計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-介質(zhì)訪問(wèn)控制子層

第5章

介質(zhì)訪問(wèn)控制子層2022/10/311了解：局域網(wǎng)與城域網(wǎng)的主要技術(shù)特點(diǎn)。了解：局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的類(lèi)型與特點(diǎn)。了解：IEEE802參考模型與協(xié)議的基本概念。掌握：Ethernet局域網(wǎng)的基本工作原理。了解：令牌環(huán)網(wǎng)與FDDI的基本工作原理。掌握：高速局域網(wǎng)、交換局域網(wǎng)與虛擬局域網(wǎng)的基本工作原理。了解：無(wú)線局域網(wǎng)的基本工作原理。掌握：網(wǎng)橋的基本工作原理。本章學(xué)習(xí)要求2022/10/3125.1概述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可分為點(diǎn)—點(diǎn)網(wǎng)和廣播網(wǎng)。在點(diǎn)—點(diǎn)網(wǎng)中，一條信道連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，通信雙方收發(fā)數(shù)據(jù)不會(huì)混亂；而在廣播網(wǎng)（局域網(wǎng)）中，由于所有節(jié)點(diǎn)共享同一信道，當(dāng)有多個(gè)站同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，就會(huì)造成數(shù)據(jù)碰撞，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。2022/10/313數(shù)據(jù)鏈路層分層為了解決廣播網(wǎng)中信道使用問(wèn)題，常把數(shù)據(jù)鏈路層分成兩層：介質(zhì)訪問(wèn)控制（MAC）子層：負(fù)責(zé)解決共享信道問(wèn)題；邏輯鏈路控制（LLC）子層：完成通常意義下的數(shù)據(jù)鏈路層功能。2022/10/314物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層2022/10/315一、介質(zhì)訪問(wèn)基本概念介質(zhì)訪問(wèn)：節(jié)點(diǎn)使用通信信道稱(chēng)為介質(zhì)訪問(wèn)；沖突：在同一信道中，如果有兩個(gè)或多個(gè)站同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，則信號(hào)在信道中發(fā)生碰撞，導(dǎo)致數(shù)據(jù)發(fā)送失敗，這種現(xiàn)象稱(chēng)為沖突；介質(zhì)訪問(wèn)協(xié)議：為了避免信道沖突，決定由哪個(gè)站先用信道的協(xié)議稱(chēng)為介質(zhì)訪問(wèn)協(xié)議；介質(zhì)訪問(wèn)子層：數(shù)據(jù)鏈路層中專(zhuān)用來(lái)解決信道分配的協(xié)議層稱(chēng)為介質(zhì)訪問(wèn)子層（MAC）。2022/10/316二、信道分配策略信道分配策略可以分為靜態(tài)分配和動(dòng)態(tài)分配兩大類(lèi)。1.靜態(tài)分配靜態(tài)分配包括頻分多路復(fù)用和同步時(shí)分多路復(fù)用，這種分配策略是將頻帶或時(shí)間片固定地分配給各個(gè)節(jié)點(diǎn)。缺點(diǎn)：造成信道資源浪費(fèi)。2.動(dòng)態(tài)分配動(dòng)態(tài)分配是指異步時(shí)分多路復(fù)用，這種分配策略是當(dāng)節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)才占用信道。動(dòng)態(tài)分配又分隨機(jī)訪問(wèn)和控制訪問(wèn)兩種。2022/10/3172.動(dòng)態(tài)分配隨機(jī)訪問(wèn)：隨機(jī)訪問(wèn)又稱(chēng)爭(zhēng)用，各節(jié)點(diǎn)只要有數(shù)據(jù)就發(fā)送（爭(zhēng)著發(fā)送），發(fā)生沖突之后再采取措施解決沖突（有沖突）?？刂圃L問(wèn)：控制訪問(wèn)是使發(fā)送節(jié)點(diǎn)首先獲得發(fā)送權(quán)，再發(fā)送數(shù)據(jù)，不會(huì)出現(xiàn)沖突，它有輪轉(zhuǎn)和預(yù)約兩種。輪轉(zhuǎn)是使各節(jié)點(diǎn)輪流發(fā)送數(shù)據(jù)；預(yù)約是使各節(jié)點(diǎn)先聲明自己有數(shù)據(jù)要發(fā)送，然后根據(jù)預(yù)約的順序依次發(fā)送數(shù)據(jù)。2022/10/3185.2局域網(wǎng)與城域網(wǎng)基本概念

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)傳輸介質(zhì)介質(zhì)訪問(wèn)控制方法

5.2.1決定局域網(wǎng)與城域網(wǎng)性能的三要素2022/10/3195.2.2局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類(lèi)型與特點(diǎn)

一、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線型環(huán)型星型結(jié)構(gòu)二、網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)：雙絞線同軸電纜光纖三、介質(zhì)訪問(wèn)控制方法要解決以下幾個(gè)問(wèn)題：該哪個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)？發(fā)送時(shí)會(huì)不會(huì)出現(xiàn)沖突？出現(xiàn)沖突怎么辦？2022/10/3110四、總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制方法采用的是“共享介質(zhì)”方式；所有結(jié)點(diǎn)都連接到一條作為公共傳輸介質(zhì)的總線上；總線傳輸介質(zhì)通常采用同軸電纜或雙絞線；所有結(jié)點(diǎn)都可以通過(guò)總線傳輸介質(zhì)以“廣播”方式發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，因此出現(xiàn)“沖突（collision）”是不可避免的；“沖突”會(huì)造成傳輸失敗；必須解決多個(gè)結(jié)點(diǎn)訪問(wèn)總線的介質(zhì)訪問(wèn)控制（MAC，mediumaccesscontrol）問(wèn)題。1.特點(diǎn)：2022/10/31112.總線結(jié)構(gòu)與沖突2022/10/31123.總線型拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易；易于擴(kuò)展，可靠性較好。2022/10/3113五、環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)結(jié)點(diǎn)使用點(diǎn)—點(diǎn)線路連接，構(gòu)成閉合的物理的環(huán)型結(jié)構(gòu)；環(huán)中數(shù)據(jù)沿著一個(gè)方向繞環(huán)逐站傳輸；多個(gè)結(jié)點(diǎn)共享一條環(huán)通路；環(huán)建立、維護(hù)、結(jié)點(diǎn)的插入與撤出。2022/10/3114六、星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)的關(guān)系交換局域網(wǎng)(switchedLAN)的物理結(jié)構(gòu)區(qū)分交換機(jī)與集線器的邏輯結(jié)構(gòu)2022/10/31155.3傳輸介質(zhì)類(lèi)型與介質(zhì)訪問(wèn)控制方法

一、局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì)類(lèi)型

同軸電纜雙絞線光纖無(wú)線通信信道二、討論：雙絞線已能用于數(shù)據(jù)傳輸速率為100Mb/s、1Gb/s的高速局域網(wǎng)中；在局部范圍內(nèi)的中、高速局域網(wǎng)中使用雙絞線，在遠(yuǎn)距離傳輸中使用光纖，在有移動(dòng)結(jié)點(diǎn)的局域網(wǎng)中采用無(wú)線技術(shù)的趨勢(shì)已經(jīng)明朗。

2022/10/3116帶沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)(CSMA/CD)令牌總線(tokenbus)令牌環(huán)(tokenring)三、常用介質(zhì)訪問(wèn)控制方法:2022/10/31175.4IEEE802參考模型IEEE802標(biāo)準(zhǔn)所描述的局域網(wǎng)參考模型與OSI參考模型的關(guān)系：2022/10/3118IEEE802委員會(huì)為局域網(wǎng)制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)，它們統(tǒng)稱(chēng)為IEEE802標(biāo)準(zhǔn)；IEEE802標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系：

IEEE802標(biāo)準(zhǔn)2022/10/31195.5Ethernet局域網(wǎng)Ethernet的核心技術(shù)是CSMA/CD介質(zhì)訪問(wèn)控制方法；隨機(jī)爭(zhēng)用技術(shù)起源于夏威夷大學(xué)校園網(wǎng)ALOHA；1972年，Xerox公司開(kāi)始Ethernet實(shí)驗(yàn)網(wǎng)的研究；1979年，Xerox公司宣布了Ethernet產(chǎn)品；1980年，Xerox、DEC與Intel聯(lián)合宣布EthernetV2.0規(guī)范；

20世紀(jì)90年代，10Base-T標(biāo)準(zhǔn)使得Ethernet性能價(jià)格比大大提高；目前，交換式Ethernet與最高速率為10Gb/s的高速Ethernet的出現(xiàn)，更確立了它在局域網(wǎng)中的主流地位。5.5.1Ethernet的發(fā)展2022/10/31205.2.2Ethernet幀結(jié)構(gòu)與幀發(fā)送、接收流程分析

1.Ethernet數(shù)據(jù)發(fā)送流程的分析2022/10/3121⑴Ethernet采用的信道分配策略（CSMA/CD）CSMA/CD是采用爭(zhēng)用技術(shù)，各節(jié)點(diǎn)都有獨(dú)立決定發(fā)送幀，當(dāng)檢測(cè)到?jīng)_突發(fā)生時(shí)，則等待隨機(jī)時(shí)間間隔后重發(fā)幀。CSMA/CD一般用于總線網(wǎng)（對(duì)于邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）。發(fā)送的數(shù)據(jù)采用曼徹斯特編碼方式。2022/10/3122⑵CSMA/CD的發(fā)送流程可以概為：先聽(tīng)后發(fā)邊聽(tīng)邊發(fā)沖突停止隨機(jī)延時(shí)后重發(fā)2022/10/3123⑶注意問(wèn)題CSMA/CD方法只是檢測(cè)碰撞的發(fā)生，并沒(méi)將碰撞的數(shù)據(jù)更正為原始正確的數(shù)據(jù)的能力；CSMA/CD功能由Ethernet網(wǎng)卡完成，即CSMA/CD功能已集成在Ethernet網(wǎng)卡中。2022/10/3124Ethernet結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送流程2022/10/3125第1步：載波偵聽(tīng)過(guò)程（先聽(tīng)）

目的：檢查是否已經(jīng)有結(jié)點(diǎn)利用總線在發(fā)送數(shù)據(jù)。有跳變無(wú)跳變2022/10/3126第2步：沖突檢測(cè)（比較法和編碼違例決法）若超過(guò)兩倍的傳播延遲（2τ，即沖突窗口）時(shí)間沒(méi)有檢測(cè)到?jīng)_突，表明發(fā)送成功；判斷沖突方法：比較法編碼違例判決法2022/10/3127沖突窗口的概念2022/10/3128第3步：發(fā)現(xiàn)沖突，停止發(fā)送如果在發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程中檢測(cè)出沖突，為了解決信道爭(zhēng)用沖突，發(fā)送結(jié)點(diǎn)要進(jìn)入停止發(fā)送數(shù)據(jù)。2022/10/3129第4步：隨機(jī)延遲重發(fā)采用截止二進(jìn)制指數(shù)后退延遲算法

τ＝2k·R·a

其中：τ為結(jié)點(diǎn)重新發(fā)送需要的后退延遲時(shí)間，a為沖突窗口值，R為隨機(jī)數(shù);限定k的范圍,k=min（n，10）;如果重發(fā)次數(shù)n<10，則取k=n；如果重發(fā)次數(shù)n≥10時(shí)，則k取值為10;第n次重發(fā)延遲是分布在0與[2min（n，10）-1]個(gè)時(shí)間片之間，最大可能延遲時(shí)間為1023個(gè)時(shí)間片;后退延遲時(shí)間后，結(jié)點(diǎn)將重新判斷總線忙、閑狀態(tài);當(dāng)沖突次數(shù)超過(guò)16時(shí)，表示發(fā)送失敗，放棄該幀發(fā)送。

2022/10/31302.Ethernet幀結(jié)構(gòu)前導(dǎo)碼與幀前定界符字段目的地址和源地址字段長(zhǎng)度字段LLC數(shù)據(jù)字段幀校驗(yàn)字段前導(dǎo)碼(7B)幀前定界符(1B)目的地址DA(2/6B)LLC數(shù)據(jù)(長(zhǎng)度可變)幀校驗(yàn)字段FCS(4B)源地址SA(2/6B)長(zhǎng)度域(2B)2022/10/3131Ethernet幀結(jié)構(gòu)的討論前導(dǎo)碼與幀前定界符字段

前導(dǎo)碼：7個(gè)字節(jié)，10101010…101010比特序列。幀前定界符：1字節(jié)，10101011。目的地址和源地址字段

地址字段長(zhǎng)度：2個(gè)字節(jié)或6個(gè)字節(jié)。目的地址類(lèi)型：?jiǎn)我唤Y(jié)點(diǎn)地址（unicastaddress）；

多點(diǎn)地址（multicastaddress）；

廣播地址（broadcastaddress）。2022/10/3132長(zhǎng)度字段

幀的最小長(zhǎng)度為64字節(jié)，最大長(zhǎng)度為1518字節(jié)。LLC數(shù)據(jù)字段

LLC數(shù)據(jù)字段是幀的數(shù)據(jù)字段，長(zhǎng)度最小為46個(gè)字節(jié)，少于46個(gè)字節(jié)需要填充。幀校驗(yàn)字段

采用32位的CRC校驗(yàn)校驗(yàn)的范圍是：目的地址、源地址、長(zhǎng)度、LLC數(shù)據(jù)等字段。

Ethernet幀結(jié)構(gòu)的討論（續(xù)）2022/10/31333.Ethernet接收流程

啟動(dòng)接收狀態(tài)判斷幀長(zhǎng)度，確認(rèn)是否沖突；判斷目的地址幀校驗(yàn)2022/10/31345.5.3Ethernet實(shí)現(xiàn)方法2022/10/3135Ethernet網(wǎng)卡結(jié)構(gòu)

2022/10/31365.5.4Ethernet物理地址網(wǎng)絡(luò)中不同層次地址數(shù)據(jù)鏈路層地址：硬件地址（網(wǎng)卡地址）網(wǎng)層地址：IP地址傳輸層地址：端口號(hào)應(yīng)用層地址：用戶名地址類(lèi)型邏輯地址：由軟件處理物理地址：由硬件處理1.網(wǎng)絡(luò)中地址基本類(lèi)型2022/10/31371.網(wǎng)絡(luò)中地址基本類(lèi)型編址方案靜態(tài)編址方案：網(wǎng)絡(luò)地址已寫(xiě)入硬件，除非更換硬件，否不可改變；可配置編址方案：網(wǎng)絡(luò)地址可由用戶手工設(shè)置；動(dòng)態(tài)編址方案：網(wǎng)絡(luò)地址由網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)分配。層次編址方法：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)定義網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)地址。2022/10/31382.Ethernet物理地址

Ethernet地址：為物理地址，采用48位編址，并用層次編址;Ethernet地址=公司ID(24bit)+網(wǎng)卡ID(24bit)

公司：Cisco00-00-0cNovell00-00-1B00-00-D83Com00-20-AF

00-60-8CIBM08-00-5A典型的Ethernet地址：

00-60-8C-01-28-1200000000-10100000-10001100-00000001-00101000-000100102022/10/3139Ethernet物理地址的十六進(jìn)制與二進(jìn)制的表示方法

2022/10/31405.5.5網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析器及其應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)分析器或網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視器是一種用來(lái)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的設(shè)備；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)分析器連接到被測(cè)試的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，它能監(jiān)控特定的事件，并且報(bào)告諸如每秒平均接收幀數(shù)或平均幀長(zhǎng)度等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)分析器的另外一個(gè)重要的作用是對(duì)特定協(xié)議（TCP/IP、FTP、HTTP）的解碼，它按照指定的協(xié)議規(guī)則加以解釋?zhuān)缓髮f(xié)議分析的結(jié)果顯示出來(lái)。

2022/10/3141網(wǎng)絡(luò)分析器的連入方式

2022/10/3142網(wǎng)絡(luò)分析器捕獲的幀數(shù)據(jù)

2022/10/3143網(wǎng)絡(luò)分析器顯示的Ethernet幀結(jié)構(gòu)

2022/10/31445.3令牌總線網(wǎng)5.3.1令牌總線的工作原理2022/10/3145令牌總線訪問(wèn)控制(TokenBus)令牌總線網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線結(jié)構(gòu)，但信息傳輸?shù)拇涡騾s是一環(huán)狀線路，即邏輯結(jié)構(gòu)為環(huán)型結(jié)構(gòu)。令牌總線訪問(wèn)控制的邏輯環(huán)型結(jié)構(gòu)是按照地址從高到低的順序進(jìn)行排列的，最低地址后面緊接著最高地址。令牌和數(shù)據(jù)的傳遞也是按這一順序輪流發(fā)送。2022/10/31465.3.2令牌總線的環(huán)維護(hù)工作

環(huán)初始化:根據(jù)規(guī)定的算法形成邏輯環(huán);新結(jié)點(diǎn)加入環(huán)結(jié)點(diǎn)從環(huán)中撤出環(huán)恢復(fù)優(yōu)先級(jí)

2022/10/31475.4令牌環(huán)網(wǎng)與光纖分布式數(shù)據(jù)接口

5.4.1令牌環(huán)網(wǎng)的工作原理2022/10/3148令牌環(huán)訪問(wèn)控制(TokenRing)⑴令牌環(huán)訪問(wèn)控制采用的信道分配策略令牌傳遞環(huán)用于環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過(guò)在環(huán)型網(wǎng)上傳遞令牌的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)的訪問(wèn)控制，采用的是預(yù)約信道分配策略，數(shù)據(jù)只能沿著環(huán)路單方向流動(dòng)。2022/10/3149令牌環(huán)工作原理2022/10/3150⑵令牌環(huán)訪問(wèn)控制方法操作過(guò)程當(dāng)環(huán)線上各節(jié)點(diǎn)都沒(méi)有幀發(fā)送時(shí)，令牌標(biāo)記為空閑標(biāo)記（如：01111111）；當(dāng)一個(gè)站要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，需要等待令牌到來(lái)，并將令牌空閑標(biāo)記改為忙標(biāo)記(如:01111110)，緊跟著令牌將本站數(shù)據(jù)發(fā)送出去；每個(gè)站一邊轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，一邊檢查幀中的目的地址，若目的地址與本站地址相同，則接收數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；令牌和數(shù)據(jù)幀環(huán)繞一周回到原節(jié)點(diǎn)，原節(jié)點(diǎn)將發(fā)送的幀去除，并將令牌改為空閑標(biāo)記。2022/10/31515.4.2IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)

單令牌協(xié)議優(yōu)先級(jí)位監(jiān)控站預(yù)約指示器

2022/10/31525.4.3光纖分布式數(shù)據(jù)接口(FDDI)

FDDI作為主干網(wǎng)互連多個(gè)局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

2022/10/3153FDDI主要技術(shù)特點(diǎn)

使用802.5的單令牌環(huán)網(wǎng)介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議；使用802.2協(xié)議(邏輯鏈路控制子層協(xié)議)，與符合802標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)兼容；數(shù)據(jù)傳輸速率為100Mb/s，連網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)數(shù)最大為1000，環(huán)路長(zhǎng)度為100km；可以使用雙環(huán)結(jié)構(gòu)，具有容錯(cuò)能力；可以使用多模或單模光纖；具有動(dòng)態(tài)分配帶寬的能力，能支持同步和異步數(shù)據(jù)傳輸。

2022/10/3154FDDI主要應(yīng)用環(huán)境

計(jì)算機(jī)機(jī)房網(wǎng)辦公室或建筑物群的主干網(wǎng)校園網(wǎng)的主干網(wǎng)多校園的主干網(wǎng)

2022/10/31555.5高速局域網(wǎng)的工作原理個(gè)人計(jì)算機(jī)的速度提高的要求:在過(guò)去二十年中，計(jì)算機(jī)的處理速度提高了百萬(wàn)倍，而網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率只提高了上千倍；基于Web的Internet/Intranet應(yīng)用也要求更高的帶寬；在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、桌面電視會(huì)議、3D圖形與高清晰度圖像這類(lèi)應(yīng)用中，人們需要有更高帶寬的局域網(wǎng)。5.5.1高速局域網(wǎng)的研究方法推動(dòng)局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的因素2022/10/3156傳統(tǒng)共享式局域網(wǎng)的缺點(diǎn)傳統(tǒng)的局域網(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(wèn)控制方法是CSMS/CD、TokenRing、TokenBus；只有通過(guò)介質(zhì)訪問(wèn)控制方法才能保證每個(gè)結(jié)點(diǎn)得到“公平”地使用公共傳輸介質(zhì)；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；當(dāng)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(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量將會(huì)下降。2022/10/3157高速局域網(wǎng)的解決方法第一種方案：提高Ethernet的數(shù)據(jù)傳輸速率(10Mb/s→100Mb/s→10Gb/s)，導(dǎo)致新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)；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；第三種方案：將“共享介質(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。

2022/10/3158交換式局域網(wǎng)—基于硬件交換技術(shù)多個(gè)結(jié)點(diǎn)并發(fā)連接功能；

S=N×10Mb/s共享式局域網(wǎng)與交換式局域網(wǎng)的比較2022/10/3159局域網(wǎng)產(chǎn)品類(lèi)型與相互之間的關(guān)系

2022/10/31605.5.2快速以太網(wǎng)

FastEthernet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；FastEthernet與以太網(wǎng)的幀格式、介質(zhì)訪問(wèn)控制方法與組網(wǎng)方法相同；每個(gè)比特的發(fā)送時(shí)間由100ns降低到了10ns；1995年9月，IEEE802委員會(huì)正式批準(zhǔn)了FastEthernet標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3u。

2022/10/3161FastEthernet的協(xié)議結(jié)構(gòu)

只是在物理層做了一些調(diào)整；在物理層和介質(zhì)訪問(wèn)子層之間增加了介質(zhì)專(zhuān)用接口；不同的傳輸介質(zhì)不會(huì)影響MAC層；有3種傳輸介質(zhì)。2022/10/31625.5.3千兆以太網(wǎng)

用Ethernet組建企業(yè)網(wǎng)的全面解決方案：桌面系統(tǒng)采用傳輸速率為10Mb/s的Ethernet；部門(mén)級(jí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用傳輸速率為100Mb/s的FastEthernet；企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用傳輸速率為1000Mb/s的GigabitEthernet。2022/10/3163GigabitEthernet的協(xié)議結(jié)構(gòu)

2022/10/31645.5.410Gb/sEthernet

10Gb/sEthernet的幀格式與10Mb/s、100Mb/s和1Gb/sEthernet相同；10Gb/sEthernet保留了802.3標(biāo)準(zhǔn)對(duì)Ethernet最小幀長(zhǎng)度和最大幀長(zhǎng)度的規(guī)定；10Gb/sEthernet的傳輸介質(zhì)只使用光纖；10Gb/sEthernet只工作在全雙工方式，因此不存在爭(zhēng)用問(wèn)題。10Gb/sEthernet主要具有以下特點(diǎn)2022/10/316510Gb/sEthernet的物理層協(xié)議

10Gb/sEthernet有以下兩種物理層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：局域網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)

一個(gè)10Gb/sEthernet交換機(jī)可以支持10個(gè)GigabitEthernet網(wǎng)端口；

可選的廣域網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)

廣域網(wǎng)物理層符合光纖通道技術(shù)速率體系的SONET/SDH(同步光纖網(wǎng)絡(luò)/同步數(shù)字系列)的OC-192/STM-64的標(biāo)準(zhǔn)。2022/10/3166交換機(jī)的英文名稱(chēng)之為“Switch”，它是集線器的升級(jí)產(chǎn)品，從外觀上看，它與集線器差別不大，都是帶有多個(gè)端口的長(zhǎng)方形盒狀體。5.6交換式局域網(wǎng)的工作原理5.6.1交換機(jī)2022/10/3167交換機(jī)與集線的差別⑴工作層次不同集線器工作在第一層（物理層）交換機(jī)至少是工作在第二層，更高級(jí)的交換機(jī)可以工作在第三層（網(wǎng)絡(luò)層）和第四層（傳輸層）。傳統(tǒng)交換機(jī)只具有流量控制能力的多端口網(wǎng)橋，工作在鏈路層，故稱(chēng)為二層交換機(jī)。如果把路由功能加入交換機(jī)，此時(shí)交換機(jī)可完成網(wǎng)絡(luò)層路由選擇，故稱(chēng)為三層交換機(jī)。2022/10/3168交換機(jī)與集線的差別⑵數(shù)據(jù)傳輸方式不同集線器的數(shù)據(jù)傳輸方式是廣播方式交換機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸是有目的的，數(shù)據(jù)只對(duì)目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送，只是在自己的MAC地址表中找不到的情況下第一次使用廣播方式發(fā)送，第二次以后就不再是廣播發(fā)送了，又是有目的的發(fā)送。2022/10/31692022/10/3170集線器交換機(jī)集線器上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)2022/10/3171交換機(jī)與集線的差別⑶帶寬占用方式不同集線器所有端口是共享集線器的總帶寬交換機(jī)的每個(gè)端口都具有自己的帶寬集線器內(nèi)部結(jié)構(gòu)2022/10/31722022/10/3173交換機(jī)與集線的差別⑷傳輸模式不同集線器采用半雙工方式進(jìn)行傳輸，在集線器上一次只能傳輸一個(gè)任務(wù)，要么是接收數(shù)據(jù)，要么是發(fā)送數(shù)據(jù)。交換機(jī)采用全雙工方式來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，在同一時(shí)刻可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。2022/10/3174集線器交換機(jī)2022/10/31752.交換機(jī)分類(lèi)從傳輸介質(zhì)和傳輸速度上看，局域網(wǎng)交換機(jī)可以分為以太網(wǎng)交換機(jī)、快速以太網(wǎng)交換機(jī)、千兆以太網(wǎng)交換機(jī)、10千兆以太網(wǎng)交換機(jī)、FDDI交換機(jī)、ATM交換機(jī)等多種。2022/10/3176⑴以太網(wǎng)交換機(jī)指帶寬在100Mbps以下的以太網(wǎng)所用交換機(jī)。它包括三種網(wǎng)絡(luò)接口：RJ－45、BNC和AUI，所用的傳輸介質(zhì)分別為：雙絞線、細(xì)同軸電纜和粗同軸電纜。2022/10/3177⑵快速以太網(wǎng)交換機(jī)指一種在普通雙絞線或光纖上實(shí)現(xiàn)100Mbps傳輸帶寬的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，目前主要指10／100Mbps自適應(yīng)型的網(wǎng)絡(luò)。采用的介質(zhì)為雙絞線或光纖。2022/10/3178⑶千兆以太網(wǎng)交換機(jī)它的帶寬可以達(dá)到1000Mbps，一般用于骨干網(wǎng)段，所采用的傳輸介質(zhì)有光纖、雙絞線兩種，對(duì)應(yīng)的接口為“SC”和“RJ－45”接口兩種。2022/10/3179⑷10千兆以太網(wǎng)交換機(jī)它的帶寬可以達(dá)到10千兆，一般用于骨干網(wǎng)段，采用的傳輸介質(zhì)為光纖，其接口方式為光纖接口。2022/10/3180⑸ATM交換機(jī)ATM交換機(jī)是用于ATM網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)產(chǎn)品。2022/10/3181⑹FDDI交換機(jī)FDDI交換機(jī)是用于老式中、小型企業(yè)的快速數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)中的，它的接口形式都為光纖接口。2022/10/31823.模塊化交換機(jī)模塊化交換機(jī)在價(jià)格上要貴很多，但用戶可以任意選擇不同數(shù)量、不同速率和不同接口類(lèi)型的模塊，以適應(yīng)千變?nèi)f化的網(wǎng)絡(luò)需求。模塊2022/10/31834.三層交換機(jī)它對(duì)應(yīng)于OSI模型的第三層，即工作在網(wǎng)絡(luò)層，具有路由功能，可將IP地址信息提供給網(wǎng)絡(luò)路徑選擇，并實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)段間數(shù)據(jù)的線速交換。模塊2022/10/3184華為交換機(jī)包括:桌面級(jí)的2400、3000系列；中心級(jí)的5000系列(匯聚層)；核心級(jí)的6000系列以太網(wǎng)交換機(jī)產(chǎn)品。5.交換機(jī)連接拓?fù)鋱D2022/10/31852022/10/3186

2022/10/31876.華為交換機(jī)產(chǎn)品⑴2400、3000系列2022/10/31882022/10/3189⑵5000系列S5516千兆交換機(jī)是面向匯聚層的產(chǎn)品。提供高密度的GE端口，是組建園區(qū)網(wǎng)中心和IP城域網(wǎng)匯聚層的理想產(chǎn)品。6.華為交換機(jī)產(chǎn)品4個(gè)接口槽位，每個(gè)接口槽位可提供4個(gè)GE端口，有多種規(guī)格千兆接口模塊供選擇。2022/10/3190S5516以太網(wǎng)交換機(jī)寬帶城域網(wǎng)組網(wǎng)示意2022/10/3191S5516以太網(wǎng)交換機(jī)在大型的企業(yè)和園區(qū)網(wǎng)的組網(wǎng)示意圖2022/10/31926.華為交換機(jī)產(chǎn)品⑶6000系列產(chǎn)品

QuidwayS6506接口配置：提供7個(gè)槽位，其中1個(gè)交換路由處理板槽位（必選），6個(gè)業(yè)務(wù)板槽位，其支持的業(yè)務(wù)板類(lèi)型如下：48端口10BASE-T/100BASE-TX自適應(yīng)快速以太網(wǎng)業(yè)務(wù)板24端口100BASE-FXMMF（多模光纖）快速以太網(wǎng)業(yè)務(wù)板24端口100BASE-FXSMF（單模光纖）快速以太網(wǎng)業(yè)務(wù)板8端口1000BASE-X千兆以太網(wǎng)業(yè)務(wù)板8端口10/100/1000BASE-T千兆以太網(wǎng)業(yè)務(wù)板業(yè)務(wù)板處理板2022/10/31932022/10/31942022/10/31952022/10/3196其中6000系列千兆骨干交換機(jī)具的40Gbps交換背板，提供32個(gè)GE線速三層交換端口、或48個(gè)100FX三層線速交換端口、或96個(gè)100TX三層線速交換端口。6000系列在高端局域網(wǎng)組網(wǎng)方案中，為IP網(wǎng)絡(luò)提供全線速三層交換能力和完善QoS支持，最大滿足話音、圖像和數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)需求。6.華為交換機(jī)產(chǎn)品2022/10/31977.交換機(jī)常見(jiàn)的技術(shù)指標(biāo)機(jī)架插槽數(shù)：指機(jī)架式交換機(jī)能安插的最大模塊數(shù)。擴(kuò)展槽數(shù)：指固定配置式交換機(jī)擴(kuò)展槽能安插的最大模塊數(shù)。支持的網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型：機(jī)架式交換機(jī)和固定式帶擴(kuò)展槽交換機(jī)可支持一種以上類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)，如支持以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)、ATM、令牌環(huán)及FDDI等。最大SONET（同步光傳輸網(wǎng)絡(luò)）端口數(shù)：是指這臺(tái)交換機(jī)的最大下聯(lián)的SONET接口數(shù)。背板吞吐量：也稱(chēng)背板帶寬，表示交換機(jī)接口處理器和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量。MAC地址表大?。哼B接到局域網(wǎng)上的每個(gè)端口或設(shè)備都需要一個(gè)MAC地址，其他設(shè)備要用到此地址來(lái)定位特定的端口及更新路由表和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。2022/10/31985.6.2交換式局域網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)2022/10/31995.6.3局域網(wǎng)交換機(jī)的工作原理

2022/10/31100工作原理交換機(jī)工作原理是檢測(cè)從端口來(lái)的數(shù)據(jù)包的源和目的地的MAC(介質(zhì)訪問(wèn)層)地址，然后與系統(tǒng)內(nèi)部的動(dòng)態(tài)查找表進(jìn)行比較，若數(shù)據(jù)包的MAC層地址不在查找表中，則將該地址加入查找表中，并將數(shù)據(jù)包發(fā)送給相應(yīng)的目的端口。2022/10/311015.6.4局域網(wǎng)交換機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)

低交換延遲(比傳統(tǒng)網(wǎng)橋和路由器都快)支持不同的傳輸速率(有不同速度的端口)和工作模式(有半雙工和全雙工)支持虛擬局域網(wǎng)服務(wù)2022/10/311025.7虛擬局域網(wǎng)的工作原理

5.7.1虛擬網(wǎng)絡(luò)(VLAN)的概念虛擬網(wǎng)絡(luò)建立在局域網(wǎng)交換機(jī)之上;以軟件方式實(shí)現(xiàn)對(duì)邏輯工作組的劃分與管理;邏輯工作組的結(jié)點(diǎn)組成不受物理位置的限制;一個(gè)邏輯工作組的結(jié)點(diǎn)可以分布在不同的物理網(wǎng)段上，但它們之間的通信就像在同一個(gè)物理網(wǎng)段上一樣。

2022/10/311035.7.2虛擬局域網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

2022/10/31104虛擬局域網(wǎng)絡(luò)虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)打破了地理環(huán)境的制約,在不改動(dòng)網(wǎng)絡(luò)物理連接的情況下可以任意將工作站在工作組或子網(wǎng)之間移動(dòng),工作站組成邏輯工作組或虛擬子網(wǎng),提高信息系統(tǒng)的運(yùn)作性能,均衡網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量,合理利用硬件及信息資源。2022/10/31105實(shí)例2022/10/31106虛擬局域網(wǎng)的組網(wǎng)方法

用交換機(jī)端口號(hào)定義虛擬局域網(wǎng)；用MAC地址定義虛擬局域網(wǎng)；用網(wǎng)絡(luò)層地址定義虛擬局域網(wǎng)；IP廣播組虛擬局域網(wǎng)(通過(guò)廣播信息通知網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)加入某一虛擬局域網(wǎng)，是一種動(dòng)態(tài)組建方式)。2022/10/31107例：用端口號(hào)定義虛擬局域網(wǎng)

虛擬局域網(wǎng)可以一臺(tái)交換機(jī)組成;也可跨越多臺(tái)交換機(jī).2022/10/31108虛擬局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)

方便網(wǎng)絡(luò)用戶管理（用戶組調(diào)整方便）；減少網(wǎng)絡(luò)管理開(kāi)銷(xiāo)（減少物理硬件地域的遷移）；提供更好的安全性（可以限制數(shù)據(jù)傳輸范圍）；改善網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量（可以有效避免廣播風(fēng)暴）。2022/10/311095.8無(wú)線局域網(wǎng)

5.8.1無(wú)線局域網(wǎng)的應(yīng)用

作為傳統(tǒng)局域網(wǎng)的擴(kuò)充建筑物之間的互連漫游訪問(wèn)（工作站隨時(shí)移動(dòng)）特殊網(wǎng)絡(luò)（組建臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)）無(wú)線局域是今后的一個(gè)發(fā)展方向，是目前局域的一個(gè)應(yīng)用熱點(diǎn)。（移動(dòng)計(jì)算）2022/10/31110例：典型的無(wú)線局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)

2022/10/31111例：特殊無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)

adhoc是一個(gè)臨時(shí)需要的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，無(wú)集中服務(wù)器的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；主要用于軍事用途。

2022/10/311125.8.2紅外無(wú)線局域網(wǎng)

紅外無(wú)線（infraredradio,IR）是按視距方式傳播；紅外線頻譜是非常寬，可以提供極高的數(shù)據(jù)傳輸速率；

紅外局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸有三種基本技術(shù)：

—定向光束紅外傳輸技術(shù)；—全方位紅外傳輸技術(shù)；

—漫反射紅外傳輸技術(shù)。2022/10/311135.8.3擴(kuò)頻無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)采用電磁波（RF）傳輸信息常有兩種模式：窄帶和擴(kuò)頻。窄帶技術(shù)：微波傳輸，適用于長(zhǎng)距離點(diǎn)到點(diǎn)通信，可達(dá)40公里，最大帶寬可達(dá)10Mbps，但受環(huán)境干擾較大。擴(kuò)頻(spreadspectrum)技術(shù)：也稱(chēng)SST，與傳統(tǒng)的窄帶相比，信號(hào)擴(kuò)展到更寬的頻普上傳輸，常用于軍事安全通訊目的。包括兩種技術(shù)：跳頻擴(kuò)頻（FHSS）和直序擴(kuò)頻（DSSS）。2022/10/311141.跳頻通信

(frequencehoppingspreadspectum,FHSS

)IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定跳頻通信使用2.4GHz的工業(yè)、科學(xué)與醫(yī)藥專(zhuān)用的ISM頻段;跳頻擴(kuò)頻通信的數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mb/s或2Mb/s。將835MHz的頻帶劃分成79個(gè)子頻道，每個(gè)頻道帶寬為1MHz。信號(hào)傳輸時(shí)在79個(gè)子頻道間跳變，調(diào)頻過(guò)程中如果遇到某個(gè)頻道存在干擾，將繞過(guò)該頻道。2022/10/311152.直接序列擴(kuò)頻

(directsequencespreadspectrum,DSSS)直接序列擴(kuò)頻也使用2.4GHz的工業(yè)、科學(xué)與醫(yī)藥專(zhuān)用的ISM頻段;數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mb/s或2Mb/s;系統(tǒng)實(shí)際發(fā)送的信號(hào)d(t)是發(fā)送數(shù)據(jù)a(t)與偽隨機(jī)碼c(t)模二加的結(jié)果;2022/10/311165.8.4無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11

802.11層次模型結(jié)構(gòu)

2022/10/31117CSMA/CA基本工作原理802.11的MAC層采用的是CSMA/CA(collisionavoidance,CA)的沖突避免方法;沖突避免要求每一個(gè)發(fā)送結(jié)點(diǎn)在發(fā)送幀之前需要先偵聽(tīng)信道。如果信道空閑，結(jié)點(diǎn)可以發(fā)送幀;發(fā)送站在發(fā)送完一幀之后，必須再等待一個(gè)短的時(shí)間間隔，檢查接收站是否發(fā)回幀的確認(rèn)ACK。如果接收到確認(rèn)，則說(shuō)明此次發(fā)送沒(méi)有出現(xiàn)沖突，發(fā)送成功;如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有接收到確認(rèn)，表明出現(xiàn)沖突，發(fā)送失敗，重發(fā)該幀。直到在規(guī)定的最大重發(fā)次數(shù)之內(nèi)，發(fā)送成功。2022/10/31118CSMA/CA基本工作原理示意圖

2022/10/311195.9局域網(wǎng)互連與網(wǎng)橋的基本工作原理

5.9.1局域網(wǎng)互連的基本概念

局域網(wǎng)互連的應(yīng)用環(huán)境

一個(gè)單位的多個(gè)部門(mén)局域網(wǎng)的互連；辦公樓之間局域網(wǎng)的互連；將數(shù)千臺(tái)計(jì)算機(jī)按地理位置或組織關(guān)系劃分為多個(gè)子網(wǎng)的互連；超過(guò)單個(gè)局域網(wǎng)的最大覆蓋范圍的多個(gè)局域網(wǎng)互連；企業(yè)中部門(mén)的信息對(duì)安全、保密方面要求不同的局域網(wǎng)互連。2022/10/311205.9.2網(wǎng)橋的基本工作原理

網(wǎng)橋基本特征：網(wǎng)橋在數(shù)據(jù)鏈路層上實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)互連；網(wǎng)橋能夠互連兩個(gè)采用不同