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第 4 章 计算机局域网络

第 4 章 计算机局域网络. 4.1 局域网概述. LAN 的特点 地域范围小 传输速率高 / 误码率低 由单位 / 部门掌控 着重共享信息的处理. 4.1 局域网概述. 局域网关键技术 拓扑结构 星形 环形 总线型. 4.1 局域网概述. 局域网关键技术 传输形式 基带 ( 主要传输形式 ) 宽带 ( 无线局域网中采用 ). 4.1 局域网概述. 局域网关键技术 介质访问控制方法 网络中的多个站点如何共享通信媒体 固定分配 / 按需分配 / 适应分配 / 探询访问 / 随机访问 CSMA/CD CSMA/CA

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第 4 章 计算机局域网络

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Presentation Transcript

  1. 第4章 计算机局域网络

  2. 4.1 局域网概述 • LAN的特点 • 地域范围小 • 传输速率高/误码率低 • 由单位/部门掌控 • 着重共享信息的处理

  3. 4.1 局域网概述 • 局域网关键技术 • 拓扑结构 • 星形 • 环形 • 总线型

  4. 4.1 局域网概述 • 局域网关键技术 • 传输形式 • 基带(主要传输形式) • 宽带(无线局域网中采用)

  5. 4.1 局域网概述 • 局域网关键技术 • 介质访问控制方法 • 网络中的多个站点如何共享通信媒体 • 固定分配 / 按需分配 / 适应分配 / 探询访问 / 随机访问 • CSMA/CD • CSMA/CA • Token Passing

  6. 4.1.3 局域网体系结构 • 参与制定标准的机构 • IEEE802 美国电气与电子工程师协会 • ECMA 欧州计算机制造厂商协会 • IEC 国际电工委员会

  7. IEEE802 标准简介 OSI参考模型 IEEE802 LAN参考模型

  8. IEEE802标准的组成 802.10 安 全 和 保 密 802.1 桥接 网际互连 802.2 逻辑链路控制 LLC MAC 物理层 IEEE802 系列中各标准之间的关系

  9. 4.2 介质访问控制方法 IEEE802标准规定了LAN中常用的介质访问控制方法: IEEE802.3 CSMA/CD IEEE802.4 Token Bus IEEE802.5 Token Ring

  10. 4.2.1 CSMA/CD • 载波监听多路访问/碰撞检测随机访问的争用型技术[先听后讲，边讲边听] • 如何访问共享介质 + 如何解决冲突 • 判断信道忙(闲)

  11. 1 载波侦听多路访问 CSMA 基本的CSMA介质访问控制方法 1)发送前监听总线 2)若介质空闲,则可以发送 3)若介质忙,则等待一定间隔时间后重试 "等待一定间隔时间"称为坚持退避

  12. 1 载波侦听多路访问 CSMA 坚持退避算法

  13. 2 带冲突检测的CSMA/CD • CSMA冲突

  14. 2 带冲突检测的CSMA/CD 1)若介质空闲则发送 2)若介质忙则继续监听,一但空闲立即发送 3)发送同时继续监听是否发生冲突,若发送期间检测到冲突,立即停止发送,并向介质发送一串阻塞(JAM)信号以强冲突 4)发送了JAM信号后等待一段随机时间,转步骤1)重试

  15. CSMA/CD • 发送时产生冲突,所有站停止发送,提高了总线利用率 • 冲突检测是否需要在整个发送过程中一直进行?

  16. 冲突检测的定时 单程端到端的信号传播时延= a 设网络跨距为S,传输速率为R,发送的最小帧长度为Fmin,时间槽与S有关,故三者关系 Fmin=k x S x R 2a 时间长度称为“争用时隙”或“时间槽” 同轴电缆：1km，电磁波传输时延约5μs 2a的时间内进行冲突检测，这后无需检测

  17. CSMA/CD • 10Mbps以太网时间槽长度为51.2us, 一个时间槽可发512bit (64B), 冲突一定在64B内可能发生。 • 凡长度小于64B的帧都是无效帧 • 为让站点能检测到介质空闲，帧与帧之间的间隙到少应为96bit的时间，10M网中为9.6us，称为帧间间隔IFS

  18. CSMA/CD中的退避算法 • 截断二进制指数算法 1)确定基本退避时间T，一般T=2a 2)定义一个参数k（重传次数,不超过10),k=min(重传次数,10) 3)从离散整数集合[0,1,..,(2k-1)]中随机取一个数记为r,重传前需要延尺的时间就是r倍的基本退避时间,即rT 4)重传16次仍不能成功,则丢弃该帧.

  19. CSMA/CD发送流程

  20. CSMA/CD接收流程

  21. IEEE802.5 Toking Ring 令牌环

  22. IEEE802.5 Toking Ring 令牌环 • 4Mbps 16Mbps

  23. IEEE802.5 Toking Ring 令牌环 AC00AC0E PPPMRRR

  24. 访问控制字节 • PPPTMRRR 八个Bit • T为令牌标志位 0:令牌 1:数据 • M为监控位 • 发送帧时该位为0 • 监控站将其设置为1 • 或监控站收到该位为1的帧则将该帧取下，以免出现“列循环的帧”

  25. 帧状态字节 • AC00AC0E • 为提高可靠性A、C标志有两个备份 • A 目的地址被识别标志 • C 接收站成功接收数据标志

  26. 4.3 传统以太网 • 以太网的产生和发展 • Xerox 70年代 Ethernet(以太网) • DEC和Intel的加入DIX 　－1980年 • DIX 1.0 DIX 2.0 • IEEE802.3 -- 1982

  27. 以太网标准的发展

  28. 4.3.2 以太网物理层选项 <速率> <信号方式> <最大长度/介质类型> 10BASE5/10BASE2/10BASE-T/10BASE-F 10BASE-TX

  29. IEEE802.3帧格式 目的地址 前导码 源地址 填充　　帧校验序列 帧起始限界 Data域的长度

  30. MAC地址 • 6Byte (48 bit) • 前3个字节为机构标识,后3字节为厂商指定

  31. MAC地址的类别 • 单播地址 • 广播地址 • FF-FF-FF-FF-FF-FF • 多播地址 • 发送给一组计算机 仅DA才能使用广播和多播

  32. 10Mbps以太网 - 10Base-5

  33. 10Mbps以太网 - 10Base-5 外部收发器 中继器 端接器 端接器 粗缆 多端口外部收发器

  34. 10Mbps以太网 - 10Base-2

  35. 10Mbps以太网 - 10Base-2 Ｔ头　　　　细缆

  36. 10Mbps以太网 - 10Base-T HUB PCMCIA网卡(便携机用)

  37. 轻巧,安装密度高,适于建筑物内部的网络布线系统轻巧,安装密度高,适于建筑物内部的网络布线系统 • 容错能力好 • 容易定位故障点

  38. 10BASE-T 链路测试机制 • 正常链路测试脉冲NLP • Normal Link Pulse • 每隔16ms发送一次 • 50~150ms未收到则进行"链路失败"状态,禁止数据发送\接收等功能

  39. 主要部件 • 网络接口卡(网卡/ NIC ) • 集线器 • 双绞线电缆 • RJ-45连接器(水晶头)

  40. 计算机-集线器大长100m • 最大规模1023台工作站 • 最多串联四台集线器 • 网络跨距最远500m

  41. 10Mbps以太网 - 光纤 • FOIRL 光纤中继器间链路 • 10BASE-F • 10BASE-FL • 10BASE-FB • 10BASE-FP

  42. 全双工以太网 • 全双工的基本要求 • 发送和接收信道使用分离的网络介质 • 每两个站点间配备专用链路 • 网卡和交换机支持全双工运行

  43. 局域网扩展 • 物理层上扩展 • 中继器 • 数据链路层上扩展 • 网桥/ 交换机 • 网络层上扩展 • 路由器 • 高层上扩展 • 网关 / 代理服务器

  44. 快速以太网 • IEEE802.3u • 100Base – TX 5类无屏蔽双绞线 • 100Base – FX 光纤介质 • 100Base – T4 Cat 3 UTP (4对线) • 100Base – T2 Cat 3 UTP (2对线) • 100VG-AnyLAN (IEEE802.12)

  45. 100BASE-T与10BASE-T异同 (1)介质无关接口（MII） (2)协调子层（RS） 数据速率25M / 2.5M 连接距离0.5米

  46. 100BASE-T与10BASE-T异同 (3)10/100Mbps双速自适应仅限双绞线介质 (4)两种中继规范 I型中继 II型中继

  47. 100BASE-T与10BASE-T异同 (5)全双工操作 (6)不再支持同轴电缆和总线型拓扑结构支持UTP，STP，光纤

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