《第八章局域网技术.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第八章局域网技术.ppt（38页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。
1、局域网的定义,一：是一种在有限地理范围内将大量PC机及各种设备互连在一起实现数据传输和资源共享的计算机网络。,局域网的主要特点,地理分布范围较小，一般为数公里，数据传输率高，误码率低以PC机为主体，包括终端及各种外设，网中一般不设中央主机系统一般仅包含OSI参考模型中的低三层功能，即仅涉及通信子网的内容。协议简单、结构灵活、建网成本低、周期短、便于管理和扩充。,局域网的特性局域网的特性主要涉及拓扑结构、传输媒体和媒体访问控制等三项技术问题，其中最重要的是媒体访问控制,拓扑结构：总线、环形、星形传输媒体：双绞线、同轴电缆、光纤、无线通信媒体访部控制：CSMA/CD、Token Ring、Toke
2、n Bus、FDDI局域网标准化组织：ISO、IEEE802 NBS、EIA、ECMA应用领域：办公自动化、企业自动化、校园、医院等,四、局域网的拓扑结构总线网：采用分布式媒体访问控制方法，是用来实现局域网的最通用的拓扑结构，著名的以太网是它的典型实例。优点是可靠性高、扩充性好、通信电缆长度短，成本低缺点是若主干电缆某处发生故障，整个网络将瘫痪。另外，当网上站点较多时，会因为数据冲突增多而使效率降低。环形网：采用分布式媒体访问控制方法，典型实例有IBM令牌、剑桥环网和FDDI优点是控制简单、信道利用率高、通信电缆长度短、不存在数据冲突问题缺点是对节点接口和传输线的要求较高，一旦接口发生故障可能
3、导致整个网络不能正常工作。星形网：采用集中媒体访问控制方法，典型实例是计算机交换机CBX优点是结构简单、容易实现、信息延迟确定缺点是通信电缆总长度长、传输媒体不能共享,局域网的传输媒体1基带系统使用数字信号传输，全部带宽用于单路信道传输，可以双向传输，采用总线型的拓扑结构，距离达数公里。宽带系统使用模拟信号传输、采用频分复用技术，单向传输，总线开树形拓扑结构，距离达数十公里。,局域网的媒体访问控制方法具有冲突检测的载波监听多路访问CSMA/CD；采用随机访问和竞争技术，只用于总线拓扑结构网络。控制令牌：按照所有站点共同理解和遵守的规则，从一个站点到另一个站点传递控制令牌，一个站点只有当它占有令
4、牌时，才能发送数据帧，发完帧之后，即把令牌传递给下一个站点。时槽环：只用于环形网的媒体访问控制，对每个节点预先安排一个特定的时间片段（即时槽段），每个节点只能在时槽内传输数据。,局域网的参考模型数据链路层：分为两个子层逻辑链路控制子层（LLC）：实现数据帧的传送，与媒体无关；媒体访问控制子层（MAC）：解决由哪些设备占用媒体的问题。物理层：建立、维持、拆除物理链路。,、IEEE802系列标准IEEE802.2 逻辑链路控制(LLC)协议；IEEE802.3 CSMA/CD访问方法和物理层协议；IEEE802.4 Token Bus访问方法和物理层协议；IEEE802.5 Token Ring访
5、问方法和物理层协议；IEEE802.6 城域网的分布式队列双总线DQDB的标准,CSMA/CD媒体访问控制（一）常用的退避算法有非坚持、1-坚持和P-坚持三种,非坚持算法：若媒体是空闲的，则可以立即发送若媒体是忙的，则等待一个由概率分布决定的随机重发延迟后，再重复前一步骤。优点：可以减少冲突发生的可能性；缺点：即使有几个站点都有数据要发送，但由于大家都在延迟等待过程中，致使媒体仍可能处于空闲状态，使利用率降低。,1-坚持算法：若媒体是空闲的，则可以立即发送；若媒体是忙的，则继续监听，直到检测到媒体空闲，立即发送如果有冲突，则等待一随机量的时间，重复步骤一至三。优点：只要媒体空闲，站点就立即可以
6、发送，避免了媒体利用率的损失。缺点：假如有两个或两个以上的站点有数据要发送，冲突就不可避免,P-坚持算法：监听总线，如果媒体是空闲的，则以P的概率发送，而以（1-P）的概率延迟一个时间单位。一个时间单位等于最大传播时延的2倍延迟了一个时间单位后，再重复步骤如果媒体是忙的，继续监听直到媒体空闲并重复步骤优点：既能像非坚持算法那样减少冲突，又能像1-坚持算法那样减少媒体空闲时间；缺点：要根据系统的负载来选择P值。,求解最短数据帧长数据传输时延数据帧从一个站点开始发送，到该数据帧发送完毕所需的时间；同理，它也表示一个接收站点开始接收数据帧，到该数据帧接收完毕所需的时间。数据传输时延（S）=数据帧长度
7、（bit）/数据传输速率（bps）信号传播时延载波信号从一端传播到另一端所需的时间信号传播时延（us）=两点间的距离（m）/信号传播速度（200m/us）,若不考虑中继器引入的延迟，数据帧从一个站点开始发送，到该数据帧被另一个站点全部接收的总时间=数据传输时延+信号传播时延对开基带CSMA/CD来说，检测出一个冲突的时间等于任意两个站之间最大传播时延的二倍，故为了确保发送站点在传输时能检测到可能存在在的冲突，数据帧的传输时延至少要二倍于传播时延，由此可知CSMA/CD总线网中最短帧长的计算关系式最短数据帧长（bit）=2*任意两站间的最大距离（m）/200（m/us）*数据传输速率（Mbps）
8、而在宽带CSMA/CD中，由于单向传输的原因，要求数据帧的传输时延至少4倍于传播时延。,二进制指数退避算法对每个数据帧，当第一次发生冲突时，设置一个参量L=2退避间隔取1至L个时间中的一个随机数，一个时间片等于两站点之间的最大传播时延的两倍当数据帧再次发生冲突，则将参量L加倍；设置一个最大重传次数，超过该次数，则不再重传，并报告出错。,IEEE802.3标准提供了MAC子层的功能，主要有数据封装和媒体访问管理两个方面数据封装包括成帧（帧定界和帧同步）、编址（源地址和目的地址的处理）、差错检测（物理媒体传输差错的检测）等；媒体访部管理包括媒体分配和竞争处理。,IEEE802.3委员会给出了物理配
9、置的简明表示方法数据传输速率（Mbps）信号方式最大段长度（百米）,令牌环媒体访问控制（一）令牌环的工作原理1网络空闲时，只有一个令牌在环路上绕行2当一个站点要发送数据时，必须等待并获得一个令牌，将令牌的标志位置为1，随后便可发送数据环路中的每个站点边发送数据，边检查数据帧中的目的地址，若为本站点地址，便读取其中所携带的数据数据帧绕环一周返回时，发送站将其从环路上撤消。发送站完成数据发送后，重新产生一个令牌传至一个站点，以使其它站点获得发送数据帧的许可权,环的比特长度环的比特长度=信号传播时延*数据传输速率+接口延迟位数=环路媒体长度*5（us/km）*数据传输速率+接口延迟位数,令牌环的MA
10、C帧的格式、媒体访问控制功能有两个基本格式：令牌帧和数据帧令牌环的媒体访问控制功能：帧发送、令牌发送、帧接收、优先权操作,光纤分布数据接口FDDI数据传输速率达100Mbps，采用4B/5B编码，用光纤作为传输媒体，逻辑拓扑结构是一个环。FDDI网最大环路长度为200KM，最多可有1000个物理连接。若采用双环结构时，站点间距离在2KM以内，且每个站点与两个环路都有连接，则最多可连接500个站点，其中每个单环长度限制在100KM内,无线局域网1无线局域网特点：安装便捷、使用灵活、经济节约、易于扩展2无线局域网的技术要求：可靠性、兼容性、数据速率、通信保密、移动性、节能管理、小型化、低价格、电磁
11、环境3硬件设备：无线网卡、无线AP、无线天线4无线局域网的连接方案：无接入点独立对等无线局域网、有接入点独立对等无线局域网、无线以太网与有线LAN互连、点对点无线连接方案、点对多点无线连接方案、无线中继方案、无线漫游方案5无线局域网的标准：IEEE802.11、红外技术、蓝牙技术,局域网操作系统1局域网操作系统定义：在局域网低层所提供的数据传输能力的基础上，为高层网络用户提供共享资源管理和其它网络服务功能的局域网系统软件,局域网操作系统的基本服务功能：文件服务、打印服务、数据库服务、通信服务、信息服务、分布式服务,典型局域网操作系统：NetWare、UNIX、WindowsNT、Windows
12、 XP,NetWare Novell NetWare是一个围绕核心调度的多用户共享资源的操作系统，它包括磁盘处理、打印机处理、控制台命令处理及网络通信处理等面向用户的处理程序和一个多用户分时核心调度程序。NovellNetWare的主要特点（1）Novell网络为用户使用提供完善的安全措施（2）具有系统容错的可靠性措施，具体分为五个级别第一级是对硬盘目录和文件分配表的保护；第二级是对硬盘表面损坏时的数据保护第三级是采用磁盘镜像的方法实现对硬盘驱动器损坏的保护第四级是采用磁盘双工，对磁盘通道或磁盘驱动器损坏的保护第五级是NetWare的一个称为事务跟踪系统TTS的附加容错功能，用以防止当数据在写
13、到数据库时，因系统故障而造成的数据库损坏。（3）开放的网络软件开发环境,局域网(LAN),LAN的特点,覆盖范围小房间、建筑物、园区范围 距离25km高传输速率10Mbps1000Mbps采用总线、星形、环形拓扑双绞线、同轴电缆、光纤为一个单位所拥有，自行建设，不对外提供服务,Switch,Serverfarm,station,stations,stations,LAN典型拓扑结构,总线型:所有结点都直接连接到共享信道星型:所有结点都连接到中央结点环型:结点通过点到点链路与相邻结点连接,总线型,星型,环型,A,B,C,C,A,D,C,B,A,B,C,A,T,以太网,70年代中期由Xerox 公
14、司 的 Metcalfe 提出，数据率为2.94M，称为Ethernet（以太网）。经DEC,Intel and Xerox公司改进为10M标准 数据率从1M到10M(现已发展到1000M)，支持多种传输媒体。,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。,10Mbps 网络交换机,网络集线器HUB,多端口的中继器，属于物理层设备功能：在网段之间拷贝比特流，信号整形和放
15、大可认为它是将总线折叠到铁盒子中的集中连接设备可改变网络物理拓扑形式：总线连接星形连接端口数：常见的有8，12，16，24口,三种结构：独立式（Stand alone）：固定端口配置，扩充时用级连的方法堆叠式（Stackable）：固定配置，用堆叠方法进行扩充堆叠连接在一起的HUB在逻辑相当于一台单独的HUB，可统一管理模块化（Module）：又称机箱式，由一台带有底板、电源的机箱和若干块多端口的接口卡（线卡）组成。可灵活按需配置，通过插入不同的插卡满足需求（如插入交换卡、路由卡、加密卡等）,网络交换机Switch,共享信道LAN的缺点：多个站点同时发送会造成冲突；网络中站点越多，冲突现象越严
16、重；解决的方法：网段分割减少每个网段中站点的数量网段分割后网络总体带宽增加,实现网段分割的设备网络交换机 网络交换机和网桥属同一类设备，工作在数据链路层上。但网络交换机的端口数多，并且速度快。在这个意义上，网络交换机又称为多端口的高速网桥。,路由器Router,工作在第三层（网络层）上。在网络之间转发网络分组。能够提供按最佳路由转发网络分组。实现子网隔离，限制广播风暴。(目的地址无法识别时，路由器将其丢弃，而不是广播),LAN1,PC机,WAN,LAN2,R1,R2,用路由器连接两个LAN,一般说来，通过WAN实现LAN之间的互联，路由器是唯一可行的设备。,LAN互连,LAN互连的必要性及要解决的问题,LAN互连的必要性：地域限制、负载问题、互通问题、安全问题LAN互连的困难：帧格式不同、传输速率不同LAN互连的实现：中继器/HUB 在物理层上实现互联 网桥 在数据链路层上实现互联 路由器 在网络层上实现互联,
