第四章 局域网(2)

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控制令牌（Control Token）
控制令牌方法除了用于环形网拓扑结构（即令 牌环）之外,也可以用于总线形拓扑结构（即令牌 总线）
时槽环（Slotted Ring）
• 时槽环只用于环形网的介质控制访问。 • 对每个节点预先安排一个特定的时间段（即时槽段），每个节点只能在时槽 内传输数据。若数据较长，可用多个时槽来传输。
• 重点/难点 •以太网组网技术
• 一、以太网标准
• IEEE802.3（Ethernet）物理层标准主要有：10BASE5、10BASE-2、10BASE-T。（传统以太网） • IEEE802.3u（Fast Ethernet 快速以太网）物理层标 准主要有：100BASE-TX、100BASE-T4和100BASE-FX。
• 连接方式：工作站通过AUI接口、收发器电缆和收发器 与总线相联。 • 组网要求： • ①最大网段数目：5个，最多使用4个中继器（转发 器），其中3个网段可以连接工作节点； • ②最大网段长度为500米，每段最大节点数为100个 ，最大网络节点数目为300个，节点间（两收发器 之间）最小距离2.5米； • ③最大网络长度：2500米。 • ④转发器的点到点链路的总长度不能超过1000米。
物理层规范
FDDI物理层由两个物理子层组成：物理介质相关 PMD(Physical Medium Dependent)子层和物理协议 PHY(Physical Layer)子层。 PMD子层定义了所使用的传输介质以及连接设备的技 术特性。 PHY子层定义了如下功能：信号的编码与译码、符号定 义、时钟机制、弹性缓冲器、可靠性规范等。
4bit 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
5bit 代表符号 10010 8 10011 9 10110 A 10111 B 11010 C 11011 D 11100 E 11101 F
4bit 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
• 2、细缆以太网（10BASE-2） • 10Base-2网络以细同轴电缆作为传输介质，采用 总线结构。 • 在10Base-2标准中的10代表网络的最大数据传输 率为10Mbps；Base代表采用的是基带传输技术 ；2代表网络的最大网段长为200 m（实际上是 185m）。以总线形进行布线。10Base-2网络简 单，便于使用，价格比较低。
• 4. 10G以太网 • 万兆位以太网标准802.3ae。10Gbps以太网也称为10 吉比特以太网。 • 只支持双工模式，而不支持单工模式； • 使用的媒体只能是光纤； • 使用64B/66B和8B/10B两种编码方式等。 • 10吉比特以太网还有一个重要的改进，即它具有支持 局域网和广域网接口，且其有效距离可达40km。
三、高速以太网技术
• 1、高速以太网的概念 • 传输速率在100Mbps或100Mbps以上的以太网 称为高速以太网。 • 它保留了传统的10Mbps速率以太网的所有特 征，即相同的数据格式、相同的介质访问控 制方法CSMA/CD和相同的组网方法。 • 2、100M以太网的组网技术 • 采用星型拓扑结构，包含三种介质选项： 100BASE-TX、100BASE-FX和100BASE-T4。
• FDDI采用双环结构，数据传输具有冗余度，这种 冗余带来了很强的可靠性。其中一个环被定义为 信息传输的主路由，另一个环则为被传输的数据 提供备份路由。当主环出现故障时，次环变为主 环。在次环上运行的数据与主环上运行的数据方 向相反。
• 如果在FDDI主环上发 生故障，线缆的逻辑 体系结构则提供绕接 功能，信号被导向备 份路由，由此曲折迂 回形成一个单环。
第四章 局域网(2)
4）局域网的介质访问控制方法
• 介质访问控制方法：连到网络上的所有设备 必须遵循一定的规则，才能确保传输介质的 正常访问和使用。 常用的介质访问控制方法有：
• 冲突检测的载波监听多路访问（CSMA/CD） • 控制令牌（Control Token） • 时槽环（Slotted Ring）
IEEE 802.11标准的组成
覆盖无线局域网的物理层和MAC子层： 物理层标准规定了无线传输信号等基础规范， 如 802.11a 、 802.11b 、 802.11d 、 802.11g 、 802.11h 。 MAC子层标准包括802.11e、802.11f、802.11i 。 IEEE 802.11系列：无线局域网标准
FDDI物理层的4B/5B编码
FDDI采用4B/5B编码，即将4bit 转换为5bit ，再对5bit 编码， 这样做的原因有二： ①降低硬件实现的难度与成本。 曼彻斯特编码每位中间都有跳变，使得码元速率比比特率 提高1倍，增加了硬件实现的难度。FDDI采用反向不归零编 码NRZI，即代码“1”在媒体上出现跳变，代码“0”不跳变。 ②同步时时钟提取的需要 当连续传送多个“0”时，无法提取同步时钟信号。
• 3. 1000M以太网组网技术 • 千兆以太网又称吉比特以太网 • 编码方式为8B/10B。将一组连续的8位数据分 解成两组数据，一组3位，一组5位，经过编码 后分别成为一组4位的代码和一组6位的代码， 从而组成一组10位的数据发送出去。 用于平衡 高速传输的比特流中1和0的数量 。 • 千兆网使用的传输介质主要是光纤（ 1000Base-LX和1000Base-SX），当然也可以使 用双绞线（1000Base-CX和1000Base-T）。 • 组网时，千兆网通常连接核心服务器和高速局 域网交换机，以作为高速以太网的主干网
四、FDDI网络
• 光纤分布数据接口(Fiber Distributed Data Interface，FDDI) 标准是在20世纪80年代开发的，它提供了快于以太网或 令牌环的高速数据通信，数据吞吐率为100 Mb/s。 • FDDI在单一光纤线缆段上支持50个节点，最终的传输能 力是每秒传输450 000个帧，这个速率是以太网的30倍( 以太网的最大传输速率是每秒传输15 000个帧)。FDDI支 持由音频、视频和实时应用组成的网络通信。 • 是一种高性能的令牌环局域网。
3.10Base-T网络（双绞线以太网） 1991年，IEEE802.3标准中增加了10Base-T网络类 型，是IEEE802.3标准的扩充。该网络采用星型拓扑结 构，最大数据传输率为10Mbps；采用基带传输技术， 用3类或5类双绞线（通常为无屏蔽双绞线）作为传输 介质。10Base-T使用双绞线通过RJ-45型接头将集线器 （Hub）和计算机连接起来。
（1）4B/5B编码原理
两步：首先将4bit 转换为5bit ，使得转换后的5bit 中使用 有2个“1”，再对5bit 码编。
• （2）5bit 和4bit 码的对应关系。
5bit 代表符号 11110 0 01001 1 10100 2 10101 3 01010 4 01011 5 01110 6 01111 7
• 学习目标 第七节 无线局域网 •掌握无线局域网的概念 • 了解无线局域网的标准和实现技术 • 重点/难点 •无线式局域网的概念
为什么需要无线局域网？
有线网络所存在的使用限制： 具有空旷场地的建筑物内； 具有复杂周围环境的制造业工厂、货物仓库内； 机场、车站、码头、股票交易场所等一些用户频繁 移动的公共场所内； 缺少网络电缆而又不能打洞布线的历史建筑物内； 受自然条件影响而无法实施布线的环境，如存在河 道； 在一些需要临时增设网络节点的场合，如体育比赛 场地、展示会等 无线局域网的应用走上前台。 无线局域网(Wireless Local Area Network，)就是指 采用无线传输介质的局域网，简称WLAN。
传统以太网的组网方式
传统以太网有多种组网方式，形成 了以太网的多个标准，最常用的有 10Base-2、10Base-5、10Base-T。
• 1、10BASE-5标准（粗缆以 太网）：标准中的数字10表 示传输速率为10Mbps； “BASE”表示电缆上传输的 信号是基带信号；“5”表示 每一段电缆的最大长度是 500m。它是最早的以太网产 品，现在已不多见。
• 主要性能指标： • ①最大网段数目：5个，最多使用4个中继器（ 转发器），其中3个可连接工作节点； • ②最大网段长度为185米，每段最大节点数为 30个，最大网络节点数目为90个，节点间最小 距离0.5米； • ③最大网络长度：925米。 • 优点：造价低廉，安装容易，性能价格比较高。 • 缺点：电缆连接故障率较高，且不易查找（建议 尽量购买预制好的电缆）
CSMA/CD的帧格式
· PA（前导码）：帧同步序列。
· SFD（帧定界符）：表示一个有效帧的开始。 · DA，SA（目的地址，源地址）：表示分别目 的节点和源节点(发送节点)地址。可以选择16 位或48位地址长度，但这两个地址长度必须保 持一致。DA可以是单地址、多播地址（最高 位为1）或广播地址(全1)；而SA必须是单地址 · FL（帧长度）：以字节为单位来表示PDU数 据的实际长度。 · PDU（协议数据单元）：表示要传送的LLC层 数据，LLC层数据应是一个字节序列，最大数 据长度为1500个字节。 · PAD（填充）：MAC帧要求有最小帧长限制， 最小帧长为64个字节，如果实际的PDU数据长 度小于64个字节，必须在PAD字段上填充若干 字节的0，使PDU和PAD字段的总长度不小于 64个字节 · FCS（帧校验序列）：采用32位CRC校验。
时槽环（Slotted Ring）
由监控站起动环，产生若干个固定长度的时槽。时槽不停地 绕环从一个站点传递到另一个站点。当一个站点收到时槽时 ，由该站点的接口阅读后再将其转发到下一个站点，如此一 直循环下去。每个时槽能携带一个固定长度的信息帧。
Hale Waihona Puke Baidu
第五节 以太网技术
• 学习目标 •了解以太网标准 •掌握10M以太网组网技术 •了解高速以太网
图3.18FDDI的4B/5B对应表
FDDI的MAC帧格式
· PA：帧前导码，用于和节点的局部时钟保持同步。 · SD：帧起始定界符，用于标志帧有效信息的开始。 · FC：帧控制，由8位组成，其格式为CLFFZZZZ，用于指明帧类型有关特征。其中， C指示数据帧是同步帧还是异步帧；L指示地址字段使用的是16位地址还是48位地址； FF定义了四种帧类型：令牌帧、数据帧、MAC帧和站管理帧；ZZZZ则根据不同帧 类型来取值，如令牌帧取值为0，而其它类型的帧则用来定义子帧类型。 · DA、SA：目的地址、源地址。 · INFO：要传送的LLC层数据。 · FCS：帧校验序列，采用32位循环冗余校验码(CRC)。 · ED：帧结束定界符。 · FS：帧状态，用于指示检错、识别地址以及帧复制等状态。
二、传统以太网技术
• 传统以太网的技术特点
• 1).采用基带传输技术。 • 2).采用的标准是IEEE802.3，使用CSMA/CD介质访问控制方法。 • 3).基于总线型的广播式网络，网络上的所有站点共享传输介质和带 宽。 • 4).支持的传输介质类型有50Ω基带同轴电缆、双绞线和光纤。以太 网的拓扑结构主要是总线型和星型。 • 5).具有多种标准，它们支持不同的传输速率（10Mbps、100Mbps和 1000Mbps），最高可达1Gbps。以太网的数据帧长可变，长度为64 ～1518B。 • 6).以太网技术成熟，价格低廉，易构建、易扩展、易维护、易管理 。
无线局域网的标准
20世纪80年代末以来，由于移动通信技术的发展， 无线局域网开始进入市场。无线局域网可提供移动接 入功能，这种接入方式不仅可以节省铺设线缆的投资， 而且组网快捷、灵活、节省空间。
IEEE802委员会制定了无线局域网的协议标准 802.11。802.11标准规定无线局域网的最小构件是基 本服务集(Basic Service Set，BSS)。一个BSS包括一 个基站和若干个移动站，所有的站均运行同样的MAC协 议并以争用方式共享同样的无线传输介质。