【正文】 1 第 4章 計算機局域網(wǎng)絡(luò) ? 本章內(nèi)容 ? 局域網(wǎng)的特點及關(guān)鍵技術(shù) ? 局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) ? 共享信道的介質(zhì)訪問控制方法 ? 以太網(wǎng)（ Ether） ? *高速局域網(wǎng) ? *無線局域網(wǎng)（ WLAN） 2 局域網(wǎng) （ LAN） 概述 hub hub hub Switch Server farm station stations stations ? 1. 特點 ? 覆蓋范圍小 ? 房間、建筑物、園區(qū)范圍 ? 距離 ≤25km ? 高傳輸速率 ? 10Mb/s～ 1000Mb/s ? 低誤碼率 ? 108 ～ 1011 ? 拓撲：總線、星形、環(huán)形 ? 介質(zhì)： UTP、 Fiber、 COAX ? 私有性：自建、自管、自用 3 ? 2. 局域網(wǎng)的 關(guān)鍵技術(shù) ? 拓撲結(jié)構(gòu)（邏輯、物理） ?總線型 、 星形 、環(huán)形、樹形 ? 介質(zhì)訪問方法 ? CSMA/CD、 Tokenpassing ? 信號傳輸形式 ?基帶 、寬帶 ? 以上三種技術(shù)決定了局域網(wǎng)的特征 4 LAN典型拓撲結(jié)構(gòu) ?總線型 : 所有結(jié)點都直接連接到共享信道 ?星型 : 所有結(jié)點都連接到中央結(jié)點 ?環(huán)型 : 節(jié)點通過點到點鏈路與相鄰節(jié)點連接 Bus Star Ring A B C A D C B A B C A T 5 3. 局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) ? 局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)： IEEE802（ ISO8802） ? IEEE802是一個標(biāo)準(zhǔn)系列： IEEE802, ～ ? 其體系結(jié)構(gòu)只包含了兩個層次： 數(shù)據(jù)鏈路層，物理層 ? 數(shù)據(jù)鏈路層又分為 邏輯鏈路控制 和 介質(zhì)訪問控制 兩個子層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 邏輯鏈路控制 LLC 介質(zhì)訪問控制 MAC 高層 OSI IEEE 802 物理層 PHY 由 TCP/IP和 NOS實現(xiàn) IEEE802描述了最低兩層的功能以及它們?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)和接口 6 IEEE802標(biāo)準(zhǔn)系列中的主要標(biāo)準(zhǔn) ? 邏輯鏈路控制 ? CSMA/CD（以太網(wǎng)） ? Token Bus （令牌總線） ? Token Ring（令牌環(huán)） ? 分布隊列雙總線 DQDB MAN標(biāo)準(zhǔn) ? – FDDI（光纖分布數(shù)據(jù)接口） ? – WLAN（無線局域網(wǎng)） 7 IEEE802體系結(jié)構(gòu)示意圖 ? 數(shù)據(jù)鏈路層在不同的子標(biāo)準(zhǔn)中定義 ? 分別對應(yīng)于 LLC子層和 MAC子層 … … CSMA/CD Token Bus Token Ring DQDB FDDI LLC 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 LLC MAC Bridge 8 0 2 體系結(jié)構(gòu) PHY 網(wǎng)際互聯(lián) 8 局域網(wǎng)的物理層 ? 功能： ? 位流的傳輸； ? 同步前序的產(chǎn)生與識別； ? 信號編碼和譯碼。 ? IEEE802定義了多種物理層，以適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)和不同的介質(zhì)訪問控制方法。 ? 兩個接口： ? 連接單元接口（ AUI）－可選，僅用于粗同軸電纜 ? 介質(zhì)相關(guān)接口（ MDI） ? 屏蔽不同介質(zhì)的特性，使之不影響 MAC子層的操作 9 局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層 ? 按功能劃分為兩個子層： LLC和 MAC ? 功能分解的目的： ? 將功能中與硬件相關(guān)的部分和與硬件無關(guān)的部分分開，以適應(yīng)不同的傳輸介質(zhì)。 ? 解決共享信道 (如總線 )的介質(zhì)訪問控制問題，使幀的傳輸獨立于傳輸介質(zhì)和介質(zhì)訪問控制方法。 ? LLC： 與介質(zhì)、拓撲無關(guān)； ? MAC：與介質(zhì)、拓撲相關(guān)。 10 ? 局域網(wǎng) 的數(shù)據(jù)鏈路層的特點： ? 局域網(wǎng) 鏈路支持多路訪問，支持成組地址和廣播； ? 支持介質(zhì)訪問控制功能； ? 提供某些網(wǎng)絡(luò)層的功能，如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)訪問點 (SAP)、多路復(fù)用、流量控制、差錯控制、 ... ? MAC子層功能：實現(xiàn)、維護 MAC協(xié)議，差錯檢測，尋址。 ? LLC子層功能：向高層提供統(tǒng)一的鏈路訪問形式，組幀 /拆幀、建立 /釋放邏輯連接，差錯控制，幀序號處理，提供某些網(wǎng)絡(luò)層功能。 ? 對不同的 LAN標(biāo)準(zhǔn)，它們的 LLC子層都是一樣的，區(qū)別僅在 MAC子層（和物理層）。 11 PA LLC的幀結(jié)構(gòu) DSAP SSAP 控制域 數(shù)據(jù) 1 1 1/2 長度可變 單位：字節(jié) 高層 PDU LLC首部 LLC數(shù)據(jù) IEEE802 LAN的封裝過程： LLC幀 MAC幀 MAC數(shù)據(jù) 分組 介質(zhì)上傳輸?shù)膸? MAC首部 MAC尾部 MAC尾部 MAC數(shù)據(jù) MAC首部 12 局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層和高層 ? IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)沒有定義網(wǎng)絡(luò)層和更高層 ： ? 沒有路由選擇功能 ? 局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)比較簡單，一般不需中間轉(zhuǎn)接 ? 流量控制、尋址、排序、差錯控制等功能由數(shù)據(jù)鏈路層完成 ? 網(wǎng)絡(luò)層和更高層通常由協(xié)議軟件（如 TCP/IP協(xié)議、 IPX/SPX協(xié)議）和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)來實現(xiàn)。 13 介質(zhì)訪問控制方法 ? 局域網(wǎng)使用廣播信道（多點訪問，隨機訪問），多個站點共享同一信道。問題： ? 各站點如何訪問共享信道？ ? 如何解決同時訪問造成的沖突（信道爭用）？ ? 解決以上問題的方法稱為 介質(zhì)訪問控制方法 。 ? 兩類介質(zhì)共享技術(shù)： ? 靜態(tài)分配（ FDM、 WDM、 TDM、 CDM） ? 不適用于局域網(wǎng) ? 動態(tài)分配（隨機接入、受控接入） ? CSMA/CD、 TokenPassing 14 信道共享技術(shù)分類 信道共享技術(shù) TDM FDM STDM ATDM 隨機訪問 受控訪問 CSMA CSMA/CD 集中控制 分散控制 輪詢 令牌 靜態(tài)分配 動態(tài)分配 以太網(wǎng) 令牌環(huán)網(wǎng) WDM CDM 15 局域網(wǎng)中的介質(zhì)訪問控制方法 ? 常見的有兩種： ? 載波檢測多路訪問 /沖突檢測（ CSMA/CD） ? Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect ? 采用 隨機訪問技術(shù) 的 競爭型 介質(zhì)訪問控制方法 ? 令牌傳遞（ Token Passing） ? Token Ring ? Token Bus ? FDDI ? 采用 受控訪問技術(shù) 的 分散控制型 介質(zhì)訪問控制方法 16 1. CSMA/CD ? 多個站點如何安全地使用共享信道？ ? 最簡單的思路：發(fā)送前先檢測一下其它站點是否正在發(fā)送（即信道忙否）。 ? 若信道空閑，是否可以立即發(fā)送？ ? 若有多個站點都在等待發(fā)送，必然沖突！ ? 解決：等待一段 隨機時間