng)橋是實現(xiàn)兩個或兩個以上一樣類型的同構(gòu)局域網(wǎng)的互聯(lián)，也可以實現(xiàn)兩個或兩個以上不同類型的異構(gòu)局域網(wǎng)的互聯(lián)設(shè)備。網(wǎng)橋主要有兩大主要的功能： 端口號與對應(yīng)的MAC地址表的轉(zhuǎn)發(fā)表生成與 維護(hù) 幀接納、過濾與轉(zhuǎn)

17、發(fā)第5章 介質(zhì)訪問控制子層53.網(wǎng)橋構(gòu)造與任務(wù)原理第5章 介質(zhì)訪問控制子層54.源路由網(wǎng)橋源路由網(wǎng)橋由發(fā)送幀的源主機(jī)擔(dān)任路由選擇。每個主機(jī)在發(fā)送幀時，將詳細(xì)的路由信息寫在幀頭部，網(wǎng)橋根據(jù)源主機(jī)確定的路由轉(zhuǎn)發(fā)幀。為了發(fā)現(xiàn)適宜的路由，源主機(jī)以廣播方式向目的主機(jī)發(fā)送用于探測的發(fā)現(xiàn)幀。源主機(jī)得到這些路由信息后，從能夠的路由中選擇出一個最正確路由。常用的方法是：假設(shè)有超越一條的途徑，源主機(jī)將選擇中間經(jīng)過的網(wǎng)橋跳數(shù)最少的途徑。第5章 介質(zhì)訪問控制子層55.透明網(wǎng)橋用透明網(wǎng)橋互聯(lián)局域網(wǎng)時，網(wǎng)橋的轉(zhuǎn)發(fā)表開場是空的。網(wǎng)橋采取與交換機(jī)采取自學(xué)習(xí)方法，在轉(zhuǎn)發(fā)幀的過程中，逐漸將建立和更新轉(zhuǎn)發(fā)表。透明網(wǎng)橋經(jīng)過自學(xué)習(xí)算法

18、生成和維護(hù)網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)表，是一種即插即用的局域網(wǎng)互聯(lián)設(shè)備。局域網(wǎng)的主機(jī)不擔(dān)任幀傳輸途徑的選擇?；ヂ?lián)的局域網(wǎng)主機(jī)不需求知道網(wǎng)橋的存在，也不需求了解網(wǎng)橋之間的銜接關(guān)系，網(wǎng)橋?qū)χ鳈C(jī)是透明的。第5章 介質(zhì)訪問控制子層56.5.6.2 網(wǎng)橋的任務(wù)流程第5章 介質(zhì)訪問控制子層57.5.6.3 生成樹協(xié)議網(wǎng)橋互聯(lián)構(gòu)成環(huán)狀構(gòu)造第5章 介質(zhì)訪問控制子層58.分析生成樹協(xié)議執(zhí)行過程的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造表示圖第5章 介質(zhì)訪問控制子層59.有效拓?fù)錁?gòu)造第5章 介質(zhì)訪問控制子層60.主機(jī)之間的幀傳輸途徑第5章 介質(zhì)訪問控制子層61.5.6.4 網(wǎng)橋與中繼器、集線器、交換機(jī)的比較網(wǎng)橋與中繼器作用的比較第5章 介質(zhì)訪問控制子層62.中繼

19、器、集線器、網(wǎng)橋與交換機(jī)的比較比較的內(nèi)容中繼器集線器交換機(jī)網(wǎng)橋協(xié)議層次物理層物理層MAC層MAC層主要功能連接多個纜段，增加總線長度，增加接入的主機(jī)數(shù)量接入多臺計算機(jī)形成星形結(jié)構(gòu)的Ethernet連接多臺計算機(jī)，實現(xiàn)快速幀轉(zhuǎn)發(fā)互聯(lián)多個同構(gòu)或異構(gòu)的局域網(wǎng)工作原理信號放大與整形信號放大與整形在多端口之間同時轉(zhuǎn)發(fā)多幀MAC地址過濾與幀轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)構(gòu)特點兩個端口可以有多端口可以有多端口可以有多端口使用地址MAC地址MAC地址沖突域連接在多個纜段上的所有主機(jī)屬于一個沖突域連接在集線器上的所有主機(jī)屬于一個沖突域如果主機(jī)獨占端口，則不存在沖突每個互聯(lián)的局域網(wǎng)分別是一個沖突域第5章 介質(zhì)訪問控制子層63.5.7 無線局域網(wǎng)5.7.1 無線局域網(wǎng)開展背景無線局域網(wǎng)WLAN不僅可以作為獨立的一種挪動通訊網(wǎng)絡(luò)來運用，而且可以作為傳統(tǒng)局域網(wǎng)的補(bǔ)充。無線局域網(wǎng)以微波、激光與紅外線等無線電波作為傳輸介質(zhì)，來全部或部分取代傳統(tǒng)局域網(wǎng)中的雙絞線與光纖。無線局域網(wǎng)不僅可以滿足挪動和特殊運用領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)的要求，還能覆蓋有線局域網(wǎng)難以布線的位置。無線局域網(wǎng)的開展速度很快。目前，支持2Mbps傳輸速率的系統(tǒng)曾經(jīng)成熟，而速率為40Mbps80Mbps的系統(tǒng)正在研討中。第5章 介質(zhì)訪問控制子層64.無線局域網(wǎng)802.11協(xié)議開展過程1997年構(gòu)成了第一個無線局域網(wǎng)的規(guī)范802.11。802.11定義了運用