计算机局域网络(powerpoint 51页)

第四章第四章 计算机局域网络计算机局域网络本章重点本章重点局域网的特点及关键技术局域网的特点及关键技术介质访问控制方法：介质访问控制方法：CSMA/CD，TOKEN-PASSING以太网技术以太网技术高速局域网高速局域网9/10/202214.1 局域网局域网(LAN)概述概述1.LAN的特点的特点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 距离距离25km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，自行建为一个单位所拥有，自行建设，不对外提供服务设，不对外提供服务hubhubhubhubhubhubSwitchSwitchServerServerfarmfarmstationstationstationsstationsstationsstations9/10/202222.局域网的关键技术局域网的关键技术l拓扑结构（逻辑、物理）拓扑结构（逻辑、物理）总线型总线型、星型星型、环型、树型、环型、树型l介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-passingl信号传输形式信号传输形式基带基带、宽带、宽带9/10/20223LAN典型拓扑结构典型拓扑结构n总线型总线型: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n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n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BusStarRingABCCADCBABCAT9/10/202243.LAN参考模型参考模型IEEE802标准标准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 MAC 高层高层 OSI IEEE 802物理层物理层PHY由由NOS来实现来实现9/10/20225IEEE802标准的主要成员标准的主要成员802.2-逻辑链路控制逻辑链路控制LLC 802.3-CSMA/CDCSMA/CD（以太网）（以太网）（以太网）（以太网）802.4-Token Bus Token Bus（令牌总线）（令牌总线）（令牌总线）（令牌总线）802.5-Token RingToken Ring（令牌环）（令牌环）（令牌环）（令牌环）802.6-分布队列双总线分布队列双总线分布队列双总线分布队列双总线DQDB-MANDQDB-MAN标准标准标准标准802.8 FDDIFDDI（光纤分布数据接口）（光纤分布数据接口）（光纤分布数据接口）（光纤分布数据接口）802.11 无线无线LAN9/10/20226802.3CSMA/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 Bridge802.1A 体体系系结结构构IEEE802体系结构示意图体系结构示意图PHY9/10/202274.2 局域网中的介质访问控制方法局域网中的介质访问控制方法 载波侦听多路访问载波侦听多路访问/冲突检测冲突检测(CSMA/CD)CSMA/CD)C Carrier arrier S Sense ense M Multiple ultiple A Access/ccess/C Collision ollision D Detectetect 令牌传递令牌传递(Token Passing)Token Passing)Token RingToken RingToken BusToken BusFDDI(FDDI(双环双环)常见的有两种：常见的有两种：9/10/202281.CSMA：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。每个站点在发送数据之前要监听工作原理：发送前监听。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，则此站信道上是否有数据在传送。若有，则此站不能不能发送，发送，需需等等待一段时间后重试。待一段时间后重试。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。迟一个随机时间后再次监听。坚持坚持CSMA：监听到信道忙时，仍继续监听，直到信监听到信道忙时，仍继续监听，直到信道空闲道空闲。1-坚持坚持CSMA：一听到信道空闲就立即发送数据一听到信道空闲就立即发送数据 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（以概率以概率1-p延迟一段时间后再发送延迟一段时间后再发送）CSMA技术不能解决发送中出现的冲突现象。技术不能解决发送中出现的冲突现象。9/10/202292.CSMA/CD 带冲突检测的载波监听多点访问带冲突检测的载波监听多点访问工作原理：工作原理：发送前先监听信道是否空闲，若空闲则发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送数据立即发送数据。在发送时，。在发送时，边发边边发边继续继续监听。若监监听。若监听到冲突，则立即停止发送。听到冲突，则立即停止发送。等待一段随机时间等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试。（称为退避）以后，再重新尝试。CSMA/CD可归结为四句话：可归结为四句话：发前先侦听，空闲即发送，发前先侦听，空闲即发送，边发边检测，冲突时退避。边发边检测，冲突时退避。9/10/202210CSMA/CD的流程图的流程图媒体忙？媒体忙？发送帧发送帧碰撞？碰撞？发送完？发送完？发送发送JamJamN16?N16?YesYesNoNoNoNoYesYes发送成功发送成功YesYes发送失败发送失败NoNo延迟随机时间延迟随机时间NoNoYesYes发送帧发送帧碰撞次数碰撞次数N+N+9/10/2022113.令牌环（令牌环（IEEE802.5）ABDC站点站点干线耦合器干线耦合器单向环单向环 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，构成闭合环发送缓冲区发送缓冲区接收缓冲区接收缓冲区 接收接收发送发送线路线路驱动驱动线路线路接收接收控制器控制器DTE环路环路输入输入环路环路输出输出干线耦合器的结构干线耦合器的结构 传输媒体：传输媒体：STP、光纤，速率、光纤，速率4/16Mbps；最多站点数：最多站点数：250，信号采用曼彻斯特编码信号采用曼彻斯特编码TCU高层软件高层软件9/10/202212干线耦合器（干线耦合器（TCU）工作状态：工作状态：发送方式发送方式（站点发送数据时）（站点发送数据时）收听收听/转发方式（其他时候）转发方式（其他时候）收听方式下，收听方式下，TCU与与DTE断开断开 TCU对对位流再生并转发位流再生并转发，同时，同时监视帧中监视帧中是否出现本站地址和令牌是否出现本站地址和令牌。若出现本站若出现本站地址，则将开关地址，则将开关K闭合，闭合，TCU与与DTE接通，接通，位流复制到位流复制到DTE，同时继续转发；若出同时继续转发；若出现令牌且有数据要发送，则截获令牌，现令牌且有数据要发送，则截获令牌，转为发送方式，发送数据帧。转为发送方式，发送数据帧。发送方式下，数据以帧为单位从发送方式下，数据以帧为单位从TCU的输出端发送到下一个的输出端发送到下一个TCU的输入端。的输入端。DTETCU收听方式收听方式KKDTETCU发送方式发送方式KK9/10/202213Token Ring/802.5的操作的操作1）谁谁可可以以发发送送帧帧，是是由由一一个个沿沿着着环环旋旋转转的的称称为为“令令牌牌”（TOKEN）的的特特殊殊帧帧来来控控制制的的。只只有有拿拿到到令令牌牌的的站站可可以以发发送送帧帧，而而没没有有拿拿到到令令牌牌的的站站只只能等待。能等待。2）拿拿到到令令牌牌的的站站将将令令牌牌转转变变成成访访问问控控制制头头，后后面加挂上自己的数据进行发送。面加挂上自己的数据进行发送。9/10/2022143）数数据据帧帧通通过过任任何何一一个个站站点点(除除源源站站点点外外)时时，该该站点都要把帧的目的地址和本站地址相比较：站点都要把帧的目的地址和本站地址相比较：a)如如果果地地址址相相符符合合，则则将将帧帧拷拷贝贝到到接接收收缓缓冲冲器器，供高层软件处理，同时将帧送回环中；供高层软件处理，同时将帧送回环中；b)如果地址不符合，则直接将帧送回环中。如果地址不符合，则直接将帧送回环中。4）数数据据循循环环一一周周后后由由发发送送站站回回收收。即即发发送送的的帧帧在在环环上上循循环环一一周周后后再再回回到到发发送送站站时时，发发送送站站将将该该帧帧从从环环上上移移去去，同同时时再再放放一一个个空空令令牌牌到到环环上上，使使其其余余的的站点能获得发送帧的许可权。站点能获得发送帧的许可权。9/10/202215Token Ring/802.5的操作举例的操作举例AT=0T=0TAT=0T=0TAT=1T=1TDataCTDataCTDataCTDataCData（a）（b）（c）帧循环一圈后帧循环一圈后A将数据帧回收将数据帧回收并放出空令牌并放出空令牌A有数据要发有数据要发送，它抓住空送，它抓住空令牌令牌A将令牌修改将令牌修改为数据帧，并为数据帧，并加挂数据加挂数据9/10/202216IEEE802.5的帧结构的帧结构 起始、结束标志起始、结束标志 访问控制字段包括：访问控制字段包括：起始起始接入控制接入控制结束结束1B1B1B令牌帧令牌帧非令牌帧（信息帧非令牌帧（信息帧/控制帧）控制帧）起始起始 访问控制访问控制 帧控制帧控制目的地址目的地址源地址源地址数据数据FCS结束结束帧状态帧状态1112/62/6 04 1 1BP P P T M R R R优先级位优先级位 令牌位令牌位监督位监督位预约位预约位 优先级与预约及优先级限制位。优先级与预约及优先级限制位。令牌位：帧类型标识。令牌位：帧类型标识。0-令牌；令牌；1-信息信息/控制帧控制帧 监督位：防止无效帧在环路中无限循环。监督位：防止无效帧在环路中无限循环。9/10/202217实际结构实际结构星型环路星型环路ABCDE集线器集线器9/10/2022184.令牌总线令牌总线(IEEE 802.4)特点：物理上是总线网，逻辑上是令牌网特点：物理上是总线网，逻辑上是令牌网物理层：传输媒体为物理层：传输媒体为75 宽带同轴电缆，数据宽带同轴电缆，数据速速率率为为1Mb/s、5Mb/s或或10Mb/s；传输机制为以太网和令牌环的结合：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；物理传输采用广播方式；介质访问控制采用令牌方式。介质访问控制采用令牌方式。9/10/2022195.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将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分分部分分开开，降低实现的复杂度。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。需要解决介质访问控制访问控制(MAC)问题。分层可以使帧的传输独立问题。分层可以使帧的传输独立于介质和于介质和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。9/10/202220LAN的链路层与传统的数据链路层的区别：的链路层与传统的数据链路层的区别：LAN链路支持多重访问，支持成组地址和广播；链路支持多重访问，支持成组地址和广播；支持支持MAC介质访问控制功能；介质访问控制功能；提供某些网络层的功能，如网络服务访问点、多路复提供某些网络层的功能，如网络服务访问点、多路复用、流量控制、差错控制用、流量控制、差错控制.MAC子层功能：成帧子层功能：成帧/拆帧，拆帧，实现、维护实现、维护MAC协议，位差协