河南机电第9讲第4章局域网.ppt

1,全国高等专科教育,计算机系列实用规划教材,计算机网络技术与应用,授课人：解瑞云,2,内容回顾,TCP/IP的产生和发展（IPV4、 IPV6） TCP/IP的特点（开放的协议标准、统一分配网络地址、适应性强、标准化的高层协议） TCP/IP模型及各层功能（网络接口层、互联层、传输层、应用层） TCP/IP协议栈 解决IPv4地址枯竭的3种措施： 采用无分类编址CIDR，使IP地址的分配更加合理； 采用网络地址转换NAT技术，节省IP地址的使用； 采用具有更大的地址空间的新的IP协议，即IPv6协议。,3,IPv4向IPv6过渡的兼容措施： 双协议栈：在完全过渡到IPV6之前，使一部分主机和路由器装两个协议：一个IPV4协议，一个IPV6协议，既可以和IPV4系统通信又可以和IPV6通信。 隧道技术：在IPV6数据报进入IPV4网络前，把IPV6数据报作为数据部分整个封装成IPV4数据报，就像把信装进信封一样，然后IPV6数据报就可以在IPV4网络中进行传输。,4,第4章 局域网技术,5,本章学习目标,理解并识记局域网的特点、体系结构和拓扑结构 识记IEEE802模型与标准 理解并掌握CSMA/CD介质访问控制方法 掌握高速以太网技术 理解并掌握VLAN的划分与实现,6,4.1 局域网概述,计算机局域网络是指在有限的地理区域内构成的 计算机网络，用LAN表示。 局域网的特点 ： 1）规划、建设、管理与维护的自主性强 2）覆盖的地理范围小 3）综合成本低 4）传输速率高 5）误码率低，可靠性高 6）通常是由微机和中小型服务器构成,7,2.局域网的关键技术 1）局域网的网络拓扑结构：总线型、环型和星型 2）局域网的传输介质：同轴电缆、双绞线、光纤与无线通信信道 3）局域网的介质访问控制方法 IEEE802标准主要定义了3种类型的介质访问控制方法： （1）带有冲突检测的载波侦听多路访问方法 （2）令牌总线方法 （3）令牌环方法,4.1 局域网概述,8,3.局域网体系结构 IEEE802委员会制定了具体的局域网模型和标准。,4.1 局域网概述,9,局域网不提供OSI网络层及高层的原因：,局域网属于通信网，只涉及与通信有关的功能，之多包含OSI的低三层（通信子网）； 由于局域网基本上采用共享信道技术和第二层交换技术 ，因此，可以不设单独的网络层。 换句话说：对于不同的局域网技术，它们主要区别体现在物理层和数据链路层，当需要网络互联时，可以借助现有网络层协议，如TCP/IP中的IP，而不需单独定义网络层。,10,局域网模型各层功能： 1）物理层 物理层负责物理连接管理和在介质上传输比特流。其主要任务是描述介质接口的一些特性，如接口的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性等，与OSI的物理层相同。 2）数据链路层 数据链路层的主要作用是通过一些数据链路层协议，负责帧的传输管理和控制，在不太可靠的传输信道上实现可靠地数据传输。,4.1 局域网概述,11,LAN的数据链路层按照是否与介质有关划分为逻辑链路控制（LLC)子层和介质访问控制（MAC）子层。 （1）LLC子层 集中了与介质无关的部分。具有帧传输、接收功能，帧的顺序控制和流量控制功能，并通过SAP向网络层提供服务。 （2）MAC子层 集中了与介质有关的部分。负责在物理层的基础上进行通信维护数据链路功能，并向LLC子层提供服务。,4.1 局域网概述,12,4.局域网拓扑结构 局域网在网络拓扑结构上主要分为总线型、环型和星型3种基本结构。 常见的总线型局域网有由同轴电缆做总线的10Base-5和10Base-2等。 常见的环型局域网有FDDI网。 常见的星型局域网有基于集线器的共享式以太网和基于各种交换机的交换式以太网。,4.1 局域网概述,13,1.IEEE802参考模型 1980年2月，美国电气与电子工程师协会IEEE成立了局域网标准化委员会,专门从事局域网标准化工作。该委员会制定了IEEE802标准。 2.IEEE802标准,4.2 局域网的模型和标准,14,802.2 - 逻辑链路控制LLC 802.3 - CSMA/CD（以太网） 802.4 - Token Bus （令牌总线） 802.5 - Token Ring（令牌环） 802.6 - 分布队列双总线DQDB - MAN标准 802.8 FDDI（光纤分布数据接口） 802.11 无线LAN,IEEE802标准的主要成员：,4.2 局域网的模型和标准,15,IEEE802标准主要定义了3种类型的介质访问控制方法： （1）带有冲突检测的载波侦听多路访问方法 (CSMA/CD) （2）令牌总线方法(Token bus) （3）令牌环方法 (Token ring),4.3 介质访问控制方法,16,1.CSMA/CD介质访问控制 IEEE802.3标准规定了CSMA/CD访问方法和物理层技术规范，采用IEEE802.3标准协议的典型局域网是以太网。CSMA/CD是以太网的核心技术。 1）CSMA/CD的发送工作过程 CSMA/CD的工作过程可以概括为4点：发前先听，边发边听，冲突停止，延迟重发。,4.3 介质访问控制方法,17,CSMA/CD的规则如下： （1）若信道空闲，则发送信息帧，否则转第（2）步； （2）若信道忙，一直监听直到信道空闲，然后立即传输； （3）若在传输过程中监听到冲突，则发出一个短小的人为干扰信号，让所有的站点都知道发生了冲突并停止传输； （4）发完人为干扰信号后等待一个随机时间，再次尝试传输（从第（1）步开始重复）。,4.3 介质访问控制方法,18,载波侦听过程,目的：检查是否已经有结点利用总 线在发送数据。,4.3 介质访问控制方法,19,冲突检测：比较法和编码违例判决法,4.3 介质访问控制方法,20,4.3 介质访问控制方法,21,4.3 介质访问控制方法,22,2）CSMA/CD的接收工作过程,4.3 介质访问控制方法,23,2.令牌环 IEEE802.5标准协议规定了令牌环访问方法和物理层技术规范，采用IEEE802.5标准协议的网络称作令牌环网。 令牌环网的主要介质访问控制方法是令牌环访问控制方法。 令牌环工作原理： （1）网上所有站点都处于空闲时，令牌沿环绕行 （2）发送站点必须等待，直到捕获到空令牌，才能发送数据帧。 数据帧在环上绕行一周回到出发点，由发送节点校验无错后吸收数据帧，并释放令牌。 （3）接收节点复制数据帧，其它节点转发环上的数据帧。,4.3 介质访问控制方法,24,4.3 介质访问控制方法,25,3.令牌总线 IEEE802.4标准协议规定了令牌总线访问方法和 物理层技术规范，采用IEEE802.4标准协议的网络 称作令牌总线网。 令牌总线网在物理结构上是总线结构，在逻辑结 构上是环型。令牌总线介质访问控制方法的原理与 令牌环介质访问控制方法相同。,4.3 介质访问控制方法,26,4.3 介质访问控制方法,27,4.3 介质访问控制方法,CSMA/CD控制方式的优点是：原理比较简单，技术上易实现，网络中各工作站处于平等地位 ，不需集中控制，不提供优先级控制。缺点是在网络负载增大时，易出现冲突，发送效率急剧下降。 令牌环控制方式的优点是它能提供优先权服务，有很强的实时性，在重负载环路中，“令牌 ”以循环方式工作，效率较高。其缺点是控制电路较复杂，令牌容易丢失。 令牌总线控制方式的优点是各工作站对介质的共享权力是均等的，具有良好的实时性，也可以设置优先级；与物理环形网相比传输数据延迟时间短。缺点是控制电路较