【教学课件】第4章局域网技术.ppt

第第4章章 局域网技术局域网技术 本章在讨论共享介质局域网、交换局域网、高速本章在讨论共享介质局域网、交换局域网、高速局域网、无线局域网、虚拟局域网的基础上，对局域网、无线局域网、虚拟局域网的基础上，对局域网的各种组网方法进行系统介绍。局域网的各种组网方法进行系统介绍。4.1 局域网概述局域网概述4.2 局域网体系结构局域网体系结构4.3 局域网介质访问控制方法局域网介质访问控制方法4.4 局域网传输设备与组网技术局域网传输设备与组网技术4.5 高速局域网技术高速局域网技术4.6 交换局域网技术交换局域网技术4.7 无线局域网技术无线局域网技术4.8 虚拟局域网技术虚拟局域网技术 14.1 局域网概述局域网概述1.局域网的产生和发展局域网的产生和发展 仅提供通信功能仅提供通信功能。按。按OSI模型的协议层角度看，它模型的协议层角度看，它仅包含仅包含 低两层（低两层（物理层和数据链路层物理层和数据链路层）的功能；）的功能；局域网局域网：（Local Area Network，LAN）将较小地理区域内的各种数据通信设备连接在一起的通信将较小地理区域内的各种数据通信设备连接在一起的通信网络。具有网络。具有3个基本属性：个基本属性：网路连接的是网路连接的是广义广义上的上的数据通信设备数据通信设备，即工作站、服务器、，即工作站、服务器、大、中、小型计算机、终端设备及各种外围设备；大、中、小型计算机、终端设备及各种外围设备；传输距离有限传输距离有限，从一个办公室、一幢大楼，到几公里的地理，从一个办公室、一幢大楼，到几公里的地理 范围，网络范围，网络覆盖范围小覆盖范围小。21.局域网的产生和发展局域网的产生和发展4.1 局域网概述 20世纪世纪80年代，局域网发展的十年；年代，局域网发展的十年；20世纪世纪90年代，局域网技术变革的十年。年代，局域网技术变革的十年。1972年，年，Bell公司提出了两种环形局域网技术；公司提出了两种环形局域网技术；1973年，年，Bob Metcalfe和和DavidBoggs发明了以太网；发明了以太网；由由Xerox公司首先实现与应用，传输速度仅公司首先实现与应用，传输速度仅2.94Mbit/s；1980年，年，DEC公司、公司、Intel公司、公司、Xerox公司共同制定公司共同制定10Mbit/s 以太网标准，即以太网标准，即Ethernet1.0；1981年，年，IEEE成立局域网标准化工作委员会；成立局域网标准化工作委员会；1985年，提出光纤分布式数据接口标准和令牌环网标准；年，提出光纤分布式数据接口标准和令牌环网标准；1995年，通过年，通过100Base-T快速以太网标准；快速以太网标准；交换局域网、交换局域网、ATM、千兆以太网相继出现。、千兆以太网相继出现。32.局域网的通信机制局域网的通信机制4.1 局域网概述共享介质局域网共享介质局域网：（：（Shared LAN）Ethernet、Token Bus、Token Ring和和FDDI，以及在此基础，以及在此基础上发展的上发展的Fast Ethernet、Fast Token Ring和和FDDI。交换局域网交换局域网：（：（Switdhed LAN）Switdhed Ethernet 和和 ATM LANFDDI，以及在此基础上，以及在此基础上发展的虚拟局域网（发展的虚拟局域网（VLAN）。）。43.局域网的特性局域网的特性4.1 局域网概述 涉及涉及拓扑结构拓扑结构、传输介质传输介质和和介质访问控制方法介质访问控制方法 3项技术，项技术，它们在很大程度上决定了传输信息的形式、通信速率和效率、它们在很大程度上决定了传输信息的形式、通信速率和效率、信道容量以及网络所支持的应用服务类型。信道容量以及网络所支持的应用服务类型。按拓扑结构按拓扑结构星形星形总线型总线型环形环形树形树形按传输介质按传输介质双绞线双绞线同轴电缆同轴电缆光缆光缆无线电无线电激光激光红外线红外线卫星卫星按介质访问控制按介质访问控制 CSMATokenRingFDDI局域网主要特性局域网主要特性54.1 局域网概述匹配电阻匹配电阻（b）环形网）环形网集线器集线器（a）星形网）星形网（c）总线网）总线网（d）树形网）树形网T形头形头拓扑结构拓扑结构：总线型、环型与星型总线型、环型与星型64.1 局域网概述物理结构物理结构与与逻辑结构逻辑结构：总线型总线型Ethernet在物理上是星形的，但逻辑上属总线型；在物理上是星形的，但逻辑上属总线型；IBM令牌环在物理上为星形结构，但逻辑上属环形；令牌环在物理上为星形结构，但逻辑上属环形；普通共享方式的局域网在逻辑上中不存在星形拓扑普通共享方式的局域网在逻辑上中不存在星形拓扑；交换局域网中才有物理结构与逻辑结构统一的星形拓扑构型。交换局域网中才有物理结构与逻辑结构统一的星形拓扑构型。共享介质方式中最常用的方法为：共享介质方式中最常用的方法为：载波监听多路访问载波监听多路访问/冲突检测冲突检测（CSMA/CD）、）、令牌环令牌环（Token Ring）和）和令牌总线令牌总线（Token Bus）。）。在共享介质方式中，必须解决多个节点利用公共传输介质在共享介质方式中，必须解决多个节点利用公共传输介质 发送和接收数据的方法，即谁发送数据、发送时有无冲突、发送和接收数据的方法，即谁发送数据、发送时有无冲突、出现冲突怎么办的问题；出现冲突怎么办的问题；介质访问控制方法介质访问控制方法：（Medium Access Control，MAC）74.局域网的特点局域网的特点4.1 局域网概述 为一个单位所拥有；为一个单位所拥有；所有站共享较高的总带宽；所有站共享较高的总带宽；较低的时延和较低的误码率；较低的时延和较低的误码率；各站为平等关系，而不是主从关系；各站为平等关系，而不是主从关系；能进行广播；能进行广播；能方便地共享外设主机软件数据库；能方便地共享外设主机软件数据库；便于系统扩展；便于系统扩展；提高系统的可靠性和可用性；提高系统的可靠性和可用性；响应速度快；响应速度快；各设备的位置可灵活调整和改变。各设备的位置可灵活调整和改变。84.2 局域网的体系结构局域网的体系结构1.局域网参考模型局域网参考模型 3层；对应层；对应OSI的最低两层；的最低两层；LLC子层完成与介质无关的链路子层完成与介质无关的链路 层功能，层功能，MAC子层完成与依赖于介质的介质访问控制功能。子层完成与依赖于介质的介质访问控制功能。IEEE 802参考模型参考模型的范围的范围物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层()()()介质访问控制介质访问控制 MAC逻辑链路控制逻辑链路控制LLC物物 理理 层层传输媒体传输媒体逻辑链路控制逻辑链路控制 LLC服务访问点服务访问点SAPIEEE 802参考模型参考模型OSI参考模型参考模型共性共性个性个性由由NOS实现实现94.2 局域网的体系结构2.IEEE802 局域网标准局域网标准IEEE 802 各分委会结构关系各分委会结构关系与局域网标准与局域网标准802.10 可互操作的局域网的安全可互操作的局域网的安全IEEE 802标准标准ISO/OSI802.1A管理管理802.1B综述及体系结构综述及体系结构802.3 CSMA/CDMAC物理层物理层802.2 逻辑链路控制（逻辑链路控制（LLC）802.4 令牌总线令牌总线MAC物理层物理层802.5 令牌环令牌环MAC物理层物理层802.6 NANMAC物理层物理层802.9 语音数据语音数据综合综合局域网局域网802.11 无线无线局域网局域网802.12 高速高速局域网局域网网络层网络层数据数据链路层链路层物理层物理层802.7 宽带技术宽带技术802.8 光纤技术光纤技术102.IEEE802 局域网标准局域网标准 IEEE 802.1 局域网概述、体系结构、网络管理与互联局域网概述、体系结构、网络管理与互联 IEEE 802.1A：概述和系统结构；：概述和系统结构；IEEE 802.1B：网络管理与网络互联；：网络管理与网络互联；IEEE 802.1D：生成树（：生成树（Spanning Tree）标准；）标准；IEEE 802.1G：扩展的生成树标准；：扩展的生成树标准；IEEE 802.1P：服务质量、优先级排队标准；：服务质量、优先级排队标准；IEEE 802.1Q：虚拟网标准虚拟网标准。IEEE 802.2 逻辑链路控制子层逻辑链路控制子层 定义定义LLC向高层提供的面向连接和无连接服务与协议。向高层提供的面向连接和无连接服务与协议。包含包含IEEE 802.1aIEEE 802.2h；又称又称 ISO 802-2和和ANSI Std 802.2。4.2 局域网的体系结构112.IEEE802 局域网标准局域网标准 IEEE 802.3 CSMA/CD介质访问控制方法和物理层规范介质访问控制方法和物理层规范 包含包含MAC子层和物理层两部分，但子层和物理层两部分，但CSMA/CD是其核心协议；是其核心协议；体系结构为四部分：体系结构为四部分：MAC服务规范；服务规范；MAC协议、与媒体协议、与媒体 无关的物理规范和与媒体有关的物理规范；无关的物理规范和与媒体有关的物理规范；又称又称 ISO/IEC 8802-3和和ANSI Std 802.3；IEEE 802.3：物理层定义了物理层定义了 4 种介质种介质（10Base-5、10Base-2、10Base-F和和10Base-T）的的10Mbit/s 以太网规范以太网规范；IEEE 802.3u：100Mbit/s快速以太网标准，已并入快速以太网标准，已并入802.3中；中；IEEE 802.3z：光纤介质千兆以太网标准；：光纤介质千兆以太网标准；IEEE 802.3ab：5类非屏蔽双绞线介质千兆以太网标准；类非屏蔽双绞线介质千兆以太网标准；主要系列标准主要系列标准：IEEE 802.3ae：万兆以太网标准。：万兆以太网标准。4.2 局域网的体系结构122.IEEE802 局域网标准局域网标准 IEEE 802.4 令牌总线令牌总线（Token Passing Bus）定义令牌总线介质访问控制标准和物理层规范。定义令牌总线介质访问控制标准和物理层规范。五部分：五部分：MAC服务规范；服务规范；MAC协议、物理层服务规范、协议、物理层服务规范、物理层实体规范、媒体规范；物理层实体规范、媒体规范；又称又称 ISO/IEC 8802-4和和ANSI Std 802.4。IEEE 802.5 令环牌令环牌（Token Ring）定义令环牌介质访问控制标准和物理层规范。定义令环牌介质访问控制标准和物理层规范。五部分：五部分：MAC服务规范；服务规范；MAC协议、物理层实体规范、站协议、物理层实体规范、站 连接规范；连接规范；Token Ring协议是协议是IEEE 802.5的核心，故简称令牌环标准；的核心，故简称令牌环标准；基于令牌环网络规范，基于令牌环网络规范，FDDI的的MAC子层也采用子层也采用IEEE 802.5 协议，但部分细节略有区别。协议，但部分细节略有区别。4.2 局域网的体系结构132.IEEE802 局域网标准局域网标准 IEEE 802.6 城域网介质访问和物理规范城域网介质访问和物理规范 定义城域网的分布式队列总线（定义城域网的分布式队列总线（DQDB）介质访问控制标准）介质访问控制标准和物理层规范。和物理层规范。IEEE 802.11 无线局域网介质访问控制标准和物理层规范无线局域网介质访问控制标准和物理层规范 IEEE 802.11a：频段频段5GHz、速率、速率54Mbit/s无线局域网标准；无线局域网标准；主要系列标准主要系列标准：IEEE 802.11b：2.4GHz、11Mbit/s无线局域网标准；无线局域网标准；IEEE 802.11g：2.4GHz、54Mbit/s无线局域网标准。无线局域网标准。IEEE 802.12 100VG-AnyLAN快速局域网介质访问方法快速局域网介质访问方法 和物理层规范和物理层规范 定义定义100VG-AnyLAN的按需优先（的按需优先（Demand Priority）介质）介质 访问控制方法和物理层规范。访问控制方法和物理层规范。4.2 局域网的体系结构142.IEEE802 局域网标准局域网标准 其他其他 IEEE 802.7：宽带技术咨询和物理层课题与建议实施；：宽带技术咨询和物理层课题与建议实施；IEEE 802.8：光纤技术咨询和物理层课题：光纤技术咨询和物理层课题FDDI；IEEE 802.9：综合声音：综合声音/数据服务的访问方法和物理层规范；数据服务的访问方法和物理层规范；IEEE 802.10：安全与加密访问方法和物理层规范；：安全与加密访问方法和物理层规范；IEEE 802.14：交互式电视网（：交互式电视网（Cable Modem）；）；IEEE 802.15：无线个人局域网（：无线个人局域网（WPAN）的）的MAC子层和子层和 物理层规范物理层规范FDDI；IEEE 802.16：宽带无线局域网标准规范；：宽带无线局域网标准规范；IEEE 802.17：弹性分组环（：弹性分组环（RPR）标准。）标准。4.2 局域网的体系结构154.3 局域网介质访问控制方法局域网介质访问控制方法1.以太网以太网CSMA/CD与与IEEE 802.3 传统局域网采用了传统局域网采用了共享介质共享介质的工作方式；的工作方式；应用最广泛的局域网：基带总线型局域网应用最广泛的局域网：基带总线型局域网 以太网；以太网；普遍采用的介质访问控制方法主要有三种：普遍采用的介质访问控制方法主要有三种：带有冲突检测的载波侦听多路访问方法（带有冲突检测的载波侦听多路访问方法（CSMA/CD）、）、令牌总线方法（令牌总线方法（Token Bus）、令牌环方法（）、令牌环方法（Token Ring）。）。以太网的核心技术：以太网的核心技术：随机随机争用争用型介质访问控制方法，即型介质访问控制方法，即 带有冲突检测的载波侦听多路访问（带有冲突检测的载波侦听多路访问（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，CSMA/CD）方法；）方法；解决多节点如何争用和由谁使用一个广播型的共享传输通道。解决多节点如何争用和由谁使用一个广播型的共享传输通道。164.3 局域网介质访问控制方法1.以太网以太网CSMA/CD与与IEEE 802.3冲突现象冲突现象：总线上的出现混合信息（即冲突、也称碰撞）的现象。由于总线上的出现混合信息（即冲突、也称碰撞）的现象。由于总线共享，节点信息若随机发送，冲突现象是不可避免的。总线共享，节点信息若随机发送，冲突现象是不可避免的。仅一个节点发送时，就可以发送成功（无冲突）仅一个节点发送时，就可以发送成功（无冲突）当两个节点同时发送信息混合，目标节点无法辨认，则发送失败（冲突）当两个节点同时发送信息混合，目标节点无法辨认，则发送失败（冲突）17 ALOHA网的信息网的信息 发送完全独立，无论发送完全独立，无论 信道是否被占用，发信道是否被占用，发 送端发完一信包后，送端发完一信包后，等待接收端发回确认等待接收端发回确认信息，在规定的时间内得不到确认就重发。信息，在规定的时间内得不到确认就重发。4.3 局域网介质访问控制方法1.以太网以太网CSMA/CD与与IEEE 802.3CSMA/CD的由来的由来：纯：纯ALOHA方式方式 CSMA/CD最早起源于美国的最早起源于美国的ALOHA网；网；当信道被占用，并当信道被占用，并有另一节点也发送数有另一节点也发送数据时就会发生冲突，据时就会发生冲突，两个信包就被放弃，两个信包就被放弃，此乃此乃纯纯ALOHA方式方式。接收端根据信包地址及校验判断是否应该接收以及信包是否正确，检测无误接收端根据信包地址及校验判断是否应该接收以及信包是否正确，检测无误后则发确认信息，如果有错则不接收。后则发确认信息，如果有错则不接收。184.3 局域网介质访问控制方法CSMA/CD的由来的由来：载波：载波监听监听多点访问多点访问CSMA技术技术 工作原理工作原理：发送前监听。每个站点在发送数据之前要监听：发送前监听。每个站点在发送数据之前要监听 信道上是否有数据在传送。若有，则此站不能发送，需等待信道上是否有数据在传送。若有，则此站不能发送，需等待 一段时间后重试。一段时间后重试。监听策略监听策略：1)非坚持非坚持CSMA：一旦监听到信道忙，就不再监听；延迟：一旦监听到信道忙，就不再监听；延迟 一个随机时间后再次监听。一个随机时间后再次监听。2)坚持坚持CSMA：监听到信道忙时，仍继续监听直至信道空闲。：监听到信道忙时，仍继续监听直至信道空闲。1-坚持坚持CSMA 一听到信道空闲就立即发送数据；一听到信道空闲就立即发送数据；p-坚持坚持CSMA 听到信道空闲时，以概率听到信道空闲时，以概率p发送数据发送数据 （以概率（以概率1-p延迟一段时间后再发送）。延迟一段时间后再发送）。CSMA技术技术不能解决发送中出现的冲突现象不能解决发送中出现的冲突现象。1.以太网以太网CSMA/CD与与IEEE 802.3194.3 局域网介质访问控制方法 CSMA/CD发送过程发送过程 两个组成部分：两个组成部分：载波监听载波监听总线、总线总线、总线冲突检验冲突检验载波监听总线载波监听总线：要发送信息的各节点在发送信息前监听总线，即检测总线要发送信息的各节点在发送信息前监听总线，即检测总线是否空闲；是否空闲；已启动发送的节点已启动发送的节点，边发送边监听边发送边监听；若若总线空闲总线空闲，即没有检测到总线上有信息在传输，则本节点，即没有检测到总线上有信息在传输，则本节点 启动发送启动发送；若若总线忙总线忙，即总线上有信息在传输，则本节点，即总线上有信息在传输，则本节点不不可启动可启动发送发送，需需等等待待总线空闲总线空闲时才能再启动发送；时才能再启动发送；某节点一旦启动发送，还要继续对总线监听一段时间（某节点一旦启动发送，还要继续对总线监听一段时间（2 t），），即即边发送边监听边发送边监听，以判断总线上是否存在冲突；，以判断总线上是否存在冲突；信号最大延迟时间信号最大延迟时间1.以太网以太网CSMA/CD与与IEEE 802.3204.3 局域网介质访问控制方法 CSMA/CD发送过程发送过程 两个组成部分：两个组成部分：载波监听载波监听总线、总线总线、总线冲突检验冲突检验总线冲突检验总线冲突检验：启动发送的节点监听总线，通过比较总线上的信息与本节点启动发送的节点监听总线，通过比较总线上的信息与本节点发送信息是否一致来判断有无冲突，并作不同处理；发送信息是否一致来判断有无冲突，并作不同处理；若总线上信息与本节点发送若总线上信息与本节点发送信息一致信息一致，表明该节点此次，表明该节点此次抢占抢占 总线总线成功成功，继续发送继续发送信息至结束；信息至结束；若总线上信息与本节点发送信息若总线上信息与本节点发送信息不一致不一致，则表明，则表明有冲突有冲突，此，此 抢占未成功，抢占未成功，要停止发送要停止发送；本节点本节点发送发送一串短的一串短的阻塞信号阻塞信号，加强冲突，然后，加强冲突，然后停发停发；等等待待 一一个个随机周期随机周期（按一定算法计算）后（按一定算法计算）后再尝试再尝试发送；发送；1.以太网以太网CSMA/CD与与IEEE 802.3214.3 局域网介质访问控制方法 CSMA/CD发送过程发送过程 两个组成部分：两个组成部分：载波监听载波监听总线、总线总线、总线冲突检验冲突检验阻塞信号阻塞信号：由检测到冲突的节点发出，由检测到冲突的节点发出，通知其他节点通知其他节点避避免卷入冲突；免卷入冲突；是一种有效方法；是一种有效方法；退避处理退避处理：检测到冲突的节点在等待一段随机时间再重传的处理方法，检测到冲突的节点在等待一段随机时间再重传的处理方法，以减少再次发生冲突的可能性。将计算随机时间的方法称之为以减少再次发生冲突的可能性。将计算随机时间的方法称之为退避算法退避算法。1.以太网以太网CSMA/CD与与IEEE 802.3224.3 局域网介质访问控制方法 CSMA/CD发送过程发送过程发送流程发送流程：媒体忙？媒体忙？发送帧发送帧碰撞？碰撞？发送完？发送完？发送发送JamJamN16?N16?YesYesNoNoNoNoYesYes发送成功发送成功YesYes发送失败发送失败NoNo延迟随机时间延迟随机时间NoNoYesYes发送帧发送帧碰撞次数碰撞次数N+N+发送流程概括：发送流程概括：先听后发先听后发 边听边发边听边发 冲突停止冲突停止 随机延迟后重发随机延迟后重发1.以太网以太网CSMA/CD与与IEEE 802.3234.3 局域网介质访问控制方法 CSMA/CD发送过程发送过程注意注意：尽管采用载波侦听比随机发送减少了冲突，但完全避免冲突尽管采用载波侦听比随机发送减少了冲突，但完全避免冲突 是不可能的。下面情况仍然可能会产生冲突：是不可能的。下面情况仍然可能会产生冲突：1)两个节点同时侦听总线时，当听到总线空闲时，它们可能两个节点同时侦听总线时，当听到总线空闲时，它们可能 同时发送信息，此时会产生冲突；同时发送信息，此时会产生冲突；2)当一个节点侦听总线空闲时，由于总线较长，信息传送当一个节点侦听总线空闲时，由于总线较长，信息传送 需要一定的时间，可能另一节点正在发送信息。需要一定的时间，可能另一节点正在发送信息。1.以太网以太网CSMA/CD与与IEEE 802.3244.3 局域网介质访问控制方法 CSMA/CD接收过程接收过程 网上每个节点均在监听总线，如有信息传输则接收信息，网上每个节点均在监听总线，如有信息传输则接收信息，得到得到MAC帧；帧；分析和判断帧中的接收地址，如接收地址为本地地址，则分析和判断帧中的接收地址，如接收地址为本地地址，则 复制接收该帧；否则，简单丢弃该帧；复制接收该帧；否则，简单丢弃该帧；对于具有组地址或广播地址的数据帧，同时可被多个节点对于具有组地址或广播地址的数据帧，同时可被多个节点 复制和接收。复制和接收。CSMA/CD特点特点：各节点平等竞争传输介质，实现算法简单；网络维护方便、各节点平等竞争传输介质，实现算法简单；网络维护方便、节点删减容易；负载较少时可节点删减容易；负载较少时可“立即立即”获得访问权，效率较高；获得访问权，效率较高；无法满足优先权需求；负载重时易冲突，传输效率及有效带无法满足优先权需求；负载重时易冲突，传输效率及有效带宽大为降低，因不确定等待时间和延迟会产生严重问题。宽大为降低，因不确定等待时间和延迟会产生严重问题。1.以太网以太网CSMA/CD与与IEEE 802.3254.3 局域网介质访问控制方法 IEEE 802.3 体系结构与功能实现体系结构与功能实现 物理层物理层电缆电缆连接器连接器收发器收发器AUI电缆电缆网卡网卡站接口站接口数据封装数据封装/解封（解封（MAC 帧）帧）链路管理（链路管理（CSMA/CD协议）协议）曼彻斯特编码曼彻斯特编码/译码译码发送发送/接收接收MACLLC1.以太网以太网CSMA/CD与与IEEE 802.3264.3 局域网介质访问控制方法2.Token Ring与与IEEE 802.5 Token Ring 令牌环控制技术始于令牌环控制技术始于1969年年Bell研究室的研究室的Newhall环网，以环网，以IBM的的Token Ring最有影响，并成为最有影响，并成为IEEE 802.5标准的模板。标准的模板。令牌令牌（Token）：特殊帧（特殊帧（3B），用于控制网络站点的发送权；），用于控制网络站点的发送权；只有抓住令牌的站点才能发送数据；只有抓住令牌的站点才能发送数据；只有一张，一次仅一个站点发送，只有一张，一次仅一个站点发送，属属无争用型无争用型控制方法；控制方法；沿物理环沿物理环单向逐站循环单向逐站循环传送；传送；令牌中有一位标志令牌的令牌中有一位标志令牌的“忙忙/闲闲”。节点节点A节点节点E节点节点D节点节点C节点节点B令牌令牌 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：双绞线、光纤；传输媒体：双绞线、光纤；最多节点数最多节点数250；曼彻斯特编码；曼彻斯特编码；274.3 局域网介质访问控制方法2.Token Ring与与IEEE 802.5 Token RingABDC节点节点干线耦合器干线耦合器单向环单向环发送缓冲区发送缓冲区接收缓冲区接收缓冲区 接收接收发送发送线路线路驱动驱动线路线路接收接收控制器控制器DTE环路环路输入输入环路环路输出输出干线耦合器的结构干线耦合器的结构TCU高层软件高层软件节点与干线的连接节点与干线的连接：284.3 局域网介质访问控制方法2.Token Ring与与IEEE 802.5 节点节点A先需等空闲令牌的到来；先需等空闲令牌的到来；Token Ring工作原理工作原理（以（以节点节点A发送、节点发送、节点C接收数据帧接收数据帧为例）为例）获得空闲令牌后，将标志位由获得空闲令牌后，将标志位由“闲闲”变为变为“忙忙”，并加挂数据；，并加挂数据；节点节点A传送数据，节点传送数据，节点B、C、D、E依次接收数据帧；依次接收数据帧；节点节点C在正确接收数据帧后，在数据帧中标志出帧已被正确在正确接收数据帧后，在数据帧中标志出帧已被正确 接收和复制；接收和复制；节点节点A重新接收到自己发出、且被重新接收到自己发出、且被C节点正确接收的数据帧节点正确接收的数据帧 时，回收已发送的数据帧，将时，回收已发送的数据帧，将“忙忙”令牌改为空闲令牌，再将令牌改为空闲令牌，再将 空闲令牌传至它的下一节点（空闲令牌传至它的下一节点（B节点）。节点）。Token Ring特点特点：延迟确定、适于重负载环境、支持优先级；但环维护复杂。延迟确定、适于重负载环境、支持优先级；但环维护复杂。294.3 局域网介质访问控制方法2.Token Ring与与IEEE 802.5 Token Ring的操作的操作 仅有令牌仅有令牌的节点的节点可发送帧可发送帧，而，而无令牌无令牌的节点只能的节点只能等待等待；拿到令牌的节点将拿到令牌的节点将令牌令牌转转变变成成访问控制头访问控制头，后面，后面加挂加挂上自己上自己 的的数据数据进行进行发送发送；数据帧通过任何一个节点（除源节点外）时，该节点都要把数据帧通过任何一个节点（除源节点外）时，该节点都要把 帧的目的地址和本站帧的目的地址和本站地址地址进行进行比对比对：1)如如果地址果地址相符相符，则将，则将帧拷贝帧拷贝到接收缓冲器，供高层软件到接收缓冲器，供高层软件 处理，同时处理，同时修改帧中标志位修改帧中标志位，再，再回送帧回送帧至环中；至环中；2)如如果地址果地址不符不符，则，则直接回送帧直接回送帧至环中。至环中。数据数据循环一周后由循环一周后由发送站回收发送站回收。即发送的帧在环上循环一周。即发送的帧在环上循环一周 后再回到发送站时，发送站将该帧从环上移去，同时后再回到发送站时，发送站将该帧从环上移去，同时回送回送一一 个个空令牌空令牌到环上，使其余的站点能获得发送帧的许可权。到环上，使其余的站点能获得发送帧的许可权。304.3 局域网介质访问控制方法2.Token Ring与与IEEE 802.5 Token Ring的操作示例的操作示例AT=0TData（a）A有数据要发有数据要发送，它抓住空送，它抓住空令牌；令牌；AT=0T（c）帧循环一圈后帧循环一圈后A将数据帧回收将数据帧回收并放出空令牌；并放出空令牌；AT=1TDataCTDataCTDataCTDataC（b）A将令牌修改将令牌修改为数据帧，并为数据帧，并加挂数据；加挂数据；314.3 局域网介质访问控制方法3.Token Bus与与IEEE 802.4 Token Bus 综合综合CSMA/CD和和Token Ring两种介质访问控制方法的优点两种介质访问控制方法的优点而形成，并成为而形成，并成为IEEE 802.4标准。标准。网络拓扑结构：网络拓扑结构：物理上是总线网，物理上是总线网，逻辑上是令牌网；逻辑上是令牌网；Token Bus 特点特点：传输机制：传输机制：以太网和令牌环的结合，即以太网和令牌环的结合，即 物理传输采用广播方式；物理传输采用广播方式；介质访问控制采用令牌方式。介质访问控制采用令牌方式。324.3 局域网介质访问控制方法3.Token Bus与与IEEE 802.4 Token Bus工作原理工作原理 在总线拓扑中利用令牌在总线拓扑中利用令牌 控制节点访问公共传输控制节点访问公共传输 介质，属介质，属确定型确定型介质访介质访 问控制方法；问控制方法；令牌为特殊的令牌为特殊的MAC控制帧，任意节点只有取得令牌后才能控制帧，任意节点只有取得令牌后才能 使用共享总线发送数据；使用共享总线发送数据；将数据发送权按类似物理环路顺序形成闭合环路，而数据包将数据发送权按类似物理环路顺序形成闭合环路，而数据包 的传送仍在两节点间进行，环路中令牌的传送按虚线逻辑环的传送仍在两节点间进行，环路中令牌的传送按虚线逻辑环 路传送；路传送；334.3 局域网介质访问控制方法3.Token Bus与与IEEE 802.4 Token Bus工作原理工作原理注意注意：令牌传递规定由高地址令牌传递规定由高地址 向低地址，最后由最低向低地址，最后由最低 地址向最高地址依次循地址向最高地址依次循 环传递，从而在一个物环传递，从而在一个物 理总线上形成一个逻辑理总线上形成一个逻辑 环；环；环中令牌传递顺序与结点在总线上的物理位置无关。环中令牌传递顺序与结点在总线上的物理位置无关。344.3 局域网介质访问控制方法4.CSMA/CD与与TokenRing、Token Bus比较比较 从网络拓扑角度看，从网络拓扑角度看，CSMA/CD 与与 Token Bus 针对总线型针对总线型 拓扑的，而拓扑的，而 Token Ring 是针对环型拓扑的；是针对环型拓扑的；从介质访问控制方法角度看，从介质访问控制方法角度看，CSMA/CD属于属于随机争用型随机争用型，而而Token Bus、Token Ring属属确定型确定型；与确定型介质访问控制方法比较，与确定型介质访问控制方法比较，CSMA/CD的主要特点：的主要特点：1)算法算法简单简单，易于实现易于实现；2)适用于对数据传输适用于对数据传输实时性要求不严格实时性要求不严格的应用环境（因随机的应用环境（因随机竞争，用户访问总线的时间不确定）；竞争，用户访问总线的时间不确定）；3)一般用于一般用于通信负荷较轻通信负荷较轻的应用环境（在网络通信负荷较低的应用环境（在网络通信负荷较低时表现出较好的吞吐率与延迟特性，但网络通信负荷增大时，时表现出较好的吞吐率与延迟特性，但网络通信负荷增大时，冲突增多，网络吞吐率下降、传输延迟增加）。冲突增多，网络吞吐率下降、传输延迟增加）。354.3 局域网介质访问控制方法4.CSMA/CD与与TokenRing、Token Bus比较比较 与随机型介质访问控制方法比较，与随机型介质访问控制方法比较，Token Bus、Token Ring 的主要特点：的主要特点：1)适用于对数据传输适用于对数据传输实时性要求实时性要求较高的应用环境，如生产较高的应用环境，如生产过程控制领域（因节点两次获得令牌之间的最大时间间隔是过程控制领域（因节点两次获得令牌之间的最大时间间隔是确定的）；确定的）；2)适用于适用于通信负荷较重通信负荷较重的应用环境（在网络通信负荷较重时的应用环境（在网络通信负荷较重时表现出很好的吞吐率与较低的传输延迟）；表现出很好的吞吐率与较低的传输延迟）；3)需要复杂的环维护功能，需要复杂的环维护功能，实现实现较较困难困难。364.4 局域网的传输设备与组网技术局域网的传输设备与组网技术1.局域网的基本组成局域网的基本组成网络网络硬件硬件网络网络软件软件网络网络服务器服务器网络网络工作站工作站网络接口卡（网络接口卡（网卡网卡、粗缆、粗缆/光纤收发器等）光纤收发器等）网络设备（网络设备（集线器集线器、交换机、路由器等）、交换机、路由器等）传输介质（同轴电缆、传输介质（同轴电缆、双绞线双绞线、光纤等）、光纤等）介质连接部件（介质连接部件（水晶接头水晶接头、T形接头）形接头）系统系统软件软件应用应用软件软件网络操作系统网络操作系统NOS（Windows NT等）等）网络协议软件（网络协议软件（TCP/IP、SPX/IPX等）等）网络通信软件（网卡驱动程序等）网络通信软件（网卡驱动程序等）网络管理监控程序、网络安全软件、网络管理监控程序、网络安全软件、分布式数据库、管理信息系统分布式数据库、管理信息系统、视频点播、视频点播数字图书馆、远程教学、远程医疗等）数字图书馆、远程教学、远程医疗等）374.4 局域网的传输设备与组网技术1.局域网的基本组成局域网的基本组成 网络服务器网络服务器 为网络用户提供各种网络服务和共享资源；为网络用户提供各种网络服务和共享资源；局域网的核心（局域网的核心（共享硬件和软件资源共享硬件和软件资源）。）。主要功能主要功能：通信功能。管理服务器和工作站之间通信的能力；通信功能。管理服务器和工作站之间通信的能力；提供、管理、分配、协调访问各类软硬件资源；提供、管理、分配、协调访问各类软硬件资源；提供文件管理功能（文件和目录存取与保护等）；提供文件管理功能（文件和目录存取与保护等）；提供各类提供各类Internet信息服务（文件打印信息服务（文件打印/传输、电子邮件等）；传输、电子邮件等）；提供各种网络应用服务（电子图书馆、视频点播等）；提供各种网络应用服务（电子图书馆、视频点播等）；提供网络管理功能（网络运行监控、计费等）。提供网络管理功能（网络运行监控、计费等）。配置配置：高速、大容量、高性能接口、多线程：高速、大容量、高性能接口、多线程/进程进程/用户。用户。384.4 局域网的传输设备与组网技术1.局域网的基本组成局域网的基本组成 网络工作站网络工作站 在网络环境中工作、能访问网络共享资源的计算机系统；在网络环境中工作、能访问网络共享资源的计算机系统；客户机（客户机（Client），前端窗口。），前端窗口。配置配置：网络接口卡、自带操作系统、必要的网络软件：网络接口卡、自带操作系统、必要的网络软件 （网络协议、客户端软件、网络应用软件等（网络协议、客户端软件、网络应用软件等）。）。如校园网的如校园网的Ruijie Supplicant394.4 局域网的传输设备与组网技术2.局域网的传输设备局域网的传输设备 网络接口卡（网络接口卡（Network Interface Card，NIC）网络适配器（网络适配器（Network Interface Adapter，NIA）实现计算机与传输介之间的物理连接，必不可少；实现计算机与传输介之间的物理连接，必不可少；通常插在主板的扩展槽内通常插在主板的扩展槽内 或或 集成在主板上。集成在主板上。主要功能主要功能：提供与传输介质相适应的介质连接装置；提供与传输介质相适应的介质连接装置；（如（如RJ-45、细缆、细缆BNC、粗缆、粗缆AUI/DIX、光纤）、光纤）数据的并数据的并/串串（发发）、串、串/并并（收收）转换；转换；数据缓存，协调计算机与网络介质传输速率的差异；数据缓存，协调计算机与网络介质传输速率的差异；提供物理地址，即提供物理地址，即MAC地址；地址；数据的封装与解封；数据的封装与解封；编码与译码；编码与译码；链路管理，实现链路管理，实现MAC协议。协议。属数据属数据链路层设备链路层设备404.4 局域网的传输设备与组网技术2.局域网的传输设备局域网的传输设备 网络接口卡（网络接口卡（NIC/NIA）基本结构基本结构：网卡逻辑网卡逻辑总框图总框图 数据缓冲区数据缓冲区2-32KRAM站地址站地址 PR