【正文】 1 2 第 3章 局域網(wǎng)技術(shù)及其以太網(wǎng) ? 主要內(nèi)容 ? 局域網(wǎng)概述 ? 局域網(wǎng)協(xié)議 ? 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù) ? 以太網(wǎng)及其組網(wǎng)方式 ? 高速以太網(wǎng)技術(shù)簡(jiǎn)介 ? 工業(yè)以太網(wǎng) 3 局域網(wǎng)概述 ? 局域網(wǎng)經(jīng)歷了 三代 ： ? 第一代 是以 CSMA/CD和標(biāo)記環(huán)為代表 ， 提供終端到主機(jī)的聯(lián)接 ， 支持客戶機(jī) /服務(wù)器結(jié)構(gòu) ， 運(yùn)行在中等數(shù)據(jù)率； ? 第二代 以 FDDI為代表 ， 滿足對(duì) LAN骨干網(wǎng)的要求 ，支持高性能工作站； ? 第三代 以千兆位以太網(wǎng)與 ATM局域網(wǎng)為代表 ， 提供多媒體應(yīng)用所需的吞吐量和實(shí)時(shí)傳輸?shù)馁|(zhì)量保證 。 4 局域網(wǎng)概述 ? 局域網(wǎng)的研究始于 70年代，以 1975年美國(guó)施樂(lè)Xerox公司推出的實(shí)驗(yàn)性以太網(wǎng)（ Ether） 和1974年英國(guó)劍橋大學(xué)研制的劍橋環(huán)網(wǎng)為典型代表。 ? 目前， Novell公司的 Netware、 IBM公司的令牌環(huán)網(wǎng)、 3COM公司的 3COM Ether系列網(wǎng)、 Microsoft公司的 Windows NT、 Datapoint公司的 ARCNET網(wǎng)等是局域網(wǎng)市場(chǎng)流行最廣的網(wǎng)絡(luò)。 5 局域網(wǎng)概述 ? 局域網(wǎng)的組成與特點(diǎn) ? 局域網(wǎng)： 在較小的地理范圍內(nèi) ， 利用通信線路將眾多微機(jī)等設(shè)備連接起來(lái) ， 實(shí)現(xiàn)相互間的數(shù)據(jù)傳輸和資源共享的系統(tǒng)稱(chēng)為計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò) 。 ? 局域網(wǎng)基本組成包括如下部分： ? （ 1） 服務(wù)器 （ Server） ? （ 2） 客戶機(jī) （ Client） 。 ? （ 3） 網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備 。 ? （ 4） 通信介質(zhì) 。 ? （ 5）網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和局域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等軟件。 6 局域網(wǎng)概述 ? 局域網(wǎng)特點(diǎn) ： ? （ 1） 以微機(jī)為主要建網(wǎng)對(duì)象 。 大部分局域網(wǎng)中沒(méi)有中央主機(jī)系統(tǒng) ， 只有多種微機(jī)及外設(shè) ， 可以說(shuō)局域網(wǎng)是專(zhuān)為微機(jī)而設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 。 ? （ 2） 地理覆蓋范圍有限 。 通常網(wǎng)絡(luò)分布在一座辦公大樓或集中的建筑群內(nèi) ， 為一個(gè)部門(mén)所有 ， 涉轄范圍一般只有幾公里 。 一般來(lái)說(shuō) ， 局域網(wǎng)的覆蓋范圍在 10km之內(nèi) 。 至多不超過(guò) 25km。 ? （ 3） 通信傳輸速率高且誤碼率低 。 局域網(wǎng)一般為基帶傳輸 ， 傳輸速率一般為 10～ 100Mbps， 甚至更高 。 因?yàn)閭鬏斁嚯x短誤碼率很低 ， 一般在 109～ 1012范圍內(nèi) ， 能支持計(jì)算機(jī)間高速通信 。 7 局域網(wǎng)概述 ? （ 4） 可采用多種通信介質(zhì) 。 如低廉的非屏蔽雙絞線 、 同軸電纜或價(jià)格昂貴的光纖等 。 ? （ 5） 一般采用靈活方便的 分布式控制和廣播式通信傳輸控制 方式 ， 可靠性較高 。 結(jié)點(diǎn)的增刪比較容易 。 ? （ 6） 建網(wǎng)周期短且便于管理和擴(kuò)充。 局域網(wǎng)由于范圍小，又為部門(mén)所有，因此建網(wǎng)周期短、成本低，因此維護(hù)管理和擴(kuò)充都十分方便。 8 局域網(wǎng)概述 ? 局域網(wǎng)分類(lèi) ? 局域網(wǎng)通常劃分成 三類(lèi)： 一般局域網(wǎng)（ LAN）、 高速局域網(wǎng)（ HSLN） 和計(jì)算機(jī)化分組交換機(jī)（ CBX） 。 三類(lèi)局域網(wǎng)的主要特性見(jiàn)表。 特 性 一般局域網(wǎng) 高速局域網(wǎng) 計(jì)算機(jī)化分組交換機(jī) 傳輸媒體 雙絞線、同軸電纜、光纖 CATV同軸電纜 雙絞線 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 總線、樹(shù)、環(huán) 總線 星線 傳輸速率（ Mbps） l～ 20 50 ～ 64 最大距離（ km） 25 1 1 轉(zhuǎn)接技術(shù) 報(bào)文分組 報(bào)文分組 線路轉(zhuǎn)接 支持設(shè)備數(shù) 100～ 1000 10 100～ 1000 9 局域網(wǎng)概述 ? 一般局域網(wǎng) （ LAN） ? LAN可以支持小型機(jī) 、 大型機(jī) 、 終端和其他外圍設(shè)備的互連 。 ? 最常見(jiàn)的 LAN的類(lèi)型是采用同軸電纜的總線 /樹(shù)型網(wǎng) 。 也可選擇采用雙絞線 、 同軸電纜 、 甚至光纖的環(huán)型網(wǎng) 。 ? LAN的傳輸速率為 1Mbps～ 20Mbps。 ? 美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（ IEEE） 成立的IEEE802委員會(huì)制定了 LAN的標(biāo)準(zhǔn)，其標(biāo)準(zhǔn)稱(chēng)為IEEE802標(biāo)準(zhǔn)。 10 局域網(wǎng)概述 ? 2． 高速局域網(wǎng) （ HSLN） ? HSLN是為大型機(jī)和大容量存貯設(shè)備之間高吞吐量而設(shè)計(jì) 。 ? HSLN的主要集中于采用 CATV同軸電纜的總線結(jié)構(gòu) ，HSLN可達(dá)到很高的數(shù)據(jù)速率 （ 標(biāo)準(zhǔn)的是 50Mbps） ，但距離和所聯(lián)設(shè)備數(shù)非常有限 。 ? HSLN主要用于計(jì)算機(jī)房的裝置。一般不用于小型機(jī)、微型機(jī)和一些不太貴的外設(shè)。 ? HSLN的標(biāo)準(zhǔn)由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局（ ANSI） 所屬的一個(gè)委員會(huì)，即 。 11 局域網(wǎng)概述 ? 3． 計(jì)算機(jī)化分組交換機(jī) （ CBX） ? CBX是一種數(shù)字專(zhuān)用分組交換機(jī) ， 用于處理聲音和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)接 。 ? 通常采用星型或?qū)有切屯負(fù)浣Y(jié)構(gòu) ， 用雙絞線將端結(jié)點(diǎn)連到轉(zhuǎn)接點(diǎn) 。 ? LAN和 HSLN采用報(bào)文分組轉(zhuǎn)接 ， 而 CBX則采用電路轉(zhuǎn)接 。 ? CBX中 ， 對(duì)單個(gè)端結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)速率一般較低 ， 但保證一定的頻帶寬度 。 當(dāng)連接建立之后 ， 網(wǎng)絡(luò)中基本無(wú)延遲 。 ? CBX主要適用于語(yǔ)音傳輸 、 終端 終端和終端 主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸 。 12 局域網(wǎng)概述 ? HSLN可以提供相當(dāng)高的數(shù)據(jù)傳輸速率，但由于價(jià)格昂貴，所聯(lián)設(shè)備和傳輸距離的限制，所以，應(yīng)用面非常狹窄。 ? 而 LAN和 CBX的應(yīng)用范圍都非常廣。 ? 從技術(shù)上而言， LAN發(fā)展得較快，現(xiàn)在已試圖將LAN的技術(shù)應(yīng)用于 CBX。 ? 從開(kāi)放系統(tǒng)互連的角度看， LAN的通用性更大。國(guó)際上有關(guān) LAN下三層的標(biāo)準(zhǔn)已趨于成熟。 ? 以下所有局域網(wǎng)均指 LAN。 13 局域網(wǎng)概述 ? 局域網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu) ? 局域網(wǎng)對(duì)應(yīng)了 ISO/OSI參考模型的最低兩層： ? 其中物理層用來(lái)建立物理連接； ? 數(shù)據(jù)鏈路層將數(shù)據(jù)組成幀進(jìn)行傳輸 ， 并對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行順序控制 、 差錯(cuò)控制和流量控制 ， 使不可靠的鏈路變?yōu)榭煽康逆溌?。 參考模型見(jiàn)圖 。 OSI參考模型 LAN 數(shù)據(jù)鏈路層 邏輯鏈路子層 （ LLC） 媒體訪問(wèn)控制子層 （ MAC） 物理層 物理層 圖 51 局域網(wǎng)的參考模型 14 局域網(wǎng)概述 ? ? 物理層完成信號(hào)的編碼 /譯碼 、 前導(dǎo)碼的生成 /除去 、 比特的發(fā)送 /接收等功能 。 ? 有關(guān)信號(hào)與編碼常采用曼徹斯特編碼； ? 介質(zhì)為雙絞線 、 同軸電纜和光纜等； ? 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多為總線 、 樹(shù)和環(huán)型； ? 傳 輸 速 率 為 1 Mbps， 4Mbps， 10Mbps， 50Mbps，100Mbps等 。 15 局域網(wǎng)概述 ? 數(shù)據(jù)鏈路層分為： 數(shù)據(jù)鏈路控制（ LLC） 和 介質(zhì)訪問(wèn)控制（ MAC） 兩個(gè)功能子層。 ? 目的： 使數(shù)據(jù)鏈路功能中與硬件有關(guān)的部分和與硬件無(wú)關(guān)的部分分開(kāi)。 ? 2. MAC子層 ? LAN對(duì)于不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和媒體 ， 其訪問(wèn)控制不同 。 ? 如總線形 ， 各站點(diǎn)采用競(jìng)爭(zhēng)方式；環(huán)形結(jié)構(gòu)采用令牌傳遞方式等 ， 所以說(shuō) 局域網(wǎng)的差別主要體現(xiàn) 在物理層和 MAC子層 。 ? MAC子層有管理多個(gè)源鏈路和多個(gè)目的鏈路的功能 。 ? IEEE802標(biāo)準(zhǔn)制定了幾種介質(zhì)訪問(wèn)控制方法 （ 如 CSMA/CD，TokenRing， TokenBus等 ） 。 16 局域網(wǎng)概述 B 網(wǎng)際互聯(lián) 互聯(lián) 80 B 80 A LLC 數(shù)據(jù) 鏈路層 CSMA/CD Token Bus Token Ring MAN 物理層 圖 52 IEEE802 主要標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系圖 17 局域網(wǎng)概述 ? 3. LLC子層 ? LLC子層 屏蔽了媒體訪問(wèn)控制方法 ， 為連到局域網(wǎng)上的端系統(tǒng)提供端到端的差錯(cuò)控制和流量控制 。 ? 向高層提供一個(gè)或多個(gè)服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn) SAP的邏輯接口 ， 具有幀的接收 、 發(fā)送功能 。 ? 發(fā)送時(shí) 把要發(fā)送的數(shù)據(jù)加上地址和循環(huán)冗余校驗(yàn) CRC字段等構(gòu)成 LLC幀； ? 接收時(shí) 把幀拆封 ， 執(zhí)行地址識(shí)別和 CRC校驗(yàn)功能 ， 并且有幀順序 、 差錯(cuò)控制和流量控制等功能 。 ? 包括一些網(wǎng)絡(luò)層的功能 ， 如數(shù)據(jù)報(bào) ， 虛電路和多路復(fù)用等 。 18 局域網(wǎng)概述 ? 局域網(wǎng)的基本技術(shù) ? 1 . 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ：星 （ Star） 、 環(huán) （ Ring） 、 總 線 或 樹(shù)（ Bus/Tree） ? 2. 傳輸形式 ? 局域網(wǎng)的傳輸形式有兩種：基帶傳輸與寬帶傳輸 。 ? 典型的傳輸介質(zhì)：雙絞線 、 基帶同軸電纜 、 寬帶同軸電纜和光導(dǎo)纖維 ， 電磁波等 。 ? 3. 介質(zhì)訪問(wèn)控制方法 ? 主要有五類(lèi)： 固定分配 、 需求分配 、 適應(yīng)分配 、 探詢和隨機(jī)訪問(wèn) 。 ? 其中環(huán)型網(wǎng)采用的令牌訪問(wèn)方法 ， 總線型網(wǎng)采用的CSMA/CD訪問(wèn)方法等是局域網(wǎng)典型的訪問(wèn)方法 。 19 局域網(wǎng)協(xié)議 ? IEEE 802局域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議制定了若干標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)稱(chēng)為 IEEE 802系列標(biāo)準(zhǔn)。 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) 因特網(wǎng) 802.1 尋址 802.1 體系結(jié)構(gòu) 邏輯鏈路控制（ LLC） 邏輯鏈路 802.3 802.4 802.5 802.6 803 介質(zhì)訪 問(wèn)控制 MAC MAC MAC MAC … MAC 物理層 物理層 物理層 物理層 物理層 物 理 20 局域網(wǎng)協(xié)議 ? IEEE 802委員會(huì)下設(shè)若干個(gè)子委員會(huì) ， 研究局域網(wǎng)的不同發(fā)展領(lǐng)域 ， 其研究目標(biāo)包括： ? （ 1） IEEE ， 包括局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) 、 系