计算机网络教学课件4.ppt
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1、第三章第三章 局域网局域网鸡盆畅期净鲁伯榴颈口激及至冉积檀舟拾障卖圭顿亭咨灵磷敖坊兔墟梅寄计算机网络教学课件4计算机网络教学课件4第三章第三章 局域网局域网3.1 局域网概述局域网概述3.2 以太网以太网3.3 以太网的以太网的MAC层层3.4 局域网的扩展局域网的扩展3.5 高速以太网高速以太网3.6 无线局域网无线局域网3.7 本章作业本章作业歉甘没泽绦局鱼流景乙片高僚雷虽俐陵毕幸职以蚁折坤挣揪侩兴闭癌依服计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l局域网产生的原因局域网产生的原因 80年代,微型机发展迅速,小区域内的计算机需要共年代,微型机发展迅速,小区域内的计
2、算机需要共享资源、相互通信。享资源、相互通信。l局域网的基本特点局域网的基本特点高数据传输率(高数据传输率(10 1000 Mbps)短距离(短距离(0.1 10 km)低出错率(低出错率(10-8 10-11)l决定局域网性能的三要素决定局域网性能的三要素网络拓扑网络拓扑传输介质传输介质介质访问控制方法介质访问控制方法衬旦锁达枫省轰挽茁呻姜容肿粮捏灰掘勒镁劲嫌脆淀房汛次唐升蜗椽灭季计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l总线形拓扑构型总线形拓扑构型所有结点都连接到一条作为公共传输介质的总线上;所有结点都连接到一条作为公共传输介质的总线上;介质访问控制方法采用的是
3、介质访问控制方法采用的是“共享介质共享介质”方式;方式;所有结点都可以通过总线传输介质以所有结点都可以通过总线传输介质以“广播广播”方式发送方式发送或接收数据;或接收数据;匹配电阻匹配电阻总线网总线网拉膳急监佰组柞寞楷两雾邀溉玄犯涅疙湖鹅稗邮篓里绊做堂溃刨监鄂究瞄计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l总线形拓扑构型总线形拓扑构型因此出现因此出现“冲突(冲突(collision)”是不可避免的,是不可避免的,“冲冲突突”会造成传输失败;会造成传输失败;必须解决多个结点访问总线的介质访问控制问题。必须解决多个结点访问总线的介质访问控制问题。匹配电阻匹配电阻总线网总线
4、网冲突冲突偿前搜自撮览炬婆俐暗暖牟贿宋色徽蔗桌桂堤之狠却拐搓媚己郭徘英行政计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l星形拓扑构型星形拓扑构型交换局域网交换局域网(switched LAN)的物理结构。的物理结构。中央结点中央结点星形网灭窟未抵以古芋僻镰掘甚灌楼酗肢商腹佃凶婿慎蔫梆鞭秧轻胆举茹镐拷如计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l环形拓扑构型环形拓扑构型结点使用点结点使用点点线路连接,多个结点共享一条闭合的点线路连接,多个结点共享一条闭合的环通路;环通路;环中数据沿着一个方向绕环逐站传输;环中数据沿着一个方向绕环逐站传输;环建立、
5、维护、结点的插入与撤出。环建立、维护、结点的插入与撤出。干线耦合器干线耦合器环形网环形网躁奋天吼教搞课寿隘篆批江釉东京睦奸腋势眨奇距疫宫糙潭纪跟力捅僧酶计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l共享信道的访问控制共享信道的访问控制1.静态分配静态分配频分多路复用频分多路复用FDM(波分复用(波分复用WDM)原理:将频带平均分配给每个要参与通信的用户;原理:将频带平均分配给每个要参与通信的用户;时分多路复用时分多路复用TDM原理:每个用户拥有固定的信道传送时槽;原理:每个用户拥有固定的信道传送时槽;静态分配的问题静态分配的问题延时时间长;延时时间长;信道利用率低信道利
6、用率低蒸抠惹召果脐绒环激辫炕帮碰腺淑壳韩望痕霓湿傲允届舷亿充疫抑蹭攘胀计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l共享信道的访问控制共享信道的访问控制2.动态分配(多点访问动态分配(多点访问multiple access)随机访问:网上各站都可以根据自己的意愿随机地访随机访问:网上各站都可以根据自己的意愿随机地访问信道,两个或两个以上站点同时发送信息会产生冲问信道,两个或两个以上站点同时发送信息会产生冲突。突。典型网络:以太网典型网络:以太网受控访问:每一时刻网上只有一个站点发送信息;受控访问:每一时刻网上只有一个站点发送信息;集中式控制(多点轮询集中式控制(多点轮询
7、polling),分散式控制。),分散式控制。前南跃肘牌春哼斋掐邪娱荚恭斥齐本队捂择犹疟斥蓉看生囤砰庆腰吼够垫计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l局域网的局域网的IEEE 802系列标准系列标准IEEE 802协议协议:IEEE 802系列标准定义了若干种局域网系列标准定义了若干种局域网LAN,包,包括对物理层、介质访问控制括对物理层、介质访问控制(MAC)子层的定义和描述。子层的定义和描述。组成:组成:802.1 基本介绍和接口原语定义基本介绍和接口原语定义802.2 逻辑链路控制(逻辑链路控制(LLC)子层)子层802.3 采用采用CSMA/CD技术的局域
8、网技术的局域网802.4 采用令牌总线(采用令牌总线(Token Bus)技术的局域网)技术的局域网802.5 采用令牌环(采用令牌环(Token Ring)技术的局域网)技术的局域网倦存硬封戳射粟辙梭糙缮掀蛀御扦垢崩筋棉妓翁貌凋炊辟读秆戴般哮桓川计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l802标准在网络体系结构中的位置标准在网络体系结构中的位置802.2 逻辑链路控制子层逻辑链路控制子层LLC802.1 接口原语定义接口原语定义802.3MAC层层802.3物理层物理层802.4MAC层层802.4物理层物理层802.5MAC层层802.5物理层物理层802.6M
9、AC层层802.6物理层物理层802.9MAC层层802.9物理层物理层802.11MAC层层802.11物理层物理层802.12MAC层层802.12物理层物理层CSMA/CD以太局域网以太局域网Token Bus令牌总线令牌总线局域网局域网Token Ring令牌环令牌环局域网局域网分布队列分布队列双总线双总线城域网城域网综合语音综合语音/数据数据局域网局域网无线无线局域网局域网交换式交换式局域网局域网数据链路层物理层磁柿邯钉瀑野肇酣堰誉郁币干虚夷堆救插搁柱连馅竖灼菱耻精返井叼黄冻计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l分成两个子层的原因分成两个子层的原因管理
10、多点访问信道的逻辑不同于传统的数据链路控制:管理多点访问信道的逻辑不同于传统的数据链路控制:局域网具有共享传输介质的特点;局域网具有共享传输介质的特点;必须解决发生冲突的问题;必须解决发生冲突的问题;由由MAC子层提供多种介质访问控制方法的实现。子层提供多种介质访问控制方法的实现。对于同一个对于同一个LLC,可以提供多个,可以提供多个MAC选择。选择。LLC隐藏了不同隐藏了不同802MAC子层的差异,为网络层提供单一子层的差异,为网络层提供单一的格式和接口;的格式和接口;LLC子层提供确认机制和流量控制;子层提供确认机制和流量控制;总之:总之:让让MAC子层与介质密切相关;子层与介质密切相关;
11、让让LLC子层与所有介质访问方法无关;子层与所有介质访问方法无关;亮幸挠莹塌畦慈液屡桨灰陡柜睛涩胜肿犊邓郁小涨派殆厚旷猖憎氛贿额林计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l局域网参考模型局域网参考模型LLC子层主要功能:子层主要功能:建立和释放数据链路层的逻辑连接;建立和释放数据链路层的逻辑连接;提供与高层的接口;提供与高层的接口;差错控制;差错控制;给帧加序号。给帧加序号。MAC子层主要功能:子层主要功能:成帧与拆帧;成帧与拆帧;比特差错检测;比特差错检测;寻址;寻址;竞争处理。竞争处理。物理层主要功能:物理层主要功能:信号的编码与译码;信号的编码与译码;比特的传
12、输与接收。比特的传输与接收。灰杏乖怠盟净晴天稳想顽做烁底抖烃泼储烧隋膛磊邵缴蚁早鞭言棚隐勒夜计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l逻辑链路控制子层逻辑链路控制子层LLCLLC提供三种服务提供三种服务无确认的数据报服务无确认的数据报服务有确认的数据报服务有确认的数据报服务可靠的面向连接服务可靠的面向连接服务LLC帧结构:基于帧结构:基于HDLC有效地址为有效地址为27=128个(最低位有特殊含义)个(最低位有特殊含义)目的地址最低位:目的地址最低位:0单个地址;单个地址;1组地址组地址组地址表示数据要发往某一特定站的一组服务访问点;源地址最低位:源地址最低位:0命
13、令帧;命令帧;1应答帧应答帧字节数字节数11 1/2 可变可变字段目的地址源地址控制数据搪潭舍恫挺擦侥鸡糟娃键嘱闹秒题桨女踊元媳藉包窍赴捻斥殉昼快台改茫计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l介质访问控制子层介质访问控制子层MAC主要任务:主要任务:成帧与拆帧;比特差错检测;寻址;竞争处理。成帧与拆帧;比特差错检测;寻址;竞争处理。一般由硬件网卡完成。一般由硬件网卡完成。高层PDU高层LLC首部LLC数据LLC层LLC-PDUMAC层MAC首部MAC数据MAC尾部MAC-PDU亡胁氓殿哉甲筑舰究霍熔嚼翻营夸柱过灌刷释矢虾用锨箩挑簇阔仆琢顶敛计算机网络教学课件4计算
14、机网络教学课件43.1 局域网概述局域网概述l服务访问点服务访问点SAP与地址与地址MAC地址:某主机的物理地址;地址:某主机的物理地址;SAP地址:某进程在主机中的地址;地址:某进程在主机中的地址;悄近无嚼熟姑薛骂酵赦皑演黔吹敖稼匈诵表薯灸菇兢貉氨搬梨沸赔扣篇剂计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l以太网的产生与发展以太网的产生与发展1975,美国施乐,美国施乐(Xerox)公司研制出公司研制出2.94Mbps的共享的共享信道以太网(信道以太网(Ethernet)。)。Bob Metcalfe(哈佛大学(哈佛大学博士毕业)和博士毕业)和David Boggs发明了以太
15、网,连接了发明了以太网,连接了1英英里内的里内的256台计算机。台计算机。1979年,年,Metcalfe创建了创建了3Com公司。公司。1980,DEC、Intel和和Xerox共同制定了共同制定了10Mbps的以太的以太网标准,网标准,DIX V1。1982,修改为,修改为DIX Ethernet V2,该,该标准成为标准成为IEEE802.3的基础。的基础。1995,产生了,产生了100Mbps的快速以太网标准。的快速以太网标准。1998,产生了,产生了1000Mbps的吉比特以太网标准。的吉比特以太网标准。蜜品窥嫌许桔矣辉邑葛慧阀辣掷坤汗掺墟盲掸客屹乐省鲤嘻酝搀廖殉咨搓计算机网络教学课
16、件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网lIEEE 802.3 以太网标准以太网标准速率(速率(Mb/sMb/s)基带或宽带基带或宽带BaseBase,BroadBroad每段最大长度(单位每段最大长度(单位:百米)或百米)或介质类型(介质类型(T T,F F,X X)1010 BaseBase 5 510BASE5粗缆10BASE2细缆10BASE-T双绞线10BASE-F光缆以太网媒体接入控制 MAC僻泣驮差庐骂拓署披兆杭矩养件根厨京崩搬或嚣蔫岸达旋剩挠墓厅惦恭妊计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l以太网的信道共享技术以太网的信道共享技术多用户共享单一信道,并
17、由此产生冲突,这样的系统多用户共享单一信道,并由此产生冲突,这样的系统称为竞争系统;称为竞争系统;关键问题:如何解决对信道争用。关键问题:如何解决对信道争用。随机访问技术的发展:随机访问技术的发展:ALOHA CSMA(增加载波监听)(增加载波监听)CSMA/CD(增加冲突检测)(增加冲突检测)C D A E匹配电阻(用来吸收总线上传播的信号)匹配电阻B灿罗趴佯帅峡县琴型范亥李顷桑盼摄浸送翁幌殿教筒卢坑卒幽耿弟抽隧怀计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l以太网的广播方式发送以太网的广播方式发送总线上每一台工作的计算机都检测到总线上每一台工作的计算机都检测到B发送的数据信
18、号。发送的数据信号。计算机计算机D的地址与数据帧首部的目的地址一致,因此只有的地址与数据帧首部的目的地址一致,因此只有D才接收这个数据帧。才接收这个数据帧。其它所有的计算机(其它所有的计算机(A,C和和E)都检测到不是发送给它)都检测到不是发送给它们的数据帧,因此就丢弃这个数据帧而不能够收下来。们的数据帧,因此就丢弃这个数据帧而不能够收下来。具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。B向 D发送数据 C D A E不接受不接受不接受接受B只有 D 接受B 发送的数据哩阻荧蚜粪呈铁称夹散捏喧歪江垦锌女鞭愤富誊拼浑急裴虏坊嗽氦泊吴粥计算机网络教学课件4计算机网
19、络教学课件43.2 以太网以太网l以太网简化通信的两种措施以太网简化通信的两种措施采用较为灵活的无连接的工作方式,即不必先建立连采用较为灵活的无连接的工作方式,即不必先建立连接就可以直接发送数据。接就可以直接发送数据。以太网对发送的数据帧不进行编号,也不要求对方发以太网对发送的数据帧不进行编号,也不要求对方发回确认。回确认。这样做的理由是局域网信道的质量很好,因信道质量产这样做的理由是局域网信道的质量很好,因信道质量产生差错的概率是很小的。生差错的概率是很小的。娱灾陨份涣简稼竖堪倾糙蹈镣堪娶蘑唆窖渔韩渺责诛罐惊沿锤群蛇邓堡焙计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l以太网提
20、供的服务以太网提供的服务以太网提供的服务是不可靠的交付,即尽最大努力的以太网提供的服务是不可靠的交付,即尽最大努力的交付。交付。当目的站收到有差错的数据帧时就丢弃此帧,其他什当目的站收到有差错的数据帧时就丢弃此帧,其他什么也不做。差错的纠正由高层来决定。么也不做。差错的纠正由高层来决定。如果高层发现丢失了一些数据而进行重传,但以太网如果高层发现丢失了一些数据而进行重传,但以太网并不知道这是一个重传的帧,而是当作一个新的数据并不知道这是一个重传的帧,而是当作一个新的数据帧来发送。帧来发送。屑肥划草酝腹袒毁规闲辐匀户业褥彩污班呻康背僳绷坡恳附挂初块洞吼鲍计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.
21、2 以太网以太网l随机访问技术:随机访问技术:ALOHA协议协议定义:定义:控制多个用户共用一条信道的协议。控制多个用户共用一条信道的协议。由来:由来:70年代,年代,Norman Abramson设计了设计了ALOHA协议。协议。目的:目的:解决信道的动态分配,基本思想可用于任何无协调关系的解决信道的动态分配,基本思想可用于任何无协调关系的用户争用单一共享信道使用权的系统;用户争用单一共享信道使用权的系统;分类:分类:纯纯ALOHA协议和时隙协议和时隙ALOHA协议。协议。篱茅嘿炙局慢够盔难穴辱犯努惑砂詹吨腹烟搓歧粥鲍湿慷髓苞妮歉骗缉胁计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以
22、太网l纯纯ALOHA协议协议最原始的最原始的ALOHA。用于地面分组无线电系统。用于地面分组无线电系统。基本思想:基本思想:每个站可随时发送数据帧,然后监听信道看是否产每个站可随时发送数据帧,然后监听信道看是否产生冲突,若产生冲突,则等待一段随机的时间重发,生冲突,若产生冲突,则等待一段随机的时间重发,直到重传成功为止。直到重传成功为止。苫燕铂偿昆鸟幸啡贸们虏反沧素渣猛砧茶稽惫缔禁赁薛伯诗乔淌篡韧料凳计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l纯纯ALOHA协议协议帧发送成功的条件:帧发送成功的条件:设发送一帧所需时间为设发送一帧所需时间为T(帧时),且帧长固定。(帧时),且
23、帧长固定。必须在该帧发送前后各一段时间必须在该帧发送前后各一段时间T内(一共有内(一共有2T的时间的时间间隔)没有其它帧发送。间隔)没有其它帧发送。匹榨律敌斗活训锨诬盆济友糙蔬局熊啮磕剃芹爱致掉囚汛天帜创肚醉瓮地计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l纯纯ALOHA协议协议信道效率:信道效率:帧时:发送一个标准长度的帧所需的时间帧时:发送一个标准长度的帧所需的时间吞吐率吞吐率S:在帧时:在帧时T内成功发送的平均帧数。内成功发送的平均帧数。若若S=0,意味着信道上无成功数据帧传送;,意味着信道上无成功数据帧传送;若若S=1,意味着数据帧一个接一个传送,帧间无空隙。,意味着数
24、据帧一个接一个传送,帧间无空隙。若若S 1,意味着每个帧都冲突,意味着每个帧都冲突 所以吞吐率应为所以吞吐率应为 0S1网络负载网络负载G:在帧时:在帧时T内总共发送的平均帧数(包含发送内总共发送的平均帧数(包含发送成功和未成功)。显然:成功和未成功)。显然:G S。当轻负载(当轻负载(SS垒鉴亚它馋伟酪堪伴询癣虱媳妇箱矣茁障七踩溺违鳃休憋选绳推植掇纺房计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l纯纯ALOHA协议协议信道效率:信道效率:设在任一帧时内生成设在任一帧时内生成K帧(包括新帧和重发帧)的概率帧(包括新帧和重发帧)的概率服从泊松分布,服从泊松分布,则:生成则:生成0
25、帧的概率为帧的概率为 两个帧时内产生的平均帧数为两个帧时内产生的平均帧数为2G 即:即:,由于由于S=GP0,所以,所以S=Ge-2G驳叮囚橇糖瑟痕念局机羽印稍排钠弓迫着祥伯瓜环拒盗死慧炊碌及郡境丫计算机网络教学课件4计算机网络教学课件43.2 以太网以太网l纯纯ALOHA协议协议信道效率:信道效率:对于对于S=Ge-2G,得,得S=e-2G+Ge-2G(-2),并令其为,并令其为0 e-2G-2Ge-2G=0,推得,推得2G=1 当当G=0.5时,时,S有最大值,有最大值,S=1/(2e),S0.184 在纯在纯ALOHA中,其吞吐率最大为中,其吞吐率最大为0.184 沸棚瑟辟沫棠七伞辣瘫蹿
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