北邮计算机网络第七讲lan2012

高速以太网FDDI曾被认为是下一代的LAN,但是除了主干网市场(FDDI可胜任)外，它很少被使用。因为其站点管理过于复杂，从而导致芯片复杂和价格昂贵。FDDI的巨大费用使得工作站制造商不愿让它成为标准网络，因此从未大量生产，FDDI也就无法占据大块市场。正是在这个环境下，1992年IEEE重新召集了802.3委员会，指示他们制订一个快速的LAN。建议之一是保持802.3的原有状况，只是将其速度提高。另一个建议是完全重新制订，赋予它许多新的特征，比如实时通信和数字语音之类，只保留其原有的名称。经过一阵争论之后，委员会决定保留802.3的现状，只是将其速度提高，这样做主要有以下三个原因:1需要与现存的成千上万个LAN相兼容;2担心新协议可能会出现不可预见的问题;3需要在技术改变之前完成这项工作。高速以太网100BASE-T以太网速率达到或超过100Mb/s的以太网称为高速以太网。在双绞线上传送100Mb/s基带信号的星型拓扑以太网，仍使用IEEE802.3的CSMA/CD协议。100BASE-T以太网又称为快速以太网(FastEthernet)。IEEE在1995年6月正式采纳了其成果802.3u。从技术的角度来看，802.3u并不是一种新的标准，只是对现存802.3标准的追加。但我们通常称其为快速以太网(fastethernet),而不是802.3u。用户只要更换一张网卡，再配上一个100Mb/s的集线器，就可很方便地由10BASE-T以太网直接升级到100Mb/s,而不必改变网络的拓扑结构。所有在10BASE-T上的应用软件和网络软件都可保持不变。100BASE-T的网卡有很强的自适应性，它能够自动识别10Mb/s和100Mb/s。保留所有的旧的分组格式，接口以及程序规则，同时改变了原以太网的某些规定。例如，在以太网电缆长度最长为2.5km时，其最短帧长为64字节。当发送速率提高时，帧的发送时间按比例缩短，但电磁波在电缆上传播的时间并没有变化。这样，在电缆另一端的站点还未来得及检测到冲突时，在发送端已经把数据帧发送完毕了。所以当发送数据的速率提高时:(1)若保持电缆长度不变就应增大最短帧长(2)保持最短帧长不变但减小最大电缆长度。在100Mb/s的以太网中采用的方法是保持最短帧长不变，但将最大电缆长度减小到100m。帧间时间间隔从原来的9.6us改为现在的0.96us。100BASE-T:高速以太网三种不同的物理层标准100BASE-TX使用2对UTP5类线或屏蔽双绞线STP。100BASE-FX使用2对光纤。100BASE-T4使用4对UTP3类线或5类线。千兆位以太网:吉比特以太网随着多媒体技术、网络分布计算、桌面视频会议等应用的不断发展，用户对局域网的带宽提出了更高的要求;同时，100M快速以太网也要求主干网、服务器一级有更高的带宽。由于以太网的简单、实用、廉价及应用的广泛性，人们又迫切要求高速网技术与现有的以太网保持最大的兼容性。千兆位以太网技术就是在这种需求背景下开始酿造的。1996年3月成立的IEEE802.3z工作组，专门负责千兆位以太网的研究，并制定相应标准。•千兆位以太网使用原有以太网的帧结构、帧长及CSMA/CD协议，•数据速率提高到了1Gbps。•它和标准以太网(10Mbps)和快速以太网(100Mbps)技术向后兼容。•用户能在保留原有操作系统、协议结构、应用程序及网络管理平台与工具的同时，通过简单的修改，使现有的网络工作站廉价地升级到千兆位速率。千兆位以太网的物理层1000BASE-X基于光纤通道的物理层1000BASE-SXSX表示短波长1000BASE-LXLX表示长波长1000BASE-CXCX表示铜线1000BASE-T使用4对5类线UTPMAC子层的主要功能包括数据帧的封装/卸装，帧的寻址和识别，帧的接收与发送，链路的管理，帧的差错控制及MAC协议的维护。千兆以太网的帧结构与标准以太网的帧结构相同，其最大帧长为1518字节，最小帧长为64字节。千兆位以太网对媒体的访问采用全双工和半双工两种方式。全双工方式使用于交换机到交换机或交换机到站点之间的点--点连接，两点间可同时进行发送与接收，不存在共享信道的争用问题。所以不需采用CSMA/CD协议。半双工方式则适于用共享媒体的连接方式，仍采用CSMA/CD协议解决信道的争用问题。千兆位以太网的MAC子层千兆位以太网的数据速率为快速以太网的10倍，若要保持两者最小帧长的一致性，势必大大缩小千兆以太网的最大电缆长度；而若将最短帧长提高到640字节，则在发送短数据时开销又太大。要维持以太网的最大电缆长度不变，且保证最小帧长64字节，千兆以太网采用:¶载波延伸¶包突发(packetbursting)在短MAC帧后面加上载波延伸凡发送的MAC帧长不足512字节时，就用一些特殊字符填充在帧的后面，使MAC帧的发送长度增大到512字节。接收端在收到以太网的MAC帧后，要将所填充的特殊字符删除后才向高层交付。目地地址源地址数据长度数据FCSMAC帧的最小值=64字节载波延伸前同步码加上载波延伸使MAC帧长度=争用期长度512字节在以太网上实际传输的帧长10/27/98page14SchoolofComputerandTechnology,BUPTComputerNetworksCHRYSAN10/27/98page15SchoolofComputerandTechnology,BUPTComputerNetworksCHRYSAN10吉比特以太网10吉比特以太网与10Mb/s，100Mb/s和1Gb/s以太网的帧格式完全相同。10吉比特以太网还保留了802.3标准规定的以太网最小和最大帧长，便于升级。10吉比特以太网不再使用铜线而只使用光纤作为传输媒体。10吉比特以太网只工作在全双工方式，因此没有争用问题，也不使用CSMA/CD协议。无线局域网无线网络技术蓝牙技术IEEE802.11标准蓝牙技术蓝牙是一种短距离的无线通信技术，电子装置彼此可以通过蓝牙而连接起来，蓝牙技术的核心便是通过嵌入蓝牙芯片，通过芯片上的无线接收器，实现语音和数据在短距离上的稳定无缝无线连接，配有蓝牙技术的电子产品能够在十米的距离内彼此相通，传输速度可以达到1M/s。这种连接是开放式的，再加上芯片体积十分小，因此能够方便的嵌入设备中，应用于各种需要在网络上传输数据和语音的设备，如数码相机、PDA、无线耳机、手机。蓝牙技术的概念关键技术跳频技术蓝牙的载频选用全球通用的ISM频段，由于该频段是对所有无线电系统都开放的频段，因此使用其中的任何一个频段都有可能遇到不可预测的干扰源。采用跳频扩谱技术是避免干扰的一项有效措施。蓝牙在2．4～-2．4835GHz之间的ISM频带上以1600跳／s的速率进行跳频，可以得到79个1MHz带宽的信道。跳频技术是把频带分成若干个跳频信道，在一次连接中，无线电收发器按一定的码序列不断地从一个信道跳到另一个信道，只有收发双方是按这个规律进行通信的，而其他的干扰不可能按同样的规律进行干扰。ISM:IndustrialScientificandMedical。ISM频段即工业，科学和医用频段世界各国均保留了一些无线频段，以用于工业，科学研究，和微波医疗方面的应用。应用这些频段无需许可证，只需要遵守一定的发射功率(一般低于1W)，并且不要对其它频段造成干扰即可。ISM频段在各国的规定并不统一。如在美国有三个频段902-928MHz,2400-2483.5MHzund5725-5850MHz，而在欧洲900MHz的频段则有部份用于GSM通信。2.4GHz为各国共同的ISM频段。因此无线局域网，蓝牙等无线网络，均可工作在2.4GHz频段上。安全性蓝牙技术的无线传输特性使它非常容易受到攻击，因此安全机制在蓝牙技术中显得尤为重要。虽然蓝牙系统所采用的跳频技术已经提供了一定的安全保障，但是蓝牙系统仍然需要链路层和应用层的安全管理。在链路层中，蓝牙系统使用认证、加密和密钥管理等功能进行安全控制。在应用层中，用户可以使用个人标识码（PIN）来进行认证。无线局域网(IEEE802.11)课件制作人：谢希仁无线局域网无线局域网的组成有固定基础设施的无线局域网AP1AP2一个基本服务集BSS包括一个基站和若干个移动站，所有的站在本BSS以内都可以直接通信，但在和本BSS以外的站通信时，都要通过本BSS的基站。AP1AP2基本服务集内的基站叫做接入点AP(AccessPoint)其作用和网桥相似。AP1AP2当网络管理员安装AP时，必须为该AP分配一个不超过32字节的服务集标识符SSID和一个信道。AP1AP2一个基本服务集可以是孤立的，也可通过接入点AP连接到一个主干分配系统DS(DistributionSystem)，然后再接入到另一个基本服务集，构成扩展的服务集ESS(ExtendedServiceSet)。AP1AP2ESS还可通过叫做门户(portal)为无线用户提供到非802.11无线局域网（例如，到有线连接的因特网）的接入。门户的作用就相当于一个网桥。AP1AP2移动站A从某一个基本服务集漫游到另一个基本服务集（到A的位置），仍可保持与另一个移动站B进行通信。与接入点AP建立关联(association)一个移动站若要加入到一个基本服务集BSS，就必须先选择一个接入点AP，并与此接入点建立关联。建立关联就表示这个移动站加入了选定的AP所属的子网，并和这个AP之间创建了一个虚拟线路。只有关联的AP才向这个移动站发送数据帧，而这个移动站也只有通过关联的AP才能向其他站点发送数据帧。移动站与AP建立关联的方法被动扫描，即移动站等待接收接入站周期性发出的信标帧(beaconframe)。信标帧中包含有若干系统参数（如服务集标识符SSID以及支持的速率等）。主动扫描，即移动站主动发出探测请求帧(proberequestframe)，然后等待从AP发回的探测响应帧(proberesponseframe)。热点(hotspot)现在许多地方，如办公室、机场、快餐店、旅馆、购物中心等都能够向公众提供有偿或无偿接入Wi-Fi的服务。这样的地点就叫做热点。由许多热点和AP连接起来的区域叫做热区(hotzone)。热点也就是公众无线入网点。现在也出现了无线因特网服务提供者WISP(WirelessInternetServiceProvider)这一名词。用户可以通过无线信道接入到WISP，然后再经过无线信道接入到因特网。2.移动自组网络又称自组网络(adhocnetwork)自组网络AEDCBF源结点目的结点转发结点转发结点转发结点自组网络是没有固定基础设施（即没有AP）的无线局域网。这种网络由一些处于平等状态的移动站之间相互通信组成的临时网络。移动自组网络的应用前景在军事领域中，携带了移动站的战士可利用临时建立的移动自组网络进行通信。这种组网方式也能够应用到作战的地面车辆群和坦克群，以及海上的舰艇群、空中的机群。当出现自然灾害时，在抢险救灾时利用移动自组网络进行及时的通信往往很有效的，无线传感器网络WSN(WirelessSensorNetwork)由大量传感器结点通过无线通信技术构成的自组网络。无线传感器网络的应用是进行各种数据的采集、处理和传输，一般并不需要很高的带宽，但是在大部分时间必须保持低功耗，以节省电池的消耗。由于无线传感结点的存储容量受限，因此对协议栈的大小有严格的限制。无线传感器网络还对网络安全性、结点自动配置、网络动态重组等方面有一定的要求。传感器结点的形状(a)和组成(b)存储器CPU传感器硬件电池无线收发器(a)(b)无线传感器网络主要的应用领域环境监测与保护（如洪水预报、动物栖息的监控）；战争中对敌情的侦查和对兵力、装备、物资等的监控；医疗中对病房的监测和对患者的护理；在危险的工业环境（如矿井、核电站等）中的安全监测；城市交通管理、建筑内的温度/照明/安全控制等。8