【正文】 802 委員會(huì)就將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個(gè)子層： ? 邏輯鏈路控制 LLC (Logical Link Control)子層 ? 介質(zhì)接入控制 MAC (Medium Access Control)子層。 ?很多廠(chǎng)商生產(chǎn)的網(wǎng)卡上就僅裝有 MAC 協(xié)議而沒(méi)有 LLC 協(xié)議。 IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系如圖 。 IEEE 。 23 共享介質(zhì)局域網(wǎng)的工作原理 以太網(wǎng)的工作原理 ? 目前應(yīng)用最廣的一類(lèi)局域網(wǎng)是 總線(xiàn)型局域網(wǎng) ，即以太網(wǎng)（ Ether）。 24 25 以太網(wǎng)的廣播方式發(fā)送 ? 總線(xiàn)上的每一個(gè)工作的計(jì)算機(jī)都能檢測(cè)到 B 發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。 ? 其他所有的計(jì)算機(jī)（ A, C 和 E）都檢測(cè)到不是發(fā)送給它們的數(shù)據(jù)幀，因此就丟棄這個(gè)數(shù)據(jù)幀而不能夠收下來(lái)。 26 為了通信的簡(jiǎn)便 以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施 ?采用較為靈活的無(wú)連接的工作方式，即不必先建立連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。 ? 這樣做的理由是局域網(wǎng)信道的質(zhì)量很好，因信道質(zhì)量產(chǎn)生差錯(cuò)的概率是很小的。 ?當(dāng)目的站收到有差錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀時(shí)就丟棄此幀，其他什么也不做。 ?如果高層發(fā)現(xiàn)丟失了一些數(shù)據(jù)而進(jìn)行重傳，但以太網(wǎng)并不知道這是一個(gè)重傳的幀，而是當(dāng)作一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀來(lái)發(fā)送。 ?在以太網(wǎng)中，任何結(jié)點(diǎn)都沒(méi)有可預(yù)約的發(fā)送時(shí)間，它們的發(fā)送都是隨機(jī)的，并且網(wǎng)中不存在集中控制的結(jié)點(diǎn)，網(wǎng)中結(jié)點(diǎn)都必須平等地爭(zhēng)用發(fā)送時(shí)間，這種介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制屬于隨機(jī)爭(zhēng)用型方法，后又增加了載波偵聽(tīng)功能。 ? “ 多點(diǎn)接入 ” 表示許多計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線(xiàn)上。 ? 總線(xiàn)上并沒(méi)有什么 “ 載波 ” 。 碰撞檢測(cè) ? “碰撞檢測(cè) ” 就是計(jì)算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測(cè)信道上的信號(hào)電壓大小。 ? 當(dāng)一個(gè)站檢測(cè)到的信號(hào)電壓擺動(dòng)值超過(guò)一定的門(mén)限值時(shí)，就認(rèn)為總線(xiàn)上至少有兩個(gè)站同時(shí)在發(fā)送數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了碰撞。因此 “ 碰撞檢測(cè) ”也稱(chēng)為 “ 沖突檢測(cè) ” 。 ? 每一個(gè)正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站，一旦發(fā)現(xiàn)總線(xiàn)上出現(xiàn)了碰撞，就要立即停止發(fā)送，免得繼續(xù)浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，然后等待一段隨機(jī)時(shí)間后再次發(fā)送。 35 令牌環(huán)與令牌總線(xiàn)的工作原理 1. 令牌總線(xiàn)的工作原理 ?在采用令牌總線(xiàn)方法的局域網(wǎng)中，任何一個(gè)結(jié)點(diǎn)只有在取得令牌后才能使用共享總線(xiàn)去發(fā)送數(shù)據(jù)。 圖 的工作過(guò)程。此時(shí)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)有本站地址（ TS），并知道上一結(jié)點(diǎn)地址（ PS）與下一結(jié)點(diǎn)地址（ NS）。 ? 環(huán)中令牌傳遞順序與結(jié)點(diǎn)在總線(xiàn)上的物理位置無(wú)關(guān)。令牌幀含有一個(gè)目的地址，接收到令牌幀的結(jié)點(diǎn)可以在令牌持有最大時(shí)間內(nèi)發(fā)送一個(gè)或多個(gè)幀。 ?在令牌環(huán)中，結(jié)點(diǎn)通過(guò)環(huán)接口連接成物理環(huán)形。令牌幀中有一位標(biāo)志令牌的忙 /閑。圖 牌環(huán)的基本工作過(guò)程。 優(yōu)點(diǎn) ：環(huán)中結(jié)點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn)延遲確定，適用于重負(fù)載環(huán)境，支持優(yōu)先級(jí)服務(wù) 40 令牌環(huán)的工作原理 結(jié)點(diǎn) A有數(shù)據(jù)幀要發(fā)送 等待空閑令牌的到來(lái) 將令牌標(biāo)志位由 “ 閑 ” 變?yōu)?“ 忙 ” 傳送數(shù)據(jù)幀 結(jié)點(diǎn) B、 C、 D將依次接收到數(shù)據(jù)幀 結(jié)點(diǎn) C在正確接收該數(shù)據(jù)幀 在幀中標(biāo)志出幀已被正確接收和復(fù)制 結(jié)點(diǎn) A重新接收到自己發(fā)出的、已被目的結(jié)點(diǎn)正確接收的數(shù)據(jù)幀 回收已發(fā)送的數(shù)據(jù)幀 將忙令牌改成空閑令牌 將空閑令牌向它的下一結(jié)點(diǎn)傳送 41 高速局域網(wǎng)技術(shù) 高速局域網(wǎng)的研究方法 1. 高速局域網(wǎng)的發(fā)展 推動(dòng)局域網(wǎng)發(fā)展的直接因素是個(gè)人計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用。大量用于辦公自動(dòng)化與信息處理的計(jì)算機(jī)必然要連網(wǎng)，這就使局域網(wǎng)的規(guī)模不斷增大，網(wǎng)絡(luò)通信量的進(jìn)一步增加，用戶(hù)對(duì)局域網(wǎng)的帶寬與性能提出了更高的要求。例如對(duì)于帶寬為 10Mbps的局域網(wǎng)絡(luò)，局域網(wǎng)中有 n個(gè)結(jié)點(diǎn)，那么每個(gè)結(jié)點(diǎn)平均能分配到的帶寬為 10Mbps/n。 ?因此，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)數(shù)增大，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)效率與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量將會(huì)急劇下降。 ? 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)，這就導(dǎo)致了局域網(wǎng)互連技術(shù)的發(fā)展。 ? 將 共享介質(zhì)方式 改為 交換方式 ，這就導(dǎo)致了 交換局域網(wǎng) 技術(shù)的發(fā)展。 為了克服網(wǎng)絡(luò)規(guī)模與網(wǎng)絡(luò)性能之間的矛盾，人們提出了以下幾種解決方案 ： 44 2. 局域網(wǎng)的分類(lèi)方法 從目前的發(fā)展情況來(lái)看，局域網(wǎng)可以分為以下兩類(lèi)： ? 共享介質(zhì)局域網(wǎng) （ shared LAN） ? 交換式局域網(wǎng) （ switched LAN）。 45 圖 46 快速以太網(wǎng) 傳統(tǒng)的共享介質(zhì)局域網(wǎng)主要有以太網(wǎng)、令牌總線(xiàn)與令牌環(huán)，而目前應(yīng)用最廣泛的是以太網(wǎng)。人們只有兩條路可以選擇： ?重新設(shè)計(jì)一種新的局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)與介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法，去取代傳統(tǒng)的局域網(wǎng)技術(shù)； ?保持傳統(tǒng)的局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)與介質(zhì)控制方法不變，設(shè)法提高局域網(wǎng)的傳統(tǒng)速率。 48 2. 快速以太網(wǎng)的協(xié)議結(jié)構(gòu) ? 快速以太網(wǎng)保留著傳統(tǒng)以太網(wǎng)的所有特征，包括相同的數(shù)據(jù)幀格式、介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法與組網(wǎng)方法， 1995年 9月， IEEE 802委員會(huì)正式批準(zhǔn)了快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（ IEEE u）。 ? 快速以太網(wǎng)的協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖 。一對(duì)5類(lèi) UTP或一對(duì)一類(lèi) STP用于發(fā)送，而另一對(duì)雙絞線(xiàn)用于接收。 支持 4對(duì) 3類(lèi)非屏蔽雙絞線(xiàn)，其中 3對(duì)用于數(shù)據(jù)傳輸，一對(duì)用于沖突檢測(cè) 支持 2芯的多?；騿文９饫w。 專(zhuān)用接口 50 千兆以太網(wǎng) 1. 千兆以太網(wǎng)的發(fā)展 ?在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、桌面電視會(huì)議、三維圖形與高清晰度圖像這類(lèi)應(yīng)用中，人們不得不尋求擁有更高帶寬的局域網(wǎng)。 ?設(shè)想一種用以太網(wǎng)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 10Mbps的以太網(wǎng)，部門(mén)級(jí)系統(tǒng)采用傳輸速率為 100Mbps的快速以太網(wǎng)，企業(yè)級(jí)系統(tǒng)采用傳輸速率為 1000Mbps的千兆以太網(wǎng)。 51 2. 千兆以太網(wǎng)的協(xié)議結(jié)構(gòu) ?1995年 11月， IEEE 了高速網(wǎng)研究組。 52 千兆以太網(wǎng)的協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖 。 1000 BASE T標(biāo)準(zhǔn)定義了千兆介質(zhì)專(zhuān)用接口（ GMII， gigabit media independent interface），它將 MAC 子層與物理層分隔開(kāi)來(lái)。 53 交換式局域網(wǎng)技術(shù) ?在傳統(tǒng)的共享介質(zhì)局域網(wǎng)中，所有結(jié)點(diǎn)共享一條公共通信傳輸介質(zhì)，不可避免將會(huì)有沖突發(fā)生。因此，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)荷加重時(shí)，沖突與重發(fā)現(xiàn)象將大量發(fā)生，網(wǎng)絡(luò)效率將會(huì)急劇下降。 54 交換式局域網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu) ?交換式局域網(wǎng)的核心設(shè)備是 局域網(wǎng)交換機(jī) ，局域網(wǎng)交換機(jī)可以在它的多個(gè)端口之間建立多個(gè)并發(fā)連接。為了保護(hù)用戶(hù)已有的投資，局域網(wǎng)交換機(jī)一般是針對(duì)某種局域網(wǎng)設(shè)計(jì)的。因此，交換式局域網(wǎng)可以增加網(wǎng)絡(luò)帶寬，改善局域網(wǎng)的性能與服務(wù)質(zhì)量 56 一系 二系 三系 集線(xiàn)器 集線(xiàn)器 集線(xiàn)器 集線(xiàn)器 主干集線(xiàn)器 以太網(wǎng) 交換機(jī) 集線(xiàn)器 典型的交換式局域網(wǎng)是 交換式以太網(wǎng) （ switched Ether），它的核心部件是以太網(wǎng)交換機(jī)（ Ether switch）。如下圖： 57 局域網(wǎng)交換機(jī)的工作原理 1. 局域網(wǎng)交換機(jī)的工作原理 典型的局域網(wǎng)交換機(jī)結(jié)構(gòu)與工作過(guò)程如圖。那么交換機(jī)的 端口號(hào) /MAC地址映射表 就可以根據(jù)以上端口號(hào)與結(jié)點(diǎn) MAC地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系建立起來(lái) 結(jié)點(diǎn) A與結(jié)點(diǎn) D同時(shí)要發(fā)送數(shù)據(jù)，那么它們可以分別在以太網(wǎng)幀的目的地址字段（ DA， destination address）中填上該幀的目的地址 結(jié)點(diǎn) A要向結(jié)點(diǎn) C發(fā)送幀，該幀的目的地址DA=結(jié)點(diǎn) C；結(jié)點(diǎn) D要向結(jié)點(diǎn) B發(fā)送，那么該幀的目的地址 DA=結(jié)點(diǎn)B。 端口之間的連接可以根據(jù)需要同時(shí)建立多條，也就是說(shuō)可以在多個(gè)端口之間建立多個(gè)并發(fā)連接。幀出錯(cuò)檢測(cè)任務(wù)由結(jié)點(diǎn)主機(jī)完成。缺點(diǎn)是缺乏差錯(cuò)檢測(cè)能力，不支持不同輸入輸出速率的端口之間的幀轉(zhuǎn)發(fā)。如果接收幀是正確的，則根據(jù)幀目的地址確定輸出端口號(hào)，然后再轉(zhuǎn)發(fā)出去。這種方法對(duì)于短的以太網(wǎng)幀來(lái)說(shuō)，其交換延遲時(shí)間與直接交換方式比較接近；而對(duì)于長(zhǎng)的以太網(wǎng)幀來(lái)說(shuō)，由于它只對(duì)幀的地址字段與控制字段進(jìn)行了差錯(cuò)檢測(cè)，因此交換延遲時(shí)間將會(huì)減少 。 ?交換式局域網(wǎng)是虛擬局域網(wǎng)的基礎(chǔ)。 61 ?在傳統(tǒng)的局域網(wǎng)中，通常一個(gè)工作組是在同一個(gè)網(wǎng) 段上，每個(gè)網(wǎng)段可以是一個(gè)邏輯工作組或子網(wǎng)。 ?一個(gè)邏輯工作組的結(jié)點(diǎn)要轉(zhuǎn)移到另一個(gè)邏輯工作組時(shí)，就需要將結(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)從一個(gè)網(wǎng)段撤出，連接到另一個(gè)網(wǎng)段上，甚至需要重新進(jìn)行布線(xiàn)。 虛擬局域網(wǎng)的概念 62 ?虛擬網(wǎng)絡(luò)建立在局域網(wǎng)交換機(jī)（或 ATM交換機(jī)）之上，它 以軟件方式來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯工作組的劃分與管理 ，邏輯工作組的結(jié)點(diǎn)組成不受物理位置的限制。 ?當(dāng)一個(gè)結(jié)點(diǎn)從一個(gè)邏輯工作組轉(zhuǎn)移到另一個(gè)邏輯工作組時(shí)，只需要簡(jiǎn)單地通過(guò)軟件設(shè)定，而不需要改變它在網(wǎng)絡(luò)中的物理位置它們之間的通信就像在同一個(gè)物理網(wǎng)段上一樣。 ? 這些網(wǎng)段具有某些共同的需求 。 ? 虛擬局域網(wǎng)其實(shí)只是局域網(wǎng)給用戶(hù)提供的一種服務(wù) ， 而并不是一種新型局域網(wǎng) 。 以太網(wǎng) 交換機(jī) A4 B1 以太網(wǎng) 交換機(jī) VLAN3 C3 B3 VLAN1 VLAN2 C1 A2 A1 A3 C2 B2 以太網(wǎng) 交換機(jī) 以太網(wǎng) 交換機(jī) 三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的構(gòu)成 B1 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，工作站 A1, A2 和 C1 都不會(huì)收到 B1 發(fā)出的廣播信息。 68 ? 虛擬局域網(wǎng)協(xié)議允許在以太網(wǎng)的幀格式中插入一個(gè) 4 字節(jié)的標(biāo)識(shí)符 ， 稱(chēng)為 VLAN 標(biāo)記 (tag)， 用來(lái)指明發(fā)送該幀的工作站屬于哪一個(gè)虛