【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ?傳統(tǒng)的局域網(wǎng)技術(shù)是建立在 “ 共享介質(zhì) ” 的基礎(chǔ)上，典型的介質(zhì)訪問(wèn)控制方法 是 CSMA/CD、 Token Ring、Token Bus； ?介質(zhì)訪問(wèn)控制方法 用來(lái)保證每個(gè)結(jié)點(diǎn)都能夠 “ 公平 ”地使用公共傳輸介質(zhì)； ?每個(gè)結(jié)點(diǎn)平均能分配到的帶寬隨著結(jié)點(diǎn)數(shù)的不斷增加而急劇減少； ?網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)荷加重時(shí)，沖突和重發(fā)現(xiàn)象將大量發(fā)生，網(wǎng)絡(luò)效率將會(huì)下降，網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲將會(huì)增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量將會(huì)下降。 65 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 高速局域網(wǎng)的解決方案 第一種方案： 提高 Ether的數(shù)據(jù)傳輸速率 ： 10Mb/s→100Mb/s→10Gb/s ； 第二種方案： 將一個(gè)大型局域網(wǎng)劃分成多個(gè)用網(wǎng)橋或路 由器互連的子網(wǎng) ，導(dǎo)致了局域網(wǎng)互連技術(shù)的發(fā)展； 第三種方案： 將 “ 共享介質(zhì)方式 ” 改為 “ 交換方式 ” ， 導(dǎo)致了 “ 交換式局域網(wǎng) ” 技術(shù)的發(fā)展。 66 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 交換式局域網(wǎng) — 基于硬件交換技術(shù) 并發(fā)連接； S = N 10Mb/s 共享式局域網(wǎng)與交換式局域網(wǎng)的比較 67 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 快速以太網(wǎng) ?快速以太網(wǎng)的發(fā)展 ?Fast Ether的傳輸速率比普通 Ether快10倍，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到了 100Mb/s； ?Fast Ether保留著傳統(tǒng)的幀格式、介質(zhì)訪問(wèn)控制方法與組網(wǎng)方法； ?每個(gè)比特的發(fā)送時(shí)間由 100ns降低到了 10ns； ?1995年 9月， IEEE 802委員會(huì)正式批準(zhǔn)了 Fast Ether標(biāo)準(zhǔn) IEEE 。 68 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 Fast Ether的協(xié)議結(jié)構(gòu) 69 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 100 BASET的 3種物理層標(biāo)準(zhǔn) ?100 BASETX 支持 2對(duì) 5類非屏蔽雙絞線 UTP或 2對(duì) 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(duì) 3類非屏蔽雙絞線 UTP 其中 3對(duì)用于數(shù)據(jù)傳輸， 1對(duì)用于沖突檢測(cè)。 ?100 BASEFX 支持 2芯的多?；騿文９饫w 從結(jié)點(diǎn)到集線器的距離可以達(dá)到 2km 全雙工工作 70 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 千兆以太網(wǎng) ?千兆以太網(wǎng)是在以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)之上的技術(shù)，且與快速以太網(wǎng)完全兼容，并利用了原以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的全部技術(shù)規(guī)范，其中包括 CSMA/CD協(xié)議、以太網(wǎng)幀、全雙工、流量控制以及 IEEE 。 ?用 Ether組建企業(yè)網(wǎng)的全面解決方案： ?桌面系統(tǒng)采用傳輸速率為 10Mb/s的 Ether； ?部門級(jí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用傳輸速率為 100Mb/s的 Fast Ether； ?企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用傳輸速率為 1000Mb/s的 Gigabit Ether。 71 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 Gigabit Ether的協(xié)議結(jié)構(gòu) （ IEEE ） 72 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 1000 BASET的 4種物理層標(biāo)準(zhǔn) ?100 0BASET 支持 5類非屏蔽雙絞線 UTP， 距離可達(dá) 100m ?1000 BASECX 支持屏蔽雙絞線 STP， 距離可達(dá) 25m ?1000BASELX 支持單模光纖（波長(zhǎng) 1300nm） ， 距離可以達(dá)到 3000m ?1000BASESX 支持多模光纖（波長(zhǎng) 850nm） ， 距離可以達(dá) 300 550m 73 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 10Gbps Ether 由于原有以太網(wǎng)技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)，但用于城域網(wǎng)骨干 /匯聚層所遇到的帶寬以及傳輸距離的限制，改進(jìn)并擴(kuò)展這一技術(shù)以適應(yīng)新的要求就成了一種迫切的要求，萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生了。 ?萬(wàn)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(zhǎng)傳輸距離的要求，萬(wàn)兆以太網(wǎng)對(duì)原來(lái)的以太網(wǎng)技術(shù)也做了很大的改進(jìn)，主要表現(xiàn)在：物理層實(shí)現(xiàn)方式、幀格式和 MAC的工作速率及適配策略方面。 74 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 10Gbps Ether ?10Gbps Ether主要具有以下特點(diǎn) ?10Gbps Ether的幀格式與 10Mbps、 100Mbps和 1Gbps Ether相同； ?10Gbps Ether保留了 Ether最小幀長(zhǎng)度和最大幀長(zhǎng)度的規(guī)定 ； ?10Gbps Ether的傳輸介質(zhì)只使用光纖； ?10Gbps Ether只工作在全雙工方式，因此不存在爭(zhēng)用問(wèn)題 。 (不使用 CSMA/CD，傳輸距離不受沖突檢測(cè)限制 ) 10Gbps Ether的物理層協(xié)議 ?10Gbps Ether有兩種物理層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) ?局域網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn) 一個(gè) 10Gbps Ether交換機(jī)可以支持 10個(gè)Gigabit Ether網(wǎng)端口； ?可選的廣域網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn) 廣域網(wǎng)物理層符合 光纖通道技術(shù) 速率體的SONET/SDH的 OC192/STM64的標(biāo)準(zhǔn)。 76 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 10Gb/s Ether的 幀發(fā)送與接收過(guò)程 77 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 交換式局域網(wǎng)的工作原理 交換式局域網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu) 78 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 局域網(wǎng)交換機(jī)的工作原理 結(jié)點(diǎn) E 79 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 局域網(wǎng)交換機(jī)的技術(shù)特點(diǎn) ?低交換延遲 ?支持不同的傳輸速率和工作模式 ?支持虛擬局域網(wǎng)服務(wù) 二層交換機(jī) 屬數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備，可以識(shí)別數(shù)據(jù)包中的MAC地址信息，根據(jù) MAC地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，并將這些 MAC地址與對(duì)應(yīng)的端口記錄在自己內(nèi)部的一個(gè)地址表中。 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)。它解決了局域網(wǎng)中網(wǎng)段劃分之后，網(wǎng)段中子網(wǎng)必須依賴路由器進(jìn)行管理的局面，解決了傳統(tǒng)路由器低速、復(fù)雜所造成的網(wǎng)絡(luò)瓶頸問(wèn)題。 80 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 虛擬局域網(wǎng)的工作原理 虛擬網(wǎng)絡(luò)的概念 虛擬網(wǎng)絡(luò)建立在局域網(wǎng)交換機(jī)之上 。 以軟件方式實(shí)現(xiàn)對(duì)邏輯工作組的劃分與管理 。 邏輯工作組的結(jié)點(diǎn)組成不受物理位臵的限制 。 一個(gè)邏輯工作組的結(jié)點(diǎn)可以分布在不同的物理網(wǎng)段上，但它們之間的通信就像在同一個(gè)物理網(wǎng)段 上一樣。 81 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 虛擬網(wǎng)絡(luò)的概念 虛擬局域網(wǎng)（ VLAN） ?虛擬網(wǎng) (VLAN)的概念并非是一種新型局域網(wǎng)，它其實(shí)只是一種新型服務(wù)。 ?對(duì)于一個(gè)比較大的局域網(wǎng)絡(luò)，通常需要將其分段，可以使網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用更加靈活。通過(guò)分段可以提高用戶帶寬，還可以增加網(wǎng)絡(luò)的連接范圍。 ?把用劃分交換機(jī)端口所構(gòu)成的子網(wǎng)稱作虛擬網(wǎng)(Virtual LAN)。這種通過(guò)劃分所構(gòu)成的邏輯子網(wǎng)的功能與傳統(tǒng)物理上劃分的子網(wǎng)功能相同，但在邏輯子網(wǎng)中其成員與其實(shí)際物理位臵和連接無(wú)關(guān)。 82 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 虛擬局域網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù) ?用交換機(jī)端口號(hào)定義虛擬局域網(wǎng) ?用 MAC地址定義虛擬局域網(wǎng) ?用網(wǎng)絡(luò)層地址定義虛擬局域網(wǎng) ?IP廣播組虛擬局域網(wǎng) 83 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 用交換機(jī)端 口號(hào)定義虛 擬局域網(wǎng)成員 84 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 虛擬局域網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù) ?虛擬局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn) ?方便網(wǎng)絡(luò)用戶管理，減少網(wǎng)絡(luò)管理開銷 ?提供更好的安全性 ?改善網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量 85 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 無(wú)線局域網(wǎng) （ WLAN） 無(wú)線局域網(wǎng)的應(yīng)用 ?作為傳統(tǒng)局域網(wǎng)的擴(kuò)充 ?建筑物之間的互連 （無(wú)線網(wǎng)橋或路由） ?漫游訪問(wèn) ?特殊網(wǎng)絡(luò) (Ad hoc) Ad hoc網(wǎng)絡(luò)是一種特殊的無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中所有結(jié)點(diǎn)的地位平等，無(wú)需設(shè)臵任何的中心控制結(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)不僅具有普通移動(dòng)終端所需的功能，而且具有報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)能力。 86 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 典型的無(wú)線局域網(wǎng)結(jié)構(gòu) 87 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 特殊無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) ad hoc 是一個(gè)臨時(shí)需要的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，無(wú)集中服務(wù)器的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)； 移動(dòng)分布式多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 。 88 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 紅外無(wú)線局域網(wǎng) ?紅外無(wú)線（ infrared radio,IR）是按視距方式傳播； ?紅外線頻譜是非常寬，可以提供極高的數(shù)據(jù)傳輸速率； ?紅外局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸有三種基本技術(shù)： ?定向光束紅外傳輸技術(shù) ?全方位紅外傳輸技術(shù) ?漫反射紅外傳輸技術(shù) 89 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 擴(kuò)頻無(wú)線局域網(wǎng) 1. 跳頻 通信 (frequence hopping spread spectum,FHSS ) IEEE 、科學(xué)與醫(yī)藥專用的 ISM頻段 。 跳頻擴(kuò)頻通信的數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mb/s或 2Mb/s。 90 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 (direct sequence spread spectrum,DSSS) 直接序列擴(kuò)頻也使用 、科學(xué)與醫(yī)藥專用的 ISM頻段 。 數(shù)據(jù)傳輸速率為 1Mb/s或 2Mb/s。 系統(tǒng)實(shí)際發(fā)送的信號(hào) d(t)是發(fā)送數(shù)據(jù) a(t)與偽隨機(jī) 碼 c(t)模二加的結(jié)果 。 91 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 擴(kuò)頻無(wú)線局域網(wǎng) 無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) IEEE MAC層 支持無(wú)爭(zhēng)用服務(wù)和爭(zhēng)用服務(wù)兩種訪問(wèn)方式。 92 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 協(xié)議功能說(shuō)明 ? MAC子層又分成了兩個(gè)子層?？拷锢韺拥哪莻€(gè)子層是分布協(xié)調(diào)功能子層 DCF（ distributed coordination function）。 ?DCF使用 CSMA技術(shù)的爭(zhēng)用算法為所有的通信提供訪問(wèn)控制，讓每個(gè)站通過(guò)爭(zhēng)用信道來(lái)獲得發(fā)送權(quán)。 ?在它之上的是點(diǎn)協(xié)調(diào)功能子層 PCF（ point coordination function）。 PCF使用集中控制的訪問(wèn)算法，用類似于輪詢的方式提供給各站發(fā)送權(quán)， ?提供了無(wú)爭(zhēng)用服務(wù)，避免產(chǎn)生沖突。 93 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 ?DCF子層采用 CSMA算法。也就是說(shuō)，當(dāng)某站要發(fā)送 MAC幀時(shí)，先要監(jiān)聽信道。如果信道上無(wú)信號(hào)，說(shuō)明信道空閑，則可發(fā)送這一幀。否則必須等待，直到正在進(jìn)行的傳輸完成后才能發(fā)送。 ?為了保證 CSMA算法的順利和公平， DCF采用了一種稱為幀間 間隔 (IFSInter Frame Space)的延遲技術(shù)。 發(fā)送 站發(fā)送一幀之后，必須再等待一個(gè)短的時(shí)間 間隔 ，這各時(shí)間 間隔 叫 幀間 間隔。 94 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)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 。 ?沖突避免要求每一個(gè)發(fā)送結(jié)點(diǎn)在發(fā)送幀之前需要先偵聽信道。如果信道空閑，結(jié)點(diǎn)可以發(fā)送幀 。 ?發(fā)送站在發(fā)送完一幀之后，必須再等待一個(gè)短的時(shí)間間隔，檢查接收站是否發(fā)回幀的確認(rèn) ACK。如果接收到確認(rèn)，則說(shuō)明此次發(fā)送沒有出現(xiàn)沖突，發(fā)送成功 。 ?如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有接收到確認(rèn)，表明出現(xiàn)沖突，發(fā)送失敗，重發(fā)該幀。直到在規(guī)定的最大重發(fā)次數(shù)之內(nèi)，發(fā)送成功。 95 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 幀間間隔 IFS ?所有的站在完成發(fā)送后，必須再等待一段很短的時(shí)間（繼續(xù)監(jiān)聽）才能發(fā)送下一幀。這段時(shí)間的通稱是 幀間間隔 IFS (InterFrame Space)。 ?幀間間隔長(zhǎng)度取決于該站欲發(fā)送的幀的類型。高優(yōu)先級(jí)幀需要等待的時(shí)間較短，因此可優(yōu)先獲得發(fā)送權(quán)。 ?若低優(yōu)先級(jí)幀還沒