计算机网络技术基础--第3章 局域网技术

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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
数据链路层
物理层
逻辑链路控制 LLC 介质访问控制 MAC 物理层PHY
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• IEEE 802模型与OSI模型的对应关系
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局域网的体系结构
ISO/OSI高层
TCP/IP
LLC子层
IPX
NetBEUI
延迟一个随机时间准备 重新发送数据
结束
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CSMA/CD 工作原理
先听后发,边发边听,
冲突停止,随机延时后重发。
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CSMA/CD协议的特点
• 在采用CSMA/CD协议的总线LAN中,各节点通过竞 争的方法强占对媒体的访问权利,出现冲突后,必 须延迟重发。因此,节点从准备发送数据到成功发 送数据的时间是不能确定的,它不适合传输对时延 要求较高的实时性数据。 • 结构简单、网络维护方便、增删节点容易,网络在 轻负载(节点数较少)的情况下效率较高。但是随 着网络中节点数量的增加,传递信息量增大,即在 重负载时,冲突概率增加,总线LAN的性能就会明 显下降。
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802.10 可互操作的局域网的安全机制 802.1 体系结构与网络互连
802.2
802.3 CSMA/CD MAC 802.4 Token BusMAC
逻辑链路控制层(LLC)
802.5 Token Ring MAC 物理层 802.6 MAN MAC 802.8 FDDI MAC 802.11 无线局 域网
hub
stations
hub
stations
Switch
Server farm
3
• (1)局域网覆盖有限的地理范围,它适用于机关 、公司、校园、军营、工厂等有限范围内的计算机 、终端与各类信息处理设备连网的需求。 • (2)局域网具有高数据传输速率(10Mbit/s-1000 Mbit/s)、低误码率、高质量的数据传输环境。 • (3)局域网一般属于一个单位所有,易于建立、 维护和扩展。 • (4)决定局域网特性的主要技术要素是网络拓扑 、传输介质与介质访问控制方法。 • (5)局域网从介质访问控制方法的角度可以分为 两类:共享介质局域网与交换式局域网。
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(3)大型局域网交换机 (4)典型的局域网交换机产品 自己上网查,主要查5个品牌:Cisco,华为,H3C, 锐捷 ,神舟数码等。
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本节主要内容
3.2.1 局域网和城域网的参考模型 3.2.2 逻辑链路控制子层 3.2.3 媒体访问控制子层
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IEEE802标准的产生
二十世纪80年代是局域网迅速发展时期, 各种标准的局域网层出不穷。为了使不同厂 商生产的局域网能够互联通信(促进局域网产 品的标准化以增加产品的互操作性), 1980 年2月,美国电气和电子工程师学会(IEEE) 成立了局域网标准化委员会(简称IEEE 802 委员会),专门从事局域网标准的制订,形 成了一系列的标准,统称为IEEE802标准。IE EE 802标准于1984年3月被ISO采纳作为局域 网的国际标准系列,称为ISO 8802标准。
本章主要内容
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 局域网基本概念 局域网参考模型和协议 传统局域网技术 高速局域网技术 局域网组网方法
1
本节主要内容
3.1.1 局域网主要技术特点 3.1.2 局域网的传输介质类型 3.1.3 局域网的物理设备
2
hub
stations
局域网(LAN)是将小区域
内的各种通信设备互连 在一起的通信网络。
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LAN 数据链路层按功能划分为两个子层: LLC 和 MAC • MAC子层功能:成帧/拆帧,实现、维护MAC协 议,位差错检测,寻址 • LLC子层功能: 向高层提供SAP,建立/释放逻 辑连接,差错控制,帧序号处理 LAN 对 LLC 子层透明, 只有下到 MAC 子层 才可见到所连接的是采用什么标准的局域网(总 线网、令牌总线网或令牌环网等)
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(2)按照网卡支持的传输速率分类,主要分为以下4 类: ① 普通的10Mbps网卡。 ② 高速的100Mbps网卡。 ③ 10Mbps/100Mbps自适应网卡。 ④ 1 000Mbps网卡。 (3)按网卡所支持的传输介质类型分类,主要分为以 下4类: ① 双绞线网卡。 ② 粗缆网卡。 ③ 细缆网卡。 ④ 光纤网卡。
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划分LLC与MAC子层的原因
OSI模型中的数据链路层不具备局域网所需的介质 访问控制功能; 局域网基本上采用共享介质环境,从而数据链路层 必须考虑介质访问控制机制; 介质访问控制机制与物理介质、物理设备和物理拓 扑等涉及硬件实现的部分直接有关; 分为两个子层,可保证层服务的透明性,在形式上 保持与OSI模型的一致性。 使整个体系结构的可扩展性更好,以备将来接受新 的介质与介质访问控制方法。
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IEEE802标准的说明
IEEE802标准是一个标准体系,包含 一系列不同的标准或规范。 随着局域网技术的发展,该体系中在 不断地增加新的标准和协议。
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IEEE802常用标准
• • • • • • • • • 802.2 - 逻辑链路控制 802.3 - 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 802.7 - 宽带技术 802.8 - FDDI(光纤分布数据接口) 802.11 -WLAN(无线局域网) 802.16 –无线城域网
数据 链路 层
物理 层
物理层
物理层
物理层
IEEE 802各标准间的关系
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• 局域网的标准:IEEE802
• IEEE802是一个标准系列:IEEE802.x • 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
Fra Baidu bibliotek
OSI
高层 网络层
IEEE 802
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4.局域网交换机 (1)局域网交换机的定义 交换式局域网的核心是局域网交换机,也有人把 它叫做交换式集线器。目前,使用最广泛的是以 太网交换机。 (2)局域网交换机的分类方法 一般来说,局域网交换机可以分为以下几类: ① 简单的l0Mbps局域网交换机 ② l0Mbps/l00Mbps自适应的局域网交换机
4
局域网的优点
1
能方便地共享昂贵的外部设备、主机及软件、数据
2
便于系统的扩展、设备的位置可灵活调整和改变
3
提高系统的可靠性、可用性
5
1.电磁波谱与通信类型
电磁波的频谱和它在通信中的作用
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• 描述电磁波的参数:波长、频率与光速。 f = C,其中,光速C为3108m/s,频率f的单位为Hz。 • 无线电频率与带宽的对应关系
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1.LLC提供的服务
3种服务:不确认的无连接服务、确认的无连接服务和确认的 面向连接的服务。
2.LLC帧结构
目的访问点DSAP 源访问点SSAP 控制字段 数据字段
LLC帧字段说明:
• 目的服务访问点字段DSAP:DSAP占用一个字节,其第一个比特 图2-10 LLC帧结构 为I/G比特。当I/G比特等于0时,其后面的7比特代表一个目的 访问点地址;当I/G比特为1时,则DSAP为组地址。组地址可以 实现数据发往特定站的一组服务访问点。
2.无线通信
高频无线电波传播路径
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3.微波通信
(1)只能进行视距传播。 (2)大气对微波信号的吸收与散射影响较大。
4.蜂窝无线通信
蜂窝移动通信系统结构
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5.卫星通信
卫星通信原理示意图
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一个局域网(LAN)通常由四个部分组成,它 们分别是:服务器、工作站、通信设备和通信协 议。 1、服务器(Server) 服务器是整个网络系统的核心,它为网 络用户提供服务并管理整个网络,在其上运行的 操作系统是网络操作系统。它能处理分组的发送 和接收以及网络接口的处理。而使用这个服务器 的称为该服务器的客户(Clients)或用户。
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CSMA/CD 工作原理
先听后发,边发边听,
冲突停止,随机延时后重发。
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CSMA/CD协议的工作过程
初始化
• CSMA/CD协议的工 作过程通常可以概括 为:
– – – – 先听后发、 边发边听、 冲突停发、 随机重发。
冲突检测
载波帧听
发送数据
是否出现 冲突?
放弃发送数据 强化冲突
是否发送 完毕?
频段划分 低频(LF) 中频(MF) 高频(HF) 甚高频(VHF) 频率范围 30kHz~300kHz 300kHz~3MHz 3MHz~30MHz 30MHz~300MHz
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频段划分
特高频(UHF) 超高频(SHF) 极高频(EHF)
频率范围
300MHz~3GHz 3GHz~30GHz >30GHz
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常见的服务器类型有以下几种: (1)文件服务器 (2)打印服务器 (3)终端服务器 2、工作站 3、网络适配器(Network Interface Card NIC) 根据网卡所支持的物理层标准与主机接口的不同, 网卡可以分为不同的类型。 (1)按照网卡支持的计算机种类分类,主要分为以下 两类: ① 台式机用网卡。 ② 便携式机用网卡(PCMCIA网卡)。
IEEE 802 逻辑链路控制(LLC)
数据链路层
MAC子层
IEEE 802.3 CSMA/CD
IEEE 802.4 令牌总线网 物理层
IEEE 802.5 令牌环网
物理层
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在局域网中,逻辑链路控制子层LLC标准 IEEE 802.2起着十分重要的作用。逻辑链 路控制LLC运行在媒体访问控制MAC之上,负 责处理诸如差错控制、流量控制等问题,保 证数据的可靠传输;LLC的另一个作用是向 上提供统一的接口,从而屏蔽各种物理网络 的实现细节。
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LLC的帧结构
1 1 1/2 长度可变 单位:字节
DSAP SSAP 控制域
数据
IEEE802 的封装过程:
分组 LLC帧
LLC首部 高层PDU
LLC数据
MAC帧
介质上传 输的帧
MAC首部
MAC数据
MAC尾部
PA MAC首部
MAC数据
MAC尾部
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位于物理层和LLC子层之间的MAC子层一方面与 接入的传输介质有关,并负责在物理层的基础上进 行无差错的通信;另一方面要在支持LLC的子层中完 成媒体访问控制功能。MAC子层将上层交下来的数据 封装成帧进行发送,实现帧的寻址和识别,用MAC协 议实现对等层之间的操作,并进行差错检验。
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1.媒体访问控制方式 (1)随机访问(争用型):
载波侦听多路访问CSMA(Carrier Sense Multi Access )又称为“先听后说”,是减少冲突的主要技术。 两种主要的竞争方式(多用于总线形或树形网络中): CSMA/CD:发送站检测通信信道中的载波信号,如果没有 检测到载波信号,说明没有其他站在发送数据,或者说信道 上没有数据,该站可以发送。否则,说明信道上有数据,等 待一定时间后再次试探,直到能够发送数据为止。=>冲突 检测 CSMA/CA:依靠算法来避免冲突。发送站和接收站在数据 传输之前采用“握手”机制。监听到“握手”信号后,网络 中的其他站进入等待状态,这就防止了大多数冲突。
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• 源服务访问点字段SSAP:SSAP的第一比特为C/R比特。当C/R 比特为1时,说明LLC为响应帧;为0说明LLC帧为命令帧。其 后的7比特用来表示源访问点地址。 • 控制字段:LLC帧控制字段的分配如下图所示。
从图中可以看出,信息帧和监控帧的控制字段与高级数据 链路控制HDLC的扩展控制字段相同,而无编号帧则与HDLC的 完全一致。
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带冲突检测的载波监听多路访问(CSMA/CD)
a. 标准协议: IEEE802.3 b. 网络拓扑结构:总线型 c. 信道分配方法:随机接入(争用)
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总线型中的“冲突”
A
B
C
A
B
C
碰撞
D
E
D
E
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CSMA/ CD介质访问控制
• 总线型LAN中,所有的节点对信道的访问是以多路 访问方式进行的。任一节点都可以将数据帧发送到 总线上,所有连接在信道上的节点都能检测到该帧 。 • 当目的节点检测到该数据帧的目的地址(MAC地址 )为本节点地址时,就继续接收该帧中包含的数据 ,同时给源节点返回一个响应。当有两个或更多的 节点在同一时间都发送了数据,在信道上就造成了 帧的重叠,导致冲突出现。为了克服这种冲突,在 总线LAN中常采用CSMA/CD协议,即带有冲突检测 的载波侦听多路访问协议,它是一种随机争用型的 介质访问控制方法。
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