第二章局域网协议.ppt

1、,1,计算机网络技术及应用第 2章,第2章 局域网协议,2,计算机网络技术及应用第 2章,内容概览,局域网分类及主要特性 LAN模型 LLC子层 MAC子层与介质访问控制 光纤分布数据接口FDDI 分布式队列双总线DQDB 小结,3,计算机网络技术及应用第 2章,2.1 局域网分类及主要特性,对局域网进行分类经常采用以下方法： 按拓扑结构分类 按传输介质分类 按访问介质分类 按网络操作系统分类,4,计算机网络技术及应用第 2章,2.2 LAN模型,IEEE 802标准 IEEE 802标准参考模型,5,计算机网络技术及应用第 2章,IEEE 802标准,IEEE 802标准之间的关系如图：,6

2、,计算机网络技术及应用第 2章,IEEE 802标准参考模型,802模型与OSI参考模型的对应关系,7,计算机网络技术及应用第 2章,IEEE 802局域网参考模型有如下几个特点： 去除网络层 数据链路层分为两个子层 物理层,8,计算机网络技术及应用第 2章,2.3 LLC子层,服务访问点SAP LLC子层的基本功能 LLC子层提供的服务 LLC协议数据单元PDU（帧结构）,9,计算机网络技术及应用第 2章,IEEE 802.2规定了三个LLC子层界面服务规范： 网络层/LLC子层界面服务规范 LLC子层MAC子层界面服务规范 LLC子层 / LLC子层管理功能的界面服务规范,10,计算机网络

3、技术及应用第 2章,2.3.1 服务访问点SAP,一个主机中可能有多个进程在运行，它们可能同时与其 他的一些进程（在一个主机或多个主机中）进行通信。 因此，在一个主机的LLC子层上面应设有多个服务访问 点，以便向多个进程提供服务。,11,计算机网络技术及应用第 2章,在网络中的进程通信时，需要有以下两种地址：,MAC地址与SAP地址,12,计算机网络技术及应用第 2章,SAP地址：即进程process在某一个主机中的地址， 也就是LLC子层上面的服务访问点SAP， 这由LLC帧负责传送。 MAC地址：即主机在网络中的站地址或物理地址， 这由帧负责传送。,13,计算机网络技术及应用第 2章,2.

4、3.2 LLC子层的基本功能,LLC子层有下面4个主要功能： （1）差错控制。 （2）数据帧编号。 （3）建立和释放数据链路层的逻辑连接。 （4）提供与高层的接口。,14,计算机网络技术及应用第 2章,2.3.3 LLC子层提供的服务 LLC子层向上提供以下四种不同类型的服务： （1）LLC 1：不确认的无连接服务。 （2）LLC 2：面向连接的服务（虚电路）。 （3）LLC 3：带确认的无连接服务（令牌环）。 （4）LLC 4：高速传送服务,15,计算机网络技术及应用第 2章,2.3.4 LLC协议数据单元PDU（帧结构）,LLC PDU共有4个字段：目的的服务访问DSAP字段、 源服务访问

5、点SSAP字段、控制字段和数据字段。 下图是LLC PDU前三个字段的具体结构。,16,计算机网络技术及应用第 2章,2.4 MAC子层与介质访问控制,随机访问控制方式 令牌总线控制方式 令牌环的介质访问控制,17,计算机网络技术及应用第 2章,MAC子层的主要功能是下面4个： 寻址。 比特差错检测。 维护 MAC 协议。 将上层交下来的数据封闭与帧进行发送 。 常用的媒体访问控制方法有： 具有冲突检测的载波监听多路访问CSMA/CD、 控制令牌（Control Token） 时槽环（Slotted Ring）,18,计算机网络技术及应用第 2章,2.4.1 随机访问控制方式,随机访问控制方式

6、是总线拓扑中常用的介质存取控制方式。 它的工作原理是：不预先规定发送时间，也不预先建立各站 点发送信息的先后顺序，任何站点，在准备好要发送的信息 后，就自行决定向外发送的时刻 ，各站点的发送时间是完成 随机的。,19,计算机网络技术及应用第 2章,3种有代表性的随机访问控制方法,ALOHA协议 载波监听多路访问（CSMA）协议 具有冲突检测的载波监听多路访问（CSMA/CD）协议,20,计算机网络技术及应用第 2章,ALOHA协议： 首先使用随机访问方式进行通信的是70年代美国 夏威夷大学的ALOHA系统。 有两种版本的ALOHA：纯ALOHA和分隙ALOHA。,21,计算机网络技术及应用第

7、2章,载波监听多路访问（CSMA）协议： 载波监听多路访问CSMA是一种网络访问方法，用于共享的网 络拓朴结构如以太网控制对网络的访问。 CSMA控制方案： 一个站点要发送数据帧，首先需要对网络总线进行监听， 以决定网络介质上是否有其它站点发送的数据帧信号存在。 如果介质是空闲的，则可以发送数据帧。 如果介质是忙的，则等待一定间隔后重试。 坚持退避算法 不坚持CSMA。 1-坚持CSMA P-坚持CSMA,22,计算机网络技术及应用第 2章,具有冲突检测的载波监听多路访问（CSMA/CD）协议： CSMA/CD指的是具有冲突检测的载波监听多路访问 ， 它采用随机访问和竞争技术，这种技术只用于总

8、线拓 扑结构网络。,23,计算机网络技术及应用第 2章,IEEE 802.3媒体访问控制协议,IEEE 802.3 MAC帧格式：IEEE 802.3 MAC帧是在MAC 子层实体间交换的协议数据单元。,802.3 MAC帧格式,24,计算机网络技术及应用第 2章,IEEE 802.3标准提供了MAC子层的功能说明，主要有： 数据封装（发送和接收数据封装）：包括成帧（帧定界和帧同步）、 编址（源地址及目的地址的处理）和差错检测等。 媒体访问管理：包括媒体分配和竞争处理。,IEEE 802.3MAC子层的功能,25,计算机网络技术及应用第 2章,2.4.2 令牌总线控制方式,结构和特点 令牌总线

9、工作原理 令牌总线媒体访问控制协议,26,计算机网络技术及应用第 2章,结构和特点 令牌总线介质访问方法是在综合两种介质访问优点基础上形成的 一种介质访问方法,即将令牌访问方法应用在总线型网络中。 实现办法是将总线上各站点组成逻辑环:在物理上是总线型,在逻 辑上是环型。根据各节点组成逻辑环;在物理上是总线型,在逻辑 上是环型。根据各节点地址的大小将它们排列成为一个环状(逻 辑环),这样可沿逻辑环传递令牌,实现令牌环访问。 令牌的传递次序与环型不同;在环网上是沿物理上靠近的站点传, 在令牌总线上传递的次序与总线上物理位置无关,而是沿逻辑环 上的顺序传送的。,27,计算机网络技术及应用第 2章,令

10、牌总线工作原理 令牌总线媒体访问控制访问是将局域网物理总线的站点构成 一个逻辑环，每一个站点都在一个有序的序列中被指定一个 逻辑位置，序列中最后一个站点的后面又跟着第一个站点。 每个站点都知道在它之前的前趋站和在它之后的后继站的标 识，如图所示。,28,计算机网络技术及应用第 2章,2.4.3 令牌环的介质访问控制,令牌环工作原理 令牌环媒体访问控制协议,29,计算机网络技术及应用第 2章,令牌环工作原理,令牌环的结构： 令牌环由一组用传输媒体串联成一个环的站组成。,30,计算机网络技术及应用第 2章,令牌环的操作过程,31,计算机网络技术及应用第 2章,32,计算机网络技术及应用第 2章,3

11、3,计算机网络技术及应用第 2章,环优先权和环的管理,在令牌环LAN的标准IEEE802.5中，还引入了优先权机制， 旨在确保： （1）优先权高于当前环服务的优先权的帧能首先发送到环上； （2）当数据站保存的帧具有相同的优先权时，这些数据站对 环的访问有相等的权力。,34,计算机网络技术及应用第 2章,令牌环的维护,令牌传递 令牌丢失的处理 多个令牌的处理,35,计算机网络技术及应用第 2章,环路维护,环路重构 增加新结点 结点撤出环路,36,计算机网络技术及应用第 2章,IEEE 802.5标准规定了令牌环的媒体访问控制子层和 物理层所使用的协议数据单元格式和协议，规定了相 邻实体间的服务及

12、连接令牌环物理媒体的方法。,令牌环媒体访问控制协议,37,计算机网络技术及应用第 2章,令牌环帧格式,38,计算机网络技术及应用第 2章,令牌环的媒体访问控制功能如下： （1）帧发送。 （2）令牌发送。 （3）帧接收。 （4）优先权操作。,39,计算机网络技术及应用第 2章,2.5 光纤分布数据接口FDDI,FDDI网络构成 数据编码 FDDI的操作 FDDI帧格式 FDDI的主要特性,40,计算机网络技术及应用第 2章,用光纤作为媒体的局域网技术主要是光纤分布数据接 口FDDI（Fiber Distributed Data Interface）。 FDDI以光纤作为传输媒体,它的逻辑拓扑结构

13、是一个 逻辑计数循环环（Logical Counter Rotating Ring）， 它的物理拓扑结构可以是环型、带树型或带星型的环。 FDDI的数据传输速率可达100Mbps，覆盖的范围可达 几公里。,41,计算机网络技术及应用第 2章,FDDI用作校园环境的主干网,42,计算机网络技术及应用第 2章,2.5.1 FDDI网络构成,FDDI使用多模光纤 FDDI采用了4B/5B-NRZ编码 FDDI采取了自恢复的措施 FDDI采取了集中器的措施,43,计算机网络技术及应用第 2章,具有双环的FDDI图示：,（a）正常情况,（b）链路出故障,（c）站点出故障,44,计算机网络技术及应用第 2

14、章,用集中器构成FDDI网络图示：,（a）将出故障的SAS旁路掉,（b）在FDDI环路中使用多个集中器,45,计算机网络技术及应用第 2章,2.5.2 数据编码,4B/5B编码,46,计算机网络技术及应用第 2章,2.5.3 FDDI的操作,FDDI的操作图示：,（a）,（b）,47,计算机网络技术及应用第 2章,（c）,（d）,48,计算机网络技术及应用第 2章,（e）,（f）,49,计算机网络技术及应用第 2章,2.5.4 FDDI帧格式,FDDI帧格式图示：,50,计算机网络技术及应用第 2章,2.5.5 FDDI的主要特性,FDDI 的主要特性如下： （1）使用基于802.5令牌环标准

15、的MAC协议。 （2）使用802.2 LLC协议，与802局域网兼容。 （3）利用多模光纤进行传输，使用有容错能力的双环拓扑结构。 （4）采用4B/5B NRZ 编码。数据率为100Mb/s，光信号码元传输 速率为125MBaud。 （5）1000个物理连接。 （6）最大站间距为2公里（多模），环路长度100公里。 （7）具有动态分配带宽能力，能够提供同步、异步数据服务。 （8）分组长度最大4500字节。,51,计算机网络技术及应用第 2章,2.6 分布式队列双总线DQDB,双总线结构 多个DQDB子网构成一个大的城域网（MAN） DQDB访问控制 DQDB提供的服务 DQDB特征,52,计算

16、机网络技术及应用第 2章,2.6.1 双总线结构,DQDB 拓扑结构图示：,53,计算机网络技术及应用第 2章,2.6.2 多个DQDB子网构成一个大的城域网,DQDB城市区域网图示：,54,计算机网络技术及应用第 2章,2.6.3 DQDB访问控制,为保证DBDB子网支持的服务的可管理性，可提供三种机制： （1）预先仲裁访问使带宽可以按约束振动分配给等时连接。 （2）带有优先级的排队仲裁访问 （3）带宽平衡,55,计算机网络技术及应用第 2章,2.6.4 DQDB提供的服务,DQDB 是一种速率较高、性能较优越的城域网。 它可提供如下服务： （1）无连接（Connection less）服务

17、 （2）等时业务 （3）面向连接（Connection Oriented）的数据服务,56,计算机网络技术及应用第 2章,DQDB具有如下10个特点： （1）网络运行与工作站数目无关。 （2）双总线结构，站点同时接入两条总线。 （3）使用IEEE 802.2 LLC，与其他IEEE 802 LAN兼容。 （4）支持多种传输媒体（同轴电缆、微波、光纤）， 数据率为34-155Mbps， 传输距离 50km。 （5）各站点按请求顺序排队，按FIFO发送数据。 （6）同时支持电路交换和分组交换。 （7）可靠性高。 （8）总线与各个接入单元的运行是相互独立的，某单元停 止运行或从网上去除不影响网络的正常状态。 （9）DQDB必须考虑定时和同步问题,以确保系统正常运行 和提供无滑动的等时服务。 （10）DQDB网络支持各种数据服务。,2.6.5 DQDB特征,57,计算机网络技术及应