综合布线工程

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1、1,局域网,局域网概述 局域网拓扑结构 局域网介质访问控制协议 以太网与高速以太网 虚拟局域网VLAN 综合布线概述 局域网的构建要点,2,局域网概述,局域网的产生与发展 计算机局域网是从远程分组交换通信网和I/O总线结构的计算机系统派生出来的 主机之间的通信连接 1980年以太网的出现 令牌环网的出现 FDDI等 高速以太网,3,局域网概述,局域网的定义 Local Area Network, LAN,是彼此独立的计算机在一定的区域内组成的具有较高传输速率的计算机网络。 特点 范围小 数据传输率高 误码率低 站点数量有限 影响局域网的性能的指标：拓扑结构、介质访问控制协议、传输介质、通信设备

2、,4,局域网概述,局域网的标准类型 IEEE 802工作组定义 802.1a：体系结构 802.1b：网络互联、网络管理、性能测试 802.2：LLC协议 802.3：CSMA/CD 802.4：TOKEN/BUS 802.5：TOKEN RING 802.6：MAN 802.7：宽带局域网 802.8：光纤技术 802.9：ISDN 802.10：安全机制 802.11：无线局域网 802.11b：无线局域网,5,局域网拓扑结构,网络拓扑结构是指网络中各个节点相互联接的方法和型式 拓扑结构的选择往往和传输介质的选择和介质访问控制方法的确定紧密相关 选择拓扑结构时，主要注意以下几个因素： 费用

3、低：安装费用和材料费用 灵活性：节点的移动和增加删除 可靠性：便于故障的检测和故障隔离 与建筑物的设计结合，符合相应的建筑标准,6,总线型拓扑结构,7,环型拓扑结构,8,星型拓扑结构,9,菊花链型拓扑,10,分层式拓扑,11,简单分布式主干网络,12,复杂分布式主干网络,13,折叠式主干网络,14,并行式主干网络,15,网状网络拓扑,16,介质访问控制协议,介质访问控制协议 将传输介质的频带有效地分配给网上各站点的用户的方法 要达到的目的 协议要简单 获得有效的通道利用率 对网上个站点用户的公平合理 异步方法 转：每个站流地获得发送机会 预约：介质上的时间被分割成时间片，网上的站点要发送，必须

4、事先预约能占用的时间 争用：各个站点都能争用介质 转与预约属于控制访问，争用属于随机访问，控制访问可分为分布式控制和集中式控制,17,总线型局域网协议,IEEE802.3标准 起源 最早使用争用方式的计算机网络是夏威夷大学的ALoha网，任何站点只要有数据传送，就将数据发送到网上，如果发现和其他站冲突，则冲突的两个站都将进行数据重发，利用率约为18%。 改进：将通道上的时间分割成固定的槽，其大小等于帧传输时间，站点只能在时间槽边界才能发送数据，利用率37%。,18,总线型局域网协议,载波监听多路访问（Carrier Sense Multiple Access） CSMA控制的方案 一个站要发送

5、数据时，首先监听总线，以决定介质上是否有其他站的发送信号存在 如果介质是空闲的，则发送数据 如果介质是忙的，则等待一定时间间隔后重试 介质的最大利用率取决于帧的最大长度和传播时间。帧长越长，传播时间越短，则介质利用率越高,19,总线型局域网协议,CSMA的监听策略（退避方案） 不坚持CSMA 假如介质是空闲的，则发送； 假如介质是忙的，则等待一个随机时间，重复第一步 1坚持CSMA 假如介质是空闲的，则发送； 假如介质是忙的，继续监听，直到介质空闲立即发送 假如冲突发生，则等待一随机时间，重复第一步 P坚持CSMA 假如介质是空闲的，则以P的概率发送，以1-P的概率延迟一个时间单位，时间单位等

6、于最大的传播延迟 假如介质是忙的，则继续监听，直到介质空闲重复第一步 假如发送被延迟一个时间单位，则重复第一步,20,总线型局域网协议,各自的优缺点 不坚持CSMA：利用随机时间来减少冲突的概率，即使有几个站有数据发送，介质仍可能是空闲的，利用率低 1坚持CSMA：可以避免以上的介质利用率低的损失，但冲突发生的可能性大 P坚持CSMA：是一种折中方案，使用P坚持CSMA的问题在于P的选择，考虑的主要因素是要避免在重负载情况下系统处于不稳定状态。 由于通道的传播延迟，采用CSMA算法，当总线上的两个站点监听到总线上没有信号存在而发送帧时，冲突就会发生，由于CSMA没有冲突检测的功能，即使冲突发生

7、了，仍然要将已经破坏的帧发送完，使总线的利用率大大降低，由此产生了带冲突检测的CSMA。,21,总线型局域网协议,载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD） 每个站发送期间，同时有检测冲突的功能，一旦检测到冲突发生，就立即停止发送，并向总线上发送一串阻塞信号 冲突检测方法 比较信号大小 判断过零点的位置 逐个比特位比较 延迟重发的退避算法：二进制指数退避 CSMA/CD中，在检测到冲突并发出阻塞信号后，为了降低再次冲突的概率，要等待一个随机时间，然后再利用CSMA算法。,22,总线型局域网协议,对每个帧，当第一次冲突发生时，设置参数L=2 退避间隔取1到L个时间片中的一个随机数，1个时间片等

8、于2a（a表示两个站之间最大的传播延迟） 当帧重复发生一次冲突，则将参数L加倍 设置一个最大重传次数，当超过这个次数，则不再重传，并报告出错 这个算法按照后进先出的原则进行。 总结 先听后说，边听边说； 一旦冲突，立即停说； 等待时机，然后再说。,23,令牌环型局域网协议,基本原理 特殊的数据格式：令牌10000000，10000001 任何站点要发送数据，必须等待空闲令牌 修改令牌状态，使用位插入方式发送数据 到发送点删除数据 优先级的考虑,24,令牌环型局域网协议,令牌环的管理 初始化 发“重复地址测试帧”DAT 分析帧状态字段的A比特 识别与更新上游邻站 监控站 监控站的产生 监控站的作

9、用 防止令牌丢失 防止无效帧在环中死循环 保证环路有最小时延 及时发现环路故障,25,令牌总线协议Token Bus,CSMA/CD结构简单，负载低时延迟小，但随着负载的增加，冲突概率增加，性能明显下降；Token Ring在重负载下利用率高，性能对传输距离不敏感，访问公平，但结构复杂，存在检错和可靠性等问题，Token Bus是以上两者的综合。 Token Bus在物理总线上建立一个逻辑环，从物理上看，是一种总线结构的局域网，从逻辑角度看，是一种环形结构。,26,时间片分割环Slotted Ring,将一些固定大小的时间片连续在环中发送，每个时间片中有一位标记成空或满，以区别该时间片中是否有

10、信息帧存在，站点要发送帧时，首先应有时间片通过，然后将空的标记改为满的标记，同时发送一帧，当一帧数据从环中删除时，才把满标记改为空 帧的大小受时间片大小限制，各站点必须发送固定大小的帧,27,寄存器插入环,有两个基本元件：移位寄存器、输出缓冲寄存器，移位寄存器用来暂存信息帧，输出缓冲寄存器用来暂存站点要发送到环上的帧,28,以太网与高速以太网,以太网的基本知识 Ethernet经历5代：70年代末、1982、1995（快速以太网）、千兆以太网、万兆以太网 拓扑结构：星型总线 介质访问控制协议：CSMA/CD 帧格式：前导符和起始符通称前同步码，其中前导符为7位10101010，起始符为1010

11、1011 地址一般为6个字节，前3个字节为厂家编号，后3个为自编号，最高位表示单一地址0或多个地址1，全为1表示广播 长度最小为46字节 数据的最长长度为1500字节 PAD为填充数据 CRC为循环校验序列，不包含前同步码,29,以太网与高速以太网,以太网的基本知识 数据编码：曼彻斯特编码或差动曼彻斯特编码 传输速率：10M、100M、GB、10GB 协议标准：LLC使用802.2，MAC使用802.3 10Base-5 10Base-2 10Base-T 10Base-FP、10Base-FB、10Base-FL 100Base-Tx 100Base-T4 100Base-Fx,30,以太网

12、与高速以太网,以太网的组网 10Base-5 10Base-2 10Base-T 以太网寻址 MAC地址 00-AA-00-01-BB-FC 00000000-10101010-00000000 厂商编码域 00000001-10111011-11111100 设备编码域 P/M（物理/多播）位 FF-FF-FF-FF-FF-FF 广播地址,31,以太网与高速以太网,100M Ethernet系列 1992年开始，IEEE召集802工作组加紧研究快速的LAN 保持802.3的原有状况，只是提高速率 完全重新制订新的规则 100Base-T 802.3u标准 100Base-T4：3类UTP，4

13、根线，8B/6T编码 100Base-Tx：5类UTP，2根线，4B/5B编码 100Base-Fx：两根多模光纤 100VG-AnyLAN,32,以太网与高速以太网,1000M Ethernet系列 1000Base-Sx 802.3z 1000Base-Lx 1000Base-Cx 1000Base-T 802.3ab 10GBase-X 10Gbase-R 10Gbase-W OC-192C帧格式 802.3ae,33,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，指明发送这个帧的工作站是

14、属于哪一个 VLAN。 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VLAN,34,以太网 交换机,A4,B1,以太网 交换机,VLAN3,C3,B3,VLAN1,VLAN2,C1,A2,A1,A3,C2,B2,以太网 交换机,以太网 交换机,三个虚拟局域网 VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的构成,35,以太网 交换机,A4,B1,以太网 交换机,VLAN3,C3,B3,VLAN1,VLAN2,C1,A2,A1,A3,C2,B2,以太网 交换机,以太网 交换机,三个虚拟局域网 VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的构成,当 B1 向 VLA

15、N2 工作组内成员发送数据时， 工作站 B2 和 B3 将会收到广播的信息。,36,以太网 交换机,A4,B1,以太网 交换机,VLAN3,C3,B3,VLAN1,VLAN2,C1,A2,A1,A3,C2,B2,以太网 交换机,以太网 交换机,三个虚拟局域网 VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的构成,B1 发送数据时，工作站 A1, A2 和 C1 都不会收到 B1 发出的广播信息。,37,以太网 交换机,A4,B1,以太网 交换机,VLAN3,C3,B3,VLAN1,VLAN2,C1,A2,A1,A3,C2,B2,以太网 交换机,以太网 交换机,三个虚拟局域网 VLAN1, VLAN

16、2 和 VLAN3 的构成,虚拟局域网限制了接收广播信息的工作站数，使得网络 不会因传播过多的广播信息(即“广播风暴”)而引起性能恶化。,38,虚拟局域网VLAN,VLAN概述 遏制广播、实现带宽分配、分段管理 特征： VLAN中的所以设备都是同一广播域的成员 一个VLAN是一个逻辑的子网或由定义的成员组成的一个段 一个VLAN可以跨多个交换机 好处：性能、成本效率、网络安全 VLAN成员关系的设置 端口映射 静态VLAN 动态VLAN,39,综合布线工程,概述 智能建筑 定义一：将结构、系统、服务和管理进行优化组合，获得高效率、高功能与高舒适性的大楼，从而为人们提供一个高效和具有经济效益的工作环境。（美国智能建筑学会AIBI）。 定义二：智能建筑系指利用系统集成方法，将计算机技术、通信技术、控制技术与建筑艺术有机地结合起来，通过对设备的自动监控、对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其与建筑的优化组合，所获得的投资合理、适合信息社会要求，并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物（国内） 组成： SIC、GC、BA、CA、OA,