计算机网络4-局域网教学课件

S U M M E R T E M P L A T E计算机网络计算机网络4 局域网局域网1980年9月30日,DEC、Intel和Xerox公布了第三稿的“以太网,一种局域网:数据链路层和物理层规范,1.0版”,这就是现在著名的以太网蓝皮书,即DIX规范珠联璧合:Xerox提供技术,DEC有雄厚的技术力量,而且是以太网硬件的强有力的供应商,Intel提供以太网芯片构件1981年6月,IEEE802工程决定组成802.3分委员会一年半以后,即1982年12月19日,19个公司宣布了新的IEEE802.3草稿标准2024/7/216Metcalfe谢绝了Steve Jobs建议他加入Apple计算机公司开发网络的建议,于1979年6月,与Howard Charney、Ron Crane、Greg Shaw和Bill Kraus组建了著名的3Com1980年8月,3Com公司宣布了它的第一个产品,即用于Unix的商业版TCP/IP,并在1980年12月正式上市一直以创造历史著称的IBM当时也宣布了最初的IBM PC,但不与3Com合作,原因是IBM正忙于发明自己的令牌环网90年代IBM才开始认识到:Token Ring是无法取代以太网的,它的网络战略已告失败2024/7/217两件大事使得以太网再度掀起高潮1985年Novell开始提交Network,这是一个专为IBM兼容个人计算机联网用的高性能操作系统NetWare的巨大成功推动了对以太网适配器的大量需求,从而使得以太网成为网络市场的领先者10BASE-T,一个能在无屏蔽双绞电话线上全速10Mbps运行的以太网这是基于结构化的布线系统2024/7/218标 准职 责标 准职 责IEEE 802.1网络互操作IEEE 802.7宽带网IEEE 802.2LLCIEEE 802.8光纤网IEEE 802.3CSMA/CD及100BaseXIEEE 802.9电话与数据通信IEEE 802.4令牌总线网IEEE 802.10LAN安全IEEE 802.5令牌环网IEEE 802.11无线通信IEEE 802.6MANIEEE 802.12100VG-AnyLAN2024/7/2192024/7/21102024/7/2111The original Ethernet was created in 1976 at Xeroxs Palo Alto Research Center(PARC).Since then,it has gone through four generations.2024/7/2112拓扑结构传输介质媒介访问技术局域网重点考虑多用户对传输介质的共享访问静态划分信道代价较高,不适合局域网动态访问控制分为随机接入(如以太网)和受控接入(如FDDI)2024/7/21132024/7/21142024/7/21152024/7/21162024/7/21172024/7/21182024/7/21192024/7/2120为端到端的传播时延Tj为干扰信号持续时间(B与A同时发送数据)Tb2(B在快收到A数据时发送数据)2+Tj争用期3Tj2024/7/2121电磁波在电缆中的的传播速度为空气中的65%,即1km电缆的传播时延5 s对于IEEE 802.3,两个站点的最远距离4.5km,由4个中继器连接而成,其冲突窗口为51.2 s(2倍电缆传播延迟加上4个中继器的双向延迟)对于10Mbps的IEEE 802.3,这个时间等于发送64字节,即512位的时间,64字节就是由此而来的2024/7/2122T=R*A *(2i 1)R=随机数(0 1)A=51.2 s(“冲突窗口”的大小)i =冲突次数发生10次冲突后,随机等待的最大时间片数就固定在1023发生16次冲突后,表明有硬件故障,向主机报告错误,进一步的恢复留待高层软件或网络管理员完成捕获效应2024/7/21232024/7/21242024/7/21252024/7/21262024/7/21272024/7/21282024/7/2129限制项目限制值网站之间的最小距离0.5m网段的最大长度185网络的最大长度925m网段及中继器5/4每个网段上的节点数30可连接计算机的网段数32024/7/21302024/7/21312024/7/2132限制项目限制值工作站至集线器的最大距离100m每个网段上的最大节点数512最大集线器级连4网段及中继器5/42024/7/2133假定:总线上共有n个站,每个站发送帧的概率都是 p帧长L(bit),数据速率为C(b/s)争用期2,检测到碰撞后不发干扰信号以太网信道利用率Smax=1/(1+4.44)其中,=/T0 (T0=L/C)2024/7/21342024/7/2135交换以太网快速以太网千兆以太网2024/7/2136交换以太网试图提高10 Base-T的性能用交换机替代集线器交换机能识别帧的目的地址,而不是采用广播方式这是目前常用的组网方式2024/7/21372024/7/2138速度提高到100Mbps与10M以太网保持兼容帧格式、访问介质方式、最小帧长等不变最大距离减少10倍,为250m与10M以太网比较,只在MAC层有变化:数据速率和最长距离2024/7/21392024/7/21402024/7/21412024/7/21422024/7/2143速度提高到1000MMAC层访问方法保持不变,距离缩短传输介质利用光纤千兆以太网通常用作主干2024/7/21442024/7/21452024/7/21462024/7/2147特点特点1000Base-1000Base-FXFX1000Base-LX1000Base-LX1000Base-1000Base-CXCX1000Base-1000Base-T T介质光纤(多模)光纤(单模或多模)STPUTP信号短波激光长波激光电气电气最大距离550m550m(多模)5000m(单模)25m25m2024/7/2148WLANWPANWiMax2024/7/21492024/7/21502024/7/2151无线LAN利用电磁波在空气中发送和接受数据无线局域网的数据传输速率现在已经能够达到11Mbps,传输距离可远至20km以上它是对有线联网方式的一种补充和扩展无线局域网的优点安装便捷、使用灵活经济节约、易于扩展2024/7/21522024/7/2153802.11b最大数据传输速率为11Mb/s支持的范围:室外为300米,室内最长为100米802.11a802.11b的后续标准物理层速率可达54Mb/s,传输层可达25Mbps与802.11b不兼容混合标准802.11g2024/7/21542024/7/2155BSS(Basic Service Set)一群计算机设定相同的BSS名称,即可自成一个group,可相互通信ESS(Extended Service Set)一个或多个以上的BSS,即可被定义成一个 ESS AP(Access Point)作为有线局域网络与无线局域网络之桥梁2024/7/21562024/7/21572024/7/2158无线局域网不能简单地搬用 CSMA/CD 协议CSMA/CD 协议要求一个站点在发送本站数据的同时,还必须不间断地检测信道,但在无线局域网的设备中要实现这种功能就花费过大即使我们能够实现碰撞检测的功能,并且在发送数据时检测到信道是空闲的,在接收端仍然有可能发生碰撞2024/7/2159A 的作用范围C 的作用范围ABCD当 A和 C检测不到无线信号时,都以为B是空闲的,因而都向 B 发送数据,结果发生碰撞.2024/7/2160ADCB？B 的作用范围C 的作用范围B向A发送数据,而C又想和 D 通信.但C检测到媒体上有信号,于是就不敢向 D发送数据.2024/7/2161因此,WLAN可能出现检测错误检测到信道空闲,其实并不空闲检测到信道忙,其实并不忙改进的办法是把CSMA增加一个碰撞避免(Collision Avoidance)功能,即CSMA/CA在使用 CSMA/CA 的同时,还增加使用停止等待协议,即链路层确认这是因为无线信道的通信质量比有线差2024/7/21622024/7/2163所有的站在完成发送后,必须再等待一段很短的时间(继续监听)才能发送下一帧这段时间的通称是帧间间隔 IFS帧间间隔长度取决于该站欲发送的帧的类型高优先级帧需要等待的时间较短,因此可优先获得发送权若低优先级帧还没来得及发送而其他站的高优先级帧已发送到媒体,则媒体变为忙态因而低优先级帧就只能再推迟发送了这样就减少了发生碰撞的机会2024/7/21642024/7/2165欲发送数据的站先检测信道在 802.11 标准中规定了在物理层的空中接口进行物理层的载波监听通过收到的相对信号强度是否超过一定的门限数值就可判定是否有其他的移动站在信道上发送数据当源站发送它的第一个 MAC 帧时,若检测到信道空闲,则在等待一段时间 DIFS 后就可发送2024/7/2166这是考虑到可能有其他的站有高优先级的帧要发送如有,就要让高优先级帧先发送2024/7/2167源站发送自己的数据帧目的站若正确收到此帧,则经过时间间隔 SIFS 后,向源站发送确认帧 ACK若源站在规定时间内没有收到确认帧 ACK(由重传计时器控制这段时间),就必须重传此帧,直到收到确认为止,或者经过若干次的重传失败后放弃发送2024/7/2168WAPI(WLAN Authentication and Privacy Infrastructure,无线局域网鉴别与保密基础结构)GB15629.11-2003使用双向认证,身份凭证为公钥数字证书WEP(Wired Equivalent Privacy,有线等效保密)IEEE802.11标准单向认证,即服务器端对客户端的认证2024/7/21692024/7/21702024/7/2171WPAN是以个人为中心来使用的无线人个区域网,它实际上就是一个低功率、小范围、低速率和低价格的电缆替代技术WPAN 都工作在 2.4 GHz 的 ISM 频段 WLAN 却是同时为许多用户服务的无线局域网,它是一个大功率、中等范围、高速率的局域网2024/7/2172最早使用的 WPAN 是 1994 年爱立信公司推出的蓝牙系统,其标准是 IEEE 802.15.1蓝牙的数据率为 720 kb/s,通信范围在 10 米左右蓝牙使用 TDM 方式和跳频扩频 FHSS 技术组成不用基站的皮可网(piconet)2024/7/2173Piconet 直译就是”微微网”,表示这种无线网络的覆盖面积非常小每一个皮可网有一个主设备(Master)和最多7个工作的从设备(Slave)通过共享主设备或从设备,可以把多个皮可网链接起来,形成一个范围更大的扩散网(scatternet)这种主从工作方式的个人区域网实现起来价格就会比较便宜 2024/7/2174MMSSPSSSSSP皮可网 2扩散网皮可网 1M 主设备S 从设备P 搁置的设备2024/7/2175低速WPAN主要用于工业监控组网、办公自动化与控制等领域,其速率是2250kb/s低速WPAN的标准是IEEE802.15.4最近新修订的标准是IEEE802.15.4-2006低速WPAN中最重要的就是ZigBeeZigBee技术主要用于各种电子设备(固定的、便携的或移动的)之间的无线通信,其主要特点是通信距离短(1080m),传输数据速率低,并且成本低廉2024/7/2176功耗非常低在工作时,信号的收发时间很短在非工作时,ZigBee 结点处于休眠状态,非常省电对于某些工作时间和总时间之比小于 1%的情况,电池的寿命甚至可以超过10 年网络容量大一个 ZigBee 的网络最多包括有255 个结点,其中一个是主设备,其余则是从设备若是通过网络协调器,整个网络最多可以支持超过 64000 个结点2024/7/2177高速WPAN用于在便携式多媒体装置之间传送数据,支持1155Mb/s的数据率,标准是802.15.3IEEE 802.15.3a工作组还提出了更高数据率的物理层标准的超高速WPAN,它使用超宽带UWB技术UWB(Ultra-Wide Band)技术工作在3.110.6GHz微波频段,有非常高的信道带宽超宽带信号的带宽应超过信号中心频率的25%以上,或信号的绝对带宽超过500MHz超宽带技术使用了瞬间高速脉冲,可支持100400Mb/s的数据率,可用于小范围内高速传送图像或DVD质量的多媒体视频文件2024/7/2178WiMax(World Interoperability for Microwave Access,全球微波接入互操作性)基于IEEE 802.16的宽带无线接入城域网(Broadband Wireless Access Metropolitan Area Network,BWAMAN)技术WiMax亦常被称为IEEE Wireless MAN(Metropolitan Area Network),其基本目标是提供一种在城域网一点对多点的多厂商环境下可有效地互操作的宽带无线接入手段2024/7/2179ISP802.11 WLAN802.11 热点802.11 WLAN802.16802.16802.16 基站802.16因特网802.16 基站802.16802.16电信网2024/7/21802到11GHz,可在license和unlicense频段上使用支持75Mbps在无阻挡情况下可支持50公里传输QoS支持声音、数据和不同的服务级别一个基站可支持1000个用户2024/7/2181实现更远的传输距离50公里的无线信号传输距离,网络覆盖面积是3G发射塔的10倍,只要少数基站建设就能实现全城覆盖提供更高速的宽带接入WiMax所能提供的最高接入速度是70M,是3G所能提供的宽带速度的30倍提供优良的最后一公里网络接入服务可以将Wi-Fi热点连接到互联网,也可作为DSL等有线接入方式的无线扩展,实现最后一公里宽带接入提供多媒体通信服务WiMax较之Wi-Fi具有更好的可扩展性和安全性,从而能够实现电信级的多媒体通信服务2024/7/2182WiMax与Wi-Fi、3G具有很多重叠的功能,和Wi-Fi、3G既竞争,又互补Wi-Fi、WiMax、3G分别针对的是无线局域网、城域网、广域网,具有不同的市场定位WiMax本身有待完善,诸如标准统一、互联互通、降低成本等问题2024/7/2183三个3G运营商资费都偏高,这是不得已3G根本不可能承担大规模的使用量,更不要说现在推的上网本、数据卡,这是饮鸩止渴大体上,一个基站能提供的流量是16MiPhone用户占用过多带宽 AT&T不堪重负运营商是制定一个高额资费把绝大部分用户都挡在运营商是制定一个高额资费把绝大部分用户都挡在门外呢？还是最后不堪重负门外呢？还是最后不堪重负,让用户体验很差呢？让用户体验很差呢？真正能够解开3G困境惟一的就是中国电信的天翼,它的固网资源多,可以明推3G,暗推WiFi实际上它的天翼将来靠的也主要不是3G2G用户谈不到大规模转换到3G,因为等不到转换的时候就已经都变成WiFi了2024/7/2184IEEE 802使不同厂商生产的网络设备可以互相兼容802项目将数据链路层分为两个子层:LLCMACLLC是上子层,它在所有的LAN中都相同MAC子层依赖于LAN的类型局域网的发展趋势是高速和无线2024/7/218521、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。培根22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。韩愈23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。马克思24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。莎士比亚25、学习是劳动，是充满思想的劳动。乌申斯基供娄浪颓蓝辣袄驹靴锯澜互慌仲写绎衰斡染圾明将呆则孰盆瘸砒腥悉漠堑脊髓灰质炎(讲课2019)脊髓灰质炎(讲课2019)