[互联网]第6章 局域网络和城域网.ppt

第6章 局域网和城域网n本章内容n6.1 概述n6.2 以太网 n6.3 交换式以太网及其重要性n6.4 无线局域网：802.11n6.5 WiMAX—宽带无线城域网n6.6 蓝牙技术n6.7 局域网结构化布线n6.8 Intranet和Extranetwjyhbu@6.1 概述n局域网（Local Area Network，LAN）是指在某一 区域内由多台计算机互联成的计算机组一般是方圆 几千米以内n局域网可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共 享、电子邮件等功能n局域网是封闭型的wjyhbu@局域网的特点n1）局域网分布于较小的地理范围内n2）局域网一般不对外提供服务，保密性较好，且便于 管理n3）局域网的网速较快，现在通常采用100M/s的传输 速率到达用户端口，1000M/s或10000M/s的传输速 率用于骨干的网络链接部分n4）局域网投资较少组建方便，使用灵活wjyhbu@局域网的类型n按拓扑结构分类，局域网主要分为总线型局域网、星 形局域网、环形局域网n按局域网的配置划分：对等局域网和客户/服务器局域 网两种n按局域网通信媒体类划分：有线局域网和无线局域网 n按局域网基本工作原理分：共享局域网、交换局域网 和虚拟局域网。

wjyhbu@城域网n城域网(Metropolitan Area Network)是在一个城市 范围内所建立的计算机通信网，简称MANn这是80年代末，在LAN的发展基础上提出的，在技术 上与LAN有许多相似之处，而与广域网(WAN)区别较 大 wjyhbu@n局域网和城域网的体系结构nIEEE 802参考模型wjyhbu@6.1.1 IEEE 802 参考模型nIEEE（电气和电子工程师协会）nIEEE 802系列标准是IEEE 802 LAN/MAN 标准委员 会制定的局域网、城域网技术标准其中最广泛使用 的有以太网、令牌环、无线局域网等这一系列标准 中的每一个子标准都由委员会中的一个专门工作组负 责 wjyhbu@nIEEE 802将LAN/MAN体系结构分为三层nOSI的数据链路层分为两个子层，分别是逻辑链路控 制(Logical Link Control, LLC)和介质访问控制 (Media Access Control, MAC)，如下所示n物理层 网络层数据链路层物理层逻辑链路控制 LLC介质访问控制 MAC高层OSI IEEE 802物理层PHY由TCP/IP和NOS实现 IEEE802描述了这三 层的功能以及它们为 网络层提供的服务和 接口Why?Why?wjyhbu@IEEE 802 标准系列n 802.1 ：总体介绍和体系结构802.2 ：逻辑链路控制协议 802.3 ：以太网Ethernet （CSMA/CD）802.6 ：城域网802.7 ：宽带技术802.10：局域网安全性规范802.11：无线局域网Wireless LAN 802.15：无线个人局域网 Wireless Personal Area Network （蓝牙）n 802.16：宽带无线接入 Broadband Wireless Access wjyhbu@6.1.2 介质访问控制子层（MAC）n功能n封装/拆卸帧n寻址n实现和维护介质访问控制协议n在MAC层中，IEEE802标准制定了若干个不同的介质访问控制 方法（包括CSMA/CD 等），同一个LLC子层能够采用任一种介 质访问控制方法的MAC子层配合工作。

nMAC子层接受到的MAC帧有三种类型n单播帧n广播帧n多播帧wjyhbu@6.1.3 逻辑链路控子层n功能n建立和释放数据链路层的逻辑连接，有三种类型的服务：不 确认的无连接服务、面向连接的服务和带确认的无连接服务n提供与高层的接口，允许与多个进程同时通信wjyhbu@LAN的数据链路层按功能划分为两个子层：LLC和MACì 功能分解的目的？• 将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分分开 ，降低实现的复杂度• 局域网特点：共享信道(如总线)需要解决介质访问控 制(MAC)问题分层可以使帧的传输独立于介质和MAC方法 LLC： 与介质、拓扑无关； MAC：与介质、拓扑相关wjyhbu@LLC的帧结构 802.2DSAPSSAP控制数据111/2长度无限制 单位：字节高层PDULLC数据 LLC首部MAC首部MAC尾部MAC数据LLC帧和 MAC帧的 关系LLC帧是PDUDSAP，目的服务访问点，一个标识使用LLC服务的更高级别协 议的8位数值 SSAP，源服务访问点，一个指示LLC服务本地用户的8位数值许多情况下， 该数值与DSAP是相同的。

控制，指示PDU类型的一个或两个字节的字段数据或信息，一个可变 长度的包含从网络层次 协议接收的报文的字段 该字段的长度依靠使 用的访问方法的类型wjyhbu@MAC子层的地址IEEE802标准为每个DTE规定了一个48位的全局地址，它是站 点的全球唯一的标识符，与其物理位置无关——MAC地址 （物理地址） MAC地址为6Byte（48位） MAC地址的前3个字节（高24位）由IEEE统一分配给厂商， 低24位由厂商分配给每一块网卡 网卡的MAC地址可以认为就是该网卡所在站点的MAC地址 wjyhbu@6.2 以太网6.2.1 概述n以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由 Xerox，Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范 是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准n 以太网络使用CSMA/CD技术，并以10M/s的速率运 行在多种类型的电缆上n以太网被IEEE802委员会吸收，经过很小的修改后变 为IEEE802.3标准 wjyhbu@常见的以太网及其传输介质名称传输 介质最大线段长 度最大主干 线长 度接口标准带宽10Base 5粗缆500m2500AUI10Mbp s 10Base 2细缆185m925BNC10Mbp s 10Base- T双绞 线100m500RJ-45 10Mbp s 10Base- F光纤2000mSC10Mbp s wjyhbu@6.2.2 CSMA/CDn局域网中常见的介质访问控制协议有两类nCSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect）带冲突检测的载波侦听多路访问协议n 令牌传递(Token Passing)nToken RingnToken BusnFDDI(双环)n以太网中采用的是CSMA/CDwjyhbu@1 kmABt碰撞t =    B 检测到信道空闲 发送数据t =    / 2 发生碰撞t = 2  A 检测到发生碰撞t =    B 发送数据B 检测到发生碰撞t = ABABABt = 0A 检测到 信道空闲 发送数据ABt = 0t =  B 检测到发生碰撞 停止发送STOP t = 2   A 检测到 发生碰撞STOPAB单程端到端 传播时延记为 wjyhbu@CSMA/CD 工作原理wjyhbu@nCSMA/CD工作原理归结为四句话：n先听后发，n边发边听，n冲突停止，n随机延迟后重发。

wjyhbu@前导码SFDFCS数据/ 填充 数据长度源地址目的地址7字节4字节46-1500 字节2字节6字节6字节1字节FCS范围最小 64字节最大1518字节6.2.3 IEEE 802.3 的帧格式l先导字段：7个10101010 l帧起始符 ：10101011 l目的地址和源地址 ：MAC地址 l长度字段 ：数据字段的字节数 l填充字段 ：数据填充，以满足最短帧长度的要求 l校验和 ：CRC wjyhbu@6.2.4 高速以太网1 快速以太网n快速以太网技术100BASE-T，是由10BASE-T标准以 太网发展而来，IEEE802.3u是快速以太网的标准， 在MAC子层仍采用CSMA/CD作为介质访问控制方法 ，并保留了IEEE802.3的帧格式但是，为了实现 100M的传输速率，在物理层作了一些重要的改进 wjyhbu@wjyhbu@快速以太网n物理层 n拓扑结构：星形 n物理层标准：100BaseT4、100BaseTX和100BaseFXn10/100Mb/s自适应技术 n自动协商功能 n10/100Mb/s自适应 wjyhbu@千兆位以太网 n基于光纤的（802.3z），基于双绞线的（802.3ab）n物理层 n物理层分类 n1000Base-Xn1000Base-LX 单模光纤n1000Base-SX 多模光纤n1000Base-CX 2对屏蔽双绞线n1000Base-T 4对5类UTPn与以前的以太网兼容，维护维护 同样样的帧帧格式。

n支持全双工和半双工两种模式n最短帧长帧长 度512字节节wjyhbu@万兆及更高速以太网n802.3ae 万兆以太网标准n仅支持全双工工作方式n万兆局域网成为局域网主干的主流wjyhbu@6.3 交换式以太网及其重要技术 6.3.1 共享式以太网和交换式以太网 n共享式以太网：即连在集线器上的所有节点共享带宽 ，每个时刻只能有一个站点的主机在发送数据对于 普通的共享式以太网，若共有N个用户，则每个用户占 有的平均带宽只有总带宽的N分之一n交换式以太网：以交换机（switch）为核心设备而建 立起来的以太网交换机的每个端口都能独享带宽， 而不是将带宽平分，即每个站点在通信时是独占而不 是和其他站点共享带宽wjyhbu@以太网交换机 n以太网交换机 n以太网交换机的工作原理 n全双工以太网 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5控 制 逻 辑WhyWhy？？wjyhbu@使用交换机后，可建立多个并发 的通信例如： 8个端口可建立4个并发通信， 总带宽 = (8/2)*10Mbps= 40 Mbps在访问服务器的流量非常大的网 络中，可在交换机上设置1-2个高 速端口(100Mbps/1Gbps)，把服 务器与该高速端口相连，便可大 大提高服务器访问的速度。

这种 连接服务器的方法又称为Big- Pipe10Mbps 网络交换机wjyhbu@交换机的两种用法(以10Mbps网络交换机为例)：(1) 端口下接站点：站点独占10Mbps带宽(2) 端口下接网段：网段中所有站点共享10Mbps带宽共享10M独享10M共享10M独享10M网络交换机SwitchHUBHUBwjyhbu@100Mbps 快速以太网§ 又称快速以太网(Fast Ethernet，FE)，包括100Base-TX和100Base- FX与10Mbps网络的比较： •仅星形； •传输率快10倍； •帧结构和介质访问控制方式沿用IEEE802.3§ 3种不同的物理层标准：MAC子层100BaseFX100BaseTX2对5类 UTP光纤4对3类 UTP100BaseT4wjyhbu@快速以太网组成实例•网卡、收发器(外置)与收发器电缆 •交换机（双绞线或光纤接口） •双绞线及光缆外置光纤收发器光纤交换机交换机交换机光纤插有光纤接口网卡UTP5UTP5UTP5UTP5光纤UTP5wjyhbu@wjyhbu@千兆以太网(Gigabit Ethernet，GE)§ 两种标准：802.。