【文章內(nèi)容簡介】 ?傳統(tǒng)的局域網(wǎng)技術是建立在 “ 共享介質(zhì) ” 的基礎上，典型的介質(zhì)訪問控制方法 是 CSMA/CD、 Token Ring、Token Bus； ?介質(zhì)訪問控制方法 用來保證每個結點都能夠 “ 公平 ”地使用公共傳輸介質(zhì)； ?每個結點平均能分配到的帶寬隨著結點數(shù)的不斷增加而急劇減少； ?網(wǎng)絡通信負荷加重時，沖突和重發(fā)現(xiàn)象將大量發(fā)生，網(wǎng)絡效率將會下降，網(wǎng)絡傳輸延遲將會增長，網(wǎng)絡服務質(zhì)量將會下降。 65 計算機科學與技術學院 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： 將一個大型局域網(wǎng)劃分成多個用網(wǎng)橋或路 由器互連的子網(wǎng) ，導致了局域網(wǎng)互連技術的發(fā)展； 第三種方案： 將 “ 共享介質(zhì)方式 ” 改為 “ 交換方式 ” ， 導致了 “ 交換式局域網(wǎng) ” 技術的發(fā)展。 66 計算機科學與技術學院 交換式局域網(wǎng) — 基于硬件交換技術 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 計算機科學與技術學院 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)傳輸速率達到了 100Mb/s； ?Fast Ether保留著傳統(tǒng)的幀格式、介質(zhì)訪問控制方法與組網(wǎng)方法； ?每個比特的發(fā)送時間由 100ns降低到了 10ns； ?1995年 9月， IEEE 802委員會正式批準了 Fast Ether標準 IEEE 。 68 計算機科學與技術學院 Fast Ether的協(xié)議結構 69 計算機科學與技術學院 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。 ?100 BASEFX 支持 2芯的多模或單模光纖 從結點到集線器的距離可以達到 2km 全雙工工作 70 計算機科學與技術學院 千兆以太網(wǎng) ?千兆以太網(wǎng)是在以太網(wǎng)標準基礎之上的技術，且與快速以太網(wǎng)完全兼容，并利用了原以太網(wǎng)標準所規(guī)定的全部技術規(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； ?部門級網(wǎng)絡系統(tǒng)采用傳輸速率為 100Mb/s的 Fast Ether； ?企業(yè)級網(wǎng)絡系統(tǒng)采用傳輸速率為 1000Mb/s的 Gigabit Ether。 71 計算機科學與技術學院 Gigabit Ether的協(xié)議結構 （ IEEE ） 72 計算機科學與技術學院 1000 BASET的 4種物理層標準 ?100 0BASET 支持 5類非屏蔽雙絞線 UTP， 距離可達 100m ?1000 BASECX 支持屏蔽雙絞線 STP， 距離可達 25m ?1000BASELX 支持單模光纖（波長 1300nm） ， 距離可以達到 3000m ?1000BASESX 支持多模光纖（波長 850nm） ， 距離可以達 300 550m 73 計算機科學與技術學院 10Gbps Ether 由于原有以太網(wǎng)技術的突出優(yōu)點，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，改進并擴展這一技術以適應新的要求就成了一種迫切的要求，萬兆以太網(wǎng)技術就應運而生了。 ?萬兆以太網(wǎng)技術同原有以太網(wǎng)技術的差別 為了適應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。 74 計算機科學與技術學院 10Gbps Ether ?10Gbps Ether主要具有以下特點 ?10Gbps Ether的幀格式與 10Mbps、 100Mbps和 1Gbps Ether相同； ?10Gbps Ether保留了 Ether最小幀長度和最大幀長度的規(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，因此不存在爭用問題 。 (不使用 CSMA/CD，傳輸距離不受沖突檢測限制 ) 10Gbps Ether的物理層協(xié)議 ?10Gbps Ether有兩種物理層協(xié)議標準 ?局域網(wǎng)物理層標準 一個 10Gbps Ether交換機可以支持 10個Gigabit Ether網(wǎng)端口； ?可選的廣域網(wǎng)物理層標準 廣域網(wǎng)物理層符合 光纖通道技術 速率體的SONET/SDH的 OC192/STM64的標準。 76 計算機科學與技術學院 10Gb/s Ether的 幀發(fā)送與接收過程 77 計算機科學與技術學院 交換式局域網(wǎng)的工作原理 交換式局域網(wǎng)的基本結構 78 計算機科學與技術學院 局域網(wǎng)交換機的工作原理 結點 E 79 計算機科學與技術學院 局域網(wǎng)交換機的技術特點 ?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 二層交換機 屬數(shù)據(jù)鏈路層設備，可以識別數(shù)據(jù)包中的MAC地址信息，根據(jù) MAC地址進行轉(zhuǎn)發(fā)，并將這些 MAC地址與對應的端口記錄在自己內(nèi)部的一個地址表中。 三層交換技術就是： 二層交換技術＋三層轉(zhuǎn)發(fā)技術。它解決了局域網(wǎng)中網(wǎng)段劃分之后，網(wǎng)段中子網(wǎng)必須依賴路由器進行管理的局面，解決了傳統(tǒng)路由器低速、復雜所造成的網(wǎng)絡瓶頸問題。 80 計算機科學與技術學院 虛擬局域網(wǎng)的工作原理 虛擬網(wǎng)絡的概念 虛擬網(wǎng)絡建立在局域網(wǎng)交換機之上 。 以軟件方式實現(xiàn)對邏輯工作組的劃分與管理 。 邏輯工作組的結點組成不受物理位臵的限制 。 一個邏輯工作組的結點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物理網(wǎng)段 上一樣。 81 計算機科學與技術學院 虛擬網(wǎng)絡的概念 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)，它其實只是一種新型服務。 ?對于一個比較大的局域網(wǎng)絡，通常需要將其分段，可以使網(wǎng)絡的應用更加靈活。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。 ?把用劃分交換機端口所構成的子網(wǎng)稱作虛擬網(wǎng)(Virtual LAN)。這種通過劃分所構成的邏輯子網(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)中其成員與其實際物理位臵和連接無關。 82 計算機科學與技術學院 虛擬局域網(wǎng)的實現(xiàn)技術 ?用交換機端口號定義虛擬局域網(wǎng) ?用 MAC地址定義虛擬局域網(wǎng) ?用網(wǎng)絡層地址定義虛擬局域網(wǎng) ?IP廣播組虛擬局域網(wǎng) 83 計算機科學與技術學院 用交換機端 口號定義虛 擬局域網(wǎng)成員 84 計算機科學與技術學院 虛擬局域網(wǎng)的實現(xiàn)技術 ?虛擬局域網(wǎng)的優(yōu)點 ?方便網(wǎng)絡用戶管理，減少網(wǎng)絡管理開銷 ?提供更好的安全性 ?改善網(wǎng)絡服務質(zhì)量 85 計算機科學與技術學院 無線局域網(wǎng) （ WLAN） 無線局域網(wǎng)的應用 ?作為傳統(tǒng)局域網(wǎng)的擴充 ?建筑物之間的互連 （無線網(wǎng)橋或路由） ?漫游訪問 ?特殊網(wǎng)絡 (Ad hoc) Ad hoc網(wǎng)絡是一種特殊的無線移動網(wǎng)絡。網(wǎng)絡中所有結點的地位平等，無需設臵任何的中心控制結點。網(wǎng)絡中的結點不僅具有普通移動終端所需的功能，而且具有報文轉(zhuǎn)發(fā)能力。 86 計算機科學與技術學院 典型的無線局域網(wǎng)結構 87 計算機科學與技術學院 特殊無線網(wǎng)絡的結構 ad hoc 是一個臨時需要的對等網(wǎng)絡，無集中服務器的無線網(wǎng)絡； 移動分布式多跳無線網(wǎng)絡 。 88 計算機科學與技術學院 紅外無線局域網(wǎng) ?紅外無線（ 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： ?定向光束紅外傳輸技術 ?全方位紅外傳輸技術 ?漫反射紅外傳輸技術 89 計算機科學與技術學院 擴頻無線局域網(wǎng) 1. 跳頻 通信 (frequence hopping spread spectum,FHSS ) IEEE 、科學與醫(yī)藥專用的 ISM頻段 。 跳頻擴頻通信的數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mb/s或 2Mb/s。 90 計算機科學與技術學院 (direct sequence spread spectrum,DSSS) 直接序列擴頻也使用 、科學與醫(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)實際發(fā)送的信號 d(t)是發(fā)送數(shù)據(jù) a(t)與偽隨機 碼 c(t)模二加的結果 。 91 計算機科學與技術學院 擴頻無線局域網(wǎng) 無線局域網(wǎng)標準 IEEE MAC層 支持無爭用服務和爭用服務兩種訪問方式。 92 計算機科學與技術學院 協(xié)議功能說明 ? MAC子層又分成了兩個子層?？拷锢韺拥哪莻€子層是分布協(xié)調(diào)功能子層 DCF（ distributed coordination function）。 ?DCF使用 CSMA技術的爭用算法為所有的通信提供訪問控制，讓每個站通過爭用信道來獲得發(fā)送權。 ?在它之上的是點協(xié)調(diào)功能子層 PCF（ point coordination function）。 PCF使用集中控制的訪問算法，用類似于輪詢的方式提供給各站發(fā)送權， ?提供了無爭用服務，避免產(chǎn)生沖突。 93 計算機科學與技術學院 ?DCF子層采用 CSMA算法。也就是說，當某站要發(fā)送 MAC幀時，先要監(jiān)聽信道。如果信道上無信號，說明信道空閑，則可發(fā)送這一幀。否則必須等待，直到正在進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。 發(fā)送 站發(fā)送一幀之后，必須再等待一個短的時間 間隔 ，這各時間 間隔 叫 幀間 間隔。 94 計算機科學與技術學院 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 。 ?沖突避免要求每一個發(fā)送結點在發(fā)送幀之前需要先偵聽信道。如果信道空閑，結點可以發(fā)送幀 。 ?發(fā)送站在發(fā)送完一幀之后，必須再等待一個短的時間間隔，檢查接收站是否發(fā)回幀的確認 ACK。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 。 ?如果在規(guī)定的時間內(nèi)沒有接收到確認，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 計算機科學與技術學院 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間（繼續(xù)監(jiān)聽）才能發(fā)送下一幀。這段時間的通稱是 幀間間隔 IFS (InterFrame Space)。 ?幀間間隔長度取決于該站欲發(fā)送的幀的類型。高優(yōu)先級幀需要等待的時間較短，因此可優(yōu)先獲得發(fā)送權。 ?若低優(yōu)先級幀還沒