第四章 局域网(2)

第四章局域网(2)4）局域网的介质访问控制方法•介质访问控制方法：连到网络上的所有设备必须遵循一定的规则，才能确保传输介质的正常访问和使用。•常用的介质访问控制方法有：•冲突检测的载波监听多路访问（CSMA/CD）•控制令牌（ControlToken）•时槽环（SlottedRing）控制令牌（ControlToken）控制令牌方法除了用于环形网拓扑结构（即令牌环）之外,也可以用于总线形拓扑结构（即令牌总线）时槽环（SlottedRing）•时槽环只用于环形网的介质控制访问。•对每个节点预先安排一个特定的时间段（即时槽段），每个节点只能在时槽内传输数据。若数据较长，可用多个时槽来传输。时槽环（SlottedRing）由监控站起动环，产生若干个固定长度的时槽。时槽不停地绕环从一个站点传递到另一个站点。当一个站点收到时槽时，由该站点的接口阅读后再将其转发到下一个站点，如此一直循环下去。每个时槽能携带一个固定长度的信息帧。第五节以太网技术•学习目标•了解以太网标准•掌握10M以太网组网技术•了解高速以太网•重点/难点•以太网组网技术•一、以太网标准•IEEE802.3（Ethernet）物理层标准主要有：10BASE-5、10BASE-2、10BASE-T。（传统以太网）•IEEE802.3u（FastEthernet快速以太网）物理层标准主要有：100BASE-TX、100BASE-T4和100BASE-FX。CSMA/CD的帧格式·PA（前导码）：帧同步序列。·SFD（帧定界符）：表示一个有效帧的开始。·DA，SA（目的地址，源地址）：表示分别目的节点和源节点(发送节点)地址。可以选择16位或48位地址长度，但这两个地址长度必须保持一致。DA可以是单地址、多播地址（最高位为1）或广播地址(全1)；而SA必须是单地址·FL（帧长度）：以字节为单位来表示PDU数据的实际长度。·PDU（协议数据单元）：表示要传送的LLC层数据，LLC层数据应是一个字节序列，最大数据长度为1500个字节。·PAD（填充）：MAC帧要求有最小帧长限制，最小帧长为64个字节，如果实际的PDU数据长度小于64个字节，必须在PAD字段上填充若干字节的0，使PDU和PAD字段的总长度不小于64个字节·FCS（帧校验序列）：采用32位CRC校验。二、传统以太网技术•传统以太网的技术特点•1).采用基带传输技术。•2).采用的标准是IEEE802.3，使用CSMA/CD介质访问控制方法。•3).基于总线型的广播式网络，网络上的所有站点共享传输介质和带宽。•4).支持的传输介质类型有50Ω基带同轴电缆、双绞线和光纤。以太网的拓扑结构主要是总线型和星型。•5).具有多种标准，它们支持不同的传输速率（10Mbps、100Mbps和1000Mbps），最高可达1Gbps。以太网的数据帧长可变，长度为64～1518B。•6).以太网技术成熟，价格低廉，易构建、易扩展、易维护、易管理。传统以太网的组网方式传统以太网有多种组网方式，形成了以太网的多个标准，最常用的有10Base-2、10Base-5、10Base-T。•1、10BASE-5标准（粗缆以太网）：标准中的数字10表示传输速率为10Mbps；“BASE”表示电缆上传输的信号是基带信号；“5”表示每一段电缆的最大长度是500m。它是最早的以太网产品，现在已不多见。•连接方式：工作站通过AUI接口、收发器电缆和收发器与总线相联。•组网要求：•①最大网段数目：5个，最多使用4个中继器（转发器），其中3个网段可以连接工作节点；•②最大网段长度为500米，每段最大节点数为100个，最大网络节点数目为300个，节点间（两收发器之间）最小距离2.5米；•③最大网络长度：2500米。•④转发器的点到点链路的总长度不能超过1000米。•2、细缆以太网（10BASE-2）•10Base-2网络以细同轴电缆作为传输介质，采用总线结构。•在10Base-2标准中的10代表网络的最大数据传输率为10Mbps；Base代表采用的是基带传输技术；2代表网络的最大网段长为200m（实际上是185m）。以总线形进行布线。10Base-2网络简单，便于使用，价格比较低。•主要性能指标：•①最大网段数目：5个，最多使用4个中继器（转发器），其中3个可连接工作节点；•②最大网段长度为185米，每段最大节点数为30个，最大网络节点数目为90个，节点间最小距离0.5米；•③最大网络长度：925米。•优点：造价低廉，安装容易，性能价格比较高。•缺点：电缆连接故障率较高，且不易查找（建议尽量购买预制好的电缆）3.10Base-T网络（双绞线以太网）1991年，IEEE802.3标准中增加了10Base-T网络类型，是IEEE802.3标准的扩充。该网络采用星型拓扑结构，最大数据传输率为10Mbps；采用基带传输技术，用3类或5类双绞线（通常为无屏蔽双绞线）作为传输介质。10Base-T使用双绞线通过RJ-45型接头将集线器（Hub）和计算机连接起来。三、高速以太网技术•1、高速以太网的概念•传输速率在100Mbps或100Mbps以上的以太网称为高速以太网。•它保留了传统的10Mbps速率以太网的所有特征，即相同的数据格式、相同的介质访问控制方法CSMA/CD和相同的组网方法。•2、100M以太网的组网技术•采用星型拓扑结构，包含三种介质选项：100BASE-TX、100BASE-FX和100BASE-T4。•3.1000M以太网组网技术•千兆以太网又称吉比特以太网•编码方式为8B/10B。将一组连续的8位数据分解成两组数据，一组3位，一组5位，经过编码后分别成为一组4位的代码和一组6位的代码，从而组成一组10位的数据发送出去。用于平衡高速传输的比特流中1和0的数量。•千兆网使用的传输介质主要是光纤（1000Base-LX和1000Base-SX），当然也可以使用双绞线（1000Base-CX和1000Base-T）。•组网时，千兆网通常连接核心服务器和高速局域网交换机，以作为高速以太网的主干网•4.10G以太网•万兆位以太网标准802.3ae。10Gbps以太网也称为10吉比特以太网。•只支持双工模式，而不支持单工模式；•使用的媒体只能是光纤；•使用64B/66B和8B/10B两种编码方式等。•10吉比特以太网还有一个重要的改进，即它具有支持局域网和广域网接口，且其有效距离可达40km。四、FDDI网络•光纤分布数据接口(FiberDistributedDataInterface，FDDI)标准是在20世纪80年代开发的，它提供了快于以太网或令牌环的高速数据通信，数据吞吐率为100Mb/s。•FDDI在单一光纤线缆段上支持50个节点，最终的传输能力是每秒传输450000个帧，这个速率是以太网的30倍(以太网的最大传输速率是每秒传输15 000个帧)。FDDI支持由音频、视频和实时应用组成的网络通信。•是一种高性能的令牌环局域网。•FDDI采用双环结构，数据传输具有冗余度，这种冗余带来了很强的可靠性。其中一个环被定义为信息传输的主路由，另一个环则为被传输的数据提供备份路由。当主环出现故障时，次环变为主环。在次环上运行的数据与主环上运行的数据方向相反。•如果在FDDI主环上发生故障，线缆的逻辑体系结构则提供绕接功能，信号被导向备份路由，由此曲折迂回形成一个单环。FDDI物理层的4B/5B编码FDDI采用4B/5B编码，即将4bit转换为5bit，再对5bit编码，这样做的原因有二：①降低硬件实现的难度与成本。曼彻斯特编码每位中间都有跳变，使得码元速率比比特率提高1倍，增加了硬件实现的难度。FDDI采用反向不归零编码NRZI，即代码“1”在媒体上出现跳变，代码“0”不跳变。②同步时时钟提取的需要当连续传送多个“0”时，无法提取同步时钟信号。（1）4B/5B编码原理两步：首先将4bit转换为5bit，使得转换后的5bit中使用有2个“1”，再对5bit码编。•（2）5bit和4bit码的对应关系。5bit代表符号4bit5bit代表符号4bit11110010011010010101010100101101110011110123456700000001001000110100010101100111100101001110110101111101011011111001110189ABCDEF10001001101010111100110111101111图3.18FDDI的4B/5B对应表FDDI的MAC帧格式·PA：帧前导码，用于和节点的局部时钟保持同步。·SD：帧起始定界符，用于标志帧有效信息的开始。·FC：帧控制，由8位组成，其格式为CLFFZZZZ，用于指明帧类型有关特征。其中，C指示数据帧是同步帧还是异步帧；L指示地址字段使用的是16位地址还是48位地址；FF定义了四种帧类型：令牌帧、数据帧、MAC帧和站管理帧；ZZZZ则根据不同帧类型来取值，如令牌帧取值为0，而其它类型的帧则用来定义子帧类型。·DA、SA：目的地址、源地址。·INFO：要传送的LLC层数据。·FCS：帧校验序列，采用32位循环冗余校验码(CRC)。·ED：帧结束定界符。·FS：帧状态，用于指示检错、识别地址以及帧复制等状态。物理层规范FDDI物理层由两个物理子层组成：物理介质相关PMD(PhysicalMediumDependent)子层和物理协议PHY(PhysicalLayer)子层。PMD子层定义了所使用的传输介质以及连接设备的技术特性。PHY子层定义了如下功能：信号的编码与译码、符号定义、时钟机制、弹性缓冲器、可靠性规范等。第七节无线局域网•学习目标•掌握无线局域网的概念•了解无线局域网的标准和实现技术•重点/难点•无线式局域网的概念为什么需要无线局域网？有线网络所存在的使用限制：具有空旷场地的建筑物内；具有复杂周围环境的制造业工厂、货物仓库内；机场、车站、码头、股票交易场所等一些用户频繁移动的公共场所内；缺少网络电缆而又不能打洞布线的历史建筑物内；受自然条件影响而无法实施布线的环境，如存在河道；在一些需要临时增设网络节点的场合，如体育比赛场地、展示会等无线局域网的应用走上前台。无线局域网(WirelessLocalAreaNetwork，)就是指采用无线传输介质的局域网，简称WLAN。无线局域网的标准20世纪80年代末以来，由于移动通信技术的发展，无线局域网开始进入市场。无线局域网可提供移动接入功能，这种接入方式不仅可以节省铺设线缆的投资，而且组网快捷、灵活、节省空间。IEEE802委员会制定了无线局域网的协议标准802.11。802.11标准规定无线局域网的最小构件是基本服务集(BasicServiceSet，BSS)。一个BSS包括一个基站和若干个移动站，所有的站均运行同样的MAC协议并以争用方式共享同样的无线传输介质。IEEE802.11标准的组成覆盖无线局域网的物理层和MAC子层：物理层标准规定了无线传输信号等基础规范，如802.11a、802.11b、802.11d、802.11g、802.11h。MAC子层标准包括802.11e、802.11f、802.11i。IEEE802.11系列：无线局域网标准无线局域网设备无线网卡：相当于有线网卡在有线局域网中的作用。按总线类型可分为适用于台式机的PCI接口的无线网卡，适用笔记本的PCMCIA接口的无线网卡，笔记本和台式机均适用的USB接口的无线网卡。无线访问接入点（AP）：无线局域网中进行数据发送和接收的集中设备，相当于有线网络中的集线器。通常，一个AP能够在几十至上百米的范围内连接多个无线用户。AP可以通过标准的Ethernet电缆与传统的有线网络相联，从而可作为无线网络和有线网络的连接点。无线局域网设备(续)无线网桥：用于无线或有线局域网之间的无线互连。天线(Antenna)：将信号源发送的信号由天线传送至远处。天线有定向性(Uni-directional)与全向性(Omni-dir