1、20211q第五章第五章 计算机局域网计算机局域网5.1 5.1 局域网的特点及类型局域网的特点及类型5.2 5.2 局域网的层次结构局域网的层次结构5.3 5.3 以太网及介质访问控制方法以太网及介质访问控制方法5.4 5.4 令牌环网及介质访问控制方法令牌环网及介质访问控制方法5.5 5.5 局域网资源共享模式局域网资源共享模式5.6 5.6 虚拟局域网虚拟局域网5.7 5.7 无线局域网无线局域网202125.1 5.1 局域网概述局域网概述 局域网的概念局域网的概念局域网局域网(Local Area Network)(Local Area Network)是在一个是在一个局部的地理范围
2、内局部的地理范围内(如一个学校、工厂和如一个学校、工厂和机关内机关内)，将各种计算机、外部设备和数，将各种计算机、外部设备和数据库等互相联接起来组成的计算机通信据库等互相联接起来组成的计算机通信网，简称网，简称LANLAN。20213202145.1 5.1 局域网的特点及类型局域网的特点及类型局域网形成与发展：局域网形成与发展：回忆：局域网的快速发展由哪两个因素促成的？回忆：局域网的快速发展由哪两个因素促成的？9090年代局域网发展更加迅速。年代局域网发展更加迅速。20215办公室简单局域网办公室简单局域网202165.1 5.1 局域网的特点及类型局域网的特点及类型 特点特点 覆盖范围小覆
3、盖范围小 房间、建筑物、园区范围房间、建筑物、园区范围 距离距离25km25km 高传输速率高传输速率 10Mb/s10Mb/s1000Mb/s1000Mb/s 低误码率低误码率 1010-8-8 1010-11-11 拓扑：总线型、星形、环形拓扑：总线型、星形、环形 介质：介质：UTPUTP、FiberFiber、COAXCOAX 私有性：自建、自管、自用私有性：自建、自管、自用202175.1 5.1 局域网的特点及类型局域网的特点及类型5.1.1 5.1.1 局域网的优点局域网的优点 具有较高的数据通信速率。现在常见的以太网的具有较高的数据通信速率。现在常见的以太网的数据传输速率为数据传
4、输速率为100Mbps100Mbps或或1000Mbps1000Mbps。从一个站点可以访问全网，从而方便地共享昂贵从一个站点可以访问全网，从而方便地共享昂贵的外部设备、主机以及软件、数据等资源。的外部设备、主机以及软件、数据等资源。构建局域网时一般不使用公用通信线路，而是自构建局域网时一般不使用公用通信线路，而是自行布设专用线路。行布设专用线路。系统易于扩展和演变，各类设备的位置可以灵活系统易于扩展和演变，各类设备的位置可以灵活调整。调整。系统具有可靠性和开放性，局域网的体系结构符系统具有可靠性和开放性，局域网的体系结构符合合ISOISO的的OSIOSI标准，能与任何符合标准，能与任何符合O
5、SIOSI标准的系统进行标准的系统进行通信。通信。20218拓扑拓扑将所有站点通过适配器连接到单根传输介质将所有站点通过适配器连接到单根传输介质共享总共享总线上。线上。总线末端都有一个总线末端都有一个50欧姆的电阻，称为终结器。作用：欧姆的电阻，称为终结器。作用：阻止信号发射阻止信号发射基本特性基本特性优点优点与星型拓扑相比，所需电缆长度较短；与星型拓扑相比，所需电缆长度较短；结构简单，可靠性高；结构简单，可靠性高；扩充扩充(如增加站点、延长电缆等如增加站点、延长电缆等)较容易。较容易。缺点缺点故障检测不很容易，如总线有故障需分段查找，如站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
6、障需一个一个查；有故障需一个一个查；容错能力差，产生冲突。容错能力差，产生冲突。5.1 5.1 局域网的特点及类型局域网的特点及类型20219拓扑拓扑由一些中继器通过点到点链路连成的一个闭合环。入网设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。它从一条链路上接收数据备连到中继器上。它从一条链路上接收数据,以相同速率以相同速率在另一条链路上输出。数据在环上是在另一条链路上输出。数据在环上是单向单向传输的。传输的。基本特性基本特性缺点缺点某段链路或某个中继器有故障会使全网某段链路或某个中继器有故障会使全网不能工作；不能工作；站点离网、入网都较困难。站点离网、入网都较困难。20
7、2110拓扑拓扑每一个站点通过点每一个站点通过点-点链路连至中心节点，所有的通信都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。由中心节点控制，一般采用线路交换。基本特性基本特性优点优点建网容易，配置方便；建网容易，配置方便；每个连接的故障容易排除，不影响全网；每个连接的故障容易排除，不影响全网；控制协议相对简单。控制协议相对简单。缺点缺点对中心节点要求非常高，一旦中心节点产生故障对中心节点要求非常高，一旦中心节点产生故障,全网将全网将不能工作。不能工作。5.1 5.1 局域网的特点及类型局域网的特点及类型202111拓扑拓扑为总线型变形，或者可以看做为总线型变形，或者可以
8、看做多级星形结构，是一种使用广多级星形结构，是一种使用广播的信道。播的信道。2021125.2 5.2 局域网的层次结构局域网的层次结构 局域网的标准：局域网的标准：IEEE802IEEE802（ISO8802ISO8802）IEEE802IEEE802是一个标准系列：是一个标准系列：IEEE802.X,IEEE802.1IEEE802.X,IEEE802.1IEEE802.14IEEE802.14 其体系结构只包含了两个层次：其体系结构只包含了两个层次：数据链路层、物理层数据链路层、物理层 数据链路层又分为逻辑链路控制逻辑链路控制和介质访问控制介质访问控制两个子层网络层网络层数据链路层数据链
9、路层物理层物理层逻辑链路控制逻辑链路控制 LLC介质访问控制介质访问控制 MAC高层高层 OSI IEEE 802物理层物理层PHY由由TCP/IP和和NOS实现实现IEEE802描述了描述了最低两层的功能最低两层的功能以及它们为网络以及它们为网络层提供的服务和层提供的服务和接口接口2021135.2 5.2 局域网的层次结构局域网的层次结构5.2.1 5.2.1 局域网的层次模型局域网的层次模型 数据链路层协议结构数据链路层协议结构202114IEEE802IEEE802体系结构示意图体系结构示意图 数据链路层在不同的子标准中定义数据链路层在不同的子标准中定义 分别对应于分别对应于LLCLL
10、C子层和子层和MACMAC子层子层 802.3CSMA/CD802.4Token Bus802.5Token Ring802.6DQDB802.8FDDI802.2 LLC数据链路层数据链路层 物理层物理层LLCMAC802.1D Bridge8 0 2 体系结构体系结构PHY网际互联网际互联202115局域网的数据链路层局域网的数据链路层 按功能划分为两个子层：按功能划分为两个子层：LLCLLC和和MACMAC 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将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分分开，以适应不同的传输介质分开，以适应不同的传输介质。解决共享信道
11、解决共享信道(如总线如总线)的介质访问控制问题，使的介质访问控制问题，使帧的传输独立于传输介质和介质访问控制方法。帧的传输独立于传输介质和介质访问控制方法。LLCLLC：与介质、拓扑无关；与介质、拓扑无关；MACMAC：与介质、拓扑相关：与介质、拓扑相关。2021165.2 5.2 局域网的层次结构局域网的层次结构5.2.1 5.2.1 局域网的层次模型局域网的层次模型1 1LLCLLC子层子层 LLC(Logic Link Control)LLC(Logic Link Control)逻辑链路控制子层，逻辑链路控制子层，即即IEEE802.2IEEE802.2标准标准 作用作用：流量控制、差
12、错控制等：流量控制、差错控制等 软件中实现软件中实现2021175.2 5.2 局域网的层次结构局域网的层次结构LLCLLC子层的作用子层的作用u由于不同的网络类型有不同的介质访问子层与之由于不同的网络类型有不同的介质访问子层与之对应，而逻辑链路控制子层对应，而逻辑链路控制子层LLCLLC则则掩盖了不同物理网掩盖了不同物理网络之间的差别，以统一的格式为网络层提供服务络之间的差别，以统一的格式为网络层提供服务uLLCLLC子层把网络层的分组（在子层把网络层的分组（在TCP/IPTCP/IP中即中即IPIP数据包）数据包）加上加上LLCLLC头，交给头，交给MACMAC子层组成相应的子层组成相应的
13、802.X802.X帧发送帧发送2021185.2 5.2 局域网的层次结构局域网的层次结构LLCLLC提供的三种服务提供的三种服务u不可靠的数据报服务不可靠的数据报服务u可靠的数据报服务可靠的数据报服务u面向连接的服务面向连接的服务对于不同的数据帧和控制帧有不同的格式对于不同的数据帧和控制帧有不同的格式有确认的数据报服务和面向连接的服务，在有确认的数据报服务和面向连接的服务，在帧格式中包含源地址、目的地址、序列号、确帧格式中包含源地址、目的地址、序列号、确认号等认号等无确认的数据包服务的帧格式中不包含序列无确认的数据包服务的帧格式中不包含序列号和确认号号和确认号2021195.2 5.2 局
14、域网的层次结构局域网的层次结构5.2.1 5.2.1 局域网的层次模型局域网的层次模型2 2MACMAC子层子层 MAC MAC（Media Access ControlMedia Access Control）介质访问控制）介质访问控制子层子层 作用作用：介质访问控制等：介质访问控制等 主要由硬件（网卡）实现主要由硬件（网卡）实现 提供了提供了LLCLLC子层与物理层之间的接口子层与物理层之间的接口2021205.2 5.2 局域网的层次结构局域网的层次结构 功能：功能：位流的传输；位流的传输；同步前序的产生与识别；同步前序的产生与识别；信号编码和译码。信号编码和译码。IEEE802IEEE
15、802定义了多种物理层，以适应不同的网络介定义了多种物理层，以适应不同的网络介质和不同的介质访问控制方法。质和不同的介质访问控制方法。两个接口：两个接口：连接单元接口（连接单元接口（AUIAUI）可选，仅用于粗同轴电缆）可选，仅用于粗同轴电缆 介质相关接口（介质相关接口（MDIMDI）屏蔽不同介质的特性，使之不影响屏蔽不同介质的特性，使之不影响MACMAC子层的操作子层的操作3.3.物理层物理层2021215.2 局域网的层次结构局域网的层次结构5.2.2 IEEE 802标准体系标准体系-LMSC 802.10 安全与加密 802.1 局域网概述、体系结构、网络互联与网络管理 802.2 逻
16、辑链路控制 LLC 802.3 CSMA/CD 物理层 802.4 令牌 总线 物理层 802.5 令牌环 物理层 802.6 城域网 物理层 802.9 语音数 据综合 局域网 802.11 无线 局域网 802.12 100VG-AnyLAN 802.7 宽带技术 802.8 光纤技术 数据 链路层 物理层 2021225.3 5.3 以太网及介质访问控制方法以太网及介质访问控制方法LANLAN的结构类型的结构类型LANLAN的结构主要有三种类型：的结构主要有三种类型：以太网（以太网（EthernetEthernet）令牌环（令牌环（Token RingToken Ring）令牌总线令牌总
17、线(Token Bus(Token Bus）另外还包括：作为这三种网的骨干网另外还包括：作为这三种网的骨干网光纤分布数据接口（光纤分布数据接口（FDDIFDDI）2021235.3 5.3 以太网及介质访问控制方法以太网及介质访问控制方法一、以太网（一、以太网（EthernetEthernet）局域网经过了近三十年的发展，尤其是在局域网经过了近三十年的发展，尤其是在快速以太网快速以太网（100Mbps100Mbps）和）和吉比特以太网吉比特以太网，1010吉比特以太网吉比特以太网进入市进入市场后，以太网已经在局域网市场中占据绝对的优势。以场后，以太网已经在局域网市场中占据绝对的优势。以至于很多
18、人将局域网和以太网视为同一个概念。至于很多人将局域网和以太网视为同一个概念。以太网在逻辑上是以太网在逻辑上是总线型总线型的，其中心设备相当于一根总的，其中心设备相当于一根总线，因此每个站点发送数据是通过线，因此每个站点发送数据是通过“广播广播”方式方式将数据送将数据送往共享介质。任何站点都没有预约发送时间，发送是往共享介质。任何站点都没有预约发送时间，发送是随机随机的的。这样就有可能会出现两个或多个站点同时发送数据，。这样就有可能会出现两个或多个站点同时发送数据，而信号在总线上相互干扰的情况，即发生而信号在总线上相互干扰的情况，即发生“冲突冲突”。202124介质访问控制方法介质访问控制方法
19、局域网使用广播信道（局域网使用广播信道（多点访问、随机访问多点访问、随机访问），多），多个站点共享同一信道。个站点共享同一信道。提出问题：提出问题：各站点如何访问共享信道？各站点如何访问共享信道？如何解决同时访问造成的冲突（信道争用）？如何解决同时访问造成的冲突（信道争用）？解决以上问题的方法称为解决以上问题的方法称为介质访问控制方法介质访问控制方法。两类介质共享技术：两类介质共享技术：静态分配（静态分配（FDMFDM、WDMWDM、TDMTDM、CDMCDM）不适用于局域网不适用于局域网 动态分配（随机接入、受控接入）动态分配（随机接入、受控接入）CSMA/CDCSMA/CD、Token-P
20、assingToken-Passing2021255.3 5.3 以太网及介质访问控制方法以太网及介质访问控制方法5.3.1 CSMA/CD介质访问控制方法介质访问控制方法 一、信道分配方法分析：一、信道分配方法分析：在多个竞争用户之间分配单个信道传统方法为在多个竞争用户之间分配单个信道传统方法为频分多路复频分多路复用（用（FDMFDM）。）。FDM FDM适用于用户数量比较少而且固定不变，并且每个用户适用于用户数量比较少而且固定不变，并且每个用户都有都有繁重的流量负担繁重的流量负担的时候。的时候。对于发送方数量非常多且经常不断变化，或者流量突发性对于发送方数量非常多且经常不断变化，或者流量突
21、发性大的，如果同样使用频分大的，如果同样使用频分N N等分：等分：第一种情况第一种情况只有很少的用户需要进行通信，则大量宝贵的频谱只有很少的用户需要进行通信，则大量宝贵的频谱被浪费掉。被浪费掉。第二种情况第二种情况如果希望进行通信的用户数超过了如果希望进行通信的用户数超过了N N个，则有些用个，则有些用户将被拒绝；户将被拒绝；第三种情况第三种情况即使有些已经被分配了频段的用户并不发送或者接即使有些已经被分配了频段的用户并不发送或者接收数据，他们也无法将自己的频段转给其他用户。收数据，他们也无法将自己的频段转给其他用户。既然传统的静态信道分配方法不能适应突发性流量，以太既然传统的静态信道分配方法
22、不能适应突发性流量，以太网使用网使用动态分配方法动态分配方法:CSMA/CDCSMA/CD2021265.3.1 CSMA/CD介质访问控制方法介质访问控制方法 多个站点如何安全地使用共享信道？多个站点如何安全地使用共享信道？最简单的思路：发送前先检测一下其它站点是否最简单的思路：发送前先检测一下其它站点是否正在发送（即信道忙否）。正在发送（即信道忙否）。若信道空闲，是否可以立即发送？若信道空闲，是否可以立即发送？若有多个站点都在等待发送，必然冲突！解决：等待一段随机时间随机时间后再发（降低了冲突概率）若信道忙，如何处理？若信道忙，如何处理？继续监听：等到信道空闲后立即发送 等到信道空闲后等待
23、随机时间后再发送等待一段随机时间后再重新检测信道 一旦出现两个站点同时发送的情况，如何处理？一旦出现两个站点同时发送的情况，如何处理？以上方法均无法处理！202127载波监听多路访问协议载波监听多路访问协议CSMA 载波监听协议（载波监听协议（Carrier Sense Protocol）持续和非持续持续和非持续CSMA（Carrier Sense Multiple Access，载波监听多路访问），载波监听多路访问）它检测其他站的活动情况，据此调整自己的它检测其他站的活动情况，据此调整自己的行为行为1、1-持续持续CSMA(1-persistent CSMA）2、非持续、非持续CSMA(No
24、npersistent CSMA)3、p-持续持续CSMA(p-persistent CSMA)202128 1-持续持续CSMA 每个站在发送前，先侦听信道，当信道忙或每个站在发送前，先侦听信道，当信道忙或发生冲突时，要发送帧的站，则等待并持续发生冲突时，要发送帧的站，则等待并持续侦听，一旦信道空闲，便立即发送，即侦听，一旦信道空闲，便立即发送，即发送发送的概率为的概率为1；如冲突，则延时一随机时隙数后；如冲突，则延时一随机时隙数后，重新发送。，重新发送。其中，长的传播延迟和同时发送帧，会导致其中，长的传播延迟和同时发送帧，会导致多次冲突，降低系统性能。多次冲突，降低系统性能。202129非
25、持续非持续CSMA（Nonpersistent CSMA）每个站在发送前，先侦听信道，如信道正忙每个站在发送前，先侦听信道，如信道正忙或发生冲突时，则不再继续侦听，它并不持或发生冲突时，则不再继续侦听，它并不持续侦听信道，而是在冲突时，延时一随机的续侦听信道，而是在冲突时，延时一随机的时隙数后，再侦听信道时隙数后，再侦听信道 它有更好的信道利用率，但导致更长延迟。它有更好的信道利用率，但导致更长延迟。202130p-持续持续CSMA（p-persistent CSMA）它应用于分槽信道它应用于分槽信道 每个站在发送前，先侦听信道，如信道正忙每个站在发送前，先侦听信道，如信道正忙，则等到下一时隙
26、；如信道空闲，则以概率，则等到下一时隙；如信道空闲，则以概率p发送帧，即信道空闲时，这个时槽，按照欲发送帧，即信道空闲时，这个时槽，按照欲发送的站发送的站P概率发送，而以概率概率发送，而以概率q=1-p不发送不发送，把本次发送延至下一时隙。若不发送，下，把本次发送延至下一时隙。若不发送，下一时槽仍空闲，同理进行发送。若信道忙，一时槽仍空闲，同理进行发送。若信道忙，则等待下一时槽，若冲突，则等待随机的一则等待下一时槽，若冲突，则等待随机的一段时间，重新开始段时间，重新开始2021315.3 5.3 以太网及介质访问控制方法以太网及介质访问控制方法以太网采用以太网采用IEEE 802.3IEEE
27、802.3定义的载波监听多点接入定义的载波监听多点接入/碰撞检测碰撞检测CSMA/CDCSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with CollisioCarrier Sense Multiple Access with Collision Detectionn Detection）技术来避免冲突的发生，使多个站点能够共）技术来避免冲突的发生，使多个站点能够共享信道。享信道。CSMA/CD带冲突检测的带冲突检测的载波监听多路访问载波监听多路访问MAMA（Multiple Access Multiple Access）总线型特点：多点接入）总线型特点：多点接入
28、CS(Carrier Sense)CS(Carrier Sense)载波监听：发送前监听线路载波监听：发送前监听线路CD(Collision Detection)CD(Collision Detection)碰撞检测碰撞检测核心核心2021325.3 5.3 以太网及介质访问控制方法以太网及介质访问控制方法用于用于IEEE802.3以太网以太网工作原理工作原理：发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送；发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送；如果信道忙，则继续监听，一旦空闲就立即发送；如果信道忙，则继续监听，一旦空闲就立即发送；在发送过程中，仍需继续监听在发送过程中，仍需继续监听。若监听
29、到冲突，则。若监听到冲突，则立即停止发送数据，然后发送冲突强化信号（立即停止发送数据，然后发送冲突强化信号（JamJam）；）；发送发送JamJam信号的目的是使所有的站点都能检测到信号的目的是使所有的站点都能检测到冲突冲突 等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试。等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试。CSMA/CDCSMA/CD的工作流程可以概况为的工作流程可以概况为“先听后发，边发边听，冲突停止，延迟重发先听后发，边发边听，冲突停止，延迟重发”。202133载波监听载波监听碰撞检测碰撞检测JAMJAM阻塞信号：特殊字节来强化冲阻塞信号：特殊字节来强化冲突，以便让总线上所有设备
30、都知突，以便让总线上所有设备都知道发生冲突道发生冲突回退算法：将所有回退算法：将所有设备停止发送一段设备停止发送一段随机时间，然后尝随机时间，然后尝试发送数据试发送数据202134 最先发送数据帧的站，在发送数据帧后最多经过最先发送数据帧的站，在发送数据帧后最多经过时间时间 2 2 （两倍的端到端往返时延）（两倍的端到端往返时延）就可知道发就可知道发送的数据帧是否遭受了碰撞。送的数据帧是否遭受了碰撞。以太网的端到端往返时延以太网的端到端往返时延 2 2 称为称为争用期争用期，或，或碰碰撞窗口。撞窗口。经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次成功
31、发送数据。定这次成功发送数据。5.3 5.3 以太网及介质访问控制方法以太网及介质访问控制方法202135站点1站点2距离Lt a0t2ta传播时延t tCSMA/CDCSMA/CD协议的时间槽协议的时间槽 时间槽时间槽能够检测到冲突的时间区间能够检测到冲突的时间区间（也称为（也称为争用时隙争用时隙或或碰撞窗口碰撞窗口）若两站点之间传播时延为若两站点之间传播时延为a a，则时间槽，则时间槽2a2a。如。如下图下图所示：所示：t a 站点2发送帧碰撞站点1在t0时发送帧2ta站点2停止发送当0时，将不会再发生冲突。这时，时间槽2a。2021365.3 5.3 以太网及介质访问控制方法以太网及介质
32、访问控制方法总结总结CSMA/CD:CSMA/CD:显然，在使用显然，在使用CSMA/CDCSMA/CD协议时，一个站不能同时协议时，一个站不能同时进行发送和接收。进行发送和接收。因此，使用因此，使用CSMA/CDCSMA/CD协议的以太网只能进行协议的以太网只能进行半双半双工通信工通信。每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。着遭遇碰撞的可能性。这种这种发送的不确定性发送的不确定性使整个以太网的平均通信使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率。量远小于以太网的最高数据率。202137CSMA/CD的优缺点的优缺点 控制简单，
33、易于实现；控制简单，易于实现；网络负载轻（网络负载轻（40以内）时，有较好的性能以内）时，有较好的性能 延迟较小延迟较小 网络负载重时，性能急剧下降网络负载重时，性能急剧下降 冲突数量增加冲突数量增加 各工作站需要频繁执行重发操作各工作站需要频繁执行重发操作 大量的重发操作反过来又使冲突率进一步增加大量的重发操作反过来又使冲突率进一步增加 网络延迟增大网络延迟增大 延迟时间不可预计（非确定性延迟）延迟时间不可预计（非确定性延迟）2021385.3 以太网及介质访问控制方法以太网及介质访问控制方法5.3.2 典型的以太网典型的以太网2021395.3.2 典型的以太网典型的以太网主机箱主机箱收发
34、器电缆收发器电缆网卡网卡AUI保护外层保护外层外导体屏蔽层外导体屏蔽层内导体内导体收发器收发器RJ-45连接器连接器1 1、10BASE510BASE5（粗缆以太网）（粗缆以太网）202140同轴电缆以太网同轴电缆以太网粗缆以太网（粗缆以太网（10BASE5）粗同轴电缆，可靠性好，抗干扰能力强粗同轴电缆，可靠性好，抗干扰能力强 收发器收发器:发送发送/接收接收,冲突检测冲突检测,电气隔离电气隔离总线型拓扑总线型拓扑 粗缆粗缆收发器收发器AUI 电缆电缆NICVampire tap最大段长度最大段长度 500m每段最多站点数每段最多站点数 1002.5m网络最大跨度网络最大跨度 2.5km 网络
35、最多网络最多5个段个段 终端匹配器终端匹配器2021415.3.2 典型的以太网典型的以太网2 2、10BASE210BASE2（细缆以太网）（细缆以太网）主机箱主机箱BNC T 型接头型接头BNC 连接器连接器插口插口BNC网卡网卡BNC插头插头202142细缆细缆BNC接头接头NIC细缆以太网（细缆以太网（10Base2）细同轴电缆，可靠性稍差细同轴电缆，可靠性稍差 无外置收发器无外置收发器 轻便、灵活、成本较低轻便、灵活、成本较低总线型拓扑总线型拓扑每段最大长度每段最大长度 185m每段最多站点数每段最多站点数 300.5 m网络最大跨度网络最大跨度 925 m 网络最多网络最多5个段个
36、段 终端匹配器终端匹配器 2021435.3.2 典型的以太网典型的以太网3 3、10BASE-T10BASE-T（以太网）（以太网）主机箱主机箱双绞线双绞线集线器集线器RJ-45插头插头5.3.2 典型的以太网典型的以太网202144 双绞线（双绞线（UTP），两头压接），两头压接RJ45连接器；连接器；所有站点都与所有站点都与HUB（集线器）相连接；（集线器）相连接；HUB的作用：信号放大与整形的作用：信号放大与整形 星形拓扑，但逻辑拓扑结构仍然是总线。星形拓扑，但逻辑拓扑结构仍然是总线。轻便、安装密度高、便于维护轻便、安装密度高、便于维护NICHUB每段最大长度每段最大长度 100m多台
37、多台HUB级连级连可以支持更多站点可以支持更多站点双绞线以太网（双绞线以太网（10Base-T）202145 在双绞线上传送在双绞线上传送 100 Mb/s 100 Mb/s 基带信号的星型拓扑基带信号的星型拓扑以太网，仍使用以太网，仍使用 IEEE 802.3 IEEE 802.3 的的CSMA/CD CSMA/CD 协议协议。100BASE-T 100BASE-T 以太网又称为以太网又称为快速以太网快速以太网(Fast(Fast Ethernet)Ethernet)。5.3.2 典型的以太网典型的以太网3 3、100BASE-T100BASE-T（快速以太网）（快速以太网）20214610
38、0BASE-T 100BASE-T 以太网的特点以太网的特点100Base-T100Base-T沿用了沿用了IEEE 802.3IEEE 802.3规范所采用的规范所采用的CSMA/CDCSMA/CD技术。无论是帧的结构、长度还是技术。无论是帧的结构、长度还是错误检测机制等都没有做任何的改动。错误检测机制等都没有做任何的改动。此外，此外，100Base-T100Base-T支持所有能够在支持所有能够在IEEE802.3IEEE802.3网络环境下运行的软件和应用。网络环境下运行的软件和应用。100Base-T100Base-T提供了提供了10 Mbps10 Mbps和和100 Mbps100
39、Mbps两种网络传输速两种网络传输速率的自适应功能，网络设备之间可以通过发率的自适应功能，网络设备之间可以通过发送快速链路脉冲（送快速链路脉冲（FLPFLP）进行自动协商，从）进行自动协商，从而实现而实现10Base-T10Base-T和和100Base-T100Base-T两种不同网络两种不同网络环境的共存和平滑过度。环境的共存和平滑过度。202147三种不同的物理层标准 根据使用的传输介质的不同，定义了三根据使用的传输介质的不同，定义了三种不同的物理层标准：种不同的物理层标准：100BASE-TX 使用 2 对 UTP 5 类线（超5类）或屏蔽双绞线 STP。100BASE-FX 使用 2
40、 对光纤。100BASE-T4 使用 4 对 UTP 3 类线或 5 类线。202148吉比特以太网允许在 1 Gb/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（全双工方式不需要使用 CSMA/CD 协议）。与 10BASE-T 和 100BASE-T 技术向后兼容。202149吉比特以太网的物理层 1000BASE-X1000BASE-X基于光纤通道的物理层基于光纤通道的物理层：1000BASE-SX SX表示短波长1000BASE-LX LX表示长波长1000BASE-CX CX表示铜线1000BASE-T 1000BAS
41、E-T 使用 4对 5 类线 UTP 2021505.3.3 以太网的以太网的MAC层层MACMAC地址又称作地址又称作“物理地址物理地址”或者或者“硬件地址硬件地址”，作用：在网络中标识计算机身份。，作用：在网络中标识计算机身份。202151MAC地址地址 又称为又称为物理地址物理地址，它是网络站点的全球唯一的标识符，它是网络站点的全球唯一的标识符，与其物理位置无关。与其物理位置无关。注意：注意：MACMAC地址是在数据链路层进行处理，而不是在物理层。地址是在数据链路层进行处理，而不是在物理层。网络站点的每一个网络接口都有一个网络站点的每一个网络接口都有一个MACMAC地址。地址。MACMA
42、C地址大多固化在网络站点的硬件中地址大多固化在网络站点的硬件中 一个站点允许有多个一个站点允许有多个MACMAC地址，个数取决于该站点网络地址，个数取决于该站点网络接口的个数。例如接口的个数。例如 安装有多块网卡的计算机；安装有多块网卡的计算机；有多个以太网接口的路由器。有多个以太网接口的路由器。网络接口的网络接口的MACMAC地址可以认为就是宿主设备的网络地址地址可以认为就是宿主设备的网络地址202152 IEEE802.3IEEE802.3标准规定：标准规定：MACMAC地址的长度为地址的长度为6 6个字节个字节，共，共4848位；位；可表示可表示2 246467070万亿个地址（有万亿个
43、地址（有2 2位用于特殊用途）位用于特殊用途）高高2424位称为机构惟一标识符位称为机构惟一标识符OUIOUI ，由，由IEEEIEEE统一分统一分配给设备生产厂商；配给设备生产厂商；如如3COM3COM公司的公司的OUI=02608COUI=02608C 低低2424位称为扩展标识符位称为扩展标识符EIEI，由厂商自行分配给所，由厂商自行分配给所生产的每一块网卡或设备的网络接口。生产的每一块网卡或设备的网络接口。也可以是也可以是2 2个字个字节，但节，但2 2字节的字节的地址很少使用地址很少使用2021535.3 5.3 以太网及介质访问控制方法以太网及介质访问控制方法Ethernet Et
44、hernet 帧结构帧结构-mac-mac帧帧MAC 帧物理层10101010101010 10101010101010101011前同步码帧开始定界符7 字节1 字节8 字节插入IP 层以太网 V2 MAC 帧目的地址源地址类型数 据FCS6624字节46 1500IP 数据报0 x800 0 x800 IPIP数据报数据报202154MAC 帧物理层MAC 层IP 层以太网 V2 MAC 帧目的地址源地址类型数 据FCS6624字节46 1500IP 数据报以太网以太网 V2 V2 的的 MAC MAC 帧格式帧格式目的地址字段 6 字节202155MAC 帧物理层MAC 层IP 层以太网
45、 V2 MAC 帧目的地址源地址类型数 据FCS6624字节46 1500IP 数据报以太网 V2 的 MAC 帧格式源地址字段 6 字节202156MAC 帧物理层MAC 层IP 层以太网 V2 MAC 帧目的地址源地址类型数 据FCS6624字节46 1500IP 数据报以太网 V2 的 MAC 帧格式类型字段 2 字节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。202157MAC 帧物理层MAC 层IP 层以太网 V2 MAC 帧目的地址源地址类型数 据FCS6624字节46 1500IP 数据报以太网 V2 的 MAC 帧格式数据字段
46、46 1500 字节数据字段的正式名称是 MAC 客户数据字段最小长度 64 字节 18 字节的首部和尾部=数据字段的最小长度 202158MAC 帧物理层MAC 层IP 层以太网 V2 MAC 帧目的地址源地址类型数 据FCS6624字节46 1500IP 数据报以太网 V2 的 MAC 帧格式FCS 字段 4 字节当传输媒体的误码率为 1106 时，MAC 子层可使未检测到的差错小于 11014。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。202159MAC 帧物理层MAC 层IP 层以太网 V2 MAC 帧
47、目的地址源地址类型数 据FCS6624字节46 1500IP 数据报以太网 V2 的 MAC 帧格式10101010101010 10101010101010101011前同步码帧开始定界符7 字节1 字节8 字节插入在帧的前面插入的 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。为了达到比特同步，在传输媒体上实际传送的要比 MAC 帧还多 8 个字节2021605.4 5.4 令牌环网及介质访问控制方法令牌环网及介质访问控制方法5.4.1 5.4.1 令牌环网令牌环网令牌环网最初是由令牌环网最初是
48、由IBMIBM公司在公司在2020世纪世纪8080年代开发的一种网年代开发的一种网络传输系统。在络传输系统。在2020世纪世纪9090年代初，令牌环网体系结构与以年代初，令牌环网体系结构与以太网进行了激烈的竞争并成为最流行的连网技术。但是后太网进行了激烈的竞争并成为最流行的连网技术。但是后来以太网不断改进它的实用性、速度和可靠性，并最终超来以太网不断改进它的实用性、速度和可靠性，并最终超过了令牌环网。过了令牌环网。IEEE802.5IEEE802.5描述了令牌环网技术的规范。令牌网通过屏蔽描述了令牌环网技术的规范。令牌网通过屏蔽或非屏蔽双绞线以或非屏蔽双绞线以4Mbps4Mbps或或16Mbp
49、s16Mbps速率传输数据，使用令牌速率传输数据，使用令牌传递机制和星型环状混合物理结构，通常令牌环网比以太传递机制和星型环状混合物理结构，通常令牌环网比以太网实现起来更昂贵。网实现起来更昂贵。2021612.令牌传递（令牌传递（Token Passing）ABDC站点站点干线耦合器干线耦合器单向环单向环点到点链路点到点链路 主要用于主要用于IEEE802.5令牌环网令牌环网 拓扑结构：点到点链路连接，构成闭合环拓扑结构：点到点链路连接，构成闭合环202162Token Ring/802.5的操作的操作 哪个站点可以发送帧，是由一个沿着环旋转的称为哪个站点可以发送帧，是由一个沿着环旋转的称为“
50、令牌令牌”（Token）的特殊帧来控制的。）的特殊帧来控制的。只有持有只有持有令牌的站可以发送帧，而没有拿到令牌的站只能等令牌的站可以发送帧，而没有拿到令牌的站只能等待待；拿到令牌的站将令牌转换成数据帧头，后面加挂上拿到令牌的站将令牌转换成数据帧头，后面加挂上自己的数据进行发送；自己的数据进行发送；目的站点从环上复制该帧，帧则沿环继续往下循环；目的站点从环上复制该帧，帧则沿环继续往下循环；数据帧循环一周后由源站点回收，并送出一个空令数据帧循环一周后由源站点回收，并送出一个空令牌，使其余的站点能获得帧的发送权。牌，使其余的站点能获得帧的发送权。202163Token Ring/802.5的操作举
