三级网洛局域网课件

●IEEE802.3ETHERNET●IEEE802.5TOKENRING●IEEE802.4TOKENBUS●网桥局域网(LAN)概述局域网的定义

在小区域范围内使多种数据通信设备连在一起进行资源共享的通信网络。(IEEE802)

1.计算机通信网;

2.通信设备含计算机、终端、传真机等;

3.覆盖地理范围小，不超过几十km。覆盖范围小 房间、建筑物、园区范围高传输速率 10Mbps～1000Mbps低误码率10-8～10-10采用总线、星形、环形拓扑双绞线、同轴电缆、光纤为一个单位所拥有，自行建设，不对外提供服务各站为平等关系而不是主从关系

能进行广播或多播hubhubhubSwitchServerfarmstationstationsstationsLAN典型拓扑结构总线型/树型:所有结点都直接连接到共享信道星型:所有结点都连接到中央结点环型:结点通过点到点链路与相邻结点连接BusStarRingABCCADCBABCATLAN参考模型IEEE802委员会制定1、物理层：透明传输位流，规定信号编码、传输媒体、拓扑结构及数据率2、数据链路层：流量控制、寻址、排序、差错控制等功能3、IEEE802标准没有单独设立网络层。4、高层：局域网的高层尚未定义，一般由网络操作系统（NOS）来实现，如Unix、WindowsNT、Netware等。LAN参考模型网络层数据链路层物理层逻辑链路控制LLC媒体访问控制MAC

高层OSIIEEE802物理层（）（）（）服务访问点SAP由NOS来实现主要的LAN标准

802.1概述、体系结构、网络互连802.2LLC（逻辑链路控制）802.3CSMA/CD（以太网）802.4TokenBus（令牌总线）802.5TokenRing（令牌环）802.6分布队列双总线DQDB--MAN标准802.7宽带技术

802.8FDDI（光纤分布数据接口）802.9综合话音数据局域网802.10可互操作的局域网的安全802.11无线LAN信道共享技术

接入方法

集中式控制：轮询，主机按顺序逐个 询问各站是否有数据要发送分散式控制：令牌环网，传递令牌，获得令牌才有权发送数据随机接入：站点可随时发送数据，争用信道，易冲突受控接入

1、通过集中器或复用器连接特点：附加设备，集中控制接入方法：顺序扫描查询，或使用中断技术2、通过多点接入技术特点：一条公用信道连接所有主机，按协议分配信道通过复用器或集中器连接主机前端机MUXMMMMMUXTCTTTTT随机接入技术:CSMA和CSMA/CDCSMA：载波监听多点访问工作原理：发送前监听。附加硬件装置，每个站点在发送数据之前要监听信道上是否有数据在传送。若有，则此站暂停发送，等待一段时间后重试载波监听策略：非坚持CSMA：一旦监听到信道忙，就不再监听；延迟一个随机时间后再次监听。坚持CSMA：监听到信道忙时，仍继续监听，直到信道空闲

1-坚持CSMA：一听到信道空闲就立即发送数据（以概率1发送）p-坚持CSMA：听到信道空闲时，以概率p发送数据， 即以概率1-p延迟一段时间后再发送

性能：轻载时，1坚持CSMA吞吐量最大；重载时，非坚持CSMA吞吐量最大。缺点：由于传播时延的存在，冲突不可避免坚持CSMA：站A站BB监听到信道空闲，发送A监听到信道空闲发送为A、B之间的传播时延CSMA/CD：带冲突检测的载波监听多点访问

退避算法：以截断二进制指数类型，来决定重发时延从0,1,2,...,2k-1中随机取一个数r，重发时延=r基本重发时延其中k=min[重发次数，10]动态退避算法

工作原理：边发送边监听。若监听到冲突，则冲突双方都立即 停止发送。信道很快空闲，从而提高效率。1-坚持的：监听到信道空闲就立即发送数据，并继续监听；若监听到冲突，则立即放弃发送站点检测到冲突后，往往发送人为干扰信号，强化冲突，以通知其他站点Ethernet和IEEE802.31、70年代中期由XeroxPaloAltoResearchCenter(BobMetcalfe)提出，数据率为2.94M，称为Ethernet（以太网）。2、经DEC,IntelandXerox公司改进为10M标准(DIX标准)。3、1985年定名为IEEE802.3，即使用1坚持的CAMA/CD协议的LAN标准，数据率从1M到10M(现已发展到1000M)，支持多种传输媒体。4、Ethernet是指基带总线LAN。5、Ethernet和IEEE802.3的帧格式不同。IEEE802.3规范传统以太网10M802.3——同轴电缆Ethernet802.3a——细缆Ethernet802.3i——双绞线802.3j——光纤快速以太网FE100M802.3u——双绞线，光纤千兆以太网GE1000MIEEE802.3z——屏蔽短双绞线、光纤IEEE802.3ab——双绞线802.3布线介质标准10Base5粗同轴10Base2细同轴10BaseT双绞线10BaseFMMF100BaseT双绞线100BaseFMMF/SMF1000BaseX屏蔽短双绞线/MMF/SMF1000BaseT双绞线数据率（Mbps）基带或宽带Base，Broad段最大长度（百米）或介质类型（T，F，X）10

Base

510BASE2细同轴电缆，可靠性稍差

BNCT型接头连接

无需插入电缆

用于办公室LAN

总线型拓扑细缆BNC接头NIC段最大长度185m每段最多站点数30两站点间最短距离0.5m网络最大跨度925m10BASET双绞线介质（UTP）以Hub（集线器）为中心节点。Hub－多端口转发器。拓扑结构为星形，逻辑上仍然是总线形。转发器/中继器的作用：将信号放大并整形后再转发，消除信号传输的失真和衰减。转发器/中继器/HUB——物理层设备(工作在物理层)。用于小型LAN。NIChub段最大长度100m10BASEF

使用光纤进行长距离连接，最适于建筑物间的连接。星形拓扑结构10Broad36

使用75电缆连接，拓扑结构为树形用于宽带LAN收发器的特点从计算机经收发器电缆得到数据向同轴电缆发送，或反过来，从同轴电缆接收数据经收发器电缆送给计算机；检测在同轴电缆上发生的数据帧的冲突；在同轴电缆和电缆接口的电子设备之间进行电气隔离；当收发器或所连接的计算机出故障时，保护同轴电缆不受其影响。集线器的特点

●使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各工作站仍然共享逻辑上的总线，而使用的还是CSMA/CD协议。

●一个集线器有许多端口，每个端口通过RJ-45插座用两对双绞线与一个工作站上的网卡相连。因此，一个集线器很像一个多端口的转发器。

●集线器的每个端口都具有发送和接收数据的功能。

●当某个端口收到信号时，立即向其他端口转发。若多个端口同时有信号输入，则所有端口都收不到正确信号。

交换机的两种用法(以10Mbps网络交换机为例)(1)

端口下接站点：站点独占10Mbps带宽(2)

端口下接网段：网段中所有站点共享10Mbps带宽共享10M独享10M共享10M独享10M网络交换机SwitchHUBHUB虚拟LAN（VLAN）：逻辑工作组HUBHUBHUBHUBA1A2A3A4B1B2B3C1C2C3VLAN1VLAN2VLAN3VLAN中某站发出的广播只有同一虚拟网内的站点才能收到IEEE802.5标准：令牌环令牌环的组成拓扑结构：点到点链路连接，构成闭合环传输媒体：STP、光纤，速率4/16Mbps；最多站点数：250，信号采用曼彻斯特编码ABDC站点单向环TokenRing/802.5的操作1）谁可以发送帧，是由一个沿着环旋转的称为“令牌”（TOKEN）的特殊帧来控制的。只有拿到令牌的站可以发送帧，而没有拿到令牌的站只能等待。2）拿到令牌的站将令牌转变成访问控制头，后面加挂上自己的数据进行发送。3）数据帧通过任何一个站点(除源站点外)时，该站点都要把帧的目的地址和本站地址相比较：a)如果地址相符合，则将帧拷贝到接收缓冲器，供高层软件处理，同时将帧送回环中；b)如果地址不符合，则直接将帧送回环中。4）数据循环一周后由发送站回收。即发送的帧在环上循环一周后再回到发送站时，发送站将该帧从环上移去，同时再放一个空令牌到环上，使其余的站点能获得发送帧的许可权。TokenRing/802.5的操作举例AT=0TAT=0TAT=1TDataCTDataCTDataCTDataCData（a）（b）（c）帧循环一圈后A将数据帧回收并放出空令牌A有数据要发送，它抓住空令牌A将令牌修改为数据帧，并加挂数据IEEE802.4：令牌总线特点：物理上是总线网，逻辑上是令牌网传输机制为以太网和令牌环的结合：物理传输采用广播方式；介质访问控制采用令牌方式。局域网的扩展：网桥LAN互连的必要性：地域限制、负载问题、可靠性问题、互通问题、安全问题、性能/价格比高于WANLAN互连的困难：帧格式不同、传输速率不同、最大帧长不同LAN互连的实现：中继器/HUB－在物理层上实现互联网桥－工作在数据链路层的一种网络互联设备，在互联的LAN之间实现帧的存储和转发用网桥实现多个网段互连hub10Base2-细缆Ethernet10Base5粗缆Ethernet10BaseT-双绞线routerserverhub网桥网段3网段410Base5粗缆Ethernet网段1网段2网桥的基本原理

LAN通过网桥构成扩展性网络

网桥是数据链路层设备，作用在MAC子层上

网桥采用存储、转发方式，需要有足够缓存

网桥有寻址和路由选择能力网桥的工作过程端口管理软件网桥协议实体站表站地址端口ABCDE11122缓冲区端口1端口2网桥ABEDC(1)接收帧(2)缓存(3)查表(4)丢弃发往同LAN的帧；否则转发到相应端口仅在同一个网段中通信的帧，不会被网桥转发到另一个网段去，因而不会加重整个网络的负担。网桥的优点

●过滤通信量。网桥使局域网同网段的各工作站之间的通信量局限在本网段的范围内，而不会经过网桥流到其它的网段去。可减轻局域网的负荷。转发器由于没有智能，无过滤功能。转发器对所有的帧一律转发。从层次上看，转发器工作在物理层，而网桥工作在链路层的MAC子层。●扩大了物理范围，也增加了整个局域网上工作站的最大数目。●可使用不同的物理层。●可互连不同类型的局域网。●提高了可靠性。当网络出现故障时，一般只影响个别网段。●性能得到改善网桥的缺点由于网桥对接收的帧要先存储和查找站表，然后才转发。时延增加在MAC子层没有流量控制功能，重载时会丢失帧不能防止广播风暴（广播消息仍会泛滥到网桥所连接的各个网段。网桥只适合于用户数不太多和通信量不太大的局域网）具有不同MAC子层的网段桥接在一起时，网桥在转发一个帧之前，必须修改帧的某些字段的内容，适合另一个MAC子层的要求。这也需要耗费时间。IEEE802.1透明网桥特点：由网桥决定路由选择，网桥和路由对各站点透明选路方法：网桥收到来自LANx的帧，查站表.若目的LAN=LANx，则丢弃此帧.若目的LAN在站表中，则向目的LAN转发.若目的LAN不在站表中，则用洪泛法（即向除x之外的所有端口）转发站表建立方法：在转发过程中逆向学习如果网桥B1从端口2收到来自E的帧，就可以知道以后给E的帧都向端口2转发B2BDCE123B1A12实现前提：假定LAN和网桥构成支撑树，即任意两个LAN之间只有一条通路无环路支撑树算法：以序号最小的网桥为根，按照最短路径， 动态求出支撑树透明网桥的优点：容易配置、安装，无需管理缺点：不能充分利用全部资源；不能保证最佳路由网桥工作原理归纳为：学习源地址，丢弃本网段帧，转发异网段帧，广播未知帧。注：网络交换机工作原理与网桥类似——可看成是一个多端口的高速网桥（工作在链路层上）支撑树的构成

LAN2

ALAN3BC

LAN4

DLAN1

EFLAN5A

LAN2

LAN3GB

LAN1

LAN4

DLAN5E支撑树算法：以序列号最小的网桥为根，按照最短路径，动态求出支撑树，保证任意两个LAN之间只有一条通路，无环路网络配置中的冗余易产生“兜圈子”问题“兜圈子”问题B2B1ALAN1LAN2F目的地址未知，采用洪泛法转发F２F１F３源站选路网桥特点：由源站负责路由选择，路由信息放在帧首

选路方法：源站向目的站发送探测帧，该帧在扩展的LAN中沿所有可能路由传送；每个探测帧都记录下它所经过的路由；这些探测帧在到达目的站后，再沿各自的路由返回源站；由源站选择其中的最佳路由，作为发送帧中的路由信息图中，B到E的路由信息列表为“B1,L2,B2,L4”，跟随数据从B站发送ABCDEFB1B2LAN1LAN2LAN3LAN4

路由信息为网桥号、LAN号相间的序列两种网桥的比较透明网桥源站选路网桥服务类型无连接面向连接对源站的透明性完全透明不透明配置、管理自动配置，容易管理人工方法选择的路由次佳最佳目的地确定方法逆向学习探测帧故障处理及拓扑变化网桥负责主机负责复