三級網(wǎng)絡(luò)技術(shù)-第三章

1、三級網(wǎng)絡(luò)技術(shù)三級網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第3章 局域網(wǎng)基礎(chǔ) 主講：劉麗3.1 局域網(wǎng)基本概念l3.1.2 局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的類型與特點局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的類型與特點從介質(zhì)訪問控制方法的角度來，可以分為：l共享介質(zhì)局域網(wǎng)l交換式局域網(wǎng)3.1.2 局域網(wǎng)拓撲構(gòu)型局域網(wǎng)拓撲構(gòu)型l網(wǎng)絡(luò)拓撲網(wǎng)絡(luò)拓撲總線型環(huán)型星型l傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)雙絞線同軸電纜光纖 1總線型拓撲構(gòu)型總線型拓撲構(gòu)型1總線型拓撲構(gòu)型總線型拓撲構(gòu)型(續(xù)續(xù))l主要特點主要特點：所有的結(jié)點直接連接到一條作為公共傳輸介質(zhì)的總線上總線通常采用同軸電纜或雙絞線作為傳輸介質(zhì)。以“廣播”方式發(fā)送數(shù)據(jù)會出現(xiàn)“沖突”（collision），造成傳輸失敗必須解決多結(jié)點訪問總線的介質(zhì)訪

2、問控制（MAC）問題l優(yōu)點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、實現(xiàn)容易、易于擴展，可靠性較好l缺點：缺點：不易管理，故障診斷和隔離比較困難2環(huán)型拓撲構(gòu)型環(huán)型拓撲構(gòu)型2環(huán)型拓撲構(gòu)型環(huán)型拓撲構(gòu)型(續(xù)續(xù))l主要優(yōu)點：主要優(yōu)點：初始安裝比較容易，傳輸線路較短故障診斷定位比較準確適于光纖連接，例如，F(xiàn)DDIl主要缺點：主要缺點：可靠性較差重新配置較為困難3星型拓撲構(gòu)型（了解）星型拓撲構(gòu)型（了解）3星型拓撲構(gòu)型星型拓撲構(gòu)型(續(xù)續(xù))l主要優(yōu)點：主要優(yōu)點：維護管理容易重新配置靈活故障隔離和檢測容易l主要缺點：主要缺點：安裝工作量大依賴于中心結(jié)點，中心的集線器出現(xiàn)故障，則全網(wǎng)癱瘓3.1.3 局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)類型與特點局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)

3、類型與特點l常用的傳輸介質(zhì)常用的傳輸介質(zhì):同軸電纜、雙絞線、光纖與無線通信信道等l早期：早期：同軸電纜l目前目前:近距離：雙絞線遠距離：光纖移動結(jié)點：無線通信信道2 局域網(wǎng)介質(zhì)訪問控制方法 主要解決介質(zhì)使用權(quán)或機構(gòu)問題，對網(wǎng)絡(luò)傳主要解決介質(zhì)使用權(quán)或機構(gòu)問題，對網(wǎng)絡(luò)傳輸信道的合理分配輸信道的合理分配l有有三種三種：帶有沖突碰撞檢測的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD）令牌環(huán)（Token Ring）令牌總線（Token Bus）。3.1.4 IEEE 802參考模型參考模型3.1.4 IEEE 802模型與協(xié)議標準模型與協(xié)議標準(續(xù)續(xù))3.2.2 IEEE 802.3標準與標準與EthernetlC

4、SMA/CD帶有沖突檢測的帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問載波偵聽多路訪問，Ethernet的核心技術(shù)的核心技術(shù) l CSMA/CD適用于總線結(jié)構(gòu)的適用于總線結(jié)構(gòu)的分布式介質(zhì)訪問控制分布式介質(zhì)訪問控制方方法法lCSMA/CD用來解決多結(jié)點如何用來解決多結(jié)點如何共享公用總線共享公用總線傳輸介傳輸介質(zhì)的問題質(zhì)的問題lCSMA/CD是是IEEE 802.3的核心協(xié)議的核心協(xié)議lCSMA/CD是一種典型的是一種典型的隨機訪問的爭用型隨機訪問的爭用型技術(shù)技術(shù)3.2.2 以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)與工作流程以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)與工作流程lCSMA/CD的發(fā)送流程可以簡單概括為4點：先聽后發(fā)，邊聽邊發(fā)，沖突停止，延遲重發(fā)Ether

5、net(以太網(wǎng)以太網(wǎng))的表示方法的表示方法 l以太網(wǎng)每一種實現(xiàn)方案都有名稱代號，由三部分組成：以太網(wǎng)每一種實現(xiàn)方案都有名稱代號，由三部分組成：l例如：例如：10BASE-5、10BASE-2、100BASE-T等。等。l最前面：最前面：數(shù)字指傳輸速率，如10為10 Mbps，100為100 Mbps。l中間：中間：BASE指基帶傳輸，BROAD指寬帶傳輸。l最后：最后：若是數(shù)字的話：表示最大傳輸距離，如5是指最大傳輸距離500米，2指最大傳輸距離200米。若是字母：l第一個表示介質(zhì)類型，如T表示采用雙絞線，F(xiàn) 表示采用光纖介質(zhì)l第二個字母表示工作方式，如X表示全雙工方式工作。10 Mbps以太

6、網(wǎng)以太網(wǎng)l10Base-5：粗纜以太網(wǎng)：粗纜以太網(wǎng)l10Base-2：細纜以太網(wǎng)：細纜以太網(wǎng)l10Base-T：雙絞線來連接的以太網(wǎng)：雙絞線來連接的以太網(wǎng)l10Base-F：光纖以太網(wǎng)：光纖以太網(wǎng)3.2.5Ethernet物理地址的基本概念物理地址的基本概念l固化在網(wǎng)卡固化在網(wǎng)卡EPROM中，全網(wǎng)惟一（硬件地址中，全網(wǎng)惟一（硬件地址一般稱為一般稱為MAC地址，物理地址或以太網(wǎng)地址）地址，物理地址或以太網(wǎng)地址）l組成：組成：位數(shù)：48bit(6個字節(jié))由兩部分組成：3個字節(jié)廠商地址+3個字節(jié)廠商自行分配號碼l表示：表示：12個十六進制數(shù)，每2個16進制數(shù)之間用連字符（也可用冒號）隔開如：08-0

7、0-20-0A-8C-6D3.3 高速局域網(wǎng)技術(shù)高速局域網(wǎng)技術(shù)l3.3.1 高速局域網(wǎng)研究基本方法高速局域網(wǎng)研究基本方法l解決方法解決方法：提高數(shù)據(jù)傳輸速率用網(wǎng)橋與路由器隔離子網(wǎng)之間的交通量將“共享介質(zhì)方式”改為“交換方式” l交換式局域網(wǎng)的核心設(shè)備是局域網(wǎng)交換機，多個端口之間建立多個并發(fā)連接3.3.2 100 Mbps Fast Ethernetl標準：標準：IEEE802.3l與以太網(wǎng)的區(qū)別：與以太網(wǎng)的區(qū)別：每個比特的發(fā)送時間從100ns降低到10ns。不再使用同軸電纜作為傳輸介質(zhì)，而主要使用雙絞線和光纖。在MAC子層和物理層之間增加了MII（介質(zhì)獨立性接口），使物理層在實現(xiàn)100Mbps

8、速率時所使用的傳輸介質(zhì)和編碼方式的變化不會影響到MAC子層。3.3.2 100 Mbps Fast Ethernetl2.快速以太網(wǎng)傳輸介質(zhì)標準快速以太網(wǎng)傳輸介質(zhì)標準100 BASE TX：100 BASE T4100 BASE FX3.3.3 1 Gbps Gigabit Ethernetl幀格式、介質(zhì)訪問控制方式和組網(wǎng)方法幀格式、介質(zhì)訪問控制方式和組網(wǎng)方法與以太網(wǎng)相同與以太網(wǎng)相同l定義了千兆介質(zhì)專用接口定義了千兆介質(zhì)專用接口GMII，將，將MAC子層和物理層分開子層和物理層分開 3.3.3 1 Gbps Gigabit Ethernetl2千兆以太網(wǎng)的組網(wǎng)方式千兆以太網(wǎng)的組網(wǎng)方式 1000

9、Base-CXl傳輸介質(zhì)：屏蔽雙絞線l最長距離達25m1000BASE-Tl使用5類無屏蔽雙絞線的千兆以太網(wǎng)標準l最長傳輸距離為100m，網(wǎng)絡(luò)直徑可達200m3.3.3 1 Gbps Gigabit Ethernetl2千兆以太網(wǎng)的組網(wǎng)方式千兆以太網(wǎng)的組網(wǎng)方式 1000Base-SXl不支持單模光纖，僅支持62.5m和50m兩種多模光纖。l光纖長度可達3000M。1000Base-LXl使用單模光纖l在全雙工模式下，最長的傳輸距離可達3km。3.3.4 萬兆以太網(wǎng)萬兆以太網(wǎng)l1.特點l萬兆以太網(wǎng)的幀格式與普通以以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)相同l萬兆以太網(wǎng)仍然保留802.3標準對以太網(wǎng)最小和最

10、大幀長度的規(guī)定l萬兆以太網(wǎng)不再使用雙絞線，而是使用光纖l萬兆以太網(wǎng)只有全雙工的工作模式3.4 交換式局域網(wǎng)交換式局域網(wǎng)l1交換局域網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)交換局域網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)“共享端口”“專用端口”端口之間可有多個并發(fā)連接 2交換機的技術(shù)特點交換機的技術(shù)特點 l低交換傳輸延遲低交換傳輸延遲從傳輸延遲時間的量級來看，局域網(wǎng)交換機延遲為幾十s，網(wǎng)橋為幾百s，路由器為幾千s。l支持不同的傳輸速率和工作模式支持不同的傳輸速率和工作模式l支持虛擬局域網(wǎng)服務(wù)支持虛擬局域網(wǎng)服務(wù)3交換機的幀轉(zhuǎn)發(fā)方式交換機的幀轉(zhuǎn)發(fā)方式 l直通交換方式直通交換方式(cut through)：只要接收并檢測到目的地址字段，立即將該幀轉(zhuǎn)發(fā)出去，

11、而不管這一幀是否出錯，幀出錯檢測任務(wù)由主機完成。優(yōu)點：轉(zhuǎn)發(fā)速度快缺點：可靠性差l存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式(store and forward)：完整的接收發(fā)送幀，先進行差錯檢測，如果沒錯，則根據(jù)幀目的地址確定輸出端口號，然后再轉(zhuǎn)發(fā)出去。優(yōu)點：可靠性強缺點：轉(zhuǎn)發(fā)速度慢l改進的直通交換方式改進的直通交換方式轉(zhuǎn)發(fā)速度和可靠性兼顧3.4.3 虛擬局域網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)l1虛擬網(wǎng)絡(luò)的基本概念虛擬網(wǎng)絡(luò)的基本概念劃分VLAN的目的:使子網(wǎng)或邏輯工作組的劃分不受物理位置的限制利用軟件方式實現(xiàn)對子網(wǎng)或邏輯工作組的劃分VLAN只能交換環(huán)境的局域網(wǎng)中實現(xiàn)2虛擬局域網(wǎng)實現(xiàn)技術(shù)虛擬局域網(wǎng)實現(xiàn)技術(shù)l用交換機端口號定義虛擬局域網(wǎng)

12、用交換機端口號定義虛擬局域網(wǎng)最通用的方法一個端口只能屬于一個VLAN當用戶從一個端口移動到另一個端口時，網(wǎng)絡(luò)管理員必須對虛擬局域網(wǎng)成員進行重新配置。 l用用MAC地址定義虛擬局域網(wǎng)地址定義虛擬局域網(wǎng)l用網(wǎng)絡(luò)層地址定義虛擬局域網(wǎng)用網(wǎng)絡(luò)層地址定義虛擬局域網(wǎng)l用用IP廣播組定義虛擬局域網(wǎng)廣播組定義虛擬局域網(wǎng)3.5 無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)l1無線局域網(wǎng)應(yīng)用無線局域網(wǎng)應(yīng)用作為傳統(tǒng)局域網(wǎng)的擴充建筑物之間的互連漫游訪問特殊網(wǎng)絡(luò)l2無線局域網(wǎng)的主要類型無線局域網(wǎng)的主要類型紅外線局域網(wǎng)l三種基本技術(shù)：定向光束紅外線、全方位紅外傳輸技術(shù)和漫反射紅外擴頻無線局域網(wǎng)l跳頻通信l直接序列擴頻窄帶微波無線局域網(wǎng)3無線局域網(wǎng)

13、標準無線局域網(wǎng)標準IEEE 802.113無線局域網(wǎng)標準無線局域網(wǎng)標準IEEE 802.11 l1.IEEE 802.11 標準數(shù)據(jù)傳輸速率:l1Mbps、2Mbps介質(zhì)訪問控制MAC層：l分布式協(xié)調(diào)功能（DCF）子層l與點協(xié)調(diào)功能（PDF）子層l分布式協(xié)調(diào)功能子層使用CSMA/CA協(xié)議物理層：l紅外l跳頻擴頻l直接序列擴頻3.6 局域網(wǎng)互聯(lián)與網(wǎng)橋的工作原理l1網(wǎng)橋網(wǎng)橋連接兩個局域網(wǎng)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，用它可以完成具有相同或相似體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)地連結(jié)。網(wǎng)橋工作在OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層，網(wǎng)橋可分為：l透明網(wǎng)橋是由網(wǎng)橋自己決定路由選擇，而局域網(wǎng)上的各站不負責路由選擇l源路由網(wǎng)橋：由各發(fā)送幀的源結(jié)點負責

14、路由選擇3.7.3 網(wǎng)絡(luò)互連的層次典型考題分析典型考題分析 l【例【例3-1】以下哪個不是決定局域網(wǎng)特性的要】以下哪個不是決定局域網(wǎng)特性的要素？素？_（2006年年4月）月）A）傳輸介質(zhì)B）網(wǎng)絡(luò)拓撲C）介質(zhì)訪問控制方法D）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用l答案：答案：Dl【例【例3-2】在總線型局域網(wǎng)中，由于總線作為】在總線型局域網(wǎng)中，由于總線作為公共傳輸介質(zhì)被多個結(jié)點共享，因此在工作過公共傳輸介質(zhì)被多個結(jié)點共享，因此在工作過程中需要解決的問題是程中需要解決的問題是_。（。（2006年年4月）月）A）擁塞B）沖突C）交換D）互聯(lián)l答案：答案：Bl【例【例3-3】IEEE 802.1 標準主要包括哪些內(nèi)容？標準主要包括

15、哪些內(nèi)容？_（2006年年9月）月）I.局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)II.網(wǎng)絡(luò)互連III.網(wǎng)絡(luò)管理IV.性能測試A）僅和B）僅、和C）僅和D）全部l答案：答案：Dl【例【例3-4】在一個】在一個 Ethernet 中，有中，有A、B、C、D四臺主機，如果四臺主機，如果A向向B發(fā)送數(shù)據(jù)，那么發(fā)送數(shù)據(jù)，那么_。（。（2006年年9月）月）A）只有 B 可以接收到數(shù)據(jù)B）四臺主機都能接收到數(shù)據(jù)C）只有 B、C、D 可以接收到數(shù)據(jù)D）四臺主機都不能接收到數(shù)據(jù)l答案：答案：Cl【例【例3-5】以下關(guān)于】以下關(guān)于 Ethernet 地址的描述，哪地址的描述，哪個是錯誤的？個是錯誤的？_（2006年年9月）月）A）Eth

16、ernet 地址就是通常所說的 MAC 地址B）MAC 地址又叫做局域網(wǎng)硬件地址C）域名解析必然會用到 MAC 地址D）局域網(wǎng)硬件地址存儲在網(wǎng)卡之中l(wèi)答案：答案：Cl【例【例3-6】以下哪個地址是】以下哪個地址是 MAC 地址？地址？_（2006年年9月）月）A）0D-01-22-AAB）00-01-22-0A-AD-01C）A0.01.00D）139.216.000.012.002l答案：答案：Bl【例【例3-7】為了將】為了將MAC子層與物理層隔離，在子層與物理層隔離，在100BASE-T標準中采用了標準中采用了_。（。（2005年年4月）月）A）網(wǎng)卡RJ-45接口B）介質(zhì)獨立接口MIIC

17、）RS-232接口D）光纖接口l答案：答案：Bl【例【例3-8】IEEE 802.3z 標準定義了千兆介質(zhì)標準定義了千兆介質(zhì)專用接口專用接口 GMI 的目的是分隔的目的是分隔 MAC 子層與子層與_。（。（2006年年9月）月）A）物理層B）LLC 子層C）信號編碼方式D）傳輸介質(zhì)l答案：答案：Al【例【例3-9】與共享介質(zhì)局域網(wǎng)不同，交換式局】與共享介質(zhì)局域網(wǎng)不同，交換式局域網(wǎng)可以通過交換機端口之間的域網(wǎng)可以通過交換機端口之間的_連接連接增加局域網(wǎng)的帶寬。（增加局域網(wǎng)的帶寬。（2006年年4月）月）l答案：多個并發(fā)答案：多個并發(fā)l【例【例3-10】以太網(wǎng)交換機的幀轉(zhuǎn)發(fā)主要有】以太網(wǎng)交換機的幀

18、轉(zhuǎn)發(fā)主要有3種種方式，它們是直接交換、改進的直接交換和方式，它們是直接交換、改進的直接交換和_交換。（交換。（2006年年4月）月）l答案：存儲轉(zhuǎn)發(fā)答案：存儲轉(zhuǎn)發(fā)l【例【例3-11】采用直接交換方式的】采用直接交換方式的 Ethernet 交交換機，其優(yōu)點是交換延遲時間短，不足之處是換機，其優(yōu)點是交換延遲時間短，不足之處是缺乏缺乏_。（。（2006年年9月）月）A）并發(fā)交換能力B）差錯檢測能力C）路由能力D）地址分析能力l答案：答案：Bl【例【例3-12】在交換式局域網(wǎng)中，如果交換機采】在交換式局域網(wǎng)中，如果交換機采用直接交換方式，那么幀出錯檢測任務(wù)由用直接交換方式，那么幀出錯檢測任務(wù)由_。（。（2005年年9月）月）A）結(jié)點主機完成B）交換機完成C）交換機與結(jié)點主機共同完成D）高層協(xié)