工业网络技术第3课ppt课件

1、2006年01月14日1 2006年01月14日2局域网基础知识局域网基础知识局域网网络协议介质访问控制方式交换式局域网局域网互连技术2006年01月14日3由特定类型的传输媒体(如电缆、光缆和无线媒体)、网络适配器(亦称为网卡)互连在一起的计算机，并受网络操作系统监控的网络系统。2006年01月14日4局域网基础知识局域网网络协议局域网网络协议介质访问控制方式交换式局域网局域网互连技术2006年01月14日5802.1网际互连802.2逻辑链路控制物理层物理层物理层物理层802.3CSMA/CD802.6城域网802.5TokenRing802.4TokenBus802.1寻址管理802.1

2、体系结构网际互连逻辑链路控制LLC媒体访问控制MAC物理层2006年01月14日6介质访问2006年01月14日7以太网是在 20 世纪 70 年代研制开发的一种基带局域网技术，使用同轴电缆作为网络媒体，采用载波多路访问和冲突检测（CSMA/CD）机制，数据传输速率达到10MBPS 。 1983年IEEE802委员会公布的802.3局域网络协议（CSMA/CD），基本上和Ethernet技术规范一致，于是，Ethernet技术规范成为世界上第一个局域网的工业标准。2006年01月14日8传输介质用于传输信号的各种物理介质物理上将计算机相互连接起来的介质传输介质的种类同轴电缆非屏蔽双绞线UTP屏

3、蔽双绞线STP光缆2006年01月14日9局域网基础知识局域网网络协议局域网拓扑结构局域网拓扑结构介质访问控制方式交换式局域网局域网互连技术2006年01月14日10总线型总线型星型星型环型环型树型树型混合型混合型2006年01月14日11终接器终接器终接器终接器工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站2006年01月14日12一个节点失效不影响其他节点的工作节点的增删不影响全网的运行结构简单接入灵活扩展容易可靠性高2006年01月14日13工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站交换机交换机2006年01月14日14工作站工作站工作站工作站工作站工作站

4、工作站工作站工作站工作站工作站工作站2006年01月14日15环中某一位置的断开将导致整个网络瘫痪2006年01月14日16工作站工作站工作站工作站工作站工作站2006年01月14日17工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站2006年01月14日18总线型拓扑结构环型拓扑结构星型拓扑结构2006年01月14日19局域网基础知识局域网网络协议介质访问控制方式介质访问控制方式交换式局域网局域网互连技术2006年01月14日20Medium Access Control解决同一时间多台设备争用共享信道的问题。决定了传输介质的利用率。2006年01月14日21B向 D

5、发送数据 C D A E匹配电阻（用来吸收总线上传播的信号）匹配电阻不接受不接受不接受接受B只有 D 接受B 发送的数据2006年01月14日22以太网的以太网的MAC地址长度为地址长度为48b以太网的以太网的MAC地址表示方式：地址表示方式：16进制表示进制表示例如：例如：52-54-ab-31-ac-c6唯一性保证唯一性保证以太网的以太网的MAC地址由专门的组织负责分配地址由专门的组织负责分配2006年01月14日23带有冲突检测的载波侦听多址访问（带有冲突检测的载波侦听多址访问（CSMA/CD） 控制令牌（ Token Bus ）2006年01月14日24载波侦听（载波侦听（ Carri

6、er Sense ）坚持和非坚持CSMA（Carrier Sense Multiple Access，载波侦听多路访问）冲突和冲突检测（Collision Detection）2006年01月14日25为尽量避免由于竞争总线引起的冲突，每个工作站在发送数据前，都要侦听传输线上是否有数据正在发送。“讲前先听”2006年01月14日26载波侦听（载波侦听（ Carrier Sense ）坚持和非坚持坚持和非坚持CSMA（Carrier Sense Multiple Access，载波侦听多路访问），载波侦听多路访问）冲突和冲突检测2006年01月14日27不坚持不坚持CSMA1坚持CSMAP坚持C

7、SMA2006年01月14日282006年01月14日29不坚持CSMA1坚持坚持CSMAP坚持CSMA2006年01月14日302006年01月14日31不坚持CSMA1坚持CSMAP坚持坚持CSMA2006年01月14日322006年01月14日33载波侦听（载波侦听（ Carrier Sense ）坚持和非坚持CSMA（Carrier Sense Multiple Access，载波侦听多路访问）冲突检测冲突检测2006年01月14日341 kmABt碰撞t = / 2发生碰撞t = 2 A 检测到发生碰撞 t = B 发送数据B 检测到发生碰撞 t = ABABAB t = 0 A 检

8、测到信道空闲发送数据ABt = 0t = 2 A 检测到发生碰撞STOPAB单程端到端传播时延记为 2006年01月14日35CSMA并不能完全解决冲突问题由于传输延迟，多个站同时监听到线上空闲，并开始发送，从而导致冲突。边讲边听2006年01月14日36半双工通信半双工通信存在冲突存在冲突整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率。整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率。 2006年01月14日37带有冲突检测的载波侦听多址访问（CSMA/CD） 令牌方式（令牌方式（ Token ）2006年01月14日38CSMA/CD各节点发起通信是随机的。节点必须持有“令牌”（Token）

9、，才有资格发送数据。令牌是一个特殊结构的控制帧，在网络上的各个节点中按特定的顺序进行传递。 2006年01月14日39令牌环形令牌环形令牌总线2006年01月14日40令牌环网络拓扑结构是环形。令牌沿着网络环路单向传递，拥有令牌的站点才有权向环路上发送报文，其他站点接收报文。2006年01月14日41网上所有站点都处于空闲时，令牌沿环绕行发送站点必须等待，直到捕获到令牌发送数据帧释放令牌回收数据帧（绕环一周后）中间站点（数据帧的目的地址与自己不同）转发环上的数据帧接收站点（数据帧的目的地址与自己相同）拷贝环上的数据帧转发环上的数据帧2006年01月14日422006年01月14日432006年

10、01月14日44站点A、B分别向站点C、D发送数据2006年01月14日45站点A、B分别向站点C、D发送数据2006年01月14日46目的：解决FDDI(光纤分布数据接口)的可靠性问题双环是逆向旋转的正常时，仅使用一个环传送数据第一个环失效时，第二个环开始工作2006年01月14日472006年01月14日482006年01月14日49令牌环形令牌总线形令牌总线形2006年01月14日50网络拓扑形式是总线形。令牌的传递逻辑是环形。网络必须具有初始化功能，生成令牌传递次序。DH-485、DH+、ControlNet网络2006年01月14日512006年01月14日52IEEE 802.3

11、带有冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）IEEE 802.4 令牌总线（Token Bus）IEEE 802.5 令牌环（Token Ring）2006年01月14日53局域网基础知识局域网网络协议介质访问控制方式交换式局域网交换式局域网局域网互连技术2006年01月14日54覆盖的地理范围有限网络总带宽容量固定以太网的固定带宽被网络中的所有节点共同拥有节点增加，冲突概率增大，带宽浪费也越严重无法支持多种速率以太网的传输介质是共享的2006年01月14日55Data CollectionMission-Critical (Control)Back OfficeConfiguration

12、 ()ClassificationPolicingCongestion avoidance2006年01月14日5623412006年01月14日572341节点1检测到冲突节点3检测到冲突2006年01月14日58共享以太网存在的问题的解决方法：分段+交换何谓分段+交换？将大型以太网分割成两个或多个小型以太网每个段使用CSMA/CD介质访问控制方法维持段内用户的通信段与段之间通过“交换”设备沟通交换设备在一个网段接收信息，经处理后转发给另一网段2006年01月14日592006年01月14日60局域网交换机：工作于数据链路层，连接较为相似的网络路由器：工作于互联层，实现异型网络互联2006年

13、01月14日61将一台计算机直接连到交换机端口该计算机独享该端口提供的带宽将一个网段连到交换机端口该网段上的所有计算机共享该端口提供的带宽2006年01月14日622006年01月14日63单播（Unicast） 信息的接收和传递只在两个节点之间进行多播（Multicast） 一次传送所有特定目标节点的数据广播（Broadcast） 向同一子网内所有的IP地址传送数据2006年01月14日64网卡损坏或者交换器端口损坏网络中环路蠕虫病毒电磁干扰网线短路2006年01月14日65什么是虚拟局域网？将局域网上的用户或节点划分成若干“逻辑子网”网络中节点不拘泥于所处的物理位置，而可以根据需要灵活地加

14、入不同的逻辑子网中的一种网络技术。利用以太网交换机就可以配置VLAN 2006年01月14日66减少网络管理开销控制广播活动提供较好的网络安全性2006年01月14日67以太网以太网交换机交换机A4B1以太网以太网交换机交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网以太网交换机交换机以太网以太网交换机交换机三个虚拟局域网三个虚拟局域网 VLAN1, VLAN2和和 VLAN3 的构成的构成 当当 B1 向向 VLAN2 工作组内成员发送数据时，工作组内成员发送数据时，工作站工作站 B2 和和 B3 将会收到广播的信息。将会收到广播的信息。2006年01月14日68以

15、太网以太网交换机交换机A4B1以太网以太网交换机交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网以太网交换机交换机以太网以太网交换机交换机三个虚拟局域网三个虚拟局域网 VLAN1, VLAN2和和 VLAN3 的构成的构成 B1 发送数据时，工作站发送数据时，工作站 A1, A2 和和 C1都不会收到都不会收到 B1 发出的广播信息。发出的广播信息。 2006年01月14日69以太网以太网交换机交换机A4B1以太网以太网交换机交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网以太网交换机交换机以太网以太网交换机交换机三个虚拟局域网三个虚拟局域网

16、 VLAN1, VLAN2和和 VLAN3 的构成的构成 虚拟局域网限制了接收广播信息的工作站数，使得网络虚拟局域网限制了接收广播信息的工作站数，使得网络不会因传播过多的广播信息不会因传播过多的广播信息( (即即“广播风暴广播风暴”) )而引起性能恶化。而引起性能恶化。 2006年01月14日70静态VLAN交换机上的VLAN端口由管理员静态分配这些端口保持这种配置直到人工改变它们动态VLAN交换机上VLAN端口是动态分配的分配原则通常以MAC地址、IP地址为基础2006年01月14日71局域网基础知识局域网网络协议介质访问控制方式交换式局域网局域网互连技术局域网互连技术2006年01月14日

17、72物理层中继器物理层中继器数据链路层网桥网络层路由器传输层及传输层以上网关2006年01月14日73每种网络都规定了一个网段所容许的最大距离；中继器负责在物理层上完成信号的复制、调整和放大功能；中继器用于延长网络距离，两端的传输速率、协议和地址空间都相同。2006年01月14日742006年01月14日75物理层中继器数据链路层网桥数据链路层网桥网络层路由器传输层及传输层以上网关2006年01月14日76又称桥接器，在数据链路层上对帧进行存储转发。网桥能够互联两个采用不同媒体访问控制协议、不同传输速率、不同传输介质的网络。网桥两端的协议和地址空间保持一致。2006年01月14日772006年

18、01月14日78物理层中继器数据链路层网桥网络层路由器网络层路由器传输层及传输层以上网关2006年01月14日79路由器工作在物理层、数据链路层和网络层。为经过路由器的数据包按照某种路由策略选择一条最佳路由，并将该数据包发出。在具有独立地址空间、数据速率和介质的网段间存储转发数据包。但两端协议保持一致。2006年01月14日802006年01月14日81R1R2R3130.124.x.x130.127.x.x192.101.50.x12130.124.55.6192.101.50.12130.128.22.111223130.124.0.0130.127.0.0192.101.50.0122portNetworkNext HopLocal130.128.22.1130