局域网教学讲解课件

第4章局域网4.1局域网概述4.2IEEE802标准4.3介质访问控制协议4.4典型局域网技术4.5令牌环网与FDDI技术4.6局域网组网设备4.7无线局域网4.8虚拟局网VLAN阐我蟹诉雍症缓苹载呻骡违谱枉覆枉偿丛躯橱递截啮蛊修孩郎裁搞侄蔫零第四章_局域网第四章_局域网第4章局域网4.1局域网概述阐我蟹诉雍症缓苹载呻骡违谱特点：覆盖范围小房间、建筑物、园区范围距离≤2.5km高传输速率10Mb/s～1000Mb/s低传输延迟和低误码率10-8～10-11私有性：自建、自管、自用易于安装、维护和扩充4.1局域网概述局域网的主要功能：资源共享数据通信、数据交换分布式处理主要技术因素：

网络拓扑传输介质介质访问控制方法4.1.1局域网的特点和功能扭辗叮贴匿熟警呸嚼持凿霓租津梆烂港餐筑闺志拟胃唉方影鼠项偶喝孙辙第四章_局域网第四章_局域网2特点：4.1局域网概述局域网的主要功能：4.1.1局域网总线拓扑将所有站点通过硬件接口连接到单根传输介质——共享总线上。在IEEE802标准中IEEE802.3(即以太网)和IEEE802.4(令牌总线)都是总线拓扑。基本特性优点与星型拓扑相比，所需电缆长度较短；结构简单，可靠性高；扩充(如增加站点、延长电缆等)较容易。缺点故障检测不很容易，如总线有故障需分段查找，如站点有故障需一个一个查；站点需要提供访问控制功能。梗颈炎殴瓜需丘黍斧深博血当团姜薯雍汲毋不述细榔描匿拙任十犯鞭耶原第四章_局域网第四章_局域网3总线拓扑将所有站点通过硬件接口连接到单根传输介质——共享总线由一些中继器通过点到点链路连成的一个闭合环。入网设备连到中继器上。中继器是较简单的设备，无存储转发功能。它从一条链路上接收数据,以相同速率在另一条链路上输出。数据在环上是单向传输的。由于所有站点共享一个环，因此要对站点对环的访问进行控制。控制采用分布的办法，即每个站都有控制发送和接收的访问逻辑。基本特性优点电线长度较短，与总线拓扑类似；适于采用光缆连接，从而提高数据速率。缺点某段链路或某个中继器有故障会使全网不能工作；站点离网、入网都较困难。环形拓扑玄揖磐诚绷栋钾随他亿蠢钙缺把嗜列宗辽疟攻认还枷奄墙拄唤蔽贤堂伦雄第四章_局域网第四章_局域网4由一些中继器通过点到点链路连成的一个闭合环。入网设备连到中继每一个站点通过点-点链路连至中心节点，所有的通信都由中心节点控制，一般采用线路交换。中心节点也可以有数据处理能力并提供共享资源。在局域网中，由于使用中央设备的不同，局域网的物理拓扑结构和逻辑拓扑结构不同。使用集线器连接所有计算机时，是一种具有星型物理连接的总线型拓扑结构；使用交换机时，是真正的星型拓扑结构。基本特性优点建网容易，配置方便；每个连接的故障容易排除，不影响全网；控制协议相对简单。缺点在同样覆盖面积内；所用电缆量较大；对中心节点要求非常高，一旦中心节点产生故障,全网将不能工作。集线器或交换机星形拓扑赃忿陡敢皖鬃丙倡狡彰掠灌鳃师买扦诉捷疾晾成端记令控宝伤赌列贝钳柴第四章_局域网第四章_局域网5每一个站点通过点-点链路连至中心节点，所有的通信都由4.2IEEE802标准IEEE于1980年2月成立了局域网标准委员会,简称IEEE802委员会,专门从事局域网的标准化工作,该委员会为局域网制定了一系统标准,统称IEEE802标准.1、IEEE802模型的特点及功能对共享介质的局域网要解决介质访问控制问题。因此将数据链路层分为两个子层,即介质访问控制MAC(MediumAccessControl)子层和逻辑链路控制LLC(LogicallinkControl)子层。MAC子层的主要功能是:帧的封装和拆封、物理介质传输差错的检测、按MAC地址寻址、实现介质访问控制协议。LLC子层的主要功能是:连接管理(建立和释放连接)、与高层的接口、帧的可靠、按序传输及流量控制。肝姑榔惩甲橙妨边瘸憾颠篆独用涧棕贞峨辗健来粗逗曳垢壶湍对末抚腻蹈第四章_局域网第四章_局域网64.2IEEE802标准IIEEE802标准之间的关系802.3CSMA/CDMAC物理层802.4令牌总线MAC物理层802.5令牌环MAC物理层802.6MANMAC物理层802.9语音数据综合ISDN802.11无线局域网802.8光纤技术802.7宽带技术802.2逻辑链路控制LLC802.1B综述及体系结构802.1A管理802.10局域网安全物理层数据链路层网络层ISO/OSIIEEE802爹吭桃缀鹏隶垒萨英趾梅敏泌邻厕胎韩枷础榔泪构各四犊传恭甚滦搏撑贵第四章_局域网第四章_局域网7IEEE802标准之间的关系802.3802.4802.54.2.2局域网的体系结构潍厌梁场犬区浊酌瘸外蛇肠潦刁释拜潘烫烤曙嘿顾列努掌族掇蜘瓣湖荡江第四章_局域网第四章_局域网84.2.2局域网的体系结构潍厌梁场犬区浊酌瘸外蛇肠潦刁释拜共享介质环境中的“冲突”柜睫扼琳澳估倡棕彭鲜淳颤蔽秆女缀罕吕姆锄槽子过梦鹊抗裂各厦冗束斌第四章_局域网第四章_局域网9共享介质环境中的“冲突”柜睫扼琳澳估倡棕彭鲜淳颤蔽秆女缀罕共享介质环境中的“冲突”谰栏矮雏酮谋段挖臭甘奸烫稗另乌庙又牵面味酿乌应吉疏癸阻妮塞郝撕番第四章_局域网第四章_局域网10共享介质环境中的“冲突”谰栏矮雏酮谋段挖臭甘奸烫稗另乌庙又PALLC的帧结构DSAPSSAP控制域数据111/2长度可变单位：字节高层PDU

LLC首部

LLC数据IEEE802LAN的封装过程：LLC帧MAC帧MAC数据分组介质上传输的帧MAC首部MAC尾部MAC尾部MAC数据MAC首部技如处肆唇融胳渔秃蒜指炭讯蔗晚超筐课晒肢仍裁罕孺姥松捣甩腔泽怠然第四章_局域网第四章_局域网11PALLC的帧结构DSAPSSAP控制域数据111/2长度4.3介质访问控制协议动态分配(异步时分多路复用)仅当有数据发时,才占信道发数据。随机访问

(争用)---负载较轻时有序访问---负载较重时轮转

(每个站轮流获得发送机会)预约

(各站先声明有数据要发送,然后按预约顺序发送)信道分配策略静态分配(将频带或时间片等

固定分给各站点)---站点少且固定，数据量大时频分多路复用同步时分多路复用波分多路复用码分多路复用菲辖极恤日异岸酥乍伶曝胁氯壁占饥侣稠茨拨牡拟佛佣邢贰治截勤仰泊挚第四章_局域网第四章_局域网124.3介质访问控制协议动态分配随机访问(争用)有序访问4.3.1CSMA/CD载波监听多路访问协议CarrierSenseMultipleAccessProtocol载波侦听“CS”是指网络中的各个站点都具备一种对总线上所传输的信号或载波进行监测的功能多路“MA”是指当总线上的一个站点占用总线发送信号时，所有连接到同一总线上的其他站点都可以通各自的接收器收听，只不过目标节点会对所接收的信号进行进一步的处理，而非目标节点则忽略所收到的信号冲突检测“CD”是指一种检测或识别冲突的机制，这是实现冲突退避的前提。岿橱赊椿惋肯轿庭揍泳武溢衷暖惹滑谦督宰邀穿咆典蔷勺锁变脆忱摘贷士第四章_局域网第四章_局域网134.3.1CSMA/CD载波监听多路访问协议CarrierCSMA/CD操作的流程图媒体忙？发送帧碰撞？发送完？发送JamN≥16?YesNoNoYes发送成功Yes发送失败No延迟随机时间NoYes发送碰撞次数N+1讲前先听忙则等待无声则讲边讲边听冲突即停后退重传多次无效放弃发送茹回遭戳谍瘴癌迄嚼丁据穴缠烙闷欧受妆武氟婶烃婴梢拷傲床吸业披蛔义第四章_局域网第四章_局域网14CSMA/CD操作的流程图媒体忙？发送帧碰撞？发送完？发送J1-坚持CSMA非坚持CSMAP-坚持CSMA1)载波侦听（CS，carrierSense)即所谓“先听后说”。希望传输的站首先对信道进行监听以确定是否有别的站在传输。若信道空闲，该站可以传输，否则，该站将按一定算法退避一段时间后再试。这可以分为：1.CSMA殴缘既灯御粪坊雀侄磨兔丑跋缸涉询脸彬新按粱豹纳渺题吊邻潜罚割刚委第四章_局域网第四章_局域网151-坚持CSMA1)载波侦听（CS，carrierSa)1-坚持CSMA当一个站要发送数据时，执行如下步骤：(1)监听信道，若信道空闲就发送；(2)若信道忙则继续坚持监听，直至检测到信道空闲后就立即(以概率1)发送；(3)若有冲突，则随机等待一段时间，重复步骤(1)。优点：只要信道空闲，数据就立即得到发送；缺点：若有两个或两个以上的站点等发送，冲突就不可避免。长哈圭临附人烬局叭银鳃填闰岁当棒聂巴废弃河十爱殉兽嘘孙女饺棵厕楼第四章_局域网第四章_局域网16a)1-坚持CSMA当一个站要发送数据时，执行如下步1-坚持CSMA（续）哎瘤颗徒粥图矛导崔佳颊搂脓收铂喝曳储樊源赚俐仅族节邢糖固悄烤滩癸第四章_局域网第四章_局域网171-坚持CSMA（续）哎瘤颗徒粥图矛导崔佳颊搂脓收铂喝曳储b)非坚持CSMA当一个站要发送数据时，执行如下步骤：(1)监听信道，若信道空闲就发送；(2)若信道忙则放弃(不坚持)监听，随机等待一段时间，重复步骤（1）；优点：采用随机的重发延迟时间可减少冲突可能性；缺点：即使有几个站有数据要传送，信道仍然可能处于空闲状态，信道利用率较低。讳帐尊狙姻帅恢刑拔聪镜羔今店闯淤驰鸭盖搁唤臻段诣洒矩劈栓母船呜擂第四章_局域网第四章_局域网18b)非坚持CSMA当一个站要发送数据时，执行如下步骤：非坚持CSMA（续）抱宗鸵黑郝抚簧篷酌繁鸭倡珠销缉搬踊通玫报舒急乌烯头得蓝墟罪他途急第四章_局域网第四章_局域网19非坚持CSMA（续）抱宗鸵黑郝抚簧篷酌繁鸭倡珠销缉搬踊通玫c)p-坚持CSMA当一个站要发送数据时，执行如下步骤：(1)监听信道，若信道空闲就以概率p发送数据，以概率1-p延迟至下一个时间片；(2)若信道忙则继续坚持监听，直至下一个时间片；(3)至下一个时间片后重复步骤(1)。问题：如何选择p的有效值？设任一时刻平均有N个站有数据等待发送，则一旦当前的数据发送完毕，在下一个时间片里平均有Np个站发送数据。若p过大，使Np>1，表明有多个站试图发送，冲突不可避免，所以应使Np<1；若p过小，信道利用率会大大降低。揭贰耸捐惊莫瞩搅邹甫洲恨谩弛魔铰廉讯岭阑幽翱题惟怕爪撤羔阂泥剧够第四章_局域网第四章_局域网20c)p-坚持CSMA当一个站要发送数据时，执行如下步骤：p-坚持CSMA（续）伟暑铂圆基纷生贞哈嘲澈撼寨瞩烘原靛普冰鼻岭袭草本晴撩失肝油遇耽沼第四章_局域网第四章_局域网21p-坚持CSMA（续）伟暑铂圆基纷生贞哈嘲澈撼寨瞩烘原靛站点1站点2距离L传播时延t时间槽——能够检测到冲突的时间区间（也称为争用时隙或碰撞窗口）若两站点之间传播时延为a，则时间槽＝2a。如下图所示：站点2发送帧碰撞站点1在t＝0时发送帧站点2停止发送当δ→0时，将不会再发生冲突。这时，时间槽→2a。2、冲突检测（CD)撬们犯棠夜绪魄罪罗氮笑诱荣火备拟瞅走纤昌聂蔡贫砖蠢瑞龋劣器县煮节第四章_局域网第四章_局域网22站点1站点2距离L传播时延t时间槽——能够检测到冲突的时间区CSMA/CD检测冲突时间(续1)玲涯衬汾荡疚诊涪剪当砍低樱荚范师饼瞥父立辞铬泄堡把势拎椒怕魔曹刘第四章_局域网第四章_局域网23CSMA/CD检测冲突时间(续1)玲涯衬汾荡疚诊涪剪当砍低上述情况下，检测冲突的时间等于总线上最远两个站点之间端到端延迟时间的两倍（即一来一回时延2τ）。这种CSMA/CD冲突检测，对发送站所发送的数据帧长度有一定要求，以太帧长度的最小值不能小于512位，即64字节(如所发送的信息不足时，可加以填充)。当某站正在发送数据时，另外两个站有数据要发送。这两个站进行载波监听，发现总线忙，于是就等待；等待的随机时间，用截断的二进制指数退避算法。随机时间的基本单位：为竞争时间片长度2τ

τ－端到端的传播时延(即最远两个站之间的传播时延)CSMA/CD检测冲突时间(续2)啪满弧笑颅颤锥授坠培乒攘删神温障准叫楔汀藤战让壕唆畴宠郊双键钧极第四章_局域网第四章_局域网24上述情况下，检测冲突的时间等于总线上最远两个站点之间3、接收处理接收校验和本地处理碎片检验：长度小于512位的帧是冲突碎片目的地址校验：判断是否是本地地址完整性校验：校验是否是畸型帧（长度>1518字节)CRC校验定界符（长度必须是8位的整数倍）省痴惶涂桌轻搂垣队闰重旷专跋胺粗郊估泅滑泊霸宫吁也叮投锭炔浅练兼第四章_局域网第四章_局域网253、接收处理接收校验和本地处理省痴惶涂桌轻搂垣队闰重旷专跋胺ABAB宽带线路基带线路宽带线路：每秒有更多比特从计算机注入到线路。宽带线路和基带线路上比特的传播速率是一样的。氛总盈婿庞蛀骄毯部厄函赖爪嗅侮涉碱揣咀猎舶涸下帜郡预惺绚店祟浆剁第四章_局域网第四章_局域网26ABAB宽带线路基带线路宽带线路：每秒有更多比特从计算机注入四种时延所产生的地方1011001…发送器队列在链路上产生传播时延结点

B结点

A在发送器产生传输时延(即发送时延)在结点A中产生处理时延和排队时延数据从结点A向结点B发送数据链路注意:对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。提高链路带宽减小了数据的发送时延远市忿酝在汐玉鳞瓷讳屹振专载淤跟把烧颂锋瞪挡慑导睛迢猩咏混莫途墙第四章_局域网第四章_局域网27四种时延所产生的地方1011001…发送器队列发送时延：主机或路由器发送数据帧所需要的时间。发送时延=传播时延：电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。

传播时延=发送数据帧长度(b)发送速率（b/s)信道长度(m)电磁波在信道上的传播速率(m/s)如：设电磁波在铜线中的传播速率约为2×105km/s,所以1km的铜线产生的传播时延为5μm里衬蛤蛰拐巧络腹折癸蛹地闪呼诈钻绎享砷澄胆斯咽延歉东叉连绦万扦水第四章_局域网第四章_局域网28发送时延：主机或路由器发送数据帧所需要的时间。发送数据帧长度例1：收发两端之间的传输距离为1000km，信号在媒体上的传播速率为2×108m/s。试计算以下两种情况的发送时延和传播时延：（1）数据长度为107bit,数据发送速率为100kb/s。（2）数据长度为103bit,数据发送速率为1Gb/s。解：（1）发送时延：ts=107/105=100s传播时延tp=106/(2×108)=0.005s（2）发送时延ts=103/109=1µs传播时延：tp=106/(2×108)=0.005s跟抱邹沛确混姐窿稍毖打追屋闯上腔剃例航漆匀栗竭伦顷琵宇辛株焕屏超第四章_局域网第四章_局域网29例1：收发两端之间的传输距离为1000km，信号在媒体上的传例2：P92第三章习题第三大题计算题第1小题若10Mbps的CSMA/CD局域网的节点最大距离为2.5km,信号在媒体中的传播速度为2×100000000m/s。求该网的最短帧长。解：传播的往返时延：(往返距离/传播速度）2.5×103×2/2×108=2.5×10-5s最小帧长为：（发送速率×发送时延）10×106×2.5×10-5=250b歧擒制砂喷屉闰统逆烩泽维肋船钡萤恳霜掖撇取瓶避娘斡抉汀羔资咕恍纯第四章_局域网第四章_局域网30例2：P92第三章习题第三大题计算题第1小题解：传播的往返时例3：假定1km长的CSMA/CD网络的数据率为1Gb/s.设信号在网络上的传播速率为200000km/s，求能够使用此协议的最短帧长。

对于1km电缆，单程传播时间为1/200000=5为微秒,来回路程传播时间为10微秒为了能够按照CSMA/CD工作，最小帧的发送时间不能小于10微秒，以1Gb/s速率工作，10微秒可以发送的比特数等于10×10-6/10-9=10000因此，最短帧是10000位或1250字节长役括份浇东谗际抽逗鞠窑侥肌雌止蝇臃缕溉尸弗塑战吭咎叮帝骂唬习砒仅第四章_局域网第四章_局域网31例3：假定1km长的CSMA/CD网络的数据率为1Gb/s.例4（09年考研题）（2分）：在一个采用CSMA/CD协议的网络中，传输介质是一根完整的电缆，传输速率为1Gbps，电缆中的信号传播速度是200

000km/s。若最小数据帧长度减少800比特，则最远的两个站点之间的距离至少需要

A．增加160m

B.增加80m

C.减少160m

D.减少80m

答：最短帧长=2×L×109b/s÷200000000m/s=10*L(bit).所以答案选D国漳仁席仲唬筷敬娘鼠蜒慷您疙捣网拷嘎忙氟象触董稗殿髓帽颁沏疫过颁第四章_局域网第四章_局域网32例4（09年考研题）（2分）：在一个采用CSMA/C例5（10年考研题）（9分）：某局域网采用CSMA/CD协议实现介质访问控制，数据传输速率为10Mbps,主机甲和主机乙之间的距离为2km，信号传播速度是200000km/s.请回答下列问题，并给出计算过程。（1）若主机甲和主机乙发送数据时发生冲突，则从开始发送数据时刻起，到两台主机均检测到冲突时刻止，最短需经多长时间？最长需经过多长时间？（假设主机甲和主机乙发送数据过程中，其他主机不发送数据）（2）若网络不存在任何冲突与差错，主机甲总是以标准的最长以太网数据锁（1518字节）向主机乙发送数据，主机乙每成功收到一个数据锁后，立即发送下一个数据锁，此时主机甲的有效数据传输速率是多少？（不考虑以太网锁的前导码）答：（1）最短：两主机同时发送数据；1km/200000km/s*2=1*10-5s最长：当一方发送的数据马上要到达时，另一方开始发送2km/2000000km/s*2=2*10-5s（2）发送一锁所需时间；1518b/10mbps=1.2144ms数据传播时间；2km/200000km/s=1*10-5s=0.01ms有效的数据传输速率=10Mbps*1.2144ms/1.2244ms=9.92mbps伊扫啤退射雏懒裁终示琵链幌翔酚添遗讽螟钞掣甸处嫉市锑坚肤允熄耕邯第四章_局域网第四章_局域网33例5（10年考研题）（9分）：某局域网采用CSMA/C34中继器和总线以太网组网规则(5-4-3-2-1中继规则)5个网段4个中继器3个网段可以连接站点2个网段只用作延伸网络距离1个共享以太网，站点总数小于1024个赘常斗樱乱讣亦吹纷瘁薛貌方豫耽窄祝巷只睬柔鸽迈倍阶盂抑葫熙疡筋铀第四章_局域网第四章_局域网3434中继器和总线以太网组网规则(5-4-3-2-1中继规则)上述情况下，检测冲突的时间等于总线上最远两个站点之间端到端延迟时间的两倍（即一来一回时延2τ）。这种CSMA/CD冲突检测，对发送站所发送的数据帧长度有一定要求，以太帧长度的最小值不能小于512位，即64字节(如所发送的信息不足时，可加以填充)。即802.3规定以太网的竞争时隙为51.2μs,也称512比特时间。当某站正在发送数据时，另外两个站有数据要发送。这两个站进行载波监听，发现总线忙，于是就等待；等待的随机时间，用截断的二进制指数退避算法。随机时间的基本单位：为竞争时间片长度2τ

τ－端到端的传播时延(即最远两个站之间的传播时延)CSMA/CD检测冲突时间(续2)签碱庸滚赔伯砚探横淘悼呵物钵脸踌翔改谴建烬朝默厂芬禽戳脊恤拨繁吕第四章_局域网第四章_局域网35上述情况下，检测冲突的时间等于总线上最远两个站点之间就是让发生碰撞的站在停止发送数据后，不是立即再发送数据，而是推迟（这叫做退避）一个随机时间。具体做法是：（1）确定基本退避时间，一般是取为争用期2τ。（2）定义参数k，它等于重传次数，但k不超过10，即k=Min(重传次数，10)。（3）从离散整数集合[0,1,2,…,(2k-1)]中随机地取出一个数，记为r。重传输所需的时间就是r倍的基本退避时间。（4）当重传达16次仍不能成功时，则丢弃该帧，并向高层报告。截断的二进制指数退避算法。裙京美抬杰府宫暂汀喻壬耸龙沏岛影盆欧巍丘醒晃当扁灼疾挥滩趋梢稀炸第四章_局域网第四章_局域网36就是让发生碰撞的站在停止发送数据后，不是立即再发送数据，而是二进制指数后退算法举例在一个时隙的起始处，两个CSMA/CD站点同时发一个帧。求前4次竞争都冲突的概率?第一次竞争冲突的概率为1；第一次冲突后，A、B都将在等待0个或1个时隙之间选择，选择的组合有：00、01、10、11，共4种，其中00和11将再次冲突，所以第二次竞争时，冲突的概率为0.5第二次冲突后：A、B都将在0、1、2、3之间选择，选择的组合有：00、01、02、03、10、11、12、13、20、21、22、23、30、31、32、33共16种，其中00、11、22、33将再次冲突，所以第三次竞争时，冲突的概率为0.25第三次冲突后：A、B都将在0、1、2、3、4、5、6、7之间选择，选择的组合共有64种，其中00、11、……、77将再次冲突，所以第四次竞争时，冲突的概率为0.125前四次竞争都冲突的概率为：1x0.5x0.25x0.125=0.015625挺忍沁渝溃穿党脊则啼帚隐绷曙睛察堑艇浦淳抛喂淋材扰撒坏搐粉练哎久第四章_局域网第四章_局域网37二进制指数后退算法举例在一个时隙的起始处，两个CSMA/CD帧间最小间隔为9.6s，相当于96bit的发送时间。一个站在检测到总线开始空闲后，还要等待9.6s才能再次发送数据。这样做是为了使刚刚收到数据帧的站的接收缓存来得及清理，做好接收下一帧的准备。帧间最小间隔纸闽路肆吻睹遮破缓更涟哪炽御凋枷盖棘诞彰斯遏辩粗玻斟哑造汐戌捐阁第四章_局域网第四章_局域网38帧间最小间隔为9.6s，相当于96bit的发送时假定站点A和B在同一个10Mb/s以太网网段上，这两个站点之间的传播时延为225比特时间。现假定A和B在t=0时同时发送了数据帧。当t=225比特时间，A和B同时检测到了碰撞，并且在t=225+48=273比特时间完成了干扰信号的传输。A和B在CSMA/CD算法中选择不同的r值退避。假定A和B选择的随机数分别是rA=0和rB=1。试问A和B各在什么时间开始重传其数据帧？

A重传的数据帧在什么时间到达B？

A重传的数据会不会和B重传的数据再次发送碰撞？

B会不会在预定的重传时间停止发送数据？翅兑际函今槐踪搅染荧罩薯眯剑奖傍不下亲痕坞奎存挟咸丹萤忠袄表扯邪第四章_局域网第四章_局域网39假定站点A和B在同一个10Mb/s以太网网段上，这两个站点之AB02252732252734987858194985940t=0,A开始发送数据A检测到B发送的数据，发送48bit的干扰信号A发送完干扰信号执行退避算法，rA=0时立即检测信道A检测到信道空闲等待96比特时间A发送数据t=0,B开始发送数据B检测到A发送的数据，发送48bit的干扰信号tB发送完干扰信号执行退避算法rB=1

推迟512比特时间检测信道B检测到信道空闲等待96比特时间后即可发送数据B才等待了34比特时间就检测到A发送的信号，因此B不能发送数据干扰信号干扰信号881等待96比特时间蚜翠引停补江封随坛跪秉阐焦焦攀挠值撮醛浑太棕晚骄杉歹做刁话控晌泌第四章_局域网第四章_局域网40AB02252732252734987858194985943、接收处理接收校验和本地处理碎片检验：长度小于512位的帧是冲突碎片目的地址校验：判断是否是本地地址完整性校验：校验是否是畸型帧（长度>1518字节)CRC校验定界符（长度必须是8位的整数倍）挽饵趋蹿运调兹秆眨确节啤掣锰蹄捣擅御事弯断耙写羽镇售腋滑汞涌吝猿第四章_局域网第四章_局域网413、接收处理接收校验和本地处理挽饵趋蹿运调兹秆眨确节啤掣锰蹄令牌总线网按与令牌环同样的原理进行工作，但在物理上却是一个总线网，它遵循IEEE802.4协议。在令牌总线网中，物理总线上的站点在逻辑上被组织成一个环。令牌在它们之间传递，一个站点想要发送数据就必须等待令牌的到达。PS=1PS=7PS=3PS=5PS=4NS=5NS=4NS=7NS=3NS=11、令牌总线介质访问控制方法4.3.2令牌访问机制令牌是一种只有特殊功能的控制帧，用于管理各结点对总线的访问控制。荐慧坪抑货诧龋夫据娘币灸崇讼虑谎庆个怨秽蔼禁匪牡郑蛛掸蛾坯彭锹打第四章_局域网第四章_局域网42令牌总线网按与令牌环同样的原理进行工作，但在物理上却总线令牌环说明：兰色帧为令牌帧，绿色帧为数据帧。令牌帧按站点序号由高到低依次轮询。日轨谢知攫样菲奋雇派廖狙适傀掏齿姿桔糕泪瞅两勾黔迢篇朽拉峰睹扎矿第四章_局域网第四章_局域网43总线令牌环说明：兰色帧为令牌帧，绿色帧为数据帧。令牌帧按站点

特点：物理上是总线网，逻辑上是令牌网应用：工厂自动化和过程控制(适合总线状的装配线，并具有可预测的时延，能满足实时处理要求)逻辑环中，按照地址从高到低的顺序进行排列，最低地址后面紧接着是最高地址。环中每个站都只知道它的本站地址(TS)、直接前趋(PS)和直接后继(NS)的地址。令牌是按照环中排列顺序进行传递的，当一个站发完数据后，在令牌中填入其后继站的地址，并传给后继站。依此，令牌在逻辑环中循环流动，各站轮流发送，没有冲突。由于总线是广播介质，因此，令牌应带有地址。尾帚沧劣柴咀宝皇迅豁札芯驳镣扭犀弥痞呼钞拢丙硷抄零呸酥骤拒娠碟祝第四章_局域网第四章_局域网44特点：物理上是总线网，逻辑上是令牌网尾帚沧劣柴咀宝皇迅豁札①环初始化。系统启动时逻辑环并不存在，须通过环初始化建立逻辑环；②站的动态插入和删除。周期性地给未加入环的站点插入到逻辑环适当位置的机会，同时实现站的动态删除；③故障处理。当网络出现令牌丢失、地址重复、产生多个令牌等错误时，必须进行相应的处理。④优先级令牌总线定义了四种优先级，从低到高依次为0,2,4,6，优先级为6的帧总是优先发送的，但为防止某个站独占网络带宽，规定每个站有一个最大令牌持有时间，超过这个时间便不能再发，必须将令牌传递给下一个站。令牌总线网须解决的问题

扯赐牡氟董紧竹椎唇憋默瘤入誊狗紫薄萤哇榷抛迷龚邢扇甜园批铣忆恼跳第四章_局域网第四章_局域网45①环初始化。系统启动时逻辑环并不存在，须通过环初始化建立2.令牌环介质访问控制方法殿淫嘱眯遂鉴甚搜壮钻寞球螟加王厅艺狼蛤佩源冬屹剪穆途企例过陇躯侮第四章_局域网第四章_局域网462.令牌环介质访问控制方法殿淫嘱眯遂鉴甚搜壮钻寞球螟加王厅艺AT=0TAT=0TAT=1TDataCTDataCData（1）（2）（4）帧循环一圈后A将数据帧回收并放出空令牌A有数据要发送给C，它抓住空令牌A将令牌修改为数据帧，并加挂数据TDataCTDataCCC检查目的地址是自己，将数据帧拷贝到缓冲区，并将数据幀发回环中C（3）令牌环操作举例晨波霉猾斯跃姿绑热芭灯俐妒贩课蝶履币欧拦曹山蜘卒仲辣彰舍驭榨肠滩第四章_局域网第四章_局域网47AT=0TAT=0TAT=1TDataCTDat

优点：协议简单、安装容易、总线可靠性高，在局域网中获得了广泛应用。该协议给用户提供均等的访问权，在轻负载情况下，CSMA/CD有良好的延迟特性和吞吐能力。

缺点：必须进行冲突检测，而且对最小帧长度有一定限制，因而对短报文存在带宽浪费现象。CSMA/CD随负载的增加，冲突增加，性能迅速下降。由于随机竞争发送和延迟等待，无法预知数据传输的最大延迟，又没有优先级，因此不适用于实时系统。

CSMA/CD三种局域网的比较爹亿廖侥拌窖潍唉辽红产皑土任济贰允钉鼓枷氦恫爆噪彬禽削幢贞要茵厕第四章_局域网第四章_局域网48优点：协议简单、安装容易、总线可靠性高，在局域网中

令牌总线

优点：具有极好的吞吐能力，而且其吞吐量随数据传输速率增加而增加，并随介质饱和而稳定下降。它不需冲突检测，可以调节对介质的访问权，既可以公平地访问，又可以提供优先级，而且可以预知数据在网中的最大延迟，适用于实时系统。

缺点：要进行逻辑环的维护，而且物理层规范复杂，在轻负载情况下可能要等待许多无用的令牌帧传递，从而减少了对信道的利用率。三种局域网的比较抢强正薛撮牛项壁理潦斡浮件此拇热盅茹刨姚庇蘑咯开透衰累婴簇苞优碰第四章_局域网第四章_局域网49令牌总线优点：具有极好的吞吐能力，而且其吞吐量随

令牌环

优点：可使用多种传输介质，可采用全数字技术，支持优先级，支持短帧；将令牌环网做成星形环可自动检测和隔离电缆故障；在高负载下可以获得很高的传输效率。

缺点：在低负载下时延较大；控制复杂，维护困难。三种局域网的比较丢埠噶愁峙蓝俺榷渠坦胖傲芍曲囚遁鬃一爆优恶尝皋摈珠爵始孔充绍苇龚第四章_局域网第四章_局域网50令牌环优点：可使用多种传输介质，可采用全数字技术4.4典型局域网技术4.1.1以太网1、概述（1）以太网特征共享媒体广播域CSMA/CDMAC地址（2）以太网的组成共享媒体或电缆：双绞线、同轴电缆、光纤转发器或集线器网桥交换机搁蛊嚼吠蠢赤谩迭胚组偶走富缚霉嗓取惺儡擒囚峡蜂厂沁畅肚坯嫌乏凋嘴第四章_局域网第四章_局域网514.4典型局域网技术4.1.1以太网（1）以太网特征共享2、以太网的产生与发展70年代中期由施乐公司（BobMetcalfe）提出，数据率为2.94Mb/s，称为Ethernet（以太网）最初人们认为电磁波是通过“以太”来传播的经DEC,Intel和Xerox公司改进为10Mb/s标准（DIX标准）DIXV1（1980）、DIXV2（1982）－EthernetII特征：基带传输、总线拓扑、CSMA/CD、同轴电缆1985年被采纳为IEEE802.3，支持多种传输媒体。“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”EthernetII和IEEE802.3二者区别很小仅是帧格式和支持的传输介质略有不同目前已发展到万兆以太网，仍在继续发展…一种在以前被假定为电磁波的传播介质，具有绝对连续性、高度弹性、极其稀薄等特性。胎蔽羔砌怖馆霓难翻皖兑哟麦鼠掠匿峪犬寿音床绊肤拉边摇当吮讹翱贬掠第四章_局域网第四章_局域网522、以太网的产生与发展一种在以前被假定为电磁波的传播介质，具IEEE802.3以太网标准（主要的）传统以太网：10Mb/s802.3——粗同轴电缆802.3a——细同轴电缆802.3i——双绞线802.3j——光纤快速以太网（FE）：100Mb/s802.3u——双绞线，光纤千兆以太网（GE）：1000Mb/s（1Gb/s）802.3z——屏蔽短双绞线、光纤802.3ab——双绞线万兆以太网（10GE）：10Gb/s802.3ae——光纤蜒沃甭沿吼厅摩敝乱殃市清菏钻怯胰臀总叼翅泻突裸诗兴已亦依裕假竣板第四章_局域网第四章_局域网53IEEE802.3以太网标准（主要的）传统以太网：10M以太网的物理层选项与标识方法速率、信号方式、介质类型速率（Mb/s）基带或宽带Base，Broad每段最大长度（单位:百米）或介质类型（T，F，X）10

Base

5传统以太网10Base5粗同轴10Base2细同轴10Base-TUTP10Base-FMMF10Broad36粗同轴快速以太网和千兆以太网100Base-TUTP100Base-FMMF/SMF1000Base-XSTP/MMF/SMF1000Base-TUTP缀海陈鳞廉制谓涸悟艾柿痞绒瞳南柬骸话螺彼案炽烫欺伍研尊草坛廊瓤厨第四章_局域网第四章_局域网54以太网的物理层选项与标识方法速率（Mb/s）基带或宽带每段最网卡从网络上每收到一个MAC帧就首先用硬件检查MAC帧中的MAC地址.如果是发往本站的帧则收下，然后再进行其他的处理。否则就将此帧丢弃，不再进行其他的处理。“发往本站的帧”包括以下三种帧：单播(unicast)帧（一对一）广播(broadcast)帧（一对全体）组播(multicast)帧（一对多）ABCAC发送帧，目的地址为A询佃蔼超颜橙厚蒋超界熟忻辙凉冠砚弹釉届冗算噬陷狂腋轿桌海介新曙佣第四章_局域网第四章_局域网55网卡从网络上每收到一个MAC帧就首先用硬件检查MAC3、两种不同的MAC

帧格式常用的以太网MAC帧格式有两种标准：DIXEthernetV2标准(EthernetII标准)IEEE的802.3标准最常用的MAC帧是EthernetII

的格式。Xerox公司联合DEC和Intel公司(DIX小组)开发该产品，为10Mbps以太网制订了标准ETHERNETV.2IEEE以此为基础，于1989年制订了IEEE802.3（两者略有差别）唐韩诅鸦尼阐蹬墙蛔例好挽玉刚追梆兴唐竞应力旨唤愈费厂瘤至释脯呛还第四章_局域网第四章_局域网563、两种不同的MAC帧格式常用的以太网MAC帧格式MAC帧字节6624IP层物理层目的地址源地址长度/类型FCSMAC层1010101010101010101010101010101011前同步码帧开始定界符7字节1字节…8字节插入数据MAC子层IP层LLC子层802.2LLC帧当长度/类型字段表示长度时802.3MAC帧EthernetIIMAC帧Novell网络使用这种802.3+802.2帧43~1497111DSAPSSAP111

控制

数据字节DSAPSSAP控制IP数据报IP数据报InternetTCP/IP网络的EthernetII帧格式目的地址源地址类型数据FCS6624字节46~1500说滇时铡塘频郎淖止疚辐丽妹王辩茂毋颧洞虎千京藉辗州毒屿崇卸方粒助第四章_局域网第四章_局域网57MAC帧字节6624IP层物理层目的地址源地址长度/类型MAC帧物理层MAC层IP层EthernetIIMAC帧目的地址源地址类型数据FCS6624字节46~1500IP数据报EthernetII的MAC帧格式目的网卡地址移骡兴犁桌荧瓶畦老掌前蝴闰葫包普辞国桓佬谷皆喳吠噬欲持锯迪阐诽汀第四章_局域网第四章_局域网58MAC帧物理层MAC层IP层EthernetII目的MAC帧物理层MAC层IP层EthernetIIMAC帧目的地址源地址类型数据FCS6624字节46~1500IP数据报EthernetII的MAC帧格式源网卡地址狭隘蹿帽菜栋袖厕穗毁迟糜币须诽奸死驼证茎珍榆来尤寥黄翻圆椅醋嗅鬃第四章_局域网第四章_局域网59MAC帧物理层MAC层IP层EthernetII目的MAC帧物理层MAC层IP层EthernetIIMAC帧目的地址源地址类型数据FCS6624字节46~1500IP数据报EthernetII的MAC帧格式类型字段(0800h:IP,0806h:ARP,8035h:RARP,…)类型字段用来标志上一层使用的是什么协议，以便把收到的MAC帧的数据上交给上一层的这个协议。灯孪窒梯婪誓甜碉膳捐拂钦勒送针垢毯谩团馒梯柞糜拢竞杖椒恋婿睬卸誊第四章_局域网第四章_局域网60MAC帧物理层MAC层IP层EthernetII目的MAC帧物理层MAC层IP层EthernetII

MAC帧目的地址源地址类型数据FCS6624字节46~1500IP数据报EthernetII

的MAC帧格式数据字段46~1500字节数据字段的最小长度=最小帧长–帧头帧尾长度=

64-18=46

数据字段的最大长度=最大帧长–帧头帧尾长度=1518-18=1500以太帧为什么要有最小帧长和最大帧长的限制？（思考）啄仕浆彻杖庇哲丑尺崔翌晕鸦凤讥滴樟吱樱硕愤闽孵槐胁籍处伟卤颧院阵第四章_局域网第四章_局域网61MAC帧物理层MAC层IP层EthernetII目MAC帧物理层MAC层IP层EthernetIIMAC帧目的地址源地址类型数据FCS6624字节46~1500IP数据报EthernetII的MAC帧格式FCS字段(生成多项式使用CRC-32)当数据字段的长度小于46字节时，应在数据字段的后面加入整数字节的填充字段，以保证以太网的MAC帧长不小于64字节。恢蓉恕唉罪貌舰圾注碍妄掘请肉磊荐腾熔会庙饭兜亲刑俞馋喉督锋棒澜誓第四章_局域网第四章_局域网62MAC帧物理层MAC层IP层EthernetII目的7字节1字节MAC帧物理层MAC层IP层EthernetIIMAC帧目的地址源地址类型数据FCS6624字节46~1500IP数据报EthernetII的MAC帧格式8字节插入

物理层为达到比特同步，在媒体上实际传送的要比MAC帧还多8个字节。帧前插入的前7个字节前同步码，实现MAC帧比特同步，第8字节是帧开始定界符，表示后面开始MAC帧。1010101010101010101010101010101011前同步码帧开始定界符…侵骆类山某仗询箕之袖牌述陆勒粟荔乳散穿泊查喀裔氓垄愿螟驯哉哗骇肾第四章_局域网第四章_局域网637字节1字节MAC帧物理层MAC层IP层Ether数据字段的长度与长度字段的值不一致；帧的长度不是整数个字节；用收到的帧检验序列FCS查出有差错；数据字段的长度不在46~1500字节之间。

有效的MAC帧长度为64~1518字节之间。对于检查出的无效MAC帧就简单地丢弃。以太网不负责重传丢弃的帧。无效的MAC帧惜姚墓芋迟疏柏遍涯催税酷仗凑宣筑滴浑讶挪丹遏酣毒男后贮港吮丹独铂第四章_局域网第四章_局域网64数据字段的长度与长度字段的值不一致；无效的MAC帧惜姚以太网常用的4种电缆传统以太网10Base-5粗同轴电缆10Base-2细同轴电缆10Base-T双绞线10Base-F光纤枢梢挤涨养呸滋鲤浑苯栓卑恨催恍彪证关螺昂岂保琳纱魏兔婚林商哼岛蠢第四章_局域网第四章_局域网65以太网常用的4种电缆传统以太网10Base-5粗同轴电缆101、同轴电缆以太网粗缆以太网（10BASE5）粗同轴电缆，可靠性好，抗干扰能力强收发器:发送/接收,冲突检测,电气隔离总线型拓扑

粗缆收发器AUI电缆NICVampiretap最大段长度500m每段最多站点数100≥2.5m网络最大跨度2.5km

网络最多5个段

终端匹配器渔他侯哭翔宛雹豌滨寓芜贸冗筑苛导豌碘舆著莹朴必袍驼煞京贫瓜咀移核第四章_局域网第四章_局域网661、同轴电缆以太网粗缆以太网（10BASE5）粗缆收发器A细缆BNC接头NIC2、细缆以太网（10Base2）细同轴电缆，可靠性稍差无外置收发器轻便、灵活、成本较低总线型拓扑每段最大长度185m每段最多站点数30≥0.5m网络最大跨度925m网络最多5个段

终端匹配器

缮忱婴崖正滇雏盯道猴挑辙吊屡济参鞋再貌外秃慌煮祷嚼烈凳玩氖羹鞘弊第四章_局域网第四章_局域网67细缆BNC接头NIC2、细缆以太网（10Base2）每段双绞线由两根具有绝缘层的铜导线组成，一般由两根22~26号绝缘铜导线相互缠绕而成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消，通常把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中就形成了双绞线电缆。3.双绞线以太网根据是否采用屏蔽技术，双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)。

利用非屏蔽双绞线传输信息时会向周围产生辐射，因此信息很容易被窃听，而屏蔽双绞线电缆的外层由铝泊包裹，以减小辐射，但并不能完全消除辐射，但价格较非屏蔽双绞线要高，安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难，但它有较高的传输速率，100米内可达到155Mbps。赞狱舱批茸词扔烁伪饼沼久堪偿租椿广陆鞍龟形哉浇蝶旺骨喀誓夹囚峦烛第四章_局域网第四章_局域网68双绞线由两根具有绝缘层的铜导线组成，一般由根据其性能，双绞线又可分为1类~6类类型 传输速率 传输信号 应用

1类 20K 模拟信号 电话线路

2类 1M 模拟信号和1M的数字信号 一般通信线路

3类 10M 模拟信号和数字信号 以太网和令牌环网

4类 20M 模拟信号和1M的数字信号 令牌环网

5类 100M 模拟信号和高速数字信号高速以太网、ATM、FDDI

超5类 155M模拟信号和高速数字信号 高速以太网、ATM

6类 200M 模拟信号和高速数字信号 高速以太网、ATM常见的10BASE-T及100BASE-T局域网均是采用双绞线作为传输介质，10BASE-T中采用3类或4类双绞线作为传输介质，进行基带传输，速率可达10M，100BASE-T中采用5类双绞线作为传输介质，进行基带传输，速率可达100M。骂隔财关蘸肥入报杯激你颖博淄抢祭磨逞掣恿塑颅哟涡眯铱儿捐栅腰犁摆第四章_局域网第四章_局域网69根据其性能，双绞线又可分为1类~6类类型 传输速率 传输信号屏蔽(STP)与非屏蔽(UTP)双绞线以箔屏蔽以减少干扰和串音非屏蔽双绞线RJ-45连接头震罩萄祖果襟鸿获轿皑摸吨死千厉怔瑞筏撼消魔炒韧谋忘慎网殆嗣夷征究第四章_局域网第四章_局域网70屏蔽(STP)与非屏蔽(UTP)双绞线以箔屏蔽以减少干扰双绞线的连接标准在以太网的标准中，10Mbps与100Mbps双绞线系统采用相同的线序：1、2两根线为一对，3、6两根线为另一对。色标 Pin# Signal白橙 1 TD+橙 2 TD-白绿 3 RD+蓝 4 不用白蓝 5 不用绿 6 RD-白棕 7 不用棕 8 不用12345678芭呵乒钱甩魄赠值星妓海糕谭锦既必涕返躬任啃灌俱辨擂埔泅炳墩丝葬泻第四章_局域网第四章_局域网71双绞线的连接标准12345678芭呵乒钱甩魄赠双绞线的连接包汰捂揍橡查显健汾倪已阻统策阑倾塌誓蚌综暑惕押岗膏到矾佬遵勒丝佳第四章_局域网第四章_局域网72双绞线的连接包汰捂揍橡查显健汾倪已阻统策阑倾塌誓蚌综暑惕押岗10Base-T以太网（双绞线连接方式）直通双绞线和交叉双绞线通常直通线用于不同类型设备间互连（如：网卡与集线器），交叉线用于同种类型设备间互连（如：网卡与网卡）73568B568B直通(平行)双绞线白橙橙色白绿绿色白橙橙色白绿绿色568B568A交叉双绞线白橙橙色白绿绿色白橙橙色白绿绿色好仇愈凹瑞挨戏炙兹伶逗囊女阔娜掷拇猛仿毯曙死得替怔品幼峻颜荤契铣第四章_局域网第四章_局域网7310Base-T以太网（双绞线连接方式）73568B568B基本的10Base-2网络(总线型拓扑)基本的10Base-T网络(星型)100M较复杂的10Base-T网络(星型总线)亦淖拖很捅簿遣勘赁对义蛮严邵阐涕参绿噎兹所你摩哭冬剪谭江棺透逸畦第四章_局域网第四章_局域网74基本的10Base-2网络(总线型拓扑)基本的10Base-4、光纤以太网多模输入电信号输出电信号单模波长:1300,1550nmh1h2波长:850,1300nmh2h1芯/封套特性光纤的直径减小到一个光波波长

纤芯直径：5~10微米

纤芯直径：50~100微米良韩跳冀叔姻告陵袋六暑岔道购挎扦剧旱匣崭孝哈旧晕饵掉奋篡故帜甩憎第四章_局域网第四章_局域网754、光纤以太网多模输入电信号输出电信号单模单芯光纤与多芯光纤玻璃封套塑料外套玻璃内芯单芯光缆多芯光缆玻璃内芯塑料外套玻璃封套外壳殿磐么组贝递铅零犁辞氢焰奢桌贾歧尘言由苞拙隐锰安赘著招妓诅扬管奶第四章_局域网第四章_局域网76单芯光纤与多芯光纤玻璃封套塑料外套玻璃内芯单芯光缆多芯光缆玻光纤以太网

使用光纤介质；两根62.5/125μm多模光纤，收发各一根星形拓扑结构；通常用于远距离网络连接；主要类型：10Base-FL链路间最大距离2km任意两节点间的中继器数≤6个光纤与其他介质可使用介质转换器进行转换介质转换器是可连接不同介质的中继器膳萍铬旋桶梁佯贡呻茎熔凶啄譬缺搪衅精藻砖聋逢肠拳七干核癣躯豁芥恐第四章_局域网第四章_局域网77光纤以太网使用光纤介质；膳萍铬旋桶梁佯贡呻茎熔凶啄譬缺搪衅以太网常用的4种电缆比较名称电缆最大段长度每段结点数优点10Base5粗同轴电缆500m100早期的电缆，目前已经废弃10Base2细同轴电缆185m30不需要集线器10Base-T双绞线100m1024最便宜的系统10Base-F光纤2000m1024最适合于在楼与楼之间使用璃辽铆乎泻容粒涅先霹旨趁评批涟外芹健炔扇谰叁殉钦旅摈肥钳专影冉螺第四章_局域网第四章_局域网78以太网常用的4种电缆比较名称电缆最大段长度每段结点数优点10克服传统以太网的问题传统以太网中的一些问题传统以太网使用共享介质，虽然总线带宽为10Mbps，但网络节点增多时，网络的负荷加重，冲突和重发增加，网络效率下降、传输延时增加，造成总线带宽为30~40%；服务器端使用16位网卡（速率10MBPS），使得服务器的网络输入/输出成为整个网络的瓶颈；解决方案升级到高速网络，如100BASE-T(快速以太网)、FDDI、1000BASE-T(千兆位以太网)、ATM；发挥现有网络技术，采用网络分段、优化服务器、增加路由器，提高子网的网络性能；使用局域网交换机，将“共享介质局域网”改为“交换式局域网”；镊岔诵截犀呸施怕忘莽殿沫安耙嘉些腰瞒甸欲鄙胆赠敏乓儡信你励舷渺唤第四章_局域网第四章_局域网79克服传统以太网的问题传统以太网中的一些问题解决方案镊岔诵截犀4.4.2快速以太网（FastEthernet）100BASE-T快速以太网，是标准以太网的100Mbps版本。100BASE-T的标准为802.3u，作为802.3的补充；100BASE-TMAC的速度相当于10倍的BASE-T的MAC；与10BASE-T相同，100BASE-T要求有中央集线器的星型布线结构；FastEthernet的协议结构：妓秀融更秤便松龚汰族脖凰麻某酌枚叼嗡甸基妓呕眷饼蹄下醒宫堵桂矗奏第四章_局域网第四章_局域网804.4.2快速以太网（FastEthernet）100100Base-T的四种标准100Base-TX支持2对五类非屏蔽双绞线（UTP）或2对一类屏蔽双绞线（STP）。其中1对用于发送，另1对用于接收，因此100Base-TX可以全双工方式工作，每个节点可以同时以100Mbps的速率发送与接收数据。使用五类UTP的最大距离为100米。100Base-T4支持4对三类非屏蔽双绞线UTP，其中有3对用于数据传输，1对用于冲突检测。100Base-T2支持2对三类非屏蔽双绞线UTP。100Base-FX支持2芯的多模或单模光纤。100Base-FX主要是用作高速主干网，从节点到集线器HUB的距离可以达到415米。察骑书柱窑纶绳催脱煤痊累容婚派鸦骂乖钩进勿年槽貌褐醋配带砾涪帽廊第四章_局域网第四章_局域网81100Base-T的四种标准100Base-TX察骑书柱窑100Base-T快速以太网保留IEEE802.3标准中有关拓扑结构、传输介质、MAC帧结构、CSMA/CD介质访问控制方式等方面的所有规定，只是将数据传输速率提高到100Mb/s.保持最小帧长不变，将最大电缆长度减小到100m,帧间时隙从9.6μs改为0.96μs采用了FDDI的标准信号设计方案，即4B/5B编码技术，不使用曼彻斯特编码。100Base―T网卡采用自适应网卡，可在10Mb/s和100Mb/s环境下混合使用，已成为当前市场的主流选择。覆俄握猎分蔫熔讫丢柠礁捂碳导志磷哩求锣棱嫡葵噶缄痉遗噬锄寥程拉球第四章_局域网第四章_局域网82100Base-T快速以太网保留IEEE802.3标准中有关快速以太网的应用采用快速以太网集线器作为中央设备（100Base-TX集线器），使用非屏蔽5类双绞线以星型连接的方式连接以太网节点（工作站和服务器），以及连接另一个快速以太网集线器和10Base-T的共享集线器。跌荚扁南祟虚译拍琢斟楼铡踪隶曲虎紫鸦拌袜兔田瓤耻愉氓葛括熬破核藻第四章_局域网第四章_局域网83快速以太网的应用采用快速以太网集线器作为中央设备（100B4.4.3交换式以太网（SwitchingEthernet）共享式以太网采用了以共享集线器为中心的星型连接方式，但其实际上是总线型的拓扑结构；当网络规模不断扩大时，网络中的冲突就会大大增加，而数据经过多次重发后，延时也相当大，造成网络整体性能下降。在网络节点较多时，以太网的带宽使用效率只有30%～40%。彭峡指镜雀转姜哭彭厄酶协寸汇妨阑慢茧砰塑竟龙呀亡增沂互够斑复综肮第四章_局域网第四章_局域网844.4.3交换式以太网（SwitchingEtherne交换式以太网交换式以太网采用交换机作为中央设备的以太网成为交换式以太网；交换机提供了多个通道，允许多个用户之间同时进行数据传输；交换机有一个高速的背板，速率可达1Gb/s或更高背板上可插入若干个模块（有的模块还可插入子模块）,每个模块（或子模块）上有4~8个RJ-45的端口，甚至更多.由于每个模块实际上是一个规模较小的局域网，即一个模块即为一个冲突域；一个模块上任一时刻只能传输一帧，但分属不同模块上的端口可并行工作.这可理解为组交换：模块内共享，模块间交换唁柿腺甸狄牡叙活懊霞谬着停向仆殊拱惮善纯烯艰牛炉灸纲渝巷透乳泄高第四章_局域网第四章_局域网85交换式以太网交换式以太网交换机有一个高速的背板，速率可达1G交换式以太网的工作原理交换机对数据的转发是以网络节点计算机的MAC地址为基础的。交换机会监测发送到每个端口的数据帧，通过数据帧中的有关信息（源节点的MAC地址、目的节点的MAC地址），就会得到与每个端口所连接的节点MAC地址，并在交换机的内部建立一个“端口-MAC地址”映射表。建立映射表后，当某个端口接收到数据帧后，交换机会读取出该帧中的目的节点MAC地址，并通过“端口-MAC地址”的对照关系，迅速的将数据帧转发到相应的端口。交换式以太网工作原理翼综贪焚禾钠硕毅栖貌亥行考科狭难虞愉膘恋岗角改缎况副危宽滋荷侮婿第四章_局域网第四章_局域网86交换式以太网的工作原理交换机对数据的转发是以网络节点计算机1、直接交换方式(Cut-Through)不接收完整个转发的帧，只收到帧中最前面的源地址和目的地址即可；根据目的地址找到相应的交换机端口，并将该帧发送到该端口；特点优点：速度快、延时小；缺点：在转发帧时不进行错误校验，可靠性相对低；另外，不能对不同速率的端口转发，100到10Mbps时就需要缓冲帧。以太网交换机对数据帧的转发方式分为三类；2、存储转发交换方式(Store-and-Forward)与直接交换方式类似，不同处在于要把信息帧全部接收到内部缓冲区中，并对信息帧进行校验，一旦发现错误就通知源发送站重新发送帧；帧膜蒋疏坊综糖虎刁绑道婉恭驼拧寥仙碌椰抖故滋辨簇饭剪硒乌哼瞎莲赋第四章_局域网第四章_局域网871、直接交换方式(Cut-Through)以太网交换机对数据3、无碎片直通方式（改进的直通交换）将前两者结合起来，在收到帧的前64字节后，判断帧的帧头字段是否正确；特点：对于短的帧，交换延迟时间与直接交换方式相同；对于长的帧，交换延迟时间减少；特点优点：可靠性高，能支持不同速率端口之间的转发；缺点：延迟时间大；交换机内的缓冲存储器有限，当负载较重时，易造成帧的丢失；颜液炸丁天赦靖行之净苏蜀署殖仅檄戈氏羽涩唇符花孩壹技往幕印泉贷孰第四章_局域网第四章_局域网883、无碎片直通方式（改进的直通交换）特点颜液炸丁天赦靖行之净2、全双工以太网只能在双绞线和光纤链路上实现；收、发使用了不同的物理信道不再使用CSMA/CD机制，因此传输距离不受时间槽的限制；但要受到信号衰减的影响全双工操作的条件：使用双绞线或光纤；链路两端的设备都必须支持全双工操作；支持全双工的设备包括全双工网卡、网络交换机。把伦蔷色梅菲俱谱蛆饯刃亢耗球褂爱膳珠揉烙食闲潍圆粒谋溶废党即嚏寅第四章_局域网第四章_局域网892、全双工以太网只能在双绞线和光纤链路上实现；把伦蔷色梅菲俱4.4.4千兆位以太网（GigabitEthernet）千兆位以太网产生的背景；千兆位以太网同样保留着传统的100Base-T的所有特征。GigabitEthernet标准的工作是从1995年开始的，1995年11月IEEE802.3委员会成立了高速网研究组；1996年8月成立了802.3z工作组，主要研究使用光纤与短距离屏蔽双绞线的GigabitEthernet物理层标准；1997年初成立了802.3ab工作组，主要研究使用长距离光纤与非屏蔽双绞线的GigabitEthernet物理层标准。工锡坞遵撵壳舔陌虑恋鳖宁诽汕敬婿硷烘进凛辟薯弘喂水徒歼匀拈霞蹲沤第四章_局域网第四章_局域网904.4.4千兆位以太网（GigabitEthernetGigabitEthernet物理层标准一1000Base-SX使用短波长激光作为信号源的网络介质技术，配置波长为770-860nm（一般为850nm）的激光传输器，只能支持多模光纤。1000Base-SX所使用的光纤规格有两种：62.5微米多模光纤使用62.5微米多模光纤在全双工方式下的最长传输距离为275米；50微米多模光纤使用50微米多模光纤，全双工方式下最长有效距离为550米。资臭乳杏诅渡躲推四潭滦沁责怪诞锰擦央挑树即揭孟红迸汝揖淹胰足殴筐第四章_局域网第四章_局域网91GigabitEthernet物理层标准一1000BaseGigabitEthernet物理层标准二1000Base-LX1000Base-LX使用长波长激光作为信号源的网络介质技术，配置波长为1270-1355nm（一般为1300nm）的激光传输器，既可以驱动多模光纤，也可以驱动单模光纤。1000Base-LX所使用的光纤规格为：62.5微米多模光纤、50微米多模光纤、9微米单模光纤。使用多模光纤时，在全双工方式下，最长传输距离可以达到550米；使用单模光纤时，全双工方式下的最长有效距离为3000米。笺卷御遂屉怨阀肚巧蔫陪如穆曰增咖形戈凳元遂钵乐豁怪东蛙钾弛灰扒屿第四章_局域网第四章_局域网92GigabitEthernet物理层标准二1000BaseGigabitEthernet物理层标准三1000Base-CX1000Base-CX是使用铜缆作为网络介质的两种千兆以太网技术之一。1000Base-CX使用了一种特殊规格的高质量平衡屏蔽双绞线，最长有效距离为25米，使用9芯D型连接器连接电缆。1000Base-T1000BaseT使用5类UTP作为网络传输介质的千兆以太网技术，最长有效距离与100Base-TX一样可以达到100米。采用这种技术可以在原有的快速以太网系统中实现从100Mbps到1000Mbps的平滑升级。里骡雅化娜插捎靳搏绷喂奖奋搜灯澈怨芍簇烛弧染谱照郝脉吭卑幕拇涕矮第四章_局域网第四章_局域网93GigabitEthernet物理层标准三1000Base千兆位以太网的特征1000Mb/s，全双工或半双工沿用10Mb/s传统以太网帧格式半双工仍使用CSMS/CD协议兼容10Base-T和100Base-T节点能力的自动协商速率提高到1000Mb/s时的网络跨距问题：为保持兼容，半双工时的最小帧长度仍规定为64字节，导致网络跨距缩短为不足20米，实用价值大大降低！解决方法：1.将时间槽扩展为512字节（是以前的8倍）；“载波延伸”技术：帧长不足512字节时，在其后填充特殊的符号至512字节；（想一想，是否完美？）2“分组突发”技术：允许站点连续发送多个短帧解决短帧较多时网络传输效率低的问题短帧较多时将使网络传输效率大大降低。极端情况下，只有正常时的12%。使用“帧突发”技术后，效率可提高到72%，达到快速以太网的95％。链路两端的节点必须各自向对方通告自己的能力（速度、物理层类型、半/全双工）并自动选择合适的工作模式。诫心娱刑当茬盛蓉爽龟瞻悦肝拆茶堆淄珠沃氏拧纬眉南束抛亩侗邮肚厅磕第四章_局域网第四章_局域网94千兆位以太网的特征短帧较多时将使网络传输效率大大降低。极端情目地地址源地址数据长度数据FCSMAC帧的最小值=64字节载波延伸前同步码加上载波延伸使MAC帧长度=争用期长度512字节在以太网上实际传输的帧长最小帧长仍保持64字节（512位）不变，但规定争用期为512字节（即4096位时间）。当发送一帧时，如果帧长小于512字节，那么物理层将发送一个特殊的“扩展载波”符号序列进行填充，直至帧长达到512字节。6字节8字节6字节2字节4字节载波延伸法霸委别勋妈锅库峪子樊棺卒诫铱栏现扰幅怕令慈磋锥铣贫廉细渡毗迅淄舜第四章_局域网第四章_局域网95目地地址源地址数据长度数据FCSMAC帧的最小值分组突发法当有很多短帧要发送时，第一个短帧用载波扩展的方法进行填充，但随后的一些短帧则可一个接一个地发送，它们之间只需留有必要的帧间最小间隔即可，形成一串分组突发，直至总长达到1500字节或稍多。发送的数据

分组#1RRRRRRRR分组#2

RRRR

分组#3RRR分组#4争用期512字节将突发计时器设定为1500字节载波延伸载波监听

总肌镍累绰膘路唯斑尾熊温硅酪糯奄迢峡臻塑徐笔噶志圭菇脱苛欲午朋戴第四章_局域网第四章_局域网96分组突发法当有很多短帧要发送时，第一个短帧用千兆以太网的应用

氖痴滤斗赚劲壤掉烯魂钟业纳咙谤殆太蚤浩谊驱桔得驼恤帐强正球雹安工第四章_局域网第四章_局域网97千兆以太网的应用

氖痴滤斗赚劲壤掉烯魂钟业纳咙谤殆太蚤浩谊驱4.4.5万兆位以太网万兆位以太网的特征传输速率为10Gb/s；保留了802.3的帧格式、最大帧长度和最小帧长度；不再使用CSMA/CD协议；只能工作在全双工方式；只使用光纤（多模或单模）作为传输介质；支持两种类型的物理层：10Gbit/s局域网物理层和10Gbit/s广域网物理层：多个万兆位以太网可以通过SONET/SDH网络实现广域连接，使用单模光纤时端到端的传输距离可达上百公里。

标准：IEEE802.