无线局域网-第二章

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,移动通信重点实验室-景小荣,*,第二章,.,局域网基础,2.1 OSI,参考模型和局域网的协议体系,2.2,局域网的,LLC,层协议,2.3,局域网的,MAC,协议,2024/10/7,1,移动通信重点实验室-景小荣,OSI,参考模型和局域网的协议体系,2.1.1 OSI,参考模型,ISO,制定了,OSI,参考模型，便于计算机之间互联,-1984,解释：功能层次的计算机互联模型,2024/10/7,2,移动通信重点实验室-景小荣,一,.,物理层,物理层的主要功能是在两个,(,或多个,),数据链路实体间通过物理介质提供透明的比特流的传输。物理层协议所涉及的问题有,:,信号的编码方式，即用什么样的信号传代比特,1,和,0,；,传输比特流的速率；,通信方式,(,双工或半双工,),；,如何实现物理连接的建立和释放；,网络接口的机械与电气参数等。,二,.,数据链路层,数据链路层的主要功能是保证网络实体间建立数据链路通道，进行无差错的数据块的交换。这种数据块叫作,数据链路服务数据单元,，也就是帧。,帧的装配与识别分解。,差错检验与差错恢复功能。,流量控制功能、顺序控制功能。,存取控制功能等。,三,.,网络层,网络层的功能是在通信实体之间建立、维持及拆除网络连接，传送“网络服务数据单元”即数据包。网络层控制通信子网的工作，因此又称为通信子网层。网络层与传输层的接口实际上就是,IMP,与主机的接口；网络层通过主机接口接收主机传送的信件，并将它们分组成信息分组（包），通过通信子网将数据包传送到目的站的网络层并最终交给目的主机。,网络层协议的内容包括,网络寻址、网络连接、网络流量控制、路径选择和中继、信息包的拆装，差错检验及恢复,等。,四,.,传输层,传输层的功能是在会话实体之间建立传输连接，提供透明的数据传送。它接收来自会话层数据，经过必要的处理并加入一定的附加控制信息传输到网络层。传输层又称为主机,-,主机层。传输层的连接是源端,-,目的端的连接，不需要经过中间结点。,一个传输层的连接可以对应多个网络连接，在传输连接吞吐量较大时可以分散数据，改善流通情况，提高响应速度。也可以多个传输连接复用一个网络连接，以降低成本，提高网络利用率。,传输连接可以是点到点的连接，也可以根据需要提供广播式逻辑信道，把数据广播到多个目的地。传输层必须考虑源、目的主机之间的流量控制，以及顺序控制，差错检验和恢复等。,五,.,会话层,两个表示层之间的数据交换称为会话,(,或对话,),。会话层要在两个表示实体之间提供建立会话连接的服务，组织和同步它们的对话，以及为管理它们的数据交换提供必要的手段。,会话连接是建立在传输连接基础之上的，因而必须把会话连接映射成传输连接。一旦连接建立。会话层就要进行对话管理。如连接恢复,(,当传输连接出现故障时，会话层应能重新建立传输连接，以保证对话的继续,),；顺序控制,(,如传输层不提供，则由会话层提供,),等。,六,.,表示层,表示层的主要功能就是执行数据变换。这些变换包括数据压缩,(,表达层接收,ASCII,码字符串作为输入，并产生压缩过的二进制码输出,),与解压缩、数据加密与解密、编码变换、格式变换等。,七,.,应用层,应用层是网络的最高层，为用户进程提供访问网络的手段。应用层的内容直接取决于网络用户要求什么样的网络服务。但也有一些普遍性的问题，如网络的透明性，任务的分配，分布式数据库的操作等。,OSI,参考模型和局域网的协议体系,2024/10/7,3,移动通信重点实验室-景小荣,局域网拓扑结构,一,.,环形局域网,计算机局域网络,环路中继器,网络电缆,/,光纤,网卡,网卡,计算机,环形拓扑局域网络结构,2024/10/7,4,移动通信重点实验室-景小荣,计算机局域网络,局域网拓扑结构 二,.,星形局域网,交换机,/,集中器,网卡,网络电缆,计算机,计算机,网卡,星形拓扑局域网络结构,2024/10/7,5,移动通信重点实验室-景小荣,计算机局域网络,局域网拓扑结构 三,.,总线形局域网,总线形拓扑局域网络结构,终端匹配器,终端匹配器,网卡,计算机,网卡,计算机,网卡,计算机,网络电缆,T,型接头路,T,型接头,2024/10/7,6,移动通信重点实验室-景小荣,局域网的规模较小，因而有一些独具的特点,:,结构简单,专设通信线路,传输速率高、质量好,灵活性与可扩展性强,可靠性高,实时性强、成本低、易于管理和维护等特点。,OSI,参考模型和局域网的协议体系,2024/10/7,7,移动通信重点实验室-景小荣,IEEE 802,委员会给出的基于,ISO/OSI,七层网络参考模式的局域网体系结构参考模型。在该模型中，将,ISO/OSI,七层网络参考模式中的应用层、表示层、会话层和传输层和并在一起称为“,高层,”协议。在所制订的,IEEE 802,系列标准中并未对局域网高层做特别规定，而是只涉及到,数据链路层,和,物理层,，并且把数据链路层划分为逻辑链路控制（,LLC,）和媒体访问控制（,MAC,）两个子层。,2.1.2,局域网协议体系,高 层,数据链路层,LLC,MAC,物 理 层,高 层,数据链路层,LLC,MAC,物 理 层,传输介质,逻辑链路控制,介质访问控制,IEEE802,系列标准,局域网络体系结构参考模式,2024/10/7,8,移动通信重点实验室-景小荣,OSI,参考模型和局域网的协议体系,PHY：任务是定义与实现建立，维持和拆除物理连接所需的机械的、电气的、功能的特性及规则。目的在于保证可靠的，按照比特位单位的同步与传输。,MAC,：任务,:,从,LLC,接收数据、决定是否要把其发给给物理层、给发送数据加载控制信息，并将数据帧传递给物理层；从物理层接收数据帧、检查帧中的控制信息，并判断数据正确性，去掉控制信息，交给,LLC,。,LLC:,任务：完成两个通信实体间点到点链路上的数据帧传输与控制。实际中,LLC,通过本层的,SAP,来构建逻辑连接的。,数据包服务：无确定连接,虚链路服务：面向连接，有确定的逻辑链路。,2024/10/7,9,移动通信重点实验室-景小荣,2.3,计算机局域网络,2.3.3,局域网协议体系,IEEE 802.1,概述及层间关系,IEEE 802.2,通用逻辑链路控制,IEEE 802.10,网络安全与通信保密,IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE,802.3 802.4 802.5 802.6 802.11 802.12 ,LLC,MAC,PHY,图,2.11 IEEE 802,局域网络协议体系,IEEE802.1,：概述局域网的体系结构、层次及各层次间的关系。,IEEE802.2,：通用的逻辑链路控制,(LLC),规程。,IEEE802.10,：是对,LLC,子层的补充，主要描述局域网,(LAN),的网络安全与数据保密问题。,总线拓扑结构的,CSMA/CD,媒体访问控制,(MAC),方法及物理层（,PL,）规范。,令牌传递总线式,(Token-Passing Bus),媒体访问控制,(MAC),方法及物理层（,PL,）规范。,令牌传递环式,(Token-Ring),媒体访问控制,(MAC),方法及物理层（,PL,）规范。,无线局域网（,WLAN,）媒体访问控制,(MAC),方法及物理层（,PL,）规范。,2.1.3 IEEE 802,协议体系,2024/10/7,10,移动通信重点实验室-景小荣,2.1.4,无线局域网的协议体系,无线局域网协议层次,IEEE802.2,通用逻辑链路控制,(LLC),IEEE802.10,网络安全与保密,媒体访问控制,(MAC),物理媒体,1,物理媒体,2 ,物理媒体,K,IEEE802.1,各层间关系,IEEE,802.11,无线局域网的协议层次,IEEE802.11,委员会提出了无线局域网的协议体系。和其它,IEEE802,系列局域网标准一样，它对,OSI,七层网络模式中的链路层层以上未作具体规定，而只定义了媒体访问控制（,MAC,）和物理（,PHY,）两个层次,。,2024/10/7,11,移动通信重点实验室-景小荣,无线局域网的协议体系,无线局域网的,MAC,协议,无线局域网,(WLAN),的,MAC,协议的主要功能和操作基本原理原则上与有线局域网没有什么本质区别。由于所采用的,传输媒体,不同，而媒体访问控制（,MAC,）不能不和媒体有关。无线局域网,(WLAN),的,MAC,协议必须考虑与所用无线传媒相关的一些特定问题，使得在与信道有关的,差错控制、解决隐藏终端,等方面有别于有线局域网。另外，无线局域网,(WLAN),的,MAC,协议在,网络业务功能、网络安全机制,以及协议的具体操作上都比原有的有线局域网,MAC,协议有较大的改进。,关于无线局域网,(WLAN),的,MAC,协议的详细讨论在随后的章节进行。,2024/10/7,12,移动通信重点实验室-景小荣,局域网的LLC层协议,1.4 无线局域网的技术要求,一说明,LLC,是,IEEE 802,参考模型的最高层，利用基于,802 MAC,层的受控链路，在局域网中两个终端用户间建立数据交换的逻辑链路,。,LLC,提供寻址和数据链路控制服务，且与拓扑结构，传输介质和被选介质访问控制技术是彼此独立。,二原理,当一条逻辑链路构建后，网络层将数据传递给,LLC,LLC,完成数据帧的差错控制和流量控制，以保证无差错传输。,LLC,构建,LLC,协议数据单元（,PDU,），然后通过,SAP,传递给,MAC,，,MAC,通过在信息报起始和结束位置添加控制信息，组成,MAC,帧。,2024/10/7,13,移动通信重点实验室-景小荣,LLC,为网络层提供如下三种服务,未确认无连接服务 该服务仅仅发送和接收,LLC PDU,，不发送确认，不涉及链路建立。（高层保证可靠）,面向连接服务 执行连接建立，数据传输，连接终止。有差错控制机制，比如,ARQ,主要通过循环冗余校验码实现。,确认无连接服务 有确认信息，保证数据包发送成功。,2024/10/7,14,移动通信重点实验室-景小荣,2.3,引言,MAC,协议基础,广播信道及多址接入技术 多址接入信道模型 多址接入协议的主要性能指标,2.3.2,典型的时分多址接入,MAC,协议与性能,多址接入,MAC,协议的分类,ALOHA,协议,CSMA,协议 按需分配方式,MAC,协议,2.3.3,无线局域网络对,MAC,协议的特殊考虑,局域网的,MAC,协议,2024/10/7,15,移动通信重点实验室-景小荣,引言,传输媒体及其频带是局域网络特别是一大类广播信道局域网络所有站点共享的系统资源。,局域网的媒体访问控制（,MAC,）协议是在局域网内将传输媒体的频带有效地分配给网络各站点用户的方法。,媒体访问的控制策略对整个局域网络的性能（吞吐量、帧延迟时间等）来说是至关重要的。,这里我们概括介绍适合广播信道的局域网络媒体访问控制（,MAC,）协议。这些协议虽然有些并非为为无线局域网所设计，但原则上都可以用于作为无线局域网的媒体访问控制（,MAC,）协议。在介绍广播信道模型的基础上，分析了经典的,ALOHA,协议,、,CSMA,协议,的原理及性能，最后对适合无线局域网的,CSMACA,（冲突避免）等协议,进行讨论。,2024/10/7,16,移动通信重点实验室-景小荣,MAC,协议基础,广播信道及多址接入技术,一广播信道概念及信道的容量,所谓,广播信道,，简单说来是指系统中的所有站点都连接在该信道上，这些站点中的任何一个所发送出的信号，都可以被系统中与信道相连接的所有其它站点接收到。,信道是有容量限制的，而信道容量则是信道资源大小的量度，表示信道能够可靠传输信息的速率能力。,信道容量,的大小由下面的香农公式给出：,C=Blog,2,（,1+S/N,）,式中，,C,为信道容量，单位为,bit/s,；,B,为信道频带宽度，单位为,Hz,；,S/N,是信道中的信号功