計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)3局域網(wǎng)課件

3局域網(wǎng)3.1以太網(wǎng)3.2其他以太網(wǎng)3.3無(wú)線網(wǎng)絡(luò)

3.4小結(jié)2023/7/2513.1以太網(wǎng)IEEE802CSMA/CD尋址幀格式實(shí)現(xiàn)2023/7/252以太網(wǎng):激情與夢(mèng)想NormanAbramson:ALOHA無(wú)線電系統(tǒng)Metcalfe:第一個(gè)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)ALTOALOHA1973年5月22,將該網(wǎng)絡(luò)改名為以太網(wǎng)(Ethernet),其靈感來(lái)自于“電磁輻射是可以通過(guò)發(fā)光的以太來(lái)傳播的這一想法”1976年6月,和Boggs發(fā)表了題為:“以太網(wǎng):局域網(wǎng)的分布型信息包交換”的著名論文1977年底,和三位合作者獲得了"具有沖突檢測(cè)的多點(diǎn)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)"的專利因?yàn)榛谛畔睦碚摱@得哈佛大學(xué)理學(xué)博士學(xué)位2023/7/253以太網(wǎng):標(biāo)準(zhǔn)化1980年9月30日,DEC、Intel和Xerox公布了第三稿的“以太網(wǎng),一種局域網(wǎng):數(shù)據(jù)鏈路層和物理層規(guī)范,1.0版”,即著名的以太網(wǎng)藍(lán)皮書(shū)-DIX規(guī)范珠聯(lián)璧合:Xerox提供技術(shù),DEC是以太網(wǎng)硬件強(qiáng)有力的供應(yīng)商,Intel提供以太網(wǎng)芯片構(gòu)件1981年6月,IEEE802工程決定組成802.3分委員會(huì)一年半以后,即1982年12月19日,19個(gè)公司宣布了新的IEEE802.3草稿標(biāo)準(zhǔn)2023/7/254以太網(wǎng):財(cái)富Metcalfe謝絕了SteveJobs建議他加入Apple計(jì)算機(jī)公司開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)的建議,于1979年6月,與HowardCharney、RonCrane、GregShaw和BillKraus組建了著名的3Com1980年8月,3Com公司宣布了它的第一個(gè)產(chǎn)品,即用于Unix的商業(yè)版TCP/IP,并在1980年12月正式上市一直以創(chuàng)造歷史著稱的IBM當(dāng)時(shí)也宣布了最初的IBMPC,但不與3Com合作,原因是IBM正忙于發(fā)明自己的令牌環(huán)網(wǎng)90年代IBM才開(kāi)始認(rèn)識(shí)到:TokenRing是無(wú)法取代以太網(wǎng)的,它的網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略已告失敗2023/7/255以太網(wǎng):輝煌兩件大事使得以太網(wǎng)再度掀起高潮1985年Novell開(kāi)始提交Network,這是一個(gè)專為IBM兼容個(gè)人計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)用的高性能操作系統(tǒng)NetWare的巨大成功推動(dòng)了對(duì)以太網(wǎng)適配器的大量需求,從而使得以太網(wǎng)成為網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)的領(lǐng)先者10BASE-T,能在無(wú)屏蔽雙絞線上全速10Mbps運(yùn)行的以太網(wǎng)這是基于結(jié)構(gòu)化的布線系統(tǒng)……2023/7/256以太網(wǎng):未來(lái)90年代,交換型以太網(wǎng)得到了發(fā)展先后推出快速以太網(wǎng)、千兆位以太網(wǎng)和萬(wàn)兆位以太網(wǎng)等更高速的以太網(wǎng)技術(shù)以太網(wǎng)的幀格式特別適合于傳輸IP數(shù)據(jù)包隨著Internet的快速發(fā)展,以太網(wǎng)被廣泛使用如果接入網(wǎng)也采用以太網(wǎng),將形成從局域網(wǎng)、接入網(wǎng)、城域網(wǎng)到廣域網(wǎng)全部是以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu),這樣采用與IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)近似的以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu),各網(wǎng)之間無(wú)縫連接,中間不需要任何格式轉(zhuǎn)換,可以提高運(yùn)行效率,方便管理,降低成本,這種結(jié)構(gòu)可以提供端到端的連接2023/7/257IEEE802標(biāo)準(zhǔn)系列2023/7/258標(biāo)準(zhǔn)職責(zé)標(biāo)準(zhǔn)職責(zé)IEEE802.1網(wǎng)絡(luò)互操作IEEE802.7寬帶網(wǎng)IEEE802.2LLCIEEE802.8光纖網(wǎng)IEEE802.3CSMA/CD及100BaseXIEEE802.9電話與數(shù)據(jù)通信IEEE802.4令牌總線網(wǎng)IEEE802.10LAN安全I(xiàn)EEE802.5令牌環(huán)網(wǎng)IEEE802.11無(wú)線通信IEEE802.6MANIEEE802.12100VG-AnyLANIEEEstandardforLANs2023/7/259STANDARDETHERNETTheoriginalEthernetwascreatedin1976atXerox’sPaloAltoResearchCenter(PARC).Sincethen,ithasgonethroughfourgenerations.2023/7/2510局域網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)傳輸介質(zhì)媒介訪問(wèn)技術(shù)局域網(wǎng)重點(diǎn)考慮多用戶對(duì)傳輸介質(zhì)的共享訪問(wèn)靜態(tài)劃分信道代價(jià)較高,不適合局域網(wǎng)動(dòng)態(tài)訪問(wèn)控制分為隨機(jī)接入(如以太網(wǎng))和受控接入(如FDDI)2023/7/2511多路訪問(wèn)協(xié)議2023/7/2512信道共享中的沖突2023/7/2513CSMA/CD流程圖2023/7/2514CSMA/CD協(xié)議的總線爭(zhēng)用期τ為端到端的傳播時(shí)延Tj為干擾信號(hào)持續(xù)時(shí)間τ(B與A同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù))≤Tb≤2τ(B在快收到A數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù))2023/7/2515沖突窗口電磁波在電纜中的的傳播速度為空氣中的65%,即1km電纜的傳播時(shí)延5μs對(duì)于IEEE802.3,兩個(gè)站點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離4.5km,由4個(gè)中繼器連接而成,其沖突窗口為51.2μs2倍電纜傳播延遲加上4個(gè)中繼器的雙向延遲對(duì)于10Mbps的IEEE802.3,這個(gè)時(shí)間等于發(fā)送64字節(jié),即512比特的時(shí)間2023/7/2516這就是以太網(wǎng)最小幀長(zhǎng)64字節(jié)的由來(lái).沖突退避算法

2023/7/2517沖突退避算法可能帶來(lái)捕獲效應(yīng).十六進(jìn)制以太網(wǎng)地址2023/7/2518單播和多播MAC地址2023/7/2519MAC幀格式(DIXV2)2023/7/2520傳統(tǒng)以太網(wǎng)分類2023/7/252110Base2拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2023/7/252210Base2組網(wǎng)限制2023/7/2523限制項(xiàng)目限制值網(wǎng)站之間的最小距離0.5m網(wǎng)段的最大長(zhǎng)度185網(wǎng)絡(luò)的最大長(zhǎng)度925m網(wǎng)段及中繼器5/4每個(gè)網(wǎng)段上的節(jié)點(diǎn)數(shù)30可連接計(jì)算機(jī)的網(wǎng)段數(shù)310BaseT站點(diǎn)與介質(zhì)的連接2023/7/252410BaseT拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2023/7/252510BaseT組網(wǎng)限制2023/7/2526限制項(xiàng)目限制值工作站至集線器的最大距離100m每個(gè)網(wǎng)段上的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)512最大集線器級(jí)連4網(wǎng)段及中繼器5/4通過(guò)網(wǎng)橋擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)范圍和隔離風(fēng)暴2023/7/25273.2其他以太網(wǎng)交換以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)2023/7/2528交換以太網(wǎng)2023/7/2529交換以太網(wǎng)試圖提高10Base-T的性能用交換機(jī)替代集線器交換機(jī)能識(shí)別幀的目的地址,而不是采用廣播方式這是目前常用的組網(wǎng)方式.使用交換機(jī)的以太網(wǎng)2023/7/2530快速以太網(wǎng)速度提高到100Mbps與10M以太網(wǎng)保持兼容幀格式、訪問(wèn)介質(zhì)方式、最小幀長(zhǎng)等不變最大距離減少10倍,為250m與10M以太網(wǎng)比較,只在MAC層有變化:數(shù)據(jù)速率和最長(zhǎng)距離2023/7/2531快速以太網(wǎng)分類2023/7/2532千兆以太網(wǎng)速度提高到1000MMAC層訪問(wèn)方法保持不變,距離縮短傳輸介質(zhì)利用光纖千兆以太網(wǎng)通常用作主干2023/7/2533千兆以太網(wǎng)分類2023/7/2534千兆以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)方式比較2023/7/2535特點(diǎn)1000Base-SX1000Base-LX1000Base-CX1000Base-T介質(zhì)光纖(多模)光纖(單?；蚨嗄?STPUTP信號(hào)短波激光長(zhǎng)波激光電氣電氣最大距離550m550m(多模)5000m(單模)25m100m3.3無(wú)線網(wǎng)絡(luò)WLANWPANWiMax2023/7/2536無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2023/7/2537ISM頻段2023/7/2538WLANWLAN利用電磁波在空氣中發(fā)送和接收數(shù)據(jù)WLAN數(shù)據(jù)傳輸速率現(xiàn)在已經(jīng)能夠達(dá)到11Mbps,傳輸距離可遠(yuǎn)至20km以上無(wú)線局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)安裝便捷、使用靈活經(jīng)濟(jì)節(jié)約、易于擴(kuò)展2023/7/2539WLAN是對(duì)有線聯(lián)網(wǎng)方式的一種補(bǔ)充和擴(kuò)展.802.11標(biāo)準(zhǔn)802.11b最大數(shù)據(jù)傳輸速率為11Mb/s支持的范圍:室外為300米,室內(nèi)最長(zhǎng)為100米802.11a802.11b的后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)物理層速率可達(dá)54Mb/s,傳輸層可達(dá)25Mbps與802.11b不兼容混合標(biāo)準(zhǔn)802.11g2023/7/2540802.11標(biāo)準(zhǔn)的物理層2023/7/2541名詞解釋BSS(BasicServiceSet)一群計(jì)算機(jī)設(shè)定相同的BSS名稱,即可自成一個(gè)group,可相互通信ESS(ExtendedServiceSet)一個(gè)或多個(gè)以上的BSS,即可被定義成一個(gè)ESSAP(AccessPoint)作為有線局域網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)之橋梁2023/7/2542BSSs2023/7/2543Extendedservicesets(ESSs)2023/7/2544CSMA/CA協(xié)議WLAN不能簡(jiǎn)單地搬用CSMA/CD協(xié)議CSMA/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(wú)線局域網(wǎng)中要實(shí)現(xiàn)這種功能花費(fèi)過(guò)大即使能夠?qū)崿F(xiàn)碰撞檢測(cè)功能,并且在發(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2023/7/2545隱蔽站問(wèn)題(hiddenstationproblem)2023/7/2546A的作用范圍C的作用范圍ABCD當(dāng)A和C檢測(cè)不到無(wú)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.暴露站問(wèn)題(exposedstationproblem)2023/7/2547ADCB？B的作用范圍C的作用范圍B向A發(fā)送數(shù)據(jù),而C又想和D通信,但C檢測(cè)到媒體上有信號(hào),于是就不會(huì)向D發(fā)送數(shù)據(jù).CSMA/CA協(xié)議WLAN可能出現(xiàn)檢測(cè)錯(cuò)誤檢測(cè)到信道空閑,其實(shí)并不空閑檢測(cè)到信道忙,其實(shí)并不忙改進(jìn)的辦法是把CSMA增加一個(gè)碰撞避免(CollisionAvoidance)功能,即CSMA/CA在使用CSMA/CA的同時(shí),還增加使用停止等待協(xié)議,即鏈路層確認(rèn)無(wú)線信道的通信質(zhì)量比有線差2023/7/2548CSMA/CD沒(méi)有鏈路層確認(rèn).MAClayersinIEEE802.11standard2023/7/2549對(duì)于時(shí)間敏感的業(yè)務(wù)使用提供無(wú)爭(zhēng)用服務(wù)的點(diǎn)協(xié)調(diào)功能PCF幀間間隔IFS(InterFrameSpace)所有站點(diǎn)完成發(fā)送后,必須等待一段很短的時(shí)間IFS(繼續(xù)監(jiān)聽(tīng))才能發(fā)送下一幀IFS長(zhǎng)度取決于該站欲發(fā)送幀的類型高優(yōu)先級(jí)幀等待時(shí)間較短,可優(yōu)先獲得發(fā)送權(quán)若低優(yōu)先級(jí)幀還沒(méi)來(lái)得及發(fā)送而其他站的高優(yōu)先級(jí)幀已到來(lái),則媒體變?yōu)槊B(tài)因而低優(yōu)先級(jí)幀就只能再推遲發(fā)送了2023/7/2550CSMA/CAandNAV2023/7/2551CSMA/CA協(xié)議原理欲發(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)行物理層載波監(jiān)聽(tīng)通過(guò)收到的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度是否超過(guò)一定門限數(shù)值可判定是否有其他移動(dòng)站在信道上發(fā)送數(shù)據(jù)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)間后就可發(fā)送2023/7/2552為什么信道空閑還要再等待這是考慮到可能有其他的站有高優(yōu)先級(jí)的幀要發(fā)送如有,就要讓高優(yōu)先級(jí)幀先發(fā)送2023/7/2553假定沒(méi)有高優(yōu)先級(jí)幀要發(fā)送源站發(fā)送數(shù)據(jù)幀目的站若正確收到此幀,則經(jīng)過(guò)時(shí)間間隔SIFS后,向源站發(fā)送確認(rèn)幀ACK若源站在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到確認(rèn)幀ACK,就重傳此幀,直到收到確認(rèn)為止;或者經(jīng)過(guò)若干次的重傳失敗后放棄發(fā)送2023/7/2554WLAN安全協(xié)議:利益與安全WEP(WiredEquivalentPrivacy,有線等效保密)IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)單向認(rèn)證,即服務(wù)器端對(duì)客戶端的認(rèn)證WAPI(WLANAuthenticationandPrivacyInfrastructure,無(wú)線局域網(wǎng)鑒別與保密基礎(chǔ)結(jié)構(gòu))GB15629.11-2003使用雙向認(rèn)證,身份憑證為公鑰數(shù)字證書(shū)2023/7/2555WPANWPAN是以個(gè)人為中心來(lái)使用的無(wú)線人個(gè)區(qū)域網(wǎng),它實(shí)際上就是一個(gè)低功率、小范圍、低速率和低價(jià)格的電纜替代技術(shù)WPAN工作在2.4GHz的ISM頻段而WLAN為許多用戶服務(wù),是一個(gè)大功率、中等范圍、高速率局域網(wǎng)2023/7/2556藍(lán)牙系統(tǒng)(Bluetooth)最早使用的WPAN是1994年愛(ài)立信公司推出的藍(lán)牙系統(tǒng),其標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15.1數(shù)據(jù)率為720kb/s,通信范圍在10米左右藍(lán)牙使用TDM方式和跳頻擴(kuò)頻FHSS技術(shù)組成不用基站的皮可網(wǎng)(piconet)2023/7/2557Piconet(皮可網(wǎng))每一個(gè)皮可網(wǎng)有一個(gè)主設(shè)備(Master)和最多7個(gè)工作的從設(shè)備(Slave)通過(guò)共享主設(shè)備或從設(shè)備,可以把多個(gè)皮可網(wǎng)鏈接起來(lái),形成一個(gè)范圍更大的擴(kuò)散網(wǎng)(scatternet)主從工作方式個(gè)人區(qū)域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)起來(lái)價(jià)格會(huì)比較便宜2023/7/2558Piconet(微微網(wǎng)),表示這種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積非常小.皮可網(wǎng)(piconet)和擴(kuò)散網(wǎng)(scatternet)2023/7/2559MMSSPSSSSSP皮可網(wǎng)2擴(kuò)散網(wǎng)皮可網(wǎng)1M——主設(shè)備S——從設(shè)備P——擱置的設(shè)備低速WPAN低速WPAN主要用于工業(yè)監(jiān)控組網(wǎng)、辦公自動(dòng)化與控制等領(lǐng)域,其速率是2~250kb/s低速WPAN的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15.4最近新修訂的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15.4-2006低速WPAN中最重要的就是ZigBeeZigBee技術(shù)主要用于各種電子設(shè)備(固定的、便攜的或移動(dòng)的)之間的無(wú)線通信主要特點(diǎn):通信距離短(10~80m),傳輸數(shù)據(jù)速率低,成本低廉2023/7/2560ZigBee特點(diǎn)功耗非常低在工作時(shí),信號(hào)的收發(fā)時(shí)間很短在非工作時(shí),ZigBee結(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài),非常省電對(duì)于某些工作時(shí)間和總時(shí)間之比小于1%的情況,電池的壽命甚至可以超過(guò)10年網(wǎng)絡(luò)容量大一個(gè)ZigBee的網(wǎng)絡(luò)最多包括有255個(gè)結(jié)點(diǎn),其中一個(gè)是主設(shè)備,其余則是從設(shè)備若通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器,最多可以支持超過(guò)64000個(gè)結(jié)點(diǎn)2023/7/2561高速WPAN高速WPAN用于在便攜式多媒體裝置之間傳送數(shù)據(jù),支持11~55Mb/s的數(shù)據(jù)率,標(biāo)準(zhǔn)是802.15.3UWB(Ultra-WideBand)技術(shù)工作在3.1~10.6GHz微波頻段,有非常高的信道帶寬超寬帶信號(hào)的帶寬應(yīng)超過(guò)信號(hào)中心頻率的25%以上,或信號(hào)的絕對(duì)帶寬超過(guò)500MHz超寬帶技術(shù)使用了瞬間高速脈沖,可支持100~400Mb/s的數(shù)據(jù)率,可用于小范圍內(nèi)高速傳送圖像或DVD質(zhì)量的多媒體視頻文件2023/7/2562WiMaxWiMax(WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess,全球微波接入互操作性)

基于IEEE802.16的寬帶無(wú)線接入城域網(wǎng)(BroadbandWirelessAccessMetropolitanAreaNetwork,BWAMAN)技術(shù)WiMax亦常被稱為IEEEWirelessMAN(MetropolitanAreaNetwork),其基本目標(biāo)是提供一種在城域網(wǎng)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的多廠商環(huán)境下可有效地互操作的寬帶無(wú)線接入手段2023/7/2563WiMax服務(wù)范圍2023/7/2564ISP802.11WLAN802.11熱點(diǎn)802.11WLAN802.16802.16802.16基站802.16因特網(wǎng)802.16基站802.16802.16電信網(wǎng)WiMax特性2到11GHz,可在license和unlicense頻段上使用支持75Mbps在無(wú)阻擋情況下可支持50公里傳輸QoS支持聲音、數(shù)