《计算机局域网络》课件
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• 局域网使用广播信道（多点访问，随机访问），多 个站点共享同一信道。问题：
– 各站点如何访问共享信道？ – 如何解决同时访问造成的冲突（信道争用）？
• 解决以上问题的方法称为介质访问控制方法。 • 两类介质共享技术：
– 静态分配（FDM、WDM、TDM、CDM）
• 不适用于局域网
– 动态分配（随机接入、受控接入）
• 分别对应于LLC子层和MAC子层
《计算机局域网络》
局域网的物理层
• 功能：
• 位流的传输； • 同步前序的产生与识别； • 信号编码和译码。
• IEEE802定义了多种物理层，以适应不同的网络介质 和不同的介质访问控制方法。
• 两个接口：
• 连接单元接口（AUI）－可选，仅用于粗同轴电缆 • 介质相关接口（MDI）
• 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
OSI
IEEE 802
高层
网络层 数据链路层
物理层
由TCP/IP和NOS实现
逻辑链路控制 LLC 介质访问控制 MAC
物理层PHY
《计算机局域网络》
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
IEEE802标准系列中的主要标准
• 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 • 802.8 – FDDI（光纤分布数据接口） • 802.11 – WLAN（无线局域网）
• 2. 局域网的关键技术
– 拓扑结构（逻辑、物理）
• 总线型、星形、环形、树形
– 介质访问方法
• CSMA/CD、Token-passing
– 信号传输形式
• 基带、宽带
– 以上三种技术决定了局域网的特征
《计算机局域网络》
LAN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
• CSMA/CD、Token-Passing
《计算机局域网络》
信道共享技术分类
信道共享技术
TDM
FDM
WDM
CDM
静态分配
ATDM
STDM
随机访问
受控访问
动态分配
CSMA
CSMA/CD 集中控制 分散控制
以太网
轮询
令牌
令牌环网
《计算机局域网络》
局域网中的介质访问控制方法
• 常见的有两种：
– 载波检测多路访问/冲突检测（CSMA/CD）
• LLC： 与介质、拓扑无关； • MAC：与介质、拓扑相关。
《计算机局域网络》
• LLC子层功能：
• 建立/释放逻辑连接 • 成帧/拆帧 • 差错控制 • 帧序号处理 • 提供某些网络层功能
• MAC子层功能：
• 成帧/拆帧 • 实现、维护MAC协议 • 差错检测 • 寻址
• 对不同的LAN标准，它们的LLC子层都是一样的，区别仅 在MAC子层（和物理层）。
环型 : 节点通过点到点链路与相邻节点连接
D
A
B
C
Bus
A
A
A
B
C
Star
《计算机局域网络》
T C
B
Ring
3. 局域网体系结构
• 局域网的标准：IEEE802（ISO8802）
• IEEE802是一个标准系列：IEEE802, IEEE802.1～IEEE802.14
• 其体系结构只包含了两个层次：数据链路层，物理层
• 屏蔽不同介质的特性，使之不影响MAC子层的操作
《计算机局域网络》
局域网的数据链路层
• 按功能划分为两个子层：LLC和MAC • 功能分解的目的：
• 将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分分开，以 适应不同的传输介质。
• 解决共享信道(如总线)的介质访问控制问题，使帧的传输 独立于传输介质和介质访问控制方法。
《计算机局域网络》
LLC的帧结构
1
1
1/2
DSAP SSAP 控制域
长度可变
数据
单位：字节
IEEE802 LAN的封装过程：
分组
高层PDU
LLC帧
LLC首部
LLC数据
MAC帧 介质上传 输的帧
MAC首部
MAC数据
PA MAC首部
MAC数据
《计算机局域网络》
MAC尾部 MAC尾部
局域网的网络层和高层
– 高传输速率 • 10Mb/s～1000Mb/s
– 低误码率 • 10-8 ～ 10-11
– 拓扑：总线、星形、环形 – 介质：UTP、Fiber、COAX – 私有性：自建、自管、自用
hub hub
hub
Switch
《计算机局域网络》
stations stations station
Server farm
1. CSMA
• 多个站点如何安全地使用共享信道？
• 最简单的思路：发送前先检测一下其它站点是否正在发送 （即信道忙否）。
• 不坚持的CSMA
• 空闲则发送，忙则等待随机时间 • 等待时不监听 • 若有多个站点都在等待发送，必然冲突！
《计算机局域网络》
IEEE802体系结构示意图
8
802.1D Bridge
0 2
802.2 LLC
LLC
体
系 结 构
802.3 CSMA/CD
802.4 Token
Bus
802.5 Token Ring
802.6 802.8 DQDB FDDI
……
MAC PHY
网际互联 数据链路层 物理层
• 数据链路层在不同的子标准中定义
第4章 计算机局域网络
• 本章内容 – 局域网ຫໍສະໝຸດ Baidu特点及关键技术 – 局域网的体系结构 – 共享信道的介质访问控制方法 – 以太网（Ethernet） – *高速局域网 – *无线局域网（WLAN）
《计算机局域网络》
4.1 局域网（LAN）概述
• 1. 特点
– 覆盖范围小
• 房间、建筑物、园区范围 • 距离≤25km
• Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect • 采用随机访问技术的竞争型介质访问控制方法
– 令牌传递（Token Passing）
– Token Ring – Token Bus – FDDI
• 采用受控访问技术的分散控制型介质访问控制方法
《计算机局域网络》
• IEEE 802标准没有定义网络层和更高层：
– 没有路由选择功能
• 局域网拓扑结构比较简单，一般不需中间转接
– 流量控制、寻址、排序、差错控制等功能由数据 链路层完成
• 网络层和更高层通常由协议软件（如TCP/IP 协议、IPX/SPX协议）和网络操作系统来实 现。
《计算机局域网络》
4.2 介质访问控制方法
– 各站点如何访问共享信道？ – 如何解决同时访问造成的冲突（信道争用）？
• 解决以上问题的方法称为介质访问控制方法。 • 两类介质共享技术：
– 静态分配（FDM、WDM、TDM、CDM）
• 不适用于局域网
– 动态分配（随机接入、受控接入）
• 分别对应于LLC子层和MAC子层
《计算机局域网络》
局域网的物理层
• 功能：
• 位流的传输； • 同步前序的产生与识别； • 信号编码和译码。
• IEEE802定义了多种物理层，以适应不同的网络介质 和不同的介质访问控制方法。
• 两个接口：
• 连接单元接口（AUI）－可选，仅用于粗同轴电缆 • 介质相关接口（MDI）
• 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
OSI
IEEE 802
高层
网络层 数据链路层
物理层
由TCP/IP和NOS实现
逻辑链路控制 LLC 介质访问控制 MAC
物理层PHY
《计算机局域网络》
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
IEEE802标准系列中的主要标准
• 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 • 802.8 – FDDI（光纤分布数据接口） • 802.11 – WLAN（无线局域网）
• 2. 局域网的关键技术
– 拓扑结构（逻辑、物理）
• 总线型、星形、环形、树形
– 介质访问方法
• CSMA/CD、Token-passing
– 信号传输形式
• 基带、宽带
– 以上三种技术决定了局域网的特征
《计算机局域网络》
LAN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
• CSMA/CD、Token-Passing
《计算机局域网络》
信道共享技术分类
信道共享技术
TDM
FDM
WDM
CDM
静态分配
ATDM
STDM
随机访问
受控访问
动态分配
CSMA
CSMA/CD 集中控制 分散控制
以太网
轮询
令牌
令牌环网
《计算机局域网络》
局域网中的介质访问控制方法
• 常见的有两种：
– 载波检测多路访问/冲突检测（CSMA/CD）
• LLC： 与介质、拓扑无关； • MAC：与介质、拓扑相关。
《计算机局域网络》
• LLC子层功能：
• 建立/释放逻辑连接 • 成帧/拆帧 • 差错控制 • 帧序号处理 • 提供某些网络层功能
• MAC子层功能：
• 成帧/拆帧 • 实现、维护MAC协议 • 差错检测 • 寻址
• 对不同的LAN标准，它们的LLC子层都是一样的，区别仅 在MAC子层（和物理层）。
环型 : 节点通过点到点链路与相邻节点连接
D
A
B
C
Bus
A
A
A
B
C
Star
《计算机局域网络》
T C
B
Ring
3. 局域网体系结构
• 局域网的标准：IEEE802（ISO8802）
• IEEE802是一个标准系列：IEEE802, IEEE802.1～IEEE802.14
• 其体系结构只包含了两个层次：数据链路层，物理层
• 屏蔽不同介质的特性，使之不影响MAC子层的操作
《计算机局域网络》
局域网的数据链路层
• 按功能划分为两个子层：LLC和MAC • 功能分解的目的：
• 将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分分开，以 适应不同的传输介质。
• 解决共享信道(如总线)的介质访问控制问题，使帧的传输 独立于传输介质和介质访问控制方法。
《计算机局域网络》
LLC的帧结构
1
1
1/2
DSAP SSAP 控制域
长度可变
数据
单位：字节
IEEE802 LAN的封装过程：
分组
高层PDU
LLC帧
LLC首部
LLC数据
MAC帧 介质上传 输的帧
MAC首部
MAC数据
PA MAC首部
MAC数据
《计算机局域网络》
MAC尾部 MAC尾部
局域网的网络层和高层
– 高传输速率 • 10Mb/s～1000Mb/s
– 低误码率 • 10-8 ～ 10-11
– 拓扑：总线、星形、环形 – 介质：UTP、Fiber、COAX – 私有性：自建、自管、自用
hub hub
hub
Switch
《计算机局域网络》
stations stations station
Server farm
1. CSMA
• 多个站点如何安全地使用共享信道？
• 最简单的思路：发送前先检测一下其它站点是否正在发送 （即信道忙否）。
• 不坚持的CSMA
• 空闲则发送，忙则等待随机时间 • 等待时不监听 • 若有多个站点都在等待发送，必然冲突！
《计算机局域网络》
IEEE802体系结构示意图
8
802.1D Bridge
0 2
802.2 LLC
LLC
体
系 结 构
802.3 CSMA/CD
802.4 Token
Bus
802.5 Token Ring
802.6 802.8 DQDB FDDI
……
MAC PHY
网际互联 数据链路层 物理层
• 数据链路层在不同的子标准中定义
第4章 计算机局域网络
• 本章内容 – 局域网ຫໍສະໝຸດ Baidu特点及关键技术 – 局域网的体系结构 – 共享信道的介质访问控制方法 – 以太网（Ethernet） – *高速局域网 – *无线局域网（WLAN）
《计算机局域网络》
4.1 局域网（LAN）概述
• 1. 特点
– 覆盖范围小
• 房间、建筑物、园区范围 • 距离≤25km
• Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect • 采用随机访问技术的竞争型介质访问控制方法
– 令牌传递（Token Passing）
– Token Ring – Token Bus – FDDI
• 采用受控访问技术的分散控制型介质访问控制方法
《计算机局域网络》
• IEEE 802标准没有定义网络层和更高层：
– 没有路由选择功能
• 局域网拓扑结构比较简单，一般不需中间转接
– 流量控制、寻址、排序、差错控制等功能由数据 链路层完成
• 网络层和更高层通常由协议软件（如TCP/IP 协议、IPX/SPX协议）和网络操作系统来实 现。
《计算机局域网络》
4.2 介质访问控制方法