计算机网络讲解PPT课件

10.05.2020
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② 第9讲内容概述 局域网中的中继（Relay)技术
➢ 物理层的中继 ➢ 数据链路层的中继（桥接/交换：Bridging/Switching) ➢ 网络层高层交换？(带外信令） ➢ 交换机间的流量控制技术：暂停帧（Pause Frame)
其他局域网技术
➢ 无线局域网技术 ➢ 令牌总线与令牌环
计算机网络
曾华燊 研究员 PhD
第二单元：物理层与数据链路层 第五讲（2-6）:
源于局域网的技术（续）
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局域网涉及 OSI/RM下两层
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① 第8讲内容回顾
局域网基本概念
IEEE 802工作委员会关于局域/城域网概貌（涉及OSI/RM 的数据链路层和物理层；数据链路层分LLC和MAC两子 层
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➢MAU超长发送锁定保护
10Mbps的MAU中的超长发送（MJLP，即MAU Jabber Lockup Protection）定时器是为共享介质方 式以太网设置的，原意为防止站点发送时间过长 （限定在20～150 ms 内）。一旦超长，MAU将中断 发送并禁止通向DI的环绕通路，同时通过CI向PLS 报告冲突。
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➢ 防锁
CSMA/CD的中继器间规定不得有两条链路也不得形成环 路，以防止一旦发生冲突拥塞序列的广播造成死锁。
设想在由两中继器互联而成的以太网中，若两中继器直辖 的工作站中各有一站点几乎在同一时刻发送数据，两中继器 先后会检测到有冲突发生，于是，两中继器都会向各自的端 口（包括二者互联端口）发送至少96比特的“拥塞序列” 。
9.1 局域网中的中继技术
① 为什么需要中继？
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在同一广播域内扩展网络的需要（重发 器:Repeater、集线器:Hub)
➢ 延长物理信号的传输距离
➢ 增加网段内工作站数量(受电缆段可接入站数和设备端口 数限制，代价：单站平均传输能力下降）幻灯片 6
以10Mbps以太网标准为例：
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Fra Baidu bibliotek
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Terminator
Terminator Repeater
重发器
R
R
集线器
两种方式扩网后，联入的设备仍在同一 广播域内！
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Terminator
集线器
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在不同广播域间扩展网络的需要： 桥接： Bridging、交换：Switching（延长传输距离、减少单
➢ 10 Base-T: UTP,设备间最大传输距离100米 ➢ 10 Base2: 细同轴电缆（直径5mm),最大传输距离185米，单段电缆
上允许连接工作站数30 ➢ 10 Base5: 粗同轴电缆（直径10mm),最大传输距离500米 ➢ 10 Base-FL:多模光纤，最大传输距离2Km
在共享介质半双工工作方式下，受检测冲突的需要，延长 后的距离收到限制（2.5Km)
因此，要求首先发完96比特的“拥塞序列”的中继器立 即停止向中继器间互联端口发送“拥塞序列”，并且在继续 向其他本地端口发送“拥塞序列”的同时，继续监听互联端 口。如果该端口上还有数据接收，说明另一中继器尚未完成 96比特的“拥塞序列”的发送；一旦另一中继器在该端口上 也完成了96比特的“拥塞序列”的发送，也停止向互联端口 发送，但可继续向其本地端口发送“拥塞序列”，直到各自 的本地站点都沉默为止。此时，全网又恢复了正常竞争状态。
➢ 信号恢复 中继器必须对收到的信号进行恢复，消除在一段网段上 产生的波形失真（幅度、形状）和时序失真（由抖动造成 发送位偏离理想位置）的影响。
➢ 前导恢复 中继器必须对之进行恢复，否则会影响远端站点的正常工 作。其实现方式是在中继器中有一个FIFO存储空间保留 因前导丢失而变短的帧，以便恢复其最初长度。如果活动 接收端口在接收到96比特之前变为不活动，这种情况也称 为中继器接收冲突，因为小于96比特的短帧只能是由冲突 情况产生。为了通知所有站点，应将该短帧加长至96比特 以上，以便使所有相关站点感知冲突的发生。
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➢ 冲突检测
当中继器在向所有未被禁止或未被隔离的端口转发从某端 口上接收到的数据帧时，若正被转发的端口之一（非当前 活动的接收端口）检测到冲突时，则该冲突被定义为发送 冲突。此时，中继器必须向所有端口发送至少96比特的拥 塞序列（Jamming Sequence），以保证此冲突信号能传送 到中继器连接的所有设备上。如果在接收端口上检测到冲 突（接收冲突），则只需在接收端口上发送至少96比特的 拥塞序列。
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A) 联入各交换机端口的计算机都不在同一竞争域内； B) 如果不使用MAC广播地址，所有的计算机都不在同一广播 C) 域内。
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② 重发器（Repeater)或集线器（Hub)
物理层重发设备，所有端口处于同一竞争域，各端口速率 必须相同。
IEEE 802.3c的第9节定义的10Mbps以太网中继器功能包 括：
为了防止中继器进入超长发送状态，其MJLP定 时器有意设置得较短（4～7.5ms），相当于4～7.5 万比特数据的传输时间（但仍远大于正常帧的最长 传输时间）。如果一旦发生定时器超时，中继器将 中止向所有端口的数据发送过程，经过最小帧间间 隔限定的时间（0.6～11.6μs），中继器再恢复发送 数据。
IEEE802.3 （以太网技术概貌：始于共享介质半双工，采 用CSMA/CD控制介质访问；进展：单种介质→多种介质、 半双工→全双工、数据传输率10Mbps→10Gbps, 应用：局 域网→ 园区网→城域网→广域网)
技术的进展两特点：
➢ 半双工→ 全双工：MAC子层的CSMA/CD淡出
➢ 速率的提高：物理层子层结构变得更复杂：编码、接口 （串→并）、同介质速率协商、城域/广网的适配子层
广播域内连接的工作站数/增加网内总站数，从而提高网络总 吞吐率或单站可获得的平均吞吐率）
➢使用电缆介质时（总线拓扑结构），在不同广播网段间的 桥接
➢使用双绞线或光纤介质时（星/树形拓扑结构），在不同广 播域的通信子网间交换。
➢在不同数据传输率间的网段、子网间实现速率适配。
任何一种介质的传输距离都有一定限制（粗、细缆最大长 度限制：分别500米185米；双绞线：100米；光纤：更长受 使用的光纤（多、单模，芯径、光源的影响）