局域网通信技术

局域网拓扑结构类型与特点（一）
总线型拓扑结构


总线型局域网的介质访问控制方法采用的是“共享介 质”方式； 所有结点都连接到一条作为公共传输介质的总线上； 总线传输介质通常采用同轴电缆或双绞线； 所有结点可以通过总线以“广播”方式发送或接收数 据，因此出现“冲突”不可避免； “冲突”会造成传输失败； 必须解决多个结点访问总线的介质访问控制（MAC， Medium Access Control）问题。


共享介质与交换局域网工作原理
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光纤分布式数据接口
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令牌总线型局域网的特点
Token Bus的环维护工作： 环初始化 新结点加入环 结点从环中撤出 环恢复 优先级 Token Bus的主要特点： 介质访问延迟时间有确定值； 通过令牌协调各结点之间的通信关系，各结点之间不发生冲突， 重负载下信道利用率高； 支持优先级服务。
虚拟局域网的实现技术
虚拟局域网的组网方法

用交换机端口号定义虚拟局域网


用 MAC地址定义虚拟局域网
用网络层地址定义虚拟局域网 IP广播组虚拟局域网
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1 2 3 4 5 6 7 8
VLAN 1
用交换机端口 号定义虚拟局 域网成员
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IEEE 802.2 LLC IEEE 802.3 MAC
GMII（功能与AUI相同）
8B/10B编码解码方式
PAM5编码解码方式
1000 BASE-CX 屏蔽双绞线
1000 BASE-SX 多模光纤
1000 BASE-T 非屏蔽双绞线
1000 BASE-LX 单模光纤
1000 BASE-T集线器
交换式局域网的工作原理
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VLAN 2
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1 2 3 4 5 6 7 8
VLAN 1
VLAN 2
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公司实例：子网划分
创建子网的目的
Fast Ethernet的协议结构
IEEE 802.2 LLC
IEEE 802.3 MAC
MII£ ¸ Ä Ó AUIÏ Í £ ¨¥ Ü ë à © ¦
100 BASE-TX 2¶ 5¿ Ï º STP Ô à ß î
100 BASE-T4 4¶ 3,4,5¿ UTP Ô à
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计算机网络原理
第五讲
局域网通信技术
主讲人：钱燕 BBS： Mail:jsjwl2009@
局域网的技术特点




局域网覆盖有限的地理范围，它适用于公司、机关、 校园等有限范围内的计算机连网的需求； 局域网提供高数据传输速率（10～100Mbps）、低 误码率的数据传输环境，数据传输速率高达1Gbps的 高速局域网正在发展中； 决定局域网特性的主要技术要素为网络拓扑、传输介 质与介质访问控制方法； 从介质访问控制方法的角度来看，局域网可分为共享 介质式局域网与交换式局域网两类。
局域网总线型拓扑工作原理
带有冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）
它的工作原理是: 发送数据前 先监听信道是否闲 , 若空闲 则立即发送数据。在发送数据时,边发送边 继续监听。若监听到冲突,则立即停止发送数据， 等待一段随机时间，再重新尝试。
介质访问控制方法要解决以下几个问题： 该哪个结点发送数据？ 发送时会不会出现冲突？ 出现冲突怎么办？
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千兆以太网


桌面系统采用传输速率为10Mbps的Ethernet； 部门级网络系统采用传输速率为100Mbps的Fast Ethernet； 企业级网络系统采用传输速率为1000Mbps的 Gigabit Ethernet。
Gigabit Ethernet的协议结构
FDDI主要应用环境

计算机机房网 办公室或建筑物群的主干网 校园网的主干网 多校园的主干网
快速以太网



快速以太网又称为Fast Ethernet，它的传输 速率比普通Ethernet快10倍，数据传输速率 达到了100Mbps； Fast Ethernet保留着传统的帧格式、介质访 问控制方法与组网方法； 每个比特的发送时间由100ns降低到了10ns； 1995年9月，IEEE 802委员会正式批准了Fast Ethernet标准IEEE 802.3u。
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Ô ¨ ø Ò Ì Í Token Ring
FDDI主要技术特点



使用 802.5的单令牌环网介质访问控制协议； 使用 802.2协议，与符合 802标准局域网兼容； 数据传输速率为100Mbps，连网的结点数最大 为1000，环路长度为100km ； 可以使用双环结构，具有容错能力； 可以使用多模或单模光纤； 具有动态分配带宽的能力，能够支持同步和异 步数据传输。
总线型拓扑的优点： 结构简单，实现容易； 易于扩展，可靠性较好。
局域网拓扑结构类型与特点（二）




环型拓扑结构 结点使用点-点线路连接，构成闭合的物理环 型结构； 环中数据沿着一个方向绕环逐站传输； 多个结点共享一条环通路； 环建立、维护、结点的插入与撤出。
令牌环网工作原理

在令牌环网中有一个令牌(Token，即空数据帧)沿着环形 总线在入网节点计算机间依次传递，令牌实际上是一个特 殊格式的帧，本身并不包含信息，仅控制信道的使用，确 保在同一时刻只有一个节点能够独占信道。当环上节点都 空闲时，令牌绕环行进。节点计算机只有取得令牌后才能 发送数据帧，因此不会发生碰撞。由于令牌在网环上是按 顺序依次传递的，因此对所有入网计算机而言，访问权是 公平的。 令牌在工作中有“闲”和“忙”两种状态。“闲”表 示令牌没有被占用，即网中没有计算机在传送信息；“忙” 表示令牌已被占用，即网中有信息正在传送。希望传送数 据的计算机必须首先检测到“闲”令牌，将它臵为“忙” 的状态，然后在该令牌后面传送数据。当所传数据被目的 节点计算机接收后，数据被从网中除去，令牌被重新臵为 “闲”。
局域网拓扑结构类型与特点（三）

星型拓扑结构
局域网星型拓扑工作原理

在星型拓扑结构中，网络中的各节点通过点到点的方式连 接到一个中央节点(又称中央转接站，一般是集线器或交 换机)上，由该中央节点向目的节点传送信息。中央节点 执行集中式通信控制策略，因此中央节点相当复杂，负担 比各节点重得多。

Hale Waihona Puke 中央节点的主要功能有三项：当要求通信的站点发出通信 请求后，控制器要检查中央转接站是否有空闲的通路，被 叫设备是否空闲，从而决定是否能建立双方的物理连接； 在两台设备通信过程中要维持这一通路；当通信完成或者 不成功要求拆线时，中央转接站应能拆除上述通道。
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局域网交换机的工作原理（续）

以A机器向C机器发送数据包为例：A机器向 控制单元发送一个数据帧，控制单元截取该 数据帧的首部，该帧的首部包括了目标机器 的MAC地址，控制单元将到交换表中查询该 MAC地址对应的端口信息，然后将该数据帧 从C机器所对应的端口发送到C机器。
局域网交换机的技术特点

低交换延迟


支持不同的传输速率和工作模式
支持虚拟局域网服务
虚拟局域网技术
虚拟网络的概念 虚拟网络建立在局域网交换机之上; 以软件方式实现对逻辑工作组的划分与管理; 逻辑工作组的结点组成不受物理位臵的限制; 一个逻辑工作组的结点可以分布在不同的物理 网段上，但它们之间的通信就像在同一个物理 网段上一样。
推动局域网技术发展的因素



个人计算机的广泛应用。在过去二十年中，计 算机的处理速度提高了百万倍，而网络数据传 输速率只提高了上千倍； 基于Web的Internet/Intranet应用要求更高的 带宽； 在数据仓库、桌面电视会议、3D图形与高清 晰度图像这类应用中，人们需要有更高带宽的 局域网。
交换式局域网的基本结构
局域网交换机的工作原理
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令牌环网拓扑优缺点
Token Ring方式的优点： 环中结点访问延迟确定 适用于重负载环境 支持优先级服务 Token Ring方式的缺点： 环维护工作复杂 实现比较困难
令牌总线型局域网
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高速局域网的研究方法

第一种方案：提高Ethernet的数据传输速率： 10Mbps→100Mbps→10Gbps ； 第二种方案：将一个大型局域网划分成多个用 网桥或路由器互连的子网，导致局域网互连技 术的发展； 第三种方案：将“共享介质方式”改为“交换 方式”，导致“交换式局域网”技术的发展。