《计算机网络教程》（谢希仁著）PPT电子课件教案-第5章局域网.ppt

第5章 局域网,5.1 局域网概况 5.2 传统以太网 5.3 以太网的mac层 5.4 扩展的局域网 5.5 虚拟局域网 5.6 高速以太网 6.7 其它种类的高速局域网 5.8 无线局域网,5.1 局域网概况,1.定义 局域网（lan，local area network）是在一个较小的范围内利用通信线路将众多计算机及外设连接起来，达到数据通信和资源共享的目的。,2.特点（优点） 网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。高传输率（10 1000 mbps）和低误码率（10-8 10-11） 。 主要优点： （1）能方便地共享昂贵的外设、主机以及数据。从一个站点可以访问全网。 （2）便于系统的扩展和逐渐的演变，各设备的位置可以灵活的调整和改变。 （3）提高了系统的可靠性、可用性、残存性。,匹配电阻,（b）环形网,集线器,（a）星形网,（c）总线网,（d）树形网,干线藕合器,局域网拓扑结构,由于集线器（hub）的出现和双绞线大量的使用，星形以太网以及多级星形结构的以太网获得了非常广泛的应用，是目前局域网的主流。 环形网最典型的是令牌环网（token ring）。 对于总线网，各站直接连接在总线上，有两种协议。一种是传统以太网，使用csma/cd协议，现在已经演变成星形网；另一种是令牌总线网（物理上总线网，逻辑上令牌环网）。 树形网是总线网的变形。,传输媒体,双绞线，双绞线已经成为主流传输媒体。其传输速率为100m，今后可达1g。 同轴电缆，50，基带同轴电缆，10mbit/s； 光纤，抗电磁干扰性好，很宽的频带，其传输速率可达1g。,媒体共享技术,静态划分信道： 频分复用、时分复用、码分复用、波分复用。主要用于广域网中。 动态媒体接入控制： 随机接入：可随机地发送信息，但如果恰巧有两个或更多用户同时发送信息，会在共享媒体上产生碰撞（冲突），使得用户的发送都失败。目前以太网中采用的方式。 受控接入：服从一定的控制来发送信息。如令牌环网，集中控制的多点线路控询（轮询）。,5.2 传统以太网,以太网（ethernet）是由美国施乐（xerox）公司研制成攻的一种基带总线局域网。当时认为电磁波的传播单位是以太（ether），于是命名为以太网。 两个标准：dix v2和ieee 802。两者差别很小。 dix v2是由dec公司、intel公司、xerox公司联合推出的一个规约。 ieee 802是由ieee（institute of electrical and electronic engineers，电气电子工程师学会）802委员会的802工作组制定的一个标准。,1. 以太网的两个标准,ieee802 lan体系结构,ieee802将局域网的数据链路层拆分成两个子层，即逻辑链路控制子层llc和媒体接入控制子层mac（又称介质访问控制子层）。,mac子层的功能是解决与接入媒体有关的内容，由于不同种类的局域网采用不同的介质访问控制方式，因此，不同种类的局域网标准，其mac子层的标准各不相同，如802.3为以太网的标准，802.4为令牌总线网的标准,802.5为令牌环网的标准。 llc子层的功能是处理与传输媒体无关的内容，解决局域网的共性问题。不同种类的局域网其llc子层都是相同的。,网络适配器（network adapter）、网络接口卡（network interface card）。 作用：（1）数据传输的串行/并行转换； （2） 由于网络上的传输速率和计算机总线上的数据率不相同，因此对数据需要进行缓存； （3）实现相关的网络协议，如以太网的csma/cd。 工作：接收数据（错误帧，则丢弃；正确帧，通知计算机接收处理）； 发送数据（计算机将数据交给网卡，网卡组装成帧后发送，并解决总线的竞争问题）。,2. 网卡的作用,3. csma/cd协议,总线网工作特点： （1）广播通信，节点发送数据前先将数据封装成帧，帧分为帧头和数据两部分，帧头包含有发送方和接收方的网卡地址、差错控制信息等，然后采用广播通信方式进行传输，即节点发出的信号在总线上沿两个方向同时传送，其它所有节点都能接收到总线上传输的帧。 （2）检查地址，每个数据帧在发送时加入接收站的地址，仅当数据帧中的目的地址与计算机的地址一致时，该计算机才能接收这个数据帧，否则，丢弃。 工作过程演示,以太网采用了无确认无连接工作方式。 无连接：不必事先建立连接就可以直接发送数据。 无确认：收到数据帧的目的站不必发回确认帧（因为局域网误码率较低）。当目的站收到有差错的帧时（crc校验），就丢失，其他什么也不做。差错的纠正由上层来处理。例如，高层在经过一定的时间后，没有收到对方的确认，就重新发送这个帧。,以太网采用csma/cd协议解决公用总线的竞争问题。,csma/cd（carrier sense multiple access with collision detection）载波监听多点接入/碰撞检测。 多点接入：许多计算机连接在一根总线上。 载波监听：（1）一个站要发送，首先需要监听总线，以确定介质上是否存在其它站的发送信号。 （2）如果介质是空闲的，则可以发送。 （3）如果介质是忙的，则等待一定时间间隔后重试。 碰撞检测：计算机边发送数据边检测总线上信号电压的大小。当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压摆动值就会增大。当一个站检测到的信号电压摆动值超过了一定的门限值时，就认为总线上出现了至少两个站同时在发送数据，表明产生了碰撞。此时每一个正在发送数据的站都要停止发送，然后等待一段时间后再次发送。,既然每一个站在发送数据之前已经监听到信道为“空闲”，那么为什么还会出现数据在总线上的碰撞呢？ （1）电磁波在总线上传播的速率是有限的。,将总线上的单程端到端的传播时延记为，a发送数据后最迟要经过多长时间才能知道自己发送的数据和其他站发送的数据有没有发生碰撞？ 时间为：2 。 使用csma/cd协议的以太网不可能进行全双工通信而只能进行半双工通信。 一些重要的时刻：,4.争用期 a在发送了数据帧后最多经过2 的时间就可知道是否遭受了碰撞。因此以太网的端到端的往返时延2 为争用期。 经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞了。 现在考虑一种情况：当某个站正在发送数据时，有另外两个站有数据要发送。这两个站进行载波监听，发现总线忙，于是就等待。当它们发现总线变为空闲时，就立即发送自己的数据。这必然会产生冲突，就停止发送。然后再重新发送。这样下去一直发送不成功。 解决这个问题的方法是采用截断二进制指数类型的退避算法：不同的站等待不同的时间之后，再发送，这样就将冲突的几率减少。,截断二进制指数类型的退避算法： tbeb（i）r2 ，r 0,1, ，（2i1）， imin重传次数，10 （1）让发生碰撞的站停止发送数据后，不是立即再发送数据，而是推迟一个随机的时间。这样做是为了推迟重传而再次发生冲突的概率减少。 （2）确定基本退避时间，一般取争用期2。 （3）定义一个参数i，它等于重传的次数，但不能超过10。即imin重传次数，10。 （4）从离散的整数集合0,1, ，（2i1）中随机取一个数，记为r。重传需要推迟的时间就是r倍的基本退避时间。 （5）当重传达16次仍不能成功时，则丢弃该帧，并向高层报告。,以太网取512微秒为争用期，对于10m的以太网来说，在争用期内可发送512位的数据，即64字节。因此，以太网规定，凡长度小于64字节的帧都是无效帧。 为了使每个站都能尽可能地知道是否发生了碰撞，以太网还采取一种叫做强化碰撞的措施。这就是当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时，除了立即停止发送数据外，还要继续发送若干比特的人为干扰信号，以便让所有的用户都知道现在已经发生了碰撞。 见书p101，图5-6,5.2.2 传统以太网的连接方法,以太网有四种不同的物理层标准： 10base5(粗缆)、 10base2(细缆)、 10base-t(双绞线)、 10base-f(光缆)。 对10base5 而言： base表示电缆上传送的是基带信号，采用曼彻斯特编码。 10表示数据率为10m 5表示每一段电缆的最大长度为500m。,收发器的功能,（1）从计算机经收发器电缆得到数据向同轴电缆发送，或反过来，从同轴电缆接收数据经收发器电缆送给计算机。 （2）检测在同轴电缆上发生的数据帧的碰撞。 （3）在同轴电缆和电缆接口的电子设备之间进行电气隔离。 （4）超长控制（jabber control）：当收发器或所连接的计算机出故障时，保护同轴电缆不受影响。,以太网最大作用距离,由于信号在传输的过程中会逐渐衰减，若总线太长，则经总线传播的信号将会衰减变得很弱，以致影响载波监听和碰撞检测的正常工作。因此必须限定线缆的最大长度。粗同轴电缆最大长度为500m。通过中继器（转发器）可以实现网段的扩展。 中继器的作用：将信号放大整形后再转发出去，消除失真和衰减。工作在物理层。,50m,500m,转发器,转发器,转发器,转发器,500m,50m,500m,50m,250m,网段1,网段2,网段3,750m,802.3规定： 1.最多只能连四个转发器，转发器到转发器之间的点到点的链路长度不超过1km 2.有三个网段可用来连接计算机，网络的总长度不超过2.5km. 3.一个网络的最大站数为1024，每个网段最多连100个站。 10base5价格贵且安装不便。1985年10base2标准问世。,细缆,bnc 接头,nic,bnc t型接头 无需插入电缆,最大长度 185m,两站点间最短距离 0.5 m,网络最大跨度 925 m,10base2,总线拓扑、基带传输、csma/cd 特点：1) 2最大长度为200m（实际为185m），传输介质细同轴电缆 2)没有专门的收发器，将收发器内置在网卡中。取消了收发器电缆，将t型头直接连接到网卡上的bnc连接器上。 网卡的功能： 1）数据的封装与解封。 2）链路管理：实现csma/cd 3）编码与译码：曼氏编码 缺点：若总线上某个电缆接头处发生短路或开路时，则整个网络将停止工作，且确定故障点很难。且布线仍不方便。 人们考虑到非屏蔽双绞线的使用。,nic,hub,段最大长度 100m,10baset,集线器的特点： 1）表面上是星型网，逻辑上仍是总线网，采用csma/cd协议。在一个特定的时间仍只能有一台计算机发送。,2）一个集线器有很多端口，8个,16个 。每个端口相当于一个转发器。每个端口采用rj-45插座，4对线中实际上只使用了两对线，即发送和接收各一对线。1、2一组，3、6一组。 3）集线器和转发器都工作在物理层。,当接入的计算机比较多时，可以用几个集线器进行级联。 所有使用hub级联的计算机共享一个接入带宽和所谓的“碰撞域”,三种以太网比较表,10basef,使用光纤长距离连接，最适于建筑物间的连接。 星形拓扑结构 最常见的布线标准： 10basefl - 异步点到点链路，链路最长2 km,使用75电缆连接，拓扑结构为树形 用于宽带lan,10broad36,5.2.3 以太网的信道利用率,假定： 1）总线上有n个站，每个站发送帧的概率为p。 2）争用期为2 3）帧长为l，发送速率为c，发送时间t0=l/c 每个站发送一个帧所需的平均时间为tav，见书p107图5-12,令a为一个站发送成功的概率： a=np(1-p)n-1 （5-1） 一个站发送失败的概率 发送j次失败后下一次成功的概率p=(1-a)ja 争用期的平均个数 nr=j(1-a )ja=(1-a)/a (j=0到 ） 信道利用率s=t0/ tav= t0/ (2 nr + t0 + ) =1/(1+a(2a-1-1) ，其中a= / t0 a是总线的单程传播时延与帧的发送时延之比，是一个很重要的参数。 将5-1式对p求极大值，得当p=1/n时 amax p=(1-1/n)n-1,当n 时， amax=1/e=0.368 信道利用率的最大值见书p107的表， 可以看出，只要有十几个站， amax就接近于0.368这一极限值了。 将amax代入式5-4即得出smax 帧长与站数对信道利用率最大值的影响见书p108图5-13 可见，只要站数不是太少， smax就与n值基本无关，帧越短，则a就越大， smax就越小。,将a=0.368代入（5-4）式，则得 smax =1/（1+4.44a） ,n 可见当a远小于1时才能得到尽可能高的信道利用率。 当a=4时，信道利用率见p109图5-14 当a=0.01时，信道利用率见p109图5-15 由于信道很快被帧填满，所以信道利用率高。,5.3以太网的mac层,5.3.1 mac层的硬件地址 硬件地址又称为物理地址、mac地址、网卡地址。 802标准规定mac地址字段可采用6字节（48位）或2字节（16位）的其中一种。 6字节地址对于局域网来说的确太长了，会增加开销，但由于6字节地址可保证全世界每一个站都具有不相同的地址。 现在局域网中实际上使用的都是6字节地址。,mac地址的前三个字节称为公司标识符，由生产网卡的厂家向ieee的注册管理委员会购买。 后三个字节由由厂家自行指派。称为扩展标识符。 mac地址在生产网卡时，被固化在网卡的rom中。 ieee规定地址字段的第一字节的最低位为i/g比特，当其为0时表示单个地址，为1时表示组地址，用于多播。 十六进制的mac地址有二种二进制记法， 见书p111，图5-16,24 位,24 位,08:00:20:0e:56:7d,厂商代码,序列号,一种是每一个字节的高位写在最左边。在802.3和802.4标准中采用。 另一种高位写在最右边，是为了与发送顺序一致，因为第一字节最先发送，而在每一字节中最低位最先发送。在802.5和802.6标准中采用。 考虑到可能有人不愿意购买机构唯一标识符，ieee将地址字段第一字节的最低第二位规定为g/l比特，其值为1时为全球管理，为0时为本地管理。以太网不使用g/l比特。 路由器中每一个接口有一块网卡，有一个网卡地址。见书p112图5-17,网卡从网上每收到一个mac的帧，就首先检查其硬件地址，如果是“发往本站的帧”则收下，进行处理，否则就将此帧丢掉 。 有三种帧，则分别为 1.单播（ unicast ）帧：即收到的帧地址与本站的硬件地址 相同。 2.广播（ broadcast ）帧：发送给所有站点的帧（全1地址 ) 3.多播 ( multicast ) 帧，发送给一部分站点的帧 所有网卡至少能识别1，2 两种 。有的网卡可用编程方法识别多播地下。,ip地址和物理地址,ip数 据报,ip数据报,ip层,llc 子层,mac 子层,ip层,mac 子层,物理 层,前同步码和帧定界符,802.3mac帧,以太网v2 mac帧,5.3.2两种不同的mac帧格式 p113，图5-18,前同步码共7个字节，由0和1交替，作用是在接收mac帧时能迅速实现同步 当mac数据长度小于46字节时，则应填充，使整个mac帧的最小长度是64字节。 小于64字节的帧为无效帧。因为如果发送的帧太短，还没有来得及进行碰撞检测就已经发送完了，就无法进行碰撞检测了。,局域网的扩展,一个单位往往有许多个局域网，因而需要实现局域网之间的通信。这就需要一些中间设备将这些局域网连接起来。本节讨论在物理层和数据链路层的扩展。以后再讨论在网络层进行互连。,在物理层扩展局域网 在数据链路层扩展局域网,5.4.1在物理层扩展局域网,设备：中继器和集线器,集线器扩展局域网,好处：（1）使得不同网段上的计算机能进行通信。 （2）扩大了局域网覆盖的地理范围。 缺点：（1）扩展后形成了一个独立的碰撞域。产生冲突的几率大了。且整个的最大吞吐量小于单个之和。 （2）集线器是一个多端口的中继器，不能进行帧格式的转换，不能缓存帧。局域网必须是同一类型，且速率必须相同。,在数据链路层扩展局域网,网桥（bridge）工作在数据链路层，它根据mac帧的地址对收到的帧进行转发。 网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的端品转发此帧，而是根据帧的目的mac地址，向指定的端口转发。,网桥的内部结构,端口管理软件,网桥协议实体,站表,端口1,缓冲区,端口2,网桥工作原理,网桥,1,2,网桥的好处,（1）过滤通信量。网段之间在逻辑上仍是独立的。因此同一个网段内的数据传输，不会传播到另一个网段。 （2）扩大了物理范围，增加了工作站数目。 （3）提高了可靠性。某处出现故障，一般只影响个别网段。 （4）可互连不同类型的局域网（不同mac子层、不同速率等） 。,网桥缺点,（1）网桥采用存储转发机制，从而增加了时延。 （2）在mac子层没有流量控制功能，可能会造成网桥缓冲区的溢出。 （3）由于网桥连接不同类型的网络，因此有时需要转换数据帧的格式以适应其它的网络段，从而增加时延。 （4）网桥只适合于用户数不多和通信量不太大的局域网，信息量过大时会产生广播风暴。 网桥优点还是主要的。,hdlc协议的尾部,两个网桥之间点到点的链路p117,集线器（中继器）和网桥区别,（1）集线器不过滤信息流。而网桥能过滤。 （2）集线器在转发一个帧时，不对传输媒体进行检测。但网桥在转发一个帧之前必须执行csma/cd算法检测是否有冲突。类似网卡。但网桥不改变它转发帧的源地址。,透明网桥,目前使用最多的是透明网桥。“透明”是指局域网上的站点并不知道它所发送的帧将经过哪几个网桥，因为网桥对各站点来说是看不见的。 对照表（即站表）对帧的转发至关重要，对照表是如何形成的呢？ 大家可能会说“是由管理员手工设置的”。如果是这样的话，那么每当用户进网或退网时，管理员都需要手工修改对照表，可以想象，这会相当麻烦。所以对照表是由交换机经过“学习”自动形成的。,形成方法如下：交换机刚开机时对照表是空的，网络中每台计算机总要发送数据的，一旦发送数据，数据帧中必定包含有发送方的网卡地址，交换机收到后，会将此网卡地址和接收时使用的端口及时间写入对照表，这样经过一段时间后就会形成一张完整的对照表。 目的站的mac地址在站表中没有，如何处理？ 无条件转发。,支撑树算法（spanning tree）,透明网桥使用了一个支撑树算法，即互连在一起的网桥在进行彼此通信后，就能找出原来的网络拓扑的一个子集，在这个子集里整个连通的网络中不存在回路，即在任何两个站之间只有一条路径。一旦支撑树确定了，网桥就会将某些接口断开，以确保从原来的拓扑得出一个支撑树。 为什么要找一个支撑树？,为了解决兜圈问题 假设帧f的目的地址均不在这两个网桥中,为了得出支撑树，每隔几秒种每一个网桥就要广播其标识号（生产产家设定的唯一序号）和它所知道的其他所有在网上的网桥。支撑树算法选择一个网桥作支撑树的根（最小序号的网桥），按最小生成树算法，断开某些连接。,透明网桥工作原理归纳为： 学习源地址，丢弃本网段帧，转发异网段帧，广播未知帧， 根据生成树算法消除重复路径。,源路由选择网桥,由发送帧的源站负责路由。用于令牌环网。 每一个站在发送帧时都已经知道了发往目的站的路由，将详细的路由信息放在帧的首部中。,选择路由方法,发现帧“探测”： 源站以广播方式向欲通信的目的站发送一个发现帧作为探测之用。发现帧将在整个扩展的局域网中沿着所有可能的路由传送。在传送过程中，每个发现帧都记录所经过的路由。当这些发现帧到达目的站时，就沿着各自的路由返回源站。源站在得知这些路由后，从所有可能的路由中选择出一个最佳路由。以后凡从这个源站向该目的站发送的帧的首部，都必须携带源站所确定的这一路由信息。,以太网交换机（switch）,交换机实质上是一个多口网桥，工作在数据链路层。 交换机的每个端口都直接与主机相连，并且一般都是以全双工方式工作。当主机需要通信时，交换机能同时连通许多对的端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无碰撞地传输数据。,在访问服务器的流量非常大的网络中，可在交换机上设置1-2个高速端口（1gbps)，把服务器与该高速端口相连，便可大大提高服务器访问的速度。,对于普通10mbps的共享式以太网，若共有n个用户，则每个用户占有平均带宽只有总带宽的n分之一。 在使用交换机时，虽然在每个端口到主机的数据率还是10mbps，但由于一个用户在通信时是独占而不是和其它网络用户共享传输媒体的带宽，因此拥有n对端口的交换机的总容量为n10mbps。这正是交换机的最大优点。,共享与独享,5.5虚拟局域网vlan（virtual lan）,是指将一组物理上彼此分开的用户按性质或需要分成若干个“逻辑工作组”。每一个“逻辑工作组”为一个。这样的逻辑划分与物理位置无关。用户可以处在不同的物理上。但他们之间可以像在同一个 上那样自由通信而不受物理位置的限制。 在逻辑上等价于广播域。,经交换机连接后变成一个广播域，不必要的广播流量会泛滥到整个广播域，同时也带来了安全性问题。,划分vlan后分割成两个广播域,划分方法,vlan定义方法很多，常见有以下几种： 端口vlan 通过交换机的端口来确定不同的vlan。（早期一个交换机，后期多个交换机） mac vlan 采用终端系统的mac地址来定义vlan。也称为基于用户的vlan 三层vlan 这里的三层指osi分层协议中的网络层。指用协议类型（支持多协议）和网络层地址来定义vlan成员资格。其有许多优点，按协议组织有利于不同的应用，对tcp/ip用户有利，减少交换机间vlan的维护。,vlan带来的好处, 便于进行网络的管理 增强了网络安全性 抑制广播数据的泛滥 减少了处理用户站点移动所带来的开销,vlan应用,vlan的配置,设置好超级终端，连接上1900交换机后，会出现如下的主配置界面： 1 user(s) now active on management console. user interface menu m menus k command line i ip configuration enter selection: 有三个选项，m menus 是主菜单，主要是交换机的初始配置和监控交换机的运行状况。k command line 是命令行，很象路由器里面用命令来配置和监控路由器一样，主要是通过命令来操作。i ip configuration 是配置ip地址、子网掩码和默认网管的一个选项。如果你已经配置好了ip configuration，那么下次登陆的时候将没有这个选项。因为用命令配置简洁明了， 输入k。,enter selection:k 回车 cli session with the switch is open. to end the cli session,enter exit . 现在我们进入到了交换机的普通用户模式， 就象路由器一样，这种模式只能查看现在的配置，不能更改配置，并且能够使用的命令很有限。我们输入enable，进入特权模式： enable #config t enter configuration commands,one per line.end with cntl/z (config)#,为了安全和方便起见，我们给这个交换机起个名字，并且设置登陆密码。 (config)#hostname 1900switch 1900switch(config)# enable password level 15 goodwork 1900switch(config)# 交换机用 level 级别的大小来决定密码的权限。level 1 是进入命令行界面的密码，也就是说，设置了 level 1 的密码后，你下次连上交换机，并输入 k 后，就会让你输入密码，这个密码就是 level 1 设置的密码。而 level 15 是你输入了enable命令后让你输入的特权模式密码。,vlan的设置分以下2步： 1 设置vlan名称 2 应用到端口 我们先设置vlan的名称。使用 vlan vlan号 name vlan名称。 在特权配置模式下进行配置： 1900switch (config)#vlan 2 name accounting 1900switch (config)#vlan 3 name marketing 我们新配置了2个vlan，为什么vlan号从2开始呢？这是因为默认情况下，所有的端口否放在vlan 1上，所以要从2开始配置。配置好了vlan名称后我们要进入每一个端口来设置vlan。 在交换机中，要进入某个端口比如说第4个端口，要用 interface ethernet 0/4。假设让端口2、3、4和5属于vlan2 ，端口17-22属于vlan3 。命令是 vlan-membership static/ dynamic vlan号 。 静态的或者动态的两者必须选择一个，后面是刚才配置的vlan号。,1900switch(config)#interface ethernet 0/2 1900switch(config-if)#vlan-membership static 2 1900switch(config-if)#int e0/3 1900switch(config-if)#vlan-membership static 2 1900switch(config-if)#int e0/4 1900switch(config-if)#vlan-membership static 2 1900switch(config-if)#int e0/5 1900switch(config-if)#vlan-membership static 2 1900switch(config-if)#int e0/17 1900switch(config-if)#vlan-membership static 3 。 1900switch(config-if)#int e0/22 1900switch(config-if)#vlan-membership static 3 1900switch(config-if)#,以上是给交换机配置静态vlan的过程，下面我们看看动态的vlan。网络管理员创建的一个文本文件，文件中存有进行v l a n 映射的m a c 地址。 交换机对这个文件进行下载，然后对文件中的m a c 地址进行检索。如果在文件列表中找到m a c 地址，交换机就将端口分配给列表中的v l a n 。 动态v l a n致命的缺点，即创建文本文件是一项非常艰苦而且非常繁琐的工作。,高速局域网,100baset以太网 吉比特以太网 10吉比特以太网 100vganylan局域网 光纤分布式数据接口fddi,5.6.1 100baset以太网,又称快速以太网,速率为100m。 与10mbps网络的比较： 拓扑结构和媒体布线方法完全一样； 帧结构和介质访问控制方式沿用ieee802.3。 升级只需更换10/100m自适应网卡和100m交换机。,交换式集线器工作在全双工方式，csma/cd协议对全双工方式工作的以太网不起作用，为什么？,a= / t0 = / (l/c)= c / l a是总线的单程传播时延与帧的发送时延之比 当数据率c提高10倍时，为使参数a仍保持不变，可以将帧长l增大10倍，或将电缆长度减小到原来的1/10。为什么要保持a的稳定？ 采用帧长不变，电缆长度减为100米。,3种不同的物理层标准：,100basefx,100basetx,100baset4,mac子层,100base-tx： 2对5类 utp，一对发送，一对接收。采用三元制编码，即用正、负和零三种电平传送信号。 100base-fx：使用两根光纤，一根发送，一根接收。采用4b/5bnrzi不归零编码，即将数据流中的每4位作为一组，按编码规则将其转换成5位，其中至少有两个1，保证信号码元至少发生两次跳变。 100baset4：4对3类 utp。,快速以太网组成实例,网卡(外置或内置收发器)、收发器(外置)与收发器电缆 集线器（双绞线或光纤接口） 双绞线及光缆,外置光纤收发器,光纤,100base fx集线器,100basetx集线器,100base tx集线器,光纤,插有光纤接口网卡,utp5,utp5,utp5,utp5,光纤,utp5,5.6.2 吉比特以太网,两种标准：802.3z和802.3ab 1）1000basex（ 802.3z光纤标准 ） 采用多模光纤 - 550米； 采用单模光纤 - 5km 屏蔽短双绞线- 25米 2）1000baset（ 802.3ab 标准） 5类无屏蔽双绞线 100米 拓扑结构和媒体布线方法同10/100baset相同； 帧结构和介质访问控制方式仍沿用ieee802.3。 允许网络平滑升级到千兆，具有较好的兼容性。,为了便于碰撞检测，保持参数a不变，可将电缆长度减为10米（无使用价值），或将帧长提高到640字节（开销太大）。 但g以太网电缆长度仍为100米，最短帧长仍为64字节。方法是采用了载波延伸和分组突发。即采用填充的方法使第一个分组的长度填充到512字节，见书124 图525，随后的短帧则可一个接一个地发送。,10吉比特以太网,10吉比特以太网的帧格式与10mbps、100mbps和1gbps以太网的帧格式完全相同。 10吉比特以太网使用光纤作为传输媒体。 只工作在全双工方式，因此不存在争用期，也不使用csma/cd协议。,100vganylan局域网,any表示使用多种传输媒体，100vg也是一种使用集线的100m高速局域网。 使用标准：ieee 802.12 特点: 1.是一种无冲突局域网。 2.在mac子层运行一种新的协议-需求优先级协议，各工作站有数据要发送时，要向集线器发出请求，每个请求都标有优先级别，集线器使用一种循环仲裁过程来管理网络中的结点，因而可保证对时间敏感的应用（如话音、活动图像）提供优先服务。 由于与以太网不兼容，且技术为hp专有，被淘汰。,光纤分布式数据接口fddi,光纤分布式数据接口fddi（fiber distributed data interface）是一个使用光纤作为传输媒体的令牌环形网。fddi也常被划分在城域网man的范围内。,fddi主要特征,使用基于ieee802.5令牌环标准的mac协议 利用光纤构成有容错能力的双环拓扑 数据速率为100 mb/s，光信号的码传输速率为125m。 最多1000个物理连接（如全部双连接站为500个），最大站间距离（使用多模光纤）为2 km，环路长度为100 km，光纤总长度为200 km 但由于价格昂贵，被淘汰。,具有双环的fddi（见书p128图525）,fddi作为主干网,5.8无线局域网,两大类无线局域网： （1）有固定基础设施的。预先建立能够覆盖一定地理范围的一批固定基站。 （2)无固定基础设施的。,有固定基础设施的无线局域网,基本服务集bss（basic service set），是这种无线局域网的最小构件。包括一个基站和若干个移动站。 一个bss所覆盖的地理范围叫做一个基本服务区bsa（ basic service area），无线电波所能覆盖的区域。在bsa内，所有基站和移动站之间可以直接通信，若和本站以外的站通信，则必须通过bss的基站。 见书p129 图529,ap（access point）接入点。即基站，一个移动站可以通过可以通过ap连接到一个ds中， 然后再接入到另一个bss中， 。 ds（distributed system）分配系统。其作用是使扩展的 服务集ess（extended service set）对上层的表现就像是一个基本服务集bss一样。它可以是以太网、点对点链路或其它无线网。 门桥（portal)。用户可以通过门桥连接有线网。 漫游(roaming)功能：如同手机可漫游在不同的基地台之间，无线网络移动站亦可漫游在不同的ap之间。,一个移动站若要加入到一个bss中，就必须先选择一个接入点ap，并与此接入点建立关联。 重建关联可将关联转移到另一个接入点。 建立关联两种方法： （1）被动扫描，等待接收接入站周期性发出的信标帧（beacon frame）。 （2）主动扫描，移动站主动发出探测请求帧（probe request frame），然后等待从接入点发回的探测响应帧（probe response frame）。,建立关联,无固定基础