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网络工程师认证辅导 计算机知识与网络知识,专题讲解+练习,专题三 局域网,3.1网络分类 3.2局域网 3.2.1 以太网 3.2.2 令牌环网 3.2.3 FDDI 3.2.3 高速以太网,3.1网络分类,按地域分类 局域网 广域网 城域网 按照服务分 Internet 、企业内部网 按照传输媒体 电话、数据、视像 按使用对象分类 专用 公用,3.2 LAN,3.2.1以太网 3.2.2令牌环网 3.2.3FDDI 3.2.4高速以太网 3.2.5无线LAN,局域网主要特点：,1) 地理范围仅限于0.125km（以前定义10km）； 2) 整个网络为某个单位或部门所拥有，仅供该单位内部使用； 3) 网上所连接的主要是微型机，故往往又称之为微机网络； 4）传输误码率低； 5）高数据速率，其传输速率通常为：10M10Gbps。,局域网的协议结构 物理层 数据链路层 逻辑链路控制层 介质访问控制层 网络层,IEEE的局域网标准： IEEE802.3：以太网 IEEE802.4：令牌总线 IEEE802.5：令牌环 IEEE802.7：FDDI,3.2.1以太网,以太网是一种总线型局域网，采用载波监听多路访问/冲突检测介质访问控制方法,1.以太网的物理特性（1）,同轴电缆以太网粗缆以太网（10BASE5） 粗同轴电缆，可靠性好，抗干扰能力强 收发器 : 发送/接收, 冲突检测, 电气隔离 总线型拓扑,以太网的物理特性（2）,同轴电缆以太网细缆以太网（ 10Base2 ） 细同轴电缆，可靠性稍差 无外置收发器 轻便、灵活、成本较低 总线型拓扑,每段最大长度 185m 每段最多站点数 30,0.5 m,网络最大跨度 925 m,网络最多5个段,终端匹配器,以太网的物理特性（3）,2.以太网的媒体访问控制技术CSMA,载波监听多路访问CSMA CSMA控制方案 坚持退避算法 非坚持 1-坚持 P-坚持,载波监听(Carrier Sense)（1）,站点在发送帧访问传输信道之前，首先监听信道有无载波，若有载波，说明已有用户在使用信道，则不发送帧以避免冲突。 CSMA技术中要解决的一个问题是当侦听信道已经被占用时，如何确定再次发送的时间，通常有以下几种方法： 1-坚持型CSMA(1persistent CSMA)： 非坚持型CSMA(nonpersistent CSMA) p-坚持型CSMA(p-persistent CSMA),1-坚持型CSMA 其原理是若站点有数据发送，先监听信道，若站点发现信道空闲，则发送; 若信道忙，则继续监听直至发现信道空闲，然后完成发送; 若产生冲突，等待一随机时间，然后重新开始发送过程。 其优点是减少了信道空闲时间;缺点是增加了发生冲突的概率; 广播延迟对协议性能的影响：广播延迟越大，发生冲突的可能性越大，协议性能越差。,载波监听(Carrier Sense)（2）,非坚持型CSMA 其原理是若站点有数据发送，先监听信道，若站点发现信道空闲，则发送; 若信道忙，等待一随机时间，然后重新开始发送过程; 若产生冲突，等待一随机时间，然后重新开始发送过程。 它的优点是减少了冲突的概率; 缺点是增加了信道空闲时间，数据发送延迟增大; 信道效率比1-坚持CSMA高，传输延迟比1-坚持CSMA大。,载波监听(Carrier Sense)（3）,p-坚持型CSMA 适用于分槽信道，它的原理是若站点有数据发送，先监听信道，若站点发现信道空闲，则以概率p发送数据，以概率q=l-p延迟至下一个时槽发送。 若下一个时槽仍空闲，重复此过程，直至数据发出或时槽被其他站点所占用; 若忙，则等待下一个时槽，重新开始发送; 若产生冲突，等待一随机时间，然后重新开始发送。,载波监听(Carrier Sense)（4）,CSMA/CD 工作过程： 冲突检测时间 基带总线：最大传输延迟的两倍 宽带总线：最大传输延迟的四倍 退避算法 二进制指数退避算法 算法过程,载波监听(Carrier Sense)（5）,2008年上半年网络工程师考试上午题, 快速以太网物理层规范100BASE-TX规定使用（64）。 （64）A. 1对5类UTP，支持10M/100M自动协商 B. 1对5类UTP，不支持10M/100M自动协商 C. 2对5类UTP，支持10M/100M自动协商 D. 2对5类UTP，不支持10M/100M自动协商,2007年 上半年网络工程师 上午试卷,以太网的最大帧长为 1518 字节，每个数据帧前面有 8 个字节的前导字段，帧间隔为9.6s，对于 10BASE-5 网络来说，发送这样的帧需要多少时间？ （64） （64）A.1.23s B. 12.3ms C.1.23ms D. 1.23s,2001年网络设计师 CSMA (载波监听多路访问) 控制策略中有三种坚持退避算法，其中一种是：“一旦介质空闲就发送数据，假如介质是忙的，继续监听，直到介质空闲后立即发送数据；如果有冲突就退避，然后再会试”这种退避算法称为_(35)_算法。这种算法的主要特点是_(36)_。 CSMA/CD 在 CSMA 的基础上增加了冲突检测功能。网络中的某个发送站点一旦检测到冲突，它就立即停止发送，并发冲突码，其它站点都会_(37)_。如果站点发送时间为 1，任意两个站之间的传播延迟为 t，若能正常检测到冲突，对于基带总线网络，t 的值应为_(38)_；对于宽带总线网络，t 的值应为_(39)_。 (35)A. I-坚持CSMA B. 非坚持CSMA C. P-坚持CSMA D. O-坚持CSMA (36)A.介质利用率低，但可以有效避免冲突 B.介质利用率高，但无法避免冲突 C.介质利用率低，且无法避免冲突 D.介质利用率高，且可以有效避免冲突 (37)A.处于待发送状态 B.相继竞争发送权 C.接收到阻塞信号 D.有可能继续发送数据 (38)A. t0.5 B. t0.5 C. t1 D. 0.50.25 B. t0.5 C. t0.25 D. 0.25t0.5,令牌环介质访问控制技术最早开始于1969年贝尔实验室的Newhall环网，最有影响的令牌环网是IBM公司的Token Ring。,2. 令牌环网（Token Passing）,A,B,D,C,站点,干线耦合器,单向环,点到点链路,主要用于IEEE802.5令牌环网 拓扑结构：点到点链路连接，构成闭合环,Token Ring/802.5的操作,哪个站点可以发送帧，是由一个沿着环旋转的称为“令牌”（TOKEN）的特殊帧来控制的。只有持有令牌的站可以发送帧，而没有拿到令牌的站只能等待； 拿到令牌的站将令牌转换成数据帧头，后面加挂上自己的数据进行发送； 目的站点从环上复制该帧，帧则沿环继续往下循环； 数据帧循环一周后由源站点回收，并送出一个空令牌，使其余的站点能获得帧的发送权。,Token Ring/802.5的操作举例,IEEE802.5的帧结构,令牌帧,数据帧/控制帧,起始,访问控制,帧控制,目的地址,源地址,数据,FCS,结束,帧状态,访问控制字段包括： 优先级位与优先级预约位。 令牌位：帧类型标识。 0：令牌帧； 1：信息/控制帧 监督位：防止无效帧无限循环。,2006年 下半年网络工程师 上午试卷,在下面关于以太网与令牌环网性能的比较中，正确的是_（58）_。 （58）A在重负载时，以太网比令牌环网的响应速度快 B在轻负载时，令牌环网比以太网的利用率高 C在重负载时，令牌环网比以太网的利用率高 D在轻负载时，以太网比令牌环网的响应速度慢,3.2.3FDDI,FDDI：光纤分布式数据接口，是一个使用光纤作为传输媒体的令牌环形网。 FDDI 的主要特性： 使用基于IEEE 802.5令牌环标准的MAC协议； 使用有容错能力的双环拓扑结构； 数据率为100 Mbps，光信号码元传输速率为 125MBaud；,1.数据编码 FDDI 采用一种新的编码技术，称为4B/5B。在这种编码技术中，每次对4位数据进行编码，每4位数据编码成5位符号，用光的存在与否来表示5位符号中的每一位是1还是0。这种编码技术使效率提高为80%。,表 4B/5B 编码（数据编码部分）,3.2.4高速以太网,1.高速局域网的解决方法 提高以太网的数据传输速率，从10Mb/s到100Mb/s,甚至到1Gb/s,10Gb/s,帧结构不变。 将一个大型局域网划分成多个用网桥或路由器互联的子网局域网互联技术的发展 将共享介质方式改为交换方式交换式局域网技术。,2.快速以太网,100Mb/s速率； IEEE802.3u标准； 三种传输标准： 100BASE-TX: 2对5类非屏蔽双绞线或两对1类屏蔽双绞线STP； 支持全双工 100BASE-T4： 4对3类非屏蔽双绞线UTP，其中3对用于数据传输，1对用于冲突检测。 100BASE-FX： 支持2芯的多模或单模光纤。 用于高速主干网。,3.千兆以太网,标准802.3z 速率1000Mb/s 四种传输标准 1000BASE-T：5类非屏蔽双绞线 1000BASE-CX：屏蔽双绞线 1000BASE-LX：波长为1300nm的单模光纤，3000m。 1000BASE-SX：波长为850的多模光纤，长度300500m,4.10Gb/s以太网（1）,标准802.3ae 速率10GMb/s 特点： 帧格式与10Mb/s,100Mb/s,100Mb/s帧格式完全相同； 传输媒体只使用光纤； 工作在全双工方式下。,4.10Gb/s以太网（2）,物理层使用光纤通道技术，有两种不同的物理层标准： （1）局域网物理层标准10Gb/s的以太网交换机 （2）可选的广域网物理层标准光纤通道，SONET/SDH的OC-192/STM-64的标准。标准速率是9.95328Gb/s，以太网帧插入到OC-192/STM-64帧的有效载荷中，与光纤通道传输系统相连接。,3.2.5无线局域网,1. 无线局域网的应用 作为传统局域网的扩充 建筑物之间的互连 漫游访问 特殊网络,2.IEEE 802.11,第一种无线以太网标准，由于以太网在局域网技术的绝对统治地位,目前实际上已成为无线局域网的代名词。2Mb/s 802.11标准涵盖许多子集: 802.11a: 将传输频段放置在5GHz频率空间； 54Mb/s 802.11b: 将传输频段放置在2.4GHz频率空间；11Mb/s 802.11d: Regulatory Domains，定义域管理； 802.11e: QoS(Quality of service)，定义服务质量； 802.11f: IAPP(Inter-Access Point Protocol)，接入点内部协议； 802.11g: 在2.4GHz频率空间取得54 Mbps的高速率； 802.11h: 5GHz频率空间的功耗管理; 802.11i: Security，定义网络安全性。,802.11b,工作在2.42.4835GHz，提供高达11Mbps的数据通信带宽 目前95%的无线局域网都是基于IEEE 802.11b技术，是现今最为流行的无线局域网络标准,3.无线局域网设备,无线AP=无线交换机 AP为Access Point简称，一般翻译为“无线访问节点”，它主要是提供无线工作站对有线局域网和从有线局域网对无线工作站的访问，在访问接入点覆盖范围内的无线工作站可以通过它进行相互通信 通俗的讲，无线AP是无线网和有线网之间沟通的桥梁，无线AP相当于一个无线交换机，接在有线交换机或路由器上，为跟它连接的无线网卡从路由器那里分得IP。,无线路由器=无线AP+普通路由器 无线路由器：它保留了路由器原有的一切，比如1个WAN口，4个LAN口，共享上网，网络管理等功能； 然后它加上了天线、无线技术芯片等无线设备，用于无线信号的发送和接收。,无线网卡：它是终端的无线网络设备，是在无线局域网的信号覆盖下，通过无线连接网络进行上网而使用的无线终端设备。,3.典型的无线局域网结构,4.特殊无线网络的结构,ad hoc 是一个临时需要的对等网络，无集