第五章 局域網(wǎng)技術(shù)

第五章局域網(wǎng)技術(shù)1學(xué)習(xí)目標(biāo)了解局域網(wǎng)概念和技術(shù)特點掌握共享式以太網(wǎng)的工作原理了解以太網(wǎng)的各種組網(wǎng)技術(shù)掌握交換式以太網(wǎng)的工作原理25.1局域網(wǎng)根底局域網(wǎng)是高速，低誤碼率的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，在一個有限的地理范圍進行資源共享和信息交換以太網(wǎng)〔Ethernet〕是目前使用最廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)以太網(wǎng)從最初的10Mbps、100Mbps開展到目前的1Gbps、10Gbps1980年，數(shù)字設(shè)備公司〔DEC〕、Intel和施樂〔Xerox〕公司組成的聯(lián)盟〔DIX〕發(fā)布了以太網(wǎng)最早的標(biāo)準(zhǔn)，后來被不斷擴充逐漸成為現(xiàn)在的以太網(wǎng)〔Ethernet〕標(biāo)準(zhǔn)。35.1局域網(wǎng)根底IEEE802標(biāo)準(zhǔn)體系IEEE802.1標(biāo)準(zhǔn)定義了局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)管理和性能測試IEEE802.2標(biāo)準(zhǔn)定義了邏輯鏈路控制LLC層的功能和效勞IEEE802.3到IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)定義了不同介質(zhì)訪問控制的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，包括無線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。45.1局域網(wǎng)根底以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE有兩種命名方式：用IEEE委員會的名字來命名，如，IEEE802.3用速度和介質(zhì)類型來命名，如，10BASE-T，100BASE-FX等5IEEE802.3的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)65.1局域網(wǎng)根底LLC和MAC子層75.1局域網(wǎng)根底802.3幀格式以太網(wǎng)最小的幀為64個字節(jié)，最大的幀為1518個字節(jié)合法幀的大小需介于最小值和最大值之間，否那么接收設(shè)備將會丟棄該幀85.1局域網(wǎng)根底5.1.2以太網(wǎng)的工作原理共享式以太網(wǎng)是構(gòu)建在總線型拓撲上的以太網(wǎng)采用載波偵聽多路訪問/沖突檢測(CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetect，CSMA/CD)的介質(zhì)訪問控制方法在共享式以太網(wǎng)上，當(dāng)一臺主機發(fā)送數(shù)據(jù)的時候其他主機只能接收，不能同時發(fā)送數(shù)據(jù)。如果兩臺以太網(wǎng)設(shè)備同時發(fā)生數(shù)據(jù)，會引起電信號的疊加，產(chǎn)生沖突95.1局域網(wǎng)根底CSMA/CD算法先聽后發(fā)、邊聽邊發(fā)、遇忙那么停，隨機待發(fā)105.1局域網(wǎng)根底沖突域當(dāng)有兩個或更多的設(shè)備同時發(fā)送數(shù)據(jù)時，會造成數(shù)據(jù)在信道上疊加而出現(xiàn)過失，這種現(xiàn)象稱為沖突沖突域是指發(fā)出的幀可能產(chǎn)生沖突的區(qū)域范圍在以同軸電纜或HUB構(gòu)建的共享式以太網(wǎng)中，所有節(jié)點處于同一個沖突域，一個沖突域構(gòu)成了一個網(wǎng)段一個沖突域中的帶寬是被共享的115.1局域網(wǎng)根底125.1局域網(wǎng)根底播送域當(dāng)某個設(shè)備發(fā)出一個播送消息時，播送域中的所有其他設(shè)備都能接受到這個播送消息通過第一層設(shè)備互連的網(wǎng)絡(luò)既在同一個沖突域，又在同一個播送域中135.1局域網(wǎng)根底5.1.310M以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)10M以太網(wǎng)被稱為傳統(tǒng)以太網(wǎng)使用粗纜的10Base5使用細纜的10Base2使用3類/5類非屏蔽雙絞線的10Base-T10Base5、10Base2和10Base-T的物理層功能各不相同，使用不同的物理層標(biāo)準(zhǔn)145.1局域網(wǎng)根底5.1.4高速以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)100Mbps以太網(wǎng)也稱為快速以太網(wǎng)，包括使用5類UTP的100BASE-TX使用光纜的100BASE-FX高速以太網(wǎng)與傳統(tǒng)以太網(wǎng)相比，幀格式、介質(zhì)訪問控制方式都是一樣的。快速以太網(wǎng)保存所有傳統(tǒng)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)幀格式，只是將每個比特傳輸?shù)臅r間縮短到原來的1/10，數(shù)據(jù)傳輸速率提高了10倍。155.1局域網(wǎng)根底100M以太網(wǎng)IEEE于1995年發(fā)布了100Mbps快速以太網(wǎng)100BASE-TX，并正式命名為IEEE802.3u標(biāo)準(zhǔn)100BASE-TX使用5類或更高規(guī)格的UTP采用4B/5B編碼通過全雙工方式進行通信使用交換機而不是集線器進行物理拓撲連接165.1局域網(wǎng)根底100M以太網(wǎng)-續(xù)100BASE-T4使用4對3類UTP采用8B/6T編碼采用半雙工方式進行通信4對雙絞線用于數(shù)據(jù)傳輸，每條雙絞線的有效速率為33.3Mbps，1對雙絞線用于沖突檢測175.1局域網(wǎng)根底100M以太網(wǎng)-續(xù)100BASE-FX采用多模光纖作為傳輸介質(zhì)SC作為連接器4B/5B-NBZI編碼采用全雙工方式進行通信隨著1000Mbps光纖網(wǎng)的出現(xiàn)，100BASE-FX徹底退出了歷史舞臺185.1局域網(wǎng)根底1000M以太網(wǎng)1998年IEEE802.3z發(fā)布了1000Base-X的標(biāo)準(zhǔn)，包括使用光纖的1000BASE-SX、1000BASE-LX使用屏蔽雙絞線1000Base-CX標(biāo)準(zhǔn)保持與現(xiàn)有以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)兼容，采用8B/10B編碼方案，但MAC子層、物理層和介質(zhì)等很多地方進行了改變195.1局域網(wǎng)根底1000Base-X205.1局域網(wǎng)根底10G以太網(wǎng)2002年IEEE發(fā)布了10Gbps的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3ae，目標(biāo)是將以太網(wǎng)從局域網(wǎng)范圍擴展到城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)范圍10G以太網(wǎng)保存了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的幀格式，保持與現(xiàn)有以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)兼容，只使用光纖作為傳輸介質(zhì)，以全雙工方式進行工作215.1局域網(wǎng)根底10千兆以太網(wǎng)構(gòu)建的MAN和WAN225.2交換式以太網(wǎng)以太網(wǎng)交換技術(shù)是在1990年多端口網(wǎng)橋的根底上開展起來的是一種第二層交換技術(shù)通過交換機構(gòu)建局域網(wǎng)稱為交換式局域網(wǎng)235.2交換式以太網(wǎng)5.2.1交換式以太網(wǎng)交換機工作原理與網(wǎng)橋相似，通過不斷學(xué)習(xí)，在交換機內(nèi)存中建立起一張MAC地址和端口號的關(guān)聯(lián)表，用于存放該交換機端口所連接設(shè)備的MAC地址與端口號的對應(yīng)信息245.2交換式以太網(wǎng)交換機的工作過程：交換機啟動或初始化時，交換機表為空如果該幀的源MAC地址不在交換機表中，那么添加源MAC地址，這稱為學(xué)習(xí)〔Learning〕如果目的MAC地址和源MAC地址所對應(yīng)的端口屬于同一網(wǎng)段，會丟棄該幀，這稱為過濾〔Filtering〕如果目的MAC地址和源MAC地址所對應(yīng)的端口不屬于同一網(wǎng)段，那么把該幀轉(zhuǎn)發(fā)到目的MAC地址所對應(yīng)的端口，這稱為轉(zhuǎn)發(fā)〔Forwarding〕如果目的MAC不在交換機表中，那么把該幀轉(zhuǎn)發(fā)到除源端口以外的所有其他端口，這稱為泛洪〔Flooding〕255.2交換式以太網(wǎng)交換機的交換模式存儲轉(zhuǎn)發(fā)〔StoreandForward〕直接轉(zhuǎn)發(fā)〔Cut-Through〕無碎片轉(zhuǎn)發(fā)〔Fragment-Free〕265.2交換式以太網(wǎng)延遲〔Lantency〕：指幀或數(shù)據(jù)包從一個設(shè)備從源端到達目的端所需的時間傳播延遲，信號通過物理介質(zhì)所需的時間電路延遲，由電子器件處理路徑上的信號所引起的。設(shè)備延遲，執(zhí)行數(shù)據(jù)交換和路由協(xié)議所需的時間，路由器的延遲要高于交換機275.2交換式以太網(wǎng)共享式網(wǎng)絡(luò)與交換式網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別285.2交換式以太網(wǎng)5.2.2二層交換技術(shù)主要應(yīng)用在小型局域網(wǎng)中二層交換機不能隔離播送包基于硬件，極大減少了由軟件處理帶來的延遲二層交換機的快速交換功能、多個接入端口和低謙價格為小型網(wǎng)絡(luò)用戶提供了很完善的解決方案三層交換技術(shù)也稱為多層交換機，是一個帶