第八章局域网l拓扑结构（逻辑、物理）总线型、星型、环型、树型l介质访问方法按协议实现信道共享:CSMA/CD和Token-passingl信号传输形式基带、宽带n总线型:所有结点都直接连接到共享信道n星型:所有结点都连接到中央结点n环型:结点通过点到点链路与相邻结点连接BusStarRingABCCADCBABCATLAN典型拓扑结构8.2 局域网体系结构n局域网参考模型nIEEE802标准n局域网链路控制机制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PHY由NOS来实现IEEE802标准8.2.1LAN参考模型服务访问点SAPnIEEE802参考模型的最低层对应于OSI模型中的物理层，包括以下功能：n信号的编码/解码n前导的生成/去除（该前导用于同步）n比特的传输/接收n物理层之上的层次主要为局域网的用户提供相应的服务。它们的主要功能如下：n在传输时将要传输的数据组装成帧，帧中包含有地址和差错检测等字段；n在接收时，将接收到的帧解包，进行地址识别和差错检测；n管理和控制对于局域网传输媒体的访问；n为高层协议提供相应的接口，即一个或多个服务访问点（SAP），并且进行流量和差错控制。LAN的网络层和高层 网络层由于IEEE802局域网拓扑结构简单，一般不需中间转接，所以网络层的很多功能(如路由选择等)是没有必要的，而流量控制、寻址、排序、差错控制等功能可在数据链路层完成，故IEEE802标准没有单独设立网络层。 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。8.2.2IEEE802标准 IEEE802为局域网制定了一系列标准，主要有如下12种。（1）IEEE802.1:概述，局域网体系结构以及网络互连；（2）IEEE802.2:定义了逻辑链路控制（LLC）子层的功能与服务；（3）IEEE802.3：描述CSMA/CD总线式介质访问控制协议及相应物理层规范；（4）IEEE802.4：描述令牌总线（tokenbus）式介质访问控制协议及相应物理层规范；（5）IEEE802.5：描述令牌环（tokenring）式介质访问控制协议及相应物理层规范；（6)IEEE802.6：描述市域网（MAN）的介质访问控制协议及相应物理层规范；（7）IEEE802.7：描述宽带技术进展；（8）IEEE802.8：描述光纤技术进展；（9）IEEE802.9：描述语音和数据综合局域网技术；（10）IEEE802.10：描述局域网的安全与解密问题；（11）IEEE802.11：描述了无线局域网技术；（12）IEEE802.12：描述用于高速局域网的介质访问方法及相应的物理层规范。（13）：保留；（14）:描述了交互式电视网（包括CableModem）以及相应的技术参数规范；（15）:描述了无线个人区域网络；（16）:描述了宽带无线接入技术；8.2.3LAN链路控制机制数据链路层按功能划分为两个子层：LLC和MAC 功能分解的目的：将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分分开，降低实现的复杂度。特点：共享信道(如总线、令牌环)。需要解决介质访问控制(MAC)问题。分层可以使帧的传输独立于介质和MAC方法。 LLC： 与介质、拓扑无关； MAC：与介质、拓扑相关。LAN的链路层与传统的数据链路层的区别LAN链路支持多重访问，支持成组地址和广播；支持MAC介质访问控制功能；提供某些网络层的功能，如网络服务访问点、多路复用、流量控制、差错控制. MAC子层功能：成帧/拆帧，实现、维护MAC协议，位差错检测，寻址。 LLC子层功能：向高层提供SAP，建立/释放逻辑连接，差错控制，帧序号处理，提供某些网络层功能。 LAN对LLC子层透明，仅在MAC子层才可见LAN的标准(对不同的LAN标准，区别在MAC子层)1.逻辑链路控制LLC子层n链路多路复用：n多个SAP可以复用一条数据链路n两种地址：(1)MAC地址，DTE在网络中的物理地址（站地址），在MAC帧中传送(2)SAP地址，进程在DTE中的逻辑地址，在LLC帧中传送nLAN中的寻址分成两步：(1)根据MAC地址找到目的站点(2)根据SAP地址找到该DTE中的相应进程LLC的帧结构DSAPSSAP控制数据111/2长度无限制单位：字节高层PDU LLC数据 LLC首部MAC首部MAC尾部MAC数据LLC帧和MAC帧的关系DSAP：目的服务访问点；SSAP:源服务访问点；Control:控制字段,将LLC帧分为信息帧、监控帧、无编号帧，分别完成不同的功能。这部分和HDLC的叙述类似。LLC子层提供的服务nLLC子层向上层提供的服务有三种类型：nLLC1：不确认的无连接服务n就是无需确认信息的数据报服务n适用于点-点通信、广播通信或组播通信nLLC2：面向连接服务n相当于虚电路服务n通信开销较大nLLC3：确认的无连接服务n是一种需要确认信息的无连接服务n它强调了确认信息的重要性，但免除了建立连接服务的复杂性n即证实交付（可靠的数据报），它只适用于令牌总线局域网。2.MAC子层的地址 IEEE802标准为每个厂商生产的网卡规定了一个48位的全局地址，它是站点的全球唯一的标识符，与其物理位置无关。MAC地址（物理地址） MAC地址为6Byte（48位），网卡上的地址。 MAC地址的前3个字节（高24位）由IEEE统一分配给厂商，低24位由厂商分配给每一块网卡。 网卡的MAC地址可以认为就是该网卡所在站点的MAC地址。 地址类型标识：地址字段的第一字节的最低位I/G：单个站地址/组地址； 地址范围标识：地址字段的第一字节的最低第二位U/L：局部管理/全局管理8.3常用局域网标准n总线局域网标准：n令牌环局域网标准：n令牌总线局域网标准：8.3.1 总线局域网标准：EthernetEthernet和和7070年代中期由年代中期由XeroxPaloAltoResearchXeroxPaloAltoResearchCenter(BobMetcalfe)MCenter(BobMetcalfe)M，称为，称为EthernetEthernet（以太网）。（以太网）。经经DEC,IntelandXeroxDEC,IntelandXerox公司改进为公司改进为10M10M标标准准(DIX(DIX标准标准) )。202X202X年定名为，即使用年定名为，即使用1 1坚持的坚持的CAMA/CDCAMA/CD协议的协议的LANLAN标准，数据率从标准，数据率从1M1M到到10M(10M(现现已发展到已发展到1000M)1000M)，支持多种传输媒体。，支持多种传输媒体。EthernetEthernet是指基带总线是指基带总线LANLAN。EthernetEthernet和的帧格式不同。和的帧格式不同。IEEE802.3IEEE802.3规范规范 传统以太网传统以太网 802.3802.3 同同轴电缆轴电缆EthernetEthernet 802.3a802.3a细缆细缆EthernetEthernet 802.3i802.3i双绞线双绞线 jj光纤光纤 快速以太网快速以太网FEFE 802.3u802.3u双绞线双绞线，光纤光纤 千兆以太网千兆以太网GEGE IEEE802.3zIEEE802.3z屏屏蔽短双绞线、光纤蔽短双绞线、光纤 IEEE802.3abIEEE802.3ab双绞线双绞线布线介质标准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（数据率（MbpsMbps）基带或宽带基带或宽带BaseBase，BroadBroad段最大长度（百米）或段最大长度（百米）或介质类型（介质类型（T T，F F，X X）10Base510Base5 粗同轴电缆，可靠性好，抗干扰能力强粗同轴电缆，可靠性好，抗干扰能力强 收发器收发器: 发送发送/ /接收接收, , 冲突检测冲突检测, , 电气隔离电气隔离 AUI:AUI:连接件单元接口连接件单元接口 总线型拓扑总线型拓扑 用于网络骨干连接用于网络骨干连接最大段长度最大段长度 500 500米米每段最多站点数每段最多站点数 100 100 粗缆粗缆Vire tapVire tapBNCBNC端子端子收发器收发器AUI AUI 电缆电缆NICNIC网络最大跨度网络最大跨度 2.5 2.5公里公里 10Base2 细细同轴电缆，可靠性稍差同轴电缆，可靠性稍差 BNCTBNCT型接头连接型接头连接 总线型拓扑总线型拓扑 用于办公室用于办公室LANLAN细缆BNC BNC 接头接头NICNIC每段最大长度每段最大长度 185m 185m每段最多站点数每段最多站点数 30 30两站点间最短距离两站点间最短距离 0.5 m 0.5 m网络最大跨度网络最大跨度 925 m 925 m 网络最多网络最多5 5个段个段 10 Base T 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。NICNICHUBHUB段最大长度段最大长度 100m 100m10 Base F 使用光纤进行长距离连接，例如建筑物间连接。使用光纤进行长距离连接，例如建筑物间连接。 星形拓扑结构星形拓扑结构 最常见的布线标准：最常见的布线标准：1010BaseFL-BaseFL-异步点到点链路，链路最长异步点到点链路，链路最长2 2 kmkm10Broad36 使用使用7575电缆连接，拓扑结构为树形电缆连接，拓扑结构为树形 用于宽带用于宽带LANLAN的体系结构与功能实现站接口数据封装/解封（MAC帧）链路管理（CSMA/CD协议）曼彻斯特编码/译码发送/接收连接器连接器电缆电缆收发器收发器AUIAUI电缆电缆网卡（网卡（NICNIC）物理层MACLLC的物理层（与OSI略有不同）n分两个子层：n物理信令PLS，负责位流的编码/译码，载波监听n物理媒体连接件PMA，与传输媒体相关，负责冲突检测、超长控制、发送/接收串行位流nPLS和PMA可以在同一设备中，也可以在不同设备中LLCMACPLSLLCMACPLSPMAPMA高层高层DTEDTEAUIMAUMDIMDIAUI：连接件单元接口MAU：媒体连接件单元MDI：媒体相关接口物理媒体帧格式PAPA： 前同步码前同步码-10101010-10101010序列，用于使接收方与发送方同步序列，用于使接收方与发送方同步SFDSFD： 帧首定界帧首定界-10101011-10101011DADA： 目的目的MACMAC地址地址SASA： 源源MACMAC地址地址LENLEN：数据长度（数据部分的字节数）（：数据长度（数据部分的字节数）（0-1500B0-1500B）LLCPDU+pad-LLCPDU+pad-最少最少4646字节字节, ,最多最多15001500字节字节 PadPad：填充字段，保证帧长不少于：填充字段，保证帧长不少于6464字节字节( (若若DataData域域4646字节，则无字节，则无Pad)Pad)FCSFCS： 帧校验序列（帧校验序列（CRC-32CRC-32）712/62/6246-15004712/62/6246-15004字节字节FCSPASALENSFDDALLCPDUPad 校验区间校验区间64-151864-1518字节字节n无效的MAC帧nMAC客户数据字段的长度与长度字段的值不一致n帧的长度不是整数个字节n用收到的帧检验序列FCS查处有差错n收到的帧的MAC客户数据字段的长度不在461500字节之间n无效帧的处理：简单丢弃，以太网不负责重传丢弃的帧。帧间隔l l 在相继发送