计算机通信与网络_CH04局域网与广域网

1、内容纲要内容纲要匹配电阻匹配电阻交换机交换机干线耦合器干线耦合器总线网总线网星形网星形网树形网树形网 环形网环形网交换机交换机交换机交换机交换机交换机B向 D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7、局域网的媒体访问控制技术、局域网的媒体访问控制技术ABCD竞争系统的介质访问控制技术竞争系统的介质访问控制技术ABCD竞争系统的介质访问控制技术竞争系统的介质访问控制技术Token令牌令牌A站收到站收到Token空闲空闲?YA CDA=C?ABCDToken等待等待传播延迟传播延迟( ( s s /km) /km)

2、介质长度介质长度 数据速率数据速率+ + 中继器延迟中继器延迟解：解： 传播延迟传播延迟 tp = L / v 传播速率传播速率 v = 2 10 5 km / s tp = 5 s环上保留的位数环上保留的位数 = 5 1 4 + 50 = 70 bit SDSDEDEDACACSDSDFCFCACACDADAINFOINFOSASAFCSFCSFSFSEDED令牌格式令牌格式帧格式帧格式帧序列始帧序列始帧序列尾帧序列尾FCSFCS校验对象校验对象 1 1 1 1 1 1Token令牌令牌ABCDE表示会话运输网络链路物理应用802.1802.2802.3 802.4 802.5 802.6I

3、SO/OSI-RM7654321802.9 802.11CSMA/CD标记总线标记 环MANV/D综合LAN无线LAN逻辑链路控制（LLC）（体系结构），网络互连802.7802.8光纤技术宽带技术UTP同轴电缆光缆802.10 网络安全802.12交换LAN内容纲要内容纲要局局 域域 网网网络层网络层物理层物理层站点站点 1网络层网络层物理层物理层逻辑链路控制逻辑链路控制LLCLLC媒体接入控制媒体接入控制MACMAC数据数据链路层链路层站点站点 21、以太网概述、以太网概述 逻辑链路子层与局域网传输介质、逻辑链路子层与局域网传输介质、拓扑结构，介质访问控制方法无关。拓扑结构，介质访问控制方

4、法无关。1、以太网概述、以太网概述 A在在t = 0时刻向时刻向 F 发送帧。发送帧。F 在在t = - 时刻向时刻向A发送帧，发送帧，在在 t =时时检测到冲突，立即发检测到冲突，立即发送噪声帧。送噪声帧。A在在t = 2时刻收到时刻收到 F向全网发送的噪声帧。向全网发送的噪声帧。参参 数数 数数 值值争用期时隙争用期时隙(Slot time) 51.2 us 帧间隔帧间隔(Inter Frame Gap) 9.6 us 尝试次数尝试次数(Attempt Limit) 16 退避限制数退避限制数(Back off Limit) 10 阻塞信号阻塞信号(Jam Size ) 32 bits 最

5、大帧长最大帧长( Max Frame Size ) 1518 bytes 最小帧长最小帧长( Min Frame Size ) 64 bytes 地址长度地址长度(Address Size ) 6 bytes第第 1最高位最高位最先发送最先发送最低位最低位最高位最高位最低位最低位最后发送最后发送00110101 01111011 00010010 00000000 00000000 00000001最低位最低位最先发送最先发送最高位最高位最低位最低位最高位最高位最后发送最后发送机构惟一标志符机构惟一标志符 OUI扩展标志符扩展标志符高位高位在前在前低位低位在前在前十六进制表示的十六进制表示的

6、EUI-48 地址：地址： AC-DE-48-00-00-80二进制表示的二进制表示的 EUI-48 地址：地址：第第 1 字节字节第第 6 字节字节I/G 比特比特I/G 比特比特字节顺序字节顺序第第 2第第 3第第 4第第 5第第 6第第 1字节顺序字节顺序第第 2第第 3第第 4第第 5第第 610101100 11011110 01001000 00000000 00000000 10000000802.5802.6802.3802.4802.5802.6Individual/Group0：单个站地址：单个站地址1：组地址：组地址 路由器由于同时连接路由器由于同时连接到两个网络上，因此

7、到两个网络上，因此它有两块网卡和两个它有两块网卡和两个硬件地址。硬件地址。路由器路由器1A-24-F6-54-1B-0E00-00-A2-A4-2C-0220-60-8C-C7-75-2A08-00-20-47-1F-E420-60-8C-11-D2-F6MAC 帧帧字节字节6624IP 层层物理层物理层目的地址目的地址源地址源地址长度长度/类型类型FCSMAC 层层10101010101010 10101010101010101011前同步码前同步码帧开始帧开始定界符定界符7 字节字节1 字节字节8 字节字节插入插入数数 据据MAC 子层子层IP 层层LLC 子层子层802.2LLC 帧帧当

8、长度当长度/类型字段类型字段表示长度时表示长度时 802.3MAC 帧帧以太网以太网 V2 MAC 帧帧这种这种 802.3 + 802.2 帧已经较少使用帧已经较少使用目的地址目的地址源地址源地址类型类型数数 据据FCS6624字节字节46 150043 1497111DSAP SSAP111 控制控制 数数 据据字节字节DSAPSSAP控制控制IP 数据报数据报IP 数据报数据报MAC 帧帧物理层物理层MAC 层层10101010101010 10101010101010101011前同步码前同步码帧开始帧开始定界符定界符7 字节字节1 字节字节8 字节字节插入插入IP 层层以太网以太网

9、V2 MAC 帧帧目的地址目的地址源地址源地址类型类型数数 据据FCS6624字节字节46 1500IP 数据报数据报10BASE-510BASE-2集集线线器器网卡工作站网卡工作站网卡工作站双绞线物理结构：星型物理结构：星型逻辑结构：总线型逻辑结构：总线型内容纲要内容纲要250 m750 m500 m500 m500 m50 m50 m50 m网段 1转发器转发器网段 2网段 3转发器转发器转发器转发器集线器集线器集线器集线器一系一系二系二系集线器集线器三系三系三个独立的冲突域三个独立的冲突域一系一系二系二系三系三系集线器集线器集线器集线器集线器集线器集线器集线器主干集线器主干集线器站表站表

10、端口管理端口管理 软件软件网桥协议网桥协议 实体实体端口端口 1端口端口 2缓存缓存网段网段 B网段网段 A111222站地址站地址 端口端口网桥网桥网桥网桥网桥的内部结构网桥的内部结构端口端口1端口端口2用户层用户层IPMAC站站 1用户层用户层IPMAC站站 2物理层物理层网桥网桥 1网桥网桥 2AB用户数据用户数据IP-HMAC-HMAC-TDL-HDL-T 物理层物理层DLRMAC物理层物理层物理层物理层DLRMAC物理层物理层物理层物理层LANLAN两个网桥之间还可使用一段点到点链路两个网桥之间还可使用一段点到点链路 局域网局域网 2局域网局域网 1网桥网桥 2网桥网桥 1 AFF2

11、F1不停地不停地兜圈子兜圈子A 发出的帧发出的帧网桥网桥 1 转发的帧转发的帧网桥网桥 2 转发的帧转发的帧网络资源白白消耗了网络资源白白消耗了一系二系三系集线器集线器集线器集线器集线器交换机交换机主干交换机 三个独立的冲突域，实现了网络互连，同时利用交换机三个独立的冲突域，实现了网络互连，同时利用交换机帧过滤功能，保持了各个冲突域的相对独立。帧过滤功能，保持了各个冲突域的相对独立。内容纲要内容纲要内容纲要内容纲要以太网交换机A4B1以太网交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网交换机以太网交换机三个虚拟局域网 VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的构成

12、以太网交换机A4B1以太网交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网交换机以太网交换机三个虚拟局域网 VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的构成 当 B1 向 VLAN2 工作组内成员发送数据时，工作站 B2 和 B3 将会收到广播的信息。以太网交换机A4B1以太网交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网交换机以太网交换机三个虚拟局域网 VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的构成 B1 发送数据时，工作站 A1, A2 和 C1都不会收到 B1 发出的广播信息。 以太网交换机A4B1以太网交换机VLAN3C3B3VLAN

13、1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网交换机以太网交换机三个虚拟局域网 VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的构成 虚拟局域网限制了接收广播信息的工作站数，使得网络不会因传播过多的广播信息(即“广播风暴”)而引起性能恶化。 802.3MAC 帧字节66246 15004MAC 帧目地地址源地址长度/类型数 据FCS长度/类型 = 802.1Q 标记类型 标记控制信息 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 VID 2 字节2 字节插入 4 字节的 VLAN 标记4用户优先级CFI内容纲要内容纲要基本服务集 BSS扩展的服务集 ESS基本服务集 BSSAB漫游接入

14、点 AP接入点 AP分配系统 DS门桥门桥802.x局域网因特网自组网络AEDCBF源结点目的结点转发结点转发结点转发结点A 的作用范围C 的作用范围ABCD当 A 和 C 检测不到无线信号时，都以为 B 是空闲的，因而都向 B 发送数据，结果发生碰撞。这种未能检测出媒体上已存在的信号的问题叫做隐蔽站问题(hidden station problem) B 的作用范围C 的作用范围ADCB？B 向 A 发送数据，而 C 又想和 D 通信。C 检测到媒体上有信号，于是就不敢向 D 发送数据。 其实 B 向 A 发送数据并不影响 C 向 D 发送数据这就是暴露站问题(exposed station

15、 problem) MAC 层无争用服务争用服务分布协调功能 DCF(Distributed Coordination Function)(CSMA/CA)点协调功能 PCF(Point Coordination Function)物理层2.4 GHzFHSS1 Mb/s2 Mb/s2.4 GHzDSSS1 Mb/s2 Mb/sIR1 Mb/s2 Mb/s5 GHzOFDM6, 9, 12,18, 24, 36,48, 54 Mb/s2.4 GHzDSSS5.5 Mb/s11 Mb/s802.11b802.11aIEEE 802.11MAC 层通过协调功能来确定在基本服务集 BSS 中的移动站

16、在什么时间能发送数据或接收数据。 A 的作用范围B 的作用范围ACBDERTSRTS源站 A 在发送数据帧之前先发送一个短的控制帧，叫做请求发送 RTS (Request To Send)，它包括源地址、目的地址和这次通信（包括相应的确认帧）所需的持续时间。 A 的作用范围B 的作用范围CTSACBDECTS若媒体空闲，则目的站 B 就发送一个响应控制帧，叫做允许发送 CTS (Clear To Send)，它包括这次通信所需的持续时间（从 RTS 帧中将此持续时间复制到 CTS 帧中）。 A 收到 CTS 帧后就可发送其数据帧。 内容纲要内容纲要4.7 广域网广域网互联网局域网局域网广域网路

17、由器结点交换机相距较远的局域网通过路由器与广域网相连组成了一个覆盖范围很广的互联网 H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网H1 向 H5 发送分组H2 向 H6 发送分组路径可能变化网络随时接受主机发送的分组（即数据报）网络为每个分组独立地选择路由。 H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网网络尽最大努力地将分组交付给目的主机，但网络对源主机没有任何承诺。H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网网络不保证所传送的分组不丢失也不保证按源主机发送分组的先后顺序以及在时限内必须将分组交付给目的主机 H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网当网络发生拥塞时网络中的结点可根据情况将一些

18、分组丢弃 H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网数据报提供的服务是不可靠的，它不能保证服务质量。实际上“尽最大努力交付”的服务就是没有质量保证的服务。 H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网H1 要和 H5 通信主机 H1 先向主机 H5 发出一个特定格式的控制信息分组，要求进行通信，同时寻找一条合适路由。若主机 H5 同意通信就发回响应，然后双方就建立了虚电路。 虚电路H1 向 H5 发送的所有分组都沿此虚电路传送。H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网同理，主机 H2 和主机 H6 通信之前，也要建立虚电路。 H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网在虚电路建立后，网

19、络向用户提供的服务就好像在两个主机之间建立了一对穿过网络的数字管道。所有发送的分组都按顺序进入管道，然后按照先进先出的原则沿着此管道传送到目的站主机。 H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网到达目的站的分组顺序就与发送时的顺序一致，因此网络提供虚电路服务对通信的服务质量 QoS (Quality of Service)有较好的保证。 对比的方面 虚电路服务 数据报服务 思路 可靠通信应当 可靠通信应当 由网络来保证 由用户主机来保证连接的建立 必须有 不要目的站地址 仅在连接建立阶段 每个分组都有 使用，每个分组使 目的站的全地址 用短的虚电路号对比的方面 虚电路服务 数据报服务分组的转

20、发 属于同一条虚电路 每个分组独立选择 的分组均按照同一 路由进行转发 路由进行转发当结点出 所有通过出故障的 故障结点可能丢失 故障时 结点的虚电路 分组，一些路由 均不能工作 可能会发生变化对比的方面 虚电路服务 数据报服务分组的顺序 总是按发送顺序 到达目的站时不一定 到达目的站 按发送顺序 端到端的 可以由分组交换网 由用户主机负责差错处理和 负责也可以由用户 流量控制 主机负责所连接的交换机的编号所连接的交换机端口的编号计算机在广域网中的地址12341结点边2431243目的站 下一跳1 直接2 33 34 3结点 1 的转发表对结点 1 的转发表的第一个项目的解释：若到达结点 1

21、的分组的目的地址是结点 1 上的主机，则下一跳就是直接交付而不必再转发其他结点。1243目的站 下一跳1 32 直接3 34 4结点 2 的转发表对结点 2 的转发表的第一个项目的解释：若到达结点 2 的分组的目的地址是结点 1 上的主机，则下一跳就应转发到结点 3。1243目的站 下一跳1 直接2 33 34 3结点 1 的转发表这三个项目的“下一跳” 都是转发到“3”（结点 3）。可以合并以结点 1 和结点 2 中的转发表为例来讨论1243目的站 下一跳 1 直接默认 3结点 1 的转发表默认路由1243目的站 下一跳1 32 直接3 34 4结点 2 的转发表这两个项目的“下一跳” 都是

22、转发到“3”（结点 3）。可以合并1243目的站 下一跳 2 直接 4 4默认 3结点 2 的转发表默认路由使用默认路由使转发表更加简洁，可减少查找转发表的时间。4.7 广域网广域网X.25 接口X.25 接口X.25 公用分组交换网VC2VC1DTEDTEDCEDCEDCEDTEX.25 接口LAPB 帧X.25 分组分组层（网络层）数据链路层用户数据用户数据X.25首部LAPB首部LAPB尾部高层1Layers3-7DTE(DCE)LAPB节点节点1222每个独立每个独立VC有限定的容量有限定的容量Router分组交换网分组交换网LCN =64LCN=74RouterRouterACBLC

23、N =91LCN =401LCN =96LCN =261LCN =400LCN =90LCN =95LCN =2604.7 广域网广域网帧中继网帧中继交换机路由器局域网局域网虚电路路由器帧中继提供虚电路服务帧中继网路由器局域网局域网虚电路路由器虚电路像一条专用电路用户看不见帧中继网络内的帧中继交换机4.7 广域网广域网High levelHigh levelATM AAL I . 362/363ATM Layer I . 361Physical LayerU_PlaneC_PlaneManagement PlanePlane ManagementLayerManagementGFC/VPI VPI VPI VCI VCIVCIPTC