第3章 局域网

3.3 传统以太网
3、10BASE-T ,10BASE-F
集线器或交换机 级联双绞线（最长100米） 集线器或交换机
连接终端双绞线 （最长100米）
图3-4(c) 10BASET网络的物理结构
3.4 高Байду номын сангаас以太网
3.4.1 100BASE-T以太网（802.3u ）
1、100BASE-TX
3.3 传统以太网
3.3.1 以太网的工作原理
1、以太网的两个标准
• DIX V1 • DIX Ethernet V2 • (IEEE的802工作组在1983年制定了第一个IEEE的以太 网标准，其编号为802.3，DIX Ethernet V2与IEEE的 802.3标准只有很小的差别，允许基于这两种标准的硬件 实现可以在同一个局域网上互操作。) )
3.5.2 光纤分布式数据接口FDDI
主要特性如下： • 使用基于IEEE802.5令牌环标准的MAC协议； • 利用多模光纤进行传输，并使用有容错能力的双环拓扑； • 数据率为100Mbps，光信号码元传输速率为125Mbaud； • 1000个物理连接（若都是双连接站，则为500个站）； • 最大站间距离为2km（多模光纤），环路长度为100km，即光 纤总长度为200km； • 具有动态分配带宽的能力，故能同时提供同步和异步数据服务； • 分组长度最大为4500字节。
– 为1时是全球管理 – 为0时是本地管理
3.3 传统以太网
3.3.2 以太网的连接方法
1、10BASE-5
外部收发器 终端匹配器
收发器电缆 粗缆
图3-4(a) 10BASE5网络的物理结构
3.3 传统以太网
2、10BASE-2
终端匹配器
BNC连接器 （T型头）
细缆
图3-4(b) 10BASE2网络的物理结构
物理层
物理层
物理层
物理层
802.7宽带技术 802.8光纤技术 图3-2 IEEE802各分委员会结构关系与局域网标准图
IEEE 802标准系列
1 IEEE 802.1A 局域网概述和体系结构。 IEEE 802.1B 寻址,网络互连,网络管理与性能测试 2 IEEE 802.2 逻辑链路控制LLC子层功能与服务。 3 IEEE 802.3 CSMA／CD总线介质访问控制方法 与物理层规范。 4 IEEE 802.4 令牌总线(Token Bus)介质访问控制 子层与物理层规范 5 IEEE 802.5 令牌环(Token Ring)介质访问控制子 层与物理层规范。
3.5 其他种类的高速局域网
图3-6 FDDI 的双环结构 (a）正常情况
A站
B 站
D 站
主环（顺时针 方向传输）
次环（逆时针 方向传输）
C站
图3-6 FDDI 的双环结构
A 站
发生 故障 B 站 D 站
主环（顺时针 方向传输）
次环（逆时针
方向传输）
C 站
（b)链路出现故障
图3-6 FDDI 的双环结构
1 协议软件：用以实现网络协议功能的软件。 不同体系结构的网络系统都有支持自身系统的 协议软件，在体系结构中不同层次上又有不同 的协议软件。 典型的网络协议软件有：IPX/SPX，TCP/IP， NetBEUI， X.25， IEEE802标准， PPP， 串行线路协议SLIP，帧中继协议。 2 通信软件 3 管理软件
OSI参考模型 应用层 表示层 会话层 传输层 IEEE802参考模型
网络层
数据链路层 物理层
逻辑链路控制子层
媒体访问控制子层 物理层
图3-1 IEEE802参考模型与OSI参考模型的对应关系
3.2.2 IEEE802局域网标准
802.10安全与加密
802.1局域网概述、体系结构、网络互联与网络管理 802.2逻辑链路控制 802.3C SMA/C D 物理层 802.4 令 牌总线 802.5 令 牌环 802.6 城 域网 802.9 语 音数据 综合局 域网 802.11 无线局 域网 802.12 100VGAnyLA N 数据链 路层
3 网卡（NIC）
网卡（网络适配器）： 是计算机与网络相互连接的接口设备。 网卡的功能： ① 将计算机数据封装为帧，发送到网络上去。 ② 接收网络上传来的帧，将帧重新组成数据， 输入所在的计算机中。只接收网络上发送 给本计算机的帧和广播帧。 ③ 提供数据缓存能力及某些接口功能。
（二）网络软件系统
• 保证二进制位的正确传输
a、MAC子层
• 主要制定管理和分配信道的协议规范
b、LLC子层
• 具体功能包括数据帧的组装与拆卸、帧的收发、差错控 制、数据流控制和发送顺序控制等功能并为网络层提供 两种类型的服务
逻辑链路控制子层（LLC): 该层向高层提供一个或多个称为服务访问点SAP 的逻辑接口，具有帧的接收、发送功能，发送时 将数据加上地址和循环冗余校验CRC字段等构成 LLC帧；接收时拆封，执行地址识别和CRC校验 及帧顺序、差错控制和流量控制等功能。 该子层还包括某种网络功能，如数据报、虚电路、 多路复用等。
3.3 传统以太网
2、CSMA/CD协议
• “多路存取” • “载波监听” （以太网标准规定各计算机发送的数据都 使用曼彻斯特编码的信号，其目的在于便于接收端提取 同步信号 ） • “碰撞检测” （计算机边发送数据边检测信道上的信号 电压大小 ） • 既然每一个站点在发送数据之前已经监听到信道为“空 闲”，那么为什么还会出现数据在总线上的碰撞呢？
MAC子层有管理多个源链路和多个目的链路的 功能。802标准制定了几种介质访问控制方法， 同一个LLC子层能与其中任一种访问方法（如 CSMA/CD，Token Ring，Token Bus等）接口。 由于网络层的很多功能是没有必要的，802标准 只设立网际层，是网络层的一个子层。 局域网的高层尚未定义出标准，由网络操作系统 来实现。
1、千兆位以太网技术优点： • 技术简单，例如保留以太网的帧格式、管理工具和对网络概念 上的认识； • 便于升级，从现有的传统以太网和快速以太网可以平滑地过渡 到千兆以太网，并不需要掌握新的配置、管理与排除故障技术； • 网络投资可以得到保护，无需对用户进行再培训，也无需为额 外的网络协议进行投资； • 千兆以太网有良好的互操作性，并具有向后兼容性； • 端口价格相对较低； • 可以提供10倍于快速以太网的传输速度。
3.4 高速以太网
2、千兆位以太网升级方案举例 1）升级交换机到交换机的连接
3.4 高速以太网
• 2）升级交换机到服务器的连接 • 3）升级交换式快速以太网主干
3.4 高速以太网
3.4.3 万兆位以太网（802.3ae ）
IEEE制定两个分离的物理层标准：一个是为LAN，另 一个是首次为WAN制定的
第3章 局域网
Contents
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 局域网概述 局域网体系结构与标准 传统以太网 高速以太网 其他种类的高速局域网 虚拟局域网 无线局域网
3.1 局域网概述
3.1.1 局域网定义和特性
局域网（LAN, local area network）是将小区域内的各 种通信设备互联在一起的通信网络
• 100BASE-TX支持2对5类非屏蔽双绞线（UTP）或2对1 类屏蔽双绞线（STP）
2、100BASE-T4
• 100BASE-T4支持4对3类UTP，其中3对用于数据传输， 1对用于冲突检测
3、100BASE-FX
• 支持2芯的多模或单光纤
3.4 高速以太网
3.4.2 千兆位以太网（802.3z ）
3.1 局域网概述
一、媒体访问控制方法 1）CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测) 2）Token-Ring(令牌环) 3）Token-Bus(令牌总线) 二、传输形式 基带传输与频带传输 三、介质访问控制方法 共享式和交换式
3.2 局域网体系结构与标准
3.2.1 局域网体系结构
1、物理层
2 载波监听多路访问/冲突检测 （CSMA/CD）协议
A站
发生 故障
B站
D站
主环（顺时针 方向传输）
次环（逆时针 方向传输）
C站 （ c）结点出现故障
3.6 局域网的基本组成 （硬件系统和软件系统）
（一）硬件系统（服务器、工作站、网卡、传输介质） 1 网络服务器
服务器是一种高性能的计算机，作为网络的节点， 具有固定的IP地址，为网上用户提供服务，处理 网络上数据和信息（80%以上）称为网络总管家。 服务器的作用：运行网络操作系统，控制和 协调 各工作站的运行，处理和响应各工作站发来的网络 操作要求。存储和管理网络中的共享资源。为工作 站提供应用程序服务。
3.1 局域网概述
3.1.2 决定局域网性能的因素
决定局域网特性的主要技术有以下三个方面： • 用以传输数据的传输介质 • 用以连接各种设备的拓扑结构 • 用以共享资源的介质访问控制方法
以上技术将决定网络的传输数据类型、响应时间、
吞吐量、利用率及网络应用等各种特征。
3.1 局域网概述
1、传输介质 •传输介质的特性将影响网络数据通信的质量，这些特性包 括物理特性、传输特性、连通特性、地理范围、抗干扰能 力及价格等 2、拓扑结构 主要分为总线型、环型与星型结构三种： 著名的以太网是总线结构的典型代表。 交换技术的发展使星型结构被广泛采用。 3、媒体访问控制方法 •一是要确定网络的每个节点能够将信息发送到传输介质上 去的特定时刻； •二是如何对公用传输介质进行访问并加以利用和控制
3.3 传统以太网
传播延时对载波监听的影响
3.3 传统以太网
3、MAC层的硬件地址
• 物理地址由六个字节组成：公司标识符（company_id） +扩展标识符（extended identifier） • 第一个字节的最低位I/G比特
– 为1时表示组地址 – 为0时表示一个单个站地址
• 第1字节的最低第2位规定为G/L比特
6 IEEE 802.6 城域网介质访问控制方法与物理层规范。
7 IEEE 802.7 宽带网络技术。 8 IEEE 802.8 光纤传输技术。（FDDI在802.3~5中的使用） 9 IEEE 802.9 综合语音与数据局域网(IVD LAN) 技术 10 IEEE 802.10，可互操作的局域网安全性规范(SILS)。 11 IEEE 802.11，无线局域网技术。
服务器的分类和性能
按服务器提供的服务分为： 文件服务器，打印服务器、通信服务器、 数据 库服务器。 网络服务器的性能要求： ① 高速度。可用高速CPU芯片，多CPU或 多台计算机来组成服务器。 ② 大容量。大容量内存和硬盘。 ③ 安全可靠。
2 工作站：
是一台计算机，用户用来访问网络的共享资源。 工作站通过内插网卡经网线与服务器实现连接。 工作站可以有自己独立的操作系统，与网络相连 时，需将网络操作系统中的工作站的连接软件安 装在工作站上，形成专门的引导、连接程序，以 便登录网络服务器。 提问：无盘工作站的引导程序存放在何处？
• LAN版本不支持半双工方式 ，每一帧必须在指定的大小 （48~1518byte）之间 • WAN版本在一个同步光纤网（SONET）链路上以OC192的速率（9.58Gbps）传输以太网帧
10Gbps以太网应用
• 主干网 • 提供WAN入口
3.4 高速以太网
3.4.4 以太网的发展趋势
1、以太网将成为城域网的主流技术 2、以太网可能成为宽带接入的主要技术 3、以太网可能应用于骨干网
3.6.2介质访问控制方法
（一）CSMA/CD介质访问控制
在广播信道中,如总线结构网中共享道,CSMA/CD 称为载波监听多路访问/冲突检测的竞争型访问方 法。 1 载波监听多路访问（CSMA)控制方案 ① 一个站点要发送,先监听总线,以确定是否空闲 ② 如果空闲，则可以发送 ③ 如果忙，则等待一定时间后重试。
3.5 其他种类的高速局域网
3.5.1 100VG-AnyLAN局域网
（1）100VG和广大用户使用的以太网并不兼容； （2）100VG要求使用4对芯，但有的安装场地只有2对 芯可供使用； （3）100VG不支持全双工方式； （4）100VG基本上是HP公司的专有技术
3.5 其他种类的高速局域网