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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,*,安徽建筑工业学院电子与信息学院,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,*,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,*,安徽建筑工业学院电子与信息学院,第5章 局域网与IEEE802模型,5.1,局域网技术,5.2,以太网技术,5.3,高速以太网,5.4,交换式局域网,5.5,无线局域网,安徽建筑工业学院电子与信息学院第5章 局域网与IEEE802,1,安徽建筑工业学院电子与信息学院,5.1,局域网技术,5.1.1,局域网概述,。覆盖范围较小，一般为0.0110km；,。数据传输率较高，一般为1010000Mbps；,。出错率较低，一般10,-8,10,-1l,;,。拓扑结构多为总线形、环形和星形;,。网内站点多采用共享介质的广播通信方式;,。局域网种类繁多，传输介质和接入方法多样；,。网络流量具有突发性，负荷不均衡；,。任何两点间均有唯一通信路径，不需路由选择；,。不设网络层，寻址/流量控制等由数据链路层处理;,。协议设计简单，高层的功能可以由操作系统代替。,安徽建筑工业学院电子与信息学院5.1 局域网技术 5.1.,2,安徽建筑工业学院电子与信息学院,5.1.2,局域网的介质访问控制技术,局域网因采用共享介质完成通信，故其网内各站点,需解决争用介质使用权问题，也即需解决多个站点的多,个地址访问共有介质的控制问题。,在计算机网络中，多地址访问控制问题由多址访问,控制协议解决，该种协议分动态和静态两类。,1)静态多址访问控制协议,利用多路复用技术实现多址访问控制,各用户独享信道；,2)动态多址访问控制协议,用户共享一个物理信道，利用竞争方式来使用传输介质。,动态多址访问控制协议的控制策略,a.冲突避免：,无争用(受控)方式_(令牌环网),b.冲突解决：,争用方式_(各节点争用介质使用权),安徽建筑工业学院电子与信息学院5.1.2 局域网的介质访问控,3,安徽建筑工业学院电子与信息学院,5.1.3,IEEE802标准及模型,IEEE802标准是IEEE802委员会制定了一系列局域网标准，针对局域网可采用多种传输媒介，且物理层的处理过程也十分复杂。故对其物理层又分为介质访问控制子层MAC,(Media Access Control),和逻辑链路子层LLC,(Logical Link Control),组成。,。MAC子层用于描述与传输媒介有关的物理特性；,。LLC子层用于描述与传输媒介无关的物理特性。,传输媒介,物理层,数据链路层,传输媒介,物理层,MAC子层,LLC子层,IEEE美国电气与电子工程师学会,安徽建筑工业学院电子与信息学院5.1.3 IEEE802标准,4,安徽建筑工业学院电子与信息学院,IEEE802.1局域网概述、体系结构、网络管理和网络互联;,IEEE802.2逻辑链路控制 LLC;,IEEE802.3,CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)访问方法和物理层规范;,IEEE802.4Token Passing BUS（令牌总线）;,IEEE802.5Token Ring（令牌环）访问方法和物理层规范;,IEEE802.6城域网访问方法和物理层规范;,IEEE802.7宽带技术咨询和物理层课题与建议实施;,IEEE802.8光纤技术咨询和物理层课题;,IEEE802.9综合声音数据服务的访问方法和物理层规范;,IEEE802.10安全与加密访问方法和物理层规范;,IEEE802.11无线局域网访问方法和物理层规范;,IEEE802.12 100VG-AnyLAN快速局域网访问方法和物理层规范。,1)802标准系列,安徽建筑工业学院电子与信息学院IEEE802.1局域网概述,5,安徽建筑工业学院电子与信息学院,75年由Xerox研究中心推出。80年Xerox、Intel和DEC公,司正式发布Ethernet(以太网)技术规范，规范定义以太网是,一种总线网，介质访问控制技术采用CSMA/CD，广播方式通,信。83年IEEE发布的IEEE802,.,3局域网技术规范与以太技术规,范一致，于是以太网技术规范成为第一个局域网技术规范。,以太网的发展历程：,。1980年IEEE成立802.3工作组；。1983年第一个IEEE802.3标准正式发布，10M以太网基本成熟；,。1990年基于双绞线介质的10BASE-T标准发布，局域网交换机出,现，逐步淘汰共享式网桥（集线器）；,。1992年出现了100Mb/s快速以太网，通过IEEE802.3u标准；,。1997年 1000Mb/s千兆以太网标准问世(IEEE802.3z/ab)；。1998年 10GE以太网工作组成立，IEEE802.3ae标准颁布。,5.2,以太网技术,安徽建筑工业学院电子与信息学院 75年由Xerox研究,6,安徽建筑工业学院电子与信息学院,CSMA/CD,(Carrier Sense Mutiple Access Collision,detect)即,载波监听多路访问/冲突检测,机制，是一种争,用型的介质访问控制协议，它是目前以太网采用的数据,传输控制技术。,CSMA/CD的工作原理,先听后发，边听边发，冲突停止，随机延迟重发。,(1)若媒体空闲，则传输，否则转(2)；(2)若媒体忙，一直监听直到信道空闲，然后立即传输；(3)若在传输中监听到干扰，则发干扰信号通知所有站点；(4)等候一段时间，再次传输。,5.2.1,CSMA/CD协议,安徽建筑工业学院电子与信息学院 CSMA/CD(Ca,7,安徽建筑工业学院电子与信息学院,侦听是欲发送数据节点进行的第一件工作，即在发,送前先检测信道上有无信号正在传送，如信道上无信号,站点就可以发送数据帧，即“先听后发”。,对于基带传输，以线路上有无脉冲波变化来判断有,无信号传输。对于宽带传输，以线路上有无载波信号来,判断是否有信号传输；,侦听方式,。坚持型侦听方式；,。非坚持型侦听方式；,上述侦听方式均需通过CSMA算法加以实现。,1)载波侦听多路访问(CSMA),安徽建筑工业学院电子与信息学院 侦听是欲发送数据节点,8,安徽建筑工业学院电子与信息学院,2)CSMA算法(坚持与不坚持算法),对发送信道的侦听，采用坚持与不坚持两种算法来,完成数据的发送工作。坚持就是对发送信道一直保持监,听状态，不坚持就是利用一定随机时间发送。,1-坚持型CSMA,特点：信道空，发送；忙则侦听，发现空闲立即发送;,发生冲突时，等待一个随机时间，在发送;,P-坚持型CSMA,特点：信道空，以P的概率发送，信道忙，则以1-P的概率,把该次发送推迟到下一个时隙；,非坚持型CSMA,特点：信道空发送；忙不监听,等待一段随机时间在试；,安徽建筑工业学院电子与信息学院2)CSMA算法(坚持与不坚持,9,安徽建筑工业学院电子与信息学院,3)冲突检测(CD-Collision Detection),冲突(碰撞)产生的原因,两个及两个以上节点在监测信道时均发现信道空,闲，这时各站点均把信号送入信道而引起冲突。,(2)冲突检测,检测方法：,把发送到信道的数据接收回来，与原发送数据进,行比较，若不一致，表明有冲突发生。,冲突解决,检测有冲突后，发送端在发送完64bit同步信号,之后，停止发送，并发出“冲突强制阻塞信号”,请所,有站点暂停发送，以免网络瘫痪。,。冲突强制阻塞信号时间64b+32b(1,0交替组成),安徽建筑工业学院电子与信息学院3)冲突检测(CD-Colli,10,安徽建筑工业学院电子与信息学院,4)后退等待,冲突后，各站点采用时间退让(算法)方式完成发送，退,让时间与等待时间和冲突历史有关，发生冲突的次数越多，,再次的冲突可能性越大，则退让时间就应越长。,退让时间：,t=R*2,R0,2,N,-1；R随机数；N重发次数；,一般情况下，重传16次后，如仍发生冲突，放弃传输；,5)接收处理,接收处理需完成效验工作，校验包含碎片校验、目的,地址校验和完整性校验。,。碎片效验：,长度小于64字节(512位)的帧为冲突碎片；,。目的地址校验：,判断是否是本地地址。,。完整性校验：,是否畸形帧(大于1518字节)、CR校验、定,界符不对（长度的8bit的整数倍）;,安徽建筑工业学院电子与信息学院4)后退等待 冲突后，各,11,安徽建筑工业学院电子与信息学院,5.2.2,IEEE,802.3,与,10,Mb/s以太网,1)IEEE802.3标准的特点,。总线结构，基带传输；,。传输介质为同轴电缆或双绞线；,。采用CSMA/CD的1-坚持CSMA/CD协议;,。规定MAC帧长度范围641518字节；,。要求按CSMA/CD接收数据时，每个节点必须检测通,过该节点的所有数据帧。,帧长1581，不进行CRC校验；,太短64为碎片；,。冲突产生，采用截断二进制退避算法延迟。,安徽建筑工业学院电子与信息学院5.2.2 IEEE802.3,12,安徽建筑工业学院电子与信息学院,有,DIX,和IEEE802.3两种格式，区别是IEEE802.3格式,是16bit长度字段、DIX是16bit类型字段。,IEEE802.3帧格式,2)以太网的帧结构,前导字段,（7字节）,帧起始,定界符,目的,MAC,地址,源,MAC,地址,类型/,长度,数 据,校 验,10101010,10101011,6字节,6字节,2字节,4字节,46-1500字节,FCS,帧有效部分,由于TCP/IP的影响，使得以太网的LLC层的作用已经,不大，许多厂商的网卡仅具有MAC协议，而没有LLC协议。,安徽建筑工业学院电子与信息学院 有DIX和IEEE80,13,3)以太网的组成,只有遵守IEEE,802.3,的网络(基带总线网)才能真正,地称为以太网，以太网由传输介质、收发器、网卡和,计算机(工作站)组成。,最大站点数1024,实际站数100,计算机,计算机,计算机,计算机,收发器,网卡,500M,终结器,终结器,安徽建筑工业学院电子与信息学院,3)以太网的组成 只有遵守IEEE802.3的网络(基,14,目前10Mb/s以太网有以下物理层标准,10Base-5标准，标准以太网，粗缆总线连接；,10Base-2标准(IEEE802.3a)，细缆总线连接；,10Base-T标准(IEEE802.3i)，UTP双绞线星型连接;,10Base-F标准(IEEE802.3j)，光缆星型方式连接。,4),10Mb/s以太网,的物理层标准,安徽建筑工业学院电子与信息学院,目前10Mb/s以太网有以下物理层标准4)10Mb/s以太,15,5)IEEE802.3以太网体系结构,为便于物理层功能实现，IEEE802.3进一步把物理层,分成了物理信令(PLS)和物理介质(PMA)两个子层。,物理信令子层(PLS),负责向MAC层提供服务、曼彻斯特的编码和解码、载波侦听；,物理介质(PMA)子层,负责向PLS层提供服务、冲突检测、超长控制、发/收串行比特,安徽建筑工业学院电子与信息学院,介质相关接口,PMA,PLS,MAC,LLC,物理介质附件,连接单元接口,介质访问单元,5)IEEE802.3以太网体系结构 为便于物理层功能,16,5.3,高速以太网,安徽建筑工业学院电子与信息学院,5.3.1,高速以太网的发展及特点,以太网的出现，极大地推动着局域网应用的增长。,从上世纪90年代“信息高速公路”计划的推进,以太网技,术开始向高速发展。,。1993年10月，100Mbps的以太网产品问世；,。1996年夏，千兆以太网产品问世；,。1999年开始进军万千兆以太网。,以太网的高速化发展，使它不仅迅速取得局域网,中垄断地位，也在城域网领域中的地位日渐突出。,5.3 高速以太网安徽建筑工业学院电子与信息学院5.3.1,17,安徽建筑工业学院电子与信息学院,(1)高速传输介质技术：,UTP5技术及光纤性价比的提高使其得到广泛使用；,(2)交
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