1、 計 算 機 網 絡 第四講1第四章 局域網主要內容1、以太網2、令牌環3、無線局域網4、局域網組網重點：以太網與局域網組網24-1以太網（IEEE 802.3）0）簡介(1)70年代中期施樂公司的帕洛阿爾托研究中心的羅伯特.梅特卡夫(Robert Metcalfe)和大衛.伯格斯(David Boggs)共同發明的。(2) 1979年，梅特卡夫為了開發個人電腦和局域網離開了施樂，成立了3Com公司。3com對迪吉多, 英特爾, 和施樂進行游說，希望與他們一起將以太網標準化、規范化。 (3)2000年后，以太網成為局域網的最通用的組網技術。34-2以太網要點（局域網特點）1、共享信道，無需網絡

2、層路徑選擇等功能2、數據鏈路層分裂成兩個層1）LLC層，保證站點數據傳輸的正確性2）MAC（媒體訪問控制層）對共享信道的訪問控制3、在邏輯上，最初的拓撲類型是針對總線型設計 的，后來發展出來的星型和樹型拓撲在邏輯上 轉化為總線型控制44-2-1 以太網的鏈路訪問控制1、CSMA類型先聽后說1）1-堅持2）非堅持3）p-堅持2、CSMA/CD1-堅持的CDMA，發送數據同時檢測沖突。1）沖突檢測(1)方式發送方：發送數據同時接收數據，不同則沖突發生偵聽者：檢測總線信號波形是否違例，有則沖突發生5(2)沖突窗口多長時間間隔可以發現沖突窗口=2tp(總線最大時延)(3)沖突的善后 發送阻塞幀，通知沖

3、突，退避算法計算退避時間二進制指數退避：T=（2I-1）2tp，I表示沖突次數tpABC62)以太網設計思想(1)共享總線(2)支持廣播(3)Best-Effort Delivery（不可靠傳輸）發送端用1-堅持CDMA/CD，確保每幀有效發送無需接收端無任何響應，無差錯控制（ARQ）(4)分布接入(競爭)73)幀的格式（書106頁）4)地址（書107頁）u位表示是全球管理(0)還是本地管理(1)G位表示是單播(0)還是多播(1)83、以太網物理層標準1)物理層標準(1)10Base-5(2)10Base-2(3)10Base-T2)報文分組封裝分組長度以太網的最大幀長，則進行分片處理3）運行

4、參數（書110頁）問題：為什么有最小幀長度的限制？91）以太網在發送數據的同時檢測沖突2）每個以太網段都有沖突窗口（往返時間延遲）3）如果發送幀的時間短于沖突窗口，則不能檢測到所有可能發生的沖突4）為了檢測出每一幀是否發生沖突，發送一幀的時間長度不能短于沖突窗口。最小幀長度計算假設沖突窗口（往返時間）=51.2微妙，數據傳輸率=10Mbps=10位/微秒在沖突窗口時間內可發送的數據長度=51.210=512（位）=64（字節）10以太網特點：當通信量相對小時，線路利用率很高，當通信量大時，線路利用率不高。問題：機房的局域網是星型拓撲，為什么也是以太網？答案：物理上星型拓撲，邏輯上總線型控制。作

5、業：書139頁5、6、思考題：9、11以太網復習：1、數據鏈路層=LLC(媒體無關的控制)+MAC2、MAC層協議CSMA/CD(媒體=總線,站點公平使用總線收發數據的規則）1）1堅持CSMA2）檢測沖突3）沖突后處理 4）沖突幀的延遲發送特點：1）共享總線2）沖突不可避免(1)線路相對空閑時，沖突少，傳輸效率高(2)線路相對忙時，沖突多，傳輸效率低123）距離短，差錯小，基本無需差錯控制3、以太網物理層標準（媒體）1）10BASE5 10BASE2同軸電纜(半雙工)2）10BASE-T雙絞線(全雙工，半雙工)3）10BASE-F光纖(全雙工)4、以太網（MAC）地址長度6個字節u位是全球管理

6、(0)是本地 (1) g位是單播(0)還是多播(1)135、以太網幀格式1）幀定界用 幀起始標志+幀長度2）類型字段標志幀的數據部分長度 6、標準以太網編碼曼徹斯特編碼7、運行參數（書110頁） 1415164-3令牌環網和FDDI1、令牌環網1）基本原理令牌環在物理上是一個由一系列環接口和這些接口間的點點鏈路構成的閉合環路，各站點通過環接口連到網上，共享一個環路。 與以太網不同，令牌環網的站點參與幀的接收和發送。 為了解決競爭，可以使用一個稱為令牌（Token）的特殊比特模式，使其沿著環路循環。172）令牌操控（1）網絡空閑時，只有一個令牌在環路上繞行。包含一位“令牌/數據幀”標志位， “0

7、”表示空令牌， “1”表示有站點正占用令牌在發送數據幀。（2）當一個站點要發送數據時，必須等待并獲得一個令牌，將令牌的標志位置為“1”，隨后便可加載發送數據。（3）環路中的每個站點邊轉發數據，邊檢查數據幀中的目的地址，若為本站點的地址，便讀取其中所攜帶的數據。182、FDDI（111）1）定時令牌傳送機制，提高網絡利用率2）雙環連接，降低故障對環路形成的影響。4-4快速以太網0、雙絞線的發送與接收不同對，降低沖突 通過提高線路波特率來提高數據傳輸率1、MAC訪問控制方式不變2、提高傳輸介質(高類別雙絞線和光纖)，提速3、改進編碼方式，增加發送線對，提速 雙絞線4B/5B編碼，1對發送1對接收

8、雙絞線8B/6T編碼，3對發送1對發送或接收 光纖4B/5B編碼4、運行參數大體相似（書115）194-5無線局域網安裝便捷：一般在網絡建設中，施工周期最長、對周邊環境影響最大的，就是網絡布線施工工程。在施工過程中，往往需要破墻掘地、穿線架管。而WLAN最大的優勢就是免去或減少了網絡布線的工作量，一般只要安裝一個或多個接入點 (Access Point) 設備，就可建立覆蓋整個建筑或地區的局域網絡。使用靈活： 在有線網絡中，網絡設備的安放位置受網絡信息點位置的限制。而一旦WLAN建成后，在無線網的信號覆蓋區域內任何一個位置都可以接入網絡。易于擴展 ：WLAN有多種配置方式，能夠根據需要靈活選擇

9、。這樣，WLAN就能勝任從只有幾個用戶的小型局域網到上千用戶的大型網絡，并且能夠提供像“漫游(Roaming)”等有線網絡無法提供的特性。201）拓撲結構(1)IBBS(獨立的基本服務集，Ad hoc對等網)（1）（2）(2)帶AP(access point)的BBS21(3)EBS(擴展服務集)（3）223）協議棧示意（書120頁）4）競爭MAC協議(1)CSMA/CD可以嗎？大多數半雙工，無法發送同時檢測沖突發送方無沖突，接收方仍可能沖突采用的是盡量回避沖突的策略LLC802.11MAC802.11物理層LLC802.11MAC802.11物理層LLC802.3MAC802.3物理層接入點

10、23(2)CSMA/CA（DCF）空閑信道、等待IFS、信道仍空閑則發送忙則繼續偵聽，直到傳輸完成。傳輸結束、等待IFS (幀間隔) 、然后再偵聽，如果空閑則按指數后退一個隨機時間間隔后發送數據。24(3)數據傳送的確認機制發送方發送每一幀都必須收到接收方的確認(ACK)，如果在規定時間內未收到確認，則認為發生沖突，必須重發該幀。（書122圖）(4)隱藏站點導致沖突，暴露站點導致假沖突(5)擴展DCF添加發送請求(RTS)和清除(CTS)回應，降低沖突可能255）PCF(1)主動掃描發送探測幀收到探測幀AP進行響應選擇一個AP發送關聯請求選中的AP進行關聯響應(2)被動掃描AP定期發送信標幀，

11、只需向該AP進行關聯響應26(3)工作原理PCF 作為一種可選的無線局域網媒介訪問方式，只能應用于基礎網絡結構（BSS）中，該訪問方式使用一個集中協調器（Point Coordinator ，PC），PC 同時應該是該BSS 的訪問點。一般情況下，PC 集成在接入點AP 內，它的主要功能是決定當前哪個站點（STA）有權發送數據，而采用的基本方式則是依次輪詢各個站點，從而避免競爭。 6）幀的格式與物理層標準（書127）27無限局域網復習1）拓撲結構(1)網型 獨立BBS (2)星型 帶有AP的BBS(3)樹型 ESS，通過有線骨干網絡連接多個BBS（1）（2）（3）282）MAC控制（1）DCF

12、分布協調功能，CSMA/CA，要點：增加等待時間，盡量降低沖突發生幾率，用于不帶有AP的自組網方式。（2）擴展DCF方式，用于帶有AP的星型拓撲， 要點：AP與站點之間進行指定發送與接收的方式 （RTS/CTS） 請求發送/確認發送，同時還規定了NAV(網絡分配向量)，聲明數據傳輸和確認需要的時間。（3）PCF 用于多個AP的關聯處理，確定與哪個AP關聯，由AP發送信標，站點回應關聯請求，實現關聯。293）物理層標準(Wi-Fi，無線保真)802.11a在5Ghz頻段工作，支持速度54Mbps。802.11b在2.4Ghz頻段工作，支持速度11Mbps。802.11g在2.4Ghz頻段工作，所

13、支持的速度最高達54Mbps。4）安全標準（1）身份論證方式：開放式、共享式、WPA， WPA2，確認有效接入（2）數據加密方式：WEP，AES等，確保數據安全30局域網協議標準，由IEEE的802工作組制定 IEEE802只包含兩層：數據鏈路層，物理層; IEEE802定義了多種物理層802.3802.1x，以適應不同的 網絡介質和不同的介質訪問控制方法； 數據鏈路層又分為邏輯鏈路控制LLC和媒體訪問控制MAC兩 個子層：數據鏈路層物理層 介質訪問控制子層 MAC802.3CSMA/CD802.4令牌總線802.5令牌環802.8FDDI802.11CSMA/CAIEEE802.2 邏輯鏈路

14、控制子層LLCIEEE802.1 上層協議接口子層802.x31324-7局域網組網1）集線器（中繼器）組網沖突域擴大，廣播域擴大332）網橋（中繼器）組網沖突域不變，廣播域擴大交換機34子網子網子網子網沖突域不變，廣播域不變354）虛擬局域網（VLAN）VLAN技術可以將擴展局域網分成幾個在邏輯上看起來獨立的LAN，而且一個VLAN就是一個廣播域，從而進一步限制了廣播的范圍和單播的范圍。36VLAN劃分的方法1）基于端口（靜態劃分）把交換機的某幾個端口號劃分到一個VLAN中，連接到該端口的所有計算機都屬于同一個VLAN上。2）基于MAC地址（動態劃分）根據用戶計算機的MAC地址進行VLAN劃

15、分，只與計算機的MAC地址有關，與交換機及其端口無關。3）基于網絡地址或網絡協議類型（動態）根據用戶計算機的IP地址或網絡協議進行VLAN的劃分。37VLAN的優點1）提高管理效率2）控制廣播數據3）提高網絡性能4）增強了網絡的安全性5）實現虛擬工作組38大型局域網組網設計1、路由器、交換機分類（原則：吞吐量output） 低端 中端 高端2、局域網分層1）接入層終端設備接入局域網2）匯聚層多個接入設備匯總3）核心層連入互聯網和局域網網絡服務3910Mb/s UTP100Mb/s UTP （連接骨干網）1000Mb/s Fiber100Mb/s UTP 某單位網絡結構示意圖二級交換機HUB/S

16、W 部門千兆主干交換機服務器骨干網40作業書140頁 20、31、31、3341 網絡時代的三大基本定律摩爾定律:CPU性能18個月翻番,10年100倍。所有電子系統（包括電子通信系統，計算機）都適用光纖定律：超摩爾定律，骨干網帶寬9個月翻番，10年10000倍。帶寬需求呈超高速增長的趨勢梅特卡夫定律:聯網定律，網絡價值與用戶(節點)數平方成正比。未聯網設備增加N倍，效率增加N倍。聯網設備增加N倍，效率增加N2倍返回42作業1、幀定界的目的：幀同步 附帶：曼徹斯特編碼目的：位同步2、信息=1111100 生成多項式對應 11011 原始碼字=11111000000 余數=100 碼字=11111000100成幀 0111111011111000010001111110反轉 011111100010000111110111111043上節課小結（網絡互聯）1、沖突域沖突影響的范圍 廣播域廣播影響的范圍2、中繼器或集線器互聯（物理層）效果：網絡擴大，沖突域和廣播域隨之擴大3、網橋或交換機互聯（數據鏈路層）效果：網絡擴大，廣播域隨之擴大，沖突域不變=44實驗課小結1、線程遠程注入（進程執行程序，線程執行函數）進程1（程序1） 線程1進程