第四章 局域网体系结构

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第4章 局域网 章
• 4.1 局域网概述 • 4.2 局域网体系结构及协议标准 • 4.3 几种局域网技术
4.1 局域网概述
• 局域网(LAN)是一种在较小的地理范围 局域网( ) 内使用通信线路将大量PC机及各种设备 内使用通信线路将大量 机及各种设备 互连一起, 互连一起,实现数据传输和资源共享的 计算机网络。 计算机网络。
逻辑链路控制( 逻辑链路控制(LLC)子层 )
• LLC子层可提供三种服务方式: • 1.不确认无连接服务 不确认无连接服务:类似于数据报,不 不确认无连接服务 保证帧的可靠有序传送。 • 2.连接方式服务 连接方式服务:类似虚电路方式,在 连接方式服务 LLC用户之间建立一条逻辑连接,提供 数据确认、顺序控制和差错恢复等功能。 • 3.确认的无连接服务 确认的无连接服务:也是一种数据报服 确认的无连接服务 务,但提供确认。
令牌环网的工作原理
• 其它工作站想传输数据就必须等待此工 作站释放令牌。 作站释放令牌。 • 4. 工作站在帧头(由令牌转化) 后面添加 工作站在帧头(由令牌转化) 要传输的信息, 要传输的信息,然后将整个信息帧发送 到环中的下一工作站。 到环中的下一工作站。 • 5. 信息帧中包括接收站的地址,用以标 信息帧中包括接收站的地址, 识哪一个工作站应接收此帧。 识哪一个工作站应接收此帧。
令牌环网的工作原理
• 6. 帧在环上传送时,所有工作站都进行 帧在环上传送时, 转发,直到目的地。 转发,直到目的地。目的站对信息帧创 建一个副本以便进一步处理。 建一个副本以便进一步处理。信息帧继 续沿着环传输, 续沿着环传输,回到发送站时便可以被 删除。 删除。 • 7. 发送站可以通过检验返回帧以查看信 息帧是否被接收站收到并且复制。 息帧是否被接收站收到并且复制。 • 8. 发送站重新生成令牌,并释放。 发送站重新生成令牌,并释放。
同轴电缆连接的令牌总线局域网
双绞线连接的令牌总线局域网
FDDI
• 光纤分布式数据接口(FDDI)是由美国 光纤分布式数据接口( ) 国家标准化组织( 国家标准化组织(ANSI)制定的在光缆 ) 上发送数字信号的一组协议。 上发送数字信号的一组协议。 • FDDI 是一种双环结构,传输速率可以 是一种双环结构, 达到 100Mbps。 。 • 由于支持高宽带和远距离通信,FDDI 由于支持高宽带和远距离通信, 通常用作区域内的骨干线路。 通常用作区域内的骨干线路。
逻辑链路控制( 逻辑链路控制(LLC)子层 )
• 它向高层提供一个或多个服务访问点 它向高层提供一个或多个服务访问点 SAP(逻辑接口)用于同网络层通信。 (逻辑接口)用于同网络层通信。 • LLC子层主要执行帧的收发功能,并进 子层主要执行帧的收发功能, 子层主要执行帧的收发功能 行帧顺序控制、差错控制、流量控制等。 行帧顺序控制、差错控制、流量控制等。 • 此外,它还执行数据报、虚电路、多路 此外,它还执行数据报、虚电路、 复用等部分网络层的功能。 复用等部分网络层的功能。
4.2 局域网体系结构及协议标准
• 80年代初局域网开始标准化,IEEE(美 年代初局域网开始标准化, 年代初局域网开始标准化 ( 国电气和电子工程师协会) 国电气和电子工程师协会)的802委员会 委员会 制定出IEEE 802标准。 标准。 制定出 标准 • IEEE 802标准遵循 标准遵循 参考模型, 标准遵循OSI参考模型,主要 参考模型 解决物理层和数据链路层的功能以及与 网络层的接口、服务、互连有关的内容。 网络层的接口、服务、互连有关的内容。
令牌环网的特点
• 令牌环网中不会发生传输冲突现象。 令牌环网中不会发生传输冲突现象。 • 令牌传递网络具有确定性,任意站点在 令牌传递网络具有确定性, 传输之前就可以计算出最大等待时间。 传输之前就可以计算出最大等待时间。 • 令牌环网规定了三种操作速率:1Mb/s、 令牌环网规定了三种操作速率: 、 4Mb/s和16Mb/s。 和 。 • 令牌环网使用专门的网卡以及多站访问 令牌环网使用专门的网卡以及多站访问 单元( 单元(MAU)。 )
IEEE 802模型相当于 模型相当于OSI模型的最低两层 模型相当于 模型的最低两层
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 OSI参考模型 参考模型 逻辑链路控制LLC 逻辑链路控制 媒体接入控制MAC 媒体接入控制 物理层 IEEE 802参考模型 参考模型 服务访问点SAP 服务访问点
IEEE 802标准的物理层规范 标准的物理层规范
• 采用基带信号传输。 采用基带信号传输。 • 数据的编码采用曼彻斯特编码。 数据的编码采用曼彻斯特编码。 • 传输介质可以是双绞线、同轴电缆或光缆 传输介质可以是双绞线、 • 拓扑结构可以为总线、树型、星型、环型 拓扑结构可以为总线、树型、星型、 • 传输速率有 传输速率有10Mbps、16Mbps、100Mbps、 、 、 、 1000Mbps.
局域网的基本组成
• • • • • • 1. 计算机 (PC) ) 2. 传输媒体 3. 网卡 4. 各种连接设备 如:DB-15插头座、RJ-45插头座等。 5. 网络操作系统
局域网的拓朴结构
• 网络拓扑结构 网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种 设备的物理布局。局域网常用的有: • 1. 总线型 • 2. 星型 • 3. 环形
介质访问控制子层( 介质访问控制子层(MAC) )
• 主要提供如 主要提供如CSMA/CD、Token Ring等多 、 等多 种访问控制方式的有关协议。 种访问控制方式的有关协议。 • 它还具有管理多个源、多个目的链路的 它还具有管理多个源、 功能, 功能,向LLC子层提供不同的访问控制 子层提供不同的访问控制 接口(服务访问点 服务访问点)。 接口 服务访问点 。
IEEE 802标准的数据链路层 标准的数据链路层
• OSI模型的数据链路层在局域网中就被分 模型的数据链路层在局域网中就被分 介质访问控制子层( 为介质访问控制子层(MAC)与逻辑链路 ) 控制子层( 控制子层(LLC) 。 ) • MAC子层负责解决局域网多个设备如何 子层负责解决局域网多个设备如何 使用共享信道的问题。 使用共享信道的问题。 • 而LLC子层完成原来数据链路层的功能: 子层完成原来数据链路层的功能: 子层完成原来数据链路层的功能 数据帧的收发和控制。 数据帧的收发和控制。
• 1
IEEE 802标准的物理层 标准的物理层
• IEEE 802标准的物理层与 标准的物理层与OSI模型中的 标准的物理层与 模型中的 物理层的功能相同: 物理层的功能相同:实现比特流的传输 与接收以及数据的同步控制等。 与接收以及数据的同步控制等。 • IEEE 802标准还规定了局域网物理层所 标准还规定了局域网物理层所 使用的信号与编码、传输介质、 使用的信号与编码、传输介质、拓扑结 构和传输速率等规程。 构和传输速率等规程。
数据链路层分为两个子层的原因
• 1. 将数据链路层的功能中与硬件有关的 部分和与硬件无关的部分分开处理。 部分和与硬件无关的部分分开处理。 • 2. 可使 可使MAC子层中多种不同的介质访问 子层中多种不同的介质访问 控制方法方便地使用同一个逻辑链路控 制子层。 制子层。
IEEE 802模型图 模型图
IEEE 802系列标准分布图 系列标准分布图
4.3 几种局域网技术
• 以太网-(Ethernet) 以太网- ) • 令牌环网 -(Toking Ring) ) • 令牌总线网 -(Toking Bus) ) • FDDI -(光纤分布式数据接口 ) • 无线局域网-(WLAN) 无线局域网- )
以太网、 以太网、无线局域网
• 下节课讲! 下节课讲!
令牌环网( 令牌环网(Toking Ring) )
• 令牌环网是 令牌环网是IBM公司开发的一种环形网 公司开发的一种环形网 络结构,采用分布式介质访问控制方式。 络结构,采用分布式介质访问控制方式。 • 令牌环网被定义在IEEE 802.5标准中。 标准中。 令牌环网被定义在 标准中 • 令牌环网中所有的工作站都连接到一个 环上, 环上,每个工作站只能同直接相邻的工 作站传输数据。 作站传输数据。
IEEE 802系列局域网标准(续) 系列局域网标准( 系列局域网标准
• • • • • • • IEEE 802.8 ——光纤技术 光纤技术 IEEE 802.9 —— 综合业务数字网 综合业务数字网ISDN IEEE 802.10 ——局域网安全 局域网安全 IEEE 802.11 —— 无线局域网 IEEE 802.1Q ——虚拟局域网 虚拟局域网VLAN 虚拟局域网 IEEE 802.3u —— 快速以太网 IEEE 802.3z,802.3ab —千兆位以太网 , 千兆位以太网
局域网的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ点
• • • • • 1. 较小的地理范围:一幢楼,一个学校 较小的地理范围:一幢楼, 2. 较高的速率:10M /100M /1000M bps 较高的速率: 3. 较低的误码率:10-8-10-11; 较低的误码率: 4. 简易、廉价; 简易、廉价; 5. 一般为一个单位所拥有。 一般为一个单位所拥有。
令牌环网
令牌环网的工作原理
• 1. 令牌环网中使用一种特殊的帧-令牌, 令牌环网中使用一种特殊的帧-令牌, 节点要发送数据必须先获取令牌。 节点要发送数据必须先获取令牌。 • 2. 如果环上的某工作站收到令牌并且有 信息发送,它就改变令牌中的标志位, 信息发送,它就改变令牌中的标志位, 将令牌由“空闲状态”改写为“ 将令牌由“空闲状态”改写为“忙状 态”。 • 3.令牌的标志位被更改后,令牌就变成一 令牌的标志位被更改后, 令牌的标志位被更改后 个普通的帧头,由此网络中没有了令牌, 个普通的帧头,由此网络中没有了令牌,
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 OSI参考模型 参考模型 逻辑链路控制LLC 逻辑链路控制 媒体接入控制MAC 媒体接入控制 物理层 IEEE 802参考模型 参考模型 服务访问点SAP 服务访问点
IEEE 802系列局域网标准 系列局域网标准
• • • • • • • IEEE 802.1——局域网概述 局域网概述 IEEE 802.2——逻辑链路控制。 逻辑链路控制。 逻辑链路控制 IEEE 802.3——CSMA/CD总线网 总线网 IEEE 802.4——令牌总线网。 令牌总线网。 令牌总线网 IEEE 802.5——令牌环型网。 令牌环型网。 令牌环型网 IEEE 802.6 ——城域网 城域网MAN 城域网 IEEE 802.7 ——宽带局域网 宽带局域网
• 高数据率 、 短距离 、 低误码率 是局域网 高数据率、 短距离、 低误码率是局域网 的三大典型特性。 的三大典型特性。
局域网的发展历程
• 1972年基于 年基于ALOHA系统的局域网诞生。 系统的局域网诞生。 年基于 系统的局域网诞生 • 1970年代末,出现了 年代末,出现了MCA、ARCnet 、 、 年代末 Ethernet等数十种局域网技术。 等数十种局域网技术。 等数十种局域网技术 • 1980年代初以太网由于技术优势和速度逐 年代初以太网由于技术优势和速度逐 渐成为行业标准。 工程组于1982 渐成为行业标准。IEEE802工程组于 工程组于 年推出以太网技术标准。 年推出以太网技术标准。 • 1995年快速以太网开始应用。 年快速以太网开始应用。 年快速以太网开始应用 • 1999千兆以太网诞生。 千兆以太网诞生。 千兆以太网诞生
令牌总线网 (Toking Bus) )
• 令牌总线网(IEEE 802.4)类似于令牌环网, 令牌总线网( )类似于令牌环网, 但拓扑结构和令牌传递方式不同。 但拓扑结构和令牌传递方式不同。 • 令牌总线是总线拓扑结构,使用 欧姆 令牌总线是总线拓扑结构,使用75欧姆 CATV同轴电缆构造,传输率为 同轴电缆构造, 同轴电缆构造 传输率为10Mbps。 。 • 令牌并不遵照工作站的物理顺序进行传递, 令牌并不遵照工作站的物理顺序进行传递, 而是按照站点地址的序列号来传递 • 数字序列所表示的最后一个站点将令牌返 回到第一个站点。 回到第一个站点。
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