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1、第七讲第七讲 局域网技术局域网技术第四章 局域网技术本章主要内容本章主要内容1.数据链路层的基本概念数据链路层的基本概念2.局域网概述局域网概述3.局域网的连接设备局域网的连接设备4.决定局域网特征的主要技术决定局域网特征的主要技术5.以太网技术以太网技术6.虚拟局域网虚拟局域网VLAN7.无线局域网（无线局域网（WLAN）4.1 数据链路层的基本概念数据链路层的基本概念v数据链路层的基本服务是把源主机网络层的数据数据链路层的基本服务是把源主机网络层的数据以帧为单位，透明、无差错地传输给目的主机的以帧为单位，透明、无差错地传输给目的主机的网络层网络层v数据链路层将本质上不可靠的传输介质变成可靠
2、数据链路层将本质上不可靠的传输介质变成可靠的传输通路提供给网络层的传输通路提供给网络层 v数据链路层像个数字管道，单位为帧数据链路层像个数字管道，单位为帧结点结点帧帧数据链路的一般模型 （动画8）数据链路的一般模型数据链路的一般模型 链路层的功能 (1)链路管理链路管理(2)帧同步帧同步(3)流量控制流量控制(4)差错控制差错控制(5)区分数据与控制信息区分数据与控制信息(6) MAC寻址寻址(7)透明传输透明传输链路层提供的服务 v数据链路层的设计目标就是为网络层提供各种服数据链路层的设计目标就是为网络层提供各种服务。务。v数据链路层为网络层提供的服务数据链路层为网络层提供的服务n无确认的无
3、连接服无确认的无连接服 n有确认的无连接服务有确认的无连接服务n有确认的面向连接服务有确认的面向连接服务4.2 局域网概述 v局域网的定义局域网的定义n局域网（局域网（Local Area Network, LAN ）是将范围较）是将范围较小的计算机及其控制的外部设备，通过通信设备和线路小的计算机及其控制的外部设备，通过通信设备和线路连接起来，在网络操作系统的控制下，按照通信协议进连接起来，在网络操作系统的控制下，按照通信协议进行信息交换，实现资源共享的系统化的计算机网络。行信息交换，实现资源共享的系统化的计算机网络。 图图 4 2 典型局域网实例典型局域网实例局域网的主要技术特点(1) 有限
4、的地理范围。有限的地理范围。(2) 高数据传输速率高数据传输速率(3) 误码率低。误码率低。(4) 延迟小。延迟小。(5) 局域网通常采用共享介质、广播通信的方式传输局域网通常采用共享介质、广播通信的方式传输数据。数据。(6) 局域网建设价格低廉，结构简单，便于维护，容局域网建设价格低廉，结构简单，便于维护，容易实现。易实现。 局域网的分类v按网络的拓扑结构分按网络的拓扑结构分v按线路中传输的信号形式分按线路中传输的信号形式分v按网络的传输介质分按网络的传输介质分v按网络的传输介质访问控制方式分按网络的传输介质访问控制方式分局域网层次结构及模型局域网层次结构及模型vIEEE802局域网参考模型
5、对应局域网参考模型对应OSI参考模型的物参考模型的物理层和数据链路层两层的功能理层和数据链路层两层的功能 。v数据链路层划分为两个子层：逻辑链路控制子层数据链路层划分为两个子层：逻辑链路控制子层（LLC）和介质访问控制子层（）和介质访问控制子层（MAC） 。图图 4 3 IEEE802I参考模型与参考模型与OSI参考模型比较参考模型比较 IEEE802局域网的物理层 v物理层主要实现比特流的传输与接收以及数据的物理层主要实现比特流的传输与接收以及数据的同步控制同步控制 vIEEE802物理层的规范如下：物理层的规范如下：n采用基带信号传输。采用基带信号传输。n数据编码采用曼彻斯特编码。数据编码
6、采用曼彻斯特编码。n传输介质可以是双绞线、同轴电缆、光纤和无线。传输介质可以是双绞线、同轴电缆、光纤和无线。n拓扑结构可以是总线型、星型、环形和树型。拓扑结构可以是总线型、星型、环形和树型。n传输速率有传输速率有10Mbit/s、100Mbit/s、1000Mbit/s等等 IEEE802局域网的介质访问控制子层（MAC）vMAC子层的主要功能子层的主要功能n进行合理的信道分配，解决信道的竞争问题进行合理的信道分配，解决信道的竞争问题n完成介质访问控制功能，为竞争的用户分配信道使用权；完成介质访问控制功能，为竞争的用户分配信道使用权；n数据帧的封装数据帧的封装/卸装；卸装；n帧的寻址和识别；帧
7、的寻址和识别；n比特的差错控制比特的差错控制vMAC子层为不同的物理介质定义了不同的介质访问控制标子层为不同的物理介质定义了不同的介质访问控制标准。准。n的带冲突检测的载波侦听多路访问（的带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）n的令牌总线（的令牌总线（Token Bus）n的令牌环（的令牌环（Token Ring）n无线局域网的介质访问控制协议等。无线局域网的介质访问控制协议等。v介质访问控制标准决定了局域网的主要性能，它对局域网介质访问控制标准决定了局域网的主要性能，它对局域网的响应时间、吞吐量和网络利用率都有十分重要的影响。的响应时间、吞吐量和网络利用率都有十分重要的影响。 IEE
8、E802局域网的逻辑链路控制子层（LLC）vLLC子层的作用子层的作用n在在MAC子层提供的介质访问控制方法和物理层提供的子层提供的介质访问控制方法和物理层提供的比特服务的基础上，将不可靠的信道处理为可靠的信道，比特服务的基础上，将不可靠的信道处理为可靠的信道，确保数据帧的正确传输。确保数据帧的正确传输。nLLC子层的具体功能包括：子层的具体功能包括：建立和释放数据链路层的逻辑连接建立和释放数据链路层的逻辑连接屏蔽屏蔽MAC子层的差异，提供与高层的接口子层的差异，提供与高层的接口实现差错控制和确认实现差错控制和确认数据流量控制和发送顺序控制等功能数据流量控制和发送顺序控制等功能vLLC子层为网
9、络高层提供两种类型的服务子层为网络高层提供两种类型的服务n面向连接的服务面向连接的服务n无连接的服务。无连接的服务。 IEEE802IEEE802标准系列标准系列vIEEE802委员会成立于委员会成立于1980年年2月，它的任务是制定局域网的国际标准。月，它的任务是制定局域网的国际标准。vIEEE802标准包含以下部分：标准包含以下部分：n局域网概述，体系结构，网络管理和性能测量等；局域网概述，体系结构，网络管理和性能测量等；n逻辑链路控制协议；逻辑链路控制协议；n总线网介质访问控制协议总线网介质访问控制协议CSMA/CD及物理层技术规范；及物理层技术规范；n令牌总线网介质访问控制协议及其物理
10、层技术规范；令牌总线网介质访问控制协议及其物理层技术规范；n令牌环网介质访问控制协议及其物理层技术规范；令牌环网介质访问控制协议及其物理层技术规范；n城域网城域网(MAN)介质访问控制协议介质访问控制协议DQDB及其物理层技术规范；及其物理层技术规范；n宽带技术咨询组，为其他分委员会提供宽带网络技术的建议；宽带技术咨询组，为其他分委员会提供宽带网络技术的建议；n光纤技术咨询组，为其他分委员会提供光纤网络技术的建议；光纤技术咨询组，为其他分委员会提供光纤网络技术的建议；n综合话音综合话音/数据局域网数据局域网(IVD)的介质访问控制协议及其物理层技术规范；的介质访问控制协议及其物理层技术规范；n
11、局域网安全技术标准；局域网安全技术标准；n无线局域网的介质访问控制协议及其物理层技术规范；无线局域网的介质访问控制协议及其物理层技术规范；n高速以太网按需优先的介质访问控制协议高速以太网按需优先的介质访问控制协议100VG-ANYLAN。 IEEE802IEEE802标准系列标准系列图图 4 4 IEEE802 标准之间的关系标准之间的关系4.3 局域网的连接设备v网络适配器网络适配器(NIC)v中继器中继器(REPEATER)v集线器集线器(Hub)v以太网交换机以太网交换机(Ethernet Switch)网络适配器(NIC)图图 4 5 PCI接口网络适配器接口网络适配器 n物理层和数据
12、链路层nMAC地址nCSMA/CDn曼彻斯特编译n隔离变压器 网络适配器(NIC)v网络适配器又称网卡或网络接口卡（网络适配器又称网卡或网络接口卡（Network Interface Card，NIC）。）。v网络适配器的主要技术参数为带宽、总线方式、电气接口方式网络适配器的主要技术参数为带宽、总线方式、电气接口方式等。等。v网络适配器属于物理层、数据链路层的设备。网络适配器属于物理层、数据链路层的设备。v网络适配器的基本功能为：数据转换与数据缓存网络适配器的基本功能为：数据转换与数据缓存 。v网络适配器的种类：网络适配器的种类：n根据网络适配器所支持带宽的不同可分为：根据网络适配器所支持带宽
13、的不同可分为：10M、100M、10/100M自适应、自适应、1000M等几种带宽的网络适配器；等几种带宽的网络适配器；n根据网络适配器总线类型的不同，主要分为：根据网络适配器总线类型的不同，主要分为：ISA、EISA、PCI、PCMCIA四种总线类型的网络适配器；四种总线类型的网络适配器；n根据网卡的电气接口类型不同，主要分为：根据网卡的电气接口类型不同，主要分为：AUI接口（粗缆接口）、接口（粗缆接口）、BNC接口（细缆接口）、接口（细缆接口）、RJ-45接口（双绞线接口）和光纤接口等接口（双绞线接口）和光纤接口等中继器(REPEATER)n物理层n放大信号n补偿信号衰减n支持远距离通信中
14、继器(REPEATER)v中继器是连接网络线路的一种装置，它对网络中中继器是连接网络线路的一种装置，它对网络中的信号起中继放大作用，补偿信号衰减，支持远的信号起中继放大作用，补偿信号衰减，支持远距离的通信距离的通信 v中继器工作于中继器工作于OSI模型的物理层模型的物理层 v中继器有以下缺点：中继器有以下缺点：n增加了信号的延迟。由于网络标准中都对信号的延迟范增加了信号的延迟。由于网络标准中都对信号的延迟范围作了具体的规定，所以中继器不可能将网络无限的延围作了具体的规定，所以中继器不可能将网络无限的延长。长。n中继器不了解一个完整的帧，当信号在网段中转发时，中继器不了解一个完整的帧，当信号在网
15、段中转发时，中继器不能区分信号帧是否有效。中继器不能区分信号帧是否有效。集线器(Hub)图图 4 6集线器集线器(Hub)集线器(Hub)v集线器集线器(Hub)实际上是一种多端口的中继器。实际上是一种多端口的中继器。v集线器工作于集线器工作于OSI模型的物理层。模型的物理层。v集线器的主要功能是对信号进行放大和整形。集线器的主要功能是对信号进行放大和整形。v集线器的特点集线器的特点n采用共享型模式。采用共享型模式。n群发，即集线器在发送数据时，不管原数据来自何处，群发，即集线器在发送数据时，不管原数据来自何处，它会将所得到的数据发给其上的每一个端口。它会将所得到的数据发给其上的每一个端口。v
16、广播发送数据广播发送数据 （1）用户数据包向所有端口发送，不安全；）用户数据包向所有端口发送，不安全；（2）由于所有数据包都是向所有节点同时发送，降低了）由于所有数据包都是向所有节点同时发送，降低了网络执行效率。网络执行效率。以太网交换机(Ethernet Switch)图图 4 7以太网交换机以太网交换机(Switch)以太网交换机(Ethernet Switch)v交换机工作于交换机工作于OSI模型的数据链路层，可以将其模型的数据链路层，可以将其看作是一个智能的集线器看作是一个智能的集线器 v交换机拥有一条很高带宽的背板总线和内部交换交换机拥有一条很高带宽的背板总线和内部交换矩阵。通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目矩阵。通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口。的端口。 以太网交换机(Ethernet Switch)v交换机特点交换机特点n端口带宽的独享，多个端口对之间同时传输数据端口带宽的独享，多个端口对之间同时传输数据n交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。n能够学习并记忆能够学习并记忆MAC地址地址n网络分段网络分段v交换机转发信息的模式交换机转发信息的模式 n存储转发模式存储转发模式n直通模式直通模式n无碎片直通模式无碎片直通模式
