数据链路层以太网扩展

数据链路层以太网扩展第1页/共114页3.8以太网的扩展扩展的基本概念；不同层次的扩展；物理层；数据链路层；第2页/共114页扩展的原因；站点数目和覆盖距离；扩展的手段：中继器/HUB——在物理层上实现互连；网桥/交换机——在链路层上实现互连；路由器——在网络层上实现互连；扩展时要考虑的因素；选用不同的设备，决定了扩展后的网络性能；

3.8.1基本概念3.8以太网的扩展第3页/共114页冲突域的概念；在网络内部，数据分组产生和发生冲突的这样一个区域称为冲突域；在同一个冲突域中的每一个节点都能收到所有被发送的帧。即是同一时间内只能有一台设备发送信息的范围。广播域的概念；由所有能看到同一个广播数据帧的设备组成；网络中能接收任一设备发出的广播帧的所有设备的集合。如果一个站点发出一个广播帧，所有能接收到这个广播帧的设备范围称为一个广播域。不同层次的扩展（互连）设备与两者的关系；决定了扩展前后网络性能的变化；3.8.1基本概念3.8以太网的扩展第4页/共114页一层设备：如转发器，Hub等；扩大冲突域；所有的共享介质环境都是冲突域；二层设备：如网桥和交换机等；能隔离冲突域，但扩大广播域；交换机的每个端口就是一个冲突域；三层设备：如路由器；默认路由器隔离冲突域和广播域；3.8.1基本概念3.8以太网的扩展第5页/共114页不同层次的互连设备与冲突域的概念HubSwitch总线网3.8.1基本概念3.8以太网的扩展Hub第6页/共114页不同层次的互连设备与冲突域的概念e0e1HubSwitchRouter3.8.1基本概念3.8以太网的扩展第7页/共114页转发器的连接：两端口的设备；转发器工作在物理层，不了解帧格式，也没有物理地址；不进行存储——信号延迟小不检查错误——会扩散错误不对信息进行任何过滤可进行介质转换——如UTP转换为光纤用中继器连接的多个网段是一个冲突域转发器工作原理；转发器检测到一端电缆中有比特流传来时，它便转发一个放大的比特流到另一端电缆(简单的放大功能）一个转发器能把一个以太网的有效连接距离扩大一倍；3.8.2用物理层设备扩展3.8以太网的扩展转发器第8页/共114页扩展后的最大作用距离：2.8KM3.8.2用物理层设备扩展3.8以太网的扩展转发器第9页/共114页3.8.2用物理层设备扩展3.8以太网的扩展集线器工作在物理层，是一个多端口的转发器；功能：在网段之间复制比特流，信号整形和放大集线器上的端口类型；用于连接节点（工作站或服务器）的普通RJ-45端口，这类端口的数目一般有：4、8、12、16或24个等。级联端口Up-Link第10页/共114页线段长度（网络设备到集线器或集线器到集线器）不能超过100m。网络上连接设备的总数不能超过1024台。多集线器的级联必须遵循5-4-3规则多集线器的级联3.8以太网的扩展3.8.2用物理层设备扩展第11页/共114页多集线器的级联方法

第12页/共114页用HUB进行扩展3.8.2用物理层设备扩展3.8以太网的扩展集线器第13页/共114页①任意一条通路上的网段数目不能超过5个。②任意一条通路上最多可以串联4个集线器。③最多只能有3个集线器可以连接网络设备。多集线器的级联必须遵循5-4-3规则。3.8.2用物理层设备扩展3.8以太网的扩展集线器第14页/共114页链路电缆段5-4-3规则示例3.8.2用物理层设备扩展3.8以太网的扩展集线器第15页/共114页某大学有三个系，各自有一个局域网；三个独立的冲突域一系二系三系冲突域冲突域冲突域3.8.2用物理层设备扩展3.8以太网的扩展集线器第16页/共114页一系三系二系主干集线器一个更大的冲突域冲突域用集线器组成更大的局域网都在一个冲突域中3.8.2用物理层设备扩展3.8以太网的扩展集线器第17页/共114页网桥也是连接两个网段的设备；网桥工作在数据链路层，它根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发；具有过滤帧的功能；当网桥收到一个帧时，并不是向所有的端口转发此帧，而是先检查此帧的目的MAC地址，然后再确定是否要转发；3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展网桥第18页/共114页网桥的内部结构站表端口管理软件网桥协议实体端口1端口2缓存①②③网段B网段A1112①③⑤2②④⑥2站地址端口网桥网桥④⑤⑥3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展网桥第19页/共114页扩大了物理范围；过滤通信量；提高了可靠性；可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率（如10Mb/s和100Mb/s以太网）的局域网；3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展网桥第20页/共114页用网桥连接多个不同的网段3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展网桥第21页/共114页用户层IPMAC站1用户层IPMAC站2物理层网桥1网桥2AB①②③④⑤⑥⑦⑧⑨用户数据IP-HMAC-HMAC-TDL-HDL-T①⑨②⑧③④⑥⑦⑤物理层DLRMAC物理层物理层DLRMAC物理层物理层LANLAN两个网桥之间还可使用一段点到点链路LANLAN网桥1网桥2AB站1站2第22页/共114页B2B1冲突域冲突域冲突域ABCDEF网桥使各网段成为隔离开的冲突域

3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展网桥第23页/共114页存储转发增加了时延；具有不同MAC子层的网段桥接在一起时时延更大；在MAC子层并没有流量控制功能；网桥只适合于用户数不太多(不超过几百个)和通信量不太大的局域网，否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞；所谓的广播风暴；

3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展网桥3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展第24页/共114页集线器在转发帧时，不对传输媒体进行检测；网桥在转发帧之前必须执行CSMA/CD算法；若在发送过程中出现碰撞，就必须停止发送和进行退避；在这一点上网桥的接口很像一个网卡，但网桥却没有网卡；

由于网桥没有网卡，因此网桥并不改变它转发的帧的源地址；3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展网桥与集线器的区别第25页/共114页两种常见的网桥透明网桥源站选路网桥3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展网桥第26页/共114页目前使用得最多的网桥是透明网桥(transparentbridge)；“透明”是指局域网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥，因为网桥对各站来说是看不见的。透明网桥是一种即插即用设备，其标准是IEEE802.1D。3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展透明网桥第27页/共114页透明网桥的工作特点透明网桥是由各网桥自己来决定路由选择，而局域网上的各站都不管路由选择；网桥做出路由决定的根据是网桥中的站表，站表是逐渐建立起来的；（学习功能）3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展透明网桥第28页/共114页站地址：登记收到的帧的源MAC地址；端口：登记收到的帧进入该网桥的端口号；时间：登记收到的帧进入该网桥的时间；转发表中的MAC地址是根据源MAC地址写入的，但在进行转发时是将此MAC地址当作目的地址；如果网桥现在能够从端口x收到从源地址A发来的帧，那么以后就可以从端口x将帧转发到目的地址A；网桥在转发表中登记以下三个信息：

3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展透明网桥第29页/共114页第30页/共114页地址接口B2B1ABCDEF1212地址接口…………B1B→AA→BA1F→CF2A→BA1F→CF2转发表的建立过程举例透明网桥3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展第31页/共114页透明网桥使用了支撑树算法为了避免产生转发的帧在网络中不断地兜圈子。

局域网2局域网1网桥2网桥1

AFF2④F1③不停地兜圈子①②A发出的帧⑤网桥1转发的帧⑥网桥2转发的帧网络资源白白消耗了3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展透明网桥3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展透明网桥3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展第32页/共114页每隔几秒钟每一个网桥要广播其标识号(由生产网桥的厂家设定的一个惟一的序号)和它所知道的其他所有在网上的网桥；支撑树算法选择一个网桥作为支撑树的根(例如，选择一个最小序号的网桥)，然后以最短路径为依据，找到树上的每一个结点；当互连局域网的数目非常大时，支撑树的算法很花费时间。这时可将大的互连网划分为多个较小的互连网，然后得出多个支撑树；3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展透明网桥第33页/共114页源站选路(sourceroute)网桥在发送帧时将详细的路由信息放在帧的首部中，用于令牌网；路由的确定；源站以广播方式向欲通信的目的站发送一个发现帧，每个发现帧都记录所经过的路由；发现帧到达目的站时就沿各自的路由返回源站；源站在得知这些路由后，从所有可能的路由中选择出一个最佳路由；3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展源站选路网桥第34页/共114页两种网桥的比较

透明网桥源站选路网桥无连接的面向连接的

透明的不透明的不需管理人工管理不是最佳路由可以达到最佳路由初始化时间长，初始化在各站进行有时甚至无法实现可靠性高，适应性好故障点难找复杂简单，但各站要计算路由选择3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展网桥第35页/共114页1990年问世的交换式集线器(switchinghub)，可明显地提高局域网的性能；交换式集线器常称为以太网交换机(switch)或第二层交换机；以太网交换机工作在数据链路层，通常都有十几个端口，以太网交换机实质上就是一个多端口的网桥；3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展交换机第36页/共114页以太网交换机的每个端口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式；交换机能同时连通许多对的端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无碰撞地传输数据；以太网交换机由于使用了专用的交换结构芯片，其交换速率就较高；以太网交换机的特点3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展交换机第37页/共114页交换机工作基本原理；其拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵；所有端口都挂接在这条背部总线上；控制电路收到数据包以后，进行查表，确定目的端口；若查不到，则通过广播；之后学习，保存MAC地址到表中；将数据包通过内部交换矩阵传送到目的端口；3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展交换机第38页/共114页背板带宽标志了交换机总的数据交换能力；是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量；计算方法；线速的背板带宽；计算公式：端口数*相应端口速率*2（全双工模式）；背板带宽资源的利用率与交换机的内部交换结构有关;3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展交换机第39页/共114页交换结构交换（结构）网络：能实现各个用户间话路接续的四通八达的信息通路；能够根据用户的要求，通过控制部分的接续命令，建立主叫与被叫用户间的连接通路;从最早的人工到机电式到数字程控式；3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展交换机的工作原理第40页/共114页交换网络的分类机电式；步进制：属于直接控制；旋转制：属于间接控制；纵横制：属于间接控制；电子式（程控）；空分交换：由电子开关阵列构成的空分接线器（S型）；互连网络；时分交换：由存储器等电路构成的时分接线器（T型）；总线式；存储器；3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展交换机第41页/共114页交换结构I1I3I2O1O2存储器I1I3I2O1O2I1I3I2O1O2O3(a)通过存储器(c)通过互连网络(b)通过总线总线互连网络O3O3第42页/共114页共享内存结构；依赖中心交换引擎来提供全端口的高性能连接；交叉总线结构；可在端口间建立直接的点对点连接；混合交叉总线结构；将一体的交叉总线矩阵划分成小的交叉矩阵，中间通过一条高性能的总线连接;3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展交换机的交换结构第43页/共114页

它检测从以太网端口采集的数据帧的目的MAC地址，然后与系统内部的MAC地址表对比，MAC地址表中记录着网络中所有MAC地址与端口的对应信息，某一数据帧需要转发时，交换机根据该数据帧的目的MAC地址查找MAC地址表，得到该地址对应的端口，也即获知该MAC地址的设备是连接在交换机的哪个端口上，然后从该端口转发数据。如果找不到对应的记录，此时就要发送广播了。以太网交换机的工作原理3.8以太网的扩展第44页/共114页交换机的工作原理3.8以太网的扩展第45页/共114页1.最初交换机MAC地址表为空。交换机MAC地址学习3.8以太网的扩展3.8.3用链路层设备扩展第46页/共114页2.如果主机PC1发送数据帧给主机PC3,交换机生成了（M1，E0/3）记录，并加入到MAC地址表内。所以交换机是通过识别数据帧的源MAC地址学习MAC地址到端口的映射的。交换机MAC地址学习3.8以太网的扩展3.8.3用链路层设备扩展第47页/共114页3.循环步骤2，MAC地址表不断加入新的记录，直到MAC地址表记录完整为止。如此时主机PC1再次发送数据帧给PC3时，则直接将数据转发到E0/7端口，不再向其它端口转发数据帧。交换机MAC地址学习3.8以太网的扩展3.8.3用链路层设备扩展第48页/共114页交换机的数据交换方式直通式；检查该包的包头，获取包的目的地址，查表，把数据包直通到相应的端口，实现交换功能；存储转发式；先缓存，取出目的地址，查表，发送；碎片隔离式；转发前先检查数据包的长度是否够64个字节，以决定是否转发；3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展第49页/共114页直通交换原理图交换机数据交换方式3.8以太网的扩展3.8.3用链路层设备扩展第50页/共114页存储转发的原理图交换机数据交换方式3.8以太网的扩展3.8.3用链路层设备扩展第51页/共114页用交换机构建交换式以太网以交换机为主干的以太网；拓扑仍为星形结构；称为交换式以太网；可同时支持多个端口通信；具有其独特的带宽优势；区别于之前的共享式以太网；3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展第52页/共114页用交换机组网连接方式交换机的两种用法（以10Mbps为例）端口下接站点：站点独占10M的带宽；端口下接网段：网段中所有站点共享10M带宽；第53页/共114页用交换机组网连接方式交换式以太网的带宽优势：可建立多个并发通信；如8个端口可建立4对并发通信，总带宽=(8/2)×10Mbps=40Mbps；第54页/共114页共享式以太网和交换式以太网的区别3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展交换机第55页/共114页交换机扩展以太网的方式级联方式作用：同时扩展地理距离和端口数目；连接方式：普通端口互连用交叉电缆，用专用的级联端口Up-link连接普通端口用直通电缆；一般可自适应；堆栈方式作用：只扩展端口数目，同时扩展了系统的带宽连接方式：用专门的堆栈电缆进行连接；3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展第56页/共114页3.8.3用链路层设备扩展3.8以太网的扩展交换机第57页/共114页

虚拟局域网VLAN是指在局域网交换机里采用网络管理软件所构建的可跨越不同网段、不同网络、不同位置的端到端的逻辑网络。

VLAN是一个广播域，是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。实现虚拟工作组，使不同地点的用户就好像是在一个单独的LAN上那样通信。3.8.4VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）3.8以太网的扩展第58页/共114页一个VLAN就好像是一个孤立的网段，VLAN间不能直接通信，实现VLAN间互联必须借助于路由器。VLAN建立在网络交换机基础上虚拟局域网VLAN其实只是局域网给用户提供的一种服务，而并不是一种新型局域网；3.8.4VLAN3.8以太网的扩展第59页/共114页用交换机构建虚拟局域网VLAN3.8.4VLAN3.8以太网的扩展3.8.4VLAN3.8以太网的扩展第60页/共114页为什么要使用VLAN？便于进行网络的管理；

增强了网络安全性，可以建立自己的私有安全网络；

抑制广播数据的泛滥，使其不会溢出到另外的VLAN中；

减少了处理用户站点移动所带来的开销，在网络中添加、移动设备时，或设备的配置发生变化时，能够减轻网络管理人员的负担；3.8.4VLAN3.8以太网的扩展第61页/共114页两个分离的广播域HUBHUBHUBHUBSwitch财务室开发部财务室开发部合并广播域既有好处，但也带来了问题。不必要的广播流量会泛滥到整个广播域，同时也带来了安全性问题。开发部和财务室的计算机互相不能访问，流量完全隔离开发部和财务室的计算机互相可以访问，降低了安全性，广播流量会泛滥到整个广播域经交换机连接后变成一个广播域第62页/共114页划分VLAN后分割成两个广播域HUBHUBSwitch财务室开发部划分VLAN3.8.4VLAN3.8以太网的扩展第63页/共114页Switch当一个部门位于多个地点时，分隔的广播域设计会给布线带来很大困难。但用VLAN可很方便地解决这个问题。SwitchSwitchSwitch1楼3楼6楼VLAN1VLAN2VLAN3财务办公开发3.8.4VLAN3.8以太网的扩展第64页/共114页虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个4字节的标识符，称为VLAN标记(tag)，用来指明发送该帧的工作站属于哪一个虚拟局域网。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

1000000100000000VID2字节2字节插入4字节的VLAN标记4用户优先级CFI3.8.4VLAN3.8以太网的扩展第65页/共114页（1）硬件准备购买具有VLAN功能的局域网交换机。（2）软件准备VLAN是使用软件方式构建的逻辑网络，逻辑网络上的站点，可以不在一个物理网络上。当一个站点需要从一个逻辑网络转移到另一个逻辑网络时，不需要改变它的物理位置，只需要进行软件设置。建立VLAN的技术条件4.6.5虚拟局域网(续)第66页/共114页划分VLAN的方式根据端口进行划分；根据MAC地址进行划分；根据网络层的信息，如协议IP、IPX、IP子网进行划分；通过在交换机上进行软件配置实现3.8.4VLAN3.8以太网的扩展第67页/共114页按交换机端口号划分VLAN第68页/共114页按MAC地址划分VLAN第69页/共114页按IP地址划分VLAN第70页/共114页VLAN技术优点缺点根据端口分组易于理解和管理；是最常用的方法；在一个企业中，对于连接不同交换机的用户，可以创建用户的逻辑分组；可以连接集线器等支持共享介质的多用户网络，因而能够将两个或多个共享介质的网络分为一组当工作站移动到新的端口时，必须对用户进行配置；每个端口不能加入多个VLAN根据MAC地址分组由于MAC地址是内置的，当工作站移动时，不需要重新配置如果交换机的端口连接的几个MAC地址属于不同的VLAN，就会导致交换机的性能下降，因为正确过滤通信数据要求交换机进行过多的处理；VLAN成员关系与网络设备捆绑，就不能随意将一台计算机连接到网络中，使之成为VLAN中的一员；所有用户必须配置为至少在一个VLAN上；更换网卡后，VLAN要重新配置根据协议的网络层分组支持根据协议类型分组；一个端口能够加入多个VLAN；不需要帧标记；非常适合与IP子网结合（它能够根据IP子网设置VLAN，不必对每个用户进行单独的设置）必须读取数据包中的第三地址；不支持“非路由”协议，如NetBIOS根据IP广播包分组划分方式灵活、方便；可根据时间增加或减少VLAN成员交换机性能要求较高，配置也比较复杂根据规则分组配置最灵活；用户无需做任何改动实现较复杂；移动一个工作站，要重新配置交换机选择VLAN的划分方式第71页/共114页3.9高速以太网百兆以太网千兆以太网（吉比特以太网）万兆以太网（10吉比特以太网）其他类型的高速局域网或接口第72页/共114页1.百兆以太网(802.3u)物理层100Base-TX：两对UTP－5类或STP100Base-FX：两根光纤100Base-T4：4对UTP－3类/5类，3对用于传送，1对用于碰撞检测；工作方式：半双工：使用CSMA/CD，α保持不变，长度缩短一个网段的最大电缆长度减小到100m；全双工：不用CSMA/CD3.9高速以太网第73页/共114页2.千兆以太网(802.3z+802.3ab)物理层基于光纤通道（802.3z)1000Base-SX：短波长，光纤1000Base-LX：长波长，光纤1000Base-CX：STP；1000Base-T(802.3ab)：4对UTP－5类；工作方式：半双工：使用CSMA/CD，α保持不变，载波延伸技术分组突发技术全双工：不用CSMA/CD3.9高速以太网第74页/共114页3.万兆以太网(802.3ae)物理层局域网物理层LANPHY广域网物理层WANPHY工作方式：全双工：不用CSMA/CD3.9高速以太网第75页/共114页1Gb/s链路吉比特交换集线器百兆比特或吉比特集线器100Mb/s链路中央服务器吉比特以太网的配置举例

3.9高速以太网第76页/共114页100M10M10M100M吉比特以太网光结点汇接点1Gb/s1Gb/s高速汇接点GigaPoP以太网接入举例：光纤到大楼FTTB

3.9高速以太网第77页/共114页4.其他类型的高速局域网或接口

FDDI：100M，光纤使用光纤作为传输媒体的令牌环形网，双环结构高性能并行接口HIPPI：主要用于超级计算机与一些外围设备（如海量存储器、图形工作站等）的高速接口100VoiceANYATM3.9高速以太网第78页/共114页3.10无线局域网WLANWLAN(WirelessLAN)：使用无线通信技术进行网络连接的计算机局域网；WLAN的优点：安装部署灵活性好，不需要施工布线与设计,可以节省成本与时间；具有高移动性，通信范围不受环境条件的限制，接入方便；应用前景广，微软Windows操作系统已支持WLAN技术标准；3.10.1概述第79页/共114页WLAN的技术优势安装便捷覆盖范围广经济节约易于扩展传输速率高3.10无线局域网WLAN第80页/共114页覆盖范围1Gb/s100Mb/s10Mb/s1Mb/s100kb/s10kb/s用户数据率PANLANMANWAN802.15.4ZigBee802.15.1蓝牙802.15.3超宽带802.11g,a802.11b802.162G移动通信3G移动通信4G移动通信Wi-FiWiMAX几种无线网络的比较3.10无线局域网WLAN3.10.1概述第81页/共114页WLAN：室内无线解决方案10/100MbpsInternet10/100Mbps网络接入设备(如Router)APAP3.10无线局域网WLAN3.10.1概述第82页/共114页WLAN组件在WLAN中最常见的组件：笔记本电脑和工作站无线网卡无线网桥无线AP，天线无线路由器3.10无线局域网WLAN3.10.1概述第83页/共114页什么是AP无线AP（AccessPoint）：即无线接入点，它是用于无线网络的无线交换机，也是无线网络的核心。无线AP是移动计算机用户进入有线网络的接入点，主要用于宽带家庭、大楼内部以及园区内部，典型距离覆盖几十米至上百米，目前主要技术为802.11系列。大多数无线AP还带有接入点客户端模式（APclient），可以和其它AP进行无线连接，延展网络的覆盖范围。3.10无线局域网WLAN3.10.1概述第84页/共114页胖AP与瘦AP

区别胖AP瘦AP安全性单点安全，无整网统一安全能力统一的安全防护体系，AP与无线控制器间通过数字证书进行认证，支持2层、3层安全机制，具有IPSecVPN终结能力配置管理每个AP需要单独配置，管理复杂AP零配置管理，统一由无线控制器集中配置自动RF调节没有RF自动调节能力通过自动的RRM能力，自动调整包括信道、功率等无线参数，实现自动优化无线网络配置网络康复网络无法自恢复，AP故障会造成无线覆盖漏洞无需人工干扰，网络具有自康复能力，自动弥补无线漏洞，自动进行无线控制器切换容量容量小，每个AP独自工作可支持最大24个无线控制器堆叠，最大支持3600个AP无缝漫游漫游能力仅支持2层漫游功能，3层无缝漫游必须通过其他技术，如MobileIP技术实现，实现复杂，客户端需要安装相应软件支持2层、3层快速安全漫游，3层漫游通过基于瘦AP体系架构里的LWAPP隧道技术实现可扩展性无扩展能力方便扩展，对于新增AP无需任何配置管理一体化网络室内、室外AP产品需要分别单独部署，无统一配置管理能力统一无线控制器、无线网管支持基于集中式无线网络架构的室内、室外AP、MESH产品高级功能对于基于WiFi的高级功能，如安全、语音等支持能力很差。专门针对无线增值系统设计，支持丰富的无线高级功能，如安全、语音、位置业务、个性化页面推送、基于用户的业务/完全/服务质量控制等等网络管理能力管理能力较弱，需要固定硬件支持可视化的网管系统，可以实时监控无线网络RF状态，支持在网络部署之前模拟真实情况进行无线网络设计的工具。3.10无线局域网WLAN3.10.1概述第85页/共114页AP工作模式

AP可支持以下六种组网方式。AP模式，又被称为基础架构模式，点对点桥接模式。APClient客户端模式。无线中继模式。无线混合模式。3.10无线局域网WLAN3.10.1概述第86页/共114页WLAN拓扑类型在无线局域网WLAN中，主要网络结构只有两类：一种就是类似于对等网的Ad-Hoc结构；另一种则是类似于有线局域网中星型结构的Infrastructure结构。3.10无线局域网WLAN3.10.1概述第87页/共114页点对点Ad-Hoc结构

点对点Ad-Hoc对等结构就相当于有线网络中的多机（一般最多是3台机）直接通过网卡互联，信号是直接在两个通信端点对点传输的，3.10无线局域网WLAN3.10.1概述第88页/共114页基于AP的Infrastructure结构与有线网络中的星型交换模式差不多，也属于集中式结构类型，其中的无线AP相当于有线网络中的交换机，起着集中连接和数据交换的作用。特点主要表现在：网络易于扩展便于集中管理能提供用户身份验证等优势数据传输性能也明显高于Ad-Hoc对等结构。3.10无线局域网WLAN3.10.1概述第89页/共114页基于AP的Infrastructure结构AP和无线网卡还可针对具体的网络环境调整网络连接速率，以发挥相应网络环境下的最佳连接性能。理论上一个IEEE802.11b的AP最大可连接72个无线节点，实际应用中考虑到更高的连接需求，我们建议为10个节点以内。3.10无线局域网WLAN3.10.1概述第90页/共114页BSS(BasicServiceSet)基本服务集BSS(BasicServiceSet)基本服务集，是一个AP提供的覆盖范围，也称为微单元，同一台AP及数台工作站所组成的局域网。3.10无线局域网WLAN3.10.1概述第91页/共114页扩展服务集（ESS）一个或多个以上的BSS即可被定义成一个ExtendedServiceSet(ESS)，用户可在ESS上漫游及存取BSS系统中的任何资料，其中AccessPoints必须设定相同的ESSID才能允许漫游。3.10无线局域网WLAN3.10.1概述第92页/共114页WLAN的标准：802.11系列3.10无线局域网WLAN3.10.1概述第93页/共114页WLAN发展历程

上世纪80年代

1991年联合成立了WECA（WirelessEthernetcompatibilityalliance,无线以太网兼容性联盟）

1997年，IEEE发布了无线局域网的802.系列标准

1999年IEEE批准了IEEE802.11a（频段5GHz，速度54Mbit/s）标准和IEEE802.11b（频段2.4GHz，速度11Mbit/s）标准

2003年6月，又批准了IEEE802.11g(频段2.4G，速度54Mbit/s)标准目前IEEE802.11系列的标准仍在补充当中，WLAN技术的速率也从1Mbit/s提高到54Mbit/s

3.10无线局域网WLAN3.10.1概述第94页/共114页

IEEE802.11简介

IEEE802.11是第一代无线局域网标准之一。该标准定义了物理层和媒体访问控制(MAC)协议的规范，允许无线局域网及无线设备制造商在一定范围内建立互操作网络设备。802.11——初期的规格采直接序列展频技术或跳频展频技术，制定了在RF射频频段2.4GHz上的运用，并且提供了1Mbps、2Mbps和许多基础讯号传输方式与服务的传输速率规格。802.11a——802.11的衍生版，于5.8GHz频段提供了最高54Mbps的速率规格。802.11b——(即所谓的高速无线网路或Wi-Fi标准)802.11e——定义了无线局域网的服务质量（quality-of-service），例如支持语音ip；802.11g——在2.4GHz频段上提供高于20Mbps的速率规格。802.11n——预计在2006年所采用的建议规范，此规范将使得802.11a/g无线局域网的传输速率提升一倍；3.10无线局域网WLAN3.10.1概述第95页/共114页无线标准参数对比表无线技术与标准802.11802.11a802.11b802.11g802.11n蓝牙推出时间1997年1999年1999年2002年2006年1994年工作频段2.4GHz5GHz2.4GHz2.4GHz2.4GHz和5GHz2.4GHz最高传输速率2Mbps54Mbps11Mbps54Mbps108Mbps以上2Mbps实际传输速率低于2Mbps31Mbps6Mbps20Mbps大于30Mbps低于1Mbps传输距离100M80M100M150M以上100M以上10~30M主要业务数据数据图像、语音数据、图像数据、图像、语音数据、语音、高清图像语音、数据成本高低低低低低3.10无线局域网WLAN3.10.1概述第96页/共114页802.11系列标准3.10无线局域网WLAN3.10.2802.11第97页/共114页802.11MAC使用DCF

或

PCF

分布协调功能DCF；争用服务（必选项）；DCF在每一个结点使用CSMA

机制的分布式接入算法，让各个站通过争用信道来获取发送权。因此DCF向上提供争用服务；

点协调功能

PCF；无争用服务（可选项）；PCF使用AP集中控制的接入算法将发送数据权轮流交给各个站从而避免了冲突的产生；

3.10无线局域网WLAN3.10.2802.11第98页/共114页MAC层的分布式协调功能DCF；CSMA/CA协议（碰撞避免）；同时还使用停止等待协议，实现链路层的确认；3.10无线局域网WLAN3.10.2802.11802.11MAC使用DCF或PCF第99页/共114页802.11MAC协议:CSMA802.11CSMA发送站：-如监听到信道空闲,经DIFS时间后则发送整个幀（发送时不用冲突检测）-如果监听到信道忙，则坚持监听到不忙时，经DIFS时间后进入竞争期，进行二进制指数退避（第i次退避时，在2i+2个时隙中随机选择一个），退避后重新尝试发送-如果发后未收到ACK(超时)，则重发幀802.11CSMA接收站：-如果接收正确，则在SIFS时间后应答一个ACK幀

其它站点：

听到信道上在发送数据，则推迟访问信道NAV(NetworkAllocationVector)时间3.10无线局域网WLAN3.10.2802.11第100页/共114页3.10无线局域网WLAN3.10.2802.11第101页/共114页Q：无线站点监听时如何判定信道“忙”？A：802.11标准规定在物理层的空中接口进行载波监听，通过收到的相对信号强度是否超过一定的门限数值来判定是否有其他的无线站点在信道上发送数据。Q：为何无线站点监听到信道空闲还要再等待？A：因为此时可能有多个站点都在监听，而其他的站点可能有更高优先级的帧要发送，如其有，就要让高优先级帧先发送（高优先级帧需等待的幀间间隔时间较短，可优先获得发送权，低优先级帧需等待的幀间间隔时间较长，须等待较长时间。SIFS>PIFS>DIFS>EIFS）3.10无线局域网WLAN3.10.2802.11第102页/共114页所有的站在完成发送后，必须再等待一段很短的时间（继续监听）才能发送下一帧。这段时间的通称为帧间间隔IFS(InterFrameSpace)

帧间间隔长度取决于该站欲发送的帧的类型。SIFS：是最短的帧间间隔，用来分隔开属于一次对话的各帧；长度为10us(802.11g)PIFS，即点协调功能帧间间隔；(30us)DIFS，即分布协调功能帧间间隔；(50us)EIFS，即延长幀间间隔（最长的IFS），站点在进行幀重发时所必须等待的时间；(>=70us)SIFS<PIFS<DIFS<EIFS(1)应答ACK帧

(2)应答CTS帧

(3)过长的MAC帧分片后的数据帧

(4)应答AP探询帧

(5)PCF方式中接入点AP发送出的任何帧3.10无线局域网WLAN3.10.2802.11第103页/共114页CSMA协议无法解决的问题；隐蔽站的问题（隐终端效应）；暴露站的问题（暴露终端效应）；为了尽可能避免冲突，要改进CSMA为CSMA/CA（碰撞避免）；CSMAwithCollisionAvoidance；3.10无线局域网WLAN3.10.2802.11第104页/共114页隐终端(Hiddenterminal)效应如只使用CSMA，侦