計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)-CH04課件

第4章局域網(wǎng)技術(shù)1北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)第四章主要內(nèi)容

4.1局域網(wǎng)概述

4.1.1局域網(wǎng)特點(diǎn)

4.1.2IEEE802標(biāo)準(zhǔn)

4.1.3介質(zhì)訪問(wèn)控制技術(shù)

4.2以太網(wǎng)

4.2.1以太網(wǎng)概述

4.2.2傳統(tǒng)以太網(wǎng)

4.2.3快速以太網(wǎng)

4.2.4高速以太網(wǎng)

4.2.5交換以太網(wǎng)2北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)第四章主要內(nèi)容

4.3令牌環(huán)網(wǎng)與FDDI4.3.1令牌環(huán)網(wǎng)

4.3.2光纖分布數(shù)據(jù)接口

4.4虛擬局域網(wǎng)

4.4.1虛擬局域網(wǎng)的概述

4.4.2虛擬局域網(wǎng)的組網(wǎng)方法

4.5擴(kuò)展局域網(wǎng)

4.5.1在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)

4.5.2在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)

4.5.3在網(wǎng)絡(luò)層擴(kuò)展局域網(wǎng)3北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)第四章主要內(nèi)容

4.6無(wú)線局域網(wǎng)

4.6.1無(wú)線局域網(wǎng)分類

4.6.2無(wú)線局域網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)

4.6.3無(wú)線局域網(wǎng)硬件設(shè)備

4.6.4IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)

4.7備案分析

4.8本章小結(jié)

4.9閱讀材料

4.9.1三層交換技術(shù)

4.9.2高層交換技術(shù)4北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)第四章教學(xué)目標(biāo)了解局域網(wǎng)的基本概念、特點(diǎn)和功能；理解并掌握局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、與OSI的對(duì)應(yīng)關(guān)系和常見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)；理解局域網(wǎng)介質(zhì)訪問(wèn)控制的概念和常見(jiàn)工作機(jī)制；理解并掌握以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)和FDDI工作原理；理解并掌握局域網(wǎng)交換和VLAN技術(shù)的簡(jiǎn)單原理及應(yīng)用；了解無(wú)線局域網(wǎng)的分類、基本結(jié)構(gòu)和常見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)。5北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)本章知識(shí)結(jié)構(gòu)6北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.1局域網(wǎng)概述

4.1.1局域網(wǎng)特點(diǎn)局域網(wǎng)的典型特性：覆蓋范圍小。通常不超過(guò)幾十千米，甚至只在一個(gè)園區(qū)、一幢建筑或一個(gè)房間內(nèi)。高傳輸速率。傳輸速率一般為1~100Mbps，近年來(lái)已達(dá)到1000Mbps、10000Mbps。低誤碼率。其誤碼率一般在10-8~10-11之間。單位專用。其經(jīng)營(yíng)權(quán)和管理權(quán)通常屬于某個(gè)單位所有。便于安裝、維護(hù)和擴(kuò)充。其建網(wǎng)的成本低、周期短。7北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.1.2IEEE802標(biāo)準(zhǔn)IEEE802標(biāo)準(zhǔn)概述隨著局域網(wǎng)的廣泛使用、局域網(wǎng)制造商的增多、局域網(wǎng)產(chǎn)品的激增，標(biāo)準(zhǔn)化的問(wèn)題愈加顯得重要。美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（InstituteofElectricalandElectronicEngineering，IEEE）成立了局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（簡(jiǎn)稱IEEE802委員會(huì)），研究并制定關(guān)于局域網(wǎng)的IEEE802系列標(biāo)準(zhǔn)。1985年，IEEE公布了IEEE802標(biāo)準(zhǔn)的五項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)文本。同年，被美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局（ANSI）采納為美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）建議將802標(biāo)準(zhǔn)定為局域網(wǎng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。8北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.1.2IEEE802標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.1局域網(wǎng)概述、體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)IEEE802.2邏輯鏈路控制（LLC）IEEE802.3CSMA/CD總線介質(zhì)訪問(wèn)控制子層與物理規(guī)范IEEE802.4令牌總線（TokenBUS）介質(zhì)訪問(wèn)控制子層與物理規(guī)范IEEE802.5令牌環(huán)（TokenRing）介質(zhì)訪問(wèn)控制子層與物理規(guī)范IEEE802.6城域網(wǎng)（MAN）介質(zhì)訪問(wèn)控制子層與物理規(guī)范IEEE802.7寬帶技術(shù)咨詢和物理層實(shí)施建議IEEE802.8光纖技術(shù)咨詢和物理層實(shí)施建議IEEE802.9綜合語(yǔ)音/數(shù)據(jù)服務(wù)的訪問(wèn)控制方法和物理層規(guī)范IEEE802.10局域網(wǎng)安全性規(guī)范IEEE802.11無(wú)線局域網(wǎng)訪問(wèn)控制方法和物理層規(guī)范IEEE802.12100VG-AnyLAN星型快速局域網(wǎng)訪問(wèn)控制方法和物理層規(guī)范IEEE802.14協(xié)調(diào)混合光纖同軸（HFC）網(wǎng)絡(luò)的前端和用戶站點(diǎn)間數(shù)據(jù)通信的協(xié)議IEEE802.15無(wú)線個(gè)人技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（其代表技術(shù)是藍(lán)牙）9北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.1.2IEEE802標(biāo)準(zhǔn)IEEE802標(biāo)準(zhǔn)體系10北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.1.2IEEE802標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)只涉及OSI的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。局域網(wǎng)的體系又與OSI模型有相當(dāng)大的區(qū)別。11北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.1.2IEEE802標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)的物理層和OSI七層模型的物理層功能相當(dāng)。局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層分為邏輯鏈路控制（LogicalLinkControl，LLC）和介質(zhì)訪問(wèn)控制（MediumAccessControl，MAC）兩個(gè)功能子層。MAC子層負(fù)責(zé)介質(zhì)訪問(wèn)控制機(jī)制的實(shí)現(xiàn)。另外，MAC子層還涉及局域網(wǎng)中的物理尋址。LLC子層負(fù)責(zé)屏蔽掉MAC子層的不同實(shí)現(xiàn)，將其變成統(tǒng)一的LLC界面，從而向網(wǎng)絡(luò)層提供一致的服務(wù)。LLC子層向網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)通過(guò)其與網(wǎng)絡(luò)層之間的邏輯接口實(shí)現(xiàn)，這些邏輯接口又被稱為服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)（ServiceAccessPoint，SAP）。LLC和MAC兩個(gè)子層均參與數(shù)據(jù)的封裝和拆封過(guò)程。12北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.1.2IEEE802標(biāo)準(zhǔn)LLC和MAC兩個(gè)子層數(shù)據(jù)的封裝和拆封過(guò)程13北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.1.3介質(zhì)訪問(wèn)控制技術(shù)隨機(jī)訪問(wèn)隨機(jī)訪問(wèn)介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議又稱競(jìng)爭(zhēng)型介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議。在這種控制方法中，沒(méi)有任何站點(diǎn)優(yōu)先于其他站點(diǎn)，也沒(méi)有任何站點(diǎn)能控制其他站點(diǎn)。該方法有兩個(gè)特性：站點(diǎn)的傳輸是隨機(jī)的。為了訪問(wèn)介質(zhì)，站點(diǎn)展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。在隨機(jī)訪問(wèn)中，每個(gè)站點(diǎn)都有權(quán)訪問(wèn)介質(zhì)且不受控于其他站點(diǎn)。如果當(dāng)一個(gè)以上的站點(diǎn)同時(shí)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生沖突。隨機(jī)訪問(wèn)方法是由一個(gè)稱之為ALOHA的協(xié)議發(fā)展而來(lái)。該協(xié)議在經(jīng)過(guò)改進(jìn)后又演化出多種方法。14北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.1.3介質(zhì)訪問(wèn)控制技術(shù)受控訪問(wèn)在受控訪問(wèn)中，站之間相互協(xié)商以確定哪一個(gè)站點(diǎn)有權(quán)發(fā)送，某一個(gè)站點(diǎn)若沒(méi)有得到其他站點(diǎn)的認(rèn)可就無(wú)權(quán)發(fā)送。受控訪問(wèn)控制方法又分為預(yù)約、輪詢和令牌傳遞三種方法。我們主要討論令牌傳遞方法。令牌傳遞方法中，網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)被組織在一個(gè)邏輯環(huán)中，對(duì)于每一個(gè)站點(diǎn)來(lái)說(shuō)，都有自己的前驅(qū)和后繼，進(jìn)行訪問(wèn)的站點(diǎn)的訪問(wèn)權(quán)限由該站點(diǎn)的前驅(qū)站點(diǎn)傳遞給它。一個(gè)被稱為“令牌”（Token）的特殊信息分組在環(huán)中循環(huán)，解決訪問(wèn)權(quán)限在站點(diǎn)之間傳遞的問(wèn)題。15北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.2以太網(wǎng)

4.2.1以太網(wǎng)概述

以太網(wǎng)的核心思想是使用共享的公共傳輸信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。其采用方法是由一個(gè)被稱為ALOHA的協(xié)議發(fā)展而來(lái)的。

ALOHA協(xié)議ALOHA使用一條無(wú)線電信道作為共享公共信道。每臺(tái)接入的計(jì)算機(jī)隨機(jī)地向該信道發(fā)送信息，其他站點(diǎn)可以同時(shí)接收信息。信道上所有計(jì)算機(jī)站點(diǎn)享有同等的權(quán)限。ALOHA協(xié)議又分為純ALOHA和分槽ALOHA兩種。16北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.2.1

以太網(wǎng)概述純ALOHA協(xié)議純ALOHA協(xié)議的中，每個(gè)站只要有數(shù)據(jù)要發(fā)送，就可以隨時(shí)將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。信道具有反饋性，發(fā)送方可以在發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程中進(jìn)行沖突檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)幀是否遭到破壞。如果一個(gè)站在整個(gè)發(fā)送過(guò)程中，沒(méi)有其他站發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送便成功。如果一個(gè)站在發(fā)送期間，同時(shí)有其他站正在發(fā)送數(shù)據(jù)，或者在發(fā)送過(guò)程中有另一站開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)，就會(huì)產(chǎn)生沖突。采用這種方法，當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，由于使用網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)的站點(diǎn)增多，發(fā)送數(shù)據(jù)量大，沖突率就會(huì)變得很高。17北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.2.1以太網(wǎng)概述時(shí)隙ALOHA時(shí)隙將信道按照發(fā)送一幀所需的時(shí)間為單位劃分為片（slot），并且提供中心時(shí)鐘，用時(shí)鐘來(lái)統(tǒng)一用戶的數(shù)據(jù)發(fā)送以使其同步。時(shí)隙ALOHA要求用戶在發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)，必須等到下一個(gè)時(shí)間片的開(kāi)始時(shí)刻才開(kāi)始傳輸。如果在一個(gè)時(shí)間片內(nèi)有兩個(gè)以上的幀發(fā)送，則會(huì)會(huì)完全重疊而產(chǎn)生沖突。計(jì)算分析表明，時(shí)隙ALOHA的最大信道利用率是純ALOHA的2倍，即0.368。18北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.2.1以太網(wǎng)概述CSMA協(xié)議載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)（CSMA）是對(duì)AHOHA協(xié)議的一種改進(jìn)協(xié)議。CSMA對(duì)隨機(jī)發(fā)送進(jìn)一步加以約束。每個(gè)站在發(fā)送幀之前監(jiān)聽(tīng)信道上是否有其他站點(diǎn)正在發(fā)送數(shù)據(jù)。如果信道忙，就暫不發(fā)送，否則就發(fā)送。根據(jù)監(jiān)聽(tīng)后的策略，CSMA協(xié)議有三種不同的類型，即：1-堅(jiān)持型、非堅(jiān)持型、P-非堅(jiān)持型。19北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.2.1以太網(wǎng)概述1-堅(jiān)持CSMA協(xié)議工作過(guò)程20北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.2.1以太網(wǎng)概述非堅(jiān)持CSMA協(xié)議工作過(guò)程21北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.2.1以太網(wǎng)概述P-堅(jiān)持CSMA協(xié)議工作過(guò)程22北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.2.1以太網(wǎng)概述CSMA/CD協(xié)議工作過(guò)程23北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.2.1以太網(wǎng)概述考慮：站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程中，一旦有沖突發(fā)生，需要多長(zhǎng)時(shí)間來(lái)檢測(cè)沖突？24北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.2.1以太網(wǎng)概述二進(jìn)制指數(shù)退避算法過(guò)程：

確定基本退避時(shí)間，一般取爭(zhēng)用期2τ。定義一個(gè)參數(shù)k，它等于重傳的次數(shù)，但不超過(guò)10，因此k=Min[重傳次數(shù),10]。從離散的整數(shù)集合[0，1，…，（2k-1）]中隨機(jī)地取出一個(gè)數(shù)，記為r。重傳所需的時(shí)延就是r倍的基本退避時(shí)間。當(dāng)重傳達(dá)16次仍不能成功時(shí)則丟棄該幀，并向高層報(bào)告。例如，在第1次重傳時(shí)，k=1，r=0，1，重傳推遲時(shí)間是0或2τ，隨機(jī)選取其中的一個(gè)時(shí)間。在第2次重傳時(shí)，k=2，r=0，1，2，3。重傳推遲時(shí)間是0，2τ，4τ，6τ。隨機(jī)選取其中的一個(gè)時(shí)間。IEEE802.3就是采用二進(jìn)制指數(shù)退避和1-堅(jiān)持算法的CSMA/CD媒體訪問(wèn)控制方法。25北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.2.2傳統(tǒng)以太網(wǎng)特性10BASE-510BASE-210BASE-T10BASE-F數(shù)據(jù)速（Mbps）10101010信號(hào)傳輸方式基帶基帶基帶基帶網(wǎng)段的最大長(zhǎng)度500m185m100m2000m網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)50歐姆粗同軸電纜50歐姆細(xì)同軸電纜UTP光纜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型總線型星型點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳統(tǒng)以太網(wǎng)主要包括10Base-5、10Base-2、10Base-T和10Base-F等標(biāo)準(zhǔn)。26北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.2.2傳統(tǒng)以太網(wǎng)10Base-510Base-5標(biāo)準(zhǔn)通常和Xerox建立的實(shí)驗(yàn)以太網(wǎng)相對(duì)應(yīng)，被稱為是經(jīng)典的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。10Base-5標(biāo)準(zhǔn)基于粗同軸電纜，所有站點(diǎn)的電纜用作單信道。一個(gè)電纜段的最大長(zhǎng)度是500m（沒(méi)有中繼器），兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)之間用50歐姆的終端器連接。工作站必須使用收發(fā)器連接到電纜。以太網(wǎng)10Base-5網(wǎng)絡(luò)中使用中繼器遵守5-4-3規(guī)則：五個(gè)段，四個(gè)中繼器，三個(gè)負(fù)載段。10Base-5網(wǎng)絡(luò)的最大長(zhǎng)度是2500m。27北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.2.2傳統(tǒng)以太網(wǎng)10Base-210Base-2標(biāo)準(zhǔn)使用細(xì)同軸電纜作為傳輸介質(zhì)。連接電纜的工作站使用BNCT型連接器。10Base-2也規(guī)定按照5-4-3規(guī)則使用中繼器，這樣，網(wǎng)絡(luò)的最大長(zhǎng)度為5*185=925m。10Base-2標(biāo)準(zhǔn)是最簡(jiǎn)單的電纜網(wǎng)絡(luò)解決方案。10Base-2這種細(xì)同軸電纜連接類型易受到攻擊而使網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障。28北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.2.2

傳統(tǒng)以太網(wǎng)10Base-T10Base-T的出現(xiàn)對(duì)以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展具有里程碑式的意義。10Base-T使用兩對(duì)非屏蔽雙絞線作為傳輸介質(zhì)。各站點(diǎn)通過(guò)集線器相連。10Base-T網(wǎng)絡(luò)中，任意兩個(gè)站點(diǎn)間集中器的最大數(shù)量不能超過(guò)四個(gè)（四集線器原則）。10Base-T網(wǎng)絡(luò)的最大網(wǎng)絡(luò)直徑是5*100=500m。10Base-T網(wǎng)絡(luò)比同軸電纜以太網(wǎng)有更多的優(yōu)勢(shì)：安裝簡(jiǎn)單、擴(kuò)展方便。網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性強(qiáng)。當(dāng)某個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)不會(huì)影響其他節(jié)點(diǎn)的正常運(yùn)行。29北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.2.3快速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3u是對(duì)現(xiàn)存的802.3標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充，保留了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的主要特性。此標(biāo)準(zhǔn)定義了快速以太網(wǎng)物理層的三種規(guī)范：物理層協(xié)議線纜類型線纜對(duì)數(shù)最大分段長(zhǎng)度編碼方式主要優(yōu)點(diǎn)100BASE-T43/4/5類UTP4對(duì)（3對(duì)用于數(shù)據(jù)傳輸。1對(duì)用于沖突檢測(cè)）100m8B/6T在3類非屏蔽雙絞線上實(shí)現(xiàn)100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸100BASE-TX5類UTP/RJ-45接頭1類STP/DB-9接頭2對(duì)（1、2針用于發(fā)送數(shù)據(jù)，3、6針用于接收數(shù)據(jù)）5、9針發(fā)送數(shù)據(jù)1、6針接收數(shù)據(jù)100m4B/5B支持全雙工通信100BASE-FX62.5μm/125μm多模光纖8μm/125μm單模光纖ST或SC光纖連接器2芯半雙工方式下2km，全雙工方式下40km4B/5B支持全雙工、長(zhǎng)距離通信30北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.2.4高速以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)以太網(wǎng)技術(shù)的再次擴(kuò)展，其數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到1000Mbps即1Gbps，并基本保留了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的基本功能和主要性質(zhì)，向下與以太網(wǎng)與快速以太網(wǎng)完全兼容。1998年，基于光纖信道的千兆位以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3z獲得通過(guò)。IEEE802.3z千兆位以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)定義了三種介質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：短波長(zhǎng)激光光纖介質(zhì)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)1000BASE-SX、長(zhǎng)波長(zhǎng)激光光纖介質(zhì)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)1000BASE-LX和短銅線介質(zhì)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)1000BASE-CX，有時(shí)也統(tǒng)稱為1000BASE-X。1999年，使用5類雙絞線運(yùn)行千兆以太網(wǎng)的IEEE802.3ab標(biāo)準(zhǔn)，即長(zhǎng)銅線介質(zhì)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)1000BASE-T獲得了成功。31北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.2.4高速以太網(wǎng)1000BASE-SX使用短波激光作為信號(hào)源，收發(fā)器配置波長(zhǎng)為770～860nm的激光器，采用8B/10B編碼方式。1000BASE-SX不支持單模光纖，只能驅(qū)動(dòng)多模光纖。1000BASE-SX主要適用于同一建筑物中的短距離主干網(wǎng)。1000BASE-LX使用長(zhǎng)波激光作為信號(hào)源，收發(fā)器配置波長(zhǎng)為1270～1355nm的激光器，也采用8B/10B編碼方式。1000BASE-LX既可以驅(qū)動(dòng)多模光纖，也可以驅(qū)動(dòng)單模光纖。使用多模光纖的1000BASE-LX適合于用作大樓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主干，而使用單模光纖的1000BASE-LX主要用于園區(qū)網(wǎng)絡(luò)主干。32北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.2.4高速以太網(wǎng)1000BASE-CX使用特殊規(guī)格的高質(zhì)量平衡雙絞線（STP）為網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)，最長(zhǎng)有效傳輸距離為25m，采用8B/10B編碼方式，其傳輸速率為1.25Gbps（有效數(shù)據(jù)傳輸速率為1.0Gbps），主要適合于千兆主干交換機(jī)和主服務(wù)器之間的短距離連接。1000BASE-T使用5類非平衡屏蔽雙絞線（UTP），傳輸距離為100m，主要用于結(jié)構(gòu)化布線中同一層建筑的通信，從而可以利用以太網(wǎng)或快速以太網(wǎng)已鋪設(shè)的UTP電纜。此外，也可被用作為大樓內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)主干。33北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.2.5交換以太網(wǎng)使用以太網(wǎng)交換機(jī)作為中央連接設(shè)備的以太網(wǎng)稱為交換式以太網(wǎng)，或稱為采用了交換技術(shù)的以太網(wǎng)。交換式以太網(wǎng)允許多對(duì)站點(diǎn)同時(shí)通信，每個(gè)站點(diǎn)可以獨(dú)占傳輸信道和帶寬，它從根本上解決了共享以太網(wǎng)中站點(diǎn)沖突的問(wèn)題。34北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.2.5交換以太網(wǎng)交換式以太網(wǎng)采用“分段”的方法，把一個(gè)大的沖突域劃分成若干個(gè)較小的沖突域，以減少每個(gè)沖突域中站點(diǎn)的數(shù)量，從而減少?zèng)_突發(fā)生的概率。35北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)交換設(shè)備有多種類型，網(wǎng)橋、交換機(jī)、路由器等都可以作為交換設(shè)備。路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層，使用路由器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分段會(huì)使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)管理變得十分復(fù)雜且成本較高，也不能根本解決網(wǎng)絡(luò)帶寬的問(wèn)題。網(wǎng)橋、交換機(jī)都是工作在數(shù)據(jù)鏈路層，二者的工作原理類似，主要作用都是分割沖突域和減少?zèng)_突，并且都是通過(guò)MAC地址表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋同交換機(jī)沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。在某些情況下，我們可以認(rèn)為網(wǎng)橋就是交換機(jī)。但是，交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)延遲要比網(wǎng)橋小得多，并且，交換機(jī)比網(wǎng)橋具有更高的端口密度。在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)中，人們主要使用以太網(wǎng)交換機(jī)的設(shè)備對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施分段。使用以太網(wǎng)交換機(jī)作為中央連接設(shè)備的以太網(wǎng)稱為交換式以太網(wǎng)，或稱為采用了交換技術(shù)的以太網(wǎng)。4.2.5交換以太網(wǎng)36北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)交換式以太網(wǎng)主要特點(diǎn)：獨(dú)占傳輸信道和帶寬。每個(gè)站點(diǎn)都能獨(dú)占一條點(diǎn)到點(diǎn)的通道，獨(dú)占帶寬。網(wǎng)絡(luò)總帶寬通常為各個(gè)交換端口帶寬之和。允許多對(duì)站點(diǎn)同時(shí)通信。交換機(jī)是一個(gè)并行系統(tǒng)，它允許多個(gè)站點(diǎn)之間同時(shí)建立多條通信鏈路（虛連接），讓多對(duì)站點(diǎn)同時(shí)通信。靈活的接口速度。用戶可以按需選擇端口速率，在交換機(jī)上配置10Mbps、100Mbps、10/100Mbps自適應(yīng)端口，用于連接不同速率的站點(diǎn)。高度的可擴(kuò)充性和網(wǎng)絡(luò)延展性。大容量交換機(jī)有很高的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力，可適用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，如企業(yè)網(wǎng)、校園網(wǎng)和城域網(wǎng)。可以與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)兼容。與以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)完全兼容?？苫ミB不同標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)。交換機(jī)具有自動(dòng)轉(zhuǎn)換幀格式的功能，能互連不同標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)。4.2.5交換以太網(wǎng)37北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)典型的交換機(jī)結(jié)構(gòu)與工作過(guò)程

4.2.5交換以太網(wǎng)38北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)交換機(jī)的幀轉(zhuǎn)發(fā)方式4.2.5交換以太網(wǎng)39北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.3令牌環(huán)網(wǎng)與FDDI

4.3.1令牌環(huán)網(wǎng)令牌環(huán)（TokenRing）技術(shù)是IBM公司1984年開(kāi)發(fā)的，IEEE802委員會(huì)在研發(fā)802.5標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，將其作為主要的技術(shù)基礎(chǔ)。長(zhǎng)期以來(lái)，IBM公司建立的LAN都使用令牌環(huán)作為主要的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。但是近年來(lái)，以太網(wǎng)系列甚至在IBM的產(chǎn)品中也占據(jù)了統(tǒng)治地位。令牌環(huán)網(wǎng)有兩種速率：4Mbps和16Mbps。單個(gè)環(huán)中的工作站不允許使用不同的速率。令牌環(huán)網(wǎng)比以太網(wǎng)復(fù)雜，它能夠提供一些基本的容錯(cuò)特性。令牌環(huán)網(wǎng)定義了控制網(wǎng)絡(luò)操作的特殊程序，這些程序具有環(huán)型拓?fù)涔逃械姆答佁匦裕喊l(fā)送的幀總會(huì)回到發(fā)送端。某些情況下，網(wǎng)絡(luò)故障可以自動(dòng)糾正，例如，丟失的令牌可以自動(dòng)恢復(fù)。但在另外一些情況下，網(wǎng)絡(luò)僅能報(bào)告發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。40北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.3.1令牌環(huán)網(wǎng)令牌環(huán)工作原理令牌環(huán)在物理上是一個(gè)由一系列環(huán)接口和接口間的點(diǎn)—點(diǎn)鏈路構(gòu)成的閉合環(huán)路，各站點(diǎn)通過(guò)環(huán)接口連到網(wǎng)上。對(duì)媒體具有訪問(wèn)權(quán)的某個(gè)發(fā)送站點(diǎn)，通過(guò)環(huán)接口出徑鏈路將數(shù)據(jù)幀串行到環(huán)上，其余各站點(diǎn)從各自的環(huán)接口入徑鏈路逐位接收數(shù)據(jù)幀，同時(shí)通過(guò)環(huán)接口出徑鏈路再生、轉(zhuǎn)發(fā)出去，使數(shù)據(jù)幀在環(huán)上從一個(gè)站點(diǎn)至下一個(gè)站地環(huán)行，目的站點(diǎn)在數(shù)據(jù)幀經(jīng)過(guò)時(shí)讀取其中的信息。數(shù)據(jù)幀繞環(huán)一周返回發(fā)送站點(diǎn)，并由其從上撤除所發(fā)的數(shù)據(jù)幀。環(huán)路雖然不是真正意義上的廣播媒體，但同樣存在發(fā)送權(quán)競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。為了解決競(jìng)爭(zhēng)，使用一個(gè)稱為令牌（Token）的特殊比特模式，使其沿著環(huán)路循環(huán)。規(guī)定只有獲得令牌的站點(diǎn)才有權(quán)發(fā)送數(shù)據(jù)幀，完成數(shù)據(jù)發(fā)送后立即釋放令牌以供其它站點(diǎn)使用。41北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.3.1令牌環(huán)網(wǎng)令牌環(huán)的操作過(guò)程42北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.3.1令牌環(huán)網(wǎng)IEEE802.5的媒體訪問(wèn)控制功能幀發(fā)送。采用沿環(huán)傳遞令牌的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)媒體的訪問(wèn)控制，取得令牌的站點(diǎn)具有發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀或一系列數(shù)據(jù)幀的機(jī)會(huì)。令牌發(fā)送。發(fā)送站完成數(shù)據(jù)幀發(fā)送后，等待數(shù)據(jù)幀的返回。在等待期間，繼續(xù)發(fā)送填充字符，一旦源地址與本站相符的數(shù)據(jù)幀返回后，即發(fā)送令牌。令牌發(fā)送之后，該站仍保持在發(fā)送狀態(tài)，直到該站點(diǎn)發(fā)送的所有數(shù)據(jù)幀從環(huán)路上撤消為止。幀接收。若接收到的幀為信息幀，則將FC、DA、Data及字段復(fù)制到接收緩沖區(qū)中，并將其轉(zhuǎn)至適當(dāng)?shù)淖訉?。?yōu)先權(quán)操作。訪問(wèn)控制字段中的優(yōu)先權(quán)和預(yù)約位配合工作，使環(huán)路服務(wù)優(yōu)先權(quán)與環(huán)上準(zhǔn)備發(fā)送的PDU最高優(yōu)先級(jí)匹配。43北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.3.2光纖分布數(shù)據(jù)接口光纖分布數(shù)據(jù)接口（FiberDistributedDataInterface，F(xiàn)DDI）是以光纖作為媒體的局域網(wǎng)技術(shù)，它的邏輯拓樸結(jié)構(gòu)是一個(gè)環(huán)，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)100Mbps，覆蓋的范圍可達(dá)幾公里。FDDI采用了IEEE802的體系結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)鏈層中的MAC子層可以在IEEE802標(biāo)準(zhǔn)定義的LLC下操作。FDDI采用4B/5B編碼，要求信道媒體的信號(hào)傳輸率達(dá)到125Mbaud。FDDI網(wǎng)最大環(huán)路長(zhǎng)度為200Km，最多可有1000個(gè)物理連接。若采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)時(shí)，站點(diǎn)間距離在2Km以內(nèi)，且每個(gè)站點(diǎn)與兩個(gè)環(huán)路都有連接，則最多可連接500個(gè)站點(diǎn)，其中每個(gè)單環(huán)長(zhǎng)度限制在100Km內(nèi)。FDDI網(wǎng)絡(luò)是由許多通過(guò)光傳送媒體連接成一個(gè)或多個(gè)邏輯環(huán)的站點(diǎn)組成的，與令牌環(huán)相類似，因此FDDI標(biāo)準(zhǔn)和令牌環(huán)媒體訪問(wèn)控制標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.5十分接近。44北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.3.2光纖分布數(shù)據(jù)接口數(shù)據(jù)編碼4B/5B編碼技術(shù)中，每次對(duì)4位數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，每4位數(shù)據(jù)編碼成5位符號(hào)，用光的存在和不存在表示5位符號(hào)中每一位是1還是0。為了信號(hào)同步，采用二級(jí)編碼的方法。即先按4B/5B編碼，然后再利用一種稱為倒相的不歸零制NRZI編碼。5比特編碼的32種組合中，實(shí)際只使用了24種，其中的16種用做數(shù)據(jù)符號(hào)，其余8種用做控制符號(hào)（如幀的起始和結(jié)束符號(hào)等）。時(shí)鐘偏移為消除時(shí)鐘偏移現(xiàn)象，采用彈性緩沖器來(lái)消除。但即使采用了這種措施，由于偏移積累的緣故，也限制了環(huán)網(wǎng)的規(guī)模。FDDI標(biāo)準(zhǔn)使用分布式時(shí)鐘方案，即在每個(gè)站點(diǎn)都配有獨(dú)立的時(shí)鐘和彈性緩沖器，使環(huán)路中中繼器的數(shù)目不受時(shí)鐘偏移因素的限制。45北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.3.2光纖分布數(shù)據(jù)接口FDDIMAC幀格式FDDI物理層中，數(shù)據(jù)以4位為單位來(lái)傳輸。FDDI標(biāo)準(zhǔn)以MAC實(shí)體間交換的MAC符號(hào)來(lái)表示幀結(jié)構(gòu)，每個(gè)MAC符號(hào)對(duì)應(yīng)4個(gè)比特。各字段說(shuō)明：P為前導(dǎo)碼，SD為起始定界字段，F(xiàn)C為幀控制字段，DA為目的地址字段，SA為源地址字段，F(xiàn)CS為幀校驗(yàn)序列字段，ED為結(jié)束定界字段，F(xiàn)S為幀狀態(tài)字段。46北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.4虛擬局域網(wǎng)

4.4.1

虛擬局域網(wǎng)概述虛擬局域網(wǎng)建立在局域網(wǎng)交換機(jī)之上，以軟件方式來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯工作組的劃分與管理。邏輯工作組中的站點(diǎn)組成不受物理位置的限制。IEEE于1999年公布了關(guān)于VLAN的802.1Q標(biāo)準(zhǔn)。虛擬局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)方便網(wǎng)絡(luò)用戶管理。提供更好的安全性。改善網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。47北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.4.1局域網(wǎng)的概述以軟件方式實(shí)現(xiàn)邏輯工作組的劃分與管理

48北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.4.2虛擬局域網(wǎng)的組網(wǎng)方法根據(jù)端口劃分VLAN根據(jù)以太網(wǎng)交換機(jī)的端口來(lái)劃分。屬于同一VLAN的端口可以不連續(xù)，其配置由管理員決定。同一VLAN可以跨越多個(gè)以太網(wǎng)交換機(jī)。根據(jù)端口劃分是目前定義VLAN的最常用的方法。根據(jù)MAC地址劃分VLAN根據(jù)每個(gè)主機(jī)的MAC地址來(lái)劃分，即對(duì)每個(gè)MAC地址的主機(jī)都配置其屬于哪個(gè)組。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層劃分VLAN根據(jù)每個(gè)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)層地址或協(xié)議類型（如果支持多協(xié)議）劃分。根據(jù)IP組播劃分VLANIP組播實(shí)際上也是一種VLAN的定義，即認(rèn)為一個(gè)組播組就是一個(gè)VLAN，這種劃分的方法將VLAN擴(kuò)大到了廣域網(wǎng)。各種不同的VLAN定義方法有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，很多廠商的交換機(jī)都實(shí)現(xiàn)了不只一種方法。網(wǎng)絡(luò)管理者可以根據(jù)自己的實(shí)際需要進(jìn)行選擇。49北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.5擴(kuò)展局域網(wǎng)局域網(wǎng)擴(kuò)展劃分為四個(gè)層次：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和高層。對(duì)應(yīng)于OSI/RM不同層次，主要有四種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備：中繼器（repeater）、網(wǎng)橋（bridge）、路由器（router）和網(wǎng)關(guān)（gateway）。在本節(jié)主要討論物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層中的局域網(wǎng)擴(kuò)展。50北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.5.1在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)用中繼器連接不同網(wǎng)段51北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.5.1在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)用多個(gè)集線器擴(kuò)展局域網(wǎng)52北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.5.2在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)用網(wǎng)橋互連多個(gè)局域網(wǎng)53北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.5.2在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)網(wǎng)橋特點(diǎn)：網(wǎng)橋可以實(shí)現(xiàn)不同類型的LAN互聯(lián)。利用網(wǎng)橋可以實(shí)現(xiàn)大范圍局域網(wǎng)的互聯(lián)。利用網(wǎng)橋可以過(guò)濾錯(cuò)誤幀，提高網(wǎng)絡(luò)性能。網(wǎng)橋的引入可進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。IEEE802委員會(huì)制定的兩種網(wǎng)橋類型：透明網(wǎng)絡(luò)（transparentbridge）：類似于一個(gè)黑盒子，對(duì)網(wǎng)上主機(jī)完全透明。源路由網(wǎng)橋（sourceroutingbridge）：要求主機(jī)參與選徑。目前市場(chǎng)上的大多數(shù)網(wǎng)橋?yàn)橥该骶W(wǎng)橋。54北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.5.2在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)透明網(wǎng)橋工作原理55北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.5.2在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)源路由網(wǎng)橋工作原理路徑的選擇由每個(gè)幀的發(fā)送者來(lái)完成，每個(gè)幀的發(fā)送者在幀中指定從源到目的所要經(jīng)過(guò)的路徑。在發(fā)送幀到不同的局域網(wǎng)時(shí)，把目的地址第一個(gè)字節(jié)的最高位設(shè)置為1，并且在幀頭中含有到目的地的確切路徑。每個(gè)局域網(wǎng)有一個(gè)12位長(zhǎng)的標(biāo)志符，在每個(gè)局域網(wǎng)的網(wǎng)橋也被編號(hào)，編號(hào)為4位長(zhǎng)。這樣一個(gè)局域網(wǎng)上最多可以有16個(gè)網(wǎng)橋。局域網(wǎng)號(hào)和網(wǎng)橋編號(hào)唯一地確定一個(gè)網(wǎng)橋。源端為得到到目的站點(diǎn)的確切路徑，使用廣播特性來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能：源端通過(guò)廣播請(qǐng)求幀詢問(wèn)目的端所在的位置，該幀會(huì)被所有的網(wǎng)橋以廣播方式轉(zhuǎn)發(fā)，達(dá)到所有的網(wǎng)絡(luò)。目的端在收到該請(qǐng)求后，會(huì)發(fā)送一個(gè)響應(yīng)。在響應(yīng)返回的過(guò)程中，網(wǎng)橋在其中記錄下每個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)和自身的編號(hào)。源端在收到該響應(yīng)后，得到所有可以選擇的路徑，并選擇最優(yōu)路徑進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。該路徑被源端記錄在其路由表中，以后如果再有數(shù)據(jù)包要發(fā)送，則不必再次發(fā)送廣播包。56北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.5.2在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)多端口網(wǎng)橋交換機(jī)由網(wǎng)橋發(fā)展而來(lái)，它實(shí)際上是一種高性能的多端口網(wǎng)橋。它具備了網(wǎng)橋所擁有的全部功能，如物理上擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)、邏輯上劃分網(wǎng)絡(luò)等。交換機(jī)是網(wǎng)橋的改進(jìn)設(shè)備交換機(jī)可以提供高密度的連接端口（可達(dá)幾十個(gè)），而網(wǎng)橋一般只有少數(shù)幾個(gè)接口（2~4個(gè)）；交換機(jī)由于采用了基于交換的虛電路連接方式，從而可為每個(gè)交換機(jī)端口提供更高的專用帶寬，而網(wǎng)橋在數(shù)據(jù)流量大時(shí)容易形成瓶頸效應(yīng)；交換機(jī)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)是基于硬件實(shí)現(xiàn)的，所以較網(wǎng)橋采用軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)也具有更高的交換性能。在交換機(jī)問(wèn)世后，網(wǎng)橋已逐漸退出了第二層網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的市場(chǎng)。57北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.5.3在網(wǎng)絡(luò)層擴(kuò)展局域網(wǎng)用路由器互連不同網(wǎng)絡(luò)提供異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互連：路由器可以提供與多種網(wǎng)絡(luò)的接口。通過(guò)這些接口，路由器可以支持各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互連，其典型的互連方式包括LAN-LAN、LAN-WAN和WAN-WAN等。實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的邏輯劃分：路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層上，在提供了物理上擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)能力之外，同時(shí)提供了邏輯劃分沖突域和廣播域的功能。實(shí)現(xiàn)VLAN間的通信：路由器設(shè)備可以基于第三層的協(xié)議或邏輯地址進(jìn)行數(shù)據(jù)包的路由與轉(zhuǎn)發(fā)，從而提供在不同VLAN之間以及VLAN與傳統(tǒng)LAN之間進(jìn)行通信的功能，同時(shí)也為VLAN提供訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)中的共享資源提供途徑。58北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.6無(wú)線局域網(wǎng)

4.6.1無(wú)線局域網(wǎng)分類

IEEE802.11IEEE于1997年推出第一代無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11。該標(biāo)準(zhǔn)定義了物理層和介質(zhì)訪問(wèn)控制子層（MAC）的協(xié)議規(guī)范，允許無(wú)線局域網(wǎng)及無(wú)線設(shè)備制造商在一定范圍內(nèi)建立互操作網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。任何LAN應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)或協(xié)議（包括TCP/IP、NovellNetWare）在遵守IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上都可以在WLAN上運(yùn)行。59北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.6.1無(wú)線局域網(wǎng)分類HomeRFHomeRF是專門為家庭用戶設(shè)計(jì)的一種WLAN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。HomeRF利用跳頻擴(kuò)頻方式，既可以通過(guò)時(shí)分復(fù)用支持語(yǔ)音通信，又能通過(guò)載波監(jiān)聽(tīng)多重訪問(wèn)/沖突避免（CSMA/CA）協(xié)議提供數(shù)據(jù)通信服務(wù)。HomeRF提供了與TCP/IP良好的集成，支持IP的廣播、多播和單播。目前，HomeRF標(biāo)準(zhǔn)工作在2.4GHz的頻段上，跳頻帶寬為1MHz，最大傳輸速率為２Ｍbit/s，傳輸范圍超過(guò)100米。美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）采取措施，允許下一代HomeRF無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)傳送的最高速度提升到10Mbit/s。FCC還接受了HomeRF工作組的要求，將HomeRF/SWAP（共享無(wú)線訪問(wèn)協(xié)議，SharedWirelessAccessProtocol）使用的2.4GHz頻段中的跳頻帶寬增加到5MHz。60北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.6.1無(wú)線局域網(wǎng)分類

藍(lán)牙技術(shù)（Bluetooth）藍(lán)牙是一種支持設(shè)備短距離通信（一般是10m之內(nèi)）的無(wú)線電技術(shù)。能在包括移動(dòng)電話、PDA、無(wú)線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線信息交換。藍(lán)牙的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15，工作在2.4GHz頻帶，帶寬為1Mbit/s。藍(lán)牙技術(shù)中也采用了跳頻技術(shù)，但與其它工作在2.4GHz頻段上的系統(tǒng)相比，藍(lán)牙跳頻更快，數(shù)據(jù)包更短，這使藍(lán)牙比其它系統(tǒng)都更穩(wěn)定。藍(lán)牙技術(shù)理想的連接范圍為10厘米~10米，但是通過(guò)增大發(fā)射功率可以將距離延長(zhǎng)至100米。藍(lán)牙系統(tǒng)由天線單元、鏈路控制（固件）單元、鏈路管理（軟件）單元和藍(lán)牙軟件（協(xié)議棧）單元四個(gè)功能單元組成。61北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.6.1無(wú)線局域網(wǎng)分類紅外線數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)IrDAIrDA（InfraredDataAssociation）成立于1993年，是非營(yíng)利性組織，致力于建立無(wú)線傳播連接的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，目前在全球擁有160個(gè)會(huì)員，參與的廠商包括計(jì)算機(jī)及通信硬件、軟件及電信公司等。IrDA是一種利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的技術(shù)，其相應(yīng)的軟件和硬件技術(shù)都已比較成熟。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：體積小、功率低，適合設(shè)備移動(dòng)的需要；傳輸速率高，可達(dá)16Mbit/s；成本低；應(yīng)用普遍。目前有95％的手提電腦上安裝了IrDA接口，最近市場(chǎng)上還推出了可以通過(guò)USB接口與PC機(jī)相連接的USB-IrDA設(shè)備。62北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.6.2無(wú)線局域網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)在一個(gè)固定基站的無(wú)線局域網(wǎng)中，由一個(gè)主干分配系統(tǒng)（DistributionSystem，DS）連接若干個(gè)基本服務(wù)集（BasicServiceArea，BBS）。主干分配系統(tǒng)可以使用以太網(wǎng)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路或其他無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接?；痉?wù)集里的基站稱為接入點(diǎn)（AccessPoint，AP）。一個(gè)基本服務(wù)集可以是獨(dú)立的，也可以通過(guò)AP連接到一個(gè)主干分配系統(tǒng)，其他的基本服務(wù)集也可以通過(guò)AP連接到主干分配系統(tǒng)，形成一個(gè)擴(kuò)展的服務(wù)集。因此一個(gè)擴(kuò)展的服務(wù)集是由一個(gè)主干分配系統(tǒng)連接多個(gè)基本服務(wù)集組成。擴(kuò)展的服務(wù)集可以為無(wú)線用戶提供到有線網(wǎng)絡(luò)的接入，這種接入通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋來(lái)實(shí)現(xiàn)。基本服務(wù)集的服務(wù)范圍是由移動(dòng)設(shè)備所發(fā)射的電磁波的輻射范圍所確定的。一個(gè)移動(dòng)站若要加入到一個(gè)基本服務(wù)集BBS中，就必須選擇一個(gè)接入點(diǎn)（AP），并與此接入點(diǎn)建立關(guān)聯(lián)。建立關(guān)聯(lián)的方法有兩種，一種是被動(dòng)的，即移動(dòng)站等待接收接入站周期性發(fā)出的信標(biāo)幀。另一種是主動(dòng)的，即移動(dòng)站主動(dòng)發(fā)出探測(cè)請(qǐng)求幀，并等待接收從接入點(diǎn)發(fā)回探測(cè)響應(yīng)幀。63北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.6.2無(wú)線局域網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)IEEE802.11的擴(kuò)展服務(wù)集基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)線中繼站把無(wú)線局域網(wǎng)與有線網(wǎng)連接起來(lái)，并允許用戶有效地共享網(wǎng)絡(luò)資源。64北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.6.2無(wú)線局域網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)

對(duì)等網(wǎng)絡(luò)一個(gè)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)由一組有無(wú)線接口的計(jì)算機(jī)組成。這些計(jì)算機(jī)要有相同的工作組名、ESSID和密碼（如果適用的話）。對(duì)等網(wǎng)在管理和預(yù)先設(shè)置方面沒(méi)有特殊的要求，配置也很簡(jiǎn)單，但各用戶之間的通信距離較近，且當(dāng)用戶數(shù)量較多時(shí)，性能較差。65北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.6.3無(wú)線局域網(wǎng)硬件設(shè)備無(wú)線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)卡無(wú)線網(wǎng)卡是接入無(wú)線局域網(wǎng)的重要硬件設(shè)備。對(duì)應(yīng)于不同的無(wú)線接入技術(shù)有不同的無(wú)線網(wǎng)卡，用戶必須選定與之匹配的無(wú)線網(wǎng)卡。無(wú)線AP無(wú)線AP（AccessPoint，AP無(wú)線訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)、會(huì)話點(diǎn)或存取橋接器）主要提供無(wú)線工作站對(duì)有線局域網(wǎng)和從有線局域網(wǎng)對(duì)無(wú)線工作站的訪問(wèn)，在訪問(wèn)接入點(diǎn)覆蓋范圍內(nèi)的無(wú)線工作站可通過(guò)它進(jìn)行相互通信。單純性無(wú)線AP就是一個(gè)無(wú)線的交換機(jī)，僅提供一個(gè)無(wú)線信號(hào)發(fā)射的功能。一般無(wú)線AP的最大覆蓋距離可達(dá)300米。大多數(shù)的無(wú)線AP都支持多用戶（30-100臺(tái)電腦）接入，數(shù)據(jù)加密，多速率發(fā)送等功能。無(wú)線AP的實(shí)際使用范圍通常是：室內(nèi)30米、室外100米。66北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.6.3無(wú)線局域網(wǎng)硬件設(shè)備

無(wú)線網(wǎng)橋

無(wú)線射頻技術(shù)和傳統(tǒng)的有線網(wǎng)橋技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物?？蔁o(wú)縫地將相隔數(shù)十公里的局域網(wǎng)絡(luò)連接在一起，創(chuàng)建統(tǒng)一的企業(yè)或城域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。無(wú)線網(wǎng)橋的應(yīng)用主要有以下幾種結(jié)構(gòu)：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)型。這種類型常用于固定的要連網(wǎng)的兩個(gè)位置之間，是無(wú)線連網(wǎng)的常用方式。其傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸速率高，受外界環(huán)境影響較小。點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)型。該類型常用于有一個(gè)中心點(diǎn)、多個(gè)遠(yuǎn)端點(diǎn)的情況下。其組建網(wǎng)絡(luò)成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單、設(shè)備調(diào)試相對(duì)容易。但網(wǎng)絡(luò)傳輸速率低，對(duì)于較遠(yuǎn)距離的遠(yuǎn)端點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)的可靠性不能得到保證?；旌闲?。這種類型適用于所建網(wǎng)絡(luò)中有遠(yuǎn)距離的點(diǎn)，近距離的點(diǎn)，還有建筑物或山脈阻擋的點(diǎn)。在組建這種網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可以綜合使用上述兩種類型的網(wǎng)絡(luò)連接方式。

無(wú)線Modem實(shí)現(xiàn)物理層連接功能。一般需與網(wǎng)橋或路由器等配合使用。通常無(wú)線Modem提供RS232、X.21和V.35等廣域網(wǎng)端口，只能用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。它采用全雙工通信方式。67北京大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》--第4章局域網(wǎng)技術(shù)4.6.4IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)

1997年IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的制定是無(wú)線局域網(wǎng)發(fā)展的里程碑。IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)定義了單一的MAC層和多樣的物理層，其物理層標(biāo)準(zhǔn)主要有IEEE802.11b,802.11a,802.11g,802.11n。

IEEE802.11bIEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)，其