5局域網(wǎng)技術(shù)(2)課件

1、CSMAn要傳輸數(shù)據(jù)的站點(diǎn)首先對(duì)媒體上有無載波進(jìn)行監(jiān)聽，以確定是否有別的站點(diǎn)在傳輸數(shù)據(jù)。n若信道空閑,傳送,若忙,避讓一段時(shí)間再嘗試。避讓算法1.1.非堅(jiān)持算法非堅(jiān)持算法(1)如果介質(zhì)是空閑的，則可以立即發(fā)送。(2)如果媒體是忙的，則等待一個(gè)由概率分布決定的隨機(jī)重發(fā)延遲后，再監(jiān)聽/發(fā)送。 避讓算法2. 1-1-堅(jiān)持算法堅(jiān)持算法 (1)如果媒體空閑的，則可以立即發(fā)送。 (2)如果媒體是忙的，則繼續(xù)監(jiān)聽，直至檢 測(cè)到媒體是空閑，立即發(fā)送。 (3)如果有沖突(在一段時(shí)間內(nèi)未收到肯定 的回復(fù))，則等待一隨機(jī)量的時(shí)間，重 復(fù)步驟(1)-(2)。 避讓算法3. P-堅(jiān)持算法堅(jiān)持算法(1)監(jiān)聽總線，如果介質(zhì)

2、是空閑的，則以P的概率發(fā)送，而以(1-P)的概率延遲一個(gè)時(shí)間單位。一個(gè)時(shí)間單位通常等于最大傳播時(shí)延的2倍。(2)延遲一個(gè)時(shí)間單位后，再重復(fù)步驟(1)。(3)如果介質(zhì)是忙的，繼續(xù)監(jiān)聽直至介質(zhì)空閑并重復(fù)步驟(1)。 CSMA/CDnCSMA無法杜絕沖突問題n沖突檢測(cè)（CD ）技術(shù)n檢測(cè)時(shí)間要多長(zhǎng)？n沖突檢測(cè)時(shí)間 CSMA/CD 協(xié)議 A發(fā)送數(shù)據(jù) C D A E匹配電阻（用來吸收總線上傳播的信號(hào)）匹配電阻BE發(fā)送數(shù)據(jù)檢測(cè)到?jīng)_突后n每一個(gè)正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站，一旦發(fā)現(xiàn)總線上出現(xiàn)了碰撞，就要立即停止發(fā)送n等待一段隨機(jī)時(shí)間后再次發(fā)送。n等待時(shí)間要多長(zhǎng)？二進(jìn)制指數(shù)類型退避算法 (truncated binary

3、 exponential type)n規(guī)則n對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)幀，當(dāng)?shù)谝淮伟l(fā)生沖突時(shí)，設(shè)置一個(gè)參量L=2；n退避間隔取到L個(gè)時(shí)隙（時(shí)間片）中的一個(gè)隨機(jī)數(shù)，1個(gè)時(shí)隙等于介質(zhì)最大傳播時(shí)延的兩倍；n當(dāng)數(shù)據(jù)幀再次發(fā)生沖突，由將參量L加倍；n設(shè)置一個(gè)最大重傳次數(shù)，超過該次數(shù)，則不再重傳，并報(bào)告出錯(cuò)。 例n在1個(gè)時(shí)隙的開始處，兩個(gè)CSMA/CD站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送1個(gè)幀，求前4次都沖突的概率是多少？第1次沖突概率為1第1次沖突后，A和B都在等待時(shí)隙0和1之間選擇，選擇有4種組合 00 01 10 11 00和11將再次沖突，沖突概率為0.5第2次沖突后， A和B等待時(shí)間將在0，1，2，3之間選擇00 01 02 03 1

4、0 11 12 13 20 21 22 23 30 31 32 33沖突概率0.25第3次沖突后， A和B等待時(shí)間將在0，1，2，3，4，5，6，7之間選擇 沖突概率0.125前4次都沖突的概率 1*0.5*0.25*0.125=0.015625IEEE802.3物理層規(guī)范 n一種簡(jiǎn)明的表示方法：數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率( (MpbsMpbs) )n10Base5（粗纜以太網(wǎng)）n10Base2（細(xì)纜以太網(wǎng)）n10BROAD36。n10Base-T（雙絞線以太網(wǎng)）n10Base-F（光纖以太網(wǎng)）特性10BASE510BASE21BASE510BASE-T10Broad3610BASE-F數(shù)據(jù)速率10

5、Mbit/s10Mbit/s1Mbit/s10 Mbit/s10Mbit/s10 Mbit/s信號(hào)傳輸基帶基帶基帶基帶寬帶DPSK基帶最大網(wǎng)段500m185m250m100m3600m2000m網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)50粗纜50細(xì)纜UTPUTP75同軸電纜光纜拓樸結(jié)構(gòu)總線型總線型星型星型總線型點(diǎn)對(duì)點(diǎn)10BASE5組網(wǎng)技術(shù)n“5-4-3”原則以太網(wǎng)的最大作用距離 250 m750 m500 m500 m500 m50 m50 m50 m網(wǎng)段 1轉(zhuǎn)發(fā)器網(wǎng)段 2網(wǎng)段 3轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器10BASE2組網(wǎng)技術(shù) n“5-4-3”原則外 n兩個(gè)相鄰BNC-T型接頭之間的最小距離為0.5米，每段最多支持30個(gè)結(jié)點(diǎn) 細(xì)纜

6、以太網(wǎng) 10BASE2 n用更便宜的直徑為 5 mm 的細(xì)同軸電纜(特性阻抗仍為 50 W)，可代替粗同軸電纜。 n將媒體連接單元 MAU 和媒體相關(guān)接口 MDI都安裝在網(wǎng)卡上，取消了外部的 AUI電纜。 n細(xì)纜直接用標(biāo)準(zhǔn) BNC T 型接頭連接到網(wǎng)卡上的 BNC 連接器的插口。 1BASE5 n1BASE5標(biāo)準(zhǔn)是由AT&T（美國(guó)電報(bào)電話公司）開發(fā)的名稱為StarLAN的網(wǎng)絡(luò)。n采用UTP和星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑥募€器與節(jié)點(diǎn)之間的最大連接距離為250m，1BASE5中的5表示節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的距離為500m。n1986年，1BASE5正式成為IEEE 802.3的標(biāo)準(zhǔn)。 星形網(wǎng) 10BASE-

7、T n不用電纜而使用無屏蔽雙絞線。每個(gè)站需要用兩對(duì)雙絞線，分別用于發(fā)送和接收。n在星形網(wǎng)的中心則增加了一種可靠性非常高的設(shè)備，叫做集線器(hub)。 n集線器使用了大規(guī)模集成電路芯片，因此這樣的硬件設(shè)備的可靠性已大大提高了。 10BROAD36 n10BROAD36是802.3中為一針對(duì)寬帶系統(tǒng)的規(guī)范，它采用雙電纜帶寬或中分帶寬的75歐姆CATV同軸電纜。從端出發(fā)的段的最大長(zhǎng)度為1800m,由于是單向傳輸，所以最大的端端距離為3600m。 10BASE-F n10BASE-F是802.3中關(guān)于以光纖作為介質(zhì)的系統(tǒng)的規(guī)范。該規(guī)范中，每條傳輸線路均使用一條光纖，每條光纖采用曼切斯特編碼傳輸一個(gè)方向

8、上的信號(hào)。每一位數(shù)據(jù)經(jīng)編碼后，轉(zhuǎn)換為一對(duì)光信號(hào)元素(有光表示高、無光表示低)，所以，一個(gè)10Mbps的數(shù)據(jù)流實(shí)際上需要20Mbps的信號(hào)流。 交換式802.3局域網(wǎng) n沖突域n用多個(gè)集線器可連成更大的局域網(wǎng) 擴(kuò)展的局域網(wǎng)集線器集線器一系二系集線器三系三個(gè)獨(dú)立的沖突域n用多個(gè)集線器可連成更大的局域網(wǎng) 擴(kuò)展的局域網(wǎng)一系二系三系集線器集線器集線器集線器主干集線器n優(yōu)點(diǎn)n使原來屬于不同碰撞域的局域網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行跨碰撞域的通信。n擴(kuò)大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。n缺點(diǎn)n碰撞域增大了，但總的吞吐量并未提高。n如果不同的碰撞域使用不同的數(shù)據(jù)率，那么就不能用集線器將它們互連起來。 用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng) n在數(shù)

9、據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)是使用網(wǎng)橋。n網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù) MAC 幀的目的地址對(duì)收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。n網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí)，并不是向所有的端口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的 MAC 地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個(gè)端口 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng) 以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位n10BASE-T 的通信距離稍短，每個(gè)站到集線器的距離不超過 100 m。n這種 10 Mb/s 速率的無屏蔽雙絞線星形網(wǎng)的出現(xiàn)，既降低了成本，又提高了可靠性。 n10BASE-T 雙絞線以太網(wǎng)的出現(xiàn)，是局域網(wǎng)發(fā)展史上的一個(gè)非常重要的里程碑，它為以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位奠定了牢固的基礎(chǔ)。 1. 網(wǎng)橋的

10、內(nèi)部結(jié)構(gòu) 站表端口管理 軟件網(wǎng)橋協(xié)議 實(shí)體端口 1端口 2緩存網(wǎng)段 B網(wǎng)段 A111222站地址 端口網(wǎng)橋網(wǎng)橋5.5令牌網(wǎng) n牌環(huán)網(wǎng)（token ring）和令牌總線網(wǎng)（token bus） 邏輯鏈路控制LLC介質(zhì)訪問控制MAC物理層介質(zhì)站管理令牌總線令牌環(huán)IEEE802.3u標(biāo)準(zhǔn)與高速局域網(wǎng) 5.6光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI） IEEE802.3z標(biāo)準(zhǔn)與吉比特以太網(wǎng)（GB Ethernet） 網(wǎng)卡上的硬件地址 路由器1A-24-F6-54-1B-0E00-00-A2-A4-2C-0220-60-8C-C7-75-2A08-00-20-47-1F-E420-60-8C-11-D2-F6路由器

11、由于同時(shí)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，因此它有兩塊網(wǎng)卡和兩個(gè)硬件地址。 n過濾通信量。 n擴(kuò)大了物理范圍。n提高了可靠性。n可互連不同物理層、不同 MAC 子層和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太網(wǎng)）的局域網(wǎng)。 使用網(wǎng)橋帶來的好處 n存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)增加了時(shí)延。 n在MAC 子層并沒有流量控制功能。 n具有不同 MAC 子層的網(wǎng)段橋接在一起時(shí)時(shí)延更大。n網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多(不超過幾百個(gè))和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時(shí)還會(huì)因傳播過多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂的廣播風(fēng)暴。 使用網(wǎng)橋帶來的缺點(diǎn) 用戶層IPMAC站 1用戶層IPMAC站 2物理層網(wǎng)橋 1網(wǎng)橋 2AB用戶數(shù)據(jù)IP-HM

12、AC-HMAC-TDL-HDL-T 物理層DLRMAC物理層物理層DLRMAC物理層物理層LANLAN兩個(gè)網(wǎng)橋之間還可使用一段點(diǎn)到點(diǎn)鏈路 n集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，不對(duì)傳輸媒體進(jìn)行檢測(cè)。n網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行 CSMA/CD 算法。n若在發(fā)送過程中出現(xiàn)碰撞，就必須停止發(fā)送和進(jìn)行退避。n在這一點(diǎn)上網(wǎng)橋的接口很像一個(gè)網(wǎng)卡。但網(wǎng)橋卻沒有網(wǎng)卡。 n由于網(wǎng)橋沒有網(wǎng)卡，因此網(wǎng)橋并不改變它轉(zhuǎn)發(fā)的幀的源地址。 網(wǎng)橋和集線器（或轉(zhuǎn)發(fā)器）不同 n1990 年問世的交換式集線器(switching hub)，可明顯地提高局域網(wǎng)的性能。n交換式集線器常稱為以太網(wǎng)交換機(jī)(switch)或第二層交換機(jī)（表明此交換機(jī)工作在數(shù)

13、據(jù)鏈路層）。n以太網(wǎng)交換機(jī)通常都有十幾個(gè)端口。因此，以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)多端口的網(wǎng)橋，可見交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層。4. 以太網(wǎng)交換機(jī) n以太網(wǎng)交換機(jī)的每個(gè)端口都直接與主機(jī)相連，并且一般都工作在全雙工方式。n交換機(jī)能同時(shí)連通許多對(duì)的端口，使每一對(duì)相互通信的主機(jī)都能像獨(dú)占通信媒體那樣，進(jìn)行無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。 n以太網(wǎng)交換機(jī)由于使用了專用的交換結(jié)構(gòu)芯片，其交換速率就較高。 以太網(wǎng)交換機(jī)的特點(diǎn)n對(duì)于普通 10 Mb/s 的共享式以太網(wǎng)，若共有 N 個(gè)用戶，則每個(gè)用戶占有的平均帶寬只有總帶寬(10 Mb/s)的 N 分之一。n使用以太網(wǎng)交換機(jī)時(shí)，雖然在每個(gè)端口到主機(jī)的帶寬還是 10 Mb/s，但由

14、于一個(gè)用戶在通信時(shí)是獨(dú)占而不是和其他網(wǎng)絡(luò)用戶共享傳輸媒體的帶寬，因此對(duì)于擁有 N 對(duì)端口的交換機(jī)的總?cè)萘繛?N10 Mb/s。這正是交換機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)。 獨(dú)占傳輸媒體的帶寬 用以太網(wǎng)交換機(jī)擴(kuò)展局域網(wǎng) 集線器集線器集線器一系三系二系10BASE-T至因特網(wǎng)100 Mb/s100 Mb/s100 Mb/s萬維網(wǎng)服務(wù)器電子郵件 服務(wù)器以太網(wǎng)交換機(jī)路由器n虛擬局域網(wǎng) VLAN 是采用交換機(jī)技術(shù)，將原有的網(wǎng)絡(luò)分成邏輯子網(wǎng)。n虛擬局域網(wǎng)其實(shí)只是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服務(wù)，而并不是一種新型局域網(wǎng)。 5.8 虛擬局域網(wǎng)以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2

15、以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的構(gòu)成 以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的構(gòu)成 當(dāng) B1 向 VLAN2 工作組內(nèi)成員發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，工作站 B2 和 B3 將會(huì)收到廣播的信息。以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的構(gòu)成 B1 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，工作站 A1, A2 和 C1都不會(huì)

16、收到 B1 發(fā)出的廣播信息。 以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的構(gòu)成 虛擬局域網(wǎng)限制了接收廣播信息的工作站數(shù)，使得網(wǎng)絡(luò)不會(huì)因傳播過多的廣播信息(即“廣播風(fēng)暴”)而引起性能惡化。 VLAN的實(shí)現(xiàn)方式nVLAN有3種實(shí)現(xiàn)技術(shù) （1）基于端口實(shí)現(xiàn)方法 （2）基于MAC地址實(shí)現(xiàn)方法 （3）基于IP地址實(shí)現(xiàn)方法基于端口實(shí)現(xiàn)方法n根據(jù)局域網(wǎng)交換機(jī)的端口劃分基于MAC地址實(shí)現(xiàn)方法基于IP地址實(shí)現(xiàn)方法n虛擬局域網(wǎng)協(xié)議允許在以太網(wǎng)的幀格式中插入一個(gè) 4 字節(jié)的標(biāo)識(shí)符，稱為

17、 VLAN 標(biāo)記(tag)，用來指明發(fā)送該幀的工作站屬于哪一個(gè)虛擬局域網(wǎng)。 虛擬局域網(wǎng)使用的以太網(wǎng)幀格式 802.3MAC 幀字節(jié)66246 15004MAC 幀目地地址源地址長(zhǎng)度/類型數(shù) 據(jù)FCS長(zhǎng)度/類型 = 802.1Q 標(biāo)記類型 標(biāo)記控制信息 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 VID 2 字節(jié)2 字節(jié)插入 4 字節(jié)的 VLAN 標(biāo)記4用戶優(yōu)先級(jí)CFI4.6 高速以太網(wǎng)4.6.1 100BASE-T 以太網(wǎng)n速率達(dá)到或超過 100 Mb/s 的以太網(wǎng)稱為高速以太網(wǎng)。n在雙絞線上傳送 100 Mb/s 基帶信號(hào)的星型拓?fù)湟蕴W(wǎng)，仍使用 IEEE 802.3 的

18、CSMA/CD 協(xié)議。100BASE-T 以太網(wǎng)又稱為快速以太網(wǎng)(Fast Ethernet)。 100BASE-T 以太網(wǎng)的特點(diǎn)n可在全雙工方式下工作而無沖突發(fā)生。因此，不使用 CSMA/CD 協(xié)議。nMAC 幀格式仍然是 802.3 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。n保持最短幀長(zhǎng)不變，但將一個(gè)網(wǎng)段的最大電纜長(zhǎng)度減小到 100 m。n幀間時(shí)間間隔從原來的 9.6 s 改為現(xiàn)在的 0.96 s。 三種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn) n100BASE-TXn使用 2 對(duì) UTP 5 類線或屏蔽雙絞線 STP。 n100BASE-FX n使用 2 對(duì)光纖。 n100BASE-T4n使用 4 對(duì) UTP 3 類線或 5 類線。 4.

19、6.2 吉比特以太網(wǎng)n允許在 1 Gb/s 下全雙工和半雙工兩種方式工作。n使用 802.3 協(xié)議規(guī)定的幀格式。n在半雙工方式下使用 CSMA/CD 協(xié)議（全雙工方式不需要使用 CSMA/CD 協(xié)議）。n與 10BASE-T 和 100BASE-T 技術(shù)向后兼容。吉比特以太網(wǎng)的物理層 n1000BASE-X 基于光纖通道的物理層：n1000BASE-SX SX表示短波長(zhǎng)n1000BASE-LX LX表示長(zhǎng)波長(zhǎng)n1000BASE-CX CX表示銅線n1000BASE-T n使用 4對(duì) 5 類線 UTP 全雙工方式 n當(dāng)吉比特以太網(wǎng)工作在全雙工方式時(shí)（即通信雙方可同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收數(shù)據(jù)），不使用載

20、波延伸和分組突發(fā)。吉比特以太網(wǎng)的配置舉例 1 Gb/s 鏈路吉比特交換集線器百兆比特或吉比特集線器100 Mb/s 鏈路中央服務(wù)器4.6.3 10 吉比特以太網(wǎng)n10 吉比特以太網(wǎng)與 10 Mb/s，100 Mb/s 和 1 Gb/s 以太網(wǎng)的幀格式完全相同。n10 吉比特以太網(wǎng)還保留了 802.3 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的以太網(wǎng)最小和最大幀長(zhǎng)，便于升級(jí)。n10 吉比特以太網(wǎng)不再使用銅線而只使用光纖作為傳輸媒體。n10 吉比特以太網(wǎng)只工作在全雙工方式，因此沒有爭(zhēng)用問題，也不使用 CSMA/CD 協(xié)議。 吉比特以太網(wǎng)的物理層 n局域網(wǎng)物理層 LAN PHY。局域網(wǎng)物理層的數(shù)據(jù)率是 10.000 Gb/s。n可

21、選的廣域網(wǎng)物理層 WAN PHY。廣域網(wǎng)物理層具有另一種數(shù)據(jù)率，這是為了和所謂的“Gb/s”的 SONET/SDH（即OC-192/STM-64）相連接。n為了使 10 吉比特以太網(wǎng)的幀能夠插入到 OC-192/STM-64 幀的有效載荷中，就要使用可選的廣域網(wǎng)物理層，其數(shù)據(jù)率為 9.95328 Gb/s。 端到端的以太網(wǎng)傳輸 n10 吉比特以太網(wǎng)的出現(xiàn)，以太網(wǎng)的工作范圍已經(jīng)從局域網(wǎng)（校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)）擴(kuò)大到城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)了端到端的以太網(wǎng)傳輸。n這種工作方式的好處是： n成熟的技術(shù)n互操作性很好n在廣域網(wǎng)中使用以太網(wǎng)時(shí)價(jià)格便宜。n統(tǒng)一的幀格式簡(jiǎn)化了操作和管理。 以太網(wǎng)從 10 Mb/s

22、 到10 Gb/s 的演進(jìn) n以太網(wǎng)從 10 Mb/s 到 10 Gb/s 的演進(jìn)證明了以太網(wǎng)是：n可擴(kuò)展的（從 10 Mb/s 到 10 Gb/s）。n靈活的（多種傳輸媒體、全/半雙工、共享/交換）。n易于安裝。n穩(wěn)健性好。 4.7 其他種類的高速局域網(wǎng)n4.7.1 100VG-AnyLAN 局域網(wǎng)n使用集線器的 100 Mb/s 高速局域網(wǎng) n4.7.2 光纖分布式數(shù)據(jù)接口 FDDI (Fiber Distributed Data Interface) n使用光纖作為傳輸媒體的令牌環(huán)形網(wǎng) n4.7.3 高性能并行接口 HIPPI (HIgh-Performance Parallel Int

23、erface) n主要用于超級(jí)計(jì)算機(jī)與一些外圍設(shè)備（如海量存儲(chǔ)器、圖形工作站等）的高速接口n4.7.4 光纖通道(Fibre Channel) 4.8 無線局域網(wǎng)4.8.1 無線局域網(wǎng)的組成n有固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線局域網(wǎng)基本服務(wù)集 BSS擴(kuò)展的服務(wù)集 ESS基本服務(wù)集 BSSAB漫游接入點(diǎn) AP接入點(diǎn) AP分配系統(tǒng) DS門橋門橋802.x局域網(wǎng)因特網(wǎng)n有固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線局域網(wǎng)基本服務(wù)集BSS擴(kuò)展的服務(wù)集 ESS基本服務(wù)集BSSAB接入點(diǎn) AP接入點(diǎn) AP分配系統(tǒng) DS門橋門橋802.x局域網(wǎng)因特網(wǎng)一個(gè)基本服務(wù)集 BSS 包括一個(gè)基站和若干個(gè)移動(dòng)站，所有的站在本 BSS 以內(nèi)都可以直接通信，但在

24、和本 BSS 以外的站通信時(shí)都要通過本 BSS 的基站。 n有固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線局域網(wǎng)基本服務(wù)集BSS擴(kuò)展的服務(wù)集 ESS基本服務(wù)集BSSAB接入點(diǎn) AP接入點(diǎn) AP分配系統(tǒng) DS門橋門橋802.x局域網(wǎng)因特網(wǎng)基本服務(wù)集中的基站叫做接入點(diǎn) AP (Access Point)其作用和網(wǎng)橋相似。擴(kuò)展的服務(wù)集 ESS基本服務(wù)集BSS基本服務(wù)集BSSAB接入點(diǎn) AP接入點(diǎn) AP分配系統(tǒng) DS門橋門橋802.x局域網(wǎng)因特網(wǎng)一個(gè)基本服務(wù)集可以是孤立的，也可通過接入點(diǎn) AP連接到一個(gè)主干分配系統(tǒng) DS (Distribution System)，然后再接入到另一個(gè)基本服務(wù)集，構(gòu)成擴(kuò)展的服務(wù)集ESS (Ext

25、ended Service Set)。擴(kuò)展的服務(wù)集 ESS基本服務(wù)集BSS基本服務(wù)集BSSAB接入點(diǎn) AP接入點(diǎn) AP分配系統(tǒng) DS門橋門橋802.x局域網(wǎng)因特網(wǎng)ESS 還可通過叫做門橋(portal)為無線用戶提供到非 802.11 無線局域網(wǎng)（例如，到有線連接的因特網(wǎng)）的接入。門橋的作用就相當(dāng)于一個(gè)網(wǎng)橋。 擴(kuò)展的服務(wù)集 ESS基本服務(wù)集BSS基本服務(wù)集BSSAB接入點(diǎn) AP接入點(diǎn) AP分配系統(tǒng) DS門橋門橋802.x局域網(wǎng)因特網(wǎng)移動(dòng)站 A 從某一個(gè)基本服務(wù)集漫游到另一個(gè)基本服務(wù)集，而仍然可保持與另一個(gè)移動(dòng)站 B 進(jìn)行通信。 無固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線局域網(wǎng)自組網(wǎng)絡(luò)(ad hoc network)

26、 自組網(wǎng)絡(luò)AEDCBF源結(jié)點(diǎn)目的結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)n自組網(wǎng)絡(luò)沒有上述基本服務(wù)集中的接入點(diǎn) AP 而是由一些處于平等狀態(tài)的移動(dòng)站之間相互通信組成的臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)。 移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景 n在軍事領(lǐng)域中，攜帶了移動(dòng)站的戰(zhàn)士可利用臨時(shí)建立的移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。n這種組網(wǎng)方式也能夠應(yīng)用到作戰(zhàn)的地面車輛群和坦克群，以及海上的艦艇群、空中的機(jī)群。 n當(dāng)出現(xiàn)自然災(zāi)害時(shí)，在搶險(xiǎn)救災(zāi)時(shí)利用移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行及時(shí)的通信往往很有效的， 移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng) IP 并不相同 n移動(dòng) IP 技術(shù)使漫游的主機(jī)可以用多種方式連接到因特網(wǎng)。n移動(dòng) IP 的核心網(wǎng)絡(luò)功能仍然是基于在固定互聯(lián)網(wǎng)中一直在使用的各種路由選擇協(xié)議。

27、n移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)是將移動(dòng)性擴(kuò)展到無線領(lǐng)域中的自治系統(tǒng)，它具有自己特定的路由選擇協(xié)議，并且可以不和因特網(wǎng)相連。 4.8.2 802.11 標(biāo)準(zhǔn)中的物理層n1997 年 IEEE 制訂出無線局域網(wǎng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的第一部分，802.11。在1999年又制訂了剩下的兩部分，802.11a 和 802.11b。n802.11 的物理層有以下三種實(shí)現(xiàn)方法：n跳頻擴(kuò)頻 FHSSn直接序列擴(kuò)頻 DSSSn紅外線 IR 802.11 標(biāo)準(zhǔn)中的物理層（續(xù)）n802.11a 的物理層工作在 5 GHz頻帶，采用正交頻分復(fù)用 OFDM，它也叫做多載波調(diào)制技術(shù)（載波數(shù)可多達(dá) 52 個(gè)）?？梢允褂玫臄?shù)據(jù)率為 6, 9, 12,

28、 18, 24, 36, 48 和 56 Mb/s。 n802.11b 的物理層使用工作在 2.4 GHz 的直接序列擴(kuò)頻技術(shù)，數(shù)據(jù)率為 5.5 或 11 Mb/s。 4.8.3 802.11 標(biāo)準(zhǔn)中的 MAC 層1. CSMA/CA 協(xié)議 n無線局域網(wǎng)卻不能簡(jiǎn)單地搬用 CSMA/CD 協(xié)議。這里主要有兩個(gè)原因。nCSMA/CD 協(xié)議要求一個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送本站數(shù)據(jù)的同時(shí)還必須不間斷地檢測(cè)信道，但在無線局域網(wǎng)的設(shè)備中要實(shí)現(xiàn)這種功能就花費(fèi)過大。n即使我們能夠?qū)崿F(xiàn)碰撞檢測(cè)的功能，并且當(dāng)我們?cè)诎l(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)檢測(cè)到信道是空閑的，在接收端仍然有可能發(fā)生碰撞。 A 的作用范圍無線局域網(wǎng)的特殊問題 C 的作用范圍AB

29、CD當(dāng) A 和 C 檢測(cè)不到無線信號(hào)時(shí)，都以為 B 是空閑的，因而都向 B 發(fā)送數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)生碰撞。這種未能檢測(cè)出媒體上已存在的信號(hào)的問題叫做隱蔽站問題(hidden station problem) B 的作用范圍無線局域網(wǎng)的特殊問題 C 的作用范圍ADCB？B 向 A 發(fā)送數(shù)據(jù)，而 C 又想和 D 通信。C 檢測(cè)到媒體上有信號(hào)，于是就不敢向 D 發(fā)送數(shù)據(jù)。 其實(shí) B 向 A 發(fā)送數(shù)據(jù)并不影響 C 向 D 發(fā)送數(shù)據(jù)這就是暴露站問題(exposed station problem) CSMA/CA 協(xié)議 n無線局域網(wǎng)不能使用 CSMA/CD，而只能使用改進(jìn)的 CSMA 協(xié)議。n改進(jìn)的辦法是將

30、CSMA 增加一個(gè)碰撞避免(Collision Avoidance)功能。n802.11 就使用 CSMA/CA 協(xié)議。而在使用 CSMA/CA 的同時(shí)還增加使用確認(rèn)機(jī)制。n下面先介紹 802.11 的 MAC 層。 802.11 的 MAC 層 MAC 層無爭(zhēng)用服務(wù)爭(zhēng)用服務(wù)分布協(xié)調(diào)功能 DCF(Distributed Coordination Function)(CSMA/CA)點(diǎn)協(xié)調(diào)功能 PCF(Point Coordination Function)物理層2.4 GHzFHSS1 Mb/s2 Mb/s2.4 GHzDSSS1 Mb/s2 Mb/sIR1 Mb/s2 Mb/s5 GHzOF

31、DM6, 9, 12,18, 24, 36,48, 54 Mb/s2.4 GHzDSSS5.5 Mb/s11 Mb/s802.11b802.11aIEEE 802.11MAC 層通過協(xié)調(diào)功能來確定在基本服務(wù)集 BSS 中的移動(dòng)站在什么時(shí)間能發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)。 802.11 的 MAC 層在物理層之上包括兩個(gè)子層 MAC 層無爭(zhēng)用服務(wù)爭(zhēng)用服務(wù)分布協(xié)調(diào)功能 DCF(Distributed Coordination Function)(CSMA/CA)點(diǎn)協(xié)調(diào)功能 PCF(Point Coordination Function)物理層2.4 GHzFHSS1 Mb/s2 Mb/s2.4 GHzDSS

32、S1 Mb/s2 Mb/sIR1 Mb/s2 Mb/s5 GHzOFDM6, 9, 12,18, 24, 36,48, 54 Mb/s2.4 GHzDSSS5.5 Mb/s11 Mb/s802.11b802.11aIEEE 802.11DCF 子層在每一個(gè)結(jié)點(diǎn)使用 CSMA 機(jī)制的分布式接入算法，讓各個(gè)站通過爭(zhēng)用信道來獲取發(fā)送權(quán)。因此 DCF 向上提供爭(zhēng)用服務(wù)。 MAC 層無爭(zhēng)用服務(wù)爭(zhēng)用服務(wù)分布協(xié)調(diào)功能 DCF(Distributed Coordination Function)(CSMA/CA)點(diǎn)協(xié)調(diào)功能 PCF(Point Coordination Function)物理層2.4 GHzF

33、HSS1 Mb/s2 Mb/s2.4 GHzDSSS1 Mb/s2 Mb/sIR1 Mb/s2 Mb/s5 GHzOFDM6, 9, 12,18, 24, 36,48, 54 Mb/s2.4 GHzDSSS5.5 Mb/s11 Mb/s802.11b802.11aIEEE 802.11PCF 子層使用集中控制的接入算法將發(fā)送數(shù)據(jù)權(quán)輪流交給各個(gè)站從而避免了碰撞的產(chǎn)生 MAC 層無爭(zhēng)用服務(wù)爭(zhēng)用服務(wù)分布協(xié)調(diào)功能 DCF(Distributed Coordination Function)(CSMA/CA)點(diǎn)協(xié)調(diào)功能 PCF(Point Coordination Function)物理層2.4 GHz

34、FHSS1 Mb/s2 Mb/s2.4 GHzDSSS1 Mb/s2 Mb/sIR1 Mb/s2 Mb/s5 GHzOFDM6, 9, 12,18, 24, 36,48, 54 Mb/s2.4 GHzDSSS5.5 Mb/s11 Mb/s802.11b802.11aIEEE 802.11CSMA/CA 協(xié)議的原理 n欲發(fā)送數(shù)據(jù)的站先檢測(cè)信道。在 802.11 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了在物理層的空中接口進(jìn)行物理層的載波監(jiān)聽。n通過收到的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度是否超過一定的門限數(shù)值就可判定是否有其他的移動(dòng)站在信道上發(fā)送數(shù)據(jù)。n當(dāng)源站發(fā)送它的第一個(gè) MAC 幀時(shí)，若檢測(cè)到信道空閑，則在等待一段時(shí)間 DIFS 后就可發(fā)送。 為什么信道空閑還要再等待 n這是考慮到可能有