04 局域网1

(CSMA/CD)，是总线局域网（以太网）的核心技术。
– IEEE 802.5 :令牌环访问控制 (Token Ring)。
– IEEE 802.4 :令牌总线访问控制(Token Bus)。
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一. CSMA/CD
CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection):带有冲突检测的载波 侦听多路访问 802.3局域网是一种基带总线局域网:
TYPE：上层数据类型（0-1500B）
Pad：填充字段，保证帧长不少于64字节 FCS： 帧校验序列（CRC-32）
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帧间隔
帧n
PA DA SA Type Data
帧n+1
Pad
FCS PA
帧间隔 > 9.6 ms

在相继发送的两帧之间强制插入9.6ms的间隔
目的：确保其他站点也能占用信道
– ①比较信号大小 – ②判断过零点的位置 – ③逐个比特位比较
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冲突碎片
由于检出冲突，便停止发送，所以接收站
收到的可能是个有头无尾的帧，以太网称 为冲突碎片。 由接收接口通过判断筛选过滤掉。
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3.CSMA/CD小结
CSMA/CD协议 的工作过程通常 可以概括为：
– – – – 先听后发 边听边发 冲突停发 随机重发
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网卡的种类：
–不同类型的网卡支持不同的网络协议（如
IEEE802.3、IEEE802.5等）、不同的传输介质以
及连接器。 –按网卡支持的网络协议分类，有以太网卡、快速 以太网卡、千兆以太网卡、FDDI网卡、ATM网卡 等；
–按网卡提供的总线接口分类，又分为ISA网卡、
PCI网卡等类型。
数据链路层分成逻辑链路控制(LLC)和介质访问控制(MAC)两
个子层。
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2.物理层和数据链路层的功能 仅有OSI的下两层。
结合局域网自身特点，参考OSI/RM，IEEE802 提出 了局域网体系结构的参考模型，它与OSI/RM的对应 关系如图所示。
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物理层
–负责物理连接和在媒体上传输比特流。
第4章 局域网
4.1 概述
4.2 介质访问控制 4.3 以太网技术 4.4 高速局域网 4.5 虚拟局域网
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4.1 概述
一.局域网的特点与分类
二.局域网的基本组成
三.IEEE 802标准
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一.局域网的特点与分类
1. LAN的特点
覆盖范围小 房间、建筑物、园区范围 高传输速率 10Mbps～10Gbps 低误码率 10-7 ～ 10-12 总线、星形、环形拓扑 支持多种传输介质：双绞 线、同轴电缆、光纤 为一个单位所拥有，自行 建设，不对外提供服务
方式，即冲突检测功能，一旦监听到冲突，
冲突双方就立即停止发送，以免浪费信道
时间，使信道很快进入空闲期，在 CSMA 引
入冲突检测，即CSMA/CD。
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冲突检测方法
基本思想：
– 工作站一边将信息发送到总线上，一边从总线上接收 信息，然后再将接收到的信息与原来发送的信息进行
比较。
常用方法：
– 最初是美国施乐(Xerox)公司于1975年研制成功的，以 曾经在历史上表示传播电磁波的以太(Ether)来命名。 – 1981年，施乐公司与数字装备公司(DEC)以及英特尔 (Intel)公司合作，联合提出了以太网的规约。1982年修 改为第二版规约，即DIX Ethernet V2，成为世界上第 一个局域网产品的规约，这个标准后来就成为IEEE 802.3标准的基础。
IEEE 802.5: Token Ring访问控制方法和物理层技术规范
IEEE 802.6: 城域网访问控制方法和物理层技术规范
IEEE 802.7: 宽带网访问控制方法和物理层技术规范
IEEE 802.8: FDDI
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IEEE 802.9: 综合数据/ IEEE 802.10: IEEE 802.11: IEEE 802.12: 100VG - AnyLAN访问控制方法和物理层技术 IEEE 802 标准主要规定了物理层和数据链路层两个层次, 并将
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解决方法：采用载波监听多路访问/冲突检测方法。
– 监听总线上情况，通过竞争获得发送权。 – 又称“先听后说”方法。
基本思想：
– 每个站在发送数据前，先监听信道上有无其它站正在发送信息：
若无 —— 发送数据 若有 —— 暂不送数据，等一段时间再尝试
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2．冲突检测(CD)
为了能及时发现冲突，采用边发送边监听
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典型拓扑结构
总线型:
所有结点都直接连接到共享信道 星型 : 所有结点都连接到中央结点 环型 : 结点通过点到点链路与相邻结点连接
A B C D
C
A T C
Bus
A A B C B
Ring
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Star
二.局域网的基本组成
由网络硬件和网络软件两大 部分组成。
– 网络硬件主要由计算机系统和 通信系统组成，用于实现局域 网的物理连接，为连接在局域 网上的计算机之间提供一条物 理通道。 – 网络软件大致分为网络系统软 件和网络应用软件两种类型， 包括控制信息传送的网络协议 及其相应的协议软件、网络操 作系统、通信控制软件和品种 繁多的网络应用软件。
网络硬件 网络服务器 网络工作站 网络接口卡 网络设备 传输介质 网络系统软件
网络软件
网络应用软件
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网络服务器
为网络用户提供服务和共享资源的网络结点。 分类：
–文件服务器、通信服务器、打印服务器、终端服务器、 磁盘服务器、数据库服务器、视频服务器、邮件服务 器、名字服务器、Web服务器、目录服务器。
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MAC子层的地址
–MAC子层定义了一个硬件地址，称为物理地址，
通常称为MAC地址，全球唯一，该地址存于网卡
上的站地址寄存器（PROM）中。 –MAC地址是48位二进制数，用12个十六进制数表 示（如：00-80-c8-4b-eb-0a），分两部分： 24位 24位
厂家标识码
系列号
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hub stations
hub
stations
hub
station
Switch
Server farm
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2. LAN的分类 按拓扑结构进行分类： 星型网、环型网、总线网。 按传输介质进行分类： 同轴电缆网、双绞线网、光纤网和无线局 域网等。 按访问传输介质的方法进行分类： 以太网、令牌环网、FDDI、ATM网等。 按数据传输速率进行分类： 十兆网、百兆网和千兆网。
1.为什么会出现对信道的争用？
2.如何解决广播信道站点对信道的争用？
解决信道争用的协议称为介质访问控制 (Medium Access Control)协议。
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介质访问控制协议决定哪台计算机有权传送数据。
按拓朴结构的不同，IEEE 802局域网的三种介质
访问控制方法：
– IEEE 802.3 :带有冲突检测的载波侦听多路访问
高层 LLC MAC 物理层
802.1 寻址、互连、管理 802.2 逻辑链路控制子层
802.3 CSMA/CD 物理层 802.4 Token Bus 物理层 802.5 Token Ring 物理层
802.6 城域网
802.9 ISDN
802.11 无线 局域网
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IEEE 802标准的目的 解决OSI模型最低两层──物 理层和数据链路层的功能以及与 网络层的接口服务。
在802.3标准中使用CSMA/CD协议。
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1．载波监听多路访问（CSMA）
载波指信号； 在同一时刻只有一个用户在总线上传输信息， 否则，造成混淆，无法辨认。 把查看信道上有无信号正在传输称为“载波 侦听”； 把同时有多个节点在侦听信道是否空闲和发 送数据称为“多路访问”。
A B
C
D
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–局域网可采用多种传输媒体，且各种媒体差异很
大，所以物理层处理过程十分复杂
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数据链路层
– 在不太可靠的信道上实现可靠的数据传输，负责帧的 传送与控制。 – 局域网中，由于各站共享网络公共信道，所以必须解 决信道如何分配，避免或解决信道争用问题，即必须 有媒体访问控制功能。 – 因为局域网采用的拓扑结构与传输媒体多种多样，所
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网络设备
局域网所需的基本器材与设备：
网卡 集线器或交换机 双绞线
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传输介质
局域网中常用的是有线传输介质：无屏蔽 双绞线、屏蔽双绞线、 同轴电缆和光缆
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三.IEEE 802标准
1. 标准简介 为促进局域网的标准化，美国电气电子工程师协 会（IEEE）于1980年成立了802委员会，制定了 一系列局域网标准，并得到了ISO的认可。
发送帧
Yes
媒体忙？ No
延迟随机时间 No N≥16? Yes
发送帧
No 发送完？ Yes 发送成功 No 碰撞？ Yes 发送Jam
发送失败 碰撞次数N++
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下层数据
接收 JAM或 碎片
N
完成？
Y FCS？ Y
Y
帧太短？

判地址？
N
N
N
length？ Y
拆帧 长度错
丢弃
交上层
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IEEE 802.1: 寻址、网间互连及网络管理 IEEE 802.2: 通用的LLC规范 IEEE 802.3: CSMA/CD访问控制方法和物理层技术规范