数据通信网1学习教案

1、会计学1数据数据(shj)通信网通信网1第一页，共111页。第1页/共111页第二页，共111页。辑接口，主要执行OSI基本数据链路协议的大部分功能和网络层的部分功能，如帧的收发、差错控制、流量控制、帧同步.第2页/共111页第三页，共111页。第3页/共111页第四页，共111页。第4页/共111页第五页，共111页。第5页/共111页第六页，共111页。第6页/共111页第七页，共111页。第7页/共111页第八页，共111页。冲突(chngt)窗口 2t 第8页/共111页第九页，共111页。 把使用信道的时间分成离散的时间槽，槽长为一个帧所需的发送时间，每个站点只能在时间槽开始时才允许

2、(ynx)发送，其他过程与纯ALOHA协议相同。 冲突主要发生在时间槽的起点，一旦发送成功就不会出现冲突，分槽ALOHA大幅度降低了冲突的可能性，信道利用率比纯ALOHA提高了约一倍。 冲突窗口为t 2. 分槽ALOHA协议(xiy)第9页/共111页第十页，共111页。第10页/共111页第十一页，共111页。n协议思想n站点有数据发送，先侦听信道；n若站点发现信道空闲，则发送；n若信道忙，则继续侦听直至发现信道空闲，然后 完成发送；n若产生冲突(chngt)，等待一个随机时间，然后重新开始发送过程n优点n减少了信道空闲时间n缺点n增加了发生冲突(chngt)的概率;n广播延迟越大，发生冲突

3、(chngt)的可能性越大，协议性能越差坚持(jinch)型CSMA（1-persistent CSMA）第11页/共111页第十二页，共111页。n协议思想n若站点有数据发送，先侦听信道；n若站点发现(fxin)信道空闲，则发送；n若信道忙，等待一个随机时间重新开始发送过；n若产生冲突，等待一随机时间重新开始发送；n优点n减少了冲突的概率,信道效率比1-坚持CSMA高n缺点:n不能找出信道刚一变空闲的时刻n增加了信道空闲时间，数据发送延迟增大n传输延迟比1-坚持CSMA大非坚持(jinch)型CSMA（nonpersistent CSMA）第12页/共111页第十三页，共111页。n协议思想

4、n若站点有数据发送(f sn)，先侦听信道；n若站点发现信道空闲，则以概率p发送(f sn)数据，以概率q =1- p 延迟至下一个时间槽发送(f sn)。若下一个时间槽仍空闲，重复此过程，直至数据发出或时间槽被其他站点所占用n若信道忙，则等待下一个时间槽，重新开始发送(f sn)n若产生冲突，等待一随机时间，重新开始发送(f sn)n折中方案，既能像非坚持型CSMA那样减少冲突，又能像1-坚持型CSMA那样减少媒体空闲时间的，适用于分槽信道。p-坚持(jinch)型CSMA（p-persistent CSMA）第13页/共111页第十四页，共111页。监听信道信道忙YN发送数据等待随机时间（

5、a）不坚持CSMA（b）1坚持CSMA监听信道信道忙YN发送数据Y监听信道信道忙IP选择I（01）YNN发送数据等待随机时间（c）P坚持CSMA三种CSMA协议(xiy)的比较第14页/共111页第十五页，共111页。第15页/共111页第十六页，共111页。第16页/共111页第十七页，共111页。第17页/共111页第十八页，共111页。 CSMA/CD工作状态包括三个周期：传输周期、竞争(jngzhng)周期和空闲周期 一个站点确定(qudng)发生冲突所花的时间到底为多少？(2倍电缆传输时间)第18页/共111页第十九页，共111页。个时间片；n10后，等待0210个时间片当站点发生冲

6、突的次数达到第16次时，将放弃该数据(shj)帧的发送第19页/共111页第二十页，共111页。第20页/共111页第二十一页，共111页。令牌环iMaciMaciMaciMac网络接口卡令牌环网端口内部线路第21页/共111页第二十二页，共111页。第22页/共111页第二十三页，共111页。环比特长度=传播时延数据传输速率接口(ji ku)延迟位数传播时延=环路介质长度/ 200（m/s）例：某令牌环介质长度为10Km，数据传输速率为4Mbps，环路上共有50个站点，每个站点的接口(ji ku)引入1位延迟，则可计算得：环的比特长度=10（Km）/ 200（m/s） 4（Mbps）1（bi

7、t）50=250（bit）第23页/共111页第二十四页，共111页。IEEE 802.5令牌(ln pi)环的MAC帧有两种基本格式：令牌(ln pi)帧和数据帧 令牌(ln pi)帧SD (JK00JKOOO)和ED (JK11JK111)标志着帧的开始和结束，用差分曼彻斯特编模式(msh)(J和K的中间没有跳变) 无信息传输时，3字节的令牌在环上循环；有信息要发送时，站获得令牌，并将第二个字节的某一位由 0 变成 1，将令牌的前两个字节变成帧的起始序列，然后输出帧的其它部分；第24页/共111页第二十五页，共111页。n 数据(shj)帧（1）访问控制字段AC 访问控制域 AC 包括(b

8、oku)令牌位、监视位、优先级位和保留位；第25页/共111页第二十六页，共111页。 （2）帧控制(kngzh)字段FC 帧控制域 FC 用于将数据帧和控制帧区别开来和进行环的维护； 前两位为”00”：表示此帧为控制帧 后六位(li wi)为“000011”：表示一个新的站点试图成为新的控制帧第26页/共111页第二十七页，共111页。 （3）帧状态字段FS n帧状态字节(z ji)FS用于报告帧的传送情况，包括地址位A和拷贝位C，帧经过目的站，A置为“1”，帧被接收，C置为“1”。A、C位提供了自动确认。为增加可靠性，A、C在 FS中出现两次。nA = 0，C = 0，目的站不存在或未加电

9、；nA = 1，C = 0，目的站存在但帧未被接收；nA = 1，C = 1，目的站存在且帧被复制。第27页/共111页第二十八页，共111页。n 使用一个特殊的令牌帧，当某个站点有数据帧要发送时，必须等待标记(bioj)为空的令牌帧到来，将令牌帧的空标记(bioj)改为忙，并将数据帧发送到环上。n 发送的数据帧在环上循环的过程中，所经过的环上的各个站点都将帧上的目的地址与本站点的地址进行比较，若不等则直接传给后面的站点，若相等则将帧复制接收，然后继续传给后面的站点。n 发送的数据帧在环上循环一周后再回到发送站，由发送站将该帧从环上移去，同时将令牌的忙标记(bioj)改为空标记(bioj)，传

10、给后面的站。n 空令牌帧在环上循环，经过某站点时，若该站点有数据帧要发送则重复上述过程，若该站点没有数据帧发送则直接将令牌帧传给下一个站点。 第28页/共111页第二十九页，共111页。令牌环工作(gngzu)举例：A站点向C站点发送数据帧第29页/共111页第三十页，共111页。第30页/共111页第三十一页，共111页。第31页/共111页第三十二页，共111页。iMaciMaciMaciMaciMacABCDE逻辑环第32页/共111页第三十三页，共111页。第33页/共111页第三十四页，共111页。帧控制字段名 称含 义00000000Claim-token初始化期间请求令牌0000

11、0001Solicit-successor-1允许站进环00000010Solicit-successor-2允许站进环00000011Who-follows从丢失的令牌中恢复00000100Resolve-contention多个站想进环时使用00001000Token传递令牌00001100Ser-successor允许站离开环第34页/共111页第三十五页，共111页。第35页/共111页第三十六页，共111页。第36页/共111页第三十七页，共111页。第37页/共111页第三十八页，共111页。第38页/共111页第三十九页，共111页。802.1802.2802.3802.4802

12、.5802.6802.7802.x物理层技术规范物理层技术规范物理层技术规范物理层技术规范物理层技术规范物理层技术规范物理层技术规范802.8IEEE802标准系列(xli)间的关系第39页/共111页第四十页，共111页。第40页/共111页第四十一页，共111页。前导长度数据填充字段校验和开始标志目的地址源地址712或62或62015000464字节第41页/共111页第四十二页，共111页。第42页/共111页第四十三页，共111页。第43页/共111页第四十四页，共111页。名称名称介质介质最大区间长度最大区间长度节点树节点树/段段拓扑结构拓扑结构接口接口优点优点10Base5粗缆粗缆

13、500m100总线型总线型AUI用于主干用于主干10Base2细缆细缆185m30总线型总线型BNC廉价廉价10Base-T双绞线双绞线100m1024星形星形RJ-45容易维护容易维护10Base-F光纤光纤2000m1024星形星形ST1距离较远距离较远10BROAD3675欧姆欧姆电缆电缆3600m树形树形AUI宽带系统宽带系统第44页/共111页第四十五页，共111页。n 10Base5：原始的以太网标准，使用AUI接口的50欧姆(u m)粗缆直径(10mm)，总线拓扑结构。10代表10Mbps；Base代表基带传输(baseband medium)；5代表500米。n 收发器用于检测

14、线路冲突，发送强化干扰信号n 收发器电缆可达50米长 ，内有5对独立的屏蔽双绞线。 第45页/共111页第四十六页，共111页。n10Base2是为降低10Base5的安装成本和复杂性而设计的。使用BNC接口的50欧姆细缆(5mm) 数据速率(sl)为10Mbps。n 由 于 两 者 数 据 传 输 率 相 同 ，10Base2电缆段和10Base5电缆段可以共存于一个网络中。n 第46页/共111页第四十七页，共111页。n 10BASE-T：1990年发布的以太网物理层标准，物理上的星形拓扑网，T表示采用双绞线。中央节点是一个集线器，每个节点通过两对双绞线与集线器相连，一对线发送数据，另一

15、对线接收数据。n 集线器的作用类似于一个转发器，接收来自一条线上的信号并向其他的所有线转发。由于任意一个站点发出的信号都能被其他所有站点接收，若有两个站点同时要求传输，冲突(chngt)就必然发生。所以尽管这种策略在物理上是一个星形结构，但从逻辑上看与CSMA/CD总线拓扑的功能是一样的。 第47页/共111页第四十八页，共111页。 10BASE-F：以光纤作为介质的系统(xtng)的规范。每条传输线路均使用一条光纤，每条光纤采用曼切斯特编码传输一个方向上的信号。包含三个标准： 10BASE-FP（Passive，无源的） 10BASE-FL（Link， 链路） 10BASE-FB（Back

16、bone，主干） 第48页/共111页第四十九页，共111页。协议协议优点优点缺点缺点IEEE802.3协议简单、站点接入和安装方便，使协议简单、站点接入和安装方便，使用广泛。低负载情况效率高，延迟小用广泛。低负载情况效率高，延迟小。发送的时延不确定，重发送的时延不确定，重负载时效率低，限制最负载时效率低，限制最小帧长，无优先级设置小帧长，无优先级设置。IEEE802.4发送时延确定，不限制最小帧长，可发送时延确定，不限制最小帧长，可设置优先级，重负载时效率高，支持设置优先级，重负载时效率高，支持多个信道，可传输数据、语音和图像多个信道，可传输数据、语音和图像等多种信号。等多种信号。协议复杂，

17、轻负载时效协议复杂，轻负载时效率低。率低。IEEE02.5发送时延确定，可设置优先级，重负发送时延确定，可设置优先级，重负载时效率高，可以使用多种传输介质载时效率高，可以使用多种传输介质。协议复杂，轻负载时效协议复杂，轻负载时效率低，限制最大帧长度率低，限制最大帧长度。第49页/共111页第五十页，共111页。n缺点n使用模拟器件，每个站点在发送的同时要检测冲突；n最短帧长64字节，对于短数据来讲开销太大；n无优先级，发送是非确定性的，不适合于实时工作；n电缆(dinln)最长2500米(使用中继器)；n速率提高时，帧传输时间减少，竞争时间不变(2)，效率降低；n重负载时，冲突严重。n使用无源

18、电缆；n轻负载(fzi)时，延迟为0。第50页/共111页第五十一页，共111页。n轻负载(fzi)时，延迟大；n很难用光纤实现。第51页/共111页第五十二页，共111页。n第52页/共111页第五十三页，共111页。第53页/共111页第五十四页，共111页。前导开始标志访问控制帧控制地址长度数据填充校验和结束标志帧状态IEEE802.3IEEE802.4IEEE802.5第54页/共111页第五十五页，共111页。第55页/共111页第五十六页，共111页。第56页/共111页第五十七页，共111页。n5-4-3规定第57页/共111页第五十八页，共111页。第58页/共111页第五十九

19、页，共111页。分组LLLMM分组LLLMMLLMMLLMM分组L802.X802.YA站点B站点LLC子层MAC子层物理层高层网桥第59页/共111页第六十页，共111页。L AN 1L AN 2ABCDE网 桥第60页/共111页第六十一页，共111页。网桥1L A N 1ABCL A N 2DE网桥2远程通信链路第61页/共111页第六十二页，共111页。第62页/共111页第六十三页，共111页。第63页/共111页第六十四页，共111页。ABB1B2CDEFGHLAN1LAN2LAN4LAN3A LAN1B LAN1C LAN2D LAN2E LAN2F LAN2G LAN2H LA

20、N2A LAN2B LAN2C LAN2D LAN3E LAN3F LAN4G LAN4H LAN4交换表（地址/端口对应(duyng)表）示例第64页/共111页第六十五页，共111页。第65页/共111页第六十六页，共111页。ABB1B2CDEFGHLAN1LAN2LAN4LAN3A LAN1B LAN1C LAN2D LAN2E LAN2F LAN2G LAN2H LAN2A LAN2B LAN2C LAN2D LAN3E LAN3F LAN4G LAN4H LAN4A主机(zhj)发送帧到B主机(zhj)的过程第66页/共111页第六十七页，共111页。ABB1B2CDEFGHLAN

21、1LAN2LAN4LAN3LAN2HLAN2GLAN2FLAN2ELAN2DLAN2CLAN1BLAN1ALAN4HLAN4GLAN4FLAN3ELAN3DLAN2CLAN2BLAN2AA主机发送(f sn)帧到C主机的过程第67页/共111页第六十八页，共111页。ABB1B2CDEFGHLAN1LAN2LAN4LAN3LAN2HLAN2GLAN2FLAN2ELAN2DLAN2CLAN1BLAN1ALAN4HLAN4GLAN4FLAN3ELAN3DLAN2CLAN2BLAN2AA主机发送(f sn)帧到H主机的过程第68页/共111页第六十九页，共111页。第69页/共111页第七十页，共1

22、11页。ABB1B2CDEFGHLAN1LAN2LAN4LAN3网桥B1,B2刚刚(gng gng)接入，A主机发送帧到B主机A LAN1A LAN2第70页/共111页第七十一页，共111页。第71页/共111页第七十二页，共111页。ABB1B2CDEFGHLAN1LAN2LAN4LAN3A LAN1B LAN1C LAN2D LAN2E LAN2F LAN2G LAN2H LAN2A LAN2B LAN2C LAN2D LAN3E LAN3F LAN4G LAN4H LAN4HH LAN2H LAN3H主机(zhj)搬移到LAN3A发送(f sn)帧到H： 扩散H主机(zhj)发出帧到B

23、第72页/共111页第七十三页，共111页。ABB1B2CDEFGHLAN1LAN2LAN4LAN3第73页/共111页第七十四页，共111页。ABB1B2CDEFGHLAN1LAN2LAN4LAN3第74页/共111页第七十五页，共111页。ABB1B2CDEFGHLAN1LAN2LAN4LAN3第75页/共111页第七十六页，共111页。透明网桥透明网桥源路由桥源路由桥面向面向无连接面向连接透明性透明性完全透明不透明配置方式配置方式自动手工路由路由次优化优化定位定位逆向学习发现帧失效处理失效处理由网桥处理由主机处理复杂性复杂性在网桥中在主机中透明(tumng)网桥和源路由网桥的比较第76页

24、/共111页第七十七页，共111页。第77页/共111页第七十八页，共111页。第78页/共111页第七十九页，共111页。第79页/共111页第八十页，共111页。第80页/共111页第八十一页，共111页。VLAN的所有站点，不同VLAN的站点的数据不能直接广播传输。第81页/共111页第八十二页，共111页。nVLAN均由软件实现定义与划分(hu fn)，使得建立与重组VLAN十分灵活第82页/共111页第八十三页，共111页。前导长度数据填充字段校验和开始标志目的地址源地址712或62或64015000464字节2VLAN标记802.1Q标记优先级 CFIVLAN ID2字节3bit1

25、bit12bit802.1Q标记类型固定设置为0 x8100后2个字节的前3位是用户优先级字段其后1位是规范格式指示符（CFI）最后的12位是该VLAN标识(biozh)符，用来惟一地标识(biozh)该以太网数据帧所属的VLAN 第83页/共111页第八十四页，共111页。用灰(G)白(W)两色标记(bioj)VLAN 需在网桥或交换机建立配置表，指明通过(tnggu)哪些端口可以访问哪些VLAN. 当一帧来自于灰色VLAN, 则该帧被转发到所有标记为G的端口。第84页/共111页第八十五页，共111页。n为了能够用这些方法来标记数据，在交换机上要保持一个最新的数据库，数据库中包括VLAN

26、和所使用的标记字段的映射。第85页/共111页第八十六页，共111页。第86页/共111页第八十七页，共111页。第87页/共111页第八十八页，共111页。第88页/共111页第八十九页，共111页。第89页/共111页第九十页，共111页。第90页/共111页第九十一页，共111页。第91页/共111页第九十二页，共111页。第92页/共111页第九十三页，共111页。第93页/共111页第九十四页，共111页。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10交 换 机C ISC O 2950V L A N 1V L A N 2VLAN1的的IP地址为地址为192.16.1.1，VLAN2的的IP地址为地址为192.16.2.1第94页/共111页第九十五页，共111页。第95页/共111页