第3章 网络结构与互连.ppt

第3章网络结构与互连设备,3.1局域网的标准3.2典型的局域网标准3.3局域网的组成3.4以太网的产品标准3.5高速网络技术3.6广域网技术3.7本章小结,3.1局域网的标准,3.1.1局域网概述局域网(LAN，LocalAreaNetwork)，顾名思义就是局部区域的计算机网络。表3-l局域网的一些性能参考指标,3.1.2局域网协议及模型MAC子层的主要功能有：将上层交下来的数据封装成帧进行发送。实现和维护MAC协议。比特的差错检测。寻址。LLC子层完成的主要功能有：建立和释放数据链路层的逻辑连接。提供与高层的接口。差错控制。给帧加上序号。,表3-2OSI与IEEE802标准的比较IEEE是世界上局域网全局地址的法定管理机构，负责分配高24位的地址。世界上所有生产局域网网卡的厂商都必须向IEEE购买高24位组成的序列号，而低24位由生产厂商自己决定。,返回,3.2典型的局域网标准,3.2.1以太网（Ethernet）以太网和IEEE802.3是二项较为相似的网络技术，都属于CSMA/CD局域网。图3-1以太网结构图,CSMA/CD方法可以简单地概括为以下几点：先听后发；边听边发；冲突停止；随机延迟后重发。以太网和IEEE802.3都通过硬件来实现，这些协议的物理实现可以是主机内的接口卡，也可以是主机内主电路板上的电路。3.2.2IEEE802.5标准：令牌环1环形局域网络工作原理1）环网的一般工作原理环网的拓扑结构是所有节点串行连接而形成的一个封闭环路。信息传输是单向和逐点传送的。,图3-2环形网结构图2)环接口环接口在逻辑上由五部分组成：发送器（缓冲）、接收器（缓冲）、控制器、线驱动器和线接收器，如图3-3所示。,3)环形网络的特点环形网的主要特点有：只有一条环路，信息单向流动，无路径选择问题。环路是一个含有有源部件的信道，每个中继转发器具。有放大整形作用。对信道访问的控制技术较简单。接口的功能比较简单，节点的增减方便，网络的成本正比于节点的多少。环路适于多种传输介质,传输速率高,较适于实时传输。2.令牌传递环网(TokenPassingRing)环网中，每个工作站的主要任务是：转发从环路输入的比特流。不停地监视以下两种比特组合：本站地址和令牌。,3.2.3IEEE802.4标准：令牌总线局域网牌传递环网具有简单、经济、没有信息冲突等优点。令牌总线局域网采用令牌传递总线访问控制方式令牌传递总线访问控制是令牌传递总线的简写。图3-4令牌传递环网结构,返回,3.3局域网的组成,局域网是一种分布范围较小的计算机网络，它一般由网络服务器、用户工作站、网络适配器（网卡）、传输介质以及通信设备组成。3.3.1网络服务器图3-5通信服务器将远程的计算机联入局域网,3.3.2工作站或客户机在网络环境中，工作站或客户机是网络的前端窗口，用户通过它访问网络的共享资源。通常用做工作站的机器是IBMPC机和AppleMacintosh等微机。工作站可以有自己单独的操作系统，独立工作。内存是影响网络工作站性能的关键因素之一。3.3.3网络适配器(网卡)网卡的基本功能有:网卡实现工作站与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，接收和执行工作站与服务器送来的各种控制命令，完成物理层的功能。网卡实现局域网数据链路层的一部分功能，包括网络存取控制，信息帧的发送与接收，差错校验，串并代码转换等。,网卡实现无盘工作站的复位及引导。网卡提供数据缓存能力。网卡还能实现某些接口功能。图3-6网络适配器(NIC)网卡主要具有以下三个基本参数：中断IRQDMA通道存储基地址和I/O基地址,3.3.4传输介质传输介质是网络中信息传输的媒体，是网络通信的物质基础之一。1.双绞线双绞线（twistedpair）是最普通的传输介质，它由两根绝缘的金属导线扭在一起而成，如图3-7所示。图3-7无屏蔽双绞线(UTP)双绞线分为有屏蔽双绞（STP和无屏蔽双绞线（UTP）。,表3-3UTP的主要性能参数2同轴电缆同轴电缆（coaxialcable）是网络中最常用的保护套传输介质，共有四层，最内层是中心导体，从里往外依次分为透明绝缘层、金属网屏蔽层和黑色保护套，如图3-8所示。,图3-8同轴电缆常用的同轴电缆线型号参见表3-4，具体介绍如下l)RG-58A/U2)RG-113)RG-59U表3-4常用的同轴电缆线,3.光导纤维电缆光纤通信具有如下特点:l)优点2)缺点4.传输介质的选择选择时可考虑的主要因素为：网络拓扑结构；网络连接方式；网络通信容量；系统传输时的可靠性要求；所传输的数据类型；环境因素,如网络覆盖的地理范围、节点间距等。3.3.5网络互连设备1.中继器（Repeat）,图3-10联网设备的层次关系图3-11中继器连接两个以太网,使用中继器进行网络互联时，应注意如下两点:使用中继器互联以太网不能形成环路；必须遵循MAC协议的定时特性，不能用中继器将电缆无限地连接起来。网络中任何两个站点传输信息的总延时满足如下条件：1)10Mb/s以太网对于该以太网应有：（DTE延时MAC延时中继延时电缆延时）25.6ms所有延迟的总和应小于冲突域所规定的时间25.6ms。,图3-12冲突域的概念图2)100Mb/s快速以太网对于该以太网应有：（DTE延时MAC延时中继延时电缆延时）2.56ms,2.集线器（HUB）网络集线器(HUB)有许多特色。最简单的集线器通过把逻辑Ethernet连接成物理上的星形拓扑而增加了网络的连通性，它实质是一个多端口中继器。图3-1310BASE-T集线器,3.网桥（Bridge）1)网桥定义网桥是一种在数据链路层实现互联的存储转发设备。2)网桥的功能和作用(1)网桥的功能过滤和转发。在网络上的各种设备和工作站都有一个地址。图3-14利用网桥连接两个LAN,学习功能。当网桥接收到一个信息包时，它查看信息包的源地址并将该地址与路径表中的各项对比，如果在其路径表中查不到，则网桥将新的源地址加到路径表中。(2)网桥在实际应用中的作用网桥常常用来分割一个负载过重的网络，以均衡负载，增加网络的效率。2)在复杂网络环境中使用网桥的限制3)网桥的使用方式和分类网桥可以用来互联两个同类网络从硬件配置的位置来分，网桥通常分为内部网桥和外部网桥两种。从地理位置来分，网桥还可以分为近程网桥和远程网桥。,图3-15本地网桥和远程网桥的使用4)网桥的安装(1)内部网桥的安装内部网桥安装简单，无需配置。(2)外部网桥的安装,4.路由器（Router）1)路由器的作用2)路由器的使用方式图3-16用路由器实现网络的连接,3)路由器的分类4)路由器的功能与特征5)路由器的使用特点5.网关网关实现的网络互联发生在网络层之上，它是网络层以上的互联设备的总称。6.交换式集线器交换式集线器的交换方式有两种，即直通方式和传统的存储转发方式。直通方式并非简单直接连通。,返回,3.4以太网的产品标准,3.4.1以太网的产品概述1.以太网的拓扑结构2.以太网的访问控制方式3.以太网的产品标准表3-5常用以太网的主要参数,表3-6以太网的标准和主要参数,3.4.2常见以太网标准1.标准以太网（l0BASE-5）图3-l710BASE-5网络结构1)粗缆以太网的硬件基本配置(1)网卡(2)收发器(3)收发器同轴电缆(4)电缆系统(5)中继器,图3-18使用中继器扩展的10BASE-5网络2.细缆以太网(10BASE-2)采用细同轴电缆作为传输介质的以太网，被称为细缆以太网。例如图3-19所示。,3双绞线以太网（10BASE-T）1）双绞线以太网基本硬件配置(1)集线器（HUB）(2)非屏蔽双绞线UTP（UnshieldedTwistedPair）图3-20双集线器的l0BASE-T网络结构,图3-22可叠加集线器网络结构,返回,3.5高速网络技术,3.5.1FDDI光纤分布数据接口（FDDI，FiberDistributedDataInterface）标准是在20世纪80年代中期开发的。1访问方法图3-23计时令牌访问法,2FDDI错误管理FDDI节点监督两种网络错误情形：长时间无活动和长时间不出现令牌。3FDDI物理连通性图3-24高速双环,图3-25容错绕接图3-26用集中器DAS组成FDDI,3.5.2ATM网络图3-27ATM路径选择3.5.3快速以太网技术1100BASE-T快速以太网,图3-28快速以太网和交换式以太网的典型组网图,表3-7三种快速以太网的物理层规范2100BASE-T高速交换式以太网3.5.4100VG-AnyLAN技术3.5.5千兆位以太网,3.6广域网技术,由于局域网的范围有限，当计算机之间的距离较远时，它们之间的通信需要借助于广域计算机网络。3.6.1X.25协议X.25协议是CCITT提出的一个有关分组交换网的数据终端设备（DTE）与数据电路端接设备（DCE）之间的接口协议。(1)物理层(2)数据链路层(3)分组层3.6.2网间互连的X.75协议(1)X.75协议的分层,(2)X.75协议的作用图3-29X.75协议使用实例3.6.3ISDN及B-ISDN1.ISDN服务网2B-ISDN3ISDN与B-ISDN的比较4B-ISDN与ATM比较5其他概念,3.6.4帧中继技术及其应用1帧中继技术