第4、5章介质访问与局域网.ppt

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1、网络技术邯郸职业技术学院邯郸职业技术学院 陈文兰陈文兰第四章介质访问控制与局域网第四章介质访问控制与局域网n介质访问控制技术与局域网介质访问控制技术与局域网局域网体系结构局域网体系结构IEEE802参考模型参考模型 nIEEE802参考模型包括了参考模型包括了OSI/RM最低两层最低两层（物理层和链路层）的功能，也包括网间互连（物理层和链路层）的功能，也包括网间互连的高层功能和管理功能。的高层功能和管理功能。nOSI/RM的数据链路层功能，在局域网参考模的数据链路层功能，在局域网参考模型中被分成媒体访问控制型中被分成媒体访问控制MAC（Medium Access Control）和逻辑链路控制

2、和逻辑链路控制LLC（Logical Link Control）两个子层。两个子层。nMAC子层的主要功能：子层的主要功能：q具体管理通信实体访问信道而建立数据链路具体管理通信实体访问信道而建立数据链路的控制过程的控制过程q包括帧的封装和拆封、物理介质传输差错的包括帧的封装和拆封、物理介质传输差错的检测、寻址、实现介质访问控制协议等。检测、寻址、实现介质访问控制协议等。nLLC子层的主要功能子层的主要功能:q提供一个或多个服务访问点提供一个或多个服务访问点q以复用的形式建立多点以复用的形式建立多点多点之间的数据通多点之间的数据通信链路信链路q包括连接管理包括连接管理(建立和释放连接建立和释放连

3、接)、差错控制、差错控制、按序传输及流量控制等。按序传输及流量控制等。数据结构的变化IEEE802协议协议 此此标准将数据链路层分为逻辑链路控制子层和媒体访标准将数据链路层分为逻辑链路控制子层和媒体访问控制子层问控制子层n 802.1 概述体系结构，网络互连，网络管理和性能测试概述体系结构，网络互连，网络管理和性能测试n 802.2 LLC 功能功能n 802.3 CSMA/CD MAC子层和物理层规范子层和物理层规范n 802.4 令牌总线网令牌总线网 MAC子层和物理层规范子层和物理层规范n 802.5 令牌环网令牌环网 MAC子层和物理层规范子层和物理层规范n 802.6 城域网城域网n

4、 802.7 宽带技术宽带技术n 802.8 光纤技术光纤技术n 802.9 综合话音数据局域网综合话音数据局域网n 802.10 可互操作的局域网安全可互操作的局域网安全802.3局域网的MAC子层MAC子层功能子层功能说明说明 MAC功能：功能：一、一、数据的封装与解封包括组帧、寻址和错包括组帧、寻址和错误检测；误检测；二、二、介质访问管理包括介质分配和冲突包括介质分配和冲突解决。解决。n（1）前导码：用于收发双方的时钟同步。）前导码：用于收发双方的时钟同步。n（2）帧起始定界符：表示帧的开始。）帧起始定界符：表示帧的开始。n（3）目标地址和源地址。）目标地址和源地址。n（4）数据域长度：

5、用于指明数据域的字节数。）数据域长度：用于指明数据域的字节数。n（5）数据域：用于携带）数据域：用于携带LLC PDU（协议数据单元）。协议数据单元）。n（6）填充域：必要时用于填充帧，使帧长达到最短有效长度。）填充域：必要时用于填充帧，使帧长达到最短有效长度。n（7）校验字段：）校验字段：4个字节，使用个字节，使用32位的位的CRC校验。校验。前导 帧起始边界DA填充 CRCLLC DATASA 长度MAC帧结构帧结构CSMA/CD介质访问控制协议介质访问控制协议1.载波侦听多路访问协议CSMA 又称为“先听后说”，是减少冲突的主要技术。具体方法具体方法 网中各站在发送信息帧之前，先监听信道

6、，看信道是忙或闲，如信道闲（即没有别的站往信道上发送信息帧）就发送信息帧；否则，就推迟自己的发送行动。推迟的时间，选择一种退避算法决定。根据退避算法退避算法，载波侦听多路访问可以分为三种类型：非坚持型CSMA1-坚持型CSMAP坚持型CSMA。2.载波侦听多路访问载波侦听多路访问/冲突检测协冲突检测协议议CSMA/CDnCSMA/CD的规则如下：的规则如下：n（1）若信道空闲，则发送信息帧，否则转第（）若信道空闲，则发送信息帧，否则转第（2）步；）步；n（2）若信道忙，一直监听直到信道空闲，然后立即传）若信道忙，一直监听直到信道空闲，然后立即传输；输；n（3）若在传输过程中监听到冲突，则发出一

7、个短小的）若在传输过程中监听到冲突，则发出一个短小的人为干扰信号，让所有的站点都知识发生了冲突并停止人为干扰信号，让所有的站点都知识发生了冲突并停止传输；传输；n（4）发完人为干扰信号后等待一个随机时间，再次尝）发完人为干扰信号后等待一个随机时间，再次尝试传输（从第（试传输（从第（1）步开始重复）。）步开始重复）。IEEE802.5 令牌环工作原理令牌环工作原理IEEE802.5令牌环MAC子层协议1.IEEE802.5MAC帧格式帧格式2.访问控制字段格式如下：访问控制字段格式如下：PPPTMRRR（2）数据帧格式）数据帧格式nSD、AC和和ED字段同令牌帧字段同令牌帧nFC：帧控制格式：帧

8、控制格式：FFRRCCCCDA：目的地址SA：源地址FCS：帧校验序列。FS：帧状态。ACAC2.令牌环的媒体访问控制功能令牌环的媒体访问控制功能（1）帧发送）帧发送（2）令牌发送）令牌发送（3）帧接收）帧接收（4）优先权操作）优先权操作IEEE802.4令牌总线网的工作原理令牌总线网的工作原理：（1）网络在启动后，只有获得令牌的站才能向网上发送数据。（2）令牌在逻辑环上是根据地址传递的。（3）逻辑环上任何一个站保持令牌的时间是一定的。（4）逻辑环在稳定状态下的操作由数据传送和令牌传递两个阶段交替进行。（5）令牌总线型网络具有优先级控制。（6）在非稳定状态下，逻辑环上所有使用令牌的站有逻辑环的

9、维护功能。（7）总线上的站可以加入逻辑环，也可以不加入逻辑环。以太网连接以太网连接n在与粗缆连接时在与粗缆连接时,要外接收发器要外接收发器MAU,对以太网对以太网来说常用的粗缆型号为来说常用的粗缆型号为RG-8(500)。n在与细缆连接时在与细缆连接时,使用使用BNC连接器连接器,对以太网来对以太网来说常用的细缆型号为说常用的细缆型号为RG-58(500)图：细缆的连接方法 n在与双绞线连接时在与双绞线连接时,使用使用RJ-45连接器通过双绞连接器通过双绞线与集线器线与集线器HUB相连。相连。图：RJ-45连接器连接序号n双绞线连线标准：在双绞线连线标准：在EIATIA布线标准中规定了双绞线布

10、线标准中规定了双绞线的两种线序的两种线序568A与与568B n为了保证最佳的兼容性，普遍采用为了保证最佳的兼容性，普遍采用EIATIA 568B标准标准来制作网线来制作网线 n但双绞线的线序与但双绞线的线序与RJ-45水晶头的引脚序号要对应。水晶头的引脚序号要对应。图：RJ-45的线序关系a）直通线 b）交叉线 n网卡与光纤的连接网卡与光纤的连接10M以太网（以太网（IEEE802.3）参数 接口类型10Base-510Base-210Base-F10Base-F最大网段长度500m185m2000m100m拓扑结构总线型总线型星型星型介质50,粗缆50,细缆多模光缆100,UTP连接器NI

11、C-DB-15RG-58ST,SCRG-45介质挂接方法MAU栓接外接在NIC上外接或在NIC外接或在NIC站/网段100302(2光中继器)2(NIC和中继器站点最小间距2.5m0.5m最多网段数5555表：几种10Mbps以太网标准比较以太网组网示例以太网组网示例 网络互连设备网络互连设备n网卡网卡网卡网卡 10/100Mbps自适应网卡自适应网卡 网卡网卡千兆网卡千兆网卡n中继器中继器q中继器（中继器（RP repeaterRP repeater）是连接网络线路的一种装是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。中继

12、器是最简单的网络互联设备，主要完成工作。中继器是最简单的网络互联设备，主要完成物理层的功能，负责在两个节点的物理层上按位传物理层的功能，负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。来延长网络的长度。q中继器对在线路上衰减的信号具有放大再生的功能中继器对在线路上衰减的信号具有放大再生的功能q终端设备间允许的传输通路最多由终端设备间允许的传输通路最多由5个中继网段、个中继网段、4个中继器组成个中继器组成n集线器集线器 8口集线器口集线器 集线器集线器 10/100自适应集线器自适应集线器 集线器集线器n集线

13、器组成的网络集线器组成的网络-共享式以太网共享式以太网q以太网覆盖的地理范围受网段最大距离的限制。以太网覆盖的地理范围受网段最大距离的限制。q所有结点共享同一传输介质所有结点共享同一传输介质q不能支持多种速率不能支持多种速率n共共享享型型以以太太网网受受到到CSMA/CD的的制制约约，它它是是一一个个碰碰撞撞系系统统，即即处处于于同同一一网网段段的的所所有有站站点点地地位位相相同同，谁谁先先发发出数据包，谁就站有了该网段。出数据包，谁就站有了该网段。n共享型以太网的主要缺点q带宽是固定带宽是固定q每个站点的平均分配系统的带宽每个站点的平均分配系统的带宽q不同群组的数据流会广播到系统的每一个站点

14、不同群组的数据流会广播到系统的每一个站点q网络的覆盖范围也受到网络的覆盖范围也受到CSMA/CDCSMA/CD的制约的制约交换机交换机交换机交换机n交换型以太网不受交换型以太网不受CSMA/CD的制约，系统带宽与交的制约，系统带宽与交换器的端口有关。换器的端口有关。n交换型以太网具有以下特点交换型以太网具有以下特点q每每个个端端口口可可以以连连接接一一个个站站点点，也也可可连连接接一一个个网网段段，均占均占10Mbps或或100Mbps的带宽。的带宽。q系统最大带宽为端口带宽的系统最大带宽为端口带宽的n倍（倍（n为端口数）。为端口数）。q交交换换器器连连接接多多个个网网段段时时，各各网网段段的

15、的运运行行是是独独立立的的，数据流不会在其他端口广播，提高了数据安全性。数据流不会在其他端口广播，提高了数据安全性。交换机交换机虚拟局域网虚拟局域网nVLAN的概念的概念n虚拟局域网指的是在一个平面物理网络上，根虚拟局域网指的是在一个平面物理网络上，根据用途、工作组、应用等逻辑划分的局域网络，据用途、工作组、应用等逻辑划分的局域网络，与用户的物理位置没有关系。一个逻辑网络称与用户的物理位置没有关系。一个逻辑网络称为一个为一个VLAN，一个一个VLAN是一个广播域。是一个广播域。nVLAN不仅可以按端口划分，也可以按不仅可以按端口划分，也可以按MAC地地址划分、按址划分、按IP地址划分、按协议划

16、分等。地址划分、按协议划分等。n（1）按）按MAC地址划分地址划分qVLAN的划分基于设备的的划分基于设备的MAC地址，按需要将某些地址，按需要将某些设备的设备的MAC地址划分在同一个地址划分在同一个VLAN中，交换机跟中，交换机跟踪属于自己踪属于自己VLAN的的MAC地址。地址。n（2）按）按IP地址划分地址划分q每个每个VLAN都和一段独立的都和一段独立的IP网段相对应，将网段相对应，将IP网网段的广播域和段的广播域和VLAN一对一地结合起来。用户可以一对一地结合起来。用户可以在该在该IP网段内移动工作站而不会改变网段内移动工作站而不会改变VLAN所属关所属关系，便于网络管理。系，便于网络

17、管理。n（3）按数据包网络协议划分）按数据包网络协议划分qVLAN按网络层协议来划分，将某种协议的应用划按网络层协议来划分，将某种协议的应用划分为一个分为一个VLAN，这种划分会使一个广播域跨越多这种划分会使一个广播域跨越多个个VLAN交换机。交换机。nVLAN是是建建立立在在物物理理网网络络基基础础上上的的种种逻逻辑辑子子网，建立网，建立VLAN的必要技术条件如下：的必要技术条件如下：n（1）硬硬件件条条件件：构构建建虚虚拟拟局局域域网网的的站站点点必必须须连连接接到到具具有有VLAN功功能能的的局局域域网网交交换换机机的的端端口口上。上。n（2）软软件件条条件件：交交换换机机还还应应当当具

18、具有有相相应应管管理理软件的支持。软件的支持。高速以太网高速以太网p快速以太网技术快速以太网技术n快速以太网技术快速以太网技术100Base-T100Base-T是由是由10Base-T10Base-T标准以太网标准以太网发展而来的。发展而来的。n其协议标准为其协议标准为19951995年颁布的年颁布的IEEE 802.3uIEEE 802.3u，可支持可支持100 100 MbpsMbps的数据传输速率，并且与的数据传输速率，并且与10Base-T10Base-T一样可支持共一样可支持共享式与交换式两种使用环境，在交换式以太网环境中享式与交换式两种使用环境，在交换式以太网环境中可以实现全双工

19、通信。可以实现全双工通信。nIEEE 802.3uIEEE 802.3u在在MACMAC子层仍采用子层仍采用CSMA/CDCSMA/CD作为介质访问作为介质访问控制协议，并保留了控制协议，并保留了IEEE 802.3IEEE 802.3的帧格式。的帧格式。n快速以太网采用快速以太网采用4B/5B4B/5B编码。编码。1快速以太网的体系结构快速以太网的体系结构LLC 802.2LLC 802.2100 Base100 BaseT TCSMACSMACDCDMIIMII100 100 Base-Base-TxTx100 Base-T4100 Base-T4100 100 Base-Base-FxF

20、x2 2对对5 5类类UTPUTP或或1 1类类STPSTP4 4对对3 3、4 4、5 5类类UTPUTP2 2芯光纤芯光纤传输介质传输介质物理层物理层数据链路层数据链路层图图5.15 1005.15 100Base-TBase-T协议结构协议结构高速以太网高速以太网n2 2100Base-T100Base-T物理层物理层n100Base-T100Base-T定义了定义了3 3种不同的物理层协议。下表种不同的物理层协议。下表给出了这给出了这3 3种物理层标准的对比。种物理层标准的对比。表表 100100Base-TBase-T的三种不同的物理层协议的三种不同的物理层协议物理物理层层协议协议线

21、缆类型线缆类型线缆线缆对数对数最大分段最大分段长度长度编码编码方式方式优点优点100Base-T43/4/5类类UTP4对对100m8B/6T3类类UTP100Base-TX5类类UTP/RJ-45接头接头1类类STP/DB-9接头接头2对对100m4B/5B全双工全双工100Base-FX62.5 m单模单模/125 m多模多模光纤，光纤，ST或或SC光纤连接器光纤连接器2对对2000m4B/5B全双工长全双工长距离距离n（1 1）100Base-TX100Base-TXn100Base-TX100Base-TX介质规范基于介质规范基于ANSI TP-PMDANSI TP-PMD物理介物理介

22、质标准。质标准。100Base-TX100Base-TX介质接口在两对双绞线电介质接口在两对双绞线电缆上运行，其中一对用于发送数据，另一对用缆上运行，其中一对用于发送数据，另一对用于接收数据，由于于接收数据，由于ANSI TP-PMDANSI TP-PMD规范既包括屏规范既包括屏蔽双绞线电缆，也包括非屏蔽双绞线电缆，所蔽双绞线电缆，也包括非屏蔽双绞线电缆，所以以100Base-TX100Base-TX介质接口支持两对介质接口支持两对5 5类以上非屏类以上非屏蔽双绞线电缆和两对蔽双绞线电缆和两对1 1类屏蔽双绞线电缆。类屏蔽双绞线电缆。n100Base-TX100Base-TX链路与介质相关的接

23、口有两种：对链路与介质相关的接口有两种：对非屏蔽双绞线电缆，非屏蔽双绞线电缆，MDIMDI连接器必须是兼容连接器必须是兼容5 5类类及及5 5类以上的类以上的8 8脚脚RJ-45RJ-45连接器；对屏蔽双绞线连接器；对屏蔽双绞线电缆，电缆，MDIMDI连接器必须是连接器必须是IBMIBM的的STPSTP连接器，使连接器，使用屏蔽用屏蔽DB-9DB-9型连接器。型连接器。n 100Base-T100Base-T交叉布线：当两个结点连到一起交叉布线：当两个结点连到一起单机应用时，必须提供一条外部交叉电缆，将单机应用时，必须提供一条外部交叉电缆，将电缆一端电缆一端8 8脚脚RJ-45RJ-45连接器

24、上的发送管脚连到电连接器上的发送管脚连到电缆另一端缆另一端8 8脚脚RJ-45RJ-45连接器上的接收管脚。在多连接器上的接收管脚。在多个结点连到一个集线器或交换机端口的实现中，个结点连到一个集线器或交换机端口的实现中，交叉布线是在集线器或交换机端口内部完成的，交叉布线是在集线器或交换机端口内部完成的，这使得直联电缆能用于各个结点和集线器或交这使得直联电缆能用于各个结点和集线器或交换机端口之间。换机端口之间。n 100Base-TX100Base-TX电缆配置：电缆配置：100Base-TX100Base-TX规范允规范允许两个许两个DTEDTE或或DTEDTE与交换端口之间的链路之间的与交换

25、端口之间的链路之间的链段最大长度为链段最大长度为100 m100 m。n（2 2）100Base-FX100Base-FXn光缆是光缆是100Base-FX100Base-FX指定支持的一种介质，而且指定支持的一种介质，而且容易安装、重量轻、体积小、灵活性好、不受容易安装、重量轻、体积小、灵活性好、不受EMIEMI干扰。干扰。n100Base-FX100Base-FX标准指定了两条多状态光纤，一条标准指定了两条多状态光纤，一条用于发送数据，一条用于接收数据。当工作站用于发送数据，一条用于接收数据。当工作站的的NICNIC以全双工模式运行时能超过以全双工模式运行时能超过2 km2 km。光缆光缆

26、可分为两类：多模和单模。可分为两类：多模和单模。n 多模光缆：这种光缆为多模光缆：这种光缆为62.5/125 62.5/125 m m，采用采用基于基于LEDLED的收发器将波长为的收发器将波长为820 nm820 nm的光信号发的光信号发送到光纤上。当连在两个设置为全双工模式的送到光纤上。当连在两个设置为全双工模式的交换机端口之间时，支持的最大距离为交换机端口之间时，支持的最大距离为2 km2 km。n 单模光缆：这种光缆为单模光缆：这种光缆为9/125 9/125 m m，采用基采用基于激光的收发器将波长为于激光的收发器将波长为1300 nm1300 nm的光信号发的光信号发送到光纤上。单

27、模光缆率损耗小，较之多模光送到光纤上。单模光缆率损耗小，较之多模光缆能使光信号传输到更远的距离。缆能使光信号传输到更远的距离。n（3 3）100Base-T4100Base-T4n100Base-T4100Base-T4链路与介质相关的接口是基于链路与介质相关的接口是基于3 3、4 4、5 5类非屏蔽双绞线。类非屏蔽双绞线。100Base-T4100Base-T4标准使用标准使用4 4对线。对线。用于用于100Base-T100Base-T的的RJ-45RJ-45连接器也可用于连接器也可用于100Base-T4100Base-T4。4 4对中的对中的3 3对用于一起发送数据，对用于一起发送数据

28、，同时第同时第4 4对用于冲突检测。每对线都是极化的，对用于冲突检测。每对线都是极化的，每对中的一条线传输正（每对中的一条线传输正（）信号而另一条线）信号而另一条线传输负（传输负（）信号。）信号。p 千兆位以太网技术千兆位以太网技术n19961996年年3 3月月IEEE 802IEEE 802委员会成立了委员会成立了IEEE 802.3zIEEE 802.3z工作组，专门负责千兆位以太网及其标准，并工作组，专门负责千兆位以太网及其标准，并于于19981998年年6 6月正式公布关于千兆位以太网的标月正式公布关于千兆位以太网的标准。准。n千兆位以太网标准是对以太网技术的再次扩展，千兆位以太网标

29、准是对以太网技术的再次扩展，其数据传输率为其数据传输率为1000 Mbps1000 Mbps即即1Gbps1Gbps，因此也称因此也称吉比特以太网。千兆位以太网基本保留了原有吉比特以太网。千兆位以太网基本保留了原有以太网的帧结构，所以向下和以太网与快速以以太网的帧结构，所以向下和以太网与快速以太网完全兼容，从而原有的太网完全兼容，从而原有的10 Mbps10 Mbps以太网或以太网或快速以太网可以方便地升级到千兆位以太网。快速以太网可以方便地升级到千兆位以太网。千兆位以太网标准实际上包括支持光纤传输的千兆位以太网标准实际上包括支持光纤传输的IEEE 802.3zIEEE 802.3z和支持铜缆

30、传输的和支持铜缆传输的IEEE 802.3abIEEE 802.3ab两大部分。图给出了千兆位以太网的协议结构。两大部分。图给出了千兆位以太网的协议结构。LLC 802.2802.3全双工/流量控制协议CSMA/CD半双工方式GMII1000Base-cx1000 Base-LX1000 Base-SX150STP超5类或6类UTP多模光纤传输介质物理层数据链路层标准的千兆位以太网协议体系IEEE802.3ab IEEE802.3Z1000Base-T多模光纤单模光纤LLC子层MAC子层n千兆位以太网的物理层包括千兆位以太网的物理层包括1000Base1000BaseSXSX、1000Base

31、-LX1000Base-LX、1000 Base-CX1000 Base-CX和和1000 Base-T 41000 Base-T 4个个协议标准。协议标准。n1 11000 Base-SX1000 Base-SX标准标准n1000 Base-SX1000 Base-SX采用芯径为采用芯径为62.5 62.5 m m和和50 50 m m的多模的多模光纤，工作波长为光纤，工作波长为850 nm850 nm，传输距离为传输距离为260 m260 m和和525 m525 m。数据编码方法为数据编码方法为8B/10B8B/10B，适用于作为大适用于作为大楼网络系统的主干通路。楼网络系统的主干通路。n

32、2 21000 Base-LX1000 Base-LX标准标准n（1 1）多模光纤）多模光纤n1000 Base-LX1000 Base-LX可采用芯径为可采用芯径为50 50 m m和和62.5 62.5 m m的的多模光纤，工作波长为多模光纤，工作波长为850 nm850 nm，传输距离为传输距离为550 m550 m，数据编码方法为数据编码方法为8B/10B8B/10B，适用于作为适用于作为大楼网络系统的主干通路。大楼网络系统的主干通路。高速以太网高速以太网n（2 2）单模光纤）单模光纤n1000 Base-LX1000 Base-LX可采用芯径为可采用芯径为9 9 m m的单模光纤，的

33、单模光纤，工作波长为工作波长为1300 nm1300 nm或或1550 nm1550 nm，数据编码方法数据编码方法采用采用8B/10B8B/10B，适用于校园或城域主干网。适用于校园或城域主干网。n3 31000 Base-CX1000 Base-CX标准标准n1000 Base-CX1000 Base-CX标准采用标准采用150 150 平衡屏蔽双绞线平衡屏蔽双绞线（STPSTP），），传输距离为传输距离为25 m25 m，传输速率为传输速率为1.25 1.25 GbpsGbps，数据编码方法采用数据编码方法采用8B/10B8B/10B，适用于集群适用于集群网络设备的互连，例如机房内连接网

34、络服务器。网络设备的互连，例如机房内连接网络服务器。n41000 Base-T标准标准n1000 Base-T采用采用4对对5类类UTP双绞线，传输距双绞线，传输距离为离为100 m，传输速率为传输速率为1 Gbps，主要用于结主要用于结构化布线中同一层建筑的通信，从而可以利用构化布线中同一层建筑的通信，从而可以利用以太网或快速以太网已铺设的以太网或快速以太网已铺设的UTP 电缆，也电缆，也可被用做大楼内的网络主干。可被用做大楼内的网络主干。n在千兆位以太网的在千兆位以太网的MAC子层，除了支持以往子层，除了支持以往的的CSMA/CD协议外，还引入了全双工流量控协议外，还引入了全双工流量控制协

35、议。其中，制协议。其中，CSMA/CD协议用于共享信道协议用于共享信道的争用问题；全双工流量控制协议适用于交换的争用问题；全双工流量控制协议适用于交换机到交换机或交换机到站点之间的点机到交换机或交换机到站点之间的点-点连接，点连接，两点间可以同时进行发送与接收两点间可以同时进行发送与接收n目前，千兆位以太网主要被用于园区或大楼网目前，千兆位以太网主要被用于园区或大楼网络的主干中，但也有的被用于有非常高带宽要络的主干中，但也有的被用于有非常高带宽要求的高性能桌面环境中。下图给出了一个将千求的高性能桌面环境中。下图给出了一个将千兆位以太网用于网络主干，将快速以太网或兆位以太网用于网络主干，将快速以

36、太网或10 10 MbpsMbps以太网用于桌面环境的网络示意图。该网以太网用于桌面环境的网络示意图。该网络采用了典型的层次化网络设计方法。络采用了典型的层次化网络设计方法。100M100M100M1000M千兆位以太网的应用举例千兆位以太网的应用举例面向用户连接或访问网络的层称为接入层（面向用户连接或访问网络的层称为接入层（Access Layer）网络主干层称为核心层（网络主干层称为核心层（Core Layer）将连接接入部分和核心部分的层称为分布层或汇聚层将连接接入部分和核心部分的层称为分布层或汇聚层 其他种类的高速局域网其他种类的高速局域网p100VG-AnyLAN局域网局域网n标准为

37、标准为IEEE 802.12的的100VG-AnyLAN也是一也是一种使用集线器的种使用集线器的100 bps高速局域网，它常简高速局域网，它常简写为写为100VG。VG代表代表Voice Grade（语音级，语音级，这种局域网可使用这种局域网可使用3类线），而类线），而Any则表示能则表示能使用多种传输介质，并可支持使用多种传输介质，并可支持IEEE 802.3和和IEEE 802.5的数据帧。的数据帧。n100VG是一种无碰撞局域网，能更好地支持多是一种无碰撞局域网，能更好地支持多媒体传输；在网络上可获得高达媒体传输；在网络上可获得高达95的吞吐量；的吞吐量；在介质访问控制子层（在介质访问

38、控制子层（MAC）运行需要优先运行需要优先级（级（Demand Priority）协议；各工作站有数协议；各工作站有数据要发送时，要向集线器发出请求，每个请求据要发送时，要向集线器发出请求，每个请求都标有优先级别。都标有优先级别。p 光纤分布式数据接口（光纤分布式数据接口（FDDI）nFDDI是是Fiber Distributed Data Interface的缩的缩写，意思是光纤分布数据接口，是计算机网络写，意思是光纤分布数据接口，是计算机网络技术发展到高速通信阶段出现的第一个高速网技术发展到高速通信阶段出现的第一个高速网络技术。络技术。nFDDI的的IEEE 协议标准为协议标准为IEEE

39、802.7。FDDI以光纤为传输介质，传输速率可达以光纤为传输介质，传输速率可达100 Mbps，采用单环和双环两种拓扑结构。采用单环和双环两种拓扑结构。n每一个每一个FDDI环可以连接环可以连接500台工作站，工作站台工作站，工作站间的距离可达间的距离可达2 km，从而从而FDDI的单环网络范的单环网络范围可达围可达100 km，若以双环结构来看则可达若以双环结构来看则可达200 km。FDDI有完整的国际标准，有众多厂商的有完整的国际标准，有众多厂商的支持。支持。nFDDIFDDI的应用环境的应用环境nFDDIFDDI主要用于以下主要用于以下4 4种应用环境：种应用环境：n 用于计算机机房

40、中大型计算机和高速外设之间用于计算机机房中大型计算机和高速外设之间的连接，以及对可靠性、传输速度与系统容错要的连接，以及对可靠性、传输速度与系统容错要求较高的环境。求较高的环境。n 用于连接大量的小型机、工作站、个人计算机用于连接大量的小型机、工作站、个人计算机与各种外设。与各种外设。n 校园网的主干网，用于连接分布在校园各个建校园网的主干网，用于连接分布在校园各个建筑物中的小型机、服务器、工作站和个人计算机筑物中的小型机、服务器、工作站和个人计算机以及多个局域网。以及多个局域网。光纤分布式数据接口（光纤分布式数据接口（FDDI）光纤分布式数据接口（光纤分布式数据接口（FDDI）n 多多用于用

41、于校园的主干网，用于连接地理位校园的主干网，用于连接地理位置相距几千米的多个校园网、企业网，成置相距几千米的多个校园网、企业网，成为一个区域性的互连多个校园网和企业网为一个区域性的互连多个校园网和企业网的主干网。的主干网。nFDDIFDDI主要作为主干网使用，曾经是最成熟主要作为主干网使用，曾经是最成熟的主干网技术，但随着高速以太网的出现的主干网技术，但随着高速以太网的出现和发展，和发展，FDDIFDDI已经退出了局域网的历史舞已经退出了局域网的历史舞台。台。第第第第5 5章章章章 网络层网络层网络层网络层5.1网络层所涉及的有关问题网络层所涉及的有关问题广域网的概念广域网的概念WAN2WAN

42、4WAN3WAN1网络层提供的服务网络层提供的服务无连接的网络服务无连接的网络服务数据报服务；数据报服务；面向连接的网络服务面向连接的网络服务虚电路服务虚电路服务。1.1.数据报服务（数据报服务（Datagram）：主机只要想发主机只要想发送数据就随时可发送，每个分组独立地选择送数据就随时可发送，每个分组独立地选择路由。路由。2.虚电路服务（虚电路服务（Virtualcircuit）：）：通信前主通信前主机要先建立一条虚电路，之后数据沿固定路机要先建立一条虚电路，之后数据沿固定路由传送，通信后拆除虚电路。由传送，通信后拆除虚电路。5.1网络的有关问题网络的有关问题5.1网络层所涉及的有关问题网

43、络层所涉及的有关问题（a）数据报服务数据报服务（b）虚电路服务虚电路服务5.2路由选择机制路由选择机制节点交换机中的路由表交换机3交换机1交换机2交换机2路由表2,12,21,11,33,13,3目的站1,1交换机11,3交换机13,1交换机33,3交换机32,1本交换机2,2本交换机下一站132计算机的编址和网络层节点交换机的路由表目的站目的站下一站下一站1交换机交换机13交换机交换机32本交换机本交换机路由表的简化路由表的简化5.2路由选择机制路由选择机制路由选择的一般原理路由选择的一般原理 1.1.理想的路由算法理想的路由算法：2.2.算法必须是正确的和完整的。算法必须是正确的和完整的。

44、3.3.算法在计算上应简单。算法在计算上应简单。4.4.算法应能适应通信量和网络拓扑的变化。算法应能适应通信量和网络拓扑的变化。5.5.算法应具有稳定性。算法应具有稳定性。6.6.算法应是公平的。算法应是公平的。7.7.算法应是最佳的。算法应是最佳的。5.2路由选择机制路由选择机制2.2.路由算法的分类路由算法的分类非自适应路由选择策略非自适应路由选择策略自适应路由选择策略自适应路由选择策略 （1 1）非非自自适适应应路路由由选选择择：固固定定路路由由算算法法、分分散散通通信信量量法法、洪洪泛泛法法、随随机走机走动动法法 （）自适应路由选择（）自适应路由选择 ：分布式路由分布式路由选择选择策略

45、策略、集中式路由集中式路由选择选择策略策略、混合式路由混合式路由选择选择策略策略 5.2路由选择机制路由选择机制路由选择的一般原理路由选择的一般原理 固定路由算法固定路由算法 ：DikstraDikstra算法算法-最短距离最短距离(最小代价最小代价)算法算法 ：初初始始化化处处理理，定定义义数数组组N N，它它只只包包含含源源节节点点S S，N NS S，并并定定义义距距离离D D(V)=(V)=L(S,V)L(S,V)，V V为为非非源源节节点点中中的的一一个个，该该距距离离为为节节点点V V到到源源节节点点S S的链路长度。于是有的链路长度。于是有D(V)=L(SD(V)=L(S，V)V

46、)；若若V V与与S S直接相邻直接相邻D(V)=D(V)=；若若V V与与S S不直接相邻不直接相邻 不不断断求求得得N N以以外外的的各各节节点点F F，使使距距离离D(F)D(F)最最小小，并并将将节节点点F F加加入入原原来来的的数组数组，对，对N N以外的各节点，按式：以外的各节点，按式：D(V)=min D(V),D(F)+L(FD(V)=min D(V),D(F)+L(F，V)V)更新距离更新距离D(V)D(V)。这一过程这一过程重复至所有节点均包含在数组重复至所有节点均包含在数组N N内为止内为止。5.2路由选择机制路由选择机制非自适应路由选择非自适应路由选择固定路由算法固定路

47、由算法 ：DijkstraDijkstra算法算法-最短距离最短距离(最小代价最小代价)算法算法 ：5.2路由选择机制路由选择机制非自适应路由选择非自适应路由选择N=AN=A,BN=A,B,EN=A,B,E,GN=A,B,E,G,FN=A,B,E,G,F,H洪泛法洪泛法 ：这这种种方方法法是是当当某某个个节节点点收收到到一一个个不不是是发发给给它它的的分分组组时时，就向所有与此节点相连的链路转发出去。就向所有与此节点相连的链路转发出去。随机走动法随机走动法 ：这这种种方方法法又又称称为为随随机机徘徘徊徊，其其特特点点是是当当分分组组到到达达某某个个节节点时就随机地选择一条链路作为转发的路由。点

48、时就随机地选择一条链路作为转发的路由。5.2路由选择机制路由选择机制非自适应路由选择非自适应路由选择距离向量算法距离向量算法 ：5.2路由选择机制路由选择机制自适应路由选择自适应路由选择距距离离向向量量路路由由选选择择(DistanceVectorRouting)协协议议中中，所所有有的的IMP都都定定期期地地将将它它们们的的整整个个路路由由选选择择表表传传送送给给所所有有与与之之直直接接邻邻接接的的IMP。这这种种路路由由选择表包含：选择表包含：l l每条路径的目的地每条路径的目的地(另一另一IMP)l l路径的代价路径的代价(也称距离也称距离)距离向量算法距离向量算法 ：5.2路由选择机制

49、路由选择机制自适应路由选择自适应路由选择0242021123631282518193640278241473022232019401831631172001921014229117102422220293399ABCDEFGHIJKLTOAIHK延迟延迟延迟延迟延迟延迟延迟延迟是是8是是10是是12是是6从从J的四个邻居收到的向量的四个邻居收到的向量8A20A28I20H17I30I18H12H10I0-6K15K新估计的从新估计的从J的的延时延时线路线路J的新路由表的新路由表路由器路由器J从其邻居收到距离向从其邻居收到距离向量表后计算自己的向量表量表后计算自己的向量表链路状态链路状态(Lin

50、k State)Link State)算法算法 ：5.2路由选择机制路由选择机制自适应路由选择自适应路由选择在在一一个个链链路路状状态态路路由由选选择择协协议议中中，一一个个IMP检检查查所所有有直直接接链链路路的的状状态态，并并将将所所得得的的状状态态信信息息发发送送给给网网上上所所有有其其他他的的IMP。而而不不是是仅仅仅仅送送给给那那些些直直接接相相连连的的节节点点。以以这这种种方方式式，每每个个IMP从从网网上上所所有有其其他他的的IMP接接收收包包含含直直接接链链路路状状态态的的路路由由选选择信息。择信息。每每当当链链路路状状态态报报文文到到达达时时，路路由由节节点点(IMP)便便使