第第2 2章章 局域网技术局域网技术2.1 2.1 局域网概述局域网概述2.2 2.2 局域网体系结构局域网体系结构2.3 2.3 局域网介质访问控制方法局域网介质访问控制方法2.4 2.4 以太网技术以太网技术2.5 2.5 交换式以太网交换式以太网2.6 2.6 虚拟局域网技术虚拟局域网技术7/22/202412.1 局域网概述局域网概述一、局域网基本概念一、局域网基本概念局域网覆盖有限的地理范围，一般只是几公局域网覆盖有限的地理范围，一般只是几公里的范围。它适用于公司、机关、校园等里的范围。它适用于公司、机关、校园等有有限范围内的计算机连网限范围内的计算机连网的需求；的需求； 局域网提供高数据传输速率（局域网提供高数据传输速率（100Mbps）、）、低误码率的数据传输环境，数据传输速率高低误码率的数据传输环境，数据传输速率高达达1Gbps的高速局域网正在发展中；的高速局域网正在发展中；7/22/20242通常计算机局域网的传输媒介主要依赖铜缆或光缆，通常计算机局域网的传输媒介主要依赖铜缆或光缆，构成有线局域网。构成有线局域网。但有线网络在某些场合要受到布线的限制：但有线网络在某些场合要受到布线的限制：布线、改线工程量大；布线、改线工程量大；线路容易损坏；线路容易损坏；网中的各节点不可移动。网中的各节点不可移动。特别是当要把相离较远的节点联结起来时，敷设专特别是当要把相离较远的节点联结起来时，敷设专用通讯线路布线施工难度之大，费用、耗时之多，用通讯线路布线施工难度之大，费用、耗时之多，实是令人生畏。实是令人生畏。这些问题都对正在迅速扩大的联网需求形成了严重这些问题都对正在迅速扩大的联网需求形成了严重的瓶颈阻塞，限制了用户联网。的瓶颈阻塞，限制了用户联网。7/22/20243无线局域网无线局域网(了解了解)无线局域网无线局域网(WLAN)就是解决有线网络以上问就是解决有线网络以上问题而出现的。题而出现的。WLAN利用电磁波在空气中发送利用电磁波在空气中发送和接受数据，而无需线缆介质。和接受数据，而无需线缆介质。WLAN的数据传输速率现在已经能够达到最高的数据传输速率现在已经能够达到最高450Mbps，传输距离可远至，传输距离可远至20km以上。以上。无线联网方式是对有线联网方式的一种补充和无线联网方式是对有线联网方式的一种补充和扩展，使网上的计算机具有可移动性，能快速、扩展，使网上的计算机具有可移动性，能快速、方便的解决以有线方式不易实现的网络联通问方便的解决以有线方式不易实现的网络联通问题。题。7/22/20244无线局域网的优点：无线局域网的优点：安装便捷安装便捷使用灵活使用灵活经济节约经济节约易于扩展易于扩展7/22/202452.1 局域网概述局域网概述二、局域网基本组成二、局域网基本组成一个完整局域网系统由一个完整局域网系统由硬件系统和软件系统硬件系统和软件系统组成。组成。从系统组成角度看局域网通常包括如下几个组成部分：从系统组成角度看局域网通常包括如下几个组成部分：主机：主机：各种类型的计算机各种类型的计算机网络适配器：网络适配器：用于实现计算机与局域网通信的接口。用于实现计算机与局域网通信的接口。7/22/20246传输介质：传输介质：用于计算机和网络设备间的连接。用于计算机和网络设备间的连接。网络连接设备：网络连接设备：用于计算机之间或其它网络间的连用于计算机之间或其它网络间的连接。接。网络操作系统：网络操作系统：负责网络系统资源管理、通信和任负责网络系统资源管理、通信和任务调度等。务调度等。网络应用软件：网络应用软件：实现网络应用与服务。实现网络应用与服务。2.1 局域网概述局域网概述7/22/202472.1 局域网概述局域网概述三、三、局域网技术要素局域网技术要素局域网主要解决局域网主要解决ISO网络模型中最低两层网络模型中最低两层物理物理层、数据链路层层、数据链路层的功能，的功能，决定局域网组成方式、信道容量、通信速率、决定局域网组成方式、信道容量、通信速率、信息传输方式和效率等技术因素，主要有：信息传输方式和效率等技术因素，主要有：网络拓扑结构网络拓扑结构传输介质传输介质介质访问控制方法介质访问控制方法7/22/202482.2 局域网体系结构与标准局域网体系结构与标准一、一、IEEE 802参考模型参考模型 7/22/202492.2 局域网体系结构与标准局域网体系结构与标准二、物理层二、物理层利用传输介质为数据链路层利用传输介质为数据链路层提供物理连提供物理连接接，实现比特流的，实现比特流的传输与接收传输与接收，数据的，数据的同步控制等。同步控制等。7/22/202410IEEE 802规定了局域网物理层所使用的规定了局域网物理层所使用的信号与信号与编码、传输介质、拓扑结构和传输速率编码、传输介质、拓扑结构和传输速率等规范。等规范。采用基带信号传输；采用基带信号传输；数据的编码采用曼彻斯特编码；数据的编码采用曼彻斯特编码；传输介质可以是双绞线、同轴电缆和光缆等；传输介质可以是双绞线、同轴电缆和光缆等；拓扑结构可以是总线型、树型、星型和环型；拓扑结构可以是总线型、树型、星型和环型；传输速率有传输速率有10Mbps、100Mbps、1000Mbps。7/22/2024112.2 局域网体系结构与标准局域网体系结构与标准三、数据链路层三、数据链路层MAC子层子层(介质访问控制子层介质访问控制子层)的功能的功能MAC构成数据链路层的下半部，直接与物理层相邻，构成数据链路层的下半部，直接与物理层相邻，主要主要制定管理和分配信道的协议规范制定管理和分配信道的协议规范。MAC子层子层与传输介质有关与传输介质有关，主要功能是进行合理，主要功能是进行合理信信道分配，解决信道竞争问题道分配，解决信道竞争问题；支持支持LLC子层完成介质访问控制功能，为不同的物子层完成介质访问控制功能，为不同的物理介质理介质定义了介质访问控制标准定义了介质访问控制标准。7/22/2024122.2 局域网体系结构与标准局域网体系结构与标准三、数据链路层三、数据链路层LLC子层子层(逻辑链路子层逻辑链路子层)的功能的功能LLC在在MAC子层的支持下向子层的支持下向网络层提供服务网络层提供服务。与传输与传输介质无关介质无关，独立于介质访问控制方法独立于介质访问控制方法，隐藏，隐藏了各种了各种802网络之间的差异网络之间的差异，向网络层提供一个统一，向网络层提供一个统一的格式和接口。的格式和接口。将数据组成将数据组成帧帧，对数据帧进行，对数据帧进行顺序控制、差错控制顺序控制、差错控制和流量控制和流量控制，使不可靠的物理链路变为，使不可靠的物理链路变为可靠的链路可靠的链路。7/22/2024132.2 局域网体系结构与标准局域网体系结构与标准IEEE 802标准标准802.10 安全与加密安全与加密物理层物理层 802.1 局域网概述、体系结构、网络互联与网络管理局域网概述、体系结构、网络互联与网络管理802.2 逻辑链路控制逻辑链路控制(LLC)802.3CSMA/CD物理层物理层802.4令牌令牌总线总线物理层物理层802.5令牌环令牌环物理层物理层802.6城域网城域网物理层物理层802.9语音数语音数据综合据综合局域网局域网802.11无线无线局域网局域网802.7 宽带技术宽带技术802.8 光纤光纤技术技术MAC层层网络网络互联层互联层LLC层层ISO/OSIIEEE 8027/22/202414IEEE 802标准系列（了解）标准系列（了解）IEEE 802.1标准，局域网体系结标准，局域网体系结构、网络互连，以及网络管理与构、网络互连，以及网络管理与性能测试。性能测试。IEEE 802.2标准，逻辑链路控制标准，逻辑链路控制LLC子层功能与服务。子层功能与服务。IEEE 802.3标准，标准，CSMA/CD总线总线介质访问控制子层与物理层规范。介质访问控制子层与物理层规范。IEEE 802.4标准，令牌总线标准，令牌总线(Token Bus)介质访问控制子层与介质访问控制子层与物理层规范。物理层规范。IEEE 802.5标准，令牌环标准，令牌环(Token Ring)介质访问控制子层与物理层介质访问控制子层与物理层规范。规范。IEEE 802.9标准，综合语音与数据标准，综合语音与数据局域网局域网(IVD LAN)技术。技术。IEEE 802.10标准，可互操作的局标准，可互操作的局域网安全性规范域网安全性规范(SILS)。IEEE 802.1l标准，无线局域网技标准，无线局域网技术。术。IEEE 802.12标准，优先级高速局标准，优先级高速局域网（域网（100Mbps）。）。IEEE 802.14标准，有线电视网标准，有线电视网（Cable-TV）。）。IEEE 802.15标准，无线个人网络标准，无线个人网络（WPAN）技术。）技术。IEEE 802.16标准，无线宽带局域标准，无线宽带局域网（网（BBWA）。）。7/22/2024152.3 局域网介质访问控制方法局域网介质访问控制方法2.3.1 介质访问控制方法：介质访问控制方法：控制网络节点如何向传输介质的控制网络节点如何向传输介质的数据发送与接数据发送与接收收数据，即数据，即解决信道如何使用的问题解决信道如何使用的问题。介质访问介质访问控制方法与局域网的拓扑结构和工作控制方法与局域网的拓扑结构和工作过程过程有密切关系。有密切关系。7/22/2024162.3.2 介质访问控制方法包括两方面内容：介质访问控制方法包括两方面内容：确定网络中各结点发送数据到传输介质上的确定网络中各结点发送数据到传输介质上的时时刻刻，如何对共用传输介质进行如何对共用传输介质进行访问和控制访问和控制。2.3 局域网介质访问控制方法局域网介质访问控制方法7/22/2024172.3 局域网介质访问控制方法局域网介质访问控制方法2.3.3 信道分配问题信道分配问题 信道分配问题也就是介质共享技术信道分配问题也就是介质共享技术,通常通常,可将信可将信道分配方法划分为两类：道分配方法划分为两类：静态划分信道静态划分信道和和动态介质接入控制动态介质接入控制。7/22/2024182.3.3 信道分配问题信道分配问题 1. 静态划分信道静态划分信道所谓静态划分信道，也是传统的分配方法，它采用所谓静态划分信道，也是传统的分配方法，它采用频分复用、时分复用、波分复用频分复用、时分复用、波分复用和码分复用等办法和码分复用等办法将单个信道划分后静态地分配给多个用户。用户将单个信道划分后静态地分配给多个用户。用户只只要得到了信道就不会和别的用户发生冲突。要得到了信道就不会和别的用户发生冲突。当用户结点数较多或使用信道的结点数在不断变化当用户结点数较多或使用信道的结点数在不断变化或者通信量的变化具有突发性时，静态分配多路复或者通信量的变化具有突发性时，静态分配多路复用方法的性能较差，因此，用方法的性能较差，因此，传统的静态分配方法，传统的静态分配方法，不适合于局域网和某些广播信道的网络使用。不适合于局域网和某些广播信道的网络使用。7/22/2024192.3.3 信道分配问题信道分配问题2. 动态介质接入控制动态介质接入控制动态介质接入控制又称为多点接入动态介质接入控制又称为多点接入（Multiple Access），其特点是信道并非），其特点是信道并非在用户通信时固定分配给用户。动态介质在用户通信时固定分配给用户。动态介质接入控制又分为两类：接入控制又分为两类：（1） 随机接入随机接入随机接入的特点是随机接入的特点是:所有的用户可随机地发送信息。所有的用户可随机地发送信息。但如果恰巧有两个或更多的用户在同一时刻发送信但如果恰巧有两个或更多的用户在同一时刻发送信息，那么在共享介质上就发生了冲突，使得这些用息，那么在共享介质上就发生了冲突，使得这些用户的发送都失败。因此，必须有解决冲突的网络协户的发送都失败。因此，必须有解决冲突的网络协议。如以太网采用的带冲突检测的载波侦听多路访议。如以太网采用的带冲突检测的载波侦听多路访问（问（CSMA/CD）协议和在卫星通信中使用的）协议和在卫星通信中使用的ALOHA协议。协议。7/22/202420（2）受控接入）受控接入受控接入的特点是用户不能随机地发送信息而必须受控接入的特点是用户不能随机地发送信息而必须服从一定的控制。典型的代表有分散控制的令牌环服从一定的控制。典型的代表有分散控制的令牌环局域网、光纤分布式数据接口（局域网、光纤分布式数据接口（FDDI）和集中控制）和集中控制的多点线路探询（的多点线路探询（polling）或称为轮询。）或称为轮询。7/22/202421IEEE 802.3 （总线型拓扑结构）（总线型拓扑结构）带有冲突检测的载波侦听多路访问控制方法带有冲突检测的载波侦听多路访问控制方法（CSMA/CD）局域网常用介质访问控制方法局域网常用介质访问控制方法：IEEE 802.5 （环型拓扑结构）（环型拓扑结构）令牌环令牌环（Token Ring）IEEE 802.4 （总线型拓扑结构）（总线型拓扑结构）令牌总线令牌总线（Token Bus）IEEE 802.3 （总线型拓扑结构）（总线型拓扑结构）带有冲突检测的载波侦听多路访问控制方法带有冲突检测的载波侦听多路访问控制方法（CSMA/CD）2.3.4局域网中最常用的介质访问控制方法：局域网中最常用的介质访问控制方法：7/22/2024222.3.4局域网中最常用的介质访问控制方法：局域网中最常用的介质访问控制方法：一、载波监听多路访问一、载波监听多路访问/冲突检测冲突检测CSMA/CD（Carrier Sense Multiple AccessCollision Detection）是采用争用技术的一种介质访问控制方法。是采用争用技术的一种介质访问控制方法。CSMA/CD通常用于总线型拓扑结构和星型拓扑结通常用于总线型拓扑结构和星型拓扑结构的局域网中。构的局域网中。IEEE 802.3即以太网，是一种总线型局域网，使用即以太网，是一种总线型局域网，使用的介质访问控制子层方法是的介质访问控制子层方法是CSMA/CD（载波侦听（载波侦听多路访问多路访问/冲突检测）。冲突检测）。7/22/2024232.3.4局域网中最常用的介质访问控制方法：局域网中最常用的介质访问控制方法：它的每个结点都能独立决定发送帧，若两个或多个结它的每个结点都能独立决定发送帧，若两个或多个结点同时发送，即产生冲突。把在一个以太网中所有相点同时发送，即产生冲突。把在一个以太网中所有相互之间可能发生冲突的结点的集合称为一个冲突域。互之间可能发生冲突的结点的集合称为一个冲突域。例如对于用同轴电缆互连的以太网，其中所有结点就例如对于用同轴电缆互连的以太网，其中所有结点就属于一个冲突域。当一个冲突域中的结点数目过多时，属于一个冲突域。当一个冲突域中的结点数目过多时，冲突就会很频繁。冲突就会很频繁。因此，在以太网中结点数目过多将会严重影响网络性因此，在以太网中结点数目过多将会严重影响网络性能。为了避免数据传输的冲突，以太网采用带有冲突能。为了避免数据传输的冲突，以太网采用带有冲突监测的载波侦听多路访问机制规范结点对于共享信道监测的载波侦听多路访问机制规范结点对于共享信道使用。每个结点都能判断是否有冲突发生，如冲突发使用。每个结点都能判断是否有冲突发生，如冲突发生，则等待随机时间间隔后重发，以避免再次发生冲生，则等待随机时间间隔后重发，以避免再次发生冲突。突。7/22/2024242.3.4局域网中最常用的介质访问控制方法：局域网中最常用的介质访问控制方法：一、载波监听多路访问一、载波监听多路访问/冲突检测冲突检测总线拓扑结构特点：总线拓扑结构特点：结构的特点结构的特点：总线共享、单节点、冲突；：总线共享、单节点、冲突；结构的优点结构的优点：成本低、结构、维护简单；：成本低、结构、维护简单；结构的缺点结构的缺点：冲突、小规模；：冲突、小规模；7/22/202425计算机计算机传输介质传输介质拓扑结构拓扑结构应用于总线型拓扑结构网络应用于总线型拓扑结构网络7/22/202426计算机计算机传输介质传输介质拓扑结构拓扑结构应用于总线型拓扑结构网络应用于总线型拓扑结构网络7/22/202427应用于总线型拓扑结构网络应用于总线型拓扑结构网络7/22/202428数据数据帧帧busbus2.3.4局域网中最常用的介质访问控制方法：局域网中最常用的介质访问控制方法：7/22/202429冲突冲突2.3.4局域网中最常用的介质访问控制方法：局域网中最常用的介质访问控制方法：7/22/202430问题分析问题分析信道共享信道共享信道共享信道共享数据发送采用广播方式数据发送采用广播方式数据发送采用广播方式数据发送采用广播方式存在冲突存在冲突存在冲突存在冲突何时发送数据何时发送数据何时发送数据何时发送数据如何检测冲突如何检测冲突如何检测冲突如何检测冲突解决共享资源使用和分配的矛盾解决共享资源使用和分配的矛盾如何处理冲突如何处理冲突如何处理冲突如何处理冲突总线型拓扑结构特点总线型拓扑结构特点总线型拓扑结构特点总线型拓扑结构特点数据发送需解决的问题数据发送需解决的问题数据发送需解决的问题数据发送需解决的问题2.3.4局域网中最常用的介质访问控制方法：局域网中最常用的介质访问控制方法：7/22/202431我左看右看，没车，我左看右看，没车，我走！我走！哦哦！有车来了，哦哦！有车来了，我等！我等！又没了！继续！又没了！继续！2.3.4局域网中最常用的介质访问控制方法：局域网中最常用的介质访问控制方法：7/22/202432经验经验先看后走先看后走先看后走先看后走边看边走边看边走边看边走边看边走有车不走有车不走有车不走有车不走没车再走没车再走没车再走没车再走启示启示检查信道是否空闲检查信道是否空闲检查信道是否空闲检查信道是否空闲发送过程检查冲突发送过程检查冲突发送过程检查冲突发送过程检查冲突如何完成数据发送如何完成数据发送如何完成数据发送如何完成数据发送7/22/202433CSMA/CD ( Carrier Sense Multiple Access with ( Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection )Collision Detection )带有冲突检测的载波侦听多路访问带有冲突检测的载波侦听多路访问带有冲突检测的载波侦听多路访问带有冲突检测的载波侦听多路访问控制方法控制方法控制方法控制方法2.3.4局域网中最常用的介质访问控制方法：局域网中最常用的介质访问控制方法：7/22/202434CSMA/CD( Carrier Sense Multiple Access with ( Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection )Collision Detection )带有冲突检测的载波侦听多路访问带有冲突检测的载波侦听多路访问带有冲突检测的载波侦听多路访问带有冲突检测的载波侦听多路访问控制方法控制方法控制方法控制方法2.3.4局域网中最常用的介质访问控制方法：局域网中最常用的介质访问控制方法：7/22/202435CSMA/CD( Carrier Sense Multiple Access with ( Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection )Collision Detection )带有冲突检测的载波侦听多路访问带有冲突检测的载波侦听多路访问带有冲突检测的载波侦听多路访问带有冲突检测的载波侦听多路访问控制方法控制方法控制方法控制方法冲突冲突2.3.4局域网中最常用的介质访问控制方法：局域网中最常用的介质访问控制方法：7/22/202436CSMA/CD( Carrier Sense Multiple Access with ( Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection )Collision Detection )带有冲突检测的载波侦听多路访问带有冲突检测的载波侦听多路访问带有冲突检测的载波侦听多路访问带有冲突检测的载波侦听多路访问控制方法控制方法控制方法控制方法2.3.4局域网中最常用的介质访问控制方法：局域网中最常用的介质访问控制方法：7/22/202437CSMA/CD工作原理工作原理当一个节点要发送数据前当一个节点要发送数据前当一个节点要发送数据前当一个节点要发送数据前先监听信道先监听信道先监听信道先监听信道是否闲，是否闲，是否闲，是否闲，若空闲，进行若空闲，进行若空闲，进行若空闲，进行“广播广播广播广播”式发送数据；式发送数据；式发送数据；式发送数据；在发送数据过程中，一在发送数据过程中，一在发送数据过程中，一在发送数据过程中，一边发送边发送边发送边发送数据并一数据并一数据并一数据并一边监听边监听边监听边监听是否冲突；是否冲突；是否冲突；是否冲突；若冲突，则若冲突，则若冲突，则若冲突，则停止发送停止发送停止发送停止发送数据；数据；数据；数据；等待等待等待等待一段时间后，继续尝试一段时间后，继续尝试一段时间后，继续尝试一段时间后，继续尝试发送发送发送发送，直至发送完，直至发送完，直至发送完，直至发送完毕毕毕毕。先听后发，边听边发，冲突停发，延时重发先听后发，边听边发，冲突停发，延时重发2.3.4局域网中最常用的介质访问控制方法：局域网中最常用的介质访问控制方法：7/22/2024382.3.4局域网中最常用的介质访问控制方法：局域网中最常用的介质访问控制方法：一、载波监听多路访一、载波监听多路访问问/冲突检测冲突检测CSMA/CD的的工作原工作原理理 ：先听后发、先听后发、边听边发、边听边发、冲突停发、冲突停发、延迟重发。延迟重发。初初始始 化化载载 波波 帧帧 听听发发 送送 数数 据据是是 否否 出出 现现冲冲 突突 ? ?强强 化化 冲冲突突放放弃弃 发发 送送数数 据据延延 迟迟 一一个个 随随 机机时时 间间 准准备备重重新新 发发 送送数数 据据是是 否否 发发 送送完完 毕毕 ? ?结结 束束冲冲突突 检检 测测7/22/2024392.3.4局域网中最常用的介质访问控制方法：局域网中最常用的介质访问控制方法：二、令牌环（二、令牌环（Token Ring）1. 概述概述Token Ring 是令牌传送环（是令牌传送环（Token Passing Ring）的）的简写。令牌环网最早起源于简写。令牌环网最早起源于IBM于于1985年推出的环年推出的环形基带网络。形基带网络。IEEE 802.5标准定义了令牌环网的国标准定义了令牌环网的国际规范。际规范。令牌环介质访问控制方法，是通过在环型网上传输令牌环介质访问控制方法，是通过在环型网上传输令牌的方式来实现对介质的访问控制的。只有当令令牌的方式来实现对介质的访问控制的。只有当令牌传送至环中某结点时，它才能利用环路发送或接牌传送至环中某结点时，它才能利用环路发送或接收信息。收信息。7/22/2024402.3.4局域网中最常用的介质访问控制方法：局域网中最常用的介质访问控制方法：二、令牌环（二、令牌环（Token Ring）2. 令牌环网的构建（了解）令牌环网的构建（了解）构建构建Token Ring网络时，需要网络时，需要Token Ring网卡、网卡、Token Ring集线器和传输介质等。其物理拓扑在外表上为星形集线器和传输介质等。其物理拓扑在外表上为星形结构，星型拓扑的中心是一个被称为介质访问单元结构，星型拓扑的中心是一个被称为介质访问单元(media access unit，简称，简称MAU)的集线器装置，的集线器装置，MAU有增强信号有增强信号的功能，它可以将前一个结点的信号增强后再送至下一个的功能，它可以将前一个结点的信号增强后再送至下一个结点，以稳定信号在网络中的传输。从结点，以稳定信号在网络中的传输。从MAU的内部看，的内部看，令牌环网集线器上的每个端口实际上是用电缆连在一起的，令牌环网集线器上的每个端口实际上是用电缆连在一起的，即当各结点与令牌环网集线器连接起来后，就形成了一个即当各结点与令牌环网集线器连接起来后，就形成了一个电气网环。所以我们认为电气网环。所以我们认为Token Ring采用的仍是一个物理采用的仍是一个物理环的结构。环的结构。令牌环网在令牌环网在MAC子层采用令牌传送的介质访问控制方法。子层采用令牌传送的介质访问控制方法。所以在令牌环网中有两种所以在令牌环网中有两种MAC 层的帧，即令牌帧和数据层的帧，即令牌帧和数据/命令帧。命令帧。7/22/2024412.3.4局域网中最常用的介质访问控制方法：局域网中最常用的介质访问控制方法：二、令牌环（二、令牌环（Token Ring） 3.拓扑结构特点：拓扑结构特点：结构的特点结构的特点：数据沿：数据沿环单方向发送、令牌环单方向发送、令牌控制。控制。结构的优点结构的优点：无冲突、：无冲突、重负荷。重负荷。结构的缺点结构的缺点：控制复：控制复杂、网络扩展困难。杂、网络扩展困难。7/22/2024422.3.4局域网中最常用的介质访问控制方法：局域网中最常用的介质访问控制方法：二、令牌环（二、令牌环（Token Ring） 4.令牌环工作原理：令牌环工作原理：数据沿环单方向传输，采用沿环路循环的数据沿环单方向传输，采用沿环路循环的令牌，控制节点发送数据。令牌，控制节点发送数据。网络中的节点只有截获令牌时才能发送数网络中的节点只有截获令牌时才能发送数据。据。轮流发送，对节点公平，适于重负荷环境轮流发送，对节点公平，适于重负荷环境。7/22/2024432.3.4局域网中最常用的介质访问控制方法：局域网中最常用的介质访问控制方法：7/22/2024442.3.4局域网中最常用的介质访问控制方法：局域网中最常用的介质访问控制方法：三、令牌总线（三、令牌总线（Token Bus）将连接到总线上的所有节点将连接到总线上的所有节点组成一个逻辑环组成一个逻辑环，每个，每个节点被赋予一个顺序的逻辑位置。节点被赋予一个顺序的逻辑位置。构成逻辑环结构，构成逻辑环结构，物理连接是总线结构物理连接是总线结构。介质访问控制介质访问控制：和：和令牌环令牌环一样，节点只有取得令牌一样，节点只有取得令牌才能发送帧，令牌在逻辑环上依次传递。才能发送帧，令牌在逻辑环上依次传递。7/22/202445令牌总线介质访问控制方法的特点：令牌总线介质访问控制方法的特点：适用于重负载的网络中，数据发送的延迟时间确定，适用于重负载的网络中，数据发送的延迟时间确定，适合实时性的数据传输等。适合实时性的数据传输等。网络管理较为复杂，网络必须要有初始化功能，已网络管理较为复杂，网络必须要有初始化功能，已生成一个顺序访问的次序。生成一个顺序访问的次序。访问控制的复杂性高。会出现以下难以解决的问题：访问控制的复杂性高。会出现以下难以解决的问题：网络中的令牌丢失、出现多个令牌；网络中的令牌丢失、出现多个令牌；将新节点加入到逻辑环中；将新节点加入到逻辑环中；从逻辑环中删除不工作的节点等。从逻辑环中删除不工作的节点等。7/22/2024462.4 以太网以太网以太网以太网 ( Ethernet)发展发展Xerox 创建第一个实验性的以太网创建第一个实验性的以太网(1972-1977)DEC、Intel和和Xerox将以太网标准化将以太网标准化(1979-1982)IEEE 802.3标准（标准（1982年）年）,10BASE-5出现；出现；10BASE-T结构化布线的历史结构化布线的历史(1986-1990)交换式和全双工制以太网的出现交换式和全双工制以太网的出现(1990-1994)快速以太网的出现快速以太网的出现(1992-1995)千兆网的出现千兆网的出现(1996至今至今)7/22/2024472.4 以太网以太网以太网技术特点以太网技术特点是基于是基于总线型总线型的广播式网络的广播式网络采用采用CSMA/CD介质访问控制技术介质访问控制技术网络拓扑结构有总线型、星型等网络拓扑结构有总线型、星型等以太网可以采用以太网可以采用多种传输介质多种传输介质7/22/2024482.4 以太网以太网一、以太网（一、以太网（802.3）的四种规范）的四种规范 7/22/2024492.4 以太网以太网数据率（数据率（Mbps） 基带信号基带信号段最大长度（百米）段最大长度（百米）10 Base-57/22/20245010base-510Base-5是原始的以太网标准，使用是原始的以太网标准，使用50 粗同轴电缆链接，总线型拓扑结构。粗同轴电缆链接，总线型拓扑结构。每个网段允许有每个网段允许有100个节点，每个网段的最个节点，每个网段的最大距离为大距离为500m。网络直径为网络直径为2500m，可以由，可以由5个个500m长的长的网段和网段和4个中继器组成。个中继器组成。7/22/20245110Base5分插头分插头 :插入电缆插入电缆收发器收发器 : 发送发送/接收接收, 冲突检冲突检测测, 电气隔离，超长控制电气隔离，超长控制;AUI : 连接件单元接口；连接件单元接口；终接器；终接器； 粗缆粗缆vampire tapBNC端子端子收发器收发器AUI 电缆电缆NIC最大段长度最大段长度 500米米每段最多站点数每段最多站点数 100两站点间最小距离两站点间最小距离 2.5米米网络最大跨度网络最大跨度 2.5公里公里 7/22/20245210base-57/22/20245310Base-2为了降低为了降低10Base-5的安装成本和复杂性，的安装成本和复杂性，10base-2采用廉价的采用廉价的50 细同轴电缆连接，细同轴电缆连接，采用总线型拓扑结构。采用总线型拓扑结构。每个网段最多允许每个网段最多允许30个节点，每个网段最个节点，每个网段最大距离为大距离为185m。最大网络直径为最大网络直径为30*185=925m。最多由最多由5个网段和个网段和4个中继器组成。个中继器组成。7/22/2024542.4 以太网以太网二、快速以太网二、快速以太网(Fast Ethernet) 仍然采用仍然采用CSMA/CD介质访问控制方法，在物理层介质访问控制方法，在物理层进行必要调整，定义了物理层标准（进行必要调整，定义了物理层标准（100Base-T）。）。100Base-T标准定义介质专用接口，将标准定义介质专用接口，将MAC子层与子层与物理层分隔开来，要求有中央集线器的物理层分隔开来，要求有中央集线器的星型布线结星型布线结构。构。7/22/2024552.4 以太网以太网快速以太网应用快速以太网应用7/22/202456高速局域网高速局域网背景背景随着网络应用和需求急剧增加，数据传输量越来越随着网络应用和需求急剧增加，数据传输量越来越大，网络传输速度（带宽）成为网络发展的瓶颈。大，网络传输速度（带宽）成为网络发展的瓶颈。解决方案解决方案升级到高速网络，如升级到高速网络，如100BASE-T(快速以太网快速以太网)、 FDDI 、1000BASE-T(千兆位以太网千兆位以太网)；发挥现有网络技术，采用网络分段、优化服务器、发挥现有网络技术，采用网络分段、优化服务器、增加路由器，提高子网的网络性能；增加路由器，提高子网的网络性能；使用局域网交换机，将使用局域网交换机，将“共享介质局域网共享介质局域网”改为改为“交换式局域网交换式局域网”；7/22/202457 10BaseT10BaseT集线器的作用相当于一个多端口的中继器（转发集线器的作用相当于一个多端口的中继器（转发器），数据从集线器的一个端口进入后，集线器器），数据从集线器的一个端口进入后，集线器会将这些数据从其他所有端口广播出去（会将这些数据从其他所有端口广播出去（扩充信扩充信扩充信扩充信号传输距离。将信号放大并整形后再转发，消除号传输距离。将信号放大并整形后再转发，消除号传输距离。将信号放大并整形后再转发，消除号传输距离。将信号放大并整形后再转发，消除信号传输的失真和衰减）。信号传输的失真和衰减）。信号传输的失真和衰减）。信号传输的失真和衰减）。7/22/2024582.4 以太网以太网NIC最大长度 100m10Base-T7/22/202459100Base-T的四种标准的四种标准 100Base-TX支持支持2 2对五类非屏蔽双绞线（对五类非屏蔽双绞线（UTPUTP）或）或2 2对一类屏对一类屏蔽双绞线（蔽双绞线（STPSTP）。其中）。其中1 1对用于发送，另对用于发送，另1 1对用对用于接收，因此于接收，因此100Base-TX100Base-TX可以全双工方式工作，可以全双工方式工作，每个节点可以同时以每个节点可以同时以100Mbps100Mbps的速率发送与接收的速率发送与接收数据。使用五类数据。使用五类UTPUTP的最大距离为的最大距离为100100米。米。7/22/202460100Base-T4支持支持4 4对三类非屏蔽双绞线对三类非屏蔽双绞线UTPUTP，其中有，其中有3 3对用对用于数据传输，于数据传输，1 1对用于冲突检测。对用于冲突检测。100Base-T2支持支持2 2对三类非屏蔽双绞线对三类非屏蔽双绞线UTPUTP。100Base-FX支持支持2 2芯的多模或单模光纤。芯的多模或单模光纤。100Base-FX100Base-FX主要主要是用作高速主干网，从节点到集线器是用作高速主干网，从节点到集线器HUBHUB的距离的距离可以达到可以达到450450米。米。7/22/202461快速以太网的应用快速以太网的应用 采用快速以太网集线器作为中央设备（采用快速以太网集线器作为中央设备（100Base-TX集线器），使用非屏蔽集线器），使用非屏蔽5类双绞线以星型连接类双绞线以星型连接的方式连接以太网节点（工作站和服务器），以的方式连接以太网节点（工作站和服务器），以及连接另一个快速以太网集线器和及连接另一个快速以太网集线器和10Base-T的共的共享集线器。享集线器。7/22/2024623. 100BASE-T快速以太网优缺点快速以太网优缺点优点：优点：具有较高的性能，适合网络结点多或者对网络带具有较高的性能，适合网络结点多或者对网络带宽要求较高的应用环境；宽要求较高的应用环境；基于以太网的技术，与现有基于以太网的技术，与现有10BASE-T10BASE-T的兼容可以的兼容可以容易的移植到高速网络上；容易的移植到高速网络上；最大地利用了已有的设备、电缆布线和网络管理最大地利用了已有的设备、电缆布线和网络管理技术；技术；众多的厂商支持；众多的厂商支持；7/22/202463缺点：缺点：仍然是一种共享式以太网网络，采用仍然是一种共享式以太网网络，采用CSMA/CDCSMA/CD作为介质存取方式，网络结点增加时，网络性作为介质存取方式，网络结点增加时，网络性能会下降；能会下降；CSMA/CDCSMA/CD方式使得网络延时变化较大，不适合方式使得网络延时变化较大，不适合实时性应用；实时性应用；速率较高，中继器间距较小，速率较高，中继器间距较小，100BASE-TX100BASE-TX不适不适合做主干；合做主干；7/22/2024642.4 以太网以太网三、千兆位以太网（三、千兆位以太网（Gigabit Ethernet）是一种新型高速局域网，提供是一种新型高速局域网，提供1Gbps通信带宽，与快通信带宽，与快速以太网完全兼容。速以太网完全兼容。传输介质以光纤为主，最大传输距离已达到传输介质以光纤为主，最大传输距离已达到70km，适，适用于大中规模的园区网主干。用于大中规模的园区网主干。由由千兆交换机、千兆网卡、综合布线系统千兆交换机、千兆网卡、综合布线系统等构成。等构成。7/22/2024652.5 交换式以太网交换式以太网一、共享式以太网一、共享式以太网采用采用集线器集线器为中心的为中心的星型连星型连接接方式，但其实际上是方式，但其实际上是总线总线型型的拓扑结构；的拓扑结构；集线器工作原理：以集线器工作原理：以广播方广播方式式向各端口发送数据。向各端口发送数据。当网络规模不断扩大时，网当网络规模不断扩大时，网络中的冲突就会大大增加，络中的冲突就会大大增加，造成网络整体性能下降。造成网络整体性能下降。7/22/2024662.5 交换式以太网交换式以太网二、交换式以太网二、交换式以太网采用采用交换机交换机为中央设备的以太网成为交换式以太网；为中央设备的以太网成为交换式以太网；交换机提供了交换机提供了多个通道多个通道，允许多个用户之间同时进，允许多个用户之间同时进行数据传输。行数据传输。7/22/2024672.5 交换式以太网交换式以太网三、共享式与交换式以太网工作原理示意图三、共享式与交换式以太网工作原理示意图局域网交换机局域网交换机（b b）交换式局域网）交换式局域网（a a）共享介质局域网）共享介质局域网结点结点总线总线结点结点7/22/2024682.5 交换式以太网交换式以太网四、交换机工作原理四、交换机工作原理交换机采用交换机采用数据转发方式数据转发方式工作，对数据的转发是以网工作，对数据的转发是以网络节点计算机的络节点计算机的MAC地址地址为基础的。为基础的。地址表地址表1 16 65 54 43 32 2DADAMACMAC帧帧DA=DA=结点结点C CDADAMACMAC帧帧DA=DA=结点结点B B转发机构转发机构缓冲器缓冲器端口端口地址表地址表端口端口地址地址1 1结点结点A A2 23 34 45 5结点结点B B结点结点C C6 6结点结点D D结点结点A A结点结点B B结点结点C C结点结点D D交换机会监测发送到每个端口的数据帧，通过数据帧中的有关交换机会监测发送到每个端口的数据帧，通过数据帧中的有关信息（源节点的信息（源节点的MACMAC地址、目的节点的地址、目的节点的MACMAC地址），就会得到与地址），就会得到与每个端口所连接的节点每个端口所连接的节点MACMAC地址，并在交换机的内部建立一个地址，并在交换机的内部建立一个“端口端口-MAC-MAC地址地址”映射表。建立映射表后，当某个端口接收到数映射表。建立映射表后，当某个端口接收到数据帧后，交换机会读取出该帧中的目的节点据帧后，交换机会读取出该帧中的目的节点MACMAC地址，并通过地址，并通过“端口端口-MAC-MAC地址地址”的对照关系，迅速的将数据帧转发到相应的端的对照关系，迅速的将数据帧转发到相应的端口。口。7/22/2024692.5 交换式以太网交换式以太网四、交换机工作原理四、交换机工作原理交换机对交换机对数据帧的转发方式数据帧的转发方式直接交换方式直接交换方式：根据目的地址找到相应的交换机端口，并将：根据目的地址找到相应的交换机端口，并将该帧发送到该端口；该帧发送到该端口；存储转发交换方式存储转发交换方式:与直接交换方式类似，不同处在于要把与直接交换方式类似，不同处在于要把信息帧全部接收到内部缓冲区中，并对信息帧进行校验，一信息帧全部接收到内部缓冲区中，并对信息帧进行校验，一旦发现错误就通知源发送站重新发送帧；旦发现错误就通知源发送站重新发送帧；改进直接交换方式改进直接交换方式:将前两者结合起来，在收到帧的前将前两者结合起来，在收到帧的前64字字节后，判断帧的帧头字段是否正确；节后，判断帧的帧头字段是否正确；7/22/202470交换式局域网的应用交换式局域网的应用7/22/2024712.6 虚拟局域网虚拟局域网*一、虚拟局域网（一、虚拟局域网（VLAN）概念）概念通过路由和交换设备，在网络的通过路由和交换设备，在网络的物理拓朴结构物理拓朴结构基础上基础上建立一个建立一个逻辑网络逻辑网络，以使得网络中任意，以使得网络中任意几个局域网网几个局域网网段或节点能够组合成一个逻辑上的局域网段或节点能够组合成一个逻辑上的局域网。 建立在局域网建立在局域网交换机交换机上，以上，以软件方式实现逻辑软件方式实现逻辑工作组工作组的划分与管理，逻辑工作组的节点组成不受物理位置的划分与管理，逻辑工作组的节点组成不受物理位置的限制；的限制；同一逻辑分组的成员可以分布在相同的物理网段上，同一逻辑分组的成员可以分布在相同的物理网段上，也可以分布在不同的网络上；也可以分布在不同的网络上；7/22/2024722.6 虚拟局域网虚拟局域网*二、虚拟局域网的结构二、虚拟局域网的结构7/22/2024732.6 虚拟局域网虚拟局域网*三、虚拟局域网组网方法三、虚拟局域网组网方法基于交换机端口基于交换机端口基于基于MAC地址地址基于网络层地址基于网络层地址VLAN1VLAN2端端 局域网交换机局域网交换机口口 1 2 3 4 5 6 7 87/22/202474*2.7 无线局域网无线局域网一、无线局域网概念一、无线局域网概念标准标准：IEEE 802.11 7/22/202475*2.7 无线局域网无线局域网一、无线局域网概念一、无线局域网概念传输方式传输方式:无线电波与红外线；无线电波与红外线；拓扑结构拓扑结构: 无中心无中心拓扑和拓扑和有中心有中心拓扑；拓扑；7/22/202476*2.7 无线局域网无线局域网二、无线局域网设备二、无线局域网设备无线网卡无线网卡 无线网卡的作用类似于以太网中的网卡，作为无线局无线网卡的作用类似于以太网中的网卡，作为无线局域网的接口，域网的接口，实现与无线局域网的连接实现与无线局域网的连接。无线网桥无线网桥（AP，Access Point）无线网桥是在无线网桥是在链路层链路层实现无线局域网互连的实现无线局域网互连的存储转发存储转发设备设备，它能够通过无线（微波），它能够通过无线（微波）进行远距离数据传输进行远距离数据传输。无线天线无线天线对所接收或发送的无线天线对所接收或发送的信号进行增益（放大）信号进行增益（放大）。7/22/202477三、光纤分布式数据接口FDDIFDDI特点：特点：以光纤作为传输介质的高速主以光纤作为传输介质的高速主干网；干网；基于共享介质原理，是令牌环基于共享介质原理，是令牌环体系结构的拓展；体系结构的拓展；使用基于使用基于IEEE 802.5IEEE 802.5的单令牌的单令牌的环型网介质访问协议；的环型网介质访问协议；数据传输速率为数据传输速率为100Mbps100Mbps，可，可支持支持10001000个物理连接，环路的个物理连接，环路的长度为长度为100KM100KM；采用双环拓扑结构，可增加网采用双环拓扑结构，可增加网络容错能力，提高了可靠性；络容错能力，提高了可靠性；可以使用多模或单模光纤，采可以使用多模或单模光纤，采用单模光纤时，两节点之间距用单模光纤时，两节点之间距离可超过离可超过20km20km，全网光纤总长，全网光纤总长可以达到数千公里。可以达到数千公里。 FDDI环路由器路由器环网总线网7/22/202478局域网产品类型与相互之间的关系7/22/202479ATM异步传输模式，异步传输模式，ATM是以信元（是以信元（CELL）为基本单位进行交换和复用的面向连接的传输机为基本单位进行交换和复用的面向连接的传输机制。制。 IP over ATM：将将IP数据包在数据包在ATM层全部封装为层全部封装为ATM信元，以信元，以ATM信元形式在信道中传输。当网信元形式在信道中传输。当网络中的交换机接收到一个络中的交换机接收到一个IP数据包时，它首先根数据包时，它首先根据据IP数据包的数据包的IP地址通过某种机制进行路由地址地址通过某种机制进行路由地址处理，按路由转发。处理，按路由转发。7/22/202480MPOA ： MPOA的目的是在的目的是在 LANE 环境中有效地环境中有效地传输子网间的单播数据。传输子网间的单播数据。MPOA 集成了集成了 LANE 和和 NHRP 以保留以保留 LANE，同时在数据路径不需要路由，同时在数据路径不需要路由器的情况下，允许上的子网和器的情况下，允许上的子网和 internet 网络层协网络层协议间的通信。此外在不同协议、网络技术和议间的通信。此外在不同协议、网络技术和 IEEE 802.1 虚拟虚拟 LAN环境下，环境下，MPOA 通过通过 ATM 提供了提供了高效合成网桥和路由选择的结构。高效合成网桥和路由选择的结构。MPOA 能够同能够同时使用网桥和路由信息来定位最佳出口。时使用网桥和路由信息来定位最佳出口。MPOA 允许网络层路由记算和数据传送物理地分离，这称允许网络层路由记算和数据传送物理地分离，这称为虚拟路由技术。为虚拟路由技术。 7/22/202481