计算机网络-局域网 (1).ppt

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michealking,1,计算机网络,3、局域网,michealking,2,3.1、局域网概述,局域网产生的原因80年代，微型机发展迅速，彼此需要相互通信（近距离），共享资源功能分布：

分布式计算、分布式数据库定义一种将小区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络局域网的三个属性局域网是一种通信网络通信设备是广义的在一个小区域内,michealking,3,3.1、局域网概述,michealking,4,3.2局域网的IEEE802系列标准,IEEE802协议IEEE802系列标准定义了若干种局域网LAN，包括物理层、介质访问（MAC）子层的定义和描述组成802.1基本介绍和接口原语定义802.2逻辑链路控制（LLC）子层802.3采用CSMA/CD技术的局域网802.4采用令牌总线（TokenBus）技术的局域网802.5采用令牌环（TokenRing）技术的局域网,michealking,5,3.2局域网的IEEE802系列标准,michealking,6,3.2局域网的IEEE802系列标准-DDL分成两个子层的原因,管理多点访问信道的逻辑不同于传统的数据链路控制局域网具有共享传输介质的特点必须解决发生冲突的问题由MAC子层提供多种介质访问控制方法实现对于同一个LLC，可以提供多个MAC选择LLC隐藏了不同802MAC子层的差异，为网络层提供单一的格式和接口LLC子层提供确认机制和流量控制让MAC与介质密切相关，让LLC与介质无关,michealking,7,3.2局域网的IEEE802系列标准-LAN的参考模型,michealking,8,3.2局域网的IEEE802系列标准-LLC,michealking,9,3.2局域网的IEEE802系列标准-MAC,michealking,10,3.2局域网的IEEE802系列标准-SAP与地址,michealking,11,3.3信道共享技术-信道分配问题,多用户共享单一信道，并由此产生冲突。

这样的系统称为竞争系统如何解决对信道争用信道分配方法静态分配频分多路复用（FDM）波分多路复用（WDM）时分多路复用（TDM）动态分配,michealking,12,3.3信道共享技术-信道分配问题,动态分配：

信道分配模型的5个基本假设站点模型：

每个站点是独立的，并以统计固定的速率产生帧，一帧产生后到被发送走之前，站点被封锁；单信道假设：

所有的通信都是通过单一的信道来完成的，各个站点都可以从信道上收发信息；冲突假设：

若两帧同时发出，会相互重叠，结果使信号无法辨认，称为冲突。

所有的站点都能检测到冲突，冲突帧必须重发连续时间和时间间隙（确定何时发送）有载波监听和无载波监听（确定能否发送）,michealking,13,3.3信道共享技术-CSMA和CSMA/CD,载波监听多路访问协议CSMA（CarriorSenseMultipleAccessProtocols）发送前监听信道有无载波主要类型非坚持型CSMA（nonpersistentCSMA）1-坚持型CSMA（1-persistentCSMA）P-坚持型CSMA（P-persistentCSMA）,michealking,14,3.3信道共享技术-CSMA和CSMA/CD,michealking,15,3.3信道共享技术-CSMA和CSMA/CD,michealking,16,3.3信道共享技术-CSMA和CSMA/CD,michealking,17,3.3信道共享技术-CSMA和CSMA/CD,P-坚持型CSMA：

适用于分隙信道原理若站点有数据发送，先监听信道；若站点发现信道空闲，则以概率p发送数据，以概率q=1-p延迟至下一个时隙发送，若下一个时隙仍空闲，重复此过程，直至数据发出或时隙被其他站点所占用若信道忙，则等待下一个时隙，重新开始发送；若产生冲突，等待一个随机时间，然后重新开始发送,michealking,18,3.3信道共享技术-CSMA和CSMA/CD,michealking,19,3.3信道共享技术-CSMA和CSMA/CD-带冲突检测的CSMA/CD,引入原因当两个帧发生冲突时，两个被损坏帧继续传送毫无意义，而且信道无法使其他站点使用，对于有限的信道来讲，浪费很大。

若让站点边发送边监听，并在监听到冲突之后立即停止发送，可以提高信道的利用率，因此产生了CSMA/CD原理站点使用CSMA/CD协议进行数据发送在发送期间若检测到冲突，立即终止发送，并发出一个瞬间干扰信号，使所有的站点都知道发生了冲突；在发出干扰信号后，等待一段随机时间，在重复上述过程,michealking,20,3.3信道共享技术-CSMA和CSMA/CD-带冲突检测的CSMA/CD,michealking,21,3.3信道共享技术-CSMA和CSMA/CD-带冲突检测的CSMA/CD,michealking,22,3.3信道共享技术-信道复用,michealking,23,3.3信道共享技术-信道复用,michealking,24,3.3信道共享技术-信道复用,michealking,25,3.3信道共享技术-信道复用,michealking,26,3.3信道共享技术-信道复用,michealking,27,3.3信道共享技术-信道复用,michealking,28,3.3信道共享技术-信道复用,michealking,29,3.3信道共享技术-信道复用,michealking,30,3.4IEEE802.3以太网（Ethernet）-历史,ALOHA系统ALOHA+载波监听Xerox设计了2.94Mbps的采用CSMA/CD协议的EthernetXerox,DEC,Intel共同制定了19Mbps的CSMA/CD以太网标准IEEE定义了采用1-坚持型CSMA/CD技术802.3局域网标准，速率从1M到10Mbps,802.3标准与以太网协议略有差别采用曼彻斯特编码传输,michealking,31,3.4IEEE802.3以太网（Ethernet）,michealking,32,3.4IEEE802.3以太网（Ethernet）,michealking,33,3.4IEEE802.3以太网（Ethernet）,michealking,34,3.4IEEE802.3以太网（Ethernet）-集线器（Hub）,michealking,35,3.4IEEE802.3以太网（Ethernet）-集线器（Hub）,michealking,36,3.4IEEE802.3以太网（Ethernet）,michealking,37,3.4IEEE802.3以太网（Ethernet）,michealking,38,3.4IEEE802.3以太网（Ethernet）,michealking,39,3.4IEEE802.3以太网（Ethernet）,michealking,40,3.4IEEE802.3以太网（Ethernet）-MAC子层帧格式,michealking,41,3.4IEEE802.3以太网（Ethernet）-MAC子层帧格式,michealking,42,3.4IEEE802.3以太网（Ethernet）-MAC子层帧格式,michealking,43,3.4IEEE802.3以太网（Ethernet）-MAC子层帧格式,michealking,44,3.4IEEE802.3以太网（Ethernet）-802.3的最短帧长,michealking,45,3.4IEEE802.3以太网（Ethernet）-802.3的最短帧长,例题：

若两台计算机通过一条1500m的同轴电缆链接，采用CSMA/CD网络协议，电缆的时延特性为4.33us/km，考虑其他的往返延时因素38.5us，网络的数据传输率为10Mbps，问发送的帧最短长度是多少？

解答：

信息在总线上的来回延迟时间为：

2*1.5km*4.33us/km,加上38.5us,在这个时间内，要保持有帧可以发送，最短帧长=（2*1.5km*4.33us/km+38.5us）*10-6*10Mbps*106=515（bit）=65（byte）,michealking,46,3.4IEEE802.3以太网（Ethernet）-交换式802.3LAN,michealking,47,3.4IEEE802.3以太网（Ethernet）-交换式802.3LAN,michealking,48,3.5IEEE802.5令牌环网（TokenRing）,典型应用网络：

IBM令牌环网（1985.10）,数据传输速率16Mbps,260个节点技术产生原因环实际上并不是一个广播介质，而是不同的点到点链路组成的环，点到点链路有很多技术优势；各个站点是公平的，获得信道的时间有上限，避免冲突产生；采用差分曼彻斯特编码传输,michealking,49,3.5IEEE802.5令牌环网（TokenRing）,michealking,50,3.5IEEE802.5令牌环网（TokenRing）,michealking,51,3.5IEEE802.5令牌环网（TokenRing）,michealking,52,3.5IEEE802.5令牌环网（TokenRing）,michealking,53,3.5IEEE802.5令牌环网（TokenRing）,michealking,54,3.5IEEE802.5令牌环网（TokenRing）-令牌环的工作过程,-令牌环的工作过程当网络初始化时，由指定的站点生成令牌；令牌沿着网络环单向逐站传送；只有当空令牌到达某站点，该站点才可以发送数据；数据沿着网络环单向逐站传送；数据经过目的站时，目的站接收（复制），数据继续单向逐站传送；数据经过源站时，源站收回（不再传送）；源站交出令牌（传送给下一站）特点没有冲突发生重负载下，效率接近100%,michealking,55,3.5IEEE802.5令牌环网（TokenRing）-令牌环的工作过程,michealking,56,3.6IEEE802.4令牌总线（TokenBus）,michealking,57,3.6IEEE802.4令牌总线（TokenBus）,michealking,58,3.7局域网组网技术-快速以太网,100Base-TX标准1995年，IEEE通过802.3U标准，原有的帧格式、接口、规程不变，只是将比特时间从100ns缩短为10ns10Base-T，其余不变，电缆长度减为原来的1/10,未被采用100Base-T，使用HUB，被采用,michealking,59,3.7局域网组网技术-快速以太网,michealking,60,3.7局域网组网技术-快速以太网,michealking,61,3.7局域网组网技术-快速以太网,michealking,62,3.7局域网组网技术-快速以太网,michealking,63,3.7局域网组网技术-快速以太网,michealking,64,3.7局域网组网技术-快速以太网,100Base-T,michealking,65,3.7局域网组网技术-千兆以太网（GigabitEthernet）,标准802.3zGigabitEthernet使用扩展的802.3MAC子层接口，通过GMII（GigabitMediaIndependentInterface）与物理层相连物理层实体：

1000BASE-LX,1000BASE-SX,1000BASE-CX,1000BASE-T1000BASE-X物理层标准符合ANSIX3.230-1994（FibreChannel）FC-0和FC-1，采用8B/10B编码；1000BASE-T采用4B/5B编码在一个冲突域内，只允许一个repeater,michealking,66,3.7局域网组网技术-光纤分布式数据接口（FDDI）,（FiberDistributedDataInterface）特征使用多模光纤作为传输介质MAC协议与TokenRing类似100M速率采用4B/5B编码32种组合中的16种表示数据，3种表示定界符，2种表示控制，3种表示硬件信号，8种保留最大距离200公里最多1000个站点通常作为连接LAN的主干网,michealking,67,3.7局域网组网技术-光纤分布式数据接口（FDDI）,michealking,68,3.7局域网组网技术-光纤分布式数据接口（FDDI）,michealking,69,3.7局域网组网技术-光纤分布式数据接口（FDDI）,michealking,70,3.8局域网扩展,网桥（bridge）:

工作在数据链路层的一种网络互连设备；它在互连的LAN之间实现帧的存储和转发。

作用：

（1）扩大物理范围：

将独立的LAN进行互连

（2）提高可靠性：

网络出故障，只影响个别网段（3）过滤通信量：

使LAN各网段成为隔离开的冲突域，从而减轻了扩展的LAN上的负荷（减少冲突）（4）可互连不同物理层、MAC子层和不同速率的LAN,michealking,71,3.8局域网扩展,michealking,72,3.8局域网扩展,michealking,73,3.8局域网扩展,michealking,74,3.8局域网扩展,michealking,75,3.8局域网扩展,michealking,76,3.8局域网扩展,网桥的缺点

（1）增加了时延：

网桥进行转发需时间

（2）可能产生失帧：

由于MAC子层没有流量控制功能，当网络负荷很重时，网桥内的缓存发生溢出应用

（1）透明网桥（生成树网桥）CSMA/CD和TokenBus

（2）源路由网桥TokenRing,michealking,77,3.9局域网操作系统,分类对等（PeertoPeer）模式文件服务器模式客户机服务器模式,文件服务器,工作站,工作站,站点B,站点C,站点A,对等模式,文件服务器模式,michealking,78,3.9局域网操作系统,C/S运作模式原理,Linux工作站,WINDOWS工作站,文件服务器,SQL数据库,请求,请求,响应,响应,Server,胖客户机模式,michealking,79,3.9局域网操作系统,B/S运作模式原理,Linux工作站,WINDOWS工作站,WEB服务器,SQL数据库,http请求,http请求,http响应,http响应,Server,瘦客户机模式,michealking,80,富客户机模式,michealking,81,3.9局域网操作系统,局域网操作系统的基本功能良好的系统服务方便简单的设置方式和管理工具良好的安全保密措施良好的系统容错能力对用户端的支持丰富的应用程序几种典型的局域网操作系统NetWareLANManagerWindows2000UNIX网络操作系统,michealking,82,练习,1、若两台计算机通过一条1500m的同轴电缆链接，采用CSMA/CD网络协议，电缆时延特性为4s/km，考虑其他的往返时间因素40s，网络的数据传输速率为10Mbps，问发送的帧最短长度是多少？

2、请写出常用的网络设备-交换机、路由器的常见类别、以及功能参数,