第五章 局域网技术

,*,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,第五章 局域网技术,1,学习目标,了解局域网概念和技术特点,掌握共享式以太网的工作原理,了解以太网的各种组网技术,掌握交换式以太网的工作原理,2,5.1 局域网根底,局域网是高速，低误码率的数据通信网络，在一个有限的地理范围进行资源共享和信息交换,以太网Ethernet是目前使用最广泛的局域网技术,以太网从最初的10Mbps、100Mbps 开展到目前的1G bps、10Gbps,1980年，数字设备公司DEC、Intel和施乐Xerox公司组成的联盟DIX发布了以太网最早的标准，后来被不断扩充逐渐成为现在的以太网Ethernet标准。,3,5.1 局域网根底,IEEE 802标准体系,IEEE 802.1标准,定义了局域网的体系结构、网络互联，网络管理和性能测试,IEEE 802.2标准,定义了逻辑链路控制LLC层的功能和效劳,IEEE 802.3到IEEE 802.16标准,定义了不同介质访问控制的相关标准，包括无线局域网的标准。,4,5.1 局域网根底,以太网标准,IEEE有两种命名方式：,用IEEE委员会的名字来命名，如，IEEE 802.3,用速度和介质类型来命名，如，10BASE-T，100BASE-FX等,5,IEEE802.3的相关标准,6,5.1 局域网根底,LLC和MAC子层,7,5.1 局域网根底,802.3帧格式,以太网最小的帧为64 个字节，最大的帧为1518个字节,合法帧的大小需介于最小值和最大值之间，否那么接收设备将会丢弃该帧,8,5.1 局域网根底,5.1.2 以太网的工作原理,共享式以太网是构建在总线型拓扑上的以太网,采用载波侦听多路访问/冲突检测(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect，CSMA/CD)的介质访问控制方法,在共享式以太网上，当一台主机发送数据的时候其他主机只能接收，不能同时发送数据。如果两台以太网设备同时发生数据，会引起电信号的叠加，产生冲突,9,5.1 局域网根底,CSMA/CD算法,先听后发、边听边发、遇忙那么停，随机待发,10,5.1 局域网根底,冲突域,当有两个或更多的设备同时发送数据时，会造成数据在信道上叠加而出现过失，这种现象称为冲突,冲突域是指发出的帧可能产生冲突的区域范围,在以同轴电缆或HUB构建的共享式以太网中，所有节点处于同一个冲突域，一个冲突域构成了一个网段,一个冲突域中的带宽是被共享的,11,5.1 局域网根底,12,5.1 局域网根底,播送域,当某个设备发出一个播送消息时，播送域中的所有其他设备都能接受到这个播送消息,通过第一层设备互连的网络既在同一个冲突域，又在同一个播送域中,13,5.1 局域网根底,5.1.3 10M以太网组网技术,10M以太网被称为传统以太网,使用粗缆的10Base 5,使用细缆的10Base 2,使用3类/5类非屏蔽双绞线的10Base-T,10Base5、10Base2和10Base-T的物理层功能各不相同，使用不同的物理层标准,14,5.1 局域网根底,5.1.4 高速以太网组网技术,100Mbps以太网也称为快速以太网，包括,使用5类UTP的100BASE-TX,使用光缆的100BASE-FX,高速以太网与传统以太网相比，帧格式、介质访问控制方式都是一样的。,快速以太网保存所有传统以太网的数据帧格式，只是将每个比特传输的时间缩短到原来的1/10，数据传输速率提高了10倍。,15,5.1 局域网根底,100M以太网,IEEE于1995年发布了100Mbps快速以太网100BASE-TX，并正式命名为IEEE802.3u标准,100BASE-TX,使用5类或更高规格的UTP,采用4B/5B编码,通过全双工方式进行通信,使用交换机而不是集线器进行物理拓扑连接,16,5.1 局域网根底,100M以太网-续,100BASE-T4,使用4对3类UTP,采用8B/6T编码,采用半双工方式进行通信,4对双绞线用于数据传输，每条双绞线的有效速率为33.3Mbps，1对双绞线用于冲突检测,17,5.1 局域网根底,100M以太网-续,100BASE-FX,采用多模光纤作为传输介质,SC作为连接器,4B/5B-NBZI编码,采用全双工方式进行通信,随着1000Mbps光纤网的出现，100BASE-FX彻底退出了历史舞台,18,5.1 局域网根底,1000M以太网,1998年IEEE802.3z发布了1000Base-X的标准，包括,使用光纤的 1000BASE-SX、1000BASE-LX,使用屏蔽双绞线1000Base-CX标准,保持与现有以太网标准兼容，采用8B/10B编码方案，但MAC子层、物理层和介质等很多地方进行了改变,19,5.1 局域网根底,1000Base-X,20,5.1 局域网根底,10G以太网,2002年IEEE发布了10Gbps的以太网标准IEEE802.3ae，目标是将以太网从局域网范围扩展到城域网和广域网范围,10G以太网保存了传统以太网的帧格式，保持与现有以太网标准兼容，只使用光纤作为传输介质，以全双工方式进行工作,21,5.1 局域网根底,10千兆以太网构建的MAN和WAN,22,5.2 交换式以太网,以太网交换技术是在1990年多端口网桥的根底上开展起来的,是一种第二层交换技术,通过交换机构建局域网称为交换式局域网,23,5.2 交换式以太网,5.2.1 交换式以太网,交换机工作原理与网桥相似，通过不断学习，在交换机内存中建立起一张MAC地址和端口号的关联表，用于存放该交换机端口所连接设备的MAC地址与端口号的对应信息,24,5.2 交换式以太网,交换机的工作过程：,交换机启动或初始化时，交换机表为空,如果该帧的源MAC地址不在交换机表中，那么添加源MAC地址，这称为学习Learning,如果目的MAC地址和源MAC地址所对应的端口属于同一网段，会丢弃该帧，这称为过滤Filtering,如果目的MAC地址和源MAC地址所对应的端口不属于同一网段，那么把该帧转发到目的MAC地址所对应的端口，这称为转发Forwarding,如果目的MAC不在交换机表中，那么把该帧转发到除源端口以外的所有其他端口，这称为泛洪Flooding,25,5.2 交换式以太网,交换机的交换模式,存储转发Store and Forward,直接转发Cut-Through,无碎片转发Fragment-Free,26,5.2 交换式以太网,延迟 Lantency：指帧或数据包从一个设备从源端到达目的端所需的时间,传播延迟，信号通过物理介质所需的时间,电路延迟，由电子器件处理路径上的信号所引起的。,设备延迟，执行数据交换和路由协议所需的时间，路由器的延迟要高于交换机,27,5.2 交换式以太网,共享式网络与交换式网络的区别,28,5.2 交换式以太网,5.2.2 二层交换技术,主要应用在小型局域网中,二层交换机不能隔离播送包,基于硬件，极大减少了由软件处理带来的延迟,二层交换机的快速交换功能、多个接入端口和低谦价格为小型网络用户提供了很完善的解决方案,三层交换技术,也称为多层交换机，是一个带有第三层路由功能的交换机,有机的硬件结合使得数据交换加速,通过路由选择协议创立和维护路由表,处于平安考虑，第三层交换机一般提供防火墙、分组过滤等效劳功能,29,5.2 交换式以太网,第三层交换机作为内网的主干,第三层交换机适用于需要高速转发速度，而不是对平安和网络管理有很高要求的场合，如内网的主干局部,30,