计算机网络-第4章1

1、课件制作人：沈红计算机网络计算机网络沈阳理工大学沈阳理工大学信息科学与工程学院信息科学与工程学院课件制作人：沈红 第第 四四 章章 局域网局域网 课件制作人：沈红4.1 局域网概述局域网概述局域网（局域网（Local Area NetworkLocal Area Network，LANLAN）是指传输距离有）是指传输距离有限，传输速率较高，以共享网络资源为主要目的的网络系限，传输速率较高，以共享网络资源为主要目的的网络系统。统。 q局域网的特点：局域网的特点：m为一个单位所有，范围小，数目有限，传输速率高，误码率为一个单位所有，范围小，数目有限，传输速率高，误码率低低q局域网的优点：局域网的优

2、点：m使用方便，便于扩展，可靠性强使用方便，便于扩展，可靠性强 具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。 局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。源。 便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。改变。 提高了系统的可靠性、可用性和残存性。提高了系统的可靠性、可用性和残存性。课件制作人：沈红 两个重要的特征：两个重要的特征： 1、用带地址的帧来传送数据、用带地址的帧来传送数据 2、不存在中间交换，所以不要求路由选择

3、。、不存在中间交换，所以不要求路由选择。q局域网的传输媒体：局域网的传输媒体：m双绞线、同轴电缆、光纤双绞线、同轴电缆、光纤q局域网的拓朴结构：局域网的拓朴结构：m星形网、环形网、总线网、树形网星形网、环形网、总线网、树形网课件制作人：沈红局域网的拓扑局域网的拓扑 匹配电阻集线器干线耦合器总线网星形网树形网 环形网课件制作人：沈红4.2 局域网的体系结构局域网的体系结构4.2.1 局域网协议体系局域网协议体系 IEEE 802IEEE 802委员会根据局域网适用的传输媒体、委员会根据局域网适用的传输媒体、网络拓扑结构、性能及实现难易等因素，为网络拓扑结构、性能及实现难易等因素，为LANLAN制

4、制定了一系列标准，称为定了一系列标准，称为IEEE 802IEEE 802标准标准 1、IEEE 802 参考模型参考模型1）LAN只是一个计算机通信网，不存在路由选择只是一个计算机通信网，不存在路由选择问题，因此局域网可以不要网络层。问题，因此局域网可以不要网络层。课件制作人：沈红2）为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，准，802 委员会就将局域网的数据链路层拆成两个委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层：子层：逻辑链路控制逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子子层层媒体接入控制媒体接入控制 MAC (Mediu

5、m Access Control)子层。子层。 与接入到传输媒体有关的内容都放在与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子子层，而层，而 LLC 子层则与传输媒体无关，不管采用何子层则与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对种协议的局域网对 LLC 子层来说都是透明的子层来说都是透明的 课件制作人：沈红3）IEEE802参考模型（包括对传输媒体和拓扑参考模型（包括对传输媒体和拓扑结构的规格说明）结构的规格说明）课件制作人：沈红 OSI参考模型与参考模型与IEEE 802参考模型之间的对应参考模型之间的对应关系关系 课件制作人：沈红4）物理层的主要功能：）物理层的主要功能： 信号的编码与译码，

6、信号的编码与译码， 前同步位的产生与去除，前同步位的产生与去除， 比特的传输与接收比特的传输与接收5）数据链路层：）数据链路层： 分为分为MAC子层和子层和LLC子层。功能包括：子层。功能包括： 提供一个或多个服务访问点（提供一个或多个服务访问点（SAP）。）。SAP是两个是两个相邻层之间的逻辑接口。相邻层之间的逻辑接口。 发送时将数据组装成带有地址和差错检测段的帧。发送时将数据组装成带有地址和差错检测段的帧。 接收时拆卸帧，执行地址识别和差错检测。接收时拆卸帧，执行地址识别和差错检测。 管理链路上的通信。管理链路上的通信。课件制作人：沈红 MAC MAC子层支持数据链路功能，并为子层支持数据

7、链路功能，并为LLCLLC子层提子层提供服务。供服务。 LLCLLC子层的子层的LLCLLC帧与帧与MACMAC子层的子层的MACMAC帧的关系帧的关系 课件制作人：沈红2、IEEE 802标准的内容标准的内容IEEE 802.1 基本介绍和接口原语定义；基本介绍和接口原语定义；802标准概述、体系结标准概述、体系结构和网络互连，以及网络管理和性能测量。构和网络互连，以及网络管理和性能测量。IEEE 802.2 定义了定义了LLC子层协议。子层协议。IEEE 802.3 定义了总线型网络的介质访问控制协议定义了总线型网络的介质访问控制协议CSMA/CD及物理层技术规范。及物理层技术规范。IEE

8、E 802.4 定义了令牌总线（定义了令牌总线（Token Bus）网络）网络MAC子层协子层协议及物理层技术规范。议及物理层技术规范。IEEE 802.5 定义了令牌环（定义了令牌环（Token Ring）网络）网络MAC子层协议子层协议及物理层技术规范。及物理层技术规范。IEEE 802.6 定义了城域网（定义了城域网（MAN）的）的MAC子层协议及物理层子层协议及物理层技术规范。技术规范。IEEE 802.7 定义了宽带网络技术，为其他分委员会提供宽带定义了宽带网络技术，为其他分委员会提供宽带网络技术建议。网络技术建议。IEEE 802.8 定义了光纤网络技术，为其他分委员会提供光纤定义

9、了光纤网络技术，为其他分委员会提供光纤网络技术建议。网络技术建议。IEEE 802.9 定义了语音及数据综合局域网（定义了语音及数据综合局域网（IVD LAN）的）的MAC子层协议及物理层技术规范。子层协议及物理层技术规范。课件制作人：沈红 IEEE 802.10 定义了局域网安全技术规范。定义了局域网安全技术规范。 IEEE 802.11 定义了无线局域网技术的定义了无线局域网技术的MAC子层协议子层协议及物理层技术规范。及物理层技术规范。 IEEE 802.12 定义了定义了100VG-Any LAN局域网的局域网的MAC子层协议，用以描述交换式局域网标准，定义子层协议，用以描述交换式局域

10、网标准，定义100Mbit/s高速以太网按需优先的介质接入控制协议。高速以太网按需优先的介质接入控制协议。 IEEE 802.14 定义了电缆电视（定义了电缆电视（CATVCable Television）宽带通信技术标准。）宽带通信技术标准。 IEEE 802.15 定义了无线私人网（定义了无线私人网（WPANWireless Personal Area Network）的技术标准。）的技术标准。 IEEE 802.16 定义了宽带无线访问标准。定义了宽带无线访问标准。 在这些标准中，在这些标准中，IEEE802.3标准最为常用，但随着标准最为常用，但随着无线技术的快速发展，无线技术的快速发

11、展，IEEE 802.15标准、标准、IEEE 802.11标准以及标准以及IEEE 802.16标准等都在无线局域网和无线传标准等都在无线局域网和无线传感器网络中得到越来越多的应用。感器网络中得到越来越多的应用。课件制作人：沈红4.2.2 逻辑链路控制逻辑链路控制LLC子层子层1、服务访问点（、服务访问点（Service Access Point ，SAP）q逻辑链路控制子层的服务访问点逻辑链路控制子层的服务访问点 （SAP）m网络中的寻址分两步：网络中的寻址分两步：用用MAC帧中的地址（物理地址）找到主机帧中的地址（物理地址）找到主机用用LLC帧中的地址（帧中的地址（SAP地址）找到要通信

12、的进程地址）找到要通信的进程mLLC的复用功能的复用功能多个多个SAP可以复用一个数据链路：可以复用一个数据链路：LLC的复用功能的复用功能一个一个SAP在一个时间只能为一个用户使用在一个时间只能为一个用户使用课件制作人：沈红 局域网通信中的局域网通信中的MAC地址与地址与SAP地址地址 课件制作人：沈红2、LLC子层所提供的服务子层所提供的服务 LLC1：不确认的无连接服务，特别适用于广不确认的无连接服务，特别适用于广播和多播播和多播 LLC2：面向连接的服务，局域网中不常用面向连接的服务，局域网中不常用 LLC3：带确认的无连接服务，令牌总线网中带确认的无连接服务，令牌总线网中 LLC4：

13、即高速传送服务，为城域网专用，其速即高速传送服务，为城域网专用，其速率可以达到率可以达到155Mbit/s。3、LLC PDU的帧格式的帧格式课件制作人：沈红LLCLLC帧及前帧及前3 3个字段的具体结构个字段的具体结构 课件制作人：沈红局域网对局域网对 LLC 子层子层是透明的是透明的 局 域 网网络层物理层站点 1网络层物理层逻辑链路控制LLCLLC媒体接入控制MACMAC数据链路层站点 2课件制作人：沈红以后一般不考虑以后一般不考虑 LLC 子层子层 由于由于 TCP/IP TCP/IP 体系经常使用的局域网是体系经常使用的局域网是 DIX DIX Ethernet V2 Etherne

14、t V2 而不是而不是 802.3 802.3 标准中的几种局域标准中的几种局域网，因此现在网，因此现在 802 802 委员会制定的逻辑链路控制子委员会制定的逻辑链路控制子层层 LLCLLC（即（即 802.2 802.2 标准）的作用已经不大了。标准）的作用已经不大了。 很多厂商生产的适配器上就仅装有很多厂商生产的适配器上就仅装有 MAC MAC 协议而协议而没有没有 LLC LLC 协议。协议。 课件制作人：沈红4.2.3 媒体接入控制媒体接入控制MAC子层子层 网络接口板又称为网络接口板又称为通信适配器通信适配器(adapter)或或网络网络接口卡接口卡 NIC (Network In

15、terface Card)，或，或“网网卡卡”。 适配器的重要功能：适配器的重要功能：进行串行进行串行/ /并行转换。并行转换。对数据进行缓存。对数据进行缓存。在计算机的操作系统安装设备驱动程序。在计算机的操作系统安装设备驱动程序。实现以太网协议。实现以太网协议。 编码和译码编码和译码课件制作人：沈红计算机通过适配器计算机通过适配器和局域网进行通信和局域网进行通信 硬件地址硬件地址至局域网至局域网适配器适配器（网卡（网卡）串行通信串行通信CPU 和和存储器存储器生成发送的数据生成发送的数据处理收到的数据处理收到的数据把帧发送到局域网把帧发送到局域网从局域网接收帧从局域网接收帧计算机计算机IP

16、地址地址并行并行通信通信课件制作人：沈红 在局域网中，硬件地址又称为物理地址或在局域网中，硬件地址又称为物理地址或MACMAC地址地址 1、MAC帧中的帧中的EUI-48硬件地址硬件地址 IEEE IEEE 的的注册管理机构注册管理机构 RAC RAC 负责向厂家分配地址字段的负责向厂家分配地址字段的前三个字节前三个字节( (即高位即高位 24 24 位位) )。 地址字段中的后三个字节地址字段中的后三个字节( (即低位即低位 24 24 位位) )由厂家自行指由厂家自行指派，称为派，称为扩展标识符，（机构惟一标识符扩展标识符，（机构惟一标识符OUIOUI、扩展标识、扩展标识符）符）必须保证生

17、产出的适配器没有重复地址。必须保证生产出的适配器没有重复地址。 一个地址块可以生成一个地址块可以生成2 22424个不同的地址。这种个不同的地址。这种 48 48 位地位地址址称为称为 MAC-48MAC-48，它的通用名称是，它的通用名称是EUI-48EUI-48。 “MACMAC地址地址”实际上就是适配器地址或适配器标识符实际上就是适配器地址或适配器标识符EUI-48EUI-48。课件制作人：沈红2、MACMAC地址中的单播和组播地址中的单播和组播 IEEEIEEE规定地址字段的第一个字节的最低位为规定地址字段的第一个字节的最低位为I/GI/G比特。比特。I/GI/G表示表示Individ

18、ual/GroupIndividual/Group。 当当I/GI/G比特为比特为0 0时，地址字段表示一个单一站时，地址字段表示一个单一站地址。地址。 当当I/GI/G比特为比特为1 1时，地址字段表示多站地址，时，地址字段表示多站地址，用来进行多播用来进行多播 3、高位顺序与低位顺序、高位顺序与低位顺序 IEEE制订的二进制制订的二进制EUI-48地址有两种不同的地址有两种不同的字节顺序记法。字节顺序记法。课件制作人：沈红 802.5标准和标准和802.6标准：将每一个字节的高位写标准：将每一个字节的高位写在最左边在最左边 802.3标准和标准和802.4标准：将每一个字节的高位比标准：将

19、每一个字节的高位比特写在最右边特写在最右边 课件制作人：沈红 地址字段中第地址字段中第1 1个字节的次低位规定为个字节的次低位规定为G/LG/L比特，比特，表示表示Global/LocalGlobal/Local。当。当G/LG/L比特为比特为1 1时是全球管理。时是全球管理。当地址字段的当地址字段的G/LG/L比特为比特为0 0时是本地管理，这时用时是本地管理，这时用户可任意分配网络上的地址户可任意分配网络上的地址 。4、两种不同的、两种不同的MAC帧格式帧格式 常用的以太网常用的以太网MACMAC帧格式有两种标准帧格式有两种标准 ：DIX Ethernet V2 DIX Ethernet

20、V2 标准标准IEEE IEEE 的的 802.3 802.3 标准标准 最常用的最常用的 MAC MAC 帧是帧是以太网以太网 V2 V2 的格式的格式。课件制作人：沈红以太网 MAC 帧物理层MAC层10101010101010 10101010101010101011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 数据报以太网的以太网的 MAC 帧格式帧格式 课件制作人：沈红MAC 帧帧物理层物理层MAC 层层IP 层层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

21、以太网以太网 V2 的的 MAC 帧格式帧格式目的地址字段目的地址字段 6 字节字节课件制作人：沈红MAC 帧物理层MAC 层IP 层目的地址源地址类型数 据FCS6624字节46 1500IP 数据报以太网以太网 V2 的的 MAC 帧格式帧格式源地址字段 6 字节课件制作人：沈红MAC 帧物理层MAC 层IP 层目的地址源地址类型数 据FCS6624字节46 1500IP 数据报以太网以太网 V2 的的 MAC 帧格式帧格式类型字段 2 字节类型字段用来标志类型字段用来标志上一层上一层使用的是什么协议，使用的是什么协议，以便把收到的以便把收到的 MAC 帧的数据上交给上一层的这个协议。帧的

22、数据上交给上一层的这个协议。 课件制作人：沈红MAC 帧物理层MAC 层IP 层目的地址源地址类型数 据FCS6624字节46 1500IP 数据报以太网以太网 V2 的的 MAC 帧格式帧格式数据字段 46 1500 字节数据字段的正式名称是数据字段的正式名称是 MAC 客户数据字段客户数据字段最小长度最小长度 64 字节字节 18 字节的首部和尾部字节的首部和尾部 = 数据字段的最小长度数据字段的最小长度 课件制作人：沈红MAC 帧物理层MAC 层IP 层目的地址源地址类型数 据FCS6624字节46 1500IP 数据报以太网以太网 V2 的的 MAC 帧格式帧格式FCS 字段字段 4 字节字节当传输媒体的误码率为当传输媒体的误码率为 1 10 8 时，时，MAC 子层可使未检测到的差错小于子层可使