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文档简介
数据通信与计算机通信
第三部分计算机网络
数据通信与计算机通信
主要内容
・第七章分组网
•第10章计算机网络及internet
.第11章宽带接入网
・第12章宽带综合IP网
CQUPT
数据通信与计算机通信
CQUPT
数据通信与计算机通信
局域网技术
以太网标准:IEEE802.3
数据通信与计算机通信
重
邮
逸
夫楼层接入交换机
楼
四
301302303304305306
楼
办
公
室
楼层接入父换机
典型的二层交换网络
CQUPT
数据通信与计算机通信
局部进一步观察:
引出的问题:
1.局域网采用什么样的网络结构和技术?
2.局域网采用什么样的传输媒介和网络设备?
3.局域网中的网络设备又是怎样实现数据通信的?
(信道共享?)
4.局域网通信技术的标准又是什么?
5.学了局域网技术有什么用?
一局域网研究的就是这些内容
CQUPT
数据通信与计算机通信
本章重点
・局域网的特点及主要拓扑结构
・以太网是最常用最常见的局域网技术
・以太网技术标准:IEEE802.3
・带宽、吞吐量、时延、MAC地址
・网卡、集线器和以太网交换机
・虚拟局域网VLAN
・无线局域网
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数据通信与计算机通信
4.1概述
局域网(LAN)最主要的特点:网络为一个单位所拥有,且地理范围和
设备数目均有限。
4.1.0LAN的特点
/覆盖范围小
房间、建筑物、园区范围
距离W数km
/高传输速率
1Mbps〜1000Mbps
/低误码率
10-8〜1O10
,采用总线、星形、环形拓扑
,一般仅包含OSI参考模型的低二层
功能
,协议简单、结构灵活、建网成本
低、周期短、便于管理和扩充
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数据通信与计算机通信
4.1.1局域网的标准与参考模型
局域网的数据链路层:
.为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准,
IEEE802委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子
层:
-逻辑链路控制LLC子层
-媒体接入控制MAC子层。
.MAC子层:处理多种局域网物理接入方式,与接入的传输
媒介和网络结构有关;
•LLC子层:与传输媒体无关,处理相邻实体间数据链路
的控制,不管采用何种协议的局域网对LLC子层来说都
是透明的;
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数据通信与计算机通信
局域网对LLC子层是透明的
网络层网络层
LLCLLC
逻辑链路控制数据
媒体接入控制MAC局域网VMAC链路层
物理层物理层
站点1站点2
对局域网技术,我们一般研究的就是MAC和物理层的技术
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数据通信与计算机通信
局域网IEEE802参考模型
OSI参考模型IEEE802参考模型
服务访问点SAP
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数据通信与计算机通信
IEEE802标准间关系
8。210安全与加密
802.1系统结构与网络互连
逻辑链路控制子层
802.2LLC子层
802.3802.4802.5802.6802.9802.11
Token802.12顺子层
CSMA/CDToken城域网语音数无线
100VG-
BusRing据综合局域网
AnyLAH
物理层物理层物理层物理层局域网物理层
802.7宽带技术
802.8光纤技术
IEEE802各标准之间的关系
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数据通信与计算机通信
4.1.2MAC层的功能
•功能:负责实现局域网连接的两个设备间基于包
的无连接传输,其功能包括成帧、寻址和检错等
功能:
-提供以帧为单位的包的数据传输(成帧);
-提供基于无连接的数据传输;
-提供帧的检错功能;
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数据通信与计算机通信
成帧的作用:
(a)比特流:控制信息和数据无法区分
(b)成帧:控制信息和数据可以区分
图4.2成帧的作用
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数据通信与计算机通信
无连接的数据传输:
C]□
图4.3MAC层:无连接的分组传输方式
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4.1.3局域网的拓扑结构
环形网树形网
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以太网是最常用最常见的局域网技术
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42以太网:IEEE802.3
4.2.1以太网的发展历史
最早的采用共享媒体的争用型网络ALOHA
70年代中期由XeroxPaloAlto研究中心提出,数据率为2.94M,
称为Ethernet(以太网)。
•经DEC,IntelandXerox公司改进为10M标准(DIX标准)。
•1985年定名为IEEE8023即使用CAMA/CD协议的LAN标准,数
据率从1M到10M(现已发展到1000M),支持多种传输媒体。
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数据通信与计算机通信
以太网的标准:
-EthernetV2是世界上最早的以太网标准协
议。
-目前IEEE802.3为以太网标准。
-EthernetV2协议与IEEE802.3标准只有很小的
差别,可以将802.3局域网简称为“以太网”。
-EthernetV2是目前广泛使用的以太网协议。
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4.2.2网络接口和传输媒介
1、物理层规范
IEEE802.3规定了以太网的MAC层和物理层,其中物理层规定了其接口
特性和传输媒介,其规范名称的简写格式包括三部分:
传输速率(Mbps)+信号方式(基带还是频带)+传输距离(或介质类型)
10Base5
数据率(Mbps)基带或宽带
Base,Broad
段最大长度(百米)或
介质类型(T,F,X)
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数据通信与计算机通信
表4-1以太网物理层规范介质和接口比较
速度
名称(Mbps拓扑介质接头
)
10Base510总线型粗同轴电缆AUI
10Base210总线型细同轴电缆BNC
3、4、5类非屏蔽
10Base-T10星型RJ-45
双绞线2对
100Base-TX100星型5类非屏蔽双绞线,2对RJ-45
1000Base-T1000星型5类屏蔽双绞线,4对RJ-45
1000Base-SX1000星型多模光纤SC
1000Base-LX1000星型单模光纤
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数据通信与计算机通信
2、物理层规范双绞线和RJ-45插头
常用的网线是5类非屏蔽双绞线缆(UTP)
RJ-45接头(水晶头)和线缆
图4.5RJ-45的插孔和接头
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数据通信与计算机通信
网卡端接头集线器端接头
wo(白橙)
1TD+_____-1RD+
0(橙)
2TD------一2RD-
wg(白绿)
3RD+--------3TD+
bl(蓝)
4I__4
5wbl(白蓝)_5
g(绿)
6RD------___6TD-
7wbr(白褐)_7
8br(褐)8
图4.6直通线缆:网卡和集线器的连接
CQUPT0
数据通信与计算机通信
CQUPT0
数据通信与计算机通信
小知识点
・计算机与集线器(交换机)之间采用直
通线缆连接;
・计算机和计算机的网卡直接连接,或者
集线器和集线器间的连接采用交叉线
缆;
・1000BASE-T吉比特以太网中一般采用屏
蔽双绞线缆(STP);
・10OOBase-SX和10OOBase-FX中分别采用
多模光纤和单模光纤做传输媒介,一般
使用两根光纤,一根用于发送信号,
CQUPT根用于接收信号;
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4.2.3以太网MAC层控制协议:
CSMA/CD
引出:最初的以太网采用总线型拓扑
匹配电阻(用来吸收总线上传播的信号)匹配电阻
只有D接受
B发送的数据
ABCDE
不接受B向D不接受|不接受|
发送数据>.__________________________________ZX_______________________/
总线型拓扑
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以太网的广播方式发送
•总线上的每一个工作的计算机都能检测到
B发送的数据信号。
•由于只有计算机D的地址与数据帧首部写
入的地址一致,因此只有D才接收这个数
据帧。
•其他所有的计算机(A,C和E)都检测到
不是发送给它们的数据帧,因此就丢弃这
个数据帧而不能够收下来。
.具有广播特性的总线上实现了一对一的通
信。
CQUPT
数据通信与计算机通信
引申开来:总线型一一共享信道
(a)总线型拓扑
(b)星型拓扑
图4.9采用共享信道的以太网
CQUPT
数据通信与计算机通信
共享信道的网络中,需要解决两个问题:
.如何确定接收到的数据帧是发给自己的,又是谁发出的?
-给每个设备编地址(MAC地址)
.如何在所有网络设备(网元)中分配信道的使用权?
-一种协商的信道分配策略
-多址接入技术
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数据通信与计算机通信
动态多址接入技术
•随机接入
-ALOHA
-SlottedALOHA
-CSMA
-CSMA-CD
•调度控制接入
—轮询(Polling)
-令牌(Token)
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数据通信与计算机通信
协商的信道分配策略一一CSMA/CD
载波侦听多路访问/冲突检测
•CSMA/CD表示CarrierSenseMultipleAccess
withColIisionDetectiono
.“载波侦听”是指每一个站在发送数据之前先要
检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据,
如果有,则暂时不要发送数据,以免发生碰撞。
-总线上并没有什么“载波”。因此,“载波监听”就
是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的数
据信号。
.“多路访问”表示许多计算机以多点接入的方式
连接在一根总线上。
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数据通信与计算机通信
冲突检测
.“冲突检测”就是计算机边发送数据边检测信道
上的信号电压大小。
・当几个站同时在总线上发送数据时,总线上的信
号电压摆动值将会增大(互相叠加)。
・当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门
限值时,就认为总线上至少有两个站同时在发送
数据,表明产生了碰撞。
.所谓“碰撞”就是发生了冲突。
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数据通信与计算机通信
检测到碰撞后
.在发生碰撞时,总线上传输的信号产生了严重的失
真,无法从中恢复出有用的信息来。
•每一个正在发送数据的站,一旦发现总线上出现了
碰撞,就要立即停止发送,免得继续浪费网络资
源,然后等待一段随机时间后再次发送。
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回退
.发生碰撞的站在停止发送数据后,要推迟(退避)
一个随机时间才能再发送数据。
.这个随机的时间是由一个算法确定的。
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数据通信与计算机通信
CSMIA/CD工作原理总结:
工作原理:发送前先监听信道是否空闲,若空闲则立
即发送数据。在发送时,边发边继续监听。若监听
到冲突,则立即停止发送。等待一段随机时间(称为
退避)以后,再重新尝试。
CSMA/CD可归结为四句话:
发前先侦听,空闲即发送,
边发边检测,冲突时退避。
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数据通信与计算机通信
赚检测的过程
仔细看一下碰撞检测过
.当某个站监听到总线是空闲时,也可能总线并非
真正是空闲的。
•A向B发出的信息,要经过一定的时间后才能
传送到Bo
•B若在A发送的信息到达B之前发送自己的信
息,则必然要在某个时间和A发送的帧发生碰
撞。
•碰撞的结果是两个帧都变得无用。
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数据通信与计算机通信
单程端到端
传播时延记为7
发送数据f=T-5
B检测到
发送数据
碰撞
f=T-5/2
发生碰撞
f=2T-5
A检测到
发生碰撞
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数据通信与计算机通信
争用期的长度
・争用期:即最长的抢占时间段,2工;
・以太网取51.2pis为争用期的长度。
•对于10Mb/s以太网,在争用期内可发送512bit
(二10*106*),即64字节。
•以太网在发送数据时,若前64字节没有发生冲
突,则后续的数据就不会发生冲突。
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数据通信与计算机通信
最短有效帧长
•如果发生冲突,就一定是在发送的前64字节
之内。
•由于一检测到冲突就立即中止发送,这时已经
发送出去的数据一定小于64字节。
•以太网规定了最短有效帧长为64字节,凡长
度小于64字节的帧都是由于冲突而异常中止
的Oo
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数据通信与计算机通信
最大帧长度
.为了保证信道使用的相对公平性,让更多的站能
抢占到信道,规定了最大帧长度;
・超过了最大帧长度就需要分多次完成;
.以太网规定了数据帧中传送数据的最大长度为
1500字节。
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帧间最小间隔
•帧间最小间隔为9.6Rs,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9.6
.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。
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4.2.4以太网的帧格式
66246〜15004
802.3
MAC帧目地地址源地址长度/类型数据FCS
小于1500时表示长度
大于1500时表示类型
2字节
这个时候与Ethernet
V2完全一致
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数据通信与计算机通信
以太网V2的MAC帧格式
以太网V2
MAC帧1
CQUPT
数据通信与计算机通信
以太网V2的MAC帧格式
CQUPT
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CQUPT
数据通信与计算机通信
以太网V2的MAC帧格式
CQUPT
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以太网V2的MAC帧格式
当传输媒体的误码率为1x108时,
MAC子层可使未检测到的差错小于1x10-14。
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。
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数据通信与计算机通信
以太网V2的MAC帧格式
在帧的前面插入的8字节中的第一个字段共7个字节,
是前同步码,用来迅速实现MAC帧的比特同步。
第二个字段是帧开始定界符,表示后面的信息就是MAC帧。
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数据通信与计算机通信
4.2.5MAC地址
•在局域网中,硬件地址又称为物理地址,或MAC
地址。
•这个地址其实就是给每个站点的编号:用于表示
数据帧该谁接收,是谁发送的。
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第1字节第6字节
十六进制表示的EUL48地址:AC-DE-48-00-00-80
二进制表示的EUI-48地址:
机构惟一标志符OUI扩展标志符y
字节顺序/第1第2第3第4第5第6'、、、、、
高位在前1010110011101111061001oooboooooooloooooooo10000000
II_____________屋____________________
最局位最低彳最局位最低位
白土峪、皂
取无友送I/G比特最后发送
如果MAC地址中48位都是“1”,则是广播地址,代表局域网中所有设备。
在WindowsXP系统下“开始”菜单中点击“运行”,键入“cmd”命公
后进入命令窗口,键入"ipconfig命令可查看MAC地址。■
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4.3以太网技术和交换
4.3.1网卡
・网卡地址:即网卡的物理地址或称为MAC地址,出厂时固化
在网卡硬件中;
■网卡功能:网卡是PC接入局域网的设备,具有局域网的物理
层和MAC层功能;
・网卡接口:网卡上有一个RJ45的网络接口
■网卡工作状态:网卡通过指示灯指示当前的工作状态
■网卡主要可配置的参数:
1)全双工/半双工
2)传输速率(仅10/100Mbps双速网卡可选)
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网卡的配置
BroadcoaNetStreae57xxGigabitControll...
常规验证局电
连接时使用:
畔BroadcomNetXtreme57xxGigabi配置位).
此连接使用下列项目(Q):
H^Microsoft网络客户端A
叼园Microsoft网络的文件和打印机共享
yiV^NetworkMonitorDriverv
<>
安装国).卸载@)I属性L)
说明
允许您的计菖机访问Microsoft网络上的资源。
□连接后在通知区域显示图标世)
回此连接被限制或无连接时通知我迪)
确定取消
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数据通信与计算机通信
4.3.2集线器HU
■本质:工作于物理层,可认为它是将总线折叠到铁盒子中
的集中连接设备;
■功能:将某个端口收到的信号经过整形放大后再通过所有
其它的端口发送出去;
■由集线器组成的网络拓扑:星形网络;
■端口:通常有4到24个RJ・45端口,另外有一个RJ-45上联
口用于同其它集线器或者交换机连接;
■分类:根据端口速率分为10M,100M和10M/100M自适应
集线器;
■结构:目前主要是独立式结构;
1F菅;品虻王i
TWill]
CQUPT
数据通信与计算机通信
用集线器搭建简单的网络
以1台服务器,3台PC机为例:
■1台HUB
・4块245接口的网卡(独立网卡)HUB
CQUPT
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冲突域
•在共享式网络中,同一时刻,只能有一个设备发送数据,如
果两个以上设备同时发送就会发生冲突,即共享式网络中的
设备处于同一个“冲突域”。
•冲突域:指以太网中已发生冲突的帧还能在其中继续传播的
网络区域。
•由集线器组成的网络就是“共享式”网络,因此这个网络中
的设备包括集线器都属于同一个“冲突域”。
简单一点:冲突域就是存在冲突的区域。
共享式网络肯定存在冲突。
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广播域
.我们把一个目的地址为广播地址(48位MAC地址全为1)
的数据帧(广播报文)在一个网络里能到达的传播范围
称为这个网络的广播域。
.简单一点:广播域就是在一个网络里进行广播时能到达
的范围。
.由集线器组成的网络,默认情况下属于同一个广播域。
即在这个网络中,任何一台机子发送的广播报文能被其
他所有机子收到。/
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数据通信与计算机通信
4.3.3交换机(以太网)
1、问题的引出
图4.16分解冲突域
D同一个冲突域内网络设备越少越好;
2)不同冲突域之间怎么实现互连?
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数据通信与计算机通信
互连的办法
.如果用集线器实现互连,两个冲突域又合成了一个冲突
域;
•用交换机实现互连可以解决这个问题;
•交换机一般有多个端口,每个端口可以连接一个独立的
冲突域;
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数据通信与计算机通信
交换机
交换机只能分隔冲突域,但不能分隔广播域
CQUPT
数据通信与计算机通信
交换机的基本功能
.交换机的基本功能就是过滤和转发数据帧:
当一个数据帧到达交换机的一个端口,
-过滤:如果经过判断这个数据帧的目的网元在该端口所连
接的冲突域内,则交换机放弃对该帧的进一步处理(同一
冲突域内的目的网元可直接收到该帧);
-转发:如果检测到数据帧目的地址不在该端口连接的冲突
域内,则交换机通过内部线路将数据帧转发到通往目的网
元所在冲突域的端口。
-广播:当交换机无法判断该数据帧的目的地址时,将该数
据帧广播到除接收端口外的其他所有端口。
CQUPT
数据通信与计算机通信
图4.17数据帧的过滤和转发
CQUPT0
数据通信与计算机通信
以太网交换机转发数据的依据
A交换机工作在数据链路层上。交换机的端口数多,并且速度快。
•交换机内维护着一张地址表,将各端口同与
之相连的节点(MAC)地址关联起来。它是数
据帧转发的依据。
CQUPT
数据通信与计算机通信
端口地址表的生成
1、手工创建;
2、动态生成:学习源地址
竞录A1地址,向所有端口广播发送A1发给A2黔
据帧
DA2
□□
5
图4.19A1向A2发帧,
CQUPT
数据通信与计算机通信
图4.20A2回复A1,交换机学习地址A2
CQUPT
数据通信与计算机通信
测试题:网络拓扑如上图,假设所有设备刚启动,交换机端口地址
表为空,试问每经过以下一次数据包发送过程,端口地址表发生什么
变化,交换机怎么处理该数据包(不考虑应答情况)。
①A1
②A3A2
B1
③B2A2
④B1B3序号端口地址表交换机对数据包处理
⑤A4B4
1
2
3
4
5
若考虑应答情况呢?
CQUPT或
数据通信与计算机通信
•如果网元增加、减少或从一个冲突域转移到另一
个冲突域怎么办?
-交换机在接收到一个帧时,如果其源地址已经记
录在端口-地址表中,就将该表项更新一次,并记
录下更新的时间。
-交换机会不断检查所有表项,如果某个表项在某
个固定时间段内没有被更新,则就会被删除。
CQUPT
数据通信与计算机通信
交换机的工作模式:
.交换机可以同时在多个端口之间建立逻辑通道,允许多个端
口间互不干扰地进行数据交换;
•交换机各个端口间可以通过其内部的矩阵自由地交换数据,
因此可以同时收发数据,实现全双工;
.在全双工模式下,网元发送数据再也不需要监听、再也不会
发生数据冲突了,它们以独占的方式进行数据交换,因此这
种交换方式又被称为“独占式交换”,与“共享式”相对
应。这时检测冲突的随机侦听模式失去了意义,最短帧长也
失去了它的意义。即全双工模式下,交换机不再需要MAC层的
控制协议。
•然而,由于共享式的集线器尚未被完全淘汰,因此以太网的
帧结构、争用信道协议、最小帧长的规定仍然保持了原状
CQUPT
数据通信与计算机通信
交换机的三种转发方式
■直通交换方式
因为转发仅依赖于目的地址DA,所以只要收到帧的前6个字节(DA
字段),就可查表找出目的端口并转发。
•优点:速度快、交换延迟小;
•缺点:无法进行差错校验,帧错误会扩散到目的网段;
■存储转发方式
整个帧完整接收并存储到缓冲区,对整个帧进行差错检验,然后再
查表找出目的端口并转发。
•优点:进行差错校验,错误不会扩散到目的网段;
•缺点:交换延迟比较大;
CQUPT
数据通信与计算机通信
■折中交换方式(无碎片直通方式)
上面两种方式的折衷。
接收了一帧的前64字节后,再查表找出目的端口并转发
:•帧出错的主要原因是冲突,而以太网的帧至少为64B,
・・・<64字节的帧必然是冲突造成的帧碎片(错误帧)
优点:交换速度较快,并且降低了错误帧转发的概率;
缺点:长度大于64字节的错误帧仍会转发,转发延时高
于直通式;
CQUPT
数据通信与计算机通信
使用交换机带来的好处
•分割冲突(碰撞)域——减少了冲突
•允许建立多个连接——提高了网络总体带宽
•减少每个网段中的站点数——提高了站点平均拥有带宽
■允许全双工连接——提高带宽
CQUPT0
数据通信与计算机通信
交换机的两种用法(以100Mbps为例):
(1)端口下接站点:站点独占工00Mbps带宽
(2)端口下接网段:网段中所有站点共享工00Mbps带宽
数据通信与计算机通信
用以太网交换机扩展局域网
Web.
服务器二100Mb/s路由器至因特网
以太网100Mb/s
100Mb/s交换机
电子邮件二
二系三系
服务器一系
集线器集线器(ft^J100BASE-T
CQUPT0
数据通信与计算机通信
交大计教中心网络结构
1000MbpsFiber10MbpsUTP
100Mbps100MbpsUTP(连接校园网)
UTP
CQUPT
数据通信与计算机通信
测试题:一机房中需构建简单的以太局域网。已知:需要连网的PC
有50台(内置网卡),服务器1台(内置双网卡)。PC成排放置,最远
的间距30米,最近的间距为1米。服务器单独放置,距最近的PC为5米。
试回答:
(1)采用什么设备(集线器或交换机)组网?
设备个数=?,其端口数=?
(2)双绞线数量=?(精确到50米)
(3)RJ45接头个数=?
(4)画出网络结构图,简单标注设备参数,双绞线类型
(直通线,交叉线)。
CQUPT0
数据通信与计算机通信
4.4虚拟局域网
.VLAN技术简介
•VLAN分类
•VLAN标准
.VLAN中的帧封装
CQUPT
数据通信与计算机通信
VLAN的产生原因一广播风暴
CQUPT
数据通信与计算机通信
通过路由器将网络分段
路由器
CQUPT
数据通信与计算机通信
通过VLAN划分广播域
市场部
CQUPT
数据通信与计算机通信
441VLAN技术简介
•虚拟局域网VLAN是由一些局域网网段构成的与物
理位置无关的逻辑组。
-这些网段具有某些共同的需求。
—每一个VLAN的帧都有一个明确的标识符(VLAN
ID),指明发送这个帧的工作站是属于哪一个
VLANo
.虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服
务,而并不是一种新型局域网。
.虚拟局域网技术主要用于交换式网络上的安全隔
离,防止广播风暴。
.虚拟局域网基本原理:不同VLAN之间不能互通,
-VLAN内部能通信,VLAN和普通局域网之间不能
CQUPT通。
数据通信与计算机通信
以太网/1A
O4B
交换机3
I—I।_।
;;;:VLAN
VLAN1VLAN23
IC
以太网「B2
交换机An
以太网二
交换机门,
\---------»A1
[以太一
三个虚拟局域网VLAN1?VL
7交换机和VLAN3的构成
CQUPT
数据通信与计算机通信
4.4.2VLAN的主要分类
•基于端口的VLAN:
基于端口划分VLAN,就是按交换机端口定义VLAN成员,每个端口
只能属于一个VLAN,这是一种最通用的方法。这种方法配置简单,在
配置好VLAN以后,再为交换机端口分配一个VLAN,使交换机的端口成
为某个VLAN的成员。
•基于MAC地址的VLAN:
由于只有网卡才分配有MAC地址,因此按MAC地址来划分VLAN实际
上是将某些工作站和服务器划属于某个VLAN。事实上,该VLAN是一些
MAC地址的集合。
•基于第3层的VLAN:
这种方法允许按照网络层协议类型(TCP/IP、IPX、DECNET等)组
成VLAN,也可以按网络地址(如TCP/IP的子网地址)定义VLAN成员。
这种方法的优点是有利于组成基于应用的VLAN。
•现在普遍使用的是基于端口的VLAN。
CQUPT0
数据通信与计算机通信
基于端口的VLAN
VLAN表
端口所属VLAN
Port1VLAN5
Port2VLAN10
■................
Port7VLAN5
■■■■■■■■■■■■
Port10VLAN10
主机A主机B主机C主机D
CQUPT
数据通信与计算机通信
基于MAC地址的VLAN
VLAN表
以太网交换机MAC地址所属VLAN
MACAVLAN5
MACBVLAN10
MACCVLAN5
MACDVLAN10
主机A主机B主机C主机D
MACAMACBMACCMACD
CQUPT
数据通信与计算机通信
基于协议的VLAN
以太网交换机
VLAN表
主机A主机B主机C主机D
使用IPX协议运行IP协议使用IPX协议运行IP协议
CQUPT0
数据通信与计算机通信
基于子网的VLAN
以太网交换机
VLAN表
CQUPT
数据通信与计算机通信
4.4.3VLAN标准
•IEEE802.1Q
IEEE执行委员会于1996年制定的一种VLAN
互操作性的标准,规定VLAN中MAC帧的格式,
帧发送及校验,回路检测,对服务质量
(Q0S)参数的支持以及对网管系统的支持等
方面的标准;
•IEEE802.10VLAN标准
一个0SI第二层的协议,包括了验证和加
密等机制,其目的是在数据链路层内安全地交
换数据;经过802.10协议处理过的MAC帧,实
际只是在MAC的帧头和数据区之间插入了一个
802.10报头,用该报头中的一个域作为VLAN
的标志域;
CQUPT
数据通信与计算机通信
IEEE802.1Q概述
I
E
E
E
8
0
2
.
1
Q
CQUPT
数据通信与计算机通信
4.4.4VLAN的帧格式
CQUPT0
数据通信与计算机通信
重要概念回顾
•CSMA/CD一般用于共享式网络的MAC子层控制;
•设备(集线器和交换机)可工作于半双工模式和全双工模式:
-工作于半双工模式时,采用CSMA/CD对共享信道进行控制;
-工作于全双工模式时,独享信道,不需控制协议;
•集线器(hub)内部是总线型结构(实质),其构成的网络是星
型拓扑(外观);
•集线器一般工作于半双工模式;
.交换机一般工作于全双工模式;
•集线器和交换机组成局域网默认下是同一个广播域,可采用VLAN
技术进行广播域的分割。(采用路由器设备同样可以实现广播以
的分割)
CQUPT
数据通信与计算机通信
补充:高速以太网
1.100BASE-T以太网
•速率达到或超过100Mb/s的以太
网称为
•在双绞线上传送100Mb/s基带信
号的星型拓扑以太网,仍使用IEEE
02.3的CSMA/CD协议。100BASE-T
以太网又称为快速以太网(Fast
Ethernet)。
CQUPT
数据通信与计算机通信
100BASE-T以太网的特点
.可在全双工方式下工作而无冲突发生。
•MAC帧格式仍然是802.3标准规定的。
.保持最短帧长不变,但将一个网段的最大电缆长度减
小到100mo
.帧间时间间隔从原来的9.6pis改为现在的0.96
|LlSo
CQUPT
数据通信与计算机通信
2.千兆以太网
.允许在1Gb/s下,全双工和半双工两种方式工作。
•使用802.3协议规定的帧格式。
.在半双工方式下使用CSMA/CD协议。
•与10BASE-T和100BASE-T技术向后兼容。
千兆以太网的物理层:
.1000BASE-X基于光纤通道的物理层
•1000BASE-T使用4对5类线UTP
CQUPT
数据通信与计算机通信
以太网交换机在大中小企业机构中组网示意图
Qinternet
企业总部
r
iManager5OOt
3526/3526E
,3526/3526E
30503050分支机构
2403H
CQUPT
数据通信与计算机通信
万兆以太
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