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計算機網(wǎng)絡(luò)第五章:局域網(wǎng)-wenkub

2023-05-15 08:37:58 本頁面
 

【正文】 示傳輸速度,單位是 “Mbps” ,最后的一個數(shù)字表示單段網(wǎng)線長度(基準單位是 100m), Base表示 “ 基帶 ” 的意思, Broad代表 “ 帶寬 ” 。 33 計算機科學與技術(shù)學院 介質(zhì)訪問控制方法 : ?介質(zhì)訪問控制的目的是 解決如何將信道的帶寬恰當合理地分配給網(wǎng)絡(luò)中的各個節(jié)點的問題 。 27 計算機科學與技術(shù)學院 計算機通過網(wǎng)卡和局域網(wǎng)進行通信 網(wǎng)卡上的硬件地址 ?路由器由于同時連接到兩個網(wǎng)絡(luò)上,因此它有兩塊網(wǎng)卡和兩個硬件地址。 ?網(wǎng)絡(luò)的通信中樞是集線器,通常也稱作 HUB,上面裝有RJ45接口,數(shù)量一般為 1 1 24個,一般還設(shè)有同軸電纜接口作為擴展用。由于電纜較細,信號的衰減較大,所以其傳輸距離比粗纜要短,一般一個網(wǎng)段為 185 m,使用中繼器 (Repeater)網(wǎng)絡(luò)最長可達 925m。 23 計算機科學與技術(shù)學院 粗纜以太網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu) 24 粗纜以太網(wǎng) ?標準粗纜以太網(wǎng)規(guī)定單段信號傳輸電纜的最大長度為 500米,但利用中繼器連接 4段電纜后,以太網(wǎng)中信號傳輸電纜最長可達 2500米。 ?組網(wǎng)時,首先把網(wǎng)卡插入到微機的擴展槽中,然后把一個收發(fā)器通過一條不超過 15 m長的收發(fā)器電纜 (AUI電纜 )連接到網(wǎng)卡上的 15芯插座上,而收發(fā)器則直接與粗纜連接。 21 計算機科學與技術(shù)學院 傳輸介質(zhì)類型與介質(zhì)訪問控制方法 局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì)類型 有線傳輸介質(zhì): 同軸電纜、雙絞線、光纖等 無線傳輸介質(zhì): 衛(wèi)星、無線、微波等 以太網(wǎng)的組網(wǎng)方式: 粗纜以太網(wǎng)、細纜以太網(wǎng)、雙絞線以太網(wǎng)、光纖以太網(wǎng),也可混合組網(wǎng)。 20 計算機科學與技術(shù)學院 邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)的關(guān)系 ?邏輯結(jié)構(gòu)是指局域網(wǎng)的結(jié)點間相互關(guān)系與介質(zhì)訪問控制方法,而物理結(jié)構(gòu)是指局域網(wǎng)外部連接的形式。(復(fù)雜) 19 計算機科學與技術(shù)學院 星型拓撲構(gòu)型 ?每個結(jié)點都由一個單獨的通信線路與中心結(jié)點連接。 16 計算機科學與技術(shù)學院 總線結(jié)構(gòu)與沖突 總線型拓撲的優(yōu)點: 結(jié)構(gòu)簡單,實現(xiàn)容易; 易于擴展,可靠性較好。一般要接收的幀有三種: (1)單播幀 (unicast),即收到幀的 MAC地址與本站的硬件地址相同。這 6個字節(jié)的 MAC地址可被固化在網(wǎng)卡中。 ?局域網(wǎng)的 地址標準 是使用 6個字節(jié) (也可采用兩字節(jié) ),這樣做主要是可以在網(wǎng)間互連時各網(wǎng)站都能具有不同的物理地址。 6 計算機科學與技術(shù)學院 IEEE 802參考模型 ?IEEE 802標準之間的關(guān)系: IEEE802協(xié)議標準基本結(jié)構(gòu)圖 8 計算機科學與技術(shù)學院 綜述和體系結(jié)構(gòu)(說明與 OSI對應(yīng)關(guān)系) 邏輯鏈路控制及為網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù) LLC C S M A / C D 令 牌 總 線 令 牌 環(huán) 語 音 數(shù) 據(jù) 局 域 網(wǎng) 光 纖 技 術(shù) 寬 帶 局 域 網(wǎng) 城 域 網(wǎng) 絡(luò) 規(guī) 范 安 全 數(shù) 據(jù) 交 換 1 無 線 局 域 網(wǎng) 優(yōu) 先 級 高 速 局 域 網(wǎng) 無 線 個 人 網(wǎng) 絡(luò) 電纜 電 視 交 互 技 術(shù) IEEE802標準擴展 2022年 12月 6日 IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE TAG FDDI IEEE IEEE IEEE (未使用 ) IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE (廣 域無線網(wǎng)) 9 計算機科學與技術(shù)學院 1. 邏輯鏈路控制子層 (LLC) ?LLC協(xié)議用來處理兩個站點之間的 數(shù)據(jù)幀的傳輸 ,一般不存在中間交換節(jié)點,在局域網(wǎng)中 LLC屬于邏輯鏈路控制子層,與 OSI中所定義的一般鏈路層有所不同,其主要差別如下: ?LLC子層屏蔽了不同 介質(zhì)訪問控制 (MAC)子層的各種實現(xiàn),所以這一層中不必考慮介質(zhì)訪問的具體細節(jié); ?LLC子層所處理的鏈路可被網(wǎng)上所有站點共享; ?LLC子層還應(yīng)能提供一些 OSI參考模型中網(wǎng)絡(luò)層的功能。 ?最有代表性的是英國的劍橋環(huán)和美國 Xerox公司 (施樂 )的以太網(wǎng),此后各種局域網(wǎng)技術(shù)不斷涌現(xiàn)。如 N, PC, Omni和 3plus 等,隨之各種網(wǎng)絡(luò)組件、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品也得到迅速發(fā)展,構(gòu)成了計算機局域網(wǎng)的基礎(chǔ)。 ?由于網(wǎng)絡(luò)層 IP協(xié)議可直接將分組封裝 到 Ether的 MAC幀中,整個協(xié)議處理也變得簡單,人們也很少討論 LLC協(xié)議了。用戶可以把買到的網(wǎng)卡裝到機器上并連到網(wǎng)上立即就可以工作,而不需網(wǎng)絡(luò)管理員來分配地址。 ?這個地址就是物理地址或 MAC地址,作用就是用來惟一標識我們要通信的計算機。 (2)廣播幀 (broadcast),即全 1地址,此幀發(fā)送給所有的站點。 17 計算機科學與技術(shù)學院 ?介質(zhì)訪問控制方法 是指控制多個結(jié)點利用公共傳輸介質(zhì)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的方法。中心結(jié)點控制全網(wǎng)的通信。 ?邏輯 結(jié)構(gòu)屬于 總線 型與 環(huán)狀 的局域網(wǎng),在 物理結(jié)構(gòu)上也可被看成 星狀 的。 討論: ?雙絞線已能用于數(shù)據(jù)傳輸速率為 100Mbps、 1Gbps 的高速局域網(wǎng)中; ?在局部范圍內(nèi)的中、高速局域網(wǎng)中使用雙絞線,在遠距離傳輸中使用光纖,在有移動結(jié)點的局域網(wǎng)中采用無線技術(shù)的趨勢已經(jīng)明朗。 ?為了防止信號傳播到終端時產(chǎn)生波形反射引起信號傳輸錯誤,在粗纜的兩端要安裝 50Ω 的終端匹配電阻。 (2)細纜以太網(wǎng) ?細纜以太網(wǎng)通常也稱作 10BASE2以太網(wǎng),是一種安裝更容易、價格更便宜的以太網(wǎng)。可靠性也比較差,只要一臺工作站斷線,整個網(wǎng)絡(luò)就不能工作。 ?信號傳輸介質(zhì)一般使用非屏蔽雙絞線,通過 RJ45接口把工作站和集線器連接起來。 ?WINXP/2022用戶都可以使用 ipconfig all 30 計算機科學與技術(shù)學院 連接到以太網(wǎng)的示意圖 交換機 (4)光纖以太網(wǎng) ?光纖以太網(wǎng)通常也稱作 10BASEF以太網(wǎng),它以光纖作為傳輸介質(zhì)。 ?介質(zhì)訪問控制方法包含以下兩方面的技術(shù): ?確定網(wǎng)絡(luò)中 哪個節(jié)點更合適,能將數(shù)據(jù)單元在信道上發(fā)送; ?根據(jù)信道中的業(yè)務(wù)流量情況,自動和恰當?shù)乜刂茖π诺蕾Y源的利用。 ?10Base- 5使用粗同軸電纜,最大網(wǎng)段長度為 500m; ?10Base- 2使用細同軸電纜,最大網(wǎng)段長度為 185m; ?10Base- T使用雙絞線電纜,最大網(wǎng)段長度為 100m; ?1Base- 5使用雙絞線電纜,最大網(wǎng)段長度為 500m,傳輸速度為 1Mbps; ?10Broad- 36使用同軸電纜( RG- 59/ UCATV),最大網(wǎng)段長度為 3600m,是一種寬帶傳輸方式; ?10Base- F使用光纖傳輸介質(zhì),傳輸速率為 10Mbps,最大網(wǎng)段長度為 2022m ; 39 計算機科學與技術(shù)學院 Ether幀結(jié)構(gòu)與幀發(fā)送、接收流程分析 1. Ether數(shù)據(jù)發(fā)送流程的分析 40 計算機科學與技術(shù)學院 CSMA/CD介質(zhì)訪問技術(shù),CSMA/CD是英文 Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detection的縮寫 ,稱作 “ 帶有沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問協(xié)議 ” 。 限定 k的范圍 ,k=min( n, 10) 。 當沖突次數(shù)超過 16時,表示發(fā)送失敗,放棄該幀發(fā)送。 長度最大為 1500字節(jié)。 Ether地址 = Manufacture ID + NIC ID 24bit + 24bit 公司: Cisco 00000c Novell 00001B 0000D8 3Com 0020AF 00608C IBM 08005A 典型的 Ether地址 : 00608C012812 0000 0000 1010 0000 1000 1100 0000 0001 0010 1000 0001 0010 Ether地址具有惟一性,取決于你所使用的網(wǎng)卡。 ?環(huán)恢復(fù):環(huán)中出現(xiàn)多個令牌或令牌丟失 ?優(yōu)先級:支持優(yōu)先級服務(wù) 61 計算機科學與技術(shù)學院 令牌環(huán)網(wǎng)的工作原理 62 計算機科學與技術(shù)學院 63 計算機科學與技術(shù)學院 高速局域網(wǎng)的工作原理 高速局域網(wǎng)的解決方案 ?推動局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的因素 ?個人計算機的廣泛應(yīng)用; —— 直接因素 ?在過去二十年中,計算機的處理速度提高了百萬倍,而網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率只提高了上千倍; ?從理論上講,一臺微通道或 EISA總線的微型機能產(chǎn)生大約 250Mb/s的流量; ?基于 Web的 Inter/Intra應(yīng)用也要求更高的帶寬; ?在數(shù)據(jù)倉庫、桌面電視會議、 3D圖形與高清晰度圖像這類應(yīng)用中,人們需要有更高帶寬的局域網(wǎng)。 68 計算機科學與技術(shù)學院 Fast Ether的協(xié)議結(jié)構(gòu) 69 計算機科學與技術(shù)學院 100 BASET的 3種物理層標準 ?100 BASETX 支持 2對 5類非屏蔽雙絞線 UTP或 2對 1類屏蔽雙絞線 STP 全雙工工作 , 以 100Mbps的速率發(fā)送與接收數(shù)據(jù) ?100 BASET4 100 BASET4支持 4對 3類非屏蔽雙絞線 UTP 其中 3對用于數(shù)據(jù)傳輸, 1對用于沖突檢測。 ?萬兆以太網(wǎng)技術(shù)同原有以太網(wǎng)技術(shù)的差別 為了適應(yīng)高帶寬的要求和更長傳輸距離的要求,萬兆以太網(wǎng)對原來的以太網(wǎng)技術(shù)也做了很大的改進,主要表現(xiàn)在:物理層實現(xiàn)方式、幀格式和 MAC的工作速率及適配策略方面。 三層交換技術(shù)就是: 二層交換技術(shù)+三層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。 邏輯工作組的結(jié)點組成不受物理位臵的限制 。通過分段可以提高用戶帶寬,還可以增加網(wǎng)絡(luò)的連接范圍。網(wǎng)絡(luò)中所有結(jié)點的地位平等,無需設(shè)臵任何的中心控制結(jié)點。 跳頻擴頻通信的數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mb/s或 2Mb/s。 91 計算機科學與技術(shù)學院 擴頻無線局域網(wǎng) 無線局域網(wǎng)標準 IEEE MAC層 支持無爭用服務(wù)和爭用服務(wù)兩種訪問方式。 ?在它之上的是點協(xié)調(diào)功能子層 PCF( point coordination function)。如果信道上無信號,說明信道空閑,則可發(fā)送這一幀。 94 計算機科學與技術(shù)學院 CSMA/CA基本工作原理 ? MAC層采用的是 CSMA/CA (collision avoidance, CA)的 沖突避免方法 。如果接收到確認,則說明此次發(fā)送沒有出現(xiàn)沖突,發(fā)送成功 。這段時間的通稱是 幀間間隔 IFS (InterFrame Space)。這樣就減少了發(fā)生碰撞的機會。 97 計算機科學與技術(shù)學院 IFS的 CSMA訪問控制操作 ① 發(fā)送站先監(jiān)聽信道。如果在 IFS時間內(nèi)信道仍然空閑,則發(fā)送站就按照二進制指數(shù)退避算法退避一段時間。一個站應(yīng)當能夠在這段時間內(nèi)從發(fā)送方式切換到接收方式。 PIFS 的長度是 SIFS 加一個時隙 (s
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