数据通信原理第6章

共享式LAN：1m～1Km；
共享同 一总线
交换式LAN： 10m～10Km；
Switch
城域网（Metropolitan Area Network，MAN）
5Km～50Km
广域网（Wide Area Network，WAN ） >100Km
特点：① 覆盖范围大，网络拓扑复杂（网状）； ② 广域网连接常采用公用通信网，如PSTN、 DDN、ISDN
② 接收DATA：Manchester译码、锁定前导码 ③ 错误检测：PLS → MAC的连接情况
④ 载波侦听：网络的活动状况
PMA功能：
向PLS子层提供服务；
负载往物理媒体上发送比特流信号和从物理媒体上接收 信号；
完成冲突检测。
2. 适配器的作用


网络接口板又称为通信适配器(adapter) 或网络接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“网卡”。 适配器的重要功能：
(4).按照交换方式划分
电路交换网 分组交换网 报文交换网
(5).按照使用范围划分
公用网：一般是国家电信部门建造的的网 络，“公用”意思是所有愿意按邮电部 门规定缴纳费用的人都可以使用。
专用网：是某个部门为本单位或特殊业务 的需要而建造的网络，这种网络不向本 单位以外的人提供服务。例如军队，铁 路，电力等系统都有自己的网络。
PH
(1) 为什么将DL层分为LLC、MAC子层？ (2) 为什么没有N层及更上层？
N的体系结构---IEEE802系列
物理层：实现原始比特流的传输与接收，确保在一段物 理链路上二进制信号的正确传输。 局域网物理层制定的标准规发主要内容： 1.局域网所支持的传输介质，传输距离和传输速率； 2. 接口特性； 3.传输信号的编码方案； 4.错误检验码以及同步信号的生成和删除。
碰撞检测



“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道 上的信号电压大小。 当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的 信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。 当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的 门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在 发送数据，表明产生了碰撞。 所谓“碰撞”就是发生了冲突。因此“碰撞检 测”也称为“冲突检测”。
注意:按覆盖的地域范围划分的网络类型是相对的，网络 类型的本质差异取决构建网络所采用的技术。
(2)按网络拓扑结构（Topology）划分 计算机网络的拓扑结构是指计算机网络节点和通信链 路所组成的几何形状（物理布局以及其逻辑特征 ）。

物理拓扑：节点与节点之间实际物理上的连接形式； 逻辑拓扑：节点与节点之的信息在协议机制下的传输方式；
只有 D 接受 B 发送的数据 A 不接受 B B向 D 发送数据 C 不接受 D 接受 E 不接受
以太网的广播方式发送




总线上的每一个工作的计算机都能检测到 B 发 送的数据信号。 由于只有计算机 D 的地址与数据帧首部写入的 地址一致，因此只有 D 才接收这个数据帧。 其他所有的计算机（A, C 和 E）都检测到不是 发送给它们的数据帧，因此就丢弃这个数据帧 而不能够收下来。 具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。
6.3 计算机局域网（LAN）
2、LAN的主要技术要素： （1）拓扑结构：星型、总线型、环型等。

2.
（2）传输数据的介质：有线介质和无线介质。 （3）介质访问控制方法： 固定分配 按需求分配 自适应分配 控询分配 随机访问
N的体系结构---IEEE802系列
OSI/RM A P S T N DL LLC MAC PH 更上层 (N)SAP IEEE802系列
3.载波监听多点接入/碰撞检测 CSMA/CD
CSMA协议实现类型： （1）1--坚持CSMA协议： 发前监听信道，信道忙暂停发送，继续监听，直到 信道空闲再发送数据。 （2）不—坚持CSMA协议： 发前监听信道，信道忙暂停发送，等待一随机时延再 监听，直到信道空闲再发送数据。 （3）P—坚持CSMA协议: 发前监听信道，信道忙暂停发送，等待一基本时延再 监听，直到信道空闲再以概率P发送数据。
1. 以太网 ：10Mbps Ethernet体系结构
更上层 LLC MAC PLS
PH层 PMA MDI MAU：Media Access Unit AUI: Access Unit Interface (N)SAP
1. 以太网 ：10Mbps Ethernet体系结构
PLS的功能：
① 发送DATA：Manchester编码、发送前导码
3.载波监听多点接入/碰撞检测 CSMA/CD




CSMA/CD 表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。 “多点接入”表示许多计算机以多点接入的方 式连接在一根总线上。 “载波监听”是指每一个站在发送数据之前先 要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数 据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生 碰撞。 总线上并没有什么“载波”。因此， “载波监 听”就是用电子技术检测总线上有没有其他计 算机发送的数据信号。

与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层，而 LLC 子层则与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对 LLC 子层来说都是透明的
N的体系结构---IEEE802系列




MAC层：它是与传输介质相关的一个DL功能子 层。 制定管理和分配信道的协议规范，进行合理的 信道分配，解决信道争用问题； 发送数据时，将从上层来的数据封装成带MAC 地址和差错检测字段的数据帧 接收数据时，拆帧并完成地址识别和差错检验
N的体系结构---IEEE802系列




LLC层： 与LLC层与传输介质无关，独立于介质访问控 制方法，隐藏各种局域网技术之间的差异； 建立，维护和释放数据链路，提供一个或多个 NSAP，为网络层提供面向连接和无连接的服 务； 提供差控和流控及发送顺序控制等。
4. IEEE802标准系列
交换到桌面
网状型（Mesh Topology ） H H H H H 在广域网中，大多都采用网状拓扑结构 ，因此通常 被称为WEB网络。 H H
(3).按照使用的协议标准划分
以太网（IEEE802.3） 快速以太网（ IEEE802.3 U） 千兆以太网（ IEEE802.3 z或IEEE802.3 ab） 万兆以太网（ IEEE802.3 ae） 令牌环网（ IEEE802.5） 令牌总线型网络（ IEEE802.4）



进行串行/并行转换。 对数据进行缓存。 在计算机的操作系统安装设备驱动程序。 实现以太网协议。
3.载波监听多点接入/碰撞检测 CSMA/CD

最初的以太网是将许多计算机都连接到一根总 线上。当初认为这样的连接方法既简单又可靠， 因为总线上没有有源器件。
匹配电阻
匹配电阻（用来吸收总线上传播的信号）
颈；
共享式
交换式
HUB
HUB
总线型（Bus Topology ） H H
终端匹配 器
H
H
H
特点：①结构简单，易于扩展，易于安装且费用较低；
②各节点平等共享总线，不受某节点仲裁； ③网络效率和带宽利用率低；
④管理成本高；
⑤负荷重时，网络性能迅速下降；
环型（Ring Topology ）
H
特点：
6.2 计算机通信网基础
3.计算机通信网的组成： （1）网络硬件：计算机系统，通信链路和通信设备； （2）网络软件：网络操作系统，网络协议和协议软件， 网络通信软件，网络管理软件和网络应用软件；

6.3 计算机局域网（LAN）




1.局域网的基本概念： LAN：是一种将较小地理区域内的各种数据通信设备互 联在一起的通信网络。 基本特点：覆盖的地理范围小； 传输速率高； 传输时延小，误码率低； 拓扑结简单，容易管理。
6.2 计算机通信网基础
1.计算机通信网络的概念： 计算机网络就是把地理上分散的、具有独立功能的多台计算机， 用通信线路和通信设备连接起来，按照网络协议进行数据通信， 由功能完善的网络软件实现资源共享的系统。它是计算机技术 与通信技术结合的产物 。 2.计算机通信网络的功能：
（1）通信功能—利用计算机网络人们可以进行远程的各种信息 交换，如电子邮件，远程教学，远程医疗等。 （2）共享—即资源共享。包括硬件资源，软件资源和信息资源。 （3）高可靠性（4）均衡负载（5）协调计算（6）分布式处理
① 各节点无主从关系；
H
H
②延迟固定，实时性好； ③可靠性、可扩充性差；
H
单环结构：Token Ring（令牌环网）
双环结构：FDDI（光纤分布式数据接口）
层次型（Hierarchical Topology ）——树型
Switch
中心交换机 部门交换机
Switch
Switch
HUBห้องสมุดไป่ตู้
H
H
H
H
H
H
第6章
数据通信网
6．1 数据通信网概述 1. 数据通信网的构成 数据通信网是一个由分布在各地的数据终端设备、数据交换设 备和数据传输链路所构成的网络,在网络协议(软件)的支持下实 现数据终端间的数据传输和交换。数据通信网的硬件构成包括 数据终端设备、数据交换设备及传输链路。
2. 数据通信网的分类

计算机网络的类型多种多样，划分标准各有不同，本 节按覆盖地域、拓扑结构、交换方式和使用范围4个方 面来进行阐述 (1) 按网络覆盖的地理范围划分 局域网（Local Area Network，LAN） 特点：①覆盖地理范围小，一般在几十米到几十千米； ②传输速率高，误码率低，目前已达到10Gbps； ③拓扑结构较简单，常属于一个单 一组织管理。
A 检测到发生碰撞 B 检测到发生碰撞 A A A A STOP STOP A B B B B B
单程端到端 传播时延记为
t= B 检测到信道空闲 发送数据 t=/2 发生碰撞 t= B 检测到发生碰撞 停止发送
t = 2 A 检测到 发生碰撞
争用期
注意：同一网络的物理拓扑和逻辑拓扑可能不一致！
星型（Star Topology ）
中心节点 可以是集线器 或交换机
H
H
H
特点：① 结构简单，便于管理和维护； ②易于实现结构化布线，系统易扩展、升级； ③通信线路专用，成本较高； ④中心节点必须具有极高的可靠性；
⑤中心节点负担重，容易成为信息传输的瓶
传播时延对载波监听的影响 传播时延对载波监听的影响
t=0
A
t
1 km 碰撞 A 检测到发生碰撞 B 检测到发生碰撞
B
B 发送数据 t= t=
t = 2
单程端到端 传播时延记为
t=0
A
1 km 碰撞
B
B 发送数据
t= t=
t t = 2 t=0 A 检测到 信道空闲 发送数据
N的体系结构---IEEE802系列

数据链路层的两个子层：为了使数据链路层能更好地
适应多种局域网标准，802 委员会就将局域网的数据链 路层拆成两个子层：

逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层 媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。
802.1 LAN的体系结构
6.4 以太网
以太网技术特性：核心思想是利用共享的公共信道采 用 竞争方式传输数据。 1.是基带网，广播式网络，种共享式网络 2.使用的介质访问控制方法是CSMA/CD 3.采用Machester编码方案 4.支持的主要传输介质有同轴电缆，双绞线和光纤 5.主要的拓扑结构有总线型和环型 6.可变帧长64－1518字节
检测到碰撞后


在发生碰撞时，总线上传输的信号产生 了严重的失真，无法从中恢复出有用的 信息来。 每一个正在发送数据的站，一旦发现总 线上出现了碰撞，就要立即停止发送， 免得继续浪费网络资源，然后等待一段 随机时间后再次发送。
电磁波在总线上的有限传播速率的影响




当某个站监听到总线是空闲时，也可能 总线并非真正是空闲的。 A 向 B 发出的信息，要经过一定的时间 后才能传送到 B。 B 若在 A 发送的信息到达 B 之前发送自 己的帧(因为这时 B 的载波监听检测不到 A 所发送的信息)，则必然要在某个时间 和 A 发送的帧发生碰撞。 碰撞的结果是两个帧都变得无用。