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1、8/8/2020,第4章 主要内容,局域网概述 局域网参考模型 CSMA/CD和IEEE802.3标准 令牌总线访问控制和IEEE802.4标准,8/8/2020,主要内容,令牌环访问控制和IEEE802.5标准 IEEE802.11标准:无线局域网 IEEE802.6标准:DQDB 局域网性能,8/8/2020,4.1 局域网概述,局域网(LANLocal Area Network)是将分散在有限地理范围内的多台计算机通过传输媒体连接起来的通信网络，通过功能完善的网络软件，实现计算机之间的相互通信和共享资源。,8/8/2020,城域网的概念,覆盖于局域网和城域网之间的区域，实际上是一个更大范
2、围的局域网系统。 采取和局域网相似的技术。,8/8/2020,4.2 局域网参考模型,局域网体系结构 拓扑结构 IEEE802.3标准 逻辑链路控制LLC子层 媒体访问控制MAC子层,8/8/2020,4.2.1 局域网体系结构,8/8/2020,局域网体系结构,LAN/RM只相当于OSI的最低两层 物理层 数据链路层 不需要设置网络层。 LAN链路层划分为两个子层：MAC和LLC子层,8/8/2020,局域网参考模型,8/8/2020,4.2.2 拓扑结构,网络拓扑结构：指连接于网络中的端系统或工作站之间互连的方式。 基本拓朴结构：网络拓朴结构中最简单的情形况，主要有总线/树形、环形和星形三
3、种拓朴类型。,8/8/2020,物理媒体的选择,局域网的拓扑结构； 网络负载、可靠性； 网络的覆盖范围； 支持的数据类型。,8/8/2020,4.2.3 IEEE 802.3标准,IEEE802标准规定了物理层、MAC子层、LLC子层的功能。 IEEE802共有12各分委员会 IEEE802标准的制定使得不同厂商生产的设备间能够相互通信。,8/8/2020,IEEE 802.3标准,IEEE 802局域网标准系列间的关系,8/8/2020,逻辑连路控制LLC子层,LLC子层完成通常意义下的数据链路层功能，该子层还包括某种网络层的功能，如数据报、虚电路和多路复用等。是数据链路层中与媒体接入无关的
4、部分。,8/8/2020,4.2.5 媒体访问控制MAC子层,MAC子层负责数据链路层中与接入各种传输媒体有关的问题，负责解决设备使用共享信道的问题，其核心是CSMA/CD协议。,8/8/2020,媒体访问控制策略,8/8/2020,MAC帧格式,8/8/2020,4.3 CSMA/CD和IEEE 802.3标准,载波监听多路访问CSMA 载波监听多路访问/冲突检测CSMA/CD IEEE 802.3标准,8/8/2020,载波监听多路访问CSMA,是一种采用随机竞争访问技术的竞争型访问方法。 起源：ALOHA协议-分槽ALOHA协议-CSMA,8/8/2020,CSMA的起源-分槽ALOHA
5、协议,ALOHA协议的改进算法，也称时间片ALOHA协议。 信道上的时间被分成一个个的时间片，站点只有在时间片开始时才能传输数据。这样，只有那些都在同一个时间片开始进行传输的帧才有可能冲突。因此信道的利用率提高到37%。,8/8/2020,载波监听多路访问CSMA,是一种采用随机竞争访问技术的竞争型访问方法。 工作原理：发送前先监听，若信道上有数据在传送，则此站不能发送，需等待一段时间后重试。,8/8/2020,CSMA的退避算法,非坚持CSMA 1-坚持CSMA P-坚持CSMA,8/8/2020,非坚持CSMA退避算法,如果信道是空闲的，则立即发送； 如果信道是忙的，等待一段随机时间，重复
6、第步。,8/8/2020,1-坚持CSMA退避算法,如果信道是空闲的，则立即发送； 如果信道是忙的，继续监听直到信道空闲，立即发送； 如果冲突发生，则等待一段随机时间，重复第步。,8/8/2020,P-坚持CSMA退避算法,如果信道是空闲的，则以P的概率发送，而以(1-P)的概率延迟一个时间单位。时间单位等于最大的传播延迟； 如果信道是忙的,继续监听直到信道空闲,重复第步； 如果发送被延迟一个时间单位，则重复第步。,8/8/2020,4.3.2 载波监听多路访问/冲突检测,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，
7、再重新尝试。,8/8/2020,CSMA/CD的规则,若信道空闲，则传送，否则转第步； 若信道忙，则一直监听直到信道空闲，立即传送； 边发送边监听，若在监听到冲突，则发送一个人为干扰信号； 发完人为干扰信号后，等待一段随机时间，重复第步。,8/8/2020,4.3.3 二进制指数退避算法,当冲突发生后，时间被分成离散的时槽。时槽长度等于在传输媒体上来回传输的时间。 第i次冲突,则从02i-1中随机挑选一个等待的时槽数。 第10次冲突后,随机等待的最大时槽数固定为1023 在16次冲突后,站点放弃传输,并报告一个错误,8/8/2020,4.3.4 IEEE 802.3标准,描述了在多种媒体上的从
8、1Mb/s-10Mb/s局域网解决方案。 802.3标准中最典型的子规范：10BASE5、10BASE2、10BASET,8/8/2020,IEEE 802.3标准,8/8/2020,IEEE 802.3帧格式,PA：前同步码-10101010序列，用于使接收方与发送方同步 SFD：帧首定界10101011 DA：目的MAC地址； SA：源MAC地址 LEN：数据长度(数据部分的字节数) (0-1500B) Type：类型。高层协议标识 LLC PDU+pad ： 最少46字节, 最多1500字节 Pad：填充字段，保证帧长不少于64字节(若Data域64字节，无Pad) FCS：帧校验序列（
9、CRC-32）,8/8/2020,IEEE 802.3帧格式,8/8/2020,4.4 令牌总线访问控制和IEEE 802.4标准,特点：物理上是总线网，逻辑上是令牌网 物理层：传输媒体为75宽带同轴电缆，数据速率为1Mb/s、5Mb/s或10Mb/s； 传输机制为以太网和令牌环的结合： .物理传输采用广播方式； .介质访问控制采用令牌方式。 -,8/8/2020,令牌总线-主要操作,环初始化 令牌的传递算法 插入环(站插入算法) 退出环(站退出算法) 环恢复(故障处理),8/8/2020,4.5 令牌环访问控制和IEEE 802.5标准,令牌是一种控制网络访问的特殊帧。网上只有一个令牌沿环传
10、递，得到令牌的站才能发送数据，然后把令牌向下传。要维持这种循环传送方式，需要很多控制功能，所以令牌环网较复杂，很少在办公环境中采用。,8/8/2020,令牌环网的基本特点,操作原理：使用一个令牌，当各终端都没有帧发送时，为空令牌。一个站点只有当它占有令牌时，才能发送数据帧。,8/8/2020,IEEE 802.5标准,起始、结束标志 访问控制字段包括：,优先级与预约及优先级限制位。 令牌位：帧类型标识。0-令牌；1-信息/控制帧 监督位：防止无效帧在环路中无限循环。,8/8/2020,4.6 IEEE 802.11标准:无线局域网,无线局域网概述 IEEE 802.11参考模型 分布式基础无线
11、媒体访问控制DFWMAC,8/8/2020,无线局域网概述,概念： 使用无线传输媒体的局域网。 应用：,布线困难的场所 变化频繁的环境 临时快速组网 数据突发性强的场所 作为有线局域网络的备用系统,8/8/2020,无线局域网概述,特征：,具有局域网的一般特征； 上百个的站点数； 覆盖范围为直径300-1000英尺； 无线适配器须使用高寿命的电池； 易被干扰和入侵； 实际应用时须考虑WLAN之间的干扰问题； 须允许网络的动态配置 支持漫游服务；,8/8/2020,4.6.2 IEEE 802.11参考模型,1998年IEEE制定出无线局域网的协议标准802.11。 802.11标准规定无线局域
12、网的最小构件是基本服务集BSS。,8/8/2020,IEEE 802.11体系结构,图4.14 IEEE 802.体系结构,8/8/2020,4.6.3 分布式基础无线媒体访问控制DFWMAC,IEEE802的无线网所采用的媒体访问控制协议采用分布式基础无线媒体访问控制(Distributed Foundation Wireledd MAC)方式。,8/8/2020,CSMA访问规则,要发送数据的站点先监听媒体。如果空闲，则等待一个IFS时间，如果媒体还是空闲则立即发送； 如果媒体忙，则继续监听； 一旦媒体的传输结束，则再延迟一个IFS时间。如果媒体还是空闲则立即发送，如果媒体此时忙，则使用二
13、进制指数退避算法，并继续监听媒体。,8/8/2020,中心网络控制方式（PCF）,中心网络控制方式是一个无竞争访问协议，它是一种基于优先级别的访问，适用于节点安装有点控制器的网络。 在这种工作方式下，由中心控制器控制来自工作站的帧的传送，所有工作站均服从中心控制器的控制。,8/8/2020,4.7 IEEE 802.6标准:DBDQ,DBDQ概述 DBDQ媒体访问控制,8/8/2020,4.7.1 DBDQ概述,DBDQ分布式队列双总线子网标准。 两条平行的单向总线穿绕于整个城市，站点同时连接于两条总线之上。每条总线都有一个首端，它产生一个稳定的53字节的信元流。每个信元从首端沿着总线往下传,
14、当它到达终点时，就从总线中消失。 每个信元带有44字节的有效载荷，每个信元中带有两个协议位：Busy(繁忙)，其值为1表示信元已被占用；Request(请求)，当站点想发出请求时可将其置为1。,8/8/2020,4.7.2 DBDQ媒体访问控制,在802.6中，站点按照准备好发送的顺序进行排列，并按照FIFO的原则进行发送。,8/8/2020,4.8 局域网性能,局域网性能分析 802.3、802.4及802.5的比较,8/8/2020,4.8.1 局域网性能分析,LAN的性能参数=传播时间/传输时间 信号传播时间(s)两点间的距离d(m)信号传播速度V(200m/s) 数据传输时间(S)数据
15、帧长度L(bit)数据传输速率B(bps),8/8/2020,总线拓扑中的可能取值,8/8/2020,4.8.2 802.3、802.4及802.5的比较,三个局域网性能大致相当。 总线网(802.3)使用最广泛，站点的接入与安装很方便，在低负载时网络基本上没有时延。其最大的缺点是发送时延的不确定性，以及不便于将光纤作为总线。,8/8/2020,4.9 局域网网络操作系统,NOS是管理计算机网络资源的系统软件。局域网操作系统是在局域网硬件提供数据传输能力的基础上，为网络用户管理共享资源，提供网络服务功能的局域网系统软件。,8/8/2020,局域网网络操作系统,网络操作系统组成 Novell网络操作系统Netware Microsoft网络操作系统Windows NT,
