计算机局域网(4学时).ppt

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1、第4章 计算机局域网本章内容（本章内容（P P193193、122131122131）局域网的概念、特点及组成局域网的概念、特点及组成局域网的体系结构局域网的体系结构局域网的关键技术（拓扑结构、信号的传输局域网的关键技术（拓扑结构、信号的传输形式、介质访问控制方法）形式、介质访问控制方法）以太网以太网EthernetEthernet 1 局域网的概念和特点局域网的概念和特点 在一个较小的范围（一个办公室、一幢楼、一家企业、在一个较小的范围（一个办公室、一幢楼、一家企业、一个校园等）内，利用通信线路将众多计算机（一般为微一个校园等）内，利用通信线路将众多计算机（一般为微型计算机）及外设连接起来，

2、达到数据通信和资源共享目型计算机）及外设连接起来，达到数据通信和资源共享目的的一种网络。的的一种网络。特点：特点：1 1、覆盖有限的地理范围（一般、覆盖有限的地理范围（一般0.125km0.125km）；）；2 2、传输速率高（通常在、传输速率高（通常在10Mb/s1000Mb/s10Mb/s1000Mb/s之间之间)、传、传输延时小、误码率低（一般输延时小、误码率低（一般10-8 10-1110-8 10-11）；）；3 3、结构简单，易于实现、成本低；、结构简单，易于实现、成本低；4 4、可使用多种传输介质连接。、可使用多种传输介质连接。4.1 局域网概述 2 局域网的基本组成局域网的基本

3、组成 局域网由局域网由网络硬件网络硬件和和网络软件网络软件两大部分组成。两大部分组成。一、网络硬件一、网络硬件 网络服务器、网络工作站、网络接口卡、网络设备网络服务器、网络工作站、网络接口卡、网络设备（交换机、集线器、中继器、网桥等）、传输介质及介（交换机、集线器、中继器、网桥等）、传输介质及介质连接部件，以及各种适配器等质连接部件，以及各种适配器等。二、网络软件二、网络软件 网络软件是一种在网络环境下运行和使用的软件。网络软件是一种在网络环境下运行和使用的软件。根据其功能与作用，分为根据其功能与作用，分为网络系统软件网络系统软件和和网络应用软件网络应用软件。或者说一种是或者说一种是控制与管理

4、网络运行的软件控制与管理网络运行的软件；另一种是；另一种是使使通信双方能够交流信息的软件通信双方能够交流信息的软件。3 图例：采用图例：采用100Mbps100Mbps交换以太网技术组建一个局域网，交换以太网技术组建一个局域网，其硬件设备包括计算机系统、其硬件设备包括计算机系统、100Mbps100Mbps网络接口卡网络接口卡(网卡网卡)、快速以太网交换机快速以太网交换机(Switch)(Switch)、非屏蔽双绞线、非屏蔽双绞线(UTP)(UTP)及及RJ-45RJ-45标准接口部件。标准接口部件。4（一）服务器（一）服务器 提提供供服服务务的的结结点点称称为为服服务务器器（ServerSe

5、rver），在在服服务务器器上上装装有有网网络络操操作作系系统统和和网网络络驱驱动动器器（即即服服务务器器的的硬硬盘盘），它它能能处处理分组的发送和接收以及网络接口的处理。理分组的发送和接收以及网络接口的处理。使使用用这这个个服服务务器器提提供供的的服服务务的的称称为为该该服服务务器器的的客客户户（ClientsClients）或用户。）或用户。PCPC服务器硬件的几种外形：服务器硬件的几种外形：刀片式服务器刀片式服务器 机架式服务器机架式服务器 塔式服务器塔式服务器 5常见的服务器类型有以下几种。常见的服务器类型有以下几种。1 1文件服务器文件服务器 文文件件服服务务器器给给用用户户提提供供

6、了了操操作作系系统统中中文文件件系系统统的的各各种种功功能能，例例如如生生成成文文件件、删删除除文文件件、共共享享文文件件等等。文文件件服服务务器器涉涉及及的的很很多多问问题题和和操操作作系系统统、数数据据库库设设计计涉涉及及的的问问题题是是类类似似的的，所所不不同同的是，这些问题要在网络环境下处理。的是，这些问题要在网络环境下处理。一一般般的的文文件件服服务务器器除除了了文文件件管管理理外外还还包包括括用用户户管管理理、安安全全管理、网络管理、系统管理等功能管理、网络管理、系统管理等功能。2 2打印服务器打印服务器 打打印印服服务务器器上上接接有有打打印印机机，网网上上其其他他结结点点和和该

7、该服服务务器器通通信信，并使用与其相连的打印机打印文件并使用与其相连的打印机打印文件。3 3终端服务器终端服务器 终终端端服服务务器器又又称称为为终终端端集集中中器器，终终端端通通过过终终端端集集中中器器再再接接到网上，终端到其他结点之间的通信都通过终端集中器。到网上，终端到其他结点之间的通信都通过终端集中器。6（二）工作站（二）工作站 使使用用服服务务器器提提供供的的功功能能的的网网络络结结点点就就是是工工作作站站。工工作作站站可可以以是是基基于于DOSDOS、Windows Windows XP/7XP/7的的PCPC机机，Apple Apple MacintoshMacintosh系系统

8、统、运运行行OS/2OS/2的的系系统统以以及及无无盘盘工工作作站站。无无盘盘工工作作站站没没有有软软驱驱和和硬硬驱驱，而而是是使使用用网网络络接接口口卡卡上上固固化化在在引引导导芯芯片片中中的的特特殊殊引引导程序直接从服务器上引导。导程序直接从服务器上引导。74.2.1 4.2.1 局域网参考模型局域网参考模型(IEEE802(IEEE802参考模型参考模型)4.2 4.2 局域网体系结构（局域网体系结构（P P122-124122-124）在开放系统互连模型（在开放系统互连模型（OSI/RMOSI/RM）中，其下三层主要涉及）中，其下三层主要涉及的是通信功能。的是通信功能。在这方面局域网有

9、自身的特点，结合局域网自身特点，在这方面局域网有自身的特点，结合局域网自身特点，参考参考OSI/RMOSI/RM，IEEE802IEEE802提出了局域网的参考模型（提出了局域网的参考模型（LAN/RMLAN/RM）。）。和和OSI/RMOSI/RM相比，相比，LAN/RMLAN/RM只相当于最低两层：只相当于最低两层：物理层物理层用来建立物理连接是必要的；用来建立物理连接是必要的；数据链路层数据链路层把数据构成帧传输，并实现帧的顺序控制、把数据构成帧传输，并实现帧的顺序控制、差错控制及流量控制功能，使不可靠的链路变成了可靠的链差错控制及流量控制功能，使不可靠的链路变成了可靠的链路，也是必需的

10、。路，也是必需的。8LAN/RMLAN/RM中物理层和数据链路层的功能如下：中物理层和数据链路层的功能如下：1 1物理层物理层物理层提供在物理层实体间发送和接收比特的能力物理层提供在物理层实体间发送和接收比特的能力，一对，一对物理层实体能确认出两个介质访问控制物理层实体能确认出两个介质访问控制MACMAC子层实体间同等层比子层实体间同等层比特单元的交换。特单元的交换。物理层也要实现电气、机械、功能和规程四大特性的匹配物理层也要实现电气、机械、功能和规程四大特性的匹配。92 2数据链路层数据链路层 为了使局域网中数据链路层不致过于复杂，为了使局域网中数据链路层不致过于复杂，LAN/RMLAN/R

11、M将其划分将其划分为两个子层，即为两个子层，即逻辑链路控制子层（逻辑链路控制子层（LLCLLC，Logical Link Logical Link ControlControl）和介质访问控制子层（）和介质访问控制子层（MACMAC，Media Access ControlMedia Access Control）。）。与访问各种传输介质有关的问题都放在与访问各种传输介质有关的问题都放在MACMAC子层子层，当介质存取方法，当介质存取方法改变时，不致于影响其他较高层协议。改变时，不致于影响其他较高层协议。数据链路层中与介质访问无数据链路层中与介质访问无关的部分都集中在关的部分都集中在LLCLL

12、C子层子层。数据链路层的功能分别由其数据链路层的功能分别由其LLCLLC子层和子层和MACMAC子层承担。子层承担。LLCLLC子子层层向向高高层层提提供供一一个个或或多多个个逻逻辑辑接接口口（具具有有发发送送帧帧和和接接收收帧的功能）。还具有帧顺序控制及流量控制等功能。帧的功能）。还具有帧顺序控制及流量控制等功能。LLCLLC子子层层还还包包括括某某些些网网络络层层功功能能，由由于于局局域域网网中中的的数数据据是是按按编编址的帧传送，没有中间交换，因而不需要路由选择。址的帧传送，没有中间交换，因而不需要路由选择。MACMAC子子层层支支持持数数据据链链路路功功能能，并并为为LLCLLC子子层

13、层提提供供服服务务。支支持持CSMA/CDCSMA/CD，令牌环、令牌总线等介质访问控制方式，令牌环、令牌总线等介质访问控制方式。它它判判断断哪哪一一个个设设备备具具有有享享用用介介质质的的权权力力以以及及介介质质操操作作所所需需要要的的寻址。寻址。104.2.2 IEEE8024.2.2 IEEE802局域网协议标准局域网协议标准 为了使不同厂商生产的网络设备之间具有为了使不同厂商生产的网络设备之间具有兼容性、互换性兼容性、互换性和互操作性和互操作性，急需建立一个统一的标准，局域网标准化委员会，急需建立一个统一的标准，局域网标准化委员会(IEEE802(IEEE802委员会委员会美国电气与电

14、子工程师协会美国电气与电子工程师协会)应运而生，制应运而生，制定了一系列局域网标准，称为定了一系列局域网标准，称为IEEE802IEEE802标准。标准。11 IEEE802标准系列中的主要标准802.2-802.2-逻辑链路控制子层（逻辑链路控制子层（LLCLLC）功能与服务）功能与服务802.3-802.3-CSMA/CDCSMA/CDCSMA/CDCSMA/CD（以太网）（以太网）（以太网）（以太网）802.4-802.4-Token BusToken BusToken BusToken Bus（令牌总线）（令牌总线）（令牌总线）（令牌总线）802.5-802.5-Token RingT

15、oken RingToken RingToken Ring（令牌环）（令牌环）（令牌环）（令牌环）802.8 802.8 FDDIFDDIFDDIFDDI（光纤分布数据接口）（光纤分布数据接口）（光纤分布数据接口）（光纤分布数据接口）802.11 WLAN802.11 WLAN（无线局域网）（无线局域网）IEEE802IEEE802标准主要描述了局域网网络体系结构中最低两标准主要描述了局域网网络体系结构中最低两层（物理层和数据链路层）的功能以及网络层的接口服务层（物理层和数据链路层）的功能以及网络层的接口服务，其编号从其编号从IEEE802.1IEEE802.1到到IEEE802.13IEEE

16、802.13。（见。（见P P124124）124.3 4.3 局域网的关键技术局域网的关键技术拓扑结构（逻辑、物理）拓扑结构（逻辑、物理）总线型、星型、环型总线型、星型、环型信号传输形式信号传输形式基带、宽带基带、宽带介质访问方法介质访问方法CSMA/CDCSMA/CD、Token-passingToken-passing13n总线型总线型:所有结点都直接连接到共享信道所有结点都直接连接到共享信道n星星 型型:所有结点都连接到中央结点所有结点都连接到中央结点n环环 型型:节点通过点到点链路与相邻节点连接节点通过点到点链路与相邻节点连接BusStarRingABCADCBABCAT4.3.1

17、4.3.1 局域网的拓扑结构局域网的拓扑结构 141.1.总线型拓扑结构总线型拓扑结构 所有节点都所有节点都通过相应的硬件接口通过相应的硬件接口连接到一条作为公共传输介质连接到一条作为公共传输介质的总线上，信息的传输以的总线上，信息的传输以“共享介质共享介质”方式进行。方式进行。任何一个站点发任何一个站点发送的信号都可以沿着介质双向传播，而且能被其他所有站接收（广送的信号都可以沿着介质双向传播，而且能被其他所有站接收（广播方式）。播方式）。15（1 1）所有节点都通过相应的网卡直接连接到一条作为公）所有节点都通过相应的网卡直接连接到一条作为公 共传输介质的总线上；共传输介质的总线上；（2 2）

18、传输介质：同轴电缆和双绞线传输介质：同轴电缆和双绞线；（3 3）信道的通信方式：半双工，信道的通信方式：半双工，即所有节点都可以发送即所有节点都可以发送 和接收数据，但一段时间内只允许一个节点发送数和接收数据，但一段时间内只允许一个节点发送数 据，当一个节点以据，当一个节点以“广播广播”方式发送数据时，其他节方式发送数据时，其他节 点可以用点可以用“收听收听”方式接收数据；方式接收数据；（4 4）可能出现可能出现“冲突冲突”（collisioncollision）现象）现象，即同一时刻，即同一时刻有有 两个或两个以上节点通过总线发送数据，会造成传两个或两个以上节点通过总线发送数据，会造成传 输

19、失败，需要解决多结点访问总线的介质访问控制输失败，需要解决多结点访问总线的介质访问控制 问题。问题。总线型特点：总线型特点：16总线型的优缺点：总线型的优缺点：一个节点失效不影响其他一个节点失效不影响其他节点的工作，节点的增删不影节点的工作，节点的增删不影响全网的运行。响全网的运行。u 结构简单结构简单u 接入灵活接入灵活u 扩展容易扩展容易u 可靠性高可靠性高总线拓扑的缺点：总线拓扑的缺点：1.1.故障诊断困难故障诊断困难2.2.故障隔离困难故障隔离困难172.2.星型拓扑结构星型拓扑结构特点：特点：u存在一个中心节点存在一个中心节点u每个节点通过点到点的链路与中心节点连接每个节点通过点到点

20、的链路与中心节点连接u所有通信都通过中心节点进行所有通信都通过中心节点进行 采用星形拓扑的交换方式有线路交换和报文交换，尤其以采用星形拓扑的交换方式有线路交换和报文交换，尤其以线路交换更为普遍。线路交换更为普遍。18星形拓扑的优点：星形拓扑的优点：1.1.配置方便；配置方便；2.2.每每个个连连接接点点只只接接一一个个设设备备，单单个个连连接接点点的的故故障障只只影影响响一一个个设设备备，不不会影响全网；会影响全网；3.3.集集中中控控制制和和故故障障诊诊断断容容易易，容容易易检检测测和和隔隔离离故故障障，可可方方便便地地将将有有故故障的结点从系统中删除；障的结点从系统中删除；4.4.简单的介

21、质访问协议。简单的介质访问协议。星形拓扑的缺点：星形拓扑的缺点：1.1.电缆长度长，安装复杂电缆长度长，安装复杂需需要要大大量量电电缆缆。电电缆缆沟沟、维维护护、安安装装等等会会产产生生一一系系列列问问题题，因因而而增增加加的费用相当可观。的费用相当可观。2.2.扩展困难扩展困难需要在初始安装时，放置大量冗余的电缆，以配置更多的连接点。需要在初始安装时，放置大量冗余的电缆，以配置更多的连接点。3.3.依赖于中央结点依赖于中央结点若中央结点产生故障，则全网不能工作。若中央结点产生故障，则全网不能工作。193.3.环型拓扑结构环型拓扑结构特点：特点：u以共享介质方式进行数据传输以共享介质方式进行数

22、据传输u每个节点都与两个相邻的节点相连每个节点都与两个相邻的节点相连u节点之间采用点到点的链路节点之间采用点到点的链路u网络中的所有节点构成一个闭合的环网络中的所有节点构成一个闭合的环u环中的数据沿着一个方向绕环逐站传输环中的数据沿着一个方向绕环逐站传输20环型结构优缺点：环型结构优缺点：结构简单，容易实现，传输延迟确定，适应传输负荷结构简单，容易实现，传输延迟确定，适应传输负荷较重、实时性要求较高的应用环境。但较重、实时性要求较高的应用环境。但可靠性差、故障诊可靠性差、故障诊断困难，若环中某一位置的断开将导致整个网络瘫痪。断困难，若环中某一位置的断开将导致整个网络瘫痪。211 1、基带传输基

23、带传输：把数字脉冲信号直接在传输介质上传输。：把数字脉冲信号直接在传输介质上传输。所使用的典型传输介质有双绞线、基带同轴电缆、光纤。所使用的典型传输介质有双绞线、基带同轴电缆、光纤。2 2、宽带传输宽带传输：把数字脉冲信号经调制后再在传输介质：把数字脉冲信号经调制后再在传输介质上传输。所使用的典型传输介质有宽带同轴电缆、无线上传输。所使用的典型传输介质有宽带同轴电缆、无线电波等。电波等。传统局域网中主要的传输形式是传统局域网中主要的传输形式是基带传输，宽带传基带传输，宽带传输输主要使用在无线局域网中。主要使用在无线局域网中。4.3.2 4.3.2 信号的传输形式信号的传输形式 22 局域网使用

24、广播信道（多点访问，随机访问），多个局域网使用广播信道（多点访问，随机访问），多个站点共享同一信道（共享介质）会如下出现问题：站点共享同一信道（共享介质）会如下出现问题：各站点如何访问共享信道？各站点如何访问共享信道？如何解决同时访问造成的冲突（信道争用）？如何解决同时访问造成的冲突（信道争用）？解决以上问题的方法称为解决以上问题的方法称为介质访问控制方法介质访问控制方法。介质访问控制方法：介质访问控制方法：控制网络中各个节点之间信息的合理传输，对信道进控制网络中各个节点之间信息的合理传输，对信道进行合理分配的方法，也就是网络中的多个站点如何共享通行合理分配的方法，也就是网络中的多个站点如何共

25、享通信媒体。信媒体。4.3.3 4.3.3 介质访问控制方法介质访问控制方法23常见的方法有两种：常见的方法有两种：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/CDCSMA/CD）Carrier Sense Multiple Access/Collision Carrier Sense Multiple Access/Collision DetectDetect 采用采用随机访问技术随机访问技术的的竞争型竞争型介质访问控制方法介质访问控制方法令牌传递令牌传递（Token PassingToken Passing）Token RingToken Ring（令牌环）（令牌环）To

26、ken BusToken Bus（令牌总线）（令牌总线）FDDIFDDI（光纤分布式数据接口）（光纤分布式数据接口）采用采用受控访问技术受控访问技术的的分散控制型分散控制型介质访问控制介质访问控制方法方法24 CSMA/CDCSMA/CD被广泛地应用于局域网的被广泛地应用于局域网的MACMAC子层，是子层，是IEEE802.3IEEE802.3的核心协议，也是以太网所采用的协议。它是典的核心协议，也是以太网所采用的协议。它是典型的随机访问技术，也是一种争用型技术。型的随机访问技术，也是一种争用型技术。CSMA/CDCSMA/CD主要是主要是为解决为解决如何争用一个广播型的共享传输信道而设计的，

27、它能如何争用一个广播型的共享传输信道而设计的，它能够决定该谁使用信道够决定该谁使用信道。1.CSMA/CD1.CSMA/CD（载波监听多路访问（载波监听多路访问/冲突检测）冲突检测）25 多个站点如何安全地使用共享信道？多个站点如何安全地使用共享信道？最简单的思路：最简单的思路：最简单的思路：最简单的思路：发送前先检测一下其它站点是否正在发送（即信发送前先检测一下其它站点是否正在发送（即信道忙否）。道忙否）。若信道空闲，是否可以立即发送？若信道空闲，是否可以立即发送？若有多个站点都在等待发送，必然冲突！若有多个站点都在等待发送，必然冲突！解决：等待一段解决：等待一段随机时间随机时间后再发（降低

28、了冲突概率）后再发（降低了冲突概率）若信道忙，如何处理？若信道忙，如何处理？继续监听：继续监听：等到信道空闲后立即发送等到信道空闲后立即发送等到信道空闲后等待随机时间后再发送等到信道空闲后等待随机时间后再发送等待一段随机时间后再重新检测信道等待一段随机时间后再重新检测信道 真的一旦出现两个站点同时发送的情况，如何处理？真的一旦出现两个站点同时发送的情况，如何处理？真的一旦出现两个站点同时发送的情况，如何处理？真的一旦出现两个站点同时发送的情况，如何处理？以上方法均无法处理！以上方法均无法处理！26（1 1）CSMACSMA载波监听多路访问载波监听多路访问 基本方法：基本方法：发送前先监听信道，

29、确定是否有其他站发送的信号；发送前先监听信道，确定是否有其他站发送的信号；若空闲则可以发送；若空闲则可以发送；如果信道忙，等待一定间隔后重试。如果信道忙，等待一定间隔后重试。“等待一定间隔等待一定间隔”称为称为“坚持退避坚持退避”，算法：，算法：i.i.不坚持不坚持CSMACSMA （1 1）若空闲，则立即发送。）若空闲，则立即发送。（2 2）若忙，）若忙，等待一段随机时间等待一段随机时间，重复第一步。，重复第一步。ii.1-ii.1-坚持坚持CSMACSMA （1 1）若空闲，则立即发送。）若空闲，则立即发送。（2 2）若忙，）若忙，继续监听，直到空闲继续监听，直到空闲，然后立即发送。，然后

30、立即发送。iii.P-iii.P-坚持坚持CSMACSMA （1 1）若空闲，则以）若空闲，则以概率概率P P发送，以发送，以（1-P1-P）的概率）的概率延迟一个延迟一个时间单位。延迟后重复第一步。时间单位。延迟后重复第一步。（2 2）若忙，）若忙，继续监听直到空闲继续监听直到空闲，重复第一步。，重复第一步。27三种三种“坚持退避坚持退避”方法的缺点：方法的缺点：i.i.不坚持不坚持CSMACSMA的缺点：的缺点：即使有几个站点有数据要发送，介质仍然可能处于空闲状态，因即使有几个站点有数据要发送，介质仍然可能处于空闲状态，因此介质的利用率低。此介质的利用率低。ii.1-ii.1-坚持坚持CS

31、MACSMA的缺点：的缺点：如果有两个或两个以上的站点同时发送，冲突就不可避免如果有两个或两个以上的站点同时发送，冲突就不可避免。iii.P-iii.P-坚持坚持CSMACSMA的缺点：的缺点：如何有效选择概率如何有效选择概率P P值值。CSMACSMA的最大缺点是不能处理以下情况：的最大缺点是不能处理以下情况：若要发送信息的多个站点同时发现介质空闲，他们就会同时发送若要发送信息的多个站点同时发现介质空闲，他们就会同时发送信息，于是发生冲突。信息，于是发生冲突。此问题发生的原因，各站点监测到介质空闲后的发送过程中不会此问题发生的原因，各站点监测到介质空闲后的发送过程中不会再监测有无冲突产生。再

32、监测有无冲突产生。如何解决此问题？如何解决此问题？28（2 2）CSMA/CDCSMA/CD带冲突检测的带冲突检测的载波监听多路访问载波监听多路访问用于用于IEEE802.3IEEE802.3以太网以太网工作原理：工作原理：发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送；发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送；如果信道忙，则继续监听，一旦空闲就立即发送；如果信道忙，则继续监听，一旦空闲就立即发送；在发送过程中，仍需继续监听在发送过程中，仍需继续监听。若监听到冲突，则立。若监听到冲突，则立即停止发送数据，然后发送一串干扰信号（即停止发送数据，然后发送一串干扰信号（JamJam）；）；发送发送Ja

33、mJam信号的目的是信号的目的是强化冲突强化冲突，以便使所有的站点都能检测，以便使所有的站点都能检测到发生了冲突。到发生了冲突。等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试。等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试。归结为四句话：归结为四句话：先听后发，边听边发，冲突停止，延迟重发。先听后发，边听边发，冲突停止，延迟重发。举例说明！举例说明！292.2.令牌传递（令牌传递（Token PassingToken Passing）ABDC站点站点干线耦合器干线耦合器单向环单向环点到点链路点到点链路（1 1）IEEE802.5IEEE802.5令牌环网令牌环网 （Token RingToken

34、Ring）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30令牌环（令牌环（Token RingToken Ring）基本工作原理基本工作原理:网上所有站点都处于空闲时，令牌沿环绕行网上所有站点都处于空闲时，令牌沿环绕行 a.a.发送站点：发送站点：必须等待，直到捕获到令牌必须等待，直到捕获到令牌 发送数据帧发送数据帧释放令牌释放令牌 吸收数据帧（绕环一周后）吸收数据帧（绕环一周后）b.b.中间站点（数据帧的目的地址与自己不同）：中间站点（数据帧的目的地址与自己不同）：转发环上的数据帧转发环上的数据帧 c.c.接收站点（数据帧的目的地址与自己相同）：接收站点（数据帧的

35、目的地址与自己相同）：拷贝环上的数据帧拷贝环上的数据帧 转发环上的数据帧转发环上的数据帧 这种介质访问方法的基础是这种介质访问方法的基础是令牌令牌(Token)(Token)。令牌是一种特殊令牌是一种特殊的帧的帧(3(3字节字节)，用于控制网络站点的发送权，只有抓住令牌的网，用于控制网络站点的发送权，只有抓住令牌的网络站点才能发送数据。络站点才能发送数据。拿到令牌的站点将令牌转换成数据帧头，后面加挂上自己拿到令牌的站点将令牌转换成数据帧头，后面加挂上自己的数据进行发送；由于只有一个令牌，一次只能有一个站点发的数据进行发送；由于只有一个令牌，一次只能有一个站点发送，因此令牌环技术不存在争用现象，

36、是一种送，因此令牌环技术不存在争用现象，是一种无争用型无争用型介质访介质访问控制方法。问控制方法。31以下是令牌传递过程的简述：以下是令牌传递过程的简述：1.1.当有一个结点有数据帧要发送时，它首先检测令当有一个结点有数据帧要发送时，它首先检测令牌是否有空，如果有空，它夺取令牌并将其数据帧附在牌是否有空，如果有空，它夺取令牌并将其数据帧附在令牌上。令牌上。2.2.当携带数据帧的令牌继续环行时，后面的每个结当携带数据帧的令牌继续环行时，后面的每个结点都校验数据帧。点都校验数据帧。3.3.目的设备辨认出此数据帧，接收它，并将一个收目的设备辨认出此数据帧，接收它，并将一个收据信号附在令牌上，随后令牌

37、继续环行。据信号附在令牌上，随后令牌继续环行。4.4.当源设备收到收据信号后，它就解除令牌的忙状当源设备收到收据信号后，它就解除令牌的忙状态，于是令牌自由环行，过程又重新开始。态，于是令牌自由环行，过程又重新开始。32Token Ring/IEEE802.5的操作举例AT=0T=0T（c）帧循环一圈后帧循环一圈后,A 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=0T=0TData（a）A A有数据要发有数据要发送送,它抓住空它抓住空令牌令牌（b）AT=1T=1A A将令牌修改为将令牌修改为数据帧头数据帧头,并加并加挂数据发送挂数据发送TDataCData目的站点从环目的站点从环上拷

38、贝数据上拷贝数据TDataCTDataCTDataC33（2 2）IEEE802.4IEEE802.4令牌总线（令牌总线（Token BusToken Bus）在物理上令牌总线是一根线型或树型的电缆，其上在物理上令牌总线是一根线型或树型的电缆，其上连接各个站点；在逻辑上，所有站点构成一个环连接各个站点；在逻辑上，所有站点构成一个环 。这这种方式和种方式和CSMA/CDCSMA/CD方式一样，采用总线网络拓扑，但不方式一样，采用总线网络拓扑，但不同的是网上各工作站按一定顺序形成一个逻辑环。同的是网上各工作站按一定顺序形成一个逻辑环。34小结：小结：1 1、CSMA/CDCSMA/CD属于属于随机

39、型介质访问控制方法，采用总线争用的随机型介质访问控制方法，采用总线争用的 方式方式。具有结构简单、在轻负载下延迟小等优点，但随。具有结构简单、在轻负载下延迟小等优点，但随 着负载的增加，冲突概率增加，性能将明显下降，适用着负载的增加，冲突概率增加，性能将明显下降，适用 于对数据传输实时性要求不严格的应用环境。于对数据传输实时性要求不严格的应用环境。2 2、Token RingToken Ring属于属于确定型介质访问控制方法确定型介质访问控制方法，具有重负载，具有重负载 下利用率高、网络性能对距离不敏感以及具有公平访问下利用率高、网络性能对距离不敏感以及具有公平访问 等优越性能，但环形网结构复

40、杂，存在检错和可靠性等等优越性能，但环形网结构复杂，存在检错和可靠性等 问题，适用于对数据传输实时性要求较高的环境。问题，适用于对数据传输实时性要求较高的环境。3 3、Token BusToken Bus也属于也属于确定型介质访问控制方法确定型介质访问控制方法，是在综合以，是在综合以 上两种介质访问控制方法优点的基础上形成的一种介质上两种介质访问控制方法优点的基础上形成的一种介质 访问控制方法。访问控制方法。354.4 4.4 传统以太网传统以太网4.4.1 4.4.1 以太网的产生与发展以太网的产生与发展7070年代中期由施乐公司（年代中期由施乐公司（Bob MetcalfeBob Metc

41、alfe）提出，数据率）提出，数据率为为2.94Mb/s2.94Mb/s，称为，称为EthernetEthernet（以太网）（以太网）最初人们认为电磁波是通过最初人们认为电磁波是通过“以太以太”来传播的来传播的,物理介质物理介质（比如电缆）将比特流传输到各个站点，就像古老的（比如电缆）将比特流传输到各个站点，就像古老的“以以太理论太理论”（luminiferous etherluminiferous ether）所阐述的那样，古代的）所阐述的那样，古代的“以太理论以太理论”认为认为“以太以太”通过电磁波充满了整个空间。通过电磁波充满了整个空间。经经DEC,IntelDEC,Intel和和Xe

42、roxXerox公司改进为公司改进为10Mb/s10Mb/s标准（标准（DIXDIX标准）标准）DIX V1DIX V1DIX V1DIX V1（1980198019801980）、）、）、）、DIX V2DIX V2DIX V2DIX V2（1982198219821982）Ethernet IIEthernet IIEthernet IIEthernet II特征：基带传输、总线拓扑、特征：基带传输、总线拓扑、CSMA/CDCSMA/CD、同轴电缆、同轴电缆、同轴电缆、同轴电缆 1985198519851985年被采纳为年被采纳为年被采纳为年被采纳为IEEE 802.3IEEE 802.3

43、，支持多种传输媒体。，支持多种传输媒体。“带有冲突检测的载波监听多路访问方法和物理层技术规范带有冲突检测的载波监听多路访问方法和物理层技术规范”Ethernet IIEthernet II和和IEEE 802.3IEEE 802.3二者区别很小二者区别很小仅是帧格式和支持的传输介质略有不同仅是帧格式和支持的传输介质略有不同目前已发展到万兆以太网，仍在继续发展目前已发展到万兆以太网，仍在继续发展 一种在以前被假定为电一种在以前被假定为电磁波的传播介质，具有磁波的传播介质，具有绝对连续性、高度弹性、绝对连续性、高度弹性、极其稀薄等特性。极其稀薄等特性。364.4.2 4.4.2 以太网的物理层选项

44、与标识方法以太网的物理层选项与标识方法速率、信号传输方式、介质类型速率、信号传输方式、介质类型速率速率（Mb/s）基带或宽带基带或宽带Base，Broad每段最大长度（单位每段最大长度（单位:百米）或百米）或介质类型介质类型（T，F，X）10 Base 5传统以太网传统以太网10Base5 10Base5 粗同轴粗同轴10Base2 10Base2 细同轴细同轴10Base-T 10Base-T UTPUTP 10Base-F MMF10Base-F MMF快速以太网和千兆以太网快速以太网和千兆以太网100Base-T 100Base-T UTPUTP100Base-F 100Base-F M

45、MF/SMFMMF/SMF1000Base-X 1000Base-X STP/MMF/SMFSTP/MMF/SMF1000Base-T 1000Base-T UTPUTP374.4.3 4.4.3 以太网的以太网的MACMAC地址（物理地址）地址（物理地址）说明：说明：以太网的以太网的MACMAC地址地址又称为又称为物理地址物理地址，它是网络站点的，它是网络站点的全球唯一全球唯一的标识符，与其物理位置无关。的标识符，与其物理位置无关。注意：注意：MACMAC地址是在数据链路层进行处理，而不是在地址是在数据链路层进行处理，而不是在物理层。物理层。网络站点的每一个网络站点的每一个网络接口网络接口都

46、有一个都有一个MACMAC地址，该地地址，该地址大多固化在网络站点的硬件中。址大多固化在网络站点的硬件中。一个站点允许有多个一个站点允许有多个MACMAC地址，个数取决于该站点网地址，个数取决于该站点网络接口的个数。例如：络接口的个数。例如：安装有多块网卡的计算机；安装有多块网卡的计算机；有多个以太网接口的路由器。有多个以太网接口的路由器。38以太网物理地址的特点：以太网物理地址的特点：（1 1）IEEE802.3IEEE802.3标准规定：标准规定：MACMAC地址的长度为地址的长度为6 6个字节个字节，共，共 48 48位位,表示为表示为EUI-48,EUI-48,可有可有2 246467

47、070万亿个地址（有万亿个地址（有2 2 位用于特殊用途），可满足全球所有以太网物理地位用于特殊用途），可满足全球所有以太网物理地 址的需求，表示方法为址的需求，表示方法为在两个十六进制数之间用一在两个十六进制数之间用一 个连字符隔开个连字符隔开。（2 2）物理地址高）物理地址高3B3B地址（地址（2424位）称为机构惟一标识符位）称为机构惟一标识符OUIOUI，由由IEEEIEEE注册管理委员会（注册管理委员会（RACRAC）统一分配给设备生产）统一分配给设备生产 厂商，厂商，如：如：3COM3COM公司的公司的OUI=02-60-8COUI=02-60-8C（3 3）物理地址低）物理地址低

48、3B3B地址（地址（2424位）称为扩展标识符位）称为扩展标识符EIEI，由厂，由厂 商自行分配给每一块网卡或设备的网络硬件接口，商自行分配给每一块网卡或设备的网络硬件接口，如：如：3COM3COM公司的公司的EI=00-A6-38EI=00-A6-38。也可以是也可以是2 2个字节，个字节，但这种格式的地址但这种格式的地址很少使用。很少使用。394.4.4 4.4.4 传统以太网分类（按传输介质）传统以太网分类（按传输介质）1 1、同轴电缆以太网（同轴电缆以太网（粗缆以太网粗缆以太网10BASE510BASE5、细缆、细缆以太网以太网10BASE210BASE2）2 2、双绞线以太网、双绞线

49、以太网3 3、光纤以太网、光纤以太网40双绞线的连接标准双绞线的连接标准在以太网的标准中，在以太网的标准中，10Mbps10Mbps与与100Mbps100Mbps双绞线系统采双绞线系统采用相同的线序：用相同的线序：1 1、2 2两根线为一对，两根线为一对，3 3、6 6两根线为两根线为另一对。另一对。色标色标 Pin#Pin#SignalSignal白橙白橙 1 1 TD+TD+（发送）（发送）橙橙 2 2 TD-TD-白绿白绿 3 3 RD+RD+（接收）（接收）蓝蓝 4 4 不用不用白蓝白蓝 5 5 不用不用绿绿 6 6 RD-RD-白棕白棕 7 7 不用不用棕棕 8 8 不用不用1 2

50、 3 4 5 6 7 81 2 3 4 5 6 7 8双绞线以太网双绞线以太网41 非屏蔽双绞线由非屏蔽双绞线由4 4对导线组成，常用的颜色与线对导线组成，常用的颜色与线号的对应关系：号的对应关系：橙（橙（2 2）和橙白（）和橙白（1 1）；绿（）；绿（6 6）和绿白（）和绿白（3 3）蓝（蓝（4 4）和蓝白（）和蓝白（5 5）；棕（）；棕（8 8）和棕白（）和棕白（7 7）基本连接规则基本连接规则 自己的发线要与对方的的收线相连自己的发线要与对方的的收线相连 自己的收线要与对方的的发线相连自己的收线要与对方的的发线相连42 直通直通UTPUTP电缆电缆：交叉交叉UTPUTP电缆电缆43直通直