7-计算机网络全解

1、College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 胡胡亮亮Email： College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院教学内容及学时分布教学内容及学时分布 2 2内内 容容学学 时时第一章 概论5学时第二章 数据通信基础8学时第三章 物理层3学时第四章 数据链路层6学时第五章 网络层8学时第六章 传输层4学时第七章 局域网和广域网技术8学时第八章 TCP/IP协议9学时第九章 网络程序设计基础3学时第十章 Internet服务2学时7.1

2、 IEEE7.1 IEEE局域网通信协议局域网通信协议7.2 7.2 以太网以太网 7.3 7.3 无线局域网无线局域网7.4 7.4 其他局域网技术其他局域网技术7.5 7.5 异步传输模式（异步传输模式（ATMATM）7.6 7.6 帧中继帧中继College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院第七章第七章 局域网和广域网技术局域网和广域网技术3 37.1 IEEE7.1 IEEE局域网通信协议局域网通信协议 n局域网局域网(LAN) (LAN) 是在有限的地理范围内连接是在有限的地理范围内连接许多独立设备，使它们

3、相互之间直接进行许多独立设备，使它们相互之间直接进行通信的系统。通信的系统。n局域网出现不久，其产品的数量和品种迅局域网出现不久，其产品的数量和品种迅速增加，迫切要求局域网标准化，以便用速增加，迫切要求局域网标准化，以便用户设备和局域网互连。户设备和局域网互连。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 47.1.1 IEEE7.1.1 IEEE局域网标准局域网标准n1980年年2月月IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers电子电气工程师协会电

4、子电气工程师协会)成立了成立了802局域网标准委员会，局域网标准委员会，IEEE制订的制订的有关局域网的标准，主要指的是有关局域网的标准，主要指的是IEEE802标标准。准。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 5n802.1:LAN802.1:LAN中的网络互连标准中的网络互连标准 n802.2:LLC802.2:LLC逻辑链路控制协议标准逻辑链路控制协议标准 n802.3:CSMA/CD802.3:CSMA/CD媒体访问方法媒体访问方法n802.4:802.4:令牌总线访问方法令牌总线访问方法n802

5、.5:802.5:令牌环访问方法令牌环访问方法n802.11:802.11:无线局域网协议无线局域网协议College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 67.1.1 IEEE7.1.1 IEEE局域网标准局域网标准7.1.2 IEEE7.1.2 IEEE局域网参考模型局域网参考模型 IEEE 802IEEE 802与与OSIOSI的关系的关系 介质说明介质访问单元媒体访问控制逻辑链路控制网络层其它上层介质说明介质访问单元媒体访问控制逻辑链路控制网络层其它上层物理层数据链路层网络层其它上层物理层数据链路层网络层其它上

6、层IEEE 标准OSI模型LLCMACCollege of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 7n逻辑链路控制逻辑链路控制(LLC)(LLC)子层子层是是IEEE 802IEEE 802数据链路数据链路层的上子层，它对于所有的层的上子层，它对于所有的LANLAN协议来说都是协议来说都是相同的。相同的。n媒体访问控制媒体访问控制(MAC)(MAC)子层子层解决共享介质的竞争解决共享介质的竞争使用问题。它包含了将数据从一个地方传送到使用问题。它包含了将数据从一个地方传送到另一个地方所必需的同步，标记，流量和差错另一个地方所必需

7、的同步，标记，流量和差错控制的规范，同时也包括控制的规范，同时也包括下下一个站点的物理地一个站点的物理地址。址。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 87.1.2 IEEE7.1.2 IEEE局域网参考模型局域网参考模型 802802与与OSIOSI的层次对应关系的层次对应关系 MAC物理层802.2 逻辑链路控制LLC802.1 网络互连其它上层MAC物理层802.2 逻辑链路控制LLC802.1 网络互连其它上层物理层数据链路层网络层其它上层物理层数据链路层网络层其它上层IEEE 标准OSI模型802

8、.3以太网802.4令牌总线802.5令牌环College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 97.1.2 IEEE7.1.2 IEEE局域网参考模型局域网参考模型 7.1.3 7.1.3 逻辑链路控制逻辑链路控制LLC LLC LLCPDU与相邻层与相邻层PDU之间的关系之间的关系 网络层-PDU网络层-PDU目的SAP源SAP控制LLC数据目的SAP源SAP控制LLC数据MAC帧首MAC数据MAC帧尾MAC帧首MAC数据MAC帧尾LLC-PDUMAC-PDU网络层LLC子层MAC子层College of Comp

9、uter Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 10nLLC-PDULLC-PDU与与HDLCHDLC类似，包含四个域：目的服类似，包含四个域：目的服务访问点务访问点(DSAP)(DSAP)、源服务访问点、源服务访问点(SSAP)(SSAP)、控制域和信息域。控制域和信息域。nDSAPDSAP和和SSAPSSAP是是LLCLLC所使用的地址，所使用的地址，SAPSAP叫服叫服务访问点。用来标明接收和发送数据的计务访问点。用来标明接收和发送数据的计算机上的协议栈。算机上的协议栈。 College of Computer Science and T

10、echnology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 11 7.1.3 7.1.3 逻辑链路控制逻辑链路控制LLC LLC LLCLLC帧的类型分为三种：信息帧、监控帧和无编号帧帧的类型分为三种：信息帧、监控帧和无编号帧N(R)P/FN(S)0N(R)P/FN(S)01位7位7位1位I-帧的控制字段0N(R)P/FXXSS10N(R)P/FXXSS17位1位2位4位1位1位S-帧的控制字段XX:保留位MMMP/FMM11MMMP/FMM11U-帧的控制字段College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 12

11、 7.1.3 7.1.3 逻辑链路控制逻辑链路控制LLC LLC n监控帧用于应答和流量控制。监控帧用于应答和流量控制。n共有三种形式的监控帧：共有三种形式的监控帧：u 接收就绪帧（接收就绪帧（RR）u 拒绝帧（拒绝帧（REJ）u 接收未就绪帧（接收未就绪帧（RNR）College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 13LLCLLC地址与地址与MACMAC地址地址u在在MAC MAC 帧的帧首中，有目的站地址和源站地址，帧的帧首中，有目的站地址和源站地址，它们是它们是6 6字节长。字节长。MACMAC帧中的地址是站点

12、的物理帧中的地址是站点的物理地址。地址。u在在 LLCLLC帧的帧首中，用帧的帧首中，用 DSAPDSAP和和 SSAPSSAP，该地址，该地址是逻辑地址，是数据链路层的不同服务访问点。是逻辑地址，是数据链路层的不同服务访问点。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 14物理层MACLLC物理层MACLLC物理层MACLLC物理层MACLLC物理层MACLLC物理层MACLLC121321X YYACB局域网SAPSAPCollege of Computer Science and Technology 计

13、算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 157.1 IEEE7.1 IEEE局域网通信协议局域网通信协议7.2 7.2 以太网以太网 7.3 7.3 无线局域网无线局域网7.4 7.4 其他局域网技术其他局域网技术7.5 7.5 异步传输模式（异步传输模式（ATMATM）7.6 7.6 帧中继帧中继College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院第七章第七章 局域网和广域网技术局域网和广域网技术16 167.2 7.2 以太网以太网n以太网是由以太网是由 DigitalDigital公司、公司、IntelIntel公

14、司和公司和XeroxXerox公司联合开发的。公司联合开发的。19801980年年9 9月，三个月，三个公司联合提出公司联合提出10Mb/s10Mb/s以太网规约第一版。以太网规约第一版。n19821982年修改的第二版规约年修改的第二版规约, ,即即: DIX : DIX Ethernet V2,Ethernet V2,成为世界上第一个局域网产成为世界上第一个局域网产品规约。品规约。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 17nIEEE 802.3IEEE 802.3定义了两个类别：定义了两个类别：基带基

15、带和和宽带宽带n基带类使用数字信号传输数据，基带类使用数字信号传输数据，基带以太基带以太网使用曼彻斯特编码。网使用曼彻斯特编码。n宽带类使用模拟信号传输数据。宽带类使用模拟信号传输数据。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 187.2 7.2 以太网以太网以太网发送的数据使用曼彻斯特(Manchester)编码 基带数字信号曼彻斯特编码 码元1111100000出现电平转换College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 19n

16、IEEE将基带类划分为将基带类划分为5个不同的标准：个不同的标准：10base5、10base-T和和100base-T等。等。n开头数字指明了数据传输速率；最后的数开头数字指明了数据传输速率；最后的数字或字母字或字母(5,2,T)指明了最大电缆长度或电缆指明了最大电缆长度或电缆的类别；的类别；base指明的是基带传输指明的是基带传输.nIEEE定义了一个宽带类标准：定义了一个宽带类标准：10broad36,用用于小区网络连接于小区网络连接.College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 207.2 7.2 以太网

17、以太网IEEE802.3IEEE802.3标准的发展标准的发展l1982年年 802.3 10Base5 l1985年年 802.3a 10Base2l1990年年 802.3i 10BaseTl1993年年 802.3j 10BaseF l1995年年 802.3u 100BaseTl1997年年 802.3x 全双工以太网全双工以太网l1998年年 802.3z 1000BaseX（光纤（光纤G比特）比特）l2000年年 802.3ab 1000BaseTl2002年年 802.3ae 10G College of Computer Science and Technology 计算机科学

18、计算机科学与与技术学院技术学院 217.2.1 7.2.1 以太网访问模式以太网访问模式n在在LAN中，多个用户在没有任何控制的情况中，多个用户在没有任何控制的情况下同时访问一条线路时，会存在由于不同信下同时访问一条线路时，会存在由于不同信号叠加而相互破坏的情况号叠加而相互破坏的情况,这就是这就是冲突冲突。为了。为了使冲突发生的可能性最小，需要有一种机制使冲突发生的可能性最小，需要有一种机制来协调通信。来协调通信。n以太网的媒体访问控制机制称为以太网的媒体访问控制机制称为带有冲突检带有冲突检测的载波侦听多路访问测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)(CSMA/CD)nCSMA/CDCSMA/C

19、D的发展：的发展：MA-MA-CSMA-CSMA-CSMA/CDCSMA/CDCollege of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 22多路访问多路访问(MA):不提供通信管制，不提供通信管制，“不听就不听就说说”载波帧听多路访问载波帧听多路访问(CSMA) ：首先监听链路：首先监听链路上是否已经存在通信。上是否已经存在通信。“先听后说先听后说”。 由于存在传输延迟，还是会出现冲突由于存在传输延迟，还是会出现冲突College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与

20、技术学院技术学院 23CSMA/CDCSMA/CDnCSMA可分为三种可分为三种: (1) 非坚持非坚持CSMA (2) 坚持坚持CSMA (3) P-坚持坚持CSMACollege of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 24CSMA/CDCSMA/CD(1)非坚持非坚持CSMA的算法如下：的算法如下：u如果链路是空闲的，则可以发送。如果链路是空闲的，则可以发送。u如果链路是忙的，则等待一段时间。如果链路是忙的，则等待一段时间。(2)坚持坚持CSMA的算法如下：的算法如下：u如果链路是空闲的，则可以发送。如果链路是空闲的

21、，则可以发送。u如果链路是忙的，则继续侦听，直到检测到链如果链路是忙的，则继续侦听，直到检测到链路空闲，立即发送。路空闲，立即发送。u如果有冲突则等待随机的时间。如果有冲突则等待随机的时间。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 25CSMA/CDCSMA/CD(3)P-坚持坚持CSMA的算法如下：的算法如下：u如果链路是空闲的，则以如果链路是空闲的，则以P的概率发送，而以的概率发送，而以(1-P)的概率延迟一个时间单位。的概率延迟一个时间单位。u如果链路是忙的，继续侦听直至链路空闲。如果链路是忙的，继续侦

22、听直至链路空闲。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 26CSMA/CDCSMA/CD CSMA/CD带有冲突检测的载波侦听多路带有冲突检测的载波侦听多路访问：在传输的时候继续监听链路是否发访问：在传输的时候继续监听链路是否发生冲突。生冲突。“边听边说边听边说”College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 27CSMA/CDCSMA/CDnCSMA/CDCSMA/CD的算法描述：的算法描述： (1) (1)如果链路是空闲的，

23、则可以发送并同时检如果链路是空闲的，则可以发送并同时检测冲突。测冲突。 (2) (2)如果链路是忙的，则继续侦听，直到检测如果链路是忙的，则继续侦听，直到检测到链路空闲。到链路空闲。 (3) (3)如果在发送过程中检测到冲突，则停止当如果在发送过程中检测到冲突，则停止当前帧的发送，发阻塞信号，等待一段选定的前帧的发送，发阻塞信号，等待一段选定的时间。时间。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 28CSMA/CDCSMA/CDn退避算法：退避算法：(1)对每一个帧，当第一次发生冲突时，设置参数对每一个帧，当

24、第一次发生冲突时，设置参数L=2；(2)退避间隔取退避间隔取1到到L个时间片中的一个随机数。一个时间个时间片中的一个随机数。一个时间片等于链路上最大传输延迟的片等于链路上最大传输延迟的2倍。倍。(3)当帧重复发生一次冲突时，则将参数当帧重复发生一次冲突时，则将参数L加倍。加倍。L的最大值的最大值为为1024。即当。即当L增加到增加到1024时，时，L不再增加。不再增加。(4)帧的最大重传次数为帧的最大重传次数为16，超过这个次数，则该帧不再，超过这个次数，则该帧不再重传，并报告出错。重传，并报告出错。College of Computer Science and Technology 计算机科

25、学计算机科学与与技术学院技术学院 29CSMA/CDCSMA/CDn发送站等待的时间发送站等待的时间: : t=R2T 其中其中: R是是02 min(k,10)之间的随机数之间的随机数 K是冲突次数是冲突次数,最大为最大为16College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 30CSMA/CDCSMA/CD工作站A工作站BiMaciMaciMaciMac冲突示意图冲突示意图 College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 31CSMA/

26、CDCSMA/CDABAB时间t0A开始发送帧ABAB时间t0+a-A帧头刚到B,B开始发送帧ABAB时间t0+aB检测到冲突，停止帧的发送，开始发阻塞信号ABAB时间t0+2aB的被破坏帧到达A,A检测到冲突。用于检用于检测冲突测冲突的时间的时间等于等于任任意两个意两个站点之站点之间最大间最大的传播的传播延迟的延迟的两倍两倍。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 32n最短帧长的计算公式：最短帧长的计算公式： Lmin=2SR/V lLmin：最短数据帧长（：最短数据帧长（bit）lS：任意两站点间的最

27、大距离（：任意两站点间的最大距离（m）lR：数据传输速率（：数据传输速率（Mbps）lV：电子传播速度（：电子传播速度（200m/us） College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 33CSMA/CDCSMA/CD 冲突是半双工通信的副产品。半双工意味冲突是半双工通信的副产品。半双工意味着一台设备传输数据时，其它设备只能处着一台设备传输数据时，其它设备只能处于接收状态。于接收状态。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 34

28、CSMA/CDCSMA/CD用集线器组成更大的局域网用集线器组成更大的局域网都在一个碰撞域中都在一个碰撞域中一系三系二系主干集线器一个更大的碰撞域碰撞域College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 35CSMA/CDCSMA/CD交换机使各网段成为交换机使各网段成为隔离开的碰撞域隔离开的碰撞域 B2B1碰撞域碰撞域碰撞域ABCDEFCollege of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 36n系统跨距系统跨距:两个站点的最大距离两个站点的最大

29、距离. Lmin=2SR/Vn以太网规定的最短以太网规定的最短帧长为帧长为6464字节字节. .可以计算可以计算出他的最大系统跨距出他的最大系统跨距. .College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 37CSMA/CDCSMA/CD7.2.2 7.2.2 以太网以太网MACMAC帧格式帧格式 CRCLLC-PDULLC-PDU长度/类型源地址目标地址SFD前导码CRCLLC-PDULLC-PDU长度/类型源地址目标地址SFD前导码7字节1字节6字节6字节2字节46-1500字节4字节College of Comp

30、uter Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 38 前导码：包含前导码：包含7 7个字节，在这个域中，个字节，在这个域中，1 1和和0 0 交替出现，警告系统接收即将到来的数据帧，交替出现，警告系统接收即将到来的数据帧，同时使系统能够调整同步输入时钟。同时使系统能够调整同步输入时钟。 帧起始分界符帧起始分界符(SFD):(SFD):帧起始分界符标记了帧帧起始分界符标记了帧的开始。它只有一个字节，模式是的开始。它只有一个字节，模式是“10101011”10101011”，SFDSFD通知接收方后面所有的内通知接收方后面所有的内容都是数据。容都是

31、数据。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 397.2.2 7.2.2 以太网以太网MACMAC帧格式帧格式 目的地址目的地址(DA)：DA域为域为6个字节，标记了数个字节，标记了数据帧下一个节点的物理地址。据帧下一个节点的物理地址。 源地址源地址(SA)：SA域也分配了域也分配了6个字节。它包个字节。它包含了最后一个转发此帧的设备的物理地址。含了最后一个转发此帧的设备的物理地址。也是上个节点的物理地址。也是上个节点的物理地址。College of Computer Science and Technol

32、ogy 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 407.2.2 7.2.2 以太网以太网MACMAC帧格式帧格式 LLC-PDU的长度的长度/类型：该字节指出了类型：该字节指出了LLC-PDU的字节数，即的字节数，即LLC-PDU域中的有效字节域中的有效字节数。数。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 417.2.2 7.2.2 以太网以太网MACMAC帧格式帧格式 对于以太网帧对于以太网帧,该字段表示类型该字段表示类型. 如何兼容以太网帧和如何兼容以太网帧和IEEE802.3帧帧: 如果该字段大于如果

33、该字段大于5DC（1500），那么这个域），那么这个域表示类型（例如：表示类型（例如：0800表示表示IP协议，协议，0806表表示示ARP协议等）。协议等）。 为了使为了使CSMA/CD协议的正常操作，需要一个协议的正常操作，需要一个最小帧长度最小帧长度64字节。字节。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 427.2.2 7.2.2 以太网以太网MACMAC帧格式帧格式 LLC-PDU:LLC-PDU:以太网以太网MACMAC帧将帧将802.2802.2的整个帧作为的整个帧作为透明数据包含了进来。该域的

34、长度可以从透明数据包含了进来。该域的长度可以从4646到到15001500字节不等。字节不等。 如果长度字段大于如果长度字段大于5DC5DC，该字段携带的是上层，该字段携带的是上层协议数据。协议数据。 CRC:MACCRC:MAC帧的最后一个域是差错检测，占帧的最后一个域是差错检测，占3232位，位，用用CRCCRC。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 437.2.2 7.2.2 以太网以太网MACMAC帧格式帧格式 以太网 MAC 帧物理层MAC层10101010101010 101010101010

35、10101011前同步码帧开始定界符7 字节1 字节8 字节插入IP层目的地址 源地址类型数 据FCS6624字节46 1500IP 数据报College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 447.2.2 7.2.2 以太网以太网MACMAC帧格式帧格式 7.2.3 7.2.3 以太网种类以太网种类10base510base5：粗缆以太网：粗缆以太网 电缆终接器RG-8粗同轴电缆收发器(MAU)收发器电缆，最长50米网络接口卡(NIC)在计算机内College of Computer Science and Tech

36、nology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 4510base210base2：细缆以太网：细缆以太网 电缆终接器RG-58细同轴电缆BNC-T型连接器网络接口卡(NIC)在计算机内最大长度185米College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 467.2.3 7.2.3 以太网种类以太网种类10base-T10base-T：双绞线以太网：双绞线以太网10BASE-T Hub网络接口卡(NIC)在计算机内4对UTP电缆RJ-45插孔College of Computer Science and Techn

37、ology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 477.2.3 7.2.3 以太网种类以太网种类快速以太网快速以太网(100Base-T) (100Base-T) u使用了和使用了和10base-T10base-T相同的相同的MACMAC协议和帧格式，与协议和帧格式，与10base-T10base-T的不同点是，编码系统为了适应的不同点是，编码系统为了适应100Mbps100Mbps的速率要求改为的速率要求改为4B/5B4B/5B编码。编码。uMACMAC帧格式仍然是帧格式仍然是802.3802.3标准。标准。u保持最短帧长不变，但将一个网段的最大电缆长度保持最短帧长不变，但将一个网段的

38、最大电缆长度减小到减小到100m100m。u帧间时间间隔从原来的帧间时间间隔从原来的9.6 9.6 s s改为现在的改为现在的 0.96 0.96 s s。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 487.2.3 7.2.3 以太网种类以太网种类7.1 IEEE7.1 IEEE局域网通信协议局域网通信协议7.2 7.2 以太网以太网 7.3 7.3 无线局域网无线局域网7.4 7.4 其他局域网技术其他局域网技术7.5 7.5 异步传输模式（异步传输模式（ATMATM）7.6 7.6 帧中继帧中继Colleg

39、e of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院第七章第七章 局域网和广域网技术局域网和广域网技术49 497.3 7.3 无线局域网无线局域网nIEEE 802.11定义了无线局域网定义了无线局域网 WLAN 技术规范。技术规范。n 802.11定义了三种物理层介质：定义了三种物理层介质：u跳频扩展频谱跳频扩展频谱FHSS（Frequency Hopping Spread Spectrum）、）、u直接序列扩展频谱直接序列扩展频谱DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum）u红外线红外线Colle

40、ge of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 50n802.11采用以太网协议和采用以太网协议和载波监听多路访问载波监听多路访问/冲突避免技术（冲突避免技术（CSMA/CA）替代替代CSMA/CD来实现链路共享。来实现链路共享。n802.11采用相移键控采用相移键控 PSK 调制方式调制方式 College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 517.3 7.3 无线局域网无线局域网（1）802.11：在：在 2.4 GHz 波段中传输速率为波段中

41、传输速率为 1 Mbps 或或 2 Mbps。既支持跳频技术。既支持跳频技术 FHSS 也支也支持直接序列扩频持直接序列扩频 DSSS。 （2）802.11b：又称为：又称为 Wi-Fi，在，在 2.4 GHz波段中波段中传输速率为传输速率为 11 Mbps。802.11b 只支持只支持直接序直接序列扩展频谱列扩展频谱DSSS。 其无线功能的不亚于以太其无线功能的不亚于以太网。网。 College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 527.3 7.3 无线局域网无线局域网CSMA/CACSMA/CA协议协议 nCSM

42、A/CA是带有冲突避免的载波侦听多路访是带有冲突避免的载波侦听多路访问，发送包的同时不能检测到信道上有无冲问，发送包的同时不能检测到信道上有无冲突，只能尽量突，只能尽量“避免避免”。nCSMA/CA协议的关键在于冲突避免协议的关键在于冲突避免CA。nCSMA/CA与与CSMA/CD的区别在于：的区别在于：CSMA/CD是带有冲突检测的载波侦听多路访问，发送是带有冲突检测的载波侦听多路访问，发送包的同时可以检测到信道上有无冲突包的同时可以检测到信道上有无冲突College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 53 IEE

43、E 802.11采用了采用了CSMA/CA是因为：是因为：（1）无线网络设备无法在发送数据的同时检无线网络设备无法在发送数据的同时检测冲突；测冲突；（2）碰撞检测方式不同碰撞检测方式不同,CSMA/CD通过电缆中通过电缆中电压的变化来检测，而电压的变化来检测，而CSMA/CA采用能量检采用能量检测测(ED) 方式。方式。（3）在无线局域网中，其刚刚发出的信号强在无线局域网中，其刚刚发出的信号强度要远高于其他节点的信号强度，无法通过度要远高于其他节点的信号强度，无法通过信号强度的变化来检测是否发生了冲突。信号强度的变化来检测是否发生了冲突。College of Computer Science

44、and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 54nIEEE 802.11的冲突避免采用三种机制来实现的冲突避免采用三种机制来实现 预约信道预约信道:利用利用MAC帧的持续字段向其他站帧的持续字段向其他站点通告，以避免冲突。点通告，以避免冲突。 正向确认正向确认:确认机制。确认机制。 RTS/CTS机制机制:请求发送请求发送/允许发送。允许发送。 College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 55802.11b802.11b的特点的特点n最高最高11Mbpsn开放的开放的2.4GB频段频

45、段n采用冲突避免技术采用冲突避免技术n支持百米支持百米n内嵌加密技术内嵌加密技术College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 56802.11b802.11b的典型解决方案的典型解决方案1. 对等解决方案对等解决方案2. 单点接入解决方案单点接入解决方案3. 多点接入解决方案多点接入解决方案4. 无线中继解决方案无线中继解决方案5. 蜂窝漫游解决方案蜂窝漫游解决方案College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 577.1 IEEE7

46、.1 IEEE局域网通信协议局域网通信协议7.2 7.2 以太网以太网 7.3 7.3 无线局域网无线局域网7.4 7.4 其他局域网技术其他局域网技术7.5 7.5 异步传输模式（异步传输模式（ATMATM）7.6 7.6 帧中继帧中继College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院第七章第七章 局域网和广域网技术局域网和广域网技术58 587.4 7.4 其他局域网技术其他局域网技术n令牌环网令牌环网n令牌总线网令牌总线网nFDDIFDDI网网College of Computer Science and Tec

47、hnology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 597.4.1 7.4.1 令牌环网令牌环网n每个站点只有在轮到自己发送的时候才能发每个站点只有在轮到自己发送的时候才能发送数据，同时轮到一次只能发送一帧数据。送数据，同时轮到一次只能发送一帧数据。这种机制称为这种机制称为令牌传递令牌传递。n令牌令牌是一个简单的帧，绕着环从一个站点传是一个简单的帧，绕着环从一个站点传送到另外一个站点。环上的站点只有在拥有送到另外一个站点。环上的站点只有在拥有令牌的时候才能发送数据。令牌的时候才能发送数据。n物理层采用物理层采用差分曼切斯特编码差分曼切斯特编码.College of Computer Sc

48、ience and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 60令牌环网访问模式令牌环网访问模式: :令牌传递令牌传递n每当网络空闲时，它便传播一个令牌，令牌是每当网络空闲时，它便传播一个令牌，令牌是一个简单的帧，它只有三个字节。一个简单的帧，它只有三个字节。n这个令牌按顺序从一个这个令牌按顺序从一个NIC传送到另一个传送到另一个NIC，直到遇到一个需要发送数据的站点。直到遇到一个需要发送数据的站点。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 617.4.1 7.4.1 令牌环网令牌环网

49、ABCDABCDABCDABCD令牌令牌令牌令牌ADADADAD(a) 令牌在环中循环(b) A获得令牌，向D发送数据(c) D复制数据帧，然后将数据帧发回环中(d) 数据帧回到A，A释放令牌College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 62n当数据帧回到它的发送站点时，发送站点当数据帧回到它的发送站点时，发送站点发现该帧的源地址和自己的地址相同，于发现该帧的源地址和自己的地址相同，于是就检查该数据帧的最后一个域是就检查该数据帧的最后一个域(帧状态域帧状态域FS)，如果该帧的最后一个域中的相关信息，如果该帧的最后

50、一个域中的相关信息被设置，发送站点就明白这个帧已经被接被设置，发送站点就明白这个帧已经被接收了。收了。发送站点于是就丢弃该帧发送站点于是就丢弃该帧，同时，同时将将令牌释放回环里令牌释放回环里。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 637.4.1 7.4.1 令牌环网令牌环网令牌环的令牌环的MACMAC帧格式帧格式 令牌环有三种类型的帧：令牌环有三种类型的帧：n 数据帧数据帧n 令牌帧令牌帧n 异常终止帧异常终止帧College of Computer Science and Technology 计算机科

51、学计算机科学与与技术学院技术学院 647.4.1 7.4.1 令牌环网令牌环网FSEDCRCLLC-PDU源地址目的地址FCACSDFSEDCRCLLC-PDU源地址目的地址FCACSD1字节1字节1字节1字节 1字节6字节6字节4字节小于4500字节EDACSDEDACSDEDSDEDSD异常终止帧令牌帧数据帧SD:起始分界符；AC:访问控制域；FC:帧控制域；ED:结束分界符；FS:帧状态域College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 65 数据帧数据帧 数据帧有数据帧有九个域九个域分别是：分别是： 起始分界

52、符起始分界符SD、访问控制、访问控制AC、帧控制、帧控制FC、目、目的地址的地址DA、源地址、源地址SA、LLC-PDU、CRC、结束、结束分界符分界符ED和帧状态和帧状态FS。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 66n起始分界符起始分界符SD：SD是一个字节长，用来警告是一个字节长，用来警告接收站点一个帧即将到来，接收站点一个帧即将到来，SD的格式为的格式为JK0JK000.uJK为为违法码违法码.uJ:开始和比特中间没跳变开始和比特中间没跳变.uK:比特中间没跳变比特中间没跳变.College of

53、 Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 67n访问控制访问控制ACAC： AC AC域为一个字节长域为一个字节长, ,其比特模式为其比特模式为PPPTMRRRPPPTMRRR。uPPPPPP是三位优先级是三位优先级; ;uT T是用来指明该帧是令牌帧还是数据帧是用来指明该帧是令牌帧还是数据帧; ;uM M是监控位是监控位, ,用来防止永久循环的帧在网中存在用来防止永久循环的帧在网中存在; ;uRRRRRR是预留位是预留位, ,由希望对下一个令牌作预留的站点由希望对下一个令牌作预留的站点来填写。来填写。College of Co

54、mputer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 68n帧控制帧控制FC ：FC域为一个字节长，其中第一位域为一个字节长，其中第一位是类型位是类型位,用来指明用来指明LLC-PDU域中的信息是数域中的信息是数据信息还是控制信息。其他七位是特殊信息据信息还是控制信息。其他七位是特殊信息,包含了在令牌环逻辑中所使用的信息。包含了在令牌环逻辑中所使用的信息。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 69n目的地址目的地址DA：六个字节的：六个字节的DA域包含了帧的

55、域包含了帧的下一个目标的物理地址。下一个目标的物理地址。n源地址源地址SA：SA为六个字节，包含了发送该帧为六个字节，包含了发送该帧的站点的物理地址。的站点的物理地址。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 70nLLCPDU：最大长度为：最大长度为4500字节。字节。nCRC：CRC域为域为4字节，包含字节，包含CRC-32差错检测差错检测序列。序列。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 71n结束分界符结束分界符E

56、D：ED域是第二个标记域，一域是第二个标记域，一个字节长，指明了发送者数据或控制信息个字节长，指明了发送者数据或控制信息的结束。其比特模式为的结束。其比特模式为JK1JK1IE。uE为错误检测位，任何中间站点检测到任何错为错误检测位，任何中间站点检测到任何错误，就将该位置位。误，就将该位置位。uI用于多帧传送中使用，该位置位表示还有后用于多帧传送中使用，该位置位表示还有后续的帧要传送，此帧不是最后一帧。续的帧要传送，此帧不是最后一帧。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 72n帧状态帧状态FS：帧的最后一

57、个字节是：帧的最后一个字节是FS域。其比域。其比特模式为特模式为ACrrACrr，其中，其中r没有定义。没有定义。 A和和C由接收者来设置，由接收者来设置，A被置位表示地址被被置位表示地址被识别，识别，C被置位表示帧被接收者拷贝。被置位表示帧被接收者拷贝。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 73令牌帧令牌帧 令牌帧只包含了三个域：令牌帧只包含了三个域：SD、AC、ED。nSD指明帧即将到来指明帧即将到来;nAC除指明此帧是令牌之外，还包括一个优先级除指明此帧是令牌之外，还包括一个优先级域和预留域。域和预

58、留域。nED域指明了帧的结束。域指明了帧的结束。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 74异常终止帧异常终止帧 异常终止帧只包含了起始和结束分界符异常终止帧只包含了起始和结束分界符: SD 和和ED 。n发送者产生，用于停止自己的传输发送者产生，用于停止自己的传输;n由监控站点产生，用来清除线路上旧的传输。由监控站点产生，用来清除线路上旧的传输。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 757.4.3 FDDI7.4.3

59、 FDDIn光纤分布式数据接口（光纤分布式数据接口（FDDI）是一个由）是一个由ANSI和和ITU-T(ITU-T X.3)制定的标准化局域网制定的标准化局域网协议。协议。nFDDI支持支持100Mbps的数据速率。的数据速率。nFDDI采用环型拓扑结构。采用环型拓扑结构。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 76nFDDIFDDI编码机制编码机制: : FDDI使用一种特殊的编码机制，该机制称使用一种特殊的编码机制，该机制称为为4比特比特/5比特（比特（4b/5b）编码）编码。在这个系。在这个系统中，数

60、据的每统中，数据的每4个比特先编码为个比特先编码为5个比特，个比特，然后采用然后采用NRZ-I编码成信号，编码成信号，NRZ-I在这里使在这里使用用1反转。反转。College of Computer Science and Technology 计算机科学计算机科学与与技术学院技术学院 77FDDIFDDI编码机制编码机制n编码原因编码原因：NRZ-I在数据单元中含有一长串在数据单元中含有一长串0的情况下，可能会丢失同步。的情况下，可能会丢失同步。n编码方法编码方法：4b / 5b 编码将每个编码将每个 4 比特数据比特数据转换为不包含超过连续两个转换为不包含超过连续两个0的的5比特单元。比