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二级复习资料第一章网络知识回顾第一部分网络技术1 1网络的分类11 1按物理范围分类：LAN 、MAN、WAN11 2按拓扑结构分类：总线型：结构简单，适用于小型、临时性的网络。容错性差。环形：常配合令牌环使用，安装相对简便，所需电缆较少。星形：最常见的局域网拓扑结构，容错性高，便于添加新设备。网络拓扑：网络中的每台主机都与网络中其他计算机直接相连。容错性最好，但成本高，安装复杂。11 3其他分类方式按通信方式分：广播网/非广播网按体系结构分：以太网/令牌环/Apple Talk网络按网络协议分：TCP/IP与IPX/SPX12 OSI参考模型12 1分层模型的优点l 分解复杂的网络操作l 便于功能模块的设计和开发l 为提供商提供标准接口，提高兼容性122 OSI参考模型各层的名称与作用应用层：用户接口表示层：数据如何表示及加密会话层：保持不同应用程序间的会话独立传输层：控制数据的传输（可靠/不可靠）传输错误纠正网络层：提供逻辑地址 路由选择数据链路层：LLC子层（802.2）：逻辑链路控制子层负责逻辑标识不同的协议类型和封装传输MAC子层（802.3）：介质访问控制子层负责在物理线路上传输数据，这是向下与物理层通信的数据链路层的部分功能。它定义如下功能：物理地址、拓扑结构、线控、出错通知、帧传输顺序和可选流控。物理层：规定电压、线缆和接口等物理链路所需的各种规范和特性的物理链路上传输比特。13 封装的过程封装过程（segmentpacketframebit）解封装过程（bitframepacjetsegment）1 4逻辑地址和物理地址物理地址：物理地址用来从物理上唯一的标识局域网上的每一台计算机。用来通常固化在网络接口卡（NIC）上的一片PROM中。虽然物理地址与物理层是相关的，但实际上，物理地址是由数据链路层处理的。这个地址还有许多其他的叫法：如MAC地址、硬件地址、烧录地址等。逻辑地址：与物理地址不同，逻辑地址通常是由软件定义而非固化在硬件上。因此逻辑地址的使用要比物理地址灵活的多，更适用于大规模的网络应用。最常见的逻辑地址的例子就是IP地址。15 单播/组播/广播单播（unicast address）：向单一网络地址的传送。广播（broadcast address）：在网络传输中，向所有连通的节点的传输方式。通常使用地址为全“1”的特殊地址，即广播地址。组播（multicast address）：有单个传输源，多个目的节点的传输方式。同广播相比，组播的目的地为网络中的一组节点，而非全部。小结：本章回顾了与网络相关的一些重要基本概念。介绍了4种主要的计算机网络分类和几种LAN的类型并举例了几种主要的拓扑结构。重点介绍了OSI模型的相关概念，以及数据在网络中传输的基本过程。了解逻辑地址和物理地址的概念和二者的关系，知道单播，广播和组播的概念。第二章通信基础知识21 数据通信基本概念211 通信子网计算机网络可以理解为由资源子网和通信子网两个子网组成。数据传输是通过通信子网的手段实现的。资源子网：各种网络资源（打印机、软件等）的集合。通信子网：负责整个网络的纯粹通信部分。即把消息从一台主机传输到另一台主机。信道：信号传输的通道，一条电缆中可以有多个信道。能传输模拟信号的信道称为模拟信道，能传输数字信号的信道称为数字信道。212 数据信号的表示方法模拟信号：信号值的变化（如电压或电流）在时间上是连续的。如声音。数字信号：信号值的变化是瞬间的，没有中间状态，也称离散信号。通常用一系列高频脉冲（方波信号）传递信息，这些信息代表二进制的1或0。数字信号同模拟信号的比较：数字信号可以提供较好的安全性、表示方式简单且不容易受干扰。模拟信号的优点是容易进行多路复用（将信号组合起来增加带宽）,且不容易受到长距离衰减的影响，因此它们可以更长距离的可靠传输。213 信号编码简单的说，信号编码是将输入信号的可能值用其他形式表示的一套规则。如在数字通信中，信号编码规则决定用什么电信号表示“1”或“0”。典型的编码方式有不归零码（NRZ）、曼彻斯特码等。22 数据通信类型基带传输：直接使用数字信号传输数据时，数字信号几乎要占用整个频带，终端设备把数字信号转换成脉冲电信号时，这个原始的电信号所固有的频带，称为基本频带、简称基带。在信道中直接传送基带信号时，称为基带传输。如从计算机到监视器、打印机等外设的信号就是基带传输的。大多数的局域网使用基带传输，如以太网、令牌环网。23 数据传输方式231 串行通信和并行通信并行通信：数据以成组的方式在多个并行信道上同时传输。并行传输非常普通，特别是用于两个短距离的设备之间。最常见的例子是计算机和外围设备的通信，如打印电缆。其他的例子还包括CPU、存储器模块和设备控制器之间的通信。串行通信：数据流以串行方式在一条信道上传输，即在一条线路上逐个的传送所有的比特。但这种传输方式给发送设备和接收设备增加了额外的复杂性。发送方必须明确比特发送的顺序。232 单工/半双工/全双工单工：信号只能在一个方向上传输，如电视广播。半双工：通信可以在两个方向上传输，但不能同时进行，如步话机。全双工：通信可以在双方向同时进行，如电话。233 异步传输和同步传输为了正确的解释信号，接收网络设备必须确切地知道信号应当何时测量，因此定时是至关重要的。在计算机网络中，定时因素叫位同步。设备可以使用同步或异步的方式对位进行同步处理。异步传输：异步传输在每个消息的开始有起始位，其后有停止位。实现容易，计时漂移不大，但速度慢，开销大。同步传输：同步传输的比特分组要大得多。它不是独立地发送每个字符，每个字符都有自己的开始位和停止位，而是把它们组合起来一起发送。我们称这些组合为数据帧，或简称为帧。数据帧包含一组同步字符，其作用类似于前面提到的开始位，但它还能确保接收方的采样速度和比特的到达速度保持一致，也就是使收发双方进入同步。234 多路复用多路复用是一种在同一时间、同一链路上发送不同信息流的方法。典型的多路复用技术有三种：频分多路复用（FDM）：多个信道可以在一个单独的线路上组合起来进行传输，每条信道被分配给不同的频率。时分多路复用（TDM）：将每个信号分解成短时隙，随后信号在交替的时隙中传输。波分复用（WDM）：用于光缆传输的网络，不同的信号被携载的不同的光的波长上。2 4 数据交换方式电路交换：电路交换是一种直接的交换方式，在需要通信的双方之间建立真实、专用的物理链路。如公共电话网。存储转发：存储转发方式又分为报文交换和分组交换。l 报分交换：不需要专用链路，转发过程中的每一个节点都将报文完整的存储，然后转发。时延较大。l 分组交换：也叫包交换，同报文交换相比，以标准的报文分组为单位进行交换传输。其中又分为数据报交换和虚电路交换。信元交换：ATM，是电路交换和分组交换技术的结合。小结：实现一个网络的连接总要通过各种通信手段，因此本章讲解了有关通信领域的一些基础知识和简单概念。第三章 以太局域网31 以太网的连接311 拓扑结构总线型l 所需的电缆较少l 价格便宜l 管理成本高，不易隔离故障点l 采用共享的访问机制，易造成网络拥塞早期以太网多使用总线型的拓扑结构，采用同轴缆作为传输介质，连接简单，通常在小规模的网络中不需要专用的网络设备，但由于它存在的固有缺陷，已经逐渐被以集线器和交换机为核心的星型网络所代替。星型l 管理方便l 容易扩展l 需要专用的网络设备作为网络的核心节点l 需要更多的网线l 对核心设备的可靠性要求高采用专用的网络设备（如集线器或交换机）作为核心节点，通过双绞线将局域网中的各台主机连接到核心节点上，这就形成了星型结构。星型网络虽然需要的线缆比总线型多，但布线和连接器比总线型的要便宜。此外，星型拓扑可以通过级联的方式很方便的将网络扩展到很大的规模，因此得到了广泛的应用，被绝大部分的以太网所采用。312 传输介质以太网可以采用多种连接介质，包括同轴缆、双绞线和光纤等。其中双绞线多用于从主机到集线器或交换机的连接，而光纤则主要用于交换机间的级联和交换机到路由器间的点到点链路上。同轴缆作为早期的主要连接介质已经逐渐趋于淘汰。不同传输介质的比较如下：介质同轴缆双绞线光纤标准10Base2/10Base510 BaseT/100 BaseTX100 BaseFX/1000 BaseLX最大传输距离200米/500米100米400米/550米拓扑总线型星型点对点带宽10M10M/100M/1000M100M/1000M连接器AUIRJ-45ST/CT313 接口的工作模式以太网卡可以工作在两种模式下：半双工和全双工。半双工：半双工传输模式实现以太网载波监听多路访问冲突检测。传统的共享LAN是在半双工下工作的，在同一时间只能传输单一方向的数据。当两个方向的数据同时传输时，就会产生冲突，这会降低以太网的效率。全双工：全双工传输是采用点对点连接，这种安排没有冲突，因为它们使用双绞线中两个独立的线路，这等于没有安装新的介质就提高了带宽。例如在上例的车站间又加了一条并行的铁轨，同时可有两列火车双向通行。在双全工模式下，冲突检测电路不可用，因此每个双全工连接只用一个端口，用于点对点连接。标准以太网的传输效率可达到5060的带宽，双全工在两个方向上都提供100的效率，半双工和全双工的区别：半双工全双工单向数据流双向数据流（仅点对点）可能出现冲突无冲突（冲突检测电路禁用）集线器连接连接到专用交换端口两端都需全双工支持32 以太网的工作原理以太网采用带冲突检测的载波帧听多路访问（CSMA/CD）机制。以太网中节点都可以看到在网络中发送的所有信息，因此，我们说以太网是一种广播网络。以太网的工作过程如下：当以太网中的一台主机要传输数据时，它将按如下步骤进行：1、帧听信道上收否有信号在传输。如果有的话，表明信道处于忙状态，就继续帧听，直到信道空闲为止。2、若没有帧听到任何信号，就传输数据3、传输的时候继续帧听，如发现冲突则执行退避算法，随机等待一段时间后，重新执行步骤1（当冲突发生时，涉及冲突的计算机会发送一个拥塞序列，以警告所有的节点）4、若未发现冲突则发送成功，计算机会返回到帧听信道状态。注意：每台计算机一次只允许发送一个包，所有计算机在试图再一次发送数据之前，必须在最近一次发送后等待9.6微秒（以10Mbps运行）。33 帧结构331 以太网帧的概述以太网的帧是数据链路层的封装，网络层的数据包被加上帧头和帧尾成为可以被数据链路层识别的数据帧（成帧）。虽然帧头和帧尾所用的字节数是固定不变的，但依被封装的数据包大小的不同，以太网的长度也在变化，其范围是641518字节（不算8字节的前导字）。332 典型帧结构Ethernet_主要包括两个硬件地址和一个两字节的类型域。类型域标识了创建封装在帧里的数据包所采用的协议。类型域是一个有效的指针，通过它，数据链路层就可以承载多个上层（网络层）协议。前导码目的地址源地址类型数据校验码86624615004目的地址（MAC）分为：0000.Cxx.xxxxIEEE分配厂家分配Ethernet_中所包含的字段·前导码同步码帧标志（71）·同步码：用来使局域网中的所有节点同步·帧标志：帧的起始标志·目的地址：接收端的MAC地址·源地址：发送端的MAC地址·类型：数据包的类型（上层协议的类型）·数据：被封装的数据包（461500字节）·校验码：检错缺点：没有标识帧长度的字段。原始的802.3原始的802.3帧是早期的NetWare网络的默认封装。它使用802.3的帧类型，但没有LLC域。同Ethernet_的区别：将类型域改为长度域，解决了原先存在的问题。前导码目的地址源地址长度数据校验码86624615004缺点：没有类型域，不能区分不同的上层协议。802.2SAP/SNAP为了区别802.3数据帧中所封装的数据类型，IEEE引入了802.2SAP和SNAP的标准。它们工作在数据链路层的LLC（逻辑链路控制）子层。通过在802.3帧的数据字段中划分出被称为服务访问点（SAP）的新区域解决了识别上层协议的问题，这就是802.2SAP。LLC标准包括两个服务访问点，源服务访问点（SSAP）和目标服务访问点（DSAP）。每个SAP只有一个字节长，而其中仅保留了6比特用于识别上层协议，所能标识的协议数有限。解决的方法是在802.2SAP的基础上又新添加了一个2字节长的类型域（同时将SAP的值置为AA），使其可以标识更多的上层协议类型。这就是802.2SNAP。802.2（SNAP）目的SAP AA源SAP AA控制03ID类型数据111or232381492802.2（SAP）目的SAP源SAP控制数据111or2431497802.3前导码目的地址源地址长度数据校验码34 冲突/冲突域冲突（Collision）：在以太网中，当两个数据帧同时被发到物理传输介质上，并完全或部分重叠时，就发生了数据冲突。当冲突发生时，物理网段上的数据都不再有效。冲突域：在同一个冲突域中的每一个节点都能收到所有被发送的帧。影响冲突产生的因素：冲突是影响以太网性能的重要因素，由于冲突的存在使得传统的以太网在负载超过40时，效率将明显下降。产生冲突的原因有很多，如同一冲突域中节点的数量越多，产生冲突的可能性就越大。此外，诸如数据分组的长度（以太网的最大帧长度为1518字节）、网络的直径等因素也会影响冲突的产生。因此，当以太网的规模增大时，就必须采取措施来控制冲突的扩散。通常的办法是使用网桥和交换机将网络分段，将一个大的冲突域划分为若干小冲突域。35 广播/广播域广播：在网络传输中，向所有连通的节点发送消息称为广播。广播域：网络中能接收任何一设备发出的广播帧的所有设备的集合。广播和广播域的区别：广播网络指网络中所有的节点都可以收到传输的数据帧，不管该帧是否是发给这些节点。非目的节点的主机虽然收到该数据帧但不做处理。广播是指由广播帧构成的数据流量，这些广播帧以广播地址（地址的每一位都为“1”）为目的地址，告之网络中所有的计算机接收此帧并处理它。36 共享式以太网共享式以太网的典型代表是使用10Base2/10Base5的总线型网络和以集线器（集线器）为核心的星型网络。在使用集线器的以太网中，集线器将很多以太网设备集中到一台中心设备上，这些设备都连接到集线器中的同一物理总线结构中。从本质上讲，以集线器为核心的以太网同原先的总线型以太网无根本区别。集线器的工作原理：集线器并不处理或检查其上的通信量，仅通过将一个端口接收的信号重复分发给其他端口来扩展物理介质。所有连接到集线器的设备共享同一介质，其结果是它们也共享同一冲突域、广播和带宽。因此集线器和它所连接的设备组成了一个单一的冲突域。如果一个节点发出一个广播信息，集线器会将这个广播传播给所有同它相连的节点，因此它也是一个单一的广播域。集线器的工作特点：集线器多用于小规模的以太网，由于集线器一般使用外接电源（有源），对其接收的信号有放大处理。在某些场合，集线器也被称为“多端口中继器”。集线器同中继器一样都是工作在物理层的网络设备。共享式以太网存在的弊端：由于所有的节点都接在同一冲突域中，不管一个帧从哪里来或到哪里去，所有的节点都能接受到这个帧。随着节点的增加，大量的冲突将导致网络性能急剧下降。而且集线器同时只能传输一个数据帧，这意味着集线器所有端口都要共享同一带宽。37 交换式以太网371 交换式结构在交换式以太网中，交换机根据收到的数据帧中的MAC地址决定数据帧应发向交换机的哪个端口。因为端口间的帧传输彼此屏蔽，因此节点就不担心自己发送的帧在通过交换机时是否会与其他节点发送的帧产生冲突。372 为什么要用交换式网络替代共享式网络·减少冲突：交换机将冲突隔绝在每一个端口（每个端口都是一个冲突域），避免了冲突的扩散。·提升带宽：接入交换机的每个节点都可以使用全部的带宽，而不是各个节点共享带宽。38 以太网交换机381 交换机的工作原理·交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。·交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。·如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称之为泛洪（flood）。·广播帧和组播帧向所有的端口转发。382 交换机的三个主要功能·学习：以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。·转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。·消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。383 交换机的工作特性·交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域。·交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内，也就是说，交换机不隔绝广播（唯一的例外是在配有VLAN的环境中）。·交换机依据帧头的信息进行转发，因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备。39 交换机的分类依照交换机处理帧的不同的操作模式，主要可分为两类。存储转发：交换机在转发之前必须接收整个帧，并进行检错，如无错误再将这一帧发向目的地址。帧通过交换机的转发时延随帧长度的不同而变化。直通式：交换机只要检查到帧头中所包含的目的地址就立即转发该帧，而无需等待帧全部的被接收，也不进行错误校验。由于以太网帧头的长度总是固定的，因此帧通过交换机的转发时延也保持不变。注意：直通式的转发速度大大快于存储转发模式，但可靠性要差一些，因为可能转发冲突帧或带CRC错误的帧。310 生成树协议3101 消除回路在由交换机构成的交换网络中通常设计有冗余链路和设备。这种设计的目的是防止一个点的失败导致整个网络功能的丢失。虽然冗余设计可能消除的单点失败问题，但也导致了交换回路的产生，它会导致以下问题。·广播风暴·同一帧的多份拷贝·不稳定的MAC地址表因此，在交换网络中必须有一个机制来阻止回路，而生成树协议（Spanning Tree Protocol）的作用正在于此。3102 生成树的工作原理生成树协议的国际标准是IEEE802.1b。运行生成树算法的网桥/交换机在规定的间隔（默认2秒）内通过网桥协议数据单元（BPDU）的组播帧与其他交换机交换配置信息，其工作的过程如下：·通过比较网桥优先级选取根网桥（给定广播域内只有一个根网桥）。·其余的非根网桥只有一个通向根交换机的端口称为根端口。·每个网段只有一个转发端口。·根交换机所有的连接端口均为转发端口。注意：生成树协议在交换机上一般是默认开启的，不经人工干预即可正常工作。但这种自动生成的方案可能导致数据传输的路径并非最优化。因此，可以通过人工设置网桥优先级的方法影响生成树的生成结果。3103 生成树的状态运行生成树协议的交换机上的端口，总是处于下面四个状态中的一个。在正常操作期间，端口处于转发或阻塞状态。当设备识别网络拓扑结构变化时，交换机自动进行状态转换，在这期间端口暂时处于监听和学习状态。阻塞：所有端口以阻塞状态启动以防止回路。由生成树确定哪个端口转换到转发状态，处于阻塞状态的端口不转发数据但可接受BPDU。监听：不转发，检测BPDU，（临时状态）。学习：不转发，学习MAC地址表（临时状态）。转发：端口能转送和接受数据。小知识：实际上，在真正使用交换机时还可能出现一种特殊的端口状态Disable状态。这是由于端口故障或由于错误的交换机配置而导致数据冲突造成的死锁状态。如果并非是端口故障的原因，我们可以通过交换机重启来解决这一问题。3104 生成树的重计算当网络的拓扑结构发生改变时，生成树协议重新计算，以生成新的生成树结构。当所有交换机的端口状态变为转发或阻塞时，意味着重新计算完毕。这种状态称为会聚（Convergence）。注意：在网络拓扑结构改变期间，设备直到生成树会聚才能进行通信，这可能会对某些应用产生影响，因此一般认为可以使生成树运行良好的交换网络，不应该超过七层。此外可以通过一些特殊的交换机技术加快会聚的时间。311 网桥网桥概述：依据帧地址进行转发的二层网络设备，可将数个局域网网段连接在一起。网桥可连接相同介质的网段也可访问不同介质的网段。网桥的主要作用是分割和减少冲突。它的工作原理同交换机类似，也是通过MAC地址表进行转发。因此，网桥同交换机没有本质的区别。在某些情况下，我们可以认为网桥就是交换机。但是网桥同交换机仍有一些细微的差别：网桥交换机主要基于软件实现转发主要基于硬件实现转发单个生成树多个生成树通常不超过16个端口可多至数百个端口一般用做网段互连可连PC或网段312 路由器的简单介绍什么是路由器：路由器是使用一种或者更多度量因素的网络设备，它决定网络通信能够通过的最佳路径。路由器依据网络层信息将数据包从一个网络前向转发到另一个网络。路由器的功能：·隔绝广播，划分广播域·通过路由选择算法决定最优路径·转发基于三层目的地址的数据包·其他功能313 虚拟局域网VLAN网桥/交换机的本质和功能是通过将网络分割成多个冲突域提供增强的网络服务，然而网桥/交换机仍是一个广播域，一个广播数据包可被网桥/交换机转发至全网。虽然OSI模型的第三层的路由器提供了广播域分段，但交换机也提供了一种称为VLAN的广播域分段方法。3131 什么是VLAN一个VLAN是跨越多个物理LAN网段的逻辑广播域，人们设计VLAN来为工作站提供独立的广播域，这些工作站是依据其功能、项目组或应用而不顾其用户的物理位置而逻辑分段的。一个VLAN一个广播域逻辑网段3132 VLAN的优点和安装特性VLAN的优点·安全性。一个VLAN里的广播帧不会扩散到其他VLAN中。·网络分段。将物理网段按需要划分成几个逻辑网段·灵活性。可将交换端口和连接用户逻辑的分成利益团体，例如以同一部门的工作人员，项目小组等多种用户组来分段。典型VLAN的安装特性·每一个逻辑网段像一个独立物理网段·VLAN能跨越多个交换机·由主干（Trunk）为多个VLAN运载通信量3133 VLAN如何操作·配置在交换机上的每一个VLAN都能执行地址学习、转发/过滤和消除回路机制，就像一个独立的物理网桥一样。VLAN可能包括几个端口·交换机通过将数据转发到与发起端口同一VLAN的目的端口实现VLAN。·通常一个端口只运载它所属VLAN的通信量。3134 VLAN的成员模式静态：分配给VLAN的端口由管理员静态（人工）配置。动态：动态VLAN可基于MAC地址、IP地址等识别其成员资格。当使用MAC地址时，通常的方式是用VLAN成员资格策略服务器（VMPS）支持动态VLAN。VMPS包括一个映射MAC地址到VLAN分配的数据库。当一个帧到达动态端口时，交换机根据帧的源地址查询VMPS，获取相应的VLAN分配。注意：虽然VLAN是在交换机上划分的，但交换机是二层网络设备，单一的有交换机构成的网络无法进行VLAN间通信的，解决这一问题的方法是使用三层的网络设备路由器。路由器可以转发不同VLAN间的数据包，就像它连接了几个真实的物理网段一样。这时我们称之为VLAN间路由。314 高速以太网3141 快速以太网快速以太网（Fast Ethernet）也就是我们常说的百兆以太网，它在保持帧格式、MAC（介质存取控制）机制和MTU（最大传送单元）质量的前提下，其速率比10BaseT的以太网增加了10倍。二者之间的相似性使得10BaseT以太网现有的应用程序和网络管理工具能够在快速以太网上使用。快速以太网是基于扩充的IEEE802.3标准。3142 千兆以太网千兆位以太网是一种新型高速局域网，它可以提供1Gbps的通信带宽，采用和传统10M、100M以太网同样的CSMA/CD协议、帧格式和帧长，因此可以实现在原有低速以太网基础上平滑、连续性的网络升级。只用于Point to Point，连接介质以光纤为主，最大传输距离已达到70km，可用于MAN的建设。由于千兆以太网采用了与传统以太网、快速以太网完全兼容的技术规范，因此千兆以太网除了继承传统以太局域网的优点外，还具有升级平滑、实施容易、性价比高和易管理等优点。千兆以太网技术适用于大中规模（几百至上千台电脑的网络）的园区网主干，从而实现千兆主干、百兆交换（或共享）到桌面的主流网络应用模式。小知识：千兆以太网的优势是同旧系统的兼容性好，价格相对便宜。在这也是千兆以太网在同ATM的竞争中获胜的主要原因。小结：本章介绍了当今居于主导地位的局域网技术以太网。以太网是建立在CSMA/CD机制上的广播型网络。冲突的产生是限制以太网性能的重要因素，早期的以太网设备如集线器是物理层设备，不能隔绝冲突扩散，限制了网络性能的提高。而交换机（网桥）做为一种能隔绝冲突的二层网络设备，极大的提高了以太网的性能。正逐渐替代集线器成为主流的以太网设备。然而交换机（网桥）对网络中的广播数据流量则不做任何限制，这也影响了网络的性能。通过在交换机上划分VLAN和采用三层的网络设备路由器解决了这一问题。以太网做为一种原理简单，便于实现同时又价格低廉的局域网技术已经成为业界的主流。而更高性能的快速以太网和千兆以太网的出现更使其成为最有前途的网络技术。第四章 令牌环与FDDI41 令牌环是如何工作的411 令牌环的由来令牌环技术由IBM在20世纪70年代发明，是第二个常用的LAN体系。它支持的速度有1、4或16Mbps。有一种称为“高速令牌环网”的新技术，它可以100Mbps运行。412 令牌环的工作过程每个节点均包含一个转发器，转发器从两条链路中的一条接收比特流然后通过另一条链路发送比特流。当数据流经过时，转发器通过简单的复制来接收帧。所有的工作站都以逻辑环的方式连接到网络中，环的访问由循环令牌帧控制。413 令牌传递的要素·在空闲的局域网上，3字节长的令牌总是不停的循环传递。·令牌类似于帧，区别在于令牌的第2字节第4位用来指示网络是否空闲，该位会影响令牌环上的介质访问控制。·3个优先级决定节点是否能捕获该令牌，如果令牌的优先级高于节点的待发送帧，则令牌继续传递。·一个节点只有在获得令牌控制权后才能发送帧。·后续节点转发此帧，直到它回到源节点。·同一时间只能有1帧在环中运行。42 令牌环的帧结构令牌环的帧同以太网有明显的不同SDACFCDASAINFOFCSEDFS帧头帧尾SD：起始界定符，表示帧开始。AC：访问控制字段，包括优先级位、帧听位和令牌位。FC：帧的控制字段，表示该帧是否包括上层信息。DA：目的地址，接收数据的节点（组）地址。SA：源地址，发送数据的节点地址。INFO：信息字段，包含高层数据。FCS：帧校验序列，纠错。ED：结束界定符，表示帧是否结束。FS：帧状态字段，表示接收节点是否已识别出该地址及是否已复制该帧。43 令牌环的结构与特点431 令牌环网络结构MAU：多站接入单元，是在令牌环网络中实现单个工作站互联的设备，也称为令牌环集线器。令牌环的网络结构在逻辑上是环型，但其物理结构则是星型。432 令牌环的特点·无冲突·在高负载环境下也特别稳定和有效·在同样的LAN中增加工作站的数量对令牌环的影响没有以太网的影响大。·价格相对昂贵。适用环境：令牌环LAN具有广泛的功能，如电气级的自恢复和自配置功能，因此令牌环对于要求可靠性和可预测响应时间的网络来说是一个不错的选择。因此，在诸如工厂生产系统和航线预定系统的网络中通常使用令牌环。44 FDDI光纤分布式数据接口（FDDI）。指的是传输距离达2公里，速率可达100Mbps，利用光纤电缆进行令牌传输的局域网络。FDDI发展于20世纪80年代早期，适用于构建各项指标要求比较严格的高数据流网络的主干网。FDDI可以以100M的速率传输数据，在单个网络中支持500个或更多节点。442 FDDI的主要特征双环结构：FDDI也是使用令牌传输方式来运转，但它使用两个环，一个是主环，另一个是次环（备份环）。在正常情况下，使用主环，而次环处于备用模式。当线路或节点出现故障时，中断或毁坏的节点两端的节点将两条链路连接起来成为一个更长的单环路网络，保证其他节点的通信正常进行。多消息发送：可在环上有多于一个的令牌同时传输数据。同步通信：在小流量时段内让出部分带宽，模拟“T1/T3”通信信道。45 LAN技术比较令牌环、FDDI同以太网的比较：以太网令牌环FDDI拓扑结构总线/星型环双环访问方法CDMA/CD令牌传输令牌传输速度10/100/10001/4/16/100100广播/非广播广播广播广播分组大小6415163215K324400自恢复否是否数据路径冗余否否是可预测响应时间否是是优先级否是是最长电缆是是是部署成本便宜中等贵适用环境大多数公司、教育机构、SOHO航空、银行、关键任务网络中等或大型网络的骨干技术小结：令牌环与FDDI网络虽然不如以太网那样占主导地位，但也凭借自身的特点在局域网中得到了广泛的应用。令牌环网中的工作站通过争夺在网络中循环传递的令牌获得在网络中传递数据的能力。令牌环网中不存在冲突的概念。因此同以太网相比，在重负荷的情况下以太网的性能急剧下降，而令牌环和FDDI网仍然可以提供很高的有效吞吐量。通过学习令牌帧的格式，我们可以看到令牌帧可以提供比以太帧更多的功能，但令牌环网的部署成本要比同性能的以太网高。这也是为什么令牌环不如以太网普及的一个原因。FDDI是一种100M光纤传输技术，也是使用令牌传输技术来运转。FDDI采用双环拓扑结构，包含两个方向相反的环，相关联的两个信道比单链路提供了更高的可靠性和可恢复性。FDDI经常用在要求苛刻、吞吐量大的网络中做高速主干网，为局域网的工作组提供连接。第五章 ATM局域网51 ATM介绍511 三种传输模式STM：同步传输模式PTM：分组传输模式ATM：异步传输模式512 ATM的特点·采用虚电路的面向连接的传输·交换设计·音频和视频流不会因大的数据组而延迟·ATM节点只在有数据的时候才会占有带宽513 ATM的工作过程·预先建立虚连接·不同的业务流量被切割成相同大小的信元，封装成统一的格式在网络中传输，并在传输终点重新聚合起来·初始化连接时协商QoS52 ATM体系结构·物理层物理媒介子层（PM）：物理介质子层提供比特传输能力，对比特定时和线路编码等方面作出了规定，并针对所采用的物理介质（如光纤、同轴电缆、双绞线等）定义其相应的特性。传输汇聚子层（TC）：传输会聚子层的主要功能是实现比特流和信元流之间的转换。·ATM层ATM层使用时分多路复用（TDM）技术提供信元的转发功能。ATM层却具有网络层协议的某些功能，如端到端虚电路连接、交换、路由选择。·ATM适配层（AAL）会聚子层(CS)：依据所支持的服务类型的不同，CS检测/纠正位错误，信元的丢失或误插，并且保持源和目的间的同步。拆拼子层(SAR)：SAR子层取决于发送数据还是接收数据来执行不同的功能。在发送端，SAR子层将高层的协议数据单元拆成若干48字节的单元，以填充到ATM信元的净载荷中。在接收端，SAR子层将ATM信元净荷域的内容重新组装成高层的协议数据单元。除了这3个主要协议层以外，参考模型还包括下列3个平面：·用户平面允许传输用户信息，包括物理层、ATM层和对应不同服务对象的AAL·控制平面负责呼叫控制和连接控制，与用户平面共享物理层、ATM层和AAL·管理平面包括层管理和平面管理。层管理负责ATM参考模型中各层的管理，平面管理负责各层之间的协同管理和整个网络的管理。522 ATM的头部信息信头由5个字节的内容组成，主要用来标明在异步时分复用上属于同一虚拟通路的信元，并完成适当的选路功能。具体来说，信头中包括这样一些内容，即：一般流量控制（GFC）；虚拟路径标识（VPI）；虚拟信道标识（VCI）；净荷类型标识（PTI）；信元丢失优先等级（CLP）；信头差错控制（HEC）。剩余的48字节的信息段则是净荷的数据。注意：ATM信元头有两种，分别是UNI和NNI。网络设备通过检查信元头来决定如何处理这个信元及将此信元送往何处。网络设备不检查信元载体，它只被看作是384bit的一个单元（48字节）。因此载体是由数据、语音或是视频bit中的哪一种组成无关重要。因此可在单一的网络上同时支持所有数据的传输，这是ATM的突出优点。另一方面，由于信元长度小，网络传输和交换速率快，所以ATM可以很好地实现语音、活动图象等对时延敏感地业务。523 VC与VPVC虚拟信道：源节点到目的节点的数据传输通道。VP虚拟路径：具有相同源节点和目的节点的VC的组合。524 ATM适配层（AAL）业务类型ATM层支持四种不同的业务类型，从A类到D类。每一种业务及其服务质量是根据下列3个参数定义的：·源节点和目的节点之间同步·比特率·连接模式AAL协议AAL提供多种协议，以满足传输不同类型数据流的需求。每一种AAL协议都包括特定的CS和SAR层。目前有4种AAL协议，即AAL1，AAL2，AAL3/4和AAL5。每一种AAL都对应不同的服务类型，这意味着每一种AAL协议所实现的功能依赖于用该协议支持的服务类型的需求，如表所示：A类B类C类D类AAL1AAL2AAL3/4,AAL5AAL553 ATM配置531 ATM网络接口UNI：用户网络接口 UNI（usernetwork i