《局域网和城域网》PPT课件.ppt

局域网和城域网局域网和城域网局域网特点为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目有限所有站点共享较高的总带宽（即较高的数据传输速率）较低的时延和较低的误码率10-810-12。能进行广播 局域网和城域网决定局域网特性的主要技术 局域网络的拓扑结构 用以传输数据的介质 用以共享媒体的介质访问控制方法 局域网-拓扑结构局域网传输介质同轴电缆、双绞线、光纤和无线介质。局域网传输介质局域网局域网协议物理层实现比特流的传输、信号、编码、介质、拓扑结构LLC、MAC 为了使数据链路层功能中与硬件有关的部分和与硬件无关的部分分开，使研制互连不同类型物理传输接口数据设备的费用降低。网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层逻辑链路控制逻辑链路控制 LLC媒体访问控制媒体访问控制 MAC 高层高层 OSI IEEE 802物理层物理层PHY局域网协议逻辑链路控制子层LLC：建立和释放数据链路层的逻辑连接提供与高层的接口差错控制流量控制介质访问控制子层MAC：将上层交来的数据封装成帧进行发送实现和维护MAC协议比特差错校验寻址LAN协议的上下层关系局域网帧结构MAC层负责检测错误并且丢弃有错误的MAC帧LLC层可能会记录那些成功传输的帧，并且重传那些错帧局域网协议IEEE802A 概述和体系结构 B 寻址、网络管理、网络互连及高层接口802.2 逻辑链路控制子层LLC802.3 以太网访问方法和物理层规范802.4 令牌总线网访问方法和物理层规范802.5 令牌环网访问方法和物理层规范802.6 城域网访问方法和物理层规范（DQDB）802.9 LAN-ISDN接口802.10 互操作LAN安全标准(SILS)802.11 无线局域网(Wireless LAN)802.12 优先级高速局域网100VG ANYLAN网802.14 交互式电视网（包括 cable modem)局域网协议CSMA/CDToken BusToken RingDQDBFDDI802.2 LLC数据链路层数据链路层 物理层物理层LLCMAC802.1D BridgeA 体体系系结结构构PHYEthernetEthernet和和70年代中期由Xerox Palo Alto Research Center(Bob Metcalfe)M，称为Ethernet（以太网）。经DEC,Intel and Xerox公司改进为10M标准(DIX 标准)。1985年定名为，即使用1坚持的CAMA/CD协议的LAN标准，数据率从1M到10M(现已发展到1000M)，支持多种传输媒体。Ethernet是指基带总线LAN。Ethernet和的帧格式不同。CSMA/CD载波监听、多址访问/冲突检测 由于总线上信息访问的随机性，信息冲突随时可能发生。为了减少和避免冲突，采用了监听机制，待测的总线空闲时在发送信息一个站要发送信息，首先需监听总线状态，即测试总线上是否有载波信号，以决定总线是否被占用，如空闲，则可发送数据，若总线忙，则等待一间隔后重新测试。坚持退避算法不坚持CSMA1-坚持CSMAP-坚持CSMA不坚持CSMA 1、假如总线空闲，则发送 2、假如总线忙，则等待一段随机时间，重复 1此算法利用重传时间的随机性减少冲突概率。缺点：信道利用率低1-坚持CSMA1、假如总线空，则发送2、假如总线忙，继续监听直至总线空闲，立即发送3、假如冲突发生，则等待一段随机时间，重复 11-坚持CSMA当站点要发送信息时，只要信道空闲，就立即发送，故信道利用率较高。缺点：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CSMA1、假如总线空，则以P概率发送，而已（1-P）概率延迟一个时间单位，时间单位等于最大传播延迟。2、假如总线忙，继续监听直至总线空，重复 13、假如发送被延迟一个时间单位，则重复1P-坚持CSMA概率P的选择假如介质忙，有N个站点有数据等待发送则当前发送完成时，有NP个站点企图发送数据当NP1，则产生冲突，所以应使其1当N P1，则线路利用率降低CSMA/CD退让算法二进制退让指数算法 对每个帧，当第一次发生冲突时，设置参数L=2 退让间隔取1L个时间片中的一个随机数 当帧重发产生冲突，则将L加倍 设置一个最大重发次数，超过这个次数，则不再重发并报告出错CSMA坚持和退避载波监听多址访问/冲突检测载波监听方法降低了冲突概率，但不能完全避免冲突。1、两个站点同时测试总线，同时传输信息帧2、当站点测试总线时，并未监测到信号，发送信息，引起冲突。载波监听多址访问/冲突检测冲突检测机构 在发送信息帧的站点，一面将信息比特流经发送器送至总线，一面经接收器从总线上将信息比特流接收下来，将发送的信息和接收进来的信息进行比较，如发生冲突，停止本次发送，并且准备重发。载波监听多址访问/冲突检测载波监听多址访问/冲突检测环网基本原理信息在环内单向、逐点传送，每经过一结点转发一次，每个结点都有地址识别能力，若地址相符，则接收信息，否则继续传送。环网基本原理环实际上并不是一个广播介质，而是不同的点到点链路组成的环，点到点链路有很多技术优势；各个站点是公平的，获得信道的时间有上限，避免冲突发生；环网基本原理ABDC站点站点干线耦合器干线耦合器单向环单向环 拓扑结构：点到点链路连接，构成闭合环拓扑结构：点到点链路连接，构成闭合环 传输媒体：屏蔽双绞线、光纤，速率传输媒体：屏蔽双绞线、光纤，速率1M、4M、16Mbps，最多站点数：最多站点数：250，信号采用曼彻斯特编码信号采用曼彻斯特编码环网-环接口环网基本原理环控制策略1、目的站收到信息帧后，立即将信息帧从环中除去。2、目的站收到信息帧后，继续发送信息帧至源站，由源站将信息从环中除去。环网基本原理为了识别地址（8、16）需要有足够的延迟。（第一种策略）在一个环节口内一般只需1位延迟 由接收站对信息帧的某一标志位置位，回送到源站最为应答。允许多点广播。浪费了环的频带。（第二种策略）环网基本原理主要特点：1、只有一条环路，信息单向流动，无路经选择问题，易实现广播式发送。2、环路是一个含有源部件的信道，每个中继转发器具有放大整形作用，负载能力强，覆盖面积大。3、信道访问的控制技术简单，消除了拥塞问题。4、可使用多种传输介质。环网介质访问方法令牌环介质访问控制开槽环时隙介质访问控制寄存器插入环介质访问控制令牌环（Token Ring）工作原理 使用一个令牌沿环循环，当各站都没有数据帧发送时，令牌的形式为01111111，称空令牌；当一个站要发送数据帧时，需等待空令牌到达，然后将其改为忙令牌，即为01111110，紧跟着忙令牌之后，该站把数据帧发送到环上。发送的数据帧在环上循环一周后回到发送站，发送站将该帧从环上移去，同时将忙令牌改为空令牌，传至后面的站，使之获得发送帧的令牌。光纤分布数据接口（FDDI）作为园区中的主干网或城域网，拓扑结构为环形，采用光纤为传输介质，数据传输速率很高。是物理层和数据链路层标准，规定了光纤传输介质、光信号收发器、信号传输速率和编码、介质访问控制协议、帧格式、网络拓扑结构等规范。光纤分布数据接口（FDDI）FDDI采用双环结构，FDDI的访问控制方法与令牌环网类似，采用令牌传递，但它与标准的令牌传递又有不同。主要在于F D D I使用定时的令牌访问方法。FDDI令牌沿网络环路从一个结点向另一个结点移动。如果某结点不需要传输数据，FDDI将获取令牌并将其发送到下一个结点中。如果处理令牌的结点需要传输，那么在指定的称为目标令牌循环时间(Target Token Rotation Time，TTRT)的时间内，它可以按照用户的需求来发送尽可能多的帧。因为F D D I采用的是定时的令牌方法，所以在给定时间中，来自多个结点的多个帧可能都在网络上，为用户提供高容量的通信。光纤分布数据接口（FDDI）FDDI数据编码 采用一种新的数据编码技术，称为4b/5b编码。光纤分布数据接口（FDDI）FDDI数据编码 为了得到同步信号，采用二级编码方式。先按4b/5b编码，然后再按到相的不归零制（NRZI）进行编码。光纤分布数据接口（FDDI）时钟同步 时钟偏移 信号在光纤线媒体中传输时，接收端从接收的跳变信号中分离出时钟，这种时钟的频率会出现偏移 分布式时钟方案 在每个站点设独立的时钟和弹性缓冲区，进入缓冲区的信号用从接收信号中分离出来的时钟同步，而缓冲区输出则用该站的固定频率时钟。光纤分布数据接口（FDDI）FDDI可靠性1、站的旁路 当站点发生故障或关电时，光信号经旁路开关旁路，保证环路畅通。2、双环 采用双环结构，可以使任何一结点或中继战发生故障时重新配置，以保证环网正常进行。3、连线集中器 采用星、环形拓扑结构，需使用连线集中器。光纤分布数据接口（FDDI）FDDI的主要性能指标分布式队列双总线DQDB用于城域网MAN，提供数据、语音和图象等综合服务，同时支持电路交换和分组交换，数据率为34155Mbps。分布式队列双总线DQDB目的计算机在发送者右方时使用上方总线，反之，则使用下方总线。常用共享介质局域网传统的共享介质的局域网 以太网常用共享介质局域网常规以太网10BASE-T 传输介质为非屏蔽双绞线 通常使用RJ45连接器 采用星型结构 半双工模式 CSMA/CD协议常用共享介质局域网高速以太网FastEthernet（100BASE-T）众多厂家支持，60个以上领先厂商支持 10BASE-T升级容易，应用软件保持不变 支持15类双绞线，支持光缆常用共享介质局域网100VG-AnyLan HP、AT&T公司的百兆网解决方案 4对3、4、5类双绞线 请求优先权的中央控制存取技术常用共享介质局域网FDDI、CDDI、FDDI、FFOL 基于共享介质原理 采用类似于TokenRing的体系结构 速率为100Mbps，FFOL更高 采用光缆、五类UDP 采用双环结构交换式局域网 Switched LAN交换式网络对站点提供独占的连接高带宽和灵活的接口速度逻辑网络易于管理交换式局域网 Switched LAN直通和存储转发 直通 接收到一个帧的目的地址，马上决定转发的目的端口，并且开始转发。降低了传输延迟，但不能进行校验交换式局域网 Switched LAN存储转发 等待全部数据都接收后，在进行处理，包括校验、转发等。传播延迟大自适应交换机 网络误码率低采用直通 网络误码率高采用存储转发虚拟网络VLAN用户处于不同的物理段上，对用户看来好像同一个物理网络逻辑网络不受物理位置的限制10Base510Base5