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1、第第4章章 局域网局域网第四章第四章 局域网局域网 局域网的特点局域网的特点 IEEE802.3 ETHERNET IEEE802.5 TOKENRING IEEE802.4 TOKEN BUS 网桥网桥第第4章章 局域网局域网局域网局域网(LAN)概述概述局域网的定义局域网的定义 在小区域范围内使多种数据通信设备连在一起进行资在小区域范围内使多种数据通信设备连在一起进行资源共享的通信网络。源共享的通信网络。(IEEE 802) 1. 计算机通信网计算机通信网; 2. 通信设备含计算机、终端、传真机等通信设备含计算机、终端、传真机等; 3. 覆盖地理范围小，不超过几十覆盖地理范围小，不超过几十
2、km。第第4章章 局域网局域网覆盖范围小覆盖范围小房间、建筑物、园区范围房间、建筑物、园区范围高传输速率高传输速率10Mbps1000Mbps低误码率低误码率 10-8 10-10 采用总线、星形、环形拓扑采用总线、星形、环形拓扑双绞线、同轴电缆、光纤双绞线、同轴电缆、光纤为一个单位所拥有，自行建设，不对为一个单位所拥有，自行建设，不对外提供服务外提供服务各站为平等关系而不是主从关系各站为平等关系而不是主从关系 能进行广播或多播能进行广播或多播第第4章章 局域网局域网局域网的关键技术局域网的关键技术拓扑结构（逻辑、物理）拓扑结构（逻辑、物理） 总线型、星型、环型、树型总线型、星型、环型、树型介
3、质访问方法介质访问方法 按协议实现信道共享按协议实现信道共享 CSMA/CD和和Token-passing信号传输形式信号传输形式 基带、宽带基带、宽带第第4章章 局域网局域网LAN典型拓扑结构典型拓扑结构 总线型总线型/树型树型 : 所有结点都直接连接到共享信道所有结点都直接连接到共享信道 星型星型 : 所有结点都连接到中央结点所有结点都连接到中央结点 环型环型 : 结点通过点到点链路与相邻结点连接结点通过点到点链路与相邻结点连接BusStarRingABCCADCBABCAT第第4章章 局域网局域网LAN参考模型参考模型IEEE802委员会制定 1、物理层：透明传输位流，规定信号编码、传输
4、媒体、拓扑结构及、物理层：透明传输位流，规定信号编码、传输媒体、拓扑结构及数据率数据率 2、数据链路层：流量控制、寻址、排序、差错控制等功能、数据链路层：流量控制、寻址、排序、差错控制等功能 3、IEEE 802标准没有单独设立网络层。标准没有单独设立网络层。 4、高层：局域网的高层尚未定义，一般由网络操作系统（、高层：局域网的高层尚未定义，一般由网络操作系统（NOS）来）来实现，如实现，如Unix、Windows NT、Netware等。等。第第4章章 局域网局域网LAN参考模型参考模型网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层逻辑链路控制逻辑链路控制 LLC媒体访问控制媒体访问控制 MA
5、C高层高层 OSI OSI IEEE 802 IEEE 802物理层物理层（）（） （）（） （）（）服务访问点服务访问点SAPSAP由由NOSNOS来实现来实现第第4章章 局域网局域网LAN的数据链路层的数据链路层按功能划分为两个子层：按功能划分为两个子层：LLC和和MAC功能分解的目的：功能分解的目的： 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。开，降低实现的复杂度。 局网特点：共享信道局网特点：共享信道(如总线如总线)。需要解决介质访问。需要解决介质访问控制控制(MAC)问题。分层可以使帧的传输独立于介质问题。分层可以使
6、帧的传输独立于介质和和MAC方法。方法。 LLC： 与介质、拓扑无关；与介质、拓扑无关； MAC：与介质、拓扑相关。：与介质、拓扑相关。第第4章章 局域网局域网主要的主要的LAN标准标准 802.8 802.9 综合话音数据局域网综合话音数据局域网 802.10 可互操作的局域网的安全可互操作的局域网的安全 802.11 无线无线LAN第第4章章 局域网局域网信道共享技术信道共享技术 接入接入 方法方法 集中式控制：轮询集中式控制：轮询 ，主机按顺序逐个，主机按顺序逐个 询问各站是否有数据要发送询问各站是否有数据要发送分散式控制：令牌环网，传递令牌，获得分散式控制：令牌环网，传递令牌，获得 令
7、牌才有权发送数据令牌才有权发送数据 随机接入：站点可随时发送数据，争用信道，易冲突随机接入：站点可随时发送数据，争用信道，易冲突受控接入受控接入 1 1、通过集中器或复用器连接、通过集中器或复用器连接特点：附加设备，集中控制特点：附加设备，集中控制接入方法：顺序扫描查询，或使用中断技术接入方法：顺序扫描查询，或使用中断技术2 2、通过多点接入技术、通过多点接入技术特点：一条公用信道连接所有主机，按协议分配信道特点：一条公用信道连接所有主机，按协议分配信道第第4章章 局域网局域网通过复用器或集中器连接通过复用器或集中器连接主主机机前前端端机机MUXMUXMMMMMMMMMUXMUXT TC CT
8、 TT TT TT TT T第第4章章 局域网局域网用户使用多点接入共享一个公共信道用户使用多点接入共享一个公共信道主机对公用信道的共享进行集中控制主机对公用信道的共享进行集中控制信道的共享采用分散式控制信道的共享采用分散式控制第第4章章 局域网局域网随机接入技术随机接入技术:CSMA和和CSMA/CDCSMA：载波监听多点访问：载波监听多点访问 工作原理：发送前监听。工作原理：发送前监听。 附加硬件装置，每个站点在发送数据之前要监听信道上是否有附加硬件装置，每个站点在发送数据之前要监听信道上是否有 数据在传送。若有，则此站暂停发送，等待一段时间后重试数据在传送。若有，则此站暂停发送，等待一段
9、时间后重试 载波监听策略：载波监听策略： 非坚持非坚持CSMA：一旦监听到信道忙，就不再监听；延迟一个随机：一旦监听到信道忙，就不再监听；延迟一个随机 时间后再次监听。时间后再次监听。 坚持坚持CSMA： 监听到信道忙时，仍继续监听，直到信道空闲监听到信道忙时，仍继续监听，直到信道空闲第第4章章 局域网局域网 1-坚持坚持CSMA：一听到信道空闲就立即发送数据（以概率：一听到信道空闲就立即发送数据（以概率1发送）发送） p-坚持坚持CSMA：听到信道空闲时，以概率：听到信道空闲时，以概率p发送数据，发送数据，即以概率即以概率1-p延迟一段时间后再发送延迟一段时间后再发送 性能：轻载时，性能：轻
10、载时，1坚持坚持CSMA吞吐量最大；吞吐量最大； 重载时，非坚持重载时，非坚持CSMA吞吐量最大。吞吐量最大。 缺点：由于传播时延的存在，冲突不可避免缺点：由于传播时延的存在，冲突不可避免坚持坚持CSMA：站站A A站站B B B B监听到信道空闲，发送监听到信道空闲，发送A A监听到信道空闲监听到信道空闲发送发送 为为A A、B B之间的传播时延之间的传播时延第第4章章 局域网局域网CSMA/CD：带冲突检测的载波监听多点：带冲突检测的载波监听多点访问访问 退避算法：以截断二进制指数类型，来决定重发时延退避算法：以截断二进制指数类型，来决定重发时延 从从 0 0, 1, 2, ., 2, 1
11、, 2, ., 2k-1 k-1 中随机取一个数中随机取一个数r r， 重发时延重发时延 = r = r 基本重发时延基本重发时延 其中其中 k = min k = min 重发次数，重发次数，10 10 动态退避算法动态退避算法 工作原理：边发送边监听。若监听到冲突，则冲突双方都立即工作原理：边发送边监听。若监听到冲突，则冲突双方都立即停止发送。信道很快空闲，从而提高效率。停止发送。信道很快空闲，从而提高效率。 1-1-坚持的：监听到信道空闲就立即发送数据，坚持的：监听到信道空闲就立即发送数据， 并继续监听；并继续监听； 若监听到冲突，则立即放弃发送若监听到冲突，则立即放弃发送 站点检测到冲
12、突后，往往发送人为干扰信号，强化冲突，站点检测到冲突后，往往发送人为干扰信号，强化冲突，以以通知其通知其他站点他站点第第4章章 局域网局域网冲突检测（冲突检测（CD）l 原因：有两个以上站点同时发送帧原因：有两个以上站点同时发送帧 l 站点在发送帧的同时，检测信道是否冲突站点在发送帧的同时，检测信道是否冲突l 检测方法：检测方法： 1. 1. 比较接收到的信号电压的大小比较接收到的信号电压的大小 2. 2. 检测曼彻斯特编码的过零点检测曼彻斯特编码的过零点 3. 3. 比较接收到的信号与刚发出的信号比较接收到的信号与刚发出的信号第第4章章 局域网局域网 1、IEEE 802.3，即使用，即使用
13、1坚持的坚持的CAMA/CD协议的协议的LAN标标准，数据率从准，数据率从1M到到10M (现已发展到现已发展到1000M)，支持多种传输媒体。，支持多种传输媒体。第第4章章 局域网局域网IEEE 802.3 规范规范第第4章章 局域网局域网802.3布线介质标准布线介质标准10Base5 粗同轴粗同轴10Base2 细同轴细同轴10BaseT 双绞线双绞线 10BaseF MMF100BaseT 双绞线双绞线100BaseF MMF/SMF1000BaseX 屏蔽短双绞线屏蔽短双绞线/MMF/SMF1000BaseT 双绞线双绞线10 Base 5第第4章章 局域网局域网10BASE5 p1
14、04 图图4-9粗同轴电缆，可靠性好，抗干扰能力强粗同轴电缆，可靠性好，抗干扰能力强分插头：插入电缆分插头：插入电缆收发器：发送收发器：发送/接收接收, 冲突检测冲突检测, 电气隔离，超长控制电气隔离，超长控制AUI：连接件单元接口：连接件单元接口总线型拓扑，用于网络骨干连接总线型拓扑，用于网络骨干连接最大段长度最大段长度 500米米每段最多站点数每段最多站点数 100两站点间最小距离两站点间最小距离 2.5米米网络最大跨度网络最大跨度 2.8公里公里 转发器转发器/中继器的作用：扩充信号传输距离。将中继器的作用：扩充信号传输距离。将信号放大并整形后再转发，消除信号传输的信号放大并整形后再转发
15、，消除信号传输的 失真失真和衰减。和衰减。 是物理层设备是物理层设备第第4章章 局域网局域网10BASE2 段最大长度段最大长度 185m每段最多站点数每段最多站点数 30两站点间最短距离两站点间最短距离 0.5 m网络最大跨度网络最大跨度 925 m 第第4章章 局域网局域网10BASETNIChub段最大长度段最大长度 100m第第4章章 局域网局域网 10BASEF 使用光纤进行长距离连接，最适于建筑物间的连接。使用光纤进行长距离连接，最适于建筑物间的连接。 10Broad36 使用使用75 电缆连接，拓扑结构为树形电缆连接，拓扑结构为树形 用于宽带用于宽带LAN第第4章章 局域网局域网
16、多个网段互连多个网段互连第第4章章 局域网局域网收发器的特点收发器的特点从计算机经收发器电缆得到数据向同轴电缆发送，或反从计算机经收发器电缆得到数据向同轴电缆发送，或反过来，从同轴电缆接收数据经收发器电缆送给计算机；过来，从同轴电缆接收数据经收发器电缆送给计算机；检测在同轴电缆上发生的数据帧的冲突；检测在同轴电缆上发生的数据帧的冲突；在同轴电缆和电缆接口的电子设备之间进行电气隔离；在同轴电缆和电缆接口的电子设备之间进行电气隔离；当收发器或所连接的计算机出故障时，保护同轴电缆不当收发器或所连接的计算机出故障时，保护同轴电缆不受其影响。受其影响。第第4章章 局域网局域网集线器的特点集线器的特点 使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各工作站仍然使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各工作站仍然共享逻辑上的总线，而使用的还是共享逻辑上的总线，而使用的还是CSMA/CD协议。协议。一个集线器有许多端口，每个端口通过一个集线器有许多端口，每个端口通过RJ-45插座用两对双绞插座用两对双绞线与一个工作站上的网卡相连。因此，一个集线器很像一个多端线与一个工作站上的网卡相连。因此，一个集线器很
