第八讲 局域网.ppt

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1、1通信导论通信导论北京邮电大学2023/1/91第八章 局域网2通信导论通信导论北京邮电大学2023/1/92内容安排8.1 局域网的引入8.2 局域网技术3通信导论通信导论北京邮电大学2023/1/938.1 局域网的引入局域网：企业中的计算机数量普遍增多，从而导致流量增加。局域网（Local Area Networks，LAN）一个解决有限地理范围内（办公室环境）的通信网络。4通信导论通信导论北京邮电大学2023/1/948.1.1 局域网的概念局域网是小区域内的各种通信设备互联在一起的通信网络。局域网最主要的特点是：网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目有限。局域网比广域网具有较高的

2、数据率、较低的时延、较小的误码率。局域网部署成对等网络（Peer to Peer），每个节点是平等的（每个节点按自己的方式处理和存储数据）5通信导论通信导论北京邮电大学2023/1/958.1.2 局域网的组成网络硬件主要包括网络服务器、工作站、外设、网络接口卡、传输介质和网络互连设备局域网的网络软件主要包括协议软件和网络操作系统。6通信导论通信导论北京邮电大学2023/1/968.2局域网技术美国IEEE于1980年2月专门成立了局域网课题研究组，首先成为美国国家标准，又作为国际标准的草案，1984年3月得到ISO的采纳。IEEE802模型与OSI参考模型对应关系见图8-2。7通信导论通信导

3、论北京邮电大学2023/1/97 IEEE.802与OSIRM对应关系 8通信导论通信导论北京邮电大学2023/1/98IEEE802IEEE802 逻辑链路控制（LLC）子层和介质访问控制（MAC）子层。逻辑链路控制(LLC)子层LLC子层主要执行OSI 基本数据链路协议的大部分功能和网络层的部分功能。介质访问控制(MAC)子层本子层具有管理多个源、多个目的链路的功能。它向LLC子层提供单个MSAP服务访问点，由于有不同的访问控制方法，所以它与LLC子层有各种访问控制方法的接口，它与物理层则有PSAP访问点。9通信导论通信导论北京邮电大学2023/1/99IEEE802系列标准IEEE801

4、.1 网间互连定义 IEEE802.2 逻辑链路控制 IEEE802.3 CSMA/CD网络 IEEE802.4 令牌环总线 IEEE802.5 令牌环网 IEEE802.6 城域网IEEE802.7 宽带技术咨询组 IEEE802.8 光纤技术咨询组 10通信导论通信导论北京邮电大学2023/1/910IEEE802.9 综合数据声音网 IEEE802.10 网络安全技术咨询组 IEEE802.11 无线局域网 IEEE802.12 100VG-AnyLAN IEEE802.14 交互电视 IEEE802.15 短距离无线网 IEEE802.16 宽带无线接入 11通信导论通信导论北京邮电大

5、学2023/1/9118.2.2传输介质选择传输介质的因素是带宽连接的成本和难易程度，具体而言就是安装、移动、变化时所需要的成本和难易程度考虑抗干扰能力安全性 12通信导论通信导论北京邮电大学2023/1/9128.2.3 网络拓扑结构局域网一般有五种结构 13通信导论通信导论北京邮电大学2023/1/913总线型结构14通信导论通信导论北京邮电大学2023/1/914树形结构15通信导论通信导论北京邮电大学2023/1/915环形结构16通信导论通信导论北京邮电大学2023/1/916星型结构17通信导论通信导论北京邮电大学2023/1/917介质访问控制技术介质访问控制技术根据控制分为：集

6、中式控制和分布式控制。在集中模式中，要指定一个有权决定接入网络的控制器，一个站必需一直等到收到控制器发来的许可。在分布模式中，由各站共同完成媒体接入控制功能，动态决定站发送的顺序。18通信导论通信导论北京邮电大学2023/1/918动态介质访问方式循环预约争用19通信导论通信导论北京邮电大学2023/1/919介质访问技术与标准 总线总线型拓扑型拓扑环环型拓扑型拓扑星型拓扑星型拓扑循循环环令牌总线（IEEE802.4）轮询（IEEE802.11）令牌环（IEEE802.5）请求/优先级（IEEE802.12）预预约约分布队列双总线（IEEE802.6）争争用用CSMA/CD（IEEE802.3

7、）CSMA/CA（IEEE802.11）CSMA/CD（IEEE802.3）20通信导论通信导论北京邮电大学CSMA/CD具有冲突检测功能的载波侦听多路访问从这个名称可以看出 他只能起到冲突检测并不能解决冲突 这就可以理解为什么集线器上的所有设备同在一个冲突域了工作原理是这样的当一个节点发送数据之前，它首先检查是否有其他主机的信号在传送；如果有，自己利用退避算法等一会再重试发送；如果没有，自己就将数据发送出去，同时仍然保持监听，确保其他主机没有发送数据，如果检测到有其他信号，自己就发送一个阻塞信号，通知其他节点停止发送，其他节点也必须采用退避算法等一会再试图发送。21通信导论通信导论北京邮电大

8、学CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Derect）即载波监听多路访问/冲突检测方法是一种争用型的介质访问控制协议。它起源于美国夏威夷大学开发的ALOHA网所采用的争用型协议，并进行了改进，使之具有比ALOHA协议更高的介质利用率。CSMA/CD是一种分布式介质访问控制协议，网中的各个站（节点）都能独立地决定数据帧的发送与接收。每个站在发送数据帧之前，首先要进行载波监听，只有介质空闲时，才允许发送帧。这时，如果两个以上的站同时监听到介质空闲并发送帧，则会产生冲突现象，这使发送的帧都成为无效帧，发送随即宣告失败。每个站必须有能力随时检测

9、冲突是否发生，一旦发生冲突，则应停止发送，以免介质带宽因传送无效帧而被白白浪费，然后随机延时一段时间后，再重新争用介质，重发送帧。CSMA/CD协议简单、可靠，其网络系统（如Ethernet）被广泛使用。我们知道总线型局域网在MAC层的标准协议是CSMA/CD，即载波侦听多点接入/冲突检测（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）。但由于无线产品的适配器不易检测信道是否存在冲突，因此802.11全新定义了一种新的协议，即载波侦听多点接入/避免冲撞CSMA/CA（with Collision Avoidance）。一方面，载波

10、侦听-查看介质是否空闲；另一方面，避免冲撞-通过随机的时间等待，使信号冲突发生的概率减到最小，当介质被侦听到空闲时，优先发送。不仅如此，为了系统更加稳固，802.11还提供了带确认帧ACK的CSMA/CA。在一旦遭受其他噪声干扰，或者由于侦听失败时，信号冲突就有可能发生，而这种工作于MAC层的ACK此时能够提供快速的恢复能力。22通信导论通信导论北京邮电大学CSMA/CD和CSMA/CA的主要差别CSMA/CD：带有冲突检测的载波监听多路访问，可以检测冲突，但无法“避免”CSMA/CA：带有冲突避免的载波侦听多路访问，发送包的同时不能检测到信道上有无冲突，只能尽量避免；1.两者的传输介质不同,

11、CSMA/CD用于总线式以太网,而CSMA/CA则用于无线局域网802.11a/b/g/n等等；2.检测方式不同,CSMA/CD通过电缆中电压的变化来检测，当数据发生碰撞时，电缆中的电压就会随着发生变化；而CSMA/CA采用能量检测(ED)、载波检测(CS)和能量载波混合检测三种检测信道空闲的方式；23通信导论通信导论北京邮电大学2023/1/923局域网的互连影响LAN连接距离的因素公平访问机制硬件发射能量可靠性安全性等使用互连设备将网络连接起来，扩大通信范围24通信导论通信导论北京邮电大学2023/1/924中继器功能：在物理层内实现透明的二进制比特复制，补偿信号衰减。存在的问题不能屏蔽冲

12、突或干扰信号数量受限制，增加数量会增加网络延时25通信导论通信导论北京邮电大学2023/1/925网桥功能链路层互连设备，以帧为单位转发帧过滤工作过程监听所连接的各网段的信号当从一个网段接收到帧时，网桥将检查并确认该帧是否已经完整到达根据目的地址决定是否转发该帧26通信导论通信导论北京邮电大学2023/1/926以太网技术网络特性总线形局域网(物理上为总线形或星形)媒体接入技术为：CSMA/CDCSMA/CD工作过程：载波监听和冲突检测特点及应用接入控制软件简单随着网络负荷的增加性能急剧变坏适用于网络负荷小、突发性业务27通信导论通信导论北京邮电大学2023/1/927局域网技术小结LANLAN的的扩展展网网桥中中继器器介介质访问控制控制(MAC)CSMA/CD令牌令牌环令牌令牌总线DQDB传输介介质双双绞线同同轴电缆光光纤 无无线基基带宽带细缆 粗粗缆CATVRF ModemUTPSTP单模模多模多模红外外线微波微波无无线电IEEEISO封封闭系系统协议拓扑拓扑结构构星型星型环型型总线型型集中集中/树型型集集线器器局域网交局域网交换机机路由器路由器