《计算机网络》局域网.ppt

1、第5章 局域网技术,以太网,以太网的MAC子层,本章主要内容,5.1局域网概述,1) 局域网的定义及其特点,5.1局域网概述,局域网是一种用于小范围短距离计算机之间进行数据通信和资源共享的小型网络系统。,1) 局域网的定义及其特点,a.总线型拓扑,2) 局域网常用的主要拓扑结构,b.环型拓扑,c.星型拓扑,a.双绞线,3) 局域网常用的传输介质,b.同轴电缆,c.光纤,IEEE 802 委员会为局域网制定了一系列标准，它们统称为IEEE 802标准； IEEE 802局域网参考模型只对应于OSI参考模型的数据链路层与物理层，它将数据链路层划分为逻辑链路控制（LLC，logical link c

2、ontrol）子层与介质访问控制（MAC，media access control）子层。,成立于1980年2月,4) 局域网标准,IEEE 802参考模型,IEEE 802参考模型,MAC子层主要用来解决多个节点如何使用共享介质的问题。 数据链路层中与媒体接入无关的部分都集中在LLC子层，其主要功能是：数据链路的建立和释放、LLC帧的封装和拆卸、差错控制、提供与高层的接口等。,IEEE 802标准之间的关系如图所示。,以太网,本章主要内容,5.2.1 以太网（ Ethernet ）的发展,20世纪70年代：以太网（Ethernet）技术产生。 美国施乐（Xerox）公司。 早先人们认为电磁波

3、是通过以太（Ether）这种物质来传递的。 1980年，DEC，Intel和Xerox三家公司公布了以太网的第一个规范DIX v1，后来82年又公布了以太网DIX 2.0规范,1）以太网的产生,1972年以太网产生时，速度仅有2.94Mbps。 1982 DIX v2版本的推出，以太网的速度已经提高到了10Mbps。 1995年出现了100Mbps以太网标准和产品，1998年又推出了吉比特以太网标准，2002年6月10吉比特以太网标准也正式推出。 以太网已经成为占统治地位的局域网技术。,2）以太网的工作原理,传统的以太网是总线型、共享式局域网 所有结点都可以通过总线传输介质以“广播”方式发送或

4、接收数据，因此出现“冲突（collision）”是不可避免的； “冲突”会造成传输失败； 必须解决多个结点访问总线的介质访问控制（MAC， medium access control）问题。,局域网的介质访问控制方法,大部分局域网都是共享信道连接，即通过一个公共信道将所有的用户连接起来。一个站点发送的数据可能被多个站点接收，这样的信道也称为广播式信道、多址共享信道。,在局域网中，多个用户共用一路传输介质时，难免会发生冲突。为了避免冲突，必须采用相应的技术对用户访问介质情况进行控制，这就是介质访问控制。,CSMA/CD介质访问控制,Ethernet的核心技术是CSMA/CD介质访问控制方法； 带

5、有冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD，carrier sense multiple access with collision detection）方法。来解决总线使用权的问题 ，处理网络中产生的冲突问题。,CSMA/CD介质访问控制,CSMA/CD的发送流程可以简单地概括为四点：先听后发，边听边发，冲突停止，随机延迟后重发。 发送数据前 先监听信道是否空闲 ,若空闲 则立即发送数据.在发送数据时,边发送边继续监听.若监听到冲突,则立即停止发送数据.等待一段随机时间,再重新开始尝试发送数据。,冲突检测，就是发送结点在发送数据的同时，当发现自己发送的信号波形与从总线上接收到的信号波形不一

6、致时，表示总线上有多个结点在同时发送数据，冲突已经产生。为了解决信道争用冲突，结点将停止发送数据，并在随机延迟后重发。,CSMA/CD介质访问控制,802.3的操作时序图,A,B,C,D,t0,t1,t2,t3,A发送 B、C准备,B监听到信道忙； C发送,C测到冲突，停止发送； 发JAM信号,A测到冲突；,A,B,C,D,A,B,C,D,A,B,C,D,CSMA/CD的流程图,5）令牌环的工作原理,令牌环的工作原理,令牌环介质访问控制技术最早开始于1969年贝尔研究室的Newhall环网，最有影响的令牌环网是IBM公司的令牌环。现在它仍然是IBM主要的局域网技术。 IEEE 802.5标准是

7、在IBM公司的令牌环协议基础上发展与形成的。 令牌环网的所有节点(计算机)通过环接口设备(又被称为环中继转发器(RPU)接入环路， 当环正常工作时，令牌总是沿着物理环单向逐站传送，传送顺序与结点在环中排列的顺序相同。,令牌环的工作原理,如果结点A有数据帧要发送，它必须等待空闲令牌的到来。当结点A获得空闲令牌之后，它将令牌标志位由闲变为忙，然后传送数据帧。结点B、C、D将依次接收到数据帧。如该数据帧的目的地址是结点C，则结点C在正确接收该数据帧后，在帧中标志出帧已被正确接收和复制。当结点A重新接收到自己发出的、已被目的结点正确接收的数据帧时，它将回收已发送的数据帧，并将忙令牌改成空闲令牌，再将空

8、闲令牌向它的下一结点传送。,6）决定局域网特性的三个主要技术,决定局域网特性的三个主要技术是：传输介质、拓扑结构和介质访问控制方法 在这三种技术中最为重要的是介质访问控制方法，它对网络的吞吐量、响应时间、传输效率等网络特性起着十分重要的作用。,CSMA/CD控制方式的特点是,原理比较简单，技术上易实现， 网络中各工作站处于平等地位 ，不需集中控制，不提供优先级控制。 但在网络负载增大时，发送时间增长，发送效率急剧下降。,5.2.2 以太网的连接方法,传输速率为 10Mbps,一、 10M以太网的连接方法,粗同轴电缆(直径为10mm) 总线型拓扑,用于网络骨干连接,(1) 10Base5,最大段

9、长度 500米 每段最多站点数 100,两站点间最小距离 2.5米,网络最大跨度 2.5公里,AUI 线缆长度 Max:50m,RG-11,细同轴电缆(直径为 5 mm) 总线型拓扑,用于办公室LAN,(2) 10Base2,每段最大长度 185m 每段最多站点数 30,两站点间最短距离 0.5 m,网络最大跨度 925 m,网络最多5个段,RG-58,双绞线（UTP）,带RJ-45口以太网卡、集线器Hub、RJ-45连接头 以Hub （集线器）为中心节点。Hub多端口转发器。HUB物理层设备(工作在物理层)。 拓扑结构为星形，逻辑上仍然是总线形。,(3) 10BaseT,NIC,HUB,段最

10、大长度 100m,使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各工作站使用的还是CSMS/CD协议，共享逻辑上的总线。 集线器是使用电子器件来模拟实际电缆线的工作，因此整个系统仍然像一个传统的以太网那样运行,(3) 10BaseT,集线器（HUB）,集线器的基本功能是信息分发，它把一个端口接收的所有信号向所有端口分发出去。,(4) 10BaseF,使用光纤进行长距离连接，例如建筑物间连接。 链路最长2 km 星形拓扑结构,使用75电缆连接，拓扑结构为树形 用于宽带LAN。网络的最大跨度为3600m,(5)10Broad36,二、快速以太网（Fast Ethernet）,IEEE 在 1995年发

11、表的网络标准：IEEE802.3u ，能提供达 100Mbps 的传输速度。 100BASE-TX - 类似于星型结构的 10BASE-T。使用 2对电缆，但是需要 5类电缆以达到 100Mbit/s. 100BASE-FX - 使用多模光纤，最远支持 400米，半双工连接 (保证冲突检测)，2km全双工。,快速以太网组成,三、 1000M以太网组网技术,吉比特（GB）以太网；两种标准：802.3z和802.3ab 传输介质 光纤（1000Base-LX和1000Base-SX） 双绞线（1000Base-CX和1000Base-T）,四、 10G以太网,2000年初IEEE802.3委员会发

12、布了10Gbps的以太网标准802.3ae 也称为10吉比特以太网 使用的媒体只能是光纤 使用64B/66B和8B/10B两种编码方式等 具有支持局域网和广域网接口，且其有效距离可达40km,五、 网卡,作为网络硬件来说，网卡是最基本、应用最广泛的一种网络设备。网卡的全名为NIC（NetworkInterfaceCard，网络接口卡），它的标准是由IEEE来定义的。,（1）网卡的分类,a.根据总线来分，可以分为以下几种1、ISA接口网卡由于ISA总线的局限性，市面上这种接口的网卡已经少见了。对于现在来说，ISA接口的网卡具有价钱便宜的特点。但是由于具有传输速度低、安装麻烦等特点。2、PCI接口

13、网卡现在应用最广泛的，也是最流行的网卡。它具有性价比高、安装简单等特点。专用于笔记本计算机PCMCIA的接口 3、USB接口网卡最近才出现的产品，主要是为了满足没有内置网卡的笔记本用户。它通过主板上的USB引出来的。,4、WLAN网卡目前WLAN主要有3种不同的接入标准，它们分别是IEEE 802.11b、IEEE 802.11a和IEEE 802.11g。,BNC,AUI,RJ-45,ISA,PCI,PCMCIA,USB,网卡的分类,b.根据所支持的带宽分： 10Mb/s网卡、100Mb/s网卡、10/100Mb/s自适应网卡和1000Mb/s网卡,（2） 网卡的主要功能,网卡主要完成数据链路层和物理层的功能： 帧的封装与解封装。接收高层的数据，将其封装成帧；收到一个帧后，如果是发给自己的，去掉帧的首部和尾部，将数据交给高层协议。 实现介质访问协议。主要是实现CSMA/CD协议。 对数据进行编码和译码。即用什么样的信号表示0和1的问题。,以太网,本章主要内容,MAC地址,在局域网中，硬件地址又称为物理地址或MAC地址,MAC地址,每个以太网卡有一个全球唯一的地址，称为MAC地址或物理地址。 网卡在制作过程中，厂家会在它的EPROM里面烧录上一组数字，这组数字，每张网卡都各不相同 MAC地