【正文】 如何將信道的帶寬恰當合理地分配給網(wǎng)絡中的各個節(jié)點的問題 。 ?網(wǎng)絡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。 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。 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)。（復雜） 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。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。 ?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。 ?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)。 ?由于網(wǎng)絡層 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。 ?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。 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。 ?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。 ?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。可靠性也比較差，只要一臺工作站斷線，整個網(wǎng)絡就不能工作。 ?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)。 ?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 ” 。 當沖突次數(shù)超過 16時，表示發(fā)送失敗，放棄該幀發(fā)送。 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。 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。 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)。通過分段可以提高用戶帶寬，還可以增加網(wǎng)絡的連接范圍。 跳頻擴頻通信的數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mb/s或 2Mb/s。 ?在它之上的是點協(xié)調(diào)功能子層 PCF（ point coordination function）。 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 。這段時間的通稱是 幀間間隔 IFS (InterFrame Space)。 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。一個站應當能夠在這段時間內(nèi)從發(fā)送方式切換到接收方式。因為發(fā)送站每次只能發(fā)送一個幀，接收站等待一個 SIFS后就發(fā)一個 ACK，發(fā)送站只要收到 ACK就可以接著發(fā)送下一幀。 104 計算機科學與技術(shù)學院 無線城域網(wǎng) WMAN ?(Wireless Metropolitan Area Network) ?2022 年 4 月通過了 無線城域網(wǎng)的標準。 106 計算機科學與技術(shù)學院 無線城域網(wǎng)服務范圍的示意圖 107 計算機科學與技術(shù)學院 幾種無線網(wǎng)絡的比較 108 計算機科學與技術(shù)學院 網(wǎng)絡擴展與互連 ?局域網(wǎng)互連的應用環(huán)境 ?一個單位的多個部門局域網(wǎng)的互連； ?辦公樓之間局域網(wǎng)的互連； ?將數(shù)千臺計算機按地理位臵或組織關(guān)系劃分為多個子網(wǎng)的互連； ?超過單個局域網(wǎng)的最大覆蓋范圍的多個局域網(wǎng)互連； ?企業(yè)中部門的信息對安全、保密方面要求不同的局域網(wǎng)互連。 ?集線器大致可分成 3種類型，即普通型、可疊加組合型和高檔智能型。 114 計算機科學與技術(shù)學院 網(wǎng)橋的工作過程 115 計算機科學與技術(shù)學院 網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 116 計算機科學與技術(shù)學院 使用網(wǎng)橋帶來的好處 ?過濾通信量。 ?單播和廣播是兩種主要的信息傳送方式，廣播方式是指一臺主機同時向網(wǎng)段中所有的其他計算機發(fā)送信息，廣播方式會占用大量的通信資源。 121 計算機科學與技術(shù)學院 使用網(wǎng)橋帶來的缺點 ?存儲轉(zhuǎn)發(fā)增加了時延。如需要轉(zhuǎn)發(fā)，則根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的目的地址提取出到達目標的完整路徑。因為涉及到局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的速度差異問題，所以至少要有相當大的速度緩沖能力。 128 計算機科學與技術(shù)學院 EtherFDDIEther 封裝橋 Ether Ether FDDI 129 計算機科學與技術(shù)學院 其他分類 ?還可把網(wǎng)橋分成基于 MAC子層的網(wǎng)橋 和基于 LLC子層的網(wǎng)橋 ，前者主要用于連接同構(gòu)網(wǎng)絡 (如 ),后者可用于不同鏈路層協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換 (如 )。 ?源站以廣播方式向欲通信的目的站發(fā)送一個 發(fā)現(xiàn)幀 ，每個發(fā)現(xiàn)幀都記錄所經(jīng)過的路由。 133 計算機科學與技術(shù)學院 通過交換機擴展 ?集線器可以對局域網(wǎng)進行擴展，但是由集線器擴展的局域網(wǎng) (如以太網(wǎng) )的帶寬和原來的一樣，屬于共享帶寬的性質(zhì)。 ?傳輸可靠是這種方式的最大優(yōu)點，但延遲時間長也是其顯而易見的不足之處。 138 計算機科學與技術(shù)學院 通過路由器實現(xiàn)網(wǎng)絡互連 ?路由器 (Router)是多個網(wǎng)絡和介質(zhì)之間實現(xiàn)網(wǎng)絡互連的一種設(shè)備，是一種比網(wǎng)橋更復雜的網(wǎng)絡互聯(lián)設(shè)備，適合于連接復雜的大型網(wǎng)絡。當數(shù)據(jù)從一個子網(wǎng)傳輸?shù)搅硪粋€子網(wǎng)時，可通過路由器來完成。路由器利用自學習能力自動記憶網(wǎng)絡運行情況，并計算出最佳傳輸路徑。 143 計算機科學與技術(shù)學院 通過網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)網(wǎng)絡互連 ?網(wǎng)關(guān) (Gateway)是一種更復雜的網(wǎng)絡連接設(shè)備，用于連接網(wǎng)絡層之上執(zhí)行不同協(xié)議的子網(wǎng)，組成異構(gòu)的互連網(wǎng)，能實現(xiàn)異構(gòu)設(shè)備之間的通信，對不同的傳輸層、會話層、表示層、應用層協(xié)議進行翻譯和變換。 146 計算機科學與技術(shù)學院 大型局域網(wǎng)與 Inter的連接 Si 147 計算機科學與技術(shù)學院 小結(jié) ?局域網(wǎng)設(shè)計的主要目標是覆蓋一個公司、一所大學、一幢辦公大樓的 “ 有限的地理范圍 ” ； ?決定局域網(wǎng)特性的三要素是：網(wǎng)絡拓撲、傳輸介質(zhì)與介質(zhì)訪問控制方法 ； ?從采用的介質(zhì)訪問控制方法的角度，局域網(wǎng)可以分為共享介質(zhì)式局域網(wǎng)與交換式局域網(wǎng)兩類 ； ?目前應用最為廣泛的局域網(wǎng)是 10Mb/s速率的 Ether網(wǎng)，速率為 100Mb/s的 Fast Ether與 1Gb/s、 10GE的Gigabit Ether已成為高速局域網(wǎng)方案中的首選技術(shù)，更高傳輸速率的 100Gb/s的 Ether正在研究中； 148 計算機科學與技術(shù)學院 ?Ether核心技術(shù)：幀格式、 CSMA/CD、物理層標準 ?交換式局域網(wǎng)通過局域網(wǎng)交換機支持連接到交換機端口的結(jié)點之間的多個并發(fā)連接，實現(xiàn)多結(jié)點之間數(shù)據(jù)的并發(fā)傳輸，增加了網(wǎng)絡帶寬，改善局域網(wǎng)的性能與服務質(zhì)量； ?交換技術(shù)的發(fā)展為虛擬局域網(wǎng)的實現(xiàn)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。 144 計算機科學與技術(shù)學院 網(wǎng)關(guān)的概念 145 計算機科學與技術(shù)學院 網(wǎng)關(guān)主要具有如下功能 ?把一種協(xié)議變成另一種協(xié)議，把一種數(shù)據(jù)格式變成另一種數(shù)據(jù)格式，把一種速率變成另一種速率，以求兩者的統(tǒng)一；提供中轉(zhuǎn)中間接口。必要時進行分組格式和分組長度的轉(zhuǎn)換。 ?路由器是屬于網(wǎng)絡層的一種互聯(lián)設(shè)備 ，只接收源站或其他路由器的信息，它不關(guān)心各子網(wǎng)使用的硬件設(shè)備，但要求運行與網(wǎng)絡層協(xié)議相一致的軟件。 ?由于路由器工作于網(wǎng)絡層，它處理的信息量比網(wǎng)橋要多，因而處理速度比網(wǎng)橋慢。所以速度很快，延遲很小。如果總帶寬是10Mb/s，有 10個用戶，每個用戶就是 1Mb/s。源站在得知這些路由后，從所有可能的路由中選擇出一個最佳路由。 ?根據(jù)所采用的路由選擇算法差異又可將網(wǎng)橋 分為透明橋 (Transparent Bridges)和 源路由選擇橋 (Source Routing Bridges)。 ?轉(zhuǎn)換橋 是將原來的數(shù)據(jù)鏈路幀封裝打開檢查，如果數(shù)據(jù)格式與目的網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)鏈路格式一致，則直接用目的鏈路的幀路的幀格式封裝即可。 因為是工作在數(shù)據(jù)鏈路層，所以沒有必要檢查上層來的信息，而只是要求能夠迅速轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡層協(xié)議的分組 (Packet)。 ?具有不同 MAC 子層的網(wǎng)段橋接在一起時，時延更大。因此，廣播域的大小要有一定的限制。 ?提高了可靠性。 ?可疊加組合型集線器主要是為了擴充局域網(wǎng)，可把若干分立的集線器組合起來成為一個邏輯整體，可擁有可擴充的多個接口。 用中繼器所進行的連接，其功能主要是放大傳輸信號，擴展網(wǎng)絡的有效連接長度。 ?WMAN 可提供 “ 最后一英里 ” 的 寬帶無線接入（固定的、移動的和便攜的）。 103 計算機科學與技術(shù)學院 SIFS在以下情況下使用： ② 發(fā)送 “ 允許發(fā)送幀 CTS” 一個站如果發(fā)送一個短的請求發(fā)送幀 RTS就可以保證它可以優(yōu)先發(fā)送數(shù)據(jù)幀。 媒體空閑 發(fā)送第 1幀 ACK SIFS DIFS PIFS 發(fā)送下 1幀 NAV（媒體忙）