计算机局域网4学时ppt课件

1、第第4 4章章 计算机局域网计算机局域网 本章内容本章内容P29-35,46-57P29-35,46-57 局域网的概念、特点及组成局域网的概念、特点及组成 局域网的体系构造局域网的体系构造 局域网的关键技术拓扑构造、信号的传局域网的关键技术拓扑构造、信号的传输方式、介质访问控制方法输方式、介质访问控制方法 以太网以太网Ethernet Ethernet 传统以太网同轴电缆以太网、双传统以太网同轴电缆以太网、双绞线以太网、绞线以太网、 光纤以太网、全双工光纤以太网、全双工以太网以太网 高速以太网快速以太网、千兆以高速以太网快速以太网、千兆以太网、万兆以太网、万兆以 太网、太网、FDDIFDDI

2、4.1.1 4.1.1 局域网的概念和特点局域网的概念和特点 在一个较小的范围一个办公室、一幢楼、在一个较小的范围一个办公室、一幢楼、一家企业、一个校园等内，利用通讯线路将众一家企业、一个校园等内，利用通讯线路将众多计算机普通为微型计算机及外设衔接起来，多计算机普通为微型计算机及外设衔接起来，到达数据通讯和资源共享目的的一种网络。到达数据通讯和资源共享目的的一种网络。 美国电子电气工程师协会美国电子电气工程师协会Institute of Institute of Electrical and Electronics EngineersElectrical and Electronics Eng

3、ineers，IEEEIEEE对局域网做了如下定义：对局域网做了如下定义： 局域网中的数据通讯被限制在几米至几千米局域网中的数据通讯被限制在几米至几千米的地理范围内，例如，一幢办公楼、一座工厂或的地理范围内，例如，一幢办公楼、一座工厂或一所学校，可以使器具有中等或较高数据传输速一所学校，可以使器具有中等或较高数据传输速率的物理信道，并且具有较低的误码率，由单一率的物理信道，并且具有较低的误码率，由单一组织机构所公用。组织机构所公用。 这一定义确定了局域网在地理范围、运营管这一定义确定了局域网在地理范围、运营管理规模和数据传输速率等方面的主要特征。理规模和数据传输速率等方面的主要特征。4.1 4

4、.1 局域网概述局域网概述 特点：特点： 覆盖有限的地理范围普通覆盖有限的地理范围普通0.125km0.125km 传输速率高通常在传输速率高通常在10Mb/s1000Mb/s10Mb/s1000Mb/s之之 间间) )、传输延时小；误码率低普通、传输延时小；误码率低普通10-8 10-10-8 10-1111 构造简单，易于实现；本钱低构造简单，易于实现；本钱低 可运用多种传输介质衔接可运用多种传输介质衔接 目的：目的： 为衔接在网上的一切计算机或其它设备之间为衔接在网上的一切计算机或其它设备之间提供一条传输速率较高、误码率较低和价钱低廉提供一条传输速率较高、误码率较低和价钱低廉的通讯信道，

5、从而实现相互通讯及资源共享。的通讯信道，从而实现相互通讯及资源共享。4.1.2 4.1.2 局域网的根本组成局域网的根本组成 局域网由网络硬件和网络软件两大部分组成。局域网由网络硬件和网络软件两大部分组成。 1 1、网络硬件、网络硬件 网络效力器、网络任务站、网络接口卡、网络网络效力器、网络任务站、网络接口卡、网络设备交换机、集线器、中继器、网桥等、传输设备交换机、集线器、中继器、网桥等、传输介质及介质衔接部件，以及各种适配器等。介质及介质衔接部件，以及各种适配器等。 2 2、网络软件、网络软件 网络软件是一种在网络环境下运转和运用的软网络软件是一种在网络环境下运转和运用的软件。根据其功能与作

6、用，分为网络系统软件和网络件。根据其功能与作用，分为网络系统软件和网络运用软件。或者说一种是控制与管理网络运转的软运用软件。或者说一种是控制与管理网络运转的软件；另一种是使通讯双方可以交流信息的软件。件；另一种是使通讯双方可以交流信息的软件。 图例：采用100Mbps交换以太网技术组建一个局域网，其硬件设备包括计算机系统、100Mbps网络接口卡(网卡)、快速以太网交换机(Switch)、非屏蔽双绞线(UTP)及RJ-45规范接口部件。 4.2.1 4.2.1 局域网参考模型局域网参考模型(IEEE802(IEEE802参考模型参考模型) ) IEEE802IEEE802局域网参考模型局域网参

7、考模型 应应用用层层OSI参参考考模模型型表表示示层层会会话话层层传传输输层层网网络络层层数数据据链链路路层层物物理理层层局局域域网网参参考考模模型型高高层层协协议议LLC子子层层MAC子子层层IEEE802标标准准范范围围传传输输媒媒体体传传输输媒媒体体高高层层协协议议高高层层协协议议LLC子子层层MAC子子层层物物理理层层物物理理层层4.2 4.2 局域网体系构造局域网体系构造1.1.局域网的物理层与前类似局域网的物理层与前类似2.2.局域网的数据链路层局域网的数据链路层 局域网的数据链路层按功能划分为两个子层，即逻辑链局域网的数据链路层按功能划分为两个子层，即逻辑链路控制子层路控制子层L

8、LCLLC，Logical Link ControlLogical Link Control和介质访问控和介质访问控制子层制子层MACMAC，Media Access ControlMedia Access Control。1 1划分子层的目的：划分子层的目的：将数据链路功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分将数据链路功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分分开，使分开，使LANLAN体系构造能顺应不同的传输介质。体系构造能顺应不同的传输介质。处理共享信道处理共享信道( (如总线如总线) )的介质访问控制问题，使帧的传输的介质访问控制问题，使帧的传输独立于传输介质和介质访问控制方法。独立于传

9、输介质和介质访问控制方法。LLCLLC：与介质、拓扑无关；：与介质、拓扑无关； MACMAC：与介质、拓扑有关。：与介质、拓扑有关。2 2局域网的数据链路层的特点：局域网的数据链路层的特点：局域网链路支持多路访问，支持成组地址和广播；局域网链路支持多路访问，支持成组地址和广播；支持介质访问控制功能；支持介质访问控制功能；提供某些网络层的功能，如网络效力访问点提供某些网络层的功能，如网络效力访问点(SAP)(SAP)、多路复、多路复用、流量控制、过失控制、用、流量控制、过失控制、.3 3MACMAC子层子层 介质访问控制子层介质访问控制子层(MAC)(MAC)是数据链路层的一个功能子层，是数据链

10、路层的一个功能子层，MACMAC子层构成了数据链路层的下半部，它直接与物理层相邻。子层构成了数据链路层的下半部，它直接与物理层相邻。MACMAC子层是与传输介质有关的一个数据链路层的功能子层，子层是与传输介质有关的一个数据链路层的功能子层，它主要制定管理和分配信道的协议规范。它主要制定管理和分配信道的协议规范。 MACMAC子层功能：实现和维护子层功能：实现和维护MACMAC协议，过失检测，寻址协议，过失检测，寻址等。等。MACMAC地址物理地址地址物理地址: : 作用：局域网上的计作用：局域网上的计 算机利用算机利用MACMAC地址表地址表 示本人和他人的身份；示本人和他人的身份； MACM

11、AC地址通常存储在地址通常存储在 网络接口卡网络接口卡NICNIC中；中； MACMAC地址位于地址位于OSIOSI参考参考 模型的数据链路层模型的数据链路层4 4LLCLLC子层子层 逻辑链路控制子层逻辑链路控制子层(LLC)(LLC)也是数据链路层的一个功能也是数据链路层的一个功能子层。它构成了数据链路层的上半部，与网络层和子层。它构成了数据链路层的上半部，与网络层和MACMAC子层子层相邻。相邻。LLCLLC子层在子层在MACMAC子层的支持下向网络层提供效力。它可子层的支持下向网络层提供效力。它可运转于一切运转于一切IEEE802IEEE802局域网和城域网的协议之上。局域网和城域网的

12、协议之上。 LLCLLC子层与传输介质无关，它独立于介质访问控制方法，子层与传输介质无关，它独立于介质访问控制方法，隐藏了各种局域网技术之间的差别，向网络层提供一个一致隐藏了各种局域网技术之间的差别，向网络层提供一个一致的格式与接口。的格式与接口。 * * LLC LLC子层的作用：在子层的作用：在MACMAC子层提供的介质访问控制和物子层提供的介质访问控制和物理层提供的比特效力的根底上，将不可靠的信道处置为可靠理层提供的比特效力的根底上，将不可靠的信道处置为可靠的信道，确保数据帧的正确传输。的信道，确保数据帧的正确传输。 * * LLC LLC子层的功能：向高层提供一致的链路访问方式，子层的

13、功能：向高层提供一致的链路访问方式，组帧组帧/ /拆帧、建立拆帧、建立/ /释放逻辑衔接，过失控制，帧序号处置，释放逻辑衔接，过失控制，帧序号处置，提供某些网络层功能。提供某些网络层功能。 对不同的对不同的LANLAN规范，它们的规范，它们的LLCLLC子层都是一样的，区别仅在子层都是一样的，区别仅在MACMAC子层和物理层。子层和物理层。PA高层高层PDU LLC首部 LLC数据IEEE802 LANIEEE802 LAN的封装过程：的封装过程：LLC帧帧MAC帧帧MAC数据数据分组分组介质上传介质上传输的帧输的帧MAC首部首部MAC尾部尾部MAC尾部尾部MAC数据数据MAC首部首部3. 3

14、. 局域网的网络层和高层局域网的网络层和高层 IEEE 802IEEE 802规范没有定义网络层和更高层：规范没有定义网络层和更高层： 没有路由选择功能不需求路由器没有路由选择功能不需求路由器 局域网拓扑构造比较简单，普通不需中间转接局域网拓扑构造比较简单，普通不需中间转接 流量控制、寻址、排序、过失控制等功能由数据链路流量控制、寻址、排序、过失控制等功能由数据链路层完成层完成 网络层和更高层通常由协议软件如网络层和更高层通常由协议软件如TCP/IPTCP/IP协议、协议、IPX/SPXIPX/SPX协议和网络操作系统来实现。协议和网络操作系统来实现。4.2.2 IEEE8024.2.2 IE

15、EE802局域网协议规范局域网协议规范 IEEE802各分委员会构造关系与局域网规范图8 80 02 2. .3 3C CS SMA A/ /C CD D物物理理层层8 80 02 2. .4 4T To ok ke en n B Bu us s物物理理层层8 80 02 2. .5 5T To ok ke en nR Ri in ng g物物理理层层8 80 02 2. .6 6城城域域网网8 80 02 2. .9 9I IS SD DN N8 80 02 2. .1 11 1无无线线局局域域网网8 80 02 2. .2 2逻逻辑辑链链路路控控制制子子层层8 80 02 2. .1 1

16、L LA AN N 体体系系结结构构与与网网络络互互连连高高层层L LL LC CMA AC C物物理理层层 为了使不同厂商消费的网络设备之间具有兼容性、互换性和互操作性，为了使不同厂商消费的网络设备之间具有兼容性、互换性和互操作性，急需建立一个一致的规范，局域网规范化委员会急需建立一个一致的规范，局域网规范化委员会(IEEE802委员会委员会美国电气美国电气与电子工程师协会与电子工程师协会)应运而生，制定了一系列局域网规范，称为应运而生，制定了一系列局域网规范，称为IEEE802规范。规范。 IEEE802 IEEE802规范系列中的主要规范规范系列中的主要规范 802.2 - 逻辑链路控制

17、子层LLC功能与效力 802.3 - CSMA/CD以太网 802.4 - Token Bus令牌总线 802.5 - Token Ring令牌环 802.8 FDDI光纤分布数据接口 802.11 WLAN无线局域网 IEEE802 IEEE802规范主要描画了局域网网络体系构造中最低两规范主要描画了局域网网络体系构造中最低两层物理层和数据链路层的功能以及网络层的接口效力，层物理层和数据链路层的功能以及网络层的接口效力，其编号从其编号从IEEE802.1IEEE802.1到到IEEE802.13IEEE802.13。4.3 4.3 局域网的关键技术局域网的关键技术拓扑构造逻辑、物理拓扑构造逻

18、辑、物理总线型、星型、环型总线型、星型、环型信号传输方式信号传输方式基带、宽带基带、宽带介质访问方法介质访问方法CSMA/CDCSMA/CD、Token-passingToken-passing 这些技术共同决议了局域网传输数据的类型、网络这些技术共同决议了局域网传输数据的类型、网络的呼应时间、吞吐量、利用率以及网络运用等各种网络的呼应时间、吞吐量、利用率以及网络运用等各种网络特征。特征。n总线型总线型: : 一切结点都直接衔接到共享信道一切结点都直接衔接到共享信道n星星 型型: : 一切结点都衔接到中央结点一切结点都衔接到中央结点n环环 型型: : 节点经过点到点链路与相邻节点衔接节点经过点

19、到点链路与相邻节点衔接BusStarRingABCADCBABCAT4.3.1 4.3.1 局域网的拓扑构造局域网的拓扑构造 1.1.总线型拓扑构造总线型拓扑构造 一切节点都衔接到一条作为公共传输介质的总线上，信息的传输以“共享介质方式进展。1 1一切节点都经过相应的网卡直接衔接到一条作为公一切节点都经过相应的网卡直接衔接到一条作为公 共传输介质的总线上；共传输介质的总线上；2 2传输介质：同轴电缆和双绞线；传输介质：同轴电缆和双绞线；3 3信道的通讯方式：半双工，即一切节点都可以发送信道的通讯方式：半双工，即一切节点都可以发送 和接纳数据，但一段时间内只允许一个节点发送数和接纳数据，但一段时

20、间内只允许一个节点发送数 据，当一个节点以据，当一个节点以“广播方式发送数据时，其他节广播方式发送数据时，其他节 点可以用点可以用“收听方式接纳数据；收听方式接纳数据；4 4能够出现能够出现“冲突冲突collisioncollision景象，即同一时辰景象，即同一时辰有有 两个或两个以上节点经过总线发送数据，会呵斥传两个或两个以上节点经过总线发送数据，会呵斥传 输失败，需求处理多结点访问总线的介质访问控制输失败，需求处理多结点访问总线的介质访问控制 问题。问题。总线型特点：总线型特点：总线型的优点：总线型的优点： 一个节点失效不影响其他一个节点失效不影响其他节点的任务，节点的增删不影节点的任务

21、，节点的增删不影响全网的运转。响全网的运转。 构造简单构造简单 接入灵敏接入灵敏 扩展容易扩展容易 可靠性高可靠性高2.2.星型拓扑构造星型拓扑构造特点：特点：存在一个中心节点存在一个中心节点每个节点经过点到点的链路与中心节点衔接每个节点经过点到点的链路与中心节点衔接一切通讯都经过中心节点进展一切通讯都经过中心节点进展优缺陷：优缺陷： 构造简单，但中心节点一旦出现缺点，整个系统构造简单，但中心节点一旦出现缺点，整个系统不能任务。不能任务。 交换局域网是一种典型的星型拓扑构造交换局域网是一种典型的星型拓扑构造3.3.环型拓扑构造环型拓扑构造特点：特点：以共享介质方式进展数据传输以共享介质方式进展

22、数据传输每个节点都与两个相邻的节点相连每个节点都与两个相邻的节点相连节点之间采用点到点的链路节点之间采用点到点的链路网络中的一切节点构成一个闭合的环网络中的一切节点构成一个闭合的环环中的数据沿着一个方向绕环逐站传输环中的数据沿着一个方向绕环逐站传输环型构造优缺陷：环型构造优缺陷： 构造简单，容易实现，传输延迟确定，顺应传输负荷较重、实时构造简单，容易实现，传输延迟确定，顺应传输负荷较重、实时性要求较高的运用环境。但可靠性差、缺点诊断困难，假设环中某一性要求较高的运用环境。但可靠性差、缺点诊断困难，假设环中某一位置的断开将导致整个网络瘫痪。位置的断开将导致整个网络瘫痪。局域网拓朴构造的选择需思索

23、如下要素：局域网拓朴构造的选择需思索如下要素：1 1、局域网既要易于安装，又要易于扩展；、局域网既要易于安装，又要易于扩展；2 2、局域网的可靠性是思索选择局城网的重、局域网的可靠性是思索选择局城网的重要要素。要易于故降诊断和隔离，以使得要要素。要易于故降诊断和隔离，以使得局域网的主体在部分发生缺点时依然可以局域网的主体在部分发生缺点时依然可以正常运转；正常运转；3 3、局域网拓扑构造的选择还会影响传输媒、局域网拓扑构造的选择还会影响传输媒体的选择和介质访问控制方法确实定，这体的选择和介质访问控制方法确实定，这些要素又会影响各个结点运转速度和局域些要素又会影响各个结点运转速度和局域网软、硬件接

24、口的复杂性。网软、硬件接口的复杂性。1 1、基带传输：把数字脉冲信号直接在传输介质上传输。、基带传输：把数字脉冲信号直接在传输介质上传输。所运用的典型传输介质有双绞线、基带同轴电缆、光纤。所运用的典型传输介质有双绞线、基带同轴电缆、光纤。2 2、宽带传输：把数字脉冲信号经调制后再在传输介质、宽带传输：把数字脉冲信号经调制后再在传输介质上传输。所运用的典型传输介质有宽带同轴电缆、无线上传输。所运用的典型传输介质有宽带同轴电缆、无线电波等。电波等。 传统局域网中主要的传输方式是基带传输，宽带传传统局域网中主要的传输方式是基带传输，宽带传输主要运用在无线局域网中。输主要运用在无线局域网中。 4.3.

25、2 4.3.2 信号的传输方式信号的传输方式 局域网运用广播信道多点访问，随机访问，多个局域网运用广播信道多点访问，随机访问，多个站点共享同一信道共享介质会如下出现问题：站点共享同一信道共享介质会如下出现问题：各站点如何访问共享信道？各站点如何访问共享信道？如何处理同时访问呵斥的冲突信道争用？如何处理同时访问呵斥的冲突信道争用？ 处理以上问题的方法称为介质访问控制方法。处理以上问题的方法称为介质访问控制方法。1 1介质访问控制方法：介质访问控制方法： 控制网络中各个节点之间信息的合理传输，对信道进控制网络中各个节点之间信息的合理传输，对信道进展合理分配的方法，也就是网络中的多个站点如何共享通展

26、合理分配的方法，也就是网络中的多个站点如何共享通讯媒体。讯媒体。2 2两类介质共享技术：两类介质共享技术：静态分配静态分配FDMFDM、WDMWDM、TDMTDM、CDMCDM复用技术复用技术不适用于局域网不适用于局域网动态分配随机接入、受控接入动态分配随机接入、受控接入CSMA/CDCSMA/CD、Token-PassingToken-Passing4.3.3 4.3.3 介质访问控制方法介质访问控制方法信道共享技术分类信道共享技术分类信道共享技术信道共享技术TDMFDMSTDMATDM随机访问随机访问受控访问受控访问CSMACSMA/CD集中控制集中控制分散控制分散控制轮询轮询令牌令牌静态

27、分配静态分配动态分配动态分配以太网以太网令牌环网令牌环网WDMCDM 常见的方法有两种：常见的方法有两种： 载波监听多路访问载波监听多路访问/ /冲突检测冲突检测CSMA/CDCSMA/CD Carrier Sense Multiple Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect Access/Collision Detect 采用随机访问技术的竞争型介质访问控采用随机访问技术的竞争型介质访问控制方法制方法 令牌传送令牌传送Token PassingToken Passing Token RingToken Ring令牌环令牌环 Token B

28、usToken Bus令牌总线令牌总线 FDDIFDDI光纤分布式数据接口光纤分布式数据接口 采用受控访问技术的分散控制型介质访采用受控访问技术的分散控制型介质访问控制方法问控制方法 CSMA/CD被广泛地运用于局域网的被广泛地运用于局域网的MAC子层，是子层，是IEEE802.3的中的中心协议，也是以太网所采用的协议。它是典型的随机访问技术，也是一心协议，也是以太网所采用的协议。它是典型的随机访问技术，也是一种争用型技术。种争用型技术。CSMA/CD主要是为处理如何争用一个广播型的共享传主要是为处理如何争用一个广播型的共享传输信道而设计的，它可以决议该谁运用信道。输信道而设计的，它可以决议该

29、谁运用信道。1.CSMA/CD1.CSMA/CD载波监听多路访问载波监听多路访问/ /冲突检测冲突检测 多个站点如何平安地运用共享信道？多个站点如何平安地运用共享信道？最简单的思绪：最简单的思绪： 发送前先检测一下其它站点能否正在发送发送前先检测一下其它站点能否正在发送即信道忙否。即信道忙否。假设信道空闲，能否可以立刻发送？假设信道空闲，能否可以立刻发送？假设有多个站点都在等待发送，必然冲突！假设有多个站点都在等待发送，必然冲突！处理：等待一段随机时间后再发降低了冲突概率处理：等待一段随机时间后再发降低了冲突概率假设信道忙，如何处置？假设信道忙，如何处置？继续监听：继续监听：等到信道空闲后立刻

30、发送等到信道空闲后立刻发送等到信道空闲后等待随机时间后再发送等到信道空闲后等待随机时间后再发送等待一段随机时间后再重新检测信道等待一段随机时间后再重新检测信道真的一旦出现两个站点同时发送的情况，如何处置？真的一旦出现两个站点同时发送的情况，如何处置？以上方法均无法处置！以上方法均无法处置！1 1CSMACSMA载波监听多路访问载波监听多路访问 根本方法：根本方法： 发送前先监听信道，确定能否有其他站发送发送前先监听信道，确定能否有其他站发送的信号；的信号； 假设空闲那么可以发送；假设空闲那么可以发送； 假设信道忙，等待一定间隔后重试。假设信道忙，等待一定间隔后重试。“等待一定间隔称为等待一定间

31、隔称为“坚持退避，算法：坚持退避，算法： i. i. 不坚持不坚持CSMACSMA 1 1假设空闲，那么立刻发送。假设空闲，那么立刻发送。 2 2假设忙，等待一段随机时间，反复第一假设忙，等待一段随机时间，反复第一步。步。 ii. 1- ii. 1-坚持坚持CSMACSMA 1 1假设空闲，那么立刻发送。假设空闲，那么立刻发送。 2 2假设忙，继续监听，直到空闲，然后立假设忙，继续监听，直到空闲，然后立刻发送。刻发送。 iii. P- iii. P-坚持坚持CSMACSMA 1 1假设空闲，那么以概率假设空闲，那么以概率P P发送，以发送，以1-P1-P的概率延迟一个时间单位。延迟后反复第一步

32、。的概率延迟一个时间单位。延迟后反复第一步。 2 2假设忙，继续监听直到空闲，反复第一假设忙，继续监听直到空闲，反复第一步。步。三种三种“坚持退避方法的缺陷：坚持退避方法的缺陷： i. 不坚持不坚持CSMA的缺陷：的缺陷： 即使有几个站点有数据要发送，介质依然能够处于空闲形即使有几个站点有数据要发送，介质依然能够处于空闲形状，因此介质的利用率低。状，因此介质的利用率低。ii. 1-坚持坚持CSMA的缺陷：的缺陷： 假设有两个或两个以上的站点同时发送，冲突就不可防止。假设有两个或两个以上的站点同时发送，冲突就不可防止。iii. P-坚持坚持CSMA的缺陷：的缺陷： 如何有效选择概率如何有效选择概

33、率P值。值。CSMA的最大缺陷是不能处置以下情况：的最大缺陷是不能处置以下情况： 假设要发送信息的多个站点同时发现介质空闲，他们就会假设要发送信息的多个站点同时发现介质空闲，他们就会同时发送信息，于是发生冲突。同时发送信息，于是发生冲突。 此问题发生的缘由，各站点监测到介质空闲后的发送过程此问题发生的缘由，各站点监测到介质空闲后的发送过程中不会再监测有无冲突产生。中不会再监测有无冲突产生。 如何处理此问题？如何处理此问题？2 2CSMA/CDCSMA/CD带冲突检测的载波监听多路访问带冲突检测的载波监听多路访问用于用于IEEE802.3IEEE802.3以太网以太网任务原理：任务原理：发送前先

34、监听信道能否空闲，假设空闲那么立刻发送；发送前先监听信道能否空闲，假设空闲那么立刻发送；假设信道忙，那么继续监听，一旦空闲就立刻发送；假设信道忙，那么继续监听，一旦空闲就立刻发送；在发送过程中，仍需继续监听。假设监听到冲突，那在发送过程中，仍需继续监听。假设监听到冲突，那么立刻停顿发送数据，然后发送一串干扰信号么立刻停顿发送数据，然后发送一串干扰信号JamJam；发送发送JamJam信号的目的是强化冲突，以便使一切的站点信号的目的是强化冲突，以便使一切的站点都能检测到发生了冲突。都能检测到发生了冲突。等待一段随机时间称为退避以后，再重新尝试。等待一段随机时间称为退避以后，再重新尝试。归结为四句

35、话：归结为四句话： 先听后发，边听边发，冲突停顿，延迟重先听后发，边听边发，冲突停顿，延迟重发。发。举例阐明！举例阐明！任务原理：任务原理： 先听后发，先听后发， 边听边发，边听边发， 冲突停顿冲突停顿, , 延迟重发。延迟重发。(a)(a) CSMA/CDCSMA/CD发送任务过程发送任务过程 CSMA/CD CSMA/CD发送时的任务过程分为两部分：载波监听总线和发送时的任务过程分为两部分：载波监听总线和总线冲突检测。总线冲突检测。 运用运用CSMA/CDCSMA/CD方法时，总线上要发送信息的各节点在发送方法时，总线上要发送信息的各节点在发送前都要监听总线，即检测总线上能否有其他节点发送

36、的信息。前都要监听总线，即检测总线上能否有其他节点发送的信息。假设总线空闲，即没有检测到总线上有信息在传输，那么本节假设总线空闲，即没有检测到总线上有信息在传输，那么本节点可启动发送；假设监听到总线忙，即检测到总线上正有信息点可启动发送；假设监听到总线忙，即检测到总线上正有信息在传输，那么该节点不可再发送信息，以免破坏正传输的信息，在传输，那么该节点不可再发送信息，以免破坏正传输的信息，需求等一段时间在总线空闲时再启动发送。这个过程就是载波需求等一段时间在总线空闲时再启动发送。这个过程就是载波监听。监听。 某一节点一旦启动发送，此时会有两个或更多节点发送某一节点一旦启动发送，此时会有两个或更多

37、节点发送数据它还要继续对总线进展检测，即边发送边监听，这是为数据它还要继续对总线进展检测，即边发送边监听，这是为了判别本节点的传输信息能否与其他节点的传输信息发生冲突。了判别本节点的传输信息能否与其他节点的传输信息发生冲突。假设检测阐明总线上的信息与本节点发送的信息一致，即未发假设检测阐明总线上的信息与本节点发送的信息一致，即未发生冲突，那么阐明该节点此次抢占总线胜利，继续发送信息直生冲突，那么阐明该节点此次抢占总线胜利，继续发送信息直至信息发送终了。假设检测到总线上信息与本节点所发的信息至信息发送终了。假设检测到总线上信息与本节点所发的信息不一致，那么阐明发生了冲突，此次抢占总线未胜利，这时

38、就不一致，那么阐明发生了冲突，此次抢占总线未胜利，这时就要停顿发送。为了确保其他站点可以检测到冲突，该站要发送要停顿发送。为了确保其他站点可以检测到冲突，该站要发送一串短的阻塞一串短的阻塞(Jam)(Jam)信号，加强冲突；然后停顿发送并等待一信号，加强冲突；然后停顿发送并等待一个随机周期后该站点再尝试发送信息个随机周期后该站点再尝试发送信息( (该等待的随机时间周期该等待的随机时间周期是按一定算法计算出来的是按一定算法计算出来的) )。这个过程就是冲突检测。这个过程就是冲突检测。(b)CSMA/CD(b)CSMA/CD接纳任务过程接纳任务过程 CSMA/CDCSMA/CD方法的数据接纳过程相

39、对简单：网上每个节点都方法的数据接纳过程相对简单：网上每个节点都在监听总线，假设有信息传输，那么接纳信息，得到在监听总线，假设有信息传输，那么接纳信息，得到MACMAC帧；帧；再分析和判别帧中的接纳地址，假设接纳地址为本节点地址，再分析和判别帧中的接纳地址，假设接纳地址为本节点地址，那么复制接纳该帧；否那么，简单丢弃该帧。那么复制接纳该帧；否那么，简单丢弃该帧。接收帧时2.2.令牌传送令牌传送Token PassingToken PassingABDC站点站点干线耦合器干线耦合器单向环单向环点到点链路点到点链路1 1IEEE802.5IEEE802.5令牌环网令牌环网 Token Ring T

40、oken Ring 拓扑构造：点到点链路衔接，构成闭合环拓扑构造：点到点链路衔接，构成闭合环令牌环令牌环Token RingToken Ring根本任务原理根本任务原理: :网上一切站点都处于空闲时，令牌沿环绕行网上一切站点都处于空闲时，令牌沿环绕行 a. a. 发送站点：发送站点： 必需等待，直到捕获到令牌必需等待，直到捕获到令牌 发送数据帧发送数据帧释放令牌释放令牌 吸收数据帧绕环一周后吸收数据帧绕环一周后 b. b. 中间站点数据帧的目的地址与本人不同：中间站点数据帧的目的地址与本人不同： 转发环上的数据帧转发环上的数据帧 c. c. 接纳站点数据帧的目的地址与本人一样：接纳站点数据帧的

41、目的地址与本人一样： 拷贝环上的数据帧拷贝环上的数据帧 转发环上的数据帧转发环上的数据帧 目前，令牌环技术已成为流行的环访问技术。这种介质访目前，令牌环技术已成为流行的环访问技术。这种介质访问方法的根底是令牌问方法的根底是令牌(Token)(Token)。令牌是一种特殊的帧。令牌是一种特殊的帧(3(3字节字节) )，用于控制网络站点的发送权，只需抓住令牌的网络站点才干发用于控制网络站点的发送权，只需抓住令牌的网络站点才干发送数据。送数据。 拿到令牌的站点将令牌转换成数据帧头，后面加挂上本人拿到令牌的站点将令牌转换成数据帧头，后面加挂上本人的数据进展发送；由于只需一个令牌，一次只能有一个站点发的

42、数据进展发送；由于只需一个令牌，一次只能有一个站点发送，因此令牌环技术不存在争用景象，是一种无争用型介质访送，因此令牌环技术不存在争用景象，是一种无争用型介质访问控制方法。问控制方法。Token Ring/IEEE802.5的操作举例ATc帧循环一圈后帧循环一圈后, ,A A将数据帧回收将数据帧回收并放出空令牌并放出空令牌ATDataaA A有数据要发有数据要发送送, , 它抓住空它抓住空令牌令牌bAA A将令牌修正为将令牌修正为数据帧头数据帧头, ,并加并加挂数据发送挂数据发送TDataCData目的站点从环目的站点从环上拷贝数据上拷贝数据TDataCTDataCTDataC数据传输实例数据

43、传输实例站点站点A A、B B分别向站点分别向站点C C、D D发送数据发送数据数据传输实例续数据传输实例续站点站点A A、B B分别向站点分别向站点C C、D D发送数据发送数据数据传输实例续数据传输实例续站点站点A A、B B分别向站点分别向站点C C、D D发送数据发送数据数据传输实例续数据传输实例续站点站点A A、B B分别向站点分别向站点C C、D D发送数据发送数据2 2IEEE802.4IEEE802.4令牌总线令牌总线Token BusToken Bus 在物理上令牌总线是一根线型或树型的电缆，其上衔接各个站点；在逻辑上，一切站点构成一个环 。令牌总线 小结：小结：1 1、CS

44、MA/CDCSMA/CD属于随机型介质访问控制方法，属于随机型介质访问控制方法，采用总线争用的采用总线争用的 方式。具有构造简单、在轻负载下延迟小方式。具有构造简单、在轻负载下延迟小等优点，但随等优点，但随 着负载的添加，冲突概率添加，性能将明着负载的添加，冲突概率添加，性能将明显下降，适用显下降，适用 于对数据传输实时性要求不严厉的运用环于对数据传输实时性要求不严厉的运用环境。境。2 2、Token RingToken Ring属于确定型介质访问控制方法，属于确定型介质访问控制方法，具有重负载具有重负载 下利用率高、网络性能对间隔不敏感以及下利用率高、网络性能对间隔不敏感以及具有公平访问具有

45、公平访问 等优越性能，但环形网构造复杂，存在检等优越性能，但环形网构造复杂，存在检错和可靠性等错和可靠性等 问题，适用于对数据传输实时性要求较高问题，适用于对数据传输实时性要求较高的环境。的环境。3 3、Token BusToken Bus也属于确定型介质访问控制方也属于确定型介质访问控制方法，是在综合以法，是在综合以 上两种介质访问控制方法优点的根底上构上两种介质访问控制方法优点的根底上构成的一种介质成的一种介质 访问控制方法。访问控制方法。4.4 4.4 传统以太网传统以太网电缆电缆19851985年被采用为年被采用为IEEE 802.3IEEE 802.3，支持多种传输媒，支持多种传输媒

46、体。体。“带有冲突检测的载波监听多路访问方法和物带有冲突检测的载波监听多路访问方法和物理层技术规范理层技术规范Ethernet IIEthernet II和和IEEE 802.3IEEE 802.3二者区别很小二者区别很小仅是帧格式和支持的传输介质略有不同仅是帧格式和支持的传输介质略有不同目前已开展到万兆以太网，仍在继续开展目前已开展到万兆以太网，仍在继续开展 一种在以前被假定为电一种在以前被假定为电磁波的传播介质，具有磁波的传播介质，具有绝对延续性、高度弹性、绝对延续性、高度弹性、极其稀薄等特性。极其稀薄等特性。IEEE 802.3 IEEE 802.3 以太网规范主要的以太网规范主要的 传

47、统以太网：传统以太网：10Mb/s10Mb/s 802.3 802.3 粗同轴电缆粗同轴电缆 802.3a 802.3a 细同轴电缆细同轴电缆 802.3i 802.3i 双绞线双绞线 802.3j 802.3j 光纤光纤 快速以太网快速以太网FEFE：100Mb/s100Mb/s 802.3u 802.3u 双绞线，光纤双绞线，光纤 千兆以太网千兆以太网GEGE：1000Mb/s1000Mb/s1Gb/s1Gb/s 802.3z 802.3z 屏蔽短双绞线、光纤屏蔽短双绞线、光纤 802.3ab 802.3ab 双绞线双绞线 万兆以太网万兆以太网10GE10GE：10Gb/s10Gb/s 8

48、02.3ae 802.3ae 光纤光纤4.4.2 4.4.2 以太网的物理层选项与标识方法以太网的物理层选项与标识方法速率、信号传输方式、介质类型速率、信号传输方式、介质类型速率速率Mb/s基带或宽带基带或宽带Base，Broad每段最大长度单位每段最大长度单位: :百米百米或介质类型或介质类型T T，F F，X X10 Base 5传统以太网传统以太网10Base5 10Base5 粗粗同轴同轴10Base2 10Base2 细细同轴同轴10Base-T 10Base-T UTP UTP 10Base-F 10Base-F MMFMMF快速以太网和千兆以太网快速以太网和千兆以太网100Bas

49、e-T UTP100Base-T UTP100Base-F MMF/SMF100Base-F MMF/SMF1000Base-X 1000Base-X STP/MMF/SMFSTP/MMF/SMF1000Base-T UTP1000Base-T UTP4.4.3 Ethernet/IEEE802.34.4.3 Ethernet/IEEE802.3操作原那操作原那么么任何站点发送数据时都要遵照任何站点发送数据时都要遵照CSMA/CDCSMA/CD协议；协议；每个站点都可以接纳到一切来自其他站点的数据广播每个站点都可以接纳到一切来自其他站点的数据广播信道；信道；只需地址与数据帧的目的地址一样的站点

50、才接纳数据；只需地址与数据帧的目的地址一样的站点才接纳数据；目的站点将复制该帧，其他站点那么忽略该帧。目的站点将复制该帧，其他站点那么忽略该帧。ABCAC 发送帧，目的地址为发送帧，目的地址为A ABCA 复制该帧复制该帧A信号由终端电阻吸收信号由终端电阻吸收ABC C 发现网络空闲发现网络空闲终端电阻终端电阻ABCB 忽略该帧忽略该帧A* *4.4.4 Ethernet/IEEE802.34.4.4 Ethernet/IEEE802.3帧格式帧格式PRPR： 前导码前导码 - 10101010 - 10101010序列，用于使接纳方与发送方同步序列，用于使接纳方与发送方同步SFDSFD： 帧

51、首定界符帧首定界符 10101011 10101011，表示一帧的开场，表示一帧的开场DA/SADA/SA：目的：目的/ /源源MACMAC地址地址LENLEN： 数据长度数据部分的字节数，取值范围：数据长度数据部分的字节数，取值范围：0-15000-1500TypeType： 类型，高层协议标识类型，高层协议标识LLC-PDULLC-PDUDataData：数据，最少：数据，最少4646字节字节, , 最多最多15001500字节，不够时以字节，不够时以PadPad填充填充 PadPad： 填充字段可选，其作用是保证帧长不小于填充字段可选，其作用是保证帧长不小于6464字节字节FCSFCS：

52、 帧校验序列帧校验序列CRC-32CRC-326 6 2 46-1500 4字节字节 FCSSATypeDADataPadEthernetIEEE 802.3 2/6 2/6 2 46-1500 4 字节字节FCSSALENDALLC-PDUPad 校验区间校验区间64-1518 字节字节PR SFD 7 1PRSFD 7 1用途：保证帧长64字节4.4.5 4.4.5 以太网的以太网的MACMAC地址物理地址地址物理地址阐明：阐明： 以太网的以太网的MACMAC地址又称为物理地址，它是网络地址又称为物理地址，它是网络站点的全球独一的标识符，与其物理位置无关。站点的全球独一的标识符，与其物理位

53、置无关。留意：留意：MACMAC地址是在数据链路层进展处置，而不是地址是在数据链路层进展处置，而不是在物理层。在物理层。 网络站点的每一个网络接口都有一个网络站点的每一个网络接口都有一个MACMAC地址，地址，该地址大多固化在网络站点的硬件中。该地址大多固化在网络站点的硬件中。 一个站点允许有多个一个站点允许有多个MACMAC地址，个数取决于该地址，个数取决于该站点网络接口的个数。例如：站点网络接口的个数。例如：安装有多块网卡的计算机；安装有多块网卡的计算机；有多个以太网接口的路由器。有多个以太网接口的路由器。以太网物理地址的特点：以太网物理地址的特点：1 1IEEE802.3IEEE802.

54、3规范规定：规范规定：MACMAC地址的长度为地址的长度为6 6个字节，共个字节，共 48 48位位, ,表示为表示为EUI-48,EUI-48,可有可有2467024670万亿个万亿个地址有地址有2 2 位用于特殊用途，可满足全球一切以位用于特殊用途，可满足全球一切以太网物理地太网物理地 址的需求，表示方法为在两个十六进制址的需求，表示方法为在两个十六进制数之间用一数之间用一 个连字符隔开。个连字符隔开。2 2物理地址高物理地址高3B3B地址地址2424位称为机构独位称为机构独一标识符一标识符OUIOUI， 由由IEEEIEEE注册管理委员会注册管理委员会RACRAC一致分配一致分配给设备消

55、费给设备消费 厂商，厂商， 如：如：3COM3COM公司的公司的OUI=02-60-8COUI=02-60-8C3 3物理地址低物理地址低3B3B地址地址2424位称为扩展标位称为扩展标识符识符EIEI，由厂，由厂 商自行分配给每一块网卡或设备的网络商自行分配给每一块网卡或设备的网络硬件接口，硬件接口， 如：如：3COM3COM公司的公司的EI=00-A6-38EI=00-A6-38。也可以是也可以是2 2个字节，个字节，但这种格式的地址但这种格式的地址很少运用。很少运用。4MAC地址的三种类型：地址的三种类型： 单播地址：单播地址：I/G0 拥有单播地址的帧将发送给网络中独一一个由单播拥有单

56、播地址的帧将发送给网络中独一一个由单播地址指定的站点。地址指定的站点。点对点传输点对点传输 多播地址：多播地址：I/G1 拥有多播地址的帧将发送给网络中由组播地址指定拥有多播地址的帧将发送给网络中由组播地址指定的一组站点。的一组站点。点对多点传输点对多点传输 广播地址：全广播地址：全1地址，地址，FF-FF-FF-FF-FF-FF 拥有广播地址的帧将发送给网络中一切的站点。拥有广播地址的帧将发送给网络中一切的站点。广播传输广播传输 留意：以上分类只适用于目的地址。留意：以上分类只适用于目的地址。I/GOUI22位位G/LEI24位位0=全局管理地址全局管理地址1=本地管理地址普通不用本地管理地

57、址普通不用0=单播地址单播地址1=组播地址组播地址4.4.6 4.4.6 传统以太网分类按传输介质传统以太网分类按传输介质1 1、同轴电缆以太网粗缆以太网、同轴电缆以太网粗缆以太网10BASE510BASE5、细缆、细缆以太网以太网10BASE2 10BASE2 2 2、双绞线以太网、双绞线以太网3 3、光纤以太网、光纤以太网 双绞线的衔接规范双绞线的衔接规范 在以太网的规范中，在以太网的规范中，10Mbps10Mbps与与100Mbps100Mbps双绞线系统采用双绞线系统采用一样的线序：一样的线序：1 1、2 2两根线为一对，两根线为一对，3 3、6 6两根线为另一两根线为另一对。对。 色

58、标色标 Pin# Pin# SignalSignal 白橙白橙 1 1 TD+TD+发送发送 橙橙 2 2 TD-TD- 白绿白绿 3 3 RD+RD+接纳接纳 蓝蓝 4 4 不用不用 白蓝白蓝 5 5 不用不用 绿绿 6 6 RD-RD- 白棕白棕 7 7 不用不用 棕棕 8 8 不用不用1 2 3 4 5 6 7 81 2 3 4 5 6 7 8双绞线以太网双绞线以太网 非屏蔽双绞线由非屏蔽双绞线由4对导线组成，常用的颜对导线组成，常用的颜色与线号的对应关系：色与线号的对应关系： 橙橙2和橙白和橙白1；绿；绿6和绿白和绿白3 蓝蓝4和蓝白和蓝白5；棕；棕8和棕白和棕白7根本衔接规那么根本衔

59、接规那么 本人的发线要与对方的的收线相连本人的发线要与对方的的收线相连 本人的收线要与对方的的发线相连本人的收线要与对方的的发线相连 直通直通UTP电缆：电缆： 交叉交叉UTP电缆电缆直通直通UTPUTP电缆的运用环境电缆的运用环境1 11.计算机与集线器相连2.2.集线器的直通级联端口与另一集线器的普通交叉端口级联集线器的直通级联端口与另一集线器的普通交叉端口级联交叉交叉UTPUTP电缆的运用环境电缆的运用环境 利用集线器的普通交叉端口与另一集线器的普通交叉端口级联。 两台微机直接衔接时，也可参考此接法4.5 4.5 高速以太网高速以太网一局域网的开展出现的问题：一局域网的开展出现的问题：

60、1 1、计算机的处置速度提高了百万倍、网络数据传输速率、计算机的处置速度提高了百万倍、网络数据传输速率只提高了上千倍，两个速率不匹配。只提高了上千倍，两个速率不匹配。 2 2、网络规模不断增大，新的运用不断提出，网络带宽与、网络规模不断增大，新的运用不断提出，网络带宽与性能不相顺应。性能不相顺应。 3 3、网络结点数的添加，冲突和重发景象大量发生，网路、网络结点数的添加，冲突和重发景象大量发生，网路效率急剧下降，网络传输延迟增长，网络效力质量下降。效率急剧下降，网络传输延迟增长，网络效力质量下降。二处理的方法：二处理的方法： 1 1、提高速率，从、提高速率，从10Mb/s10Mb/s提高到提高