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LAN/MAN 体系结构

LAN/MAN 体系结构. 第四章 拓扑和传输介质 拓扑结构：总线型、树型、环型、星型 传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤、无线介质 结构化布线 第五章 协议体系结构 局域网互连设备：网桥和路由器 链路控制和介质访问控制协议 第六章 逻辑链路控制（ LLC ） 局域网数据交换 逻辑链路控制协议. 第 4 章 拓扑和传输介质. 4.1 拓扑概述 拓扑： 在通信网络中，拓扑是指附着于网络上的端系统或站点之间互联的方式。 广播型（介质共享型）局域网拓扑：

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Presentation Transcript

  1. LAN/MAN体系结构 第四章 拓扑和传输介质 拓扑结构：总线型、树型、环型、星型 传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤、无线介质 结构化布线 第五章 协议体系结构 局域网互连设备：网桥和路由器 链路控制和介质访问控制协议 第六章 逻辑链路控制（LLC） 局域网数据交换 逻辑链路控制协议

  2. 第4章 拓扑和传输介质 4.1 拓扑概述 拓扑： • 在通信网络中，拓扑是指附着于网络上的端系统或站点之间互联的方式。 广播型（介质共享型）局域网拓扑： • 任何一个站点发出的信息可以被所有其他站点接收。由于所有站点共享介质，因此必然需要某种防止发生信道冲突的协议，即介质访问协议。

  3. 第4章 拓扑和传输介质 • 广播型，即介质共享型局域网拓扑要解决的问题和相应的措施： 问题： • 站点发送的数据要明确指明接收者。 • 避免不同站点发出的数据信号相互覆盖。 • 避免任何站点长期占用介质，即所有站点要公平访问信道。 措施： • 以一定长度的数据帧为单位打包数据，数据帧中主要包含控制信息和希望传输的数据两部分。 • 所有站点按照某种介质访问协议公平地访问信道。 • 每个站点拥有独一无二的地址或标识。

  4. 第4章 拓扑和传输介质 4.1 拓扑概述 4.1.1 总线/树型拓扑 要点： • 广播型信道：即任何一个站点发出的信息可以被所有站点接收到。 • 信号从站点出发沿不同方向到达介质末端后被端接器吸收。

  5. 第4章 拓扑和传输介质 4.1 拓扑概述 4.1.2 环形拓扑 要点： • 介质环是一个点到点的链路，站点通过转发器接入环中。 • 数据同样以帧为单位发送，发送的方向是固定的，或顺时针，或逆时针。 • 数据帧被接收站点复制，被发送站点吸收。 • 广播型信道，故要解决的问题和采取的措施与总线/树型拓扑类似

  6. 第4章 拓扑和传输介质 4.1 拓扑概述 4.1.3 星型拓扑 要点： • 每个站点通过一条点导点的链路与中心节点相连。 • 中心节点可以选择两种不同的工作方式：广播式和交换式。广播式的拓扑物理上星型，实质上（逻辑上）却是总线型。

  7. 第4章 拓扑和传输介质 4.1 拓扑概述 4.1.4 拓扑结构的选择 要点： • 拓扑选择或比较所要考虑的因素：可靠性、可扩充性和性能。 • 基带同轴电缆在总线型拓扑中获得成功 • 环型拓扑由于支持光纤可以提供较高的传输速率、较大的传输距离和数据吞吐率，但是可靠性较低。 • 星型拓扑的可靠性高，但覆盖距离较小，适合双绞线介质，有较高的传输速率。

  8. 第4章 拓扑和传输介质 4.1 拓扑概述 4.1.5 传输介质的选择 要点： • 传输介质比较和选择的因素：容量、可靠性、所支持的数据类型、环境范围。 • 非屏蔽双绞线是一种廉价而实用的选择。 • 同轴电缆费用高但能提供更大的容量。 • 从未来的角度看，光纤是最有价值的传输介质。

  9. 第4章 拓扑和传输介质 4.1 拓扑概述 4.1.6 介质与拓扑结构的关系 要点： • 总线型：适于同轴电缆。 • 环型：适于光纤。 • 树型：适于宽带同轴电缆。 • 星型：适于双绞线或光纤。

  10. 第4章 拓扑和传输介质 4.2 总线/树型拓扑 4.2.1 总线/树型拓扑的特性 要点： • 控制站轮询策略和分布式介质访问控制策略。 • 信号衰减使传输距离受到限制。尽管使用放大器（中继器）实现分段传输可以延长信号的传输距离，但通常必须考虑介质访问协议对传输延迟的特定要求。

  11. 第4章 拓扑和传输介质 4.2 总线/树型拓扑 4.2.2 基带同轴电缆 要点： • 基带同轴电缆传输数字信号，通常信号编码采用曼彻斯特或差分曼彻斯特编码。 • 由于数字信号占用了电缆的整个频谱，故基带同轴电缆不支持多信道传输，如频分复用技术。 • 信号从站点出发，双向传输，最后被端点终结器（阻抗）吸收。 • 基带同轴电缆不支持树型拓扑。 • 通常传输速率越大，传输距离越小。阻抗为50欧。

  12. 第4章 拓扑和传输介质 4.2 总线/树型拓扑 4.2.2 基带同轴电缆 要点： • 典型应用是10M以太网。即10BASE5（粗缆以太网）和10BASE2（细缆以太网）。 • 为延长传输距离可以使用信号转发器，又称中继器，中继器是物理层设备，对其他设备是透明的。 • 粗缆以太网在网卡和电缆接入点之间需要一个信号收发器。

  13. 第4章 拓扑和传输介质 4.2 总线/树型拓扑 4.2.3 宽带同轴电缆 要点： • 宽带同轴电缆传输模拟信号，支持多信道，如频分复用（ FDM ）技术。 • 与数字信号相比，模拟信号单位距离的衰减小，故传输距离较大。 • 宽带同轴电缆的典型应用是树型拓扑的有线电视数据网。

  14. 第4章 拓扑和传输介质 4.2 总线/树型拓扑 4.2.4 双配置和分配置 要点： • 有线电视数据网有两种配置，即双电缆系统和单电缆系统。 • 双电缆系统需要无源头端；单电缆系统需要有源头端，可完成信号的频率转换或再调制。 • 信号单向传输，分入径和出径。

  15. 第4章 拓扑和传输介质 4.3 环型拓扑 4.3.1 描述 要点： 环转发器的功能及状态： • 功能： • 数据插入 • 数据接收 • 数据清除 • 状态： • 监听状态 • 发送状态 • 旁路状态

  16. 第4章 拓扑和传输介质 4.3 环型拓扑 4.3.2 环的优点 要点： • 点到点的链路是信号得到重整，从而环可以比总线跨越更大范围。 • 不使用介质争用协议是数据吞吐量随站点的增加不会明显下降。 • 差错隔离和恢复比较容易。 • 地址冲突容易解决。

  17. 第4章 拓扑和传输介质 4.3 环型拓扑 4.3.3 环的潜在问题 • 电缆易损 • 转发器失效 • 漫游访问 • 安装问题 • 规模限制 • 初始化和恢复 • 时延抖动

  18. 第4章 拓扑和传输介质 4.3 环型拓扑 4.3.4 时延抖动 要点： • 位同步跳变的偏差：由于延迟失真、传输噪声和接收电路造成的信号间干扰。其中时钟信号的偏差即“时延抖动”。 • 时延抖动的结果是使环的位延迟变化不定，从而导致信号位的丢失或添加。 • 解决时延抖动的办法是锁相环和位缓冲器。

  19. 第4章 拓扑和传输介质 4.3 环型拓扑 4.3.4 星-环结构 要点： • 集中器：将物理星型拓扑连接成逻辑环的设备，这种星-环结构可以克服环结构的某些缺陷。 • 集中器+网桥：利用网桥功能扩展和隔离多个逻辑星-环。利用网桥环可以在更大范围进行扩展。

  20. 第4章 拓扑和传输介质 4.4 星型拓扑 4.4.1 双绞线和光纤型局域网 要点： • 通过集线器将逻辑总线拓扑变成了物理星型拓扑，从而利用成本较低的双绞线。 • 通过集线器的级联可以扩展星型网的规模，但只是在物理层上进行扩展。 • 传输速率的提高对双绞线的质量提出更高要求。

  21. 第4章 拓扑和传输介质 4.4 星型拓扑 4.4.2 集线器和交换机 要点： • 集线器本质上是多端口中继器，工作在物理层；局域网交换机（交换式集线器）本质上是多端口网桥，工作在数据链路层。 • 存储转发交换机和直通交换机 • 交换机的使用避免了解信号冲突和介质争用，因而提高了信道容量和带宽，但这是以增加交换机成本为代价的。

  22. 第4章 拓扑和传输介质 4.5 结构化布线系统 要点： • 为商业大厦指定缆线类型及布局的标准，即所谓结构化布线系统。 • 标准：EIA/TIA-568， ISO-11801。 • 结构化缆线策略是基于分级的缆线星型布局的使用。

  23. 第5章 协议体系结构 5.1 协议参考模型 要点： 1、IEEE802数据链路层 • 逻辑连路子层LLC • 介质访问控制子层MAC 2、IEEE802物理层包括的功能 • 信号的调制解调 • 前缀的生成与去除（用于同步） • 位传输/接收 3、数据链路层的相关服务 • 提供SAP • 组帧、地址识别、错误检测 • 介质访问控制与链路管理

  24. 第5章 协议体系结构 5.2 逻辑链路控制 要点： 1、LLC协议：局域网内部的端到端服务 • 无连接服务 • 面向连接的服务 • 多路复用（单条物理链路上的多条逻辑数据链路） 2、局域网组播与广播 3、LLC、MAC与TCP/IP的类比 • LLC的SAP vs TCP/UDP的端口号 • MAC地址 vs IP地址 4、IEEE802.3帧结构

  25. 第5章 协议体系结构 5.3 介质访问控制 要点： 1、介质访问控制技术 • 在哪里控制？如何控制？ • 集中式控制和分布式控制的优缺点 2、典型的控制方式 • 同步：FDM、TDM • 异步：时间片轮转、预留、争用 3、MAC帧格式 • MAC控制域 • MAC源和目的地址 • LLC头 • CRC校验

  26. 第5章 协议体系结构 5.4 网桥与路由器 要点： 1、网桥 • 简单网桥（无须帧格式转换）和复杂网桥 • 网桥的作用：透明地扩展局域网，接受帧广播 • 网桥协议：多网桥的路径选择 2、路由器 • 能处理不同的局域网结构的差异 • 尽力交付的无连接服务 • 路由选择和帧格式变换 • 阻止链路层广播 • 利用地址解析协议进行地址映射 3、网络设备

  27. 第6章 逻辑链路控制 6.1 LLC服务 要点： 1、无确认无连接式服务 • 数据链路层的数据报服务，单点、组播、广播 2、连接式服务 • 数据链路层的端到端连接 ，仅单点。 3、有确认无连接式服务 • 数据链路层的有确认的数据报

  28. 第6章 逻辑链路控制 6.2 LLC协议 要点： 1、LLC类型与类 • 类型1---无确认无连接式服务 • 类型2---连接式服务 • 类型3---有确认无连接式服务 2、LLC协议数据单元 PDU格式（4个域） • DSAP：I/G、LLC地址 • SSAP：C/R、LLC地址 • 控制域：信息帧、监控帧、无编号帧 • 信息

  29. 第6章 逻辑链路控制 6.2 LLC协议 要点： 3、1类操作---无确认无连接式服务 • 无编号PDU • XID PDU • TEST PDU 4、2类操作---有连接式服务 • 数据连接：SABME PDU/UA PDU获DMPDU • 数据传输：I-PDU，S-PDU（RR/RNR/REJ），重置 • 连接断开：DISC-PDU/UA PDU 5、3类操作---有确认无连接式服务 • AC指令 PDU/AC响应PDU （停等协议）

  30. 第三部分 LAN/MAN系统 • 以太局域网 • 令牌环网和城域网 • 光纤通道 • 无线局域网 • ATM局域网

  31. 第7章 以太局域网 7.1 CSMA/CD 要点： 1、ALOHA 2、CSMA/CD

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