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1、回顾 IP地址的格式 IP地址的分类 子网掩码 子网规划12第6章局域网本章主要内容局域网（LAN）概述介质访问控制方法传统以太网（Ethernet）简单局域网的构建常用网络命令36.1 局域网（LAN）概述hubhubhubSwitchServerfarmstationstationsstations 1. LAN的特点 覆盖范围小 房间、建筑物、园区范围 距离25km 高传输速率 10Mb/s1000Mb/s 低误码率 10-810-11 拓扑：总线型、星形、环形 介质：UTP、Fiber、COAX 私有性：自建、自管、自用4 2. LAN的技术特征拓扑结构（逻辑、物理）总线型、星形、环形
2、、树形介质访问方法CSMA/CD、Token-passing信号传输形式基带、宽带53. 局域网体系结构 局域网的标准：IEEE802（ISO8802） IEEE802是一个标准系列：IEEE802, IEEE802.1IEEE802.14 其体系结构只包含了两个层次：数据链路层、物理层 数据链路层又分为逻辑链路控制和介质访问控制两个子层网络层数据链路层物理层逻辑链路控制LLC介质访问控制MAC高层OSIIEEE 802物理层PHY由TCP/IP和NOS实现IEEE802描述了最低两层的功能以及它们为网络层提供的服务和接口6IEEE802系列中的主要标准 802.2 逻辑链路控制 802.3
3、CSMA/CD（以太网） 802.4 Token Bus （令牌总线） 802.5 Token Ring（令牌环） 802.6 分布队列双总线DQDB -MAN标准 802.8 FDDI（光纤分布数据接口） 802.11 WLAN（无线局域网）7IEEE802体系结构示意图 数据链路层在不同的子标准中定义分别对应于LLC子层和MAC子层 802.3CSMA/CD802.4Token Bus802.5Token Ring802.6DQDB802.8FDDI802.2 LLC数据链路层物理层LLCMAC802.1D Bridge802体系结构PHY网际互联8局域网的物理层 功能： 位流的传输； 同
4、步前序的产生与识别； 信号编码和译码。 IEEE802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。 两个接口： 连接单元接口（AUI）可选，仅用于粗同轴电缆 介质相关接口（MDI） 屏蔽不同介质的特性，使之不影响MAC子层的操作9局域网的数据链路层 按功能划分为两个子层：LLC和MAC 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开，以适应不同的传输介质。解决共享信道(如总线)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。LLC：与介质、拓扑无关；MAC：与介质、拓扑相关。10 MAC子层功能：实现、维护MAC协议，差错检测，寻址。 LLC
5、子层功能：向高层提供统一的链路访问形式，组帧/拆帧、建立/释放逻辑连接，差错控制，帧序号处理，提供某些网络层功能。 对不同的LAN标准，它们的LLC子层都是一样的，区别仅在MAC子层（和物理层）。11PALLC的帧结构DSAP SSAP控制域 数据1 1 1/2长度可变 单位：字节高层PDULLC首部 LLC数据IEEE802 LAN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12局域网的网络层和高层 IEEE 802标准没有定义网络层和更高层： 没有路由选择功能局域网拓扑结构比较简单，一般不需中间转接 流量控制、寻址、排序、差
6、错控制等功能由数据链路层完成 网络层和更高层通常由协议软件（如TCP/IP协议、IPX/SPX协议）和网络操作系统来实现。136.2 介质访问控制方法 局域网使用广播信道（多点访问、随机访问），多个站点共享同一信道。问题： 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）？ 解决以上问题的方法称为介质访问控制方法。 两类介质共享技术： 静态分配（FDM、WDM、TDM、CDM） 不适用于局域网 动态分配（随机接入、受控接入） CSMA/CD、Token-Passing14局域网中的介质访问控制方法 常见的有两种： 载波检测多路访问/冲突检测（CSMA/CD） Carrier S
7、ense Multiple Access/Collision Detect采用随机访问技术的竞争型介质访问控制方法 令牌传递（Token Passing） Token Ring Token Bus FDDI采用受控访问技术的分散控制型介质访问控制方法151. CSMA/CD 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正在发送（即信道忙否）。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：等待一段随机时间后再发（降低了冲突概率）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随机时间后再发送等待一段随机时间后再重新
8、检测信道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！16 CSMA/CD带冲突检测的载波监听多路访问 用于IEEE802.3以太网 工作原理：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；在发送过程中，仍需继续监听。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（Jam）； 发送Jam信号的目的是使所有的站点都能检测到冲突等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试。 归结为四句话：发前先听，空闲即发送，边发边听，冲突时退避。17CSMA/CD操作的流程图媒体忙？发送帧碰撞？发送完？发送JamN16?YesNoNoYes发送成
9、功Yes发送失败No延迟随机时间NoYes发送碰撞次数N+118站点1 站点2距离Lt a0t2t a 传播时延tCSMA/CD协议的时间槽 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：t a 站点2发送帧碰撞2t a 站点2停止发送当0时，将不会再发生冲突。这时，时间槽2a。19 时间槽的意义： 一个站点开始发送后，若在时间槽内没有检测到冲突，则本次发送不会再发生冲突 时间槽与网络跨距、传输速率、最小帧长有密切的关系 以太网中，时间槽51.2s 传输速率为10Mb/s时，一个时间槽内可发送512bits，即64字节（所以也称
10、一个时间槽长度为64字节）。 由此可知： 1. 冲突只可能在一帧的前64字节内发生； 2. 帧长度小于64字节时，将无法检测出冲突；所以，以太网规定的最小帧长度为64字节 3. 长度小于64字节的帧（碎片帧）都是无效帧。20CSMA/CD的优缺点 控制简单，易于实现； 网络负载轻（40以内）时，有较好的性能延迟较小 网络负载重时，性能急剧下降冲突数量增加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网络延迟增大延迟时间不可预计（非确定性延迟）212. 令牌传递（Token Passing）ABDC站点干线耦合器单向环点到点链路 主要用于IEEE802.5令牌环网 拓扑结构
11、：点到点链路连接，构成闭合环22Token Ring/802.5的操作 哪个站点可以发送帧，是由一个沿着环旋转的称为“令牌”（Token）的特殊帧来控制的。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待； 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； 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，并送出一个空令牌，使其余的站点能获得帧的发送权。23Token Ring/802.5的操作举例AT = 0T（c）帧循环一圈后,A将数据帧回收并放出空令牌AT = 0TData（a）A有数据要发送, 它抓住空令牌（b）AT = 1A将令牌修改
12、为数据帧头, 并加挂数据发送T DataCData目的站点从环上拷贝数据T DataCT DataCT DataC24IEEE802.5的帧结构令牌帧数据帧/控制帧起始访问控制帧控制目的地址源地址 数据 FCS结束帧状态1 1 1 2/6 2/6 0 4 1 1P P P T M R R R优先级位令牌位监督位预约位起始 访问控制结束1 1 1访问控制字段包括：优先级位与优先级预约位。令牌位：帧类型标识。0：令牌帧；1：信息/控制帧监督位：防止无效帧无限循环。25小结 局域网的体系结构：物理层和数据链路层(及两个子层) 局域网的特点以及局域网具有的技术特征 介质访问控制方法：CSMA/CD、Token Passing 以太网的工作原理，MAC地址
