计算机网络 计算机局域网

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,*,*,*,计算机网络,第4章,计算机局域网,计算机局域网,局域网概述,共享信道的局域网,以太网的介质访问控制,以太网的几种物理层规范,其它局域网技术和网桥,用,LAN,交换机的局域网,局域网实例,局域网概述（1）,定义,局域性跨距在数十,Km,以内,既包括计算机也包括连接计算机的信道,特点,小范围,有低价格的高质量信道,统一归属与管理,拓扑结构简单,局域网概述（2）,影响局域网性能的因素,传输介质,双绞线、同轴电缆、光纤 等,网络拓扑,星型、环型、总线型 等,MAC（,介质访问控制）,协议,该协议规定了各个站点怎样利用共享的信道,特别是在什么条件下站点可以发信,交换式还是共享式,对于最常用的以太网,也就是 用交换机组网 还是用集线器组网,局域网概述（3）,应用领域,OA（,办公自动化）,MA（,生产自动化）,园区主干,类型,LAN（,局域网,）,HSLN（,高速局域网,）,CBX（,计算机化的交换机）,局域网概述（4）,多站共享介质的技术,频分多路,专用网络或交换式网络,时分多路,同步（,CBX、ISDN）,异步,随机访问（如 以太网）,控制访问（如,FDDI,及权标环）,码分多路,无线局域网,共享信道的环网,环网简介,可由单工信道构成,除发信站点外各站点皆向前转发每个比特,目的地址的站点抄收发给它的数据帧,发信站点从绕环返回的帧中了解发信结果,环的比特长度,应防止单点故障将损坏整个环,环上,站点的工作状态,转发并倾听,站点的 环接口相当于中继转发器,同时倾听各帧的目的地址以便收帧,在发给自己的帧尾做上标记,发信（此时要断开转发关系）,从输出端发信,并注意在输入端读取环行一周的帧以判定目的站点是否收到,环的比特长度,环线总延迟包括：,各段环线的传播延时,各个站点的转发延迟,各种环网通常都以固定的 速率发信,把环线总延迟折合成连续发送的 比特数就得到这个环（网）的比特长度,站点连续发信时，这相当它从环线收到自己发出的帧的头一个比特时已经发了多少比特,几种环网简介,IEEE 802.5,IBM,权标环,(,ISO 8802/5),剑桥环,ISO 8802/7,FDDI,分布式光纤数据接口,IEEE 802.5,权标,权标是一个小的控制帧，沿环传送,当没有站点发信时，环上总有一个权标,捕获了权标的站点可以发帧，发完帧再送出一个权标,权标的,AC（,访问控制）字段有优先级及标志位,数据帧的格式,数据帧还包括,FC、DA、SA、data、FCS、FS,优先级控制原理,欲发帧优先级足够高的站点才能捕获权标,剑桥环,小包格式,小包是不停地沿环传送的,环的比特长度决定了环上能够有几个小包,小包与基本块,基本块协议相当于两站点间要传送的数据单元,基本块包括地址、数据、检查和等,基本块依靠小包传送,小包是运载信息的车辆,FDDI,FDDI,传信速率是,100,Mb/s,通常环线比特长度较大、可容纳多个数据帧,TRT,是,权标环行一周的时间；,TTRT,是,此环的,TRT,的目标值。根据,TRT（,实际值）与,TTRT（,设计值）的关系决定发送帧的最低优先级,4,B/5B,和,NRZ-I,的作用,4,B/5B,使线路中不会出现长的0串，,NRZ-I,码逢1有跳变，从而部分携带了位时钟。而代价只是把每 4 位代码变成一个 5位的符号来传送，增多1位。,对环的比特长度的考虑,在,室内安装的,IEEE 802.5,环网，,要在监控站插入若干比特的延迟，使该环网足以容纳一个 24 位的权标,剑桥环根据比特长度等分成若干个小包,FDDI,环网通常环线上可容纳多个数据帧,防止单点故障影响全环,IEEE 802.5,使用多站访问部件（,p52），,它检查到某个进入线无信号时，用电气开关将该站点的环入与环出线在多站访问部件内短接，甩掉有故障的部分,剑桥环则将各站在环上的中继器由环线统一供电，使环与诸站点的故障无关,FDDI,可利用双环对付单点故障（,p60）;,其集线器（,concentrator）,可对付多点故障；站点的光旁路开关则可对付站点故障或关机,思考题,什么是局域网，它有哪些主要特点？,环网是怎样构成的，有何特点？什么是环网的比特长度，它有何作用？,试举例说明权标环是怎样工作的？,试说明剑桥环是怎样传送数据的？,FDDI,为什么要使用4,B/5B,编码？,共享信道的总线网,以总线式的干线为共享信道,“一发多收”是基本工作模式,但仅目的站点抄收发给它的数据帧,干线上多站间的信号应较均衡,干线终端必须接匹配器防止反射,应注意电缆型号,CSMA/CD,的原理,从,ALOHA,讲,起（信道上的碰撞）,什么,是,CSMA?,什么是碰撞窗口?,欲发信站点监测信道后的对策:,1_坚持,不坚持,p_,坚持,碰撞后的对策：立即停发，并实行退避算法,以太网的,MAC,技术,载波监听,碰撞窗口 规定为 51.2 微秒,采用1_坚持的策略,使用,TBEB,退避算法,参与冲突的站点 等待的时间为,x,倍的51.2,x,是 在 0 到 2,n,1,取的某个随机数,以太,网和,IEEE802.3,基本原理,载波监听：仅在信道安静时发信,碰撞检测：发信站在碰撞窗口中继续监测,碰撞窗口：,两最远站点间的往返传播延时,碰撞后的退避,使冲突的站点等待不同的时间后重新试发,Ethernet II,和,IEEE802.3,Ethernet II,是,IEEE802.3,标准的蓝本,两者在主要技术上彼此兼容,最大,帧长都是1500多个字节,区别:,Ethernet II,帧,的,类型,字段在,IEEE802.3,帧,中改成了,数据长度,字段,另外,IEEE802.3,除可使用,粗电缆,外还可以使用,细电缆,、,双绞线,及,光缆,等不同介质,IEEE 802.3,的物理层标准,一、10,M b/s,的标准,1.10,BASE 5（,粗电缆）,2.10,BASE 2（,细电缆）,3.10,BASE T（,双绞线）,4.10,BASE FL（,光缆）,10,Mb/s,以太网的物理信道,使用相同的曼彻斯特编码,10,BASE2,以太网集线器,以太网的543规则,最多有5个电缆段,两站点间最多经过4个转发器,仅在3个电缆段上接有计算机,RJ45,的接线,使用两,RJ45,插头的空调制解调器,适用于,两计算机直接通信,两集线器(或交换机)用普通端口互连,实现方法是交叉接线,对10,BASE T,或100,BASE TX,一端按,EIA 568A,接线,另一端按,EIA 568B,接线,橙/白/橙 线一端接1、2，另一端接3、6,绿/白/绿 线一端接3、6，另一端接1、2,B A,IEEE 802.3,的物理层标准,（续）,二、快速以太网的标准(,IEEE802.3u),100 BASE TX（,五类双绞线）,信号技术:,4,B/5B,码&,MLT-3,编码,100,BASE FX（,光缆）,三、,千兆位以太网(,IEEE802.3z),1000,BASE SX(,短波长:850,nm),模式 纤芯,1,km,的带宽 最大距离,MM 62.5160 MHz/Km,220 m,MM 62.5200 MHz/Km 275 m,MM 50400 MHz/Km 500 m,MM 50500 MHz/Km 550 m,1000 BASE LX(,长波长:1300,nm),模式 纤芯 1,km,的带宽 最大距离,MM 62.5,500 MHz/Km,500 m,MM 50 500 MHz/Km 550 m,SM 9,5 Km,思考题,16共享信道的方式分为随机争用与控制分配两大类，它们各有什么长处与短处？,17试述以太网的帧格式、工作原理，和以太网的适用领域。,18以太网集线器有何作用？为何将以太网集线器分为10,M、100M,及10,M/100M,自适应三种？,其它局域网技术,权标总线,IEEE 802.4,ARCNET(,附加资源计算机网),100,VG Any LAN(IEEE 802.12),需求优先控制（,demand priority）,协议,它是由主,集线器对所连接站点进行集中控制的一种方案,集中,轮,询,且分不同优先级进行处理,采用,5,B/6B,编码方案,局域网的,IEEE 802,标准,ISO,和,IEEE 802,中协议的层次结构,数据链路层,物理层,LLC,子层,MAC,子层,物理层,ISO IEEE 802,网络层 网络层,LLC,子层和,MAC,子层(1),LLC,帧,MAC,帧,LLC,子层和,MAC,子层(2),IEEE 802,的协议结构,IEEE 802.2(LLC),802.1,.3 .4 .5 .6 .9 .11.12,MAC,子层,物理层,LLC,帧的,格式,1,代表组地址 1 代表响应（此时,C,中为尾,帧指示位,F,）,0,代表单地址 0 为命令指示（,P=1,要求目的站响应）,LLC,帧的类型,C,字段头几位的值表明了,帧的类型,N(s):,发送序号;,N(r):,接收序号,0,N(S)P N(r),10,SS0000P N(r),11,MMPMMM,信息,帧,监控,帧,无编号,帧,LLC,子层可使用的服务,LLC,子层中的4类服务,LLC1,无须确认的无连接服务,LLC2,面向连接的服务,LLC3,有确认的无连接服务,LLC4MAN,使用的服务,LLC2,原语的使用说明,参见“局域网与城域网”,p94,和,p105,图5.9(,a)(b),网桥简介,在不同,LAN,间进行协议的转换,使不同,LAN,可以相互通信,根据,MAC,地址滤除无须转发的帧,可减少碰撞几率，提高总吞吐率,有利于信息安全,有利于故障防护,透明网桥的工作原理,逆向学习算法,用动态生成树避免环路造成的不确定性,网桥的,工作原理,Bi-Bridge,B1,B2,B3,A,B,E,D,C,B4,各类应用对信道容量的需求分析,纯文本,：,全屏幕纯文本大约为2,k,字节（1千汉字）人每秒约可阅读20个中文字（40字节）,只需要320,b/s,的通信容量即可支持联机阅读,运动的图像,：600800，真彩色的一个屏幕约1500,k,字节 每秒50次全屏幕数据刷新约需要600,Mb/s,有损压缩若为400:1，要求1.5,Mb/s,的容量;,减低每秒刷新次数，可减小对容量的需求,结论：,基于纯文本的应用，一般网络都能胜任。对于视频图像放送，则普通网络难以胜任,。,教学环境中视频图像放送的需求不多，可按照交互式教学的需要来估算对传信速率的需求：一般每2,3,分钟调用一屏图文信息,需要在这期间交换约12,M,位信息 故一人平均需要占用60,kb/s,的通信容量,两类,MAC,技术性能的比较（,轻负荷,）,随机争用,：开销小 发信时几乎无须等待,控制分配：开销大 发信时要稍等待,两类,MAC,技术性能的比较（,重负荷,）,随机争用：,开销大 难以成功地发信,控制分配：,信道利用率高 发信时要稍等待,以太网的适用环境,在使用集线器的的广播域上诸站点通信量的总合应小于线上无冲突地全速发信时通信总量的 1/3:,10,Mb/s,的以太网上各站点的总通信需求应当不大于 3,Mb/s;100 Mb/s,的的以太网上各站点的总通信需求应当不大于 30,Mb/s,思考题,试述,IEEE 802,标准的体系结构？,说明随机争用式,MAC,方案的主要特点？,分别说明生成树网桥和源选径网桥各是怎样工作的？,多媒体技术对网络的要求,点播应用,高通信容量,不间断,视频会议应用,低延迟,足够的通信容量,不间断,要求概括为：低延迟、大容量,交换机简介（1）,交换功能及特点,端口选择使收到的数据单元只发到目的地址所在的端口,交换机利用转发表工作、靠逆向学习算法建立转发表,靠硬件实现数据单元的转发,多路交换连接同时传送信息,交换机简介（2）,交换机的基本功能,逆向学习算法、,IEEE 802.1d,生成树,10/100自适应、半双工/全双工自适应,流量控制