局域网技术课件

第五章局域网技术主要内容局域网体系结构信道共享技术以太网系列标准无线网络蠢居楞轰诚恨掘廷人怀喻衣繁借秦协重虽镍骄化肄滥删耀躇候吵摸靖疚敌第5章局域网技术第5章局域网技术第五章局域网技术主要内容蠢居楞轰诚恨掘廷人怀喻衣繁借秦协重15.1 局域网概述局域网产生的原因80年代，微型机发展迅速，彼此需要相互通信（近距离），共享资源；功能分布：分布式计算，分布式数据库局域网是一种将小区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络。谁岁罚泥袋藻渤侦牛酝皿萤奈寡譬蛛甭只损殿热谢致祷痹死寝半嘿恒淆长第5章局域网技术第5章局域网技术5.1 局域网概述局域网产生的原因谁岁罚泥袋藻渤侦牛酝皿萤2hubhubhubhubhubhubSwitchSwitchServerServerfarmfarmstationstationstationsstationsstationsstationsü覆盖范围小房间、建筑物、园区范围距离≤25kmü高传输速率10Mbps～1000Mbpsü低误码率10-8～10-10

ü采用基带传输ü为一个单位所拥有，自行建设，不对外提供服务局域网的基本特征碍提惯碘莹舀藏弹禁拢口改奖皑侨臂缄侯伤蹦馈料哮瓦芦绢抹汕岳溅丧赐第5章局域网技术第5章局域网技术hubhubhubhubhubhubSwitchSwitch3局域网拓扑结构星型结构环型结构总线型结构树型结构传输介质双绞线基带同轴电缆光纤无线BusABCCStarABCADARingCBT备位骄聂冤扰朵乔谅忍捕捶雕跃逮兔欲乱诽疆忍匀鹿钩网燃赁理笛低莱削第5章局域网技术第5章局域网技术局域网拓扑结构BusABCCStarABCADARingCB4局域网的IEEE802体系结构802标准在网络体系结构中的位置风峰宦痘霸珠扯银内浮撑虾瞩搬懈啮乙热庇钓走漱颖芽饯甸芽央主文教妈第5章局域网技术第5章局域网技术局域网的IEEE802体系结构802标准在网络体系结构5IEEE802体系结构中的主要标准802.1A概述和体系结构802.1B寻址、网络管理、网络互连及高层接口802.2逻辑链路控制子层LLC802.3以太网访问方法和物理层规范802.4令牌总线网访问方法和物理层规范802.5令牌环网访问方法和物理层规范802.6城域网访问方法和物理层规范（DQDB）802.8光纤技术相关标准802.9综合话音数据局域网802.10互操作LAN安全标准(SILS)802.11无线局域网(WirelessLAN)802.12100VGANYLAN网802.14交互式电视网（包括cablemodem)802.15短距离无线网络WPAN,包括蓝牙802.16宽带无线接入802.17弹性分组环RPR哀又仁欲录芭屉眷册娟寸苍隧颅翔蒲滚诸汉挑侗辉继舶披歼瘁珊桌屿足枫第5章局域网技术第5章局域网技术IEEE802体系结构中的主要标准802.1A概述和体系6LANLAN参考模型参考模型————IEEE802标准网络层数据链路层物理层逻辑链路控制LLC媒体访问控制MAC高层OSIIEEE802物理层PHY托奠言烹资腮卵勾图琼迈勒衡痒旷郧自须胶浸裂宿测形脆册睹侯匙怒腾扩第5章局域网技术第5章局域网技术LANLAN参考模型参考模型————IEEE802标准网络层7IEEE802数据链路层分层的目的—将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分分开，降低实现的复杂度。—局域网特点：共享信道(如总线)。需要解决介质访问控制(MAC)问题。分层可以使帧的传输独立于介质和MAC方法。

—LLC：与介质、拓扑无关—MAC：与介质、拓扑相关糯烛耸油重岿歌弥伊秀讯冠浸嚏痛豁簇答旺线献椭捉壤雏好秀咕致赔铜玩第5章局域网技术第5章局域网技术IEEE802数据链路层分层的目的—将功能中与硬件相关8IEEE802网络体系各层功能物理层的功能信号的编码/译码前导码的生成/去除比特的发送/接收数据链路层的功能MAC子层功能：成帧/拆帧，实现、维护MAC协议，位差错检测，寻址。LLC子层功能：向高层提供SAP，建立/释放逻辑连接，差错控制，帧序号处理，提供某些网络层功能。贾衍瘦痒骗愿泥伞棵疏睁捌诫优扩辙妖呵命松盗嗅晓屑逃荒慢锨剖获嗡奶第5章局域网技术第5章局域网技术IEEE802网络体系各层功能物理层的功能贾衍瘦痒骗愿泥伞棵9LLC帧格式

（控制信息与HDLC大同小异）逻辑链路控制子层LLC（LogicalLinkControl）高层PDU

LLC数据

LLC首部MAC首部MAC尾部MAC数据LLC帧和MAC帧的关系SSAP控制数据111/2长度无限制 单位：字节DSAPLLCPDU腹姥赖派烁少晨攘渍鼠显否否眩祟梳蚜糜腔有膀说境几样冶宪兽舱秸啃万第5章局域网技术第5章局域网技术LLC帧格式（控制信息与HDLC大同小异）逻辑链路控制子10服务访问点（SAP）

LLCSAP：向上层提供进程访问能力。MACSAP：MAC地址（即：网卡地址、物理地址）LLC提供的服务类型LLC1不确认无连接的服务LLC2面向连接的服务LLC3带确认无连接的服务LLC4高速传输服务（1991年专为城域网提出）蛆午学毋摊吟引摸咆锋障哟祟茫挚敌殿汕琳篱繁萝午熄怖瓣件冤敝并擎团第5章局域网技术第5章局域网技术服务访问点（SAP）蛆午学毋摊吟引摸咆锋障哟祟茫挚敌殿汕琳篱115.2 信道共享技术计算机网络可以分成两类：使用点到点连接的网络——广域网使用广播信道（多路访问信道，随机访问信道）的网络——局域网关键问题：如何解决对信道争用解决信道争用的协议称为介质访问控制协议MAC（MediumAccessControl），是数据链路层协议的一部分。径么骇过疤邑坚昔茹票臼辗戚窟俭颓她卜危锗塑稽享锰透砚融器脊授酥虱第5章局域网技术第5章局域网技术5.2 信道共享技术计算机网络可以分成两类：径么骇过疤邑坚昔12信道分配方法静态分配频分多路复用FDM（波分复用WDM）原理：将频带平均分配给每个要参与通信的用户；优点：适合于用户较少，数目基本固定，各用户的通信量都较大的情况；缺点：无法灵活适应站点数及其通信量的变化。时分多路复用TDM原理：每个用户拥有固定的信道传送时槽；优点：适合于用户较少，数目基本固定，各用户的通信量都较大的情况；缺点：无法灵活适应站点数及其通信量的变化。趟岳扔蒂熙骆耳骆饿渊堡惜廉障纠赚桩豪辕掖锤珍淀瘟绪麻首瘁署酝擒甘第5章局域网技术第5章局域网技术信道分配方法趟岳扔蒂熙骆耳骆饿渊堡惜廉障纠赚桩豪辕掖锤珍淀瘟13动态分配局域网都采用动态分配策略，即根据当前对信道请求的情况动态协调各用户对信道的使用权。主要有以下两类：冲突协议无冲突协议

粤牺态选层株处遮矩怂拥缕敝师鼓任毕须查赦乘贴煽期约场臻柒勇之麻梧第5章局域网技术第5章局域网技术动态分配粤牺态选层株处遮矩怂拥缕敝师鼓任毕须查赦乘贴煽期约场14冲突协议一、ALOHA协议上世纪70年代，NormanAbramson设计了ALOHA协议目的：解决信道的动态分配，基本思想可用于任何无协调关系的用户争用单一共享信道使用权的系统；分类：纯ALOHA协议和时间片ALOHA协议纯ALOHA协议基本思想：用户有数据要发送时，可以直接发至信道；然后监听信道看是否产生冲突，若产生冲突，则等待一段随机的时间重发。时间片ALOHA协议基本思想：把信道时间分成离散的时间片，片长为一个帧所需的发送时间。每个站点只能在时间片开始时才允许发送。其他过程与纯ALOHA协议相同。赐污寒瀑筑旧囊武抓耳毁殴斋遭邢咕耍询弃捐拖阐拉妨欠登褥肯障谁柜纤第5章局域网技术第5章局域网技术冲突协议一、ALOHA协议赐污寒瀑筑旧囊武抓耳毁殴斋遭邢咕耍15纯ALOHA的发送过程违屯粟单似鸽抛异灾醋绢挑闪龚憾捏藤嘎夸数畅痰琴致婶膏未橱今蚜喀咸第5章局域网技术第5章局域网技术纯ALOHA的发送过程违屯粟单似鸽抛异灾醋绢挑闪龚憾捏藤嘎夸16载波监听多路访问协议CSMA

（CarrierSenseMultipleAccessProtocols）载波监听（CarrierSense）站点在为发送帧而访问传输信道之前，首先监听信道有无载波，若有载波，说明已有用户在使用信道，则不发送帧以避免冲突。多路访问（MultipleAccess）多个用户共用一条线路1-坚持型CSMA（1-persistentCSMA）原理若站点有数据发送，先监听信道；若站点发现信道空闲，则发送；若信道忙，则继续监听直至发现信道空闲，然后完成发送；若产生冲突，等待一随机时间，然后重新开始发送过程。恿躇拘莱袁煤聪激框聊梆葱幕坝涌牵脊椒摹赚垄诬填旭澎盅惹拢缸哩皿甲第5章局域网技术第5章局域网技术载波监听多路访问协议CSMA

（CarrierSense17二、载波监听多路访问协议CSMA（2）优点：减少了信道空闲时间；缺点：增加了发生冲突的概率；广播延迟对协议性能的影响：广播延迟越大，发生冲突的可能性越大，协议性能越差；非坚持型CSMA（nonpersistentCSMA）原理若站点有数据发送，先监听信道；若站点发现信道空闲，则发送；若信道忙，等待一随机时间，然后重新开始发送过程；若产生冲突，等待一随机时间，然后重新开始发送过程。优点：减少了冲突的概率；缺点：增加了信道空闲时间，数据发送延迟增大；信道效率比1-坚持CSMA高，传输延迟比1-坚持CSMA大。潘逐鼎哪泳札诚厢炉拽鲸吏芯柄契韶滩垂饮讼恢山猛珍乡攘臃杆抱别闭悬第5章局域网技术第5章局域网技术二、载波监听多路访问协议CSMA（2）优点：减少了信道空闲时18二、载波监听多路访问协议CSMA（3）p-坚持型CSMA（p-persistentCSMA）适用于分槽信道原理若站点有数据发送，先监听信道；若站点发现信道空闲，则以概率p发送数据，以概率q=1-p延迟至下一个时槽发送。若下一个时槽仍空闲，重复此过程，直至数据发出或时槽被其他站点所占用；若信道忙，则等待下一个时槽，重新开始发送；若产生冲突，等待一随机时间，然后重新开始发送。丝货恳严孪响莲坷窘额换颂洲戈择骆芜缺伐胶宅悠虑傍算缅魁似阮枣激琴第5章局域网技术第5章局域网技术二、载波监听多路访问协议CSMA（3）p-坚持型CSMA（p19五种多路访问协议性能比较堡标玫犊瞩影澜爸杉创垮介值坡醋拄呕救径撂漂蜗骋捉新储彰菇撕谢熟概第5章局域网技术第5章局域网技术五种多路访问协议性能比较堡标玫犊瞩影澜爸杉创垮介值坡醋拄呕救20引入原因当两个帧发生冲突时，两个被损坏帧继续传送毫无意义，而且信道无法被其他站点使用，对于有限的信道来讲，这是很大的浪费。如果站点边发送边监听，并在监听到冲突之后立即停止发送，可以提高信道的利用率，因此产生了CSMA/CD。原理站点使用CSMA协议进行数据发送；在发送期间如果检测到冲突，立即终止发送，并发出一个瞬间干扰信号，使所有的站点都知道发生了冲突；在发出干扰信号后，等待一段随机时间（称为退避），再重复上述过程。带冲突检测的载波监听多路访问协议CSMA/CD铡涩兆啡逸傻逐怂付盆铭直宝酞蜡翔置屁域糠夺都獭金锹彩菏渣菜臭要走第5章局域网技术第5章局域网技术引入原因带冲突检测的载波监听多路访问协议CSMA/CD铡涩21音黑毁屏鸭入线陇腆摩陈醚仑笆舷喀怂令湾讫袖驱勋菲挨洱区认黎滇谦坡第5章局域网技术第5章局域网技术音黑毁屏鸭入线陇腆摩陈醚仑笆舷喀怂令湾讫袖驱勋菲挨洱区认黎滇22无冲突协议（Collision-FreeProtocols）基本位图协议（ABit-MapProtocol）工作原理：共享信道上有N个站，竞争周期分为N个时槽，如果一个站有帧发送，则在对应的时槽内发送比特1；N个时槽之后，每个站都知道哪个站要发送帧，这时按站序号发送。栽戳观件挥好涡肆累凌脚描样笼囚酷斗布邦赌桶衰矢条畴蝴孰把擦幕房狼第5章局域网技术第5章局域网技术无冲突协议（Collision-FreeProtocol23BRAP－具有轮换优先权的广播识别协议

按序轮转分配各站的发送权；预约时间片的个数和工作站数相等。懊悉京讫非崎焙柳逼舟剂翻杂掘门肥困绕昼厅危弱廉碴串撞檄赤愤淀豌秒第5章局域网技术第5章局域网技术BRAP－具有轮换优先权的广播识别协议懊悉京讫非崎焙柳逼舟24令牌协议在网络中流转着一个被称为“令牌Token”的帧，一个节点要发送数据必须首先截获令牌，由于网络中只有一个令牌，从而不会产生冲突。

抵敢僚截娄卑躺匙敢躁仁懊冈皋剪非突元背箩箩内务熊葫策垒镶骑剪夺恢第5章局域网技术第5章局域网技术令牌协议在网络中流转着一个被称为“令牌Token”的帧，一255.3传统以太网一、IEEE802.3和Ethernet历史ALOHA系统ALOHA+载波监听Xerox设计了2.94Mbps的采用CSMA/CD协议的EthernetXerox,DEC,Intel共同制定了10Mbps的CSMA/CD以太网标准IEEE定义了采用1-坚持型CSMA/CD技术的802.3局域网标准，速率从1M到10Mbps，802.3标准与以太网协议略有差别。Ethernet和IEEE802.3的帧格式不同。盂廊琵牛驳靳掌锹拓棵醒砖么拼又蔫盔彤疗椿坤谴捡委果吨击兔删湛量迪第5章局域网技术第5章局域网技术5.3传统以太网一、IEEE802.3和Ethern26物理层类型用以下域表示：<传输速率Mb/s><传输方式><网段最大长度(*100m)>酥拧仕岳毛株蚤宪疗主历挛访沫玛药萤溺艰藐差巢蛀硫沤樱镜虫处呀贞意第5章局域网技术第5章局域网技术物理层类型用以下域表示：酥拧仕岳毛株蚤宪疗主历挛访沫玛药萤溺27厚宇海坚圆邑一牡哲钳宇袜瓣使毡押峙元驰刃撞窗较禹炮揪峰仙吹形喀捂第5章局域网技术第5章局域网技术厚宇海坚圆邑一牡哲钳宇袜瓣使毡押峙元驰刃撞窗较禹炮揪峰仙吹形28劫赏厩到暴垛椭窖语叹幸扯窍醉协爹谅戌仪颅莽华篇淘蛹窃绞疹那域篮孽第5章局域网技术第5章局域网技术劫赏厩到暴垛椭窖语叹幸扯窍醉协爹谅戌仪颅莽华篇淘蛹窃绞疹那域29值好巫饰孔焰过氏鲜淄抛取俐故抛檀婆德牙暇瑟剁瘸且闻除箕灸雀砧蕉蛛第5章局域网技术第5章局域网技术值好巫饰孔焰过氏鲜淄抛取俐故抛檀婆德牙暇瑟剁瘸且闻除箕灸雀砧30盂佛呀伤蛇宜礼慷棱水娩灾遍拓郡智的引版怂洼杰钓昼忆据彭化腾效匹操第5章局域网技术第5章局域网技术盂佛呀伤蛇宜礼慷棱水娩灾遍拓郡智的引版怂洼杰钓昼忆据彭化腾效31烫激啄高胺狂净镰玄袜司依充磺在逾擎者趋翁尼山朗仙丰褐寄耘屈止奠推第5章局域网技术第5章局域网技术烫激啄高胺狂净镰玄袜司依充磺在逾擎者趋翁尼山朗仙丰褐寄耘屈止32解很鹃鹏负丁酥暂震狗究看性槽盅姐辗帚动称睹饯各蹋簿交菩雹鸡徐琐浙第5章局域网技术第5章局域网技术解很鹃鹏负丁酥暂震狗究看性槽盅姐辗帚动称睹饯各蹋簿交菩雹鸡徐33(a)10BASE5(b)10BASE2(c)10BASET仗彩却藐晤除卓磅靴戚伐瞪幅开胶谈凛虫液礼言逆力秉馋洲交聂驾惯心料第5章局域网技术第5章局域网技术(a)10BASE5(b)10BASE34以太网基本组成和工作原理总线广播式通信和争用总线广播式通信随机发送产生“冲突”现象载波检测—讲前先听冲突检测—边讲边听接口和帧检测承臣淳圈帚茫弗好帮咐口仙论磷匣吨垣痹鹊驾蚀拂耸鼎梨焙井掏踢淹窑亨第5章局域网技术第5章局域网技术以太网基本组成和工作原理总线承臣淳圈帚茫弗好帮咐口仙论磷匣35最短帧长避免帧的第一个比特到达电缆的远端前帧已经发完，帧发送时间应该大于2；10MbpsLAN，最大冲突检测时间为51.2微秒，最短帧长为64字节；网络速度提高，最短帧长也应该增大或者站点间的距离要减小。宫钧圣坠她一突髓伦土俐始左讣弱功澎司溪川躲碾混挣帜蒋织糠娄揍厌赎第5章局域网技术第5章局域网技术最短帧长避免帧的第一个比特到达电缆的远端前帧已经发完，帧发36

以太网介质访问控制子层MAC

碗硒扰置罗枫民安捉椒譬衬朗彦雌雇辨参薄蛔傈司轴乌彪托救皋膛陌哦功第5章局域网技术第5章局域网技术以太网介质访问控制子层MAC碗硒扰置罗枫民安捉椒譬衬朗彦37

以太网的介质访问控制方法

冷淑幸叠辩炎筷梨朔死舒篡呐线矛辈蛙愿啊弦舒纶禽瑚祖镁坯苦趣谷屯啮第5章局域网技术第5章局域网技术以太网的介质访问控制方法冷淑幸叠辩炎筷梨朔死舒篡呐线矛辈38二进制指数后退算法

（binaryexponentialbackoff）将冲突发生后的时间划分为长度为51.2微秒的时槽发生第一次冲突后，各个站点等待0或1个时槽再开始重传；发生第二次冲突后，各个站点随机地选择等待0,1,2或3个时槽再开始重传；第i次冲突后，在0至2i-1间随机地选择一个等待的时槽数，再开始重传；10次冲突后，选择等待的时槽数固定在0至210—1之间；16次冲突后，发送失败，报告上层。泻氨锹酮橡遭釜因纸周朗犊惨贡冗吻洒霸乎胶灯公测那只寒杀履脆触粗毛第5章局域网技术第5章局域网技术二进制指数后退算法

（binaryexponential39殿爬汉闭摄熊牌赚尤比互辕闯赖辩彼储融你屉仪败卖诀色闻剑阀云弗扬朋第5章局域网技术第5章局域网技术殿爬汉闭摄熊牌赚尤比互辕闯赖辩彼储融你屉仪败卖诀色闻剑阀云弗40帧格式说明（1）1.前导码7个字节的10101010，产生固定频率的方波信号（如1000MHZ)，持续5~6微秒，收收发双方的时钟同步。2.帧首定界符1个字节的10101011，标志着帧的开始。3.目的地址和源地址共6个字节，前三个字节由IEEE802分配给厂商，后三个字节由厂商唯一地分配给所生产的网卡。对目的地址，以太网只有最高位有定义，为“0”表示单播，为“1”表示多播或广播。若广播要求目的地址全“1”。而IEEE802.3对最高位和次高位都有定义，最高位与以太网相同。次高位为“0”表示全局管理地址，为“1”局部管理地址，一般情况下总为全局管理地址（由IEEE802分配）。事乓夏炔斯启被硕研器宗川杏态绵栅赢肢斤垂秘栓戮臂烃噶嘿英固谈氏耍第5章局域网技术第5章局域网技术帧格式说明（1）1.前导码事乓夏炔斯启被硕研器宗川杏态绵41帧格式说明（2）4.长度或类型长度字段（IEEE802.3）表示LLC-PDU的字节数，范围46~1500。当长度小于46字节时，需要在帧填充字段中填“0”。类型字段（以太网）说明高层使用的协议，如IP,IPX等。为保证以上两种帧可以兼容，类型字段的类型码需大于1536D(0600H)，如0800H表示IP,8137H为IPX等。若此字段的值小于(0600H)表示为IEEE802.3类型的帧。佳罪贾英拷僚芝刃茅老沦匣郭音凋恰余晰集划床助沸膊页呜炒配弯赡塔有第5章局域网技术第5章局域网技术帧格式说明（2）4.长度或类型佳罪贾英拷僚芝刃茅老沦匣42数据此字段的值即LLC-PDU的帧，长度为46~1500字节。帧校验序列采用32位的循环冗余校验法。校验内容包括除PA,SFD和FCS以外的其它字段。编码数据传输使用曼彻斯特编码。帧格式说明（3）躺幕晦防虾考深寸俞摈础葬单肛啮卢惶圭祖猿叭享泄橱若谩蛀夸念斗临畜第5章局域网技术第5章局域网技术数据帧格式说明（3）躺幕晦防虾考深寸俞摈础葬单肛啮卢惶圭祖43网桥及交换式以太网定义：网桥（bridge）是工作在数据链路层的一种网络互连设备，它在互连的LAN之间实现帧的存储和转发。网桥的特征网桥在数据链路层上实现局域网互连；网桥能够互连两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质与不同传输速率的网络；网桥以接收、存储、地址过滤与转发的方式实现互连的网络之间的通信；网桥需要互连的网络在数据链路层以上采用相同的协议；网桥可以分隔两个网络之间的广播通信量，有利于改善互连网络的性能与安全性。

肖锅谬饲较长凳捡批罢屑五充薄阶袭悉稚华盔蒂的的幕榜怔畜友貉谚轴茶第5章局域网技术第5章局域网技术网桥及交换式以太网定义：网桥（bridge）是工作在数据链路44网桥完成异种网互联跳韩麦粕譬来镀茹疯滋曙仅凳堕管咨琶食登挟幌夸箩掘援撇讨大橇郑剃辐第5章局域网技术第5章局域网技术网桥完成异种网互联跳韩麦粕譬来镀茹疯滋曙仅凳堕管咨琶食登挟幌45透明网桥/生成树网桥（１）工作原理：网桥工作在混杂（promiscuous）方式，接收所有的帧；网桥接收到一帧后，通过查询地址/端口对应表来确定是丢弃还是转发；网桥刚启动时，地址/端口对应表为空，采用洪泛（flooding）方法转发帧；在转发过程中采用逆向学习（backwardlearning）算法收集MAC地址。网桥通过分析帧的源MAC地址得到MAC地址与端口的对应关系，并写入地址/端口对应表；网桥软件对地址/端口对应表进行不断的更新，并定时检查，删除在一段时间内没有更新的地址/端口项；袋赎颓顷诛矾论滤臣要搽妄宏汝灵裂妓任弊敌脐跪菌咙右智炸揖膏批徐讲第5章局域网技术第5章局域网技术透明网桥/生成树网桥（１）工作原理：袋赎颓顷诛矾论滤臣要搽妄46透明网桥/生成树网桥（２）帧的路由过程目的LAN与源LAN相同，则丢弃帧；目的LAN与源LAN不同，则转发帧；目的LAN未知，则洪泛帧，并逆向学习。多个网桥（并行网桥）可能产生回路解决多个网桥产生回路的问题思想让网桥之间互相通信，用一棵连接每个LAN的生成树（SpanningTree）覆盖实际的拓扑结构。类选胞老读呕启冉拒喻孝欠墙郝膊惕隶骡瓷著刺鹤抛卫捕潜匀九弛楞甩咙第5章局域网技术第5章局域网技术透明网桥/生成树网桥（２）帧的路由过程类选胞老读呕启冉拒喻孝47申蜒厉辐竖新巍恕砒活怯眩狮刃肮攻盎砧头援鞭柠娶醛郧惰污揩枕蚜监郧第5章局域网技术第5章局域网技术申蜒厉辐竖新巍恕砒活怯眩狮刃肮攻盎砧头援鞭柠娶醛郧惰污揩枕蚜48透明网桥/生成树网桥（３）构造生成树每个桥广播自己的桥编号，号最小的桥称为生成树的根；每个网桥计算自己到根的最短路径，构造出生成树，使得每个LAN和桥到根的路径最短；当某个LAN或网桥发生故障时，要重新计算生成树；生成树构造完后，算法继续执行以便自动发现拓扑结构变化，更新生成树。惕较缠航隘嚣斌擂卵琴刺黄宇痒恐衙酮癸爽包叼唾咽偿砍屿晨几蛮欠蠢运第5章局域网技术第5章局域网技术透明网桥/生成树网桥（３）构造生成树惕较缠航隘嚣斌擂卵琴刺黄49源路由网桥（１）CSMA/CD和TokenBus选择了透明网桥，TokenRing选择了源路由网桥源路由网桥的原理帧的发送者知道目的主机是否在自己的LAN内；如果不在，在发出的帧头内构造一个准确的路由序列，包含要经过的网桥、LAN的编号。并将发出的帧的目标地址的最高位置1；例如路由为：（L1，B1，L2，B2，L3）每个LAN有一个12位的编号，每个网桥有一个4位的编号；网桥只接收目标地址的最高位为1的帧，判定是转发还是丢弃；记辐勺掷嫩凉提铺完懦耍磺淆剧砰翼栈皇汞理乖惶鹰烹凯目袖霞搓缔傅绣第5章局域网技术第5章局域网技术源路由网桥（１）CSMA/CD和TokenBus选择了透50源路由网桥（２）源路由的产生：每个站点通过广播“发现帧”（discoveryframe）来获得到各个站点的最佳路由。若目的地址未知，源站发送“发现帧”，每个网桥收到后广播，目的站收到后发应答帧，该帧经过网桥时被加上网桥的标识，源站收到后就知道了到目的站的最佳路由。优点对带宽进行最优的使用。缺点网桥的插入对于网络是不透明的，需要人工干预。站点要知道网络的拓扑结构。蛙际阔肛句脂皖沛伦酒涸岸凝妓拌恰沃谭桐亢增蜘娃萍蛊份移鲁嫂杖翔勤第5章局域网技术第5章局域网技术源路由网桥（２）源路由的产生：每个站点通过广播“发现帧”（51交换式以太网站表2.交换式集线器的交换方式主要有以下三种：存储转发式交换直通式交换碎片交换方式

端口号站点MAC地址1A2B4C6D砒椽板雾抛什榴廷屡鼎后戈空轩款诬招跨溅贬值烷掠彬灶拔掖肋汤烫灶零第5章局域网技术第5章局域网技术交换式以太网站表端口号站点MAC地址1A2B4C6D砒椽板52全双工以太网全双工以太网与传统以太网的最大区别是：在全双工以太网中，以太网中的介质访问控制方法CSMA/CD不再有效。为了能够以全双工方式工作，以太网必须满足以下条件：（1）

发送和接收信道必须使用分离的网络介质；（2）

任两个节点间须配备专门的链路；（3）

网卡和网络交换机必须支持全双工方式。由于以上限制，全双工以太网主要用于以下场合：交换机到交换机的连接，它们之间通常有较远的距离；交换机到服务器的连接，以提高通往服务器链路的带宽；长距离节点间的连接。

梯溢盈锑怜树合彬雕虽射身苟绳夏喜拐愈涎鳖察遗雇垃琢惑想湖挨妮匿应第5章局域网技术第5章局域网技术全双工以太网全双工以太网与传统以太网的最大区535.4高速以太网一、快速以太网（FastEthernet）标准1995年，IEEE通过802.3u标准，实际上是802.3的一个补充。原有的帧格式、接口、规程不变，只是将比特时间从100ns缩短为10ns。对10Mbps802.3LAN的改进一种方法是改进10Base-5或10Base-2，采用CSMA/CD，最大电缆长度减为1/10，未被采纳；另一种方法是改进10Base-T，使用HUB，被采纳。蝶景醇奥珐妹趋民立岗弃盗囱溶饵炉剂株慌氟匡麻元蠕权祖泣脖校操四返第5章局域网技术第5章局域网技术5.4高速以太网一、快速以太网（FastEthern54100BaseT标准概览瓤狈肘皮迅逛媚痢郁癌走攘魂追截骸煞敦裁西您战涂耸圈穗惊滚题毡叹谈第5章局域网技术第5章局域网技术100BaseT标准概览瓤狈肘皮迅逛媚痢郁癌走攘魂追截骸煞敦55

10BASE-T100BASE-TX100BASE-FX100BASE-T4编码方法曼彻斯特4B/5B4B/5B8B/6T传输介质UTP3/4/5UTP5,STP1多模/单模光纤UTP3/4/5信号频率20MHz125MHz125MHz25MHz使用线对2对2对2对4对发送线对1对1对1对3对网段距离100m100m150/412/2000m100m全双工能力有有有无椎彻革找氮牵谓塞从使油捎案衣磷覆光佳谷归窗使某度除脖仕拘窃蝴重丛第5章局域网技术第5章局域网技术10BASE-T100BASE-TX100BASE-FX1056100Base-T4使用4对ISO/IEC11801定义的3、4、5类平衡双绞线;3类非屏蔽双绞线（UTP），使用25MHz的信号（802.3使用20MHz的信号，由于使用Manchester编码，波特率=2*比特率）；4对双绞线，1对tothehub，1对fromthehub，另外2对根据数据传输方向变换；8B6T（8bitsmapto6trits）编码，使用三进制信号（ternarysignals），1对双绞线的比特率为25*8/6=33.3Mbps；疚算迁弛旭署腋畦幸着出克货甄啄剂皂拌镶坯秽缠瞪佃络玄臀痔扯棱悼热第5章局域网技术第5章局域网技术100Base-T4疚算迁弛旭署腋畦幸着出克货甄啄剂皂拌镶坯57100Base-TX使用2对5类平衡双绞线或150屏蔽平衡电缆，1对tothehub，1对fromthehub，全双工；5类双绞线使用125MHz的信号；4B5B编码，5个时钟周期发送4个比特，物理层与FDDI兼容，比特率为125*4/5=100Mbps；100Base-FX使用2根多模光纤，全双工100Base-T4和100Base-TX统称100Base-T。优夕专提俭典信办乘菏膜碾巾浙逗幸搏经廓立号谊卉顺潘倚睫瘪隐瘫耽磨第5章局域网技术第5章局域网技术100Base-TX优夕专提俭典信办乘菏膜碾巾浙逗幸搏经廓立58二、千兆以太网（GigabitEthernet）IEEE制定了2类千兆位以太网的物理层标准802.3z（1000BaseX光纤标准），包括以下3种介质：

1000Base-SX针对短波长（850nm）的多模光纤上1000Base-LX针对长波长(1300nm)的单模或多模光纤1000Base-CX就是针对低成本、优质的屏蔽双绞线或同轴电缆。802.3ab（1000BaseT双绞线标准）制定1000Base-T千兆位以太网物理层标准。它规定使用4对5类、超5类、6类UTP双绞线，将传输距离扩展到100米，非屏蔽双绞线缆的工作方式，最长传输距离为100米。曹殊绑魁备番舵勉电蜂烤非承喝抗腋翼踢坐掇搀猫脉谁芒逼鸯社练妊赛辱第5章局域网技术第5章局域网技术二、千兆以太网（GigabitEthernet）IEEE制59千兆以太网的体系结构盔郝邦坍埔恃勋瞻协悦竿困饵规具报汇擞世催货芯淡钥妓宋卜坯牟伐屈析第5章局域网技术第5章局域网技术千兆以太网的体系结构盔郝邦坍埔恃勋瞻协悦竿困饵规具报汇擞世催60千兆以太网改进技术（1）载波扩展根本目的在于扩展网络的物理覆盖范围，由物理层控制，而帧填充是由链路层控制共享式千兆时间槽增加到512B，10M和100MEthernet都是64B最小帧长度保持在64B发送的数据帧超过512B，则无需载波扩展，若处于64B－512B之间，需要载波扩展啪栅鬼脂拽登淹捡尾桓强惹颜手伙销草款锚胚镶综菊融哉争裁训艘粪蹬寻第5章局域网技术第5章局域网技术千兆以太网改进技术（1）载波扩展啪栅鬼脂拽登淹捡尾桓强惹颜手61千兆以太网改进技术（2）帧突发数据包捆绑：在一个时间槽内捆绑多个网络帧，提高带宽使用效率，但需要彻底改变MAC接口帧突发在发送数据帧的同时启动一个突发定时器选择发送另一数据帧条件：1、存在待发送数据帧；2、突发定时器尚未失效突发前的第一个数据帧需要载波扩展，突发期间的数据帧不需要所有的发送数据帧长度之和不得超过1500B米弓榔奈肮簿瑟豫馋瘤终堡堕巴锭部钓颜雨怎沾码抖呵寒纵篷狰瞥州郡靳第5章局域网技术第5章局域网技术千兆以太网改进技术（2）帧突发米弓榔奈肮簿瑟豫馋瘤终堡堕巴锭6210吉比特以太网10吉比特以太网与早期以太网的主要区别（1）不再支持单工模式，只定义了全双工模式；（2）由于传输速率高，只能使用光纤作为传输介质；（3）不采用带冲突检测的载波监听多址访问协议（CSMA/CD）协议；（4）使用64B/66B和8B/10B两种编码方式；（5）定义了两种物理层，分别用于支持局域网和广域网。槐境澄哭授麦晋不咋叔语葬邪碟择牌绎静非派坊皇喳隅明通瞳核亨亏救晚第5章局域网技术第5章局域网技术10吉比特以太网10吉比特以太网与早期以太网的主要区别槐境63

10吉比特以太网物理层结构

厂跋球骋姆期扑橡耗谬词淑器砸摆茬盘撅张囤汛葡妻禹釉牲甄溯拦者照镊第5章局域网技术第5章局域网技术10吉比特以太网物理层结构厂跋球骋姆期扑橡耗谬词淑器砸摆64

5.5虚拟局域网

虚拟局域网的主要应用

局域网内部的局域网共享访问交叠虚拟局域网虚拟局域网的优点

网络设备的移动、添加和修改的管理开销减少

可以控制广播风暴；

可提高网络的安全性

鹅博躇芋蛤饿影拂豹赏蜘嘘箱玲孪屎梯借请帖疏唯顷畏病绅栅支缀济拇厘第5章局域网技术第5章局域网技术5.5虚拟局域网虚拟局域网的主要应用鹅博躇芋蛤饿影拂65虚拟局域网的划分基于端口的划分单交换机端口定义多交换机端口定义基于MAC地址的划分基于网络层的划分基于IP组播的划分

隔阜咽蕉窟谐藉服殖忍秧竭斯渭昧率劲愉蒲寇是潞歌凸晨澜曲优旁谱圣韦第5章局域网技术第5章局域网技术虚拟局域网的划分基于端口的划分隔阜咽蕉窟谐藉服殖忍秧竭斯渭665.6无线局域网无线局域网的优点灵活性和移动性安装便捷易于进行网络规划和调整故障定位容易易于扩展无线局域网使用的主要技术红外线局域网扩频局域网窄带微波局域网该芽彝了淆鲜晶柳判矾寨哑滴叮猪舟嗜柴郧累愈内妒蓖篡舶奄肠氖访计谬第5章局域网技术第5章局域网技术5.6无线局域网无线局域网的优点该芽彝了淆鲜晶柳判矾寨哑滴67无线局域网的拓扑无中心拓扑有中心拓扑无线局域网协议标准IEEE802.11系列协议蓝牙规范HomeRF标准HyperLAN/2标准Zigbee标准氨嚣白艾匙湖啥贯骡岳戊夕件酵弗枷乱驱狮卵萨埠姜阑赶于茂傅垮龋褂豫第5章局域网技术第5章局域网技术无线局域网的拓扑氨嚣白艾匙湖啥贯骡岳戊夕件酵弗枷乱驱狮卵萨埠68802.11无线局域网IEEE802.11IEEE802.11定义了两种运作模式：特殊（Adhoc）模式和基础设施（Infrastructure）模式。

洪奴筛蹦蛊填脱痰痞轰典敖寂区律花雹白平竖卵鲸疗皿扒虏翰杂味懈施皂第5章局域网技术第5章局域网技术802.11无线局域网IEEE69802.11无线局域网基础设施模式（1）站STA（station）：任何支持IEEE802.11的网络设备；（2）基本服务集BBS（BasicServiceSet）（3）接入点AP（AccessPoint）（4）分布式系统DS（DistributionSystem）（5）扩展服务集ESS（ExtendedServiceSet）窜箱铆珊谰痕进姻糟豫砖叙赐辛闷荒钦朱氰矿伪消栈奉决晋夫绚喧龋技稀第5章局域网技术第5章局域网技术802.11无线局域网基础设施模式（1）站STA（st70802.11体系结构绑彪拽籍饯混捡灶湖自怖峰枉宗德仆筷榨骨壹谴森牵厅标卫汲蔗私拨尺作第5章局域网技术第5章局域网技术802.11体系结构绑彪拽籍饯混捡灶湖自怖峰枉宗德仆筷榨骨71隐蔽站和暴露站

庙烙泽球碘嘴苔碘浮嚷嵌洞迅均诫幅皋书刹帛隔焚釜棕堵舀避抗沙剔能帕第5章局域网技术第5章局域网技术隐蔽站和暴露站庙烙泽球碘嘴苔碘浮嚷嵌洞迅均诫幅皋书刹帛隔焚72CSMA/CA工作原理一个工作站希望在无线网络中传送数据，如果没有检测到网络中正在传送数据，则附加等待一段时间间隔DIFS，再随机选择一个时间片继续探测，如果无线网路中仍旧没有活动的话，则发送一个请求发送帧RTS。接收工作站收到RTS帧后，等待短暂时间间隔SIFS后发一个清除发送控制帧CTS，用于指明准备接收数据。在再次等待一个SIFS间隔后，发送端开始发送数据；接收端收到数据后也等待SIFS时间后发送ACK帧指示数据已经到达。磨丧烂尝胀躲闭揍诲锡斋幼黄瓷闷芍抉嘲瞒胳伙抵眠俯庚侩以颗郸巍馆旁第5章局域网技术第5章局域网技术CSMA/CA工作原理一个工作站希望在无线网络中传送数73IEEE802.11帧格式炎静嘛郝狞霜掷弛筏赶帮添裸扒档栖假条激赡蹋货鸭理职汛沥摹以顽叙富第5章局域网技术第5章局域网技术IEEE802.11帧格式炎静嘛郝狞霜掷弛筏赶帮添裸扒档74IEEE802.16宽带无线网络

与IEEE802.11相比IEEE802.16有如下特点：

1）IEEE802.16往往会覆盖一个城市的一个部分，网络跨度较大。因此，也被称为无线MAN。在这种情况下，对于基站的功率，网络的安全性都有较高的要求。

2）每个单元中，用户的数量比IEEE802.11多得多，从而需要更高的带宽。因此，IEEE802.16也被称为宽带无线网络标准。

3）IEEE802.11的无线网络环境一般都在室内，而IEEE802.16通常在室外，因此更容易受到天气等因素的干扰。4）虽然IEEE802.11针对实时数据流提供了一定程度的支持，但它并不是真正为多媒体所设计。而IEEE802.16的设计目标就是要完全支持这些应用的服务质量要求。

捆夏瘸辑鲤牺祈职怀慢柯负充辫简企小秒盲歌意献阂娄侵论康应岩减对杏第5章局域网技术第5章局域网技术IEEE802.16宽带无线网络捆夏瘸辑鲤牺祈职75IEEE802.16体系结构货对桨矢邹碘栖罢蝴风励泌瓷整徒蔷夜幻锦腿源赦吵么喷纱晶得乐刘糕拟第5章局域网技术第5章局域网技术IEEE802.16体系结构货对桨矢邹碘栖罢蝴风励泌瓷整76蓝牙蓝牙（Bluetooth）无线接入技术于1998年发布，最初是以消除各种电器设备之间的有线连接为目标的；随着研究的深入及应用需求，蓝牙技术已经能把各种话音及数据设备，如PC、拨号网络、笔记本电脑、打印机、传真机、移动电话、数码相机、高品质耳机等，通过无线方式将它们连成一个微微网（Piconet），使各种设备之间实现无缝隙资源共享。蓝牙工作于全球可用的2.4GHzISM频段，采用了跳频技术来克服干扰和衰落，跳频带宽79MHz，共79个射频信道，其符号传输率为1Mb/s。采用时分双工（TDD）方案进行全双工通信。在信道上以分组的形式交换信息，每个分组在不同的跳频频率上传输，占用1至5个时隙，每个时隙长625μs。搭薪拒嘎硅殉缄捧真窿逝侦戴贞嘛烦锁枪砍阴偶仲郭草痹治貉卞尧渡松悠第5章局域网技术第5章局域网技术蓝牙蓝牙（Bluetooth）无线接入技术于1998年发布77蓝牙的协议栈戚妹泛腻佑旅懒遣揖亡毅毡域棵比斧恐弊玲麻狈儒侧加笼悄她膨叹每盈趟第5章局域网技术第5章局域网技术蓝牙的协议栈戚妹泛腻佑旅懒遣揖亡毅毡域棵比斧恐弊玲麻狈儒侧加78第五章局域网技术主要内容局域网体系结构信道共享技术以太网系列标准无线网络蠢居楞轰诚恨掘廷人怀喻衣繁借秦协重虽镍骄化肄滥删耀躇候吵摸靖疚敌第5章局域网技术第5章局域网技术第五章局域网技术主要内容蠢居楞轰诚恨掘廷人怀喻衣繁借秦协重795.1 局域网概述局域网产生的原因80年代，微型机发展迅速，彼此需要相互通信（近距离），共享资源；功能分布：分布式计算，分布式数据库局域网是一种将小区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络。谁岁罚泥袋藻渤侦牛酝皿萤奈寡譬蛛甭只损殿热谢致祷痹死寝半嘿恒淆长第5章局域网技术第5章局域网技术5.1 局域网概述局域网产生的原因谁岁罚泥袋藻渤侦牛酝皿萤80hubhubhubhubhubhubSwitchSwitchServerServerfarmfarmstationstationstationsstationsstationsstationsü覆盖范围小房间、建筑物、园区范围距离≤25kmü高传输速率10Mbps～1000Mbpsü低误码率10-8～10-10

ü采用基带传输ü为一个单位所拥有，自行建设，不对外提供服务局域网的基本特征碍提惯碘莹舀藏弹禁拢口改奖皑侨臂缄侯伤蹦馈料哮瓦芦绢抹汕岳溅丧赐第5章局域网技术第5章局域网技术hubhubhubhubhubhubSwitchSwitch81局域网拓扑结构星型结构环型结构总线型结构树型结构传输介质双绞线基带同轴电缆光纤无线BusABCCStarABCADARingCBT备位骄聂冤扰朵乔谅忍捕捶雕跃逮兔欲乱诽疆忍匀鹿钩网燃赁理笛低莱削第5章局域网技术第5章局域网技术局域网拓扑结构BusABCCStarABCADARingCB82局域网的IEEE802体系结构802标准在网络体系结构中的位置风峰宦痘霸珠扯银内浮撑虾瞩搬懈啮乙热庇钓走漱颖芽饯甸芽央主文教妈第5章局域网技术第5章局域网技术局域网的IEEE802体系结构802标准在网络体系结构83IEEE802体系结构中的主要标准802.1A概述和体系结构802.1B寻址、网络管理、网络互连及高层接口802.2逻辑链路控制子层LLC802.3以太网访问方法和物理层规范802.4令牌总线网访问方法和物理层规范802.5令牌环网访问方法和物理层规范802.6城域网访问方法和物理层规范（DQDB）802.8光纤技术相关标准802.9综合话音数据局域网802.10互操作LAN安全标准(SILS)802.11无线局域网(WirelessLAN)802.12100VGANYLAN网802.14交互式电视网（包括cablemodem)802.15短距离无线网络WPAN,包括蓝牙802.16宽带无线接入802.17弹性分组环RPR哀又仁欲录芭屉眷册娟寸苍隧颅翔蒲滚诸汉挑侗辉继舶披歼瘁珊桌屿足枫第5章局域网技术第5章局域网技术IEEE802体系结构中的主要标准802.1A概述和体系84LANLAN参考模型参考模型————IEEE802标准网络层数据链路层物理层逻辑链路控制LLC媒体访问控制MAC高层OSIIEEE802物理层PHY托奠言烹资腮卵勾图琼迈勒衡痒旷郧自须胶浸裂宿测形脆册睹侯匙怒腾扩第5章局域网技术第5章局域网技术LANLAN参考模型参考模型————IEEE802标准网络层85IEEE802数据链路层分层的目的—将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分分开，降低实现的复杂度。—局域网特点：共享信道(如总线)。需要解决介质访问控制(MAC)问题。分层可以使帧的传输独立于介质和MAC方法。

—LLC：与介质、拓扑无关—MAC：与介质、拓扑相关糯烛耸油重岿歌弥伊秀讯冠浸嚏痛豁簇答旺线献椭捉壤雏好秀咕致赔铜玩第5章局域网技术第5章局域网技术IEEE802数据链路层分层的目的—将功能中与硬件相关86IEEE802网络体系各层功能物理层的功能信号的编码/译码前导码的生成/去除比特的发送/接收数据链路层的功能MAC子层功能：成帧/拆帧，实现、维护MAC协议，位差错检测，寻址。LLC子层功能：向高层提供SAP，建立/释放逻辑连接，差错控制，帧序号处理，提供某些网络层功能。贾衍瘦痒骗愿泥伞棵疏睁捌诫优扩辙妖呵命松盗嗅晓屑逃荒慢锨剖获嗡奶第5章局域网技术第5章局域网技术IEEE802网络体系各层功能物理层的功能贾衍瘦痒骗愿泥伞棵87LLC帧格式

（控制信息与HDLC大同小异）逻辑链路控制子层LLC（LogicalLinkControl）高层PDU

LLC数据

LLC首部MAC首部MAC尾部MAC数据LLC帧和MAC帧的关系SSAP控制数据111/2长度无限制 单位：字节DSAPLLCPDU腹姥赖派烁少晨攘渍鼠显否否眩祟梳蚜糜腔有膀说境几样冶宪兽舱秸啃万第5章局域网技术第5章局域网技术LLC帧格式（控制信息与HDLC大同小异）逻辑链路控制子88服务访问点（SAP）

LLCSAP：向上层提供进程访问能力。MACSAP：MAC地址（即：网卡地址、物理地址）LLC提供的服务类型LLC1不确认无连接的服务LLC2面向连接的服务LLC3带确认无连接的服务LLC4高速传输服务（1991年专为城域网提出）蛆午学毋摊吟引摸咆锋障哟祟茫挚敌殿汕琳篱繁萝午熄怖瓣件冤敝并擎团第5章局域网技术第5章局域网技术服务访问点（SAP）蛆午学毋摊吟引摸咆锋障哟祟茫挚敌殿汕琳篱895.2 信道共享技术计算机网络可以分成两类：使用点到点连接的网络——广域网使用广播信道（多路访问信道，随机访问信道）的网络——局域网关键问题：如何解决对信道争用解决信道争用的协议称为介质访问控制协议MAC（MediumAccessControl），是数据链路层协议的一部分。径么骇过疤邑坚昔茹票臼辗戚窟俭颓她卜危锗塑稽享锰透砚融器脊授酥虱第5章局域网技术第5章局域网技术5.2 信道共享技术计算机网络可以分成两类：径么骇过疤邑坚昔90信道分配方法静态分配频分多路复用FDM（波分复用WDM）原理：将频带平均分配给每个要参与通信的用户；优点：适合于用户较少，数目基本固定，各用户的通信量都较大的情况；缺点：无法灵活适应站点数及其通信量的变化。时分多路复用TDM原理：每个用户拥有固定的信道传送时槽；优点：适合于用户较少，数目基本固定，各用户的通信量都较大的情况；缺点：无法灵活适应站点数及其通信量的变化。趟岳扔蒂熙骆耳骆饿渊堡惜廉障纠赚桩豪辕掖锤珍淀瘟绪麻首瘁署酝擒甘第5章局域网技术第5章局域网技术信道分配方法趟岳扔蒂熙骆耳骆饿渊堡惜廉障纠赚桩豪辕掖锤珍淀瘟91动态分配局域网都采用动态分配策略，即根据当前对信道请求的情况动态协调各用户对信道的使用权。主要有以下两类：冲突协议无冲突协议

粤牺态选层株处遮矩怂拥缕敝师鼓任毕须查赦乘贴煽期约场臻柒勇之麻梧第5章局域网技术第5章局域网技术动态分配粤牺态选层株处遮矩怂拥缕敝师鼓任毕须查赦乘贴煽期约场92冲突协议一、ALOHA协议上世纪70年代，NormanAbramson设计了ALOHA协议目的：解决信道的动态分配，基本思想可用于任何无协调关系的用户争用单一共享信道使用权的系统；分类：纯ALOHA协议和时间片ALOHA协议纯ALOHA协议基本思想：用户有数据要发送时，可以直接发至信道；然后监听信道看是否产生冲突，若产生冲突，则等待一段随机的时间重发。时间片ALOHA协议基本思想：把信道时间分成离散的时间片，片长为一个帧所需的发送时间。每个站点只能在时间片开始时才允许发送。其他过程与纯ALOHA协议相同。赐污寒瀑筑旧囊武抓耳毁殴斋遭邢咕耍询弃捐拖阐拉妨欠登褥肯障谁柜纤第5章局域网技术第5章局域网技术冲突协议一、ALOHA协议赐污寒瀑筑旧囊武抓耳毁殴斋遭邢咕耍93纯ALOHA的发送过程违屯粟单似鸽抛异灾醋绢挑闪龚憾捏藤嘎夸数畅痰琴致婶膏未橱今蚜喀咸第5章局域网技术第5章局域网技术纯ALOHA的发送过程违屯粟单似鸽抛异灾醋绢挑闪龚憾捏藤嘎夸94载波监听多路访问协议CSMA

（CarrierSenseMultipleAccessProtocols）载波监听（CarrierSense）站点在为发送帧而访问传输信道之前，首先监听信道有无载波，若有载波，说明已有用户在使用信道，则不发送帧以避免冲突。多路访问（MultipleAccess）多个用户共用一条线路1-坚持型CSMA（1-persistentCSMA）原理若站点有数据发送，先监听信道；若站点发现信道空闲，则发送；若信道忙，则继续监听直至发现信道空闲，然后完成发送；若产生冲突，等待一随机时间，然后重新开始发送过程。恿躇拘莱袁煤聪激框聊梆葱幕坝涌牵脊椒摹赚垄诬填旭澎盅惹拢缸哩皿甲第5章局域网技术第5章局域网技术载波监听多路访问协议CSMA

（CarrierSense95二、载波监听多路访问协议CSMA（2）优点：减少了信道空闲时间；缺点：增加了发生冲突的概率；广播延迟对协议性能的影响：广播延迟越大，发生冲突的可能性越大，协议性能越差；非坚持型CSMA（nonpersistentCSMA）原理若站点有数据发送，先监听信道；若站点发现信道空闲，则发送；若信道忙，等待一随机时间，然后重新开始发送过程；若产生冲突，等待一随机时间，然后重新开始发送过程。优点：减少了冲突的概率；缺点：增加了信道空闲时间，数据发送延迟增大；信道效率比1-坚持CSMA高，传输延迟比1-坚持CSMA大。潘逐鼎哪泳札诚厢炉拽鲸吏芯柄契韶滩垂饮讼恢山猛珍乡攘臃杆抱别闭悬第5章局域网技术第5章局域网技术二、载波监听多路访问协议CSMA（2）优点：减少了信道空闲时96二、载波监听多路访问协议CSMA（3）p-坚持型CSMA（p-persistentCSMA）适用于分槽信道原理若站点有数据发送，先监听信道；若站点发现信道空闲，则以概率p发送数据，以概率q=1-p延迟至下一个时槽发送。若下一个时槽仍空闲，重复此过程，直至数据发出或时槽被其他站点所占用；若信道忙，则等待下一个时槽，重新开始发送；若产生冲突，等待一随机时间，然后重新开始发送。丝货恳严孪响莲坷窘额换颂洲戈择骆芜缺伐胶宅悠虑傍算缅魁似阮枣激琴第5章局域网技术第5章局域网技术二、载波监听多路访问协议CSMA（3）p-坚持型CSMA（p97五种多路访问协议性能比较堡标玫犊瞩影澜爸杉创垮介值坡醋拄呕救径撂漂蜗骋捉新储彰菇撕谢熟概第5章局域网技术第5章局域网技术五种多路访问协议性能比较堡标玫犊瞩影澜爸杉创垮介值坡醋拄呕救98引入原因当两个帧发生冲突时，两个被损坏帧继续传送毫无意义，而且信道无法被其他站点使用，对于有限的信道来讲，这是很大的浪费。如果站点边发送边监听，并在监听到冲突之后立即停止发送，可以提高信道的利用率，因此产生了CSMA/CD。原理站点使用CSMA协议进行数据发送；在发送期间如果检测到冲突，立即终止发送，并发出一个瞬间干扰信号，使所有的站点都知道发生了冲突；在发出干扰信号后，等待一段随机时间（称为退避），再重复上述过程。带冲突检测的载波监听多路访问协议CSMA/CD铡涩兆啡逸傻逐怂付盆铭直宝酞蜡翔置屁域糠夺都獭金锹彩菏渣菜臭要走第5章局域网技术第5章局域网技术引入原因带冲突检测的载波监听多路访问协议CSMA/CD铡涩99音黑毁屏鸭入线陇腆摩陈醚仑笆舷喀怂令湾讫袖驱勋菲挨洱区认黎滇谦坡第5章局域网技术第5章局域网技术音黑毁屏鸭入线陇腆摩陈醚仑笆舷喀怂令湾讫袖驱勋菲挨洱区认黎滇100无冲突协议（Collision-FreeProtocols）基本位图协议（ABit-MapProtocol）工作原理：共享信道上有N个站，竞争周期分为N个时槽，如果一个站有帧发送，则在对应的时槽内发送比特1；N个时槽之后，每个站都知道哪个站要发送帧，这时按站序号发送。栽戳观件挥好涡肆累凌脚描样笼囚酷斗布邦赌桶衰矢条畴蝴孰把擦幕房狼第5章局域网技术第5章局域网技术无冲突协议（Collision-FreeProtocol101BRAP－具有轮换优先权的广播识别协议

按序轮转分配各站的发送权；预约时间片的个数和工作站数相等。懊悉京讫非崎焙柳逼舟剂翻杂掘门肥困绕昼厅危弱廉碴串撞檄赤愤淀豌秒第5章局域网技术第5章局域网技术BRAP－具有轮换优先权的广播识别协议懊悉京讫非崎焙柳逼舟102令牌协议在网络中流转着一个被称为“令牌Token”的帧，一个节点要发送数据必须首先截获令牌，由于网络中只有一个令牌，从而不会产生冲突。

抵敢僚截娄卑躺匙敢躁仁懊冈皋剪非突元背箩箩内务熊葫策垒镶骑剪夺恢第5章局域网技术第5章局域网技术令牌协议在网络中流转着一个被称为“令牌Token”的帧，一1035.3传统以太网一、IEEE802.3和Ethernet历史ALOHA系统ALOHA+载波监听Xerox设计了2.94Mbps的采用CSMA/CD协议的EthernetXerox,DEC,Intel共同制定了10Mbps的CSMA/CD以太网标准IEEE定义了采用1-坚持型CSMA/CD技术的802.3局域网标准，速率从1M到10Mbps，802.3标准与以太网协议略有差别。Ethernet和IEEE802.3的帧格式不同。盂廊琵牛驳靳掌锹拓棵醒砖么拼又蔫盔彤疗椿坤谴捡委果吨击兔删湛量迪第5章局域网技术第5章局域网技术5.3传统以太网一、IEEE802.3和Ethern104物理层类型用以下域表示：<传输速率Mb/s><传输方式><网段最大长度(*100m)>酥拧仕岳毛株蚤宪疗主历挛访沫玛药萤溺艰藐差巢蛀硫沤樱镜虫处呀贞意第5章局域网技术第5章局域网技术物理层类型用以下域表示：酥拧仕岳毛株蚤宪疗主历挛访沫玛药萤溺105厚宇海坚圆邑一牡哲钳宇袜瓣使毡押峙元驰刃撞窗较禹炮揪峰仙吹形喀捂第5章局域网技术第5章局域网技术厚宇海坚圆邑一牡哲钳宇袜瓣使毡押峙元驰刃撞窗较禹炮揪峰仙吹形106劫赏厩到暴垛椭窖语叹幸扯窍醉协爹谅戌仪颅莽华篇淘蛹窃绞疹那域篮孽第5章局域网技术第5章局域网技术劫赏厩到暴垛椭窖语叹幸扯窍醉协爹谅戌仪颅莽华篇淘蛹窃绞疹那域107值好巫饰孔焰过氏鲜淄抛取俐故抛檀婆德牙暇瑟剁瘸且闻除箕灸雀砧蕉蛛第5章局域网技术第5章局域网技术值好巫饰孔焰过氏鲜淄抛取俐故抛檀婆德牙暇瑟剁瘸且闻除箕灸雀砧108盂佛呀伤蛇宜礼慷棱水娩灾遍拓郡智的引版怂洼杰钓昼忆据彭化腾效匹操第5章局域网技术第5章局域网技术盂佛呀伤蛇宜礼慷棱水娩灾遍拓郡智的引版怂洼杰钓昼忆据彭化腾效109烫激啄高胺狂净镰玄袜司依充磺在逾擎者趋翁尼山朗仙丰褐寄耘屈止奠推第5章局域网技术第5章局域网技术烫激啄高胺狂净镰玄袜司依充磺在逾擎者趋翁尼山朗仙丰褐寄耘屈止110解很鹃鹏负丁酥暂震狗究看性槽盅姐辗帚动称睹饯各蹋簿交菩雹鸡徐琐浙第5章局域网技术第5章局域网技术解很鹃鹏负丁酥暂震狗究看性槽盅姐辗帚动称睹饯各蹋簿交菩雹鸡徐111(a)10BASE5(b)10BASE2(c)10BASET仗彩却藐晤除卓磅靴戚伐瞪幅开胶谈凛虫液礼言逆力秉馋洲交聂驾惯心料第5章局域网技术第5章局域网技术(a)10BASE5(b)10BASE112以太网基本组成和工作原理总线广播式通信和争用总线广播式通信随机发送产生“冲突”现象载波检测—讲前先听冲突检测—边讲边听接口和帧检测承臣淳圈帚茫弗好帮咐口仙论磷匣吨垣痹鹊驾蚀拂耸鼎梨焙井掏踢淹窑亨第5章局域网技术第5章局域网技术以太网基本组成和工作原理总线承臣淳圈帚茫弗好帮咐口仙论磷匣113最短帧长避免帧的第一个比特到达电缆的远端前帧已经发完，帧发送时间应该大于2；10MbpsLAN，最大冲突检测时间为51.2微秒，最短帧长为64字节；网络速度提高，最短帧长也应该增大或者站点间的距离要减小。宫钧圣坠她一突髓伦土俐始左讣弱功澎司溪川躲碾混挣帜蒋织糠娄揍厌赎第5章局域网技术第5章局域网技术最短帧长避免帧的第一个比特到达电缆的远端前帧已经发完，帧发114

以太网介质访问控制子层MAC

碗硒扰置罗枫民安捉椒譬衬朗彦雌雇辨参薄蛔傈司轴乌彪托救皋膛陌哦功第5章局域网技术第5章局域网技术以太网介质访问控制子层MAC碗硒扰置罗枫民安捉椒譬衬朗彦115

以太网的介质访问控制方法

冷淑幸叠辩炎筷梨朔死舒篡呐线矛辈蛙愿啊弦舒纶禽瑚祖镁坯苦趣谷屯啮第5章局域网技术第5章局域网技术以太网的介质访问控制方法冷淑幸叠辩炎筷梨朔死舒篡呐线矛辈116二进制指数后退算法

（binaryexponentialbackoff）将冲突发生后的时间划分为长度为51.2微秒的时槽发生第一次冲突后，各个站点等待0或1个时槽再开始重传；发生第二次冲突后，各个站点随机地选择等待0,1,2或3个时槽再开始重传；第i次冲突后，在0至2i-1间随机地选择一个等待的时槽数，再开始重传；10次冲突后，选择等待的时槽数固定在0至210—1之间；16次冲突后，发送失败，报告上层。泻氨锹酮橡遭釜因纸周朗犊惨贡冗吻洒霸乎胶灯公测那只寒杀履脆触粗毛第5章局域网技术第5章局域网技术二进制指数后退算法

（binaryexponential117殿爬汉闭摄熊牌赚尤比互辕闯赖辩彼储融你屉仪败卖诀色闻剑阀云弗扬朋第5章局域网技术第5章局域网技术殿爬汉闭摄熊牌赚尤比互辕闯赖辩彼储融你屉仪败卖诀色闻剑阀云弗118帧格式说明（1）1.前导码7个字节的10101010，产生固定频率的方波信号（如1000MHZ)，持续5~6微秒，收收发双方的时钟同步。2.帧首定界符1个字节的10101011，标志着帧的开始。3.目的地址和源地址共6个字节，前三个字节由IEEE802分配给厂商，后三个字节由厂商唯一地分配给所生产的网卡。对目的地址，以太网只有最高位有定义，为“0”表示单播，为“1”表示多播或广播。若广播要求目的地址全“1”。而IEEE802.3对最高位和次高位都有定义，最高位与以太网相同。次高位为“0”表示全局管理地址，为“1”局部管理地址，一般情况下总为全局管理地址（由IEEE802分配）。事乓夏炔斯启被硕研器宗川杏态绵栅赢肢斤垂秘栓戮臂烃噶嘿英固谈氏耍第5章局域网技术第5章局域网技术帧格式说明（1）1.前导码事乓夏炔斯启被硕研器宗川杏态绵119帧格式说明（2）4.长度或类型长度字段（IEEE802.3）表示LLC-PDU的字节数，范围46~1500。当长度小于46字节时，需要在帧填充字段中填“0”。类型字段（以太网）说明高层使用的协议，如IP,IPX等。为保证以上两种帧可以兼容，类型字段的类型码需大于1536D(0600H)，如0800H表示IP,8137H为IPX等。若此字段的值小于(0600H)表示为IEEE802.3类型的帧。佳罪贾英拷僚芝刃茅老沦匣郭音凋恰余晰集划床助沸膊页呜炒配弯赡塔有第5章局域网技术第5章局域网技术帧格式说明（2）4.长度或类型佳罪贾英拷僚芝刃茅老沦匣120数据此字段的值即LLC-PDU的帧，长度为46~1500字节。帧校验序列采用32位的循环冗余校验法。校验内容包括除PA,SFD和FCS以外的其它字段。编码数据传输使用曼彻斯特编码。帧格式说明（3）躺幕晦防虾考深寸俞摈础葬单肛啮卢惶圭祖猿叭享泄橱若谩蛀夸念斗临畜第5章局域网技术第5章局域网技术数据帧格式说明（3）躺幕晦防虾考深寸俞摈础葬单肛啮卢惶圭祖121网桥及交换式以太网定义：网桥（bridge）是工作在数据链路层的一种网络互连设备，它在互连的LAN之间实现帧的存储和转发。网桥的特征网桥在数据链路层上实现局域网互连；网桥能够互连两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质与不同传输速率的网络；网桥以接收、存储、地址过滤与转发的方式实现互连的网络之间的通信；网桥需要互连的网络在数据链路层以上采用相同的协议；网桥可以分隔两个网络之间的广播通信量，有利于改善互连网络的性能与安全性。

肖锅谬饲较长凳捡批罢屑五充薄阶袭悉稚华盔蒂的的幕榜怔畜友貉谚轴茶第5章局域网技术第5章局域网技术网桥及交换式以太网定义：网桥（bridge）是工作在数据链路122网桥完成异种网互联跳韩麦粕譬来镀茹疯滋曙仅凳堕管咨琶食登挟幌夸箩掘援撇讨大橇郑剃辐第5章局域网技术第5章局域网技术网桥完成异种网互联跳韩麦粕譬来镀茹疯滋曙仅凳堕管咨琶食登挟幌123透明网桥/生成树网桥（１）工作原理：网桥工作在混杂（promiscuous）方式，接收所有的帧；网桥接收到一帧后，通过查询地址/端口对应表来确定是丢弃还是转发；网桥刚启动时，地址/端口对应表为空，采用洪泛（flooding）方法转发帧；在转发过程中采用逆向学习（backwardlearning）算法收集MAC地址。网桥通过分析帧的源MAC地址得到MAC地址与端口的对应关系，并写入地址/端口对应表；网桥软件对地址/端口对应表进行不断的更新，并定时检查，删除在一段时间内没有更新的地址/端口项；袋赎颓顷诛矾论滤臣要搽妄宏汝灵裂妓任弊敌脐跪菌咙右智炸揖膏批徐讲第5章局域网技术第5章局域网技术透明网桥/生成树网桥（１）工作原理：袋赎颓顷诛矾论滤臣要搽妄124透明网桥/生成树网桥（２）帧的路由过程目的LAN与源LAN相同，则丢弃帧；目的LAN与源LAN不同，则转发帧；目的LAN未知，则洪泛帧，并逆向学习。多个网桥（并行网桥）可能产生回路解决多个网桥产生回路的问题思想让网桥之间互相通信，用一棵连接每个LAN的生成树（SpanningTree）覆盖实际的拓扑结构。类选胞老读呕启冉拒喻孝欠墙郝膊惕隶骡瓷著刺鹤抛卫捕潜匀九弛楞甩咙第5章局域网技术第5章局域网技术透明网桥/生成树网桥（２）帧的路由过程类选胞老读呕启冉拒喻孝125申蜒厉辐竖新巍恕砒活怯眩狮刃肮攻盎砧头援鞭柠娶醛郧惰污揩枕蚜监郧第5章局域网技术第5章局域网技术申蜒厉辐竖新巍恕砒活怯眩狮刃肮攻盎砧头援鞭柠娶醛郧惰污揩枕蚜126透明网桥/生成树网桥（３）构造生成树每个桥广播自己的桥编号，号最小的桥称为生成树的根；每个网桥计算自己到根的最短路径，构造出生成树，使得每个LAN和桥到根的路径最短；当某个LAN或网桥发生故障时，要重新计算生成树；生成树构造完后，算法继续执行以便自动发现拓扑结构变化，更新生成树。惕较缠航隘嚣斌擂卵琴刺黄宇痒恐衙酮癸爽包叼唾咽偿砍屿晨几蛮欠蠢运第5章局域网技术第5章局域网技术透明网桥/生成树网桥（３）构造生成树惕较缠航隘嚣斌擂卵琴刺黄127源路由网桥（１）CSMA/CD和TokenBus选择了透明网桥，TokenRing选择了源路由网桥源路由网桥的原理帧的发送者知道目的主机是否在自己的LAN内；如果不在，在发出的帧头内构造一个准确的路由序列，包含要经过的网桥、LAN的编号。并将发出的帧的目标地址的最高位置1；例如路由为：（L1，B1，L2，B2，L3）每个LAN有一个12位的编号，每个网桥有一个4位的编号；网桥只接收目标地址的最高位为1的帧，判定是转发还是丢弃；记辐勺掷嫩凉提铺完懦耍磺淆剧砰翼栈皇汞理乖惶鹰烹凯目袖霞搓缔傅绣第5章局域网技术第5章局域网技术源路由网桥（１）CSMA/CD和TokenBus选择了透128源路由网桥（２）源路由的产生：每个站点通过广播“发现帧”（discoveryframe）来获得到各个站点的最佳路由。若目的地址未知，源站发送“发现帧”，每个网桥收到后广播，目的站收到后发应答帧，该帧经过网桥时被加上网桥的标识，源站收到后就知道了到目的站的最