计算机网络技术LAN.ppt

《计算机网络技术LAN.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络技术LAN.ppt（372页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第四章 计算机局域网,4.1 局域网概述4.2 局域网协议与IEEE802标准4.3 共享介质局域网4.4 FDDI4.5 高速局域网(交换式以太网)4.6 无线LAN4.7 蓝牙技术4.8 LAN硬件设备及选择4.9 宽带接入技术,本章学习目标、重点及关键,了解局域网的特点、分类、拓扑结构。熟悉局域网的协议标准和介质访问控制方式。掌握局域网中Ethernet的组网技术。重点：IEEE802标准的认识，LAN的组建和测试。难点：介质访问控制方式、VLAN、FDDI、ATM技术。关键：理解IEEE802标准，了解LAN常用技术，掌握LAN的组建和测试技术。,学习目的通过学习，了解常见局域网的类型

2、、其工作原理及以太网的四个发展阶段。通过学习，了解以太网的有关布线标准。通过学习，可以进行以太网的组网实践和设备选型。通过学习，掌握线缆的设备的连接方法，了解网络工程的布线测试。,4.1.1 计算机局域网的发展与技术 时间与系统：LAN-20世纪70后发展起来的网络技术。是一个高速通信系统。规模：范围较小，建立在区域-工业/商业/政府/各级学校及企业等。应用：广泛。数据库/管理信息系统/事务处理等。技术：共享访问技术所有设备共享一个传输介质，同轴、双绞电缆、光缆；高速共享网络技术FDDI、快速以太网（百、千兆、万兆）；交换技术交换式和AMT。可实现虚拟网络,4.1 计算机局域网概述,第四章 局

3、域网技术,1.局域网,定义从物理上从功能上,是在某区域内由多台计算机互连成的计算机组。它规模有很小的(同一房间的2个或2以上PC互连而成)，也有很大(几百或几千PC组成)。,是在某区域内由多台计算机互连成的计算机组。它规模有很小的(同一房间的2个或2以上PC互连而成)，也有很大(几百或几千PC组成)。,它是一个将PC机及其外部设备相连并用来共享信息系统。,局域网的分类（常见的局域网类型）以太（Ethernet）为IEEE802.3；令牌环网（Token Ring）为IEEE802.5；令牌总线（Token BUS）为IEEE802.4；光纤分布式数据接口（FDDI）-802.8；异步传输模式（

4、ATM）；交换网Switching等。在LAN中常用的前四种技术。,局域网分类,(共享介质LAN交换LAN),按拓扑结构LAN分为：总线型、环型、星型、树状型。按使用介质LAN分为：有线/无线网两类。,有线网：双绞线、同轴电缆和光纤网；无线网：用红外、微波作为传输介质的局域网,在有线LAN中，又可分成基带网和宽带网，基带网一般采用同轴电缆（50）或双绞线作为传输介质，宽带网用CATV电缆75,按共享介质/网络使用技术 目前常见的局域网类型有以太（Ethernet）为IEEE802.3；令牌环网（Token Ring）为IEEE802.5；令牌总线（Token BUS）为IEEE802.4；光纤

5、分布式数据接口（FDDI）-802.8；异步传输模式（ATM）；交换网Switching等。在LAN中常用的前四种技术。,环形拓扑,总线拓扑,星形拓扑,（3）LAN的拓扑结构,第四章：局域网技术,4.1.2 局域网特点 覆盖范围有限-适用于机关/校园/工厂等 传输(通信)速率高。100Mb10Gb 介质适应性强多种介质 误码率低(10-8-11)，可靠性高-分布控制/广播式通信很多问题简化或不存在 成本低。易于更新扩展增减较容易。使用灵活，易于操作。结构简单，易于实现。,#计算机网络的功能资源共享相互通信（数据传送）提高系统的可靠性易于分布处理和集中管理,4.1.3 计算机局域网的基本组成组成

6、主要构件的层次关系LAN协议是实现LAN内实体间或LAN间的通信。,服务器/工作站；电缆系统（传输介质）；网络设备(如网卡/HUB/交换机/路由器)网络操作系统和局网络协议(应用程序),第一层：网络接口卡、电缆第二层：网络拓扑结构第三层：工作站/服务器（Client/Server）第四层：NOS和协议（应用程序）,4.2 局域网协议与IEEE802标准,4.2.1 局域网络的介质访问控制方式 1、通信介质同轴电缆、双绞线、光缆。,2.LAN通信机制分布式控制 和广播(多)式通信。3.拓扑结构总线/星/环型。LAN中通信功能完全由网卡实现。,LAN中，站点间经公共传输通路传输信息，如何使用信道和

7、合理分配信道，不同拓扑结构，网络中各设备间访问控制方法不同，常用的共享介质访问控制方法有：LAN介质访问控制方法又分为：1）共享介质LAN；2）交换LAN两种。,4、共享介质访问控制方式,载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)以太网；令牌环网（Token Ring）：令牌总线（Token BUS）；光纤分布式数据接口(FDDI)。,网络的控制方式：PPP方式-点对点连接时一个直线，用于WAN上；广播方式-一个人讲，众人听，用于LAN；令牌环方式-LAN在逻辑上构成一个环状。,LAN的共享介质访问控制工作方式：以太网中采用的是CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）控制协议工作方式，网

8、络中的所有用户共享传输介质，信息通过广播方式发送到所有端口。,补,补充：以太网的产生和发展 1.以太网概念的提出和标准化：以太网的核心思想是多个设备共享传输信道。1)思想源于 2)以太网,源于60年代末，夏威夷大学研制了一个名为ALOHA的无线电系统，该系统把校园主机与颁布在其它地方的读卡机、终端连接起来，并实现了9600bps的连接速度,在随后几年中出现了多种有关LAN技术，其中最出名的是以太网（Ethernet）-凡用同轴电缆、双线、光纤为传输介质的网。,3）发展情况以太网这个概念被正式提出是在1973年1980年当第一个以太网标准1.0被正式制定时，其速度只有2.94Mbps,1980年

9、公布了以太网标准2.0即IEEE802系列标准(1980)之一，其速度被确定为10Mbps。因同年2月，IEEE（lanIEEE802委员会-提出若干标准称IEEE802系列标准）,将共享介质LAN以太网标准正式收入IEEE802.3标准，成为国际上公认的标准。从此以后，以太网的发展开始走上了快车道。,#以太网（Ethernet）最初出现是在20世纪60年代末，它早期的核心设计思想是多个设备共享传输通道。以太网这个概念被正式提出还是在1973年，它源于该技术的研制人之一Metcalf所写的一篇备忘录，其中有一句为“电磁辐射是可以通过发光的以太来传播的”。以太网的最初速度被定为2.94Mbit/

10、s。1980年由DEC公司、Intel公司和Xerox公司三方组成的企业联盟，它们共同开发研究起草制订了以太网规范。后来它被作为802.3标准为电气与电子工程师协会（IEEE）所采纳，成为国际上公认的标准。,4)以太网:是现有局域网采用的最通用的通信标准。该标准定义产品有,2.以太网的连接：,了在局域网（LAN）中采用的电缆类型和信号处理及如何使用信道、合理分配信道方法。,前后10M、100M、1Gbps、速度的以太网相继投入了使用，目前10Gbps以太网相关标准正在讨论中，相关产品推向了市场。LAN中的90%以上是以太网。,拓扑结构有总线型/星型/环型和树状型。传输介质：同轴缆、双绞线和光纤

11、。接口的工作模式：半双工和全双工。,半双工传输是实现以太网载波监听多路访问冲突检测全双工传输是采用点对点连接，这种没有冲突。,LAN中的双工、半双工和全双工课件单工半双工全双工,是单向通信：指一条线路上只能存在单个方向的通信。应用：用于无线广播，有线广播和电视广播，在LAN中不采用。,是双向交替通信。指在同一时间内，通信双方中只能有一方发送或接收信息。适合于常规的共享式网络。,双向通信：是指在同一时间内，通信双方同时发送信息和接收信息。,*LAN的结构工作站/文件服务器网络客户机/服务器网络（C/S）对等网络（每一台工作站均可扮演服务器的角色）主机/终端系统,3、#以太网的工作原理以太网采用载

12、波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）机制。以太网中节点都可以看到在网络中发送的所有信息，因此，以太网是一种广播网络。以太网的工作过程如下：当以太网中的一台站点要传输数据时，它将按如下步骤进行：监听信道上是否有信号在传输。如果有的话，表明信道处于载波（忙）状态，就继续监听，直到信道空闲为止。若没有监听到任何信号，就传输数据。传输的时候继续监听，如发现冲突则执行退避算法，随机等待一段时间后，重新执行步骤1（当冲突发生时，涉及冲突的计算机会发送一个拥塞序列，以警告所有的节点）。若未发现冲突则发送成功，计算机会返回到监听信道状态。注意：接受者也称之为“听者”，发送者也称之为“讲者”。以太网中使用

13、的CSMA/CD是一种“先讲后听”的访问方式。,第四章：局域网技术,4.2.2 局域网协议与IEEE802标准,一.局域网是一个计算机通信网，不存在路由选择问题，它不需要网络层，而只有最低的两个层。LAN协议解决由于竞争所带来的信息冲突问题 协议中的一些功能进行相应的简化。二.局域网参考模型,图4-1 IEEE802局域网参考模型,其低层协议简单,流量控制、路径选择等问题简化或不存在,通信多采用广播方式。,（一）物理层 负责物理连接管理和在介质上传输比特流。一对物理层实体能确认出两个介质访问控制（MAC）子层实体间同等层比特单元的交换。主要任务：是描述传输介质接口的4特性。物理层可分为：物理信

14、号（PS）子层 物理媒体访问（PMA）子层。,1980年，IEEE成立LAN网络标准委员会。称IEEE802委员会，对LAN网络协议制定了若干标准，即称IEEE802系列标准。,（二）数据链路层 主要作用：是通过一些数据链路层协议，在不尽可靠的传输信道上实现可靠的数据传输，负责帧的传输管理和控制。,数据链路层分为,两个子层。,1.LLC（Logical Link Control）子层 LLC子层功能:与媒体接入无关的部分 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 给帧加上序号,LLC的作用(1)由于不同的网络类型有不同的介质访问子层之对应，而逻辑链路控制子层LLC则掩盖了不同

15、物理网络之间的差别，统一的格式为网络层提供报务。(2)LLC子层把网络层的分组（在TCP/IP中即IP包）加上LLC头，交给MAC子层组成相应的802.X帧发送（对不同网络也不同，如Token Ring/Token bus/快速）。,2.MAC（Media Access Control）子层MAC子层功能:与接入各种传输媒体有关的问题都放在MAC子层，该层负责在物理层的基础上进行无差错地通信。依赖于物理介质和拓扑结构。将上层交下来的数据封装成帧进行发送 实现和维护MAC协议 比特差错检测 寻址,MAC地址(物理地址)-补充 802标准规定MAC地址字段可采用6字节或2字节这两种中的一种。现在I

16、EEE是世界上局域网全局地址的法定管理机构,它负责分配地址字段的6个字节中的前三个字节。世界上凡要生产局域网卡的厂家都必须向IEEE购买这三个字节构成的一个号,称为“地址块”,或“厂商代码”。地址段中的后三个字节则是可变的,由厂家自行分配。在生产网卡时这种6字节的MAC地址已被固化在网卡中。,网卡MAC物理地址的查询方法Win95、Win98用户，在命令模式（DOS）下：winipcfg WinNT、Win2000用户，在命令模式（DOS）下：ipconfig/all 在交换机中将IP地址与MAC地址绑定的方法：对于远程计算机，只要知道计算机名和IP地址，在MS-DOS下输入：nbtstat_

17、a（计算机名）或者 nbtstat_A(IP地址)若发现有人在网上盗用别人的IP地址，用这种方法马上就可以查到对方网卡地址。,图4-2IEEE802系列标准间的关系,三、IEEE802标准系列,IEEE802.1（A）LAN和MAN体系结构 IEEE802.1（B）LAN的寻址、网络互联及其管理 IEEE802.2 逻辑链路控制（LLC）协议 IEEE802.3 CSMA/CD访问方法及物理层技术规范 IEEE802.4 令牌总线访问方法及物理层技术规范 IEEE802.5 令牌环访问方法及物理层技术规范 IEEE802.6 城域网络MAN访问方法及物理层技术规范,标准协议定义的内容：,IEE

18、E802.7 宽带网络访问方法及物理层技术规范 IEEE802.8 光纤网络标准，FDDI访问方法及物理层技术规范 IEEE802.9 综合数据/话音LAN标准 IEEE802.10 可互操作的LAN的安全机制 IEEE802.11 无线LAN访问方法及物理层技术规范 IEEE802.12 100Base-VG高速网络访问方法及物理层技术规范 IEEE802.14 交互式电视网，（Cable-TV）这一组IEEE802标准不断扩大发展。,后续内容中重点介绍局域网的访问控制方式 IEEE802标准以太网和快速以太网,4.3 共享介质局域网(介质访问控制方法),4.3.1 载波侦听多路访问/冲突检

19、测法 4.3.2 令牌环访问控制方式 4.3.3 令牌总线访问控制方式*FDDI,一.访问控制方式,二.LAN的访问控制方法有 1.集中式控制 2.分布式控制 分布式控制方法,是指网络上传输介质的访问方式,也可称为网络的访问控制方法。其目的是合理分配信道，提高信道的利用率。,是指网络中有一个单独的集中控制器或具有集中控制功能的中心节点。,是无中心控制节点,所有节点都处于均等地位,节点之间的通信是由各节点自身控制，LAN采用。,常见有:CSMA/CDToken PassingTime slot（时隙）Buffer insertion(寄存器延迟插入)等。,总线型 载波侦听多路访问/冲突检测（CS

20、MA/CD）IEEE802.3 以太网；令牌总线(Token BUS)IEEE802.4令牌环网(Token Ring)IEEE802.5 光纤分布式数据接口（FDDI）。,三.常用控制方式有：,令牌传递,四.信道分配问题 信道的静态分配 信道的动态分配,频分多路复用（FDM）时分多路复用（TDM）其问题：延时时间长；信道利用率低,其有五个问题：1)站模型；2)单信道假设；3)冲突假设；4)时间（连续/分时隙）假设；5)侦听（载波/非载波）假设,1,#,#,#,#,1,#,#,#,1,1,1,1,1,当某站点检测到线路被占用后，就随机等待一段时间（非坚持）侦听信道，不断重复上述过程，直到发现线

21、路空闲后，就开始发送信息，这种方法称为非持续的载波侦听多点访问（Non-persistent CSMA）,非持续的载波侦听多点访问,CSMA/CD 1.CSMA/CD 2.争用线路机制:3.它三种状态 4.适合于 5.其控制手段,CSMA（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）带有冲突监测的载波监听多路访问控制方式。,先听后发、边听边发、冲突停止、随机延迟后重发。,竞争、传输和空闲。,适合于总线结构、使用HUB的星型拓扑结构的具有信道检测功能的分布式介质访问控制方法。,称之为“载波侦听”。带有冲突检测的载波侦听多点（路）访问。,*局

22、域网介质访问控制 确定网络结点能够将数据发送到介质上去的特定时刻和解决如何对公用传输介质访问和利用并加以控制。传统的局域网介质访问控制方式有三种：带有冲突碰撞检测的载波监听多路访问（CSMA/CD）、令牌环和令牌总线。,#以太网所采用的介质访问方法,由于以太网的发展速度和价格优势，目前组建局域网首选都是以太网。以太网所采用的介质访问方法是：载波侦听多路访问/冲突检测)。已由IEEE802委员会建议成为局域网控制协议标准之一，即IEEE802.3标准。,CSMA/CD又被称之为“先听后讲，边听边讲，当冲突发生时等待后重新偿试即回到开始”，其工作过程概括：（1）先听后讲：先侦听信道，若信道空闲则发

23、送信息。（2）若信道忙，则继续侦听，直到信道空闲时立即发送。（3）边听边讲：发送信息后进行冲突检测，如发生冲突，立即停止发送，并向总线上发出一串阻塞信号（连续几个字节全1），通知总线上各站点冲突已发生，使各站点重新开始侦听与竞争。（4）重新偿试：已发出信息的各站点收到阻塞信号后，等待一段随机时间，重新进入侦听发送阶段。每个站点发送数据有三种方式：先听后讲，边听边讲，当冲突发生时等待后重新偿试即回到。CSMA/CD发送过程可描述如图所示。,CSMA/CD发送过程流程图,载波侦听多路访问（CSMA）,多路访问指多个站点共同访问一条信号传输线路。任何想发送数据的站点必须首先侦听线路上有无信号侦听，如

24、果线路已被占用(忙)，则此站点等待一段时间然后再争取发送；如果侦听到线路是空闲的，就立即抢占线路发送信息。其中有：持续/非持续的载波侦听多点访问,CSMA通常确定等待时间的两种方法,持续载波侦听多点访问非持续载波侦听多点访问,当某站点检测到线路被占用后，继续侦听下去，一直等到发现线路空闲后，立即发送，这种方法称为之。,当某站点检测到线路被占用后，就随机等待一段时间（非坚持）侦听信道，不断重复上述过程，直到发现线路空闲后，就开始发送信息，这种方法称为之。,冲突检测（CD）,冲突产生废弃冲突帧好处,当两台或两台以上计算机都侦听到线路处于空闲状态，于是便同时发送信号，这样冲突就产生了。,当检测到冲突

25、时，首先等待预先规定好的一段时间，这段时间确保网中所有站点都能检测出冲突存在，废弃冲突帧。,是减少因冲突浪费的时间，提高线路利用率。在线路清除后再重发数据。,发送工作过程 发送信息或等待判断是否有冲突获得对信道的使用权发出阻塞信号,如果在T长度时间内没有检测到冲突，就获得对信道的使用权，停止监听，继续发送信息，直到被传输帧的结束。,在发送的开始T长度时间内，监听总线，判断是否有冲突。,若检测到冲突,则停止发送,并发出一个阻塞信号,经过一个随机时间段后,重新开始步骤,如果网络上共享的传输介质空闲，就发送信息，否则就等待。,接收工作过程 网络上每个节点都在监听总线，如果有信息传输，则接收信息，得到

26、MAC帧，再分析和判断帧中的接收地址，如果接收地址为本结点地址，则复制接收该帧，否则简单丢弃该帧。由于CSMA/CD控制方法的数据发送具有广播性特点，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。,CSMA/CD方法优点 每个结点都处于平等地位去竞争传输介质，实现的方法简单，网络维护方便，增删节点容易。负载较少（节点少或信息发送不频繁）时，要发送信息的节点可以“立即”获得对介质的访问权，执行发送操作效率较高。,CSMA/CD方法缺点(存在的问题)不具有某些场合要求的优先权，负载重时，容易出现冲突，使传输效率和有效带宽大为降低即效率低。不确定的等待时间和延迟可能在过程控制应用中产

27、生严重的问题。网络通信负荷加重时，冲突和重发现象将大量发生，网络效率急剧下降。网络传输延迟增长，网络服务质量下降。,#实际上，当一个站开始发送信息时，检测到本次发送有无冲突的时间很短，它不超过该站点与距离该站点最远站点信息传输时延的2倍。假设A站点与距离A站最远B站点的传输时延为T（图所示），那么2T就作为一个时间单位。,总之，CSMA/CD方式原理简单，技术上易实现，网络中工作站处于同等地位。因此，此方式效率高，但负载大时发送信息等待时间较长。改进方式有：带优先权的CSMA/CD方式带回答包的CSMA/CD访问方式避免冲突的CSMA/CD方式,目的-高位0-普地/网卡；高位1时-组地-各站用

28、；目的地-全1，广播,数据帧：641500B,4.3.2 令牌环访问控制方式,1.令牌环 2.内容 3.控制过程,是一种适用于环形网络的分布式介质访问控制方式,已由IEEE802委员会建议成为局域网控制协议标准之一,即IEEE802.5标准。,在令牌环网中，令牌也叫通行证，它具有特殊的格式和标记。令牌有“忙（Busy）/”和“空闲（Free）”两种状态。,具有广播特性的令牌环访问控制方式，还能使多个站点接收同一个信息帧，同时具有对发送站点自动应答的功能，有具体访问控制过程。,一.令牌环网络简介,1.令牌环网络：2.标准：3.范围：,系统在1985年由IBM公司率先推出。令牌环网的拓扑结构为环形

29、，采用专用的令牌环介质访问控制方式,传输介质为屏蔽双绞线(STP)/非屏蔽双绞线(UTP)或者光纤，传输速率为4Mbps或者16Mbps。,令牌环网络系统遵循IEEE802.2和IEEE802.5标准,在传输效率/实时性/地理范围等网络性能上都优于采用CSMA/CD介质访问控制方式的以太网,其网络的覆盖范围没有限制，但站点数却受到一定限制。使用STP时可连接2260台设备，而使用UTP时只能连接272台设备。其原理如图4-1所示。,图为 令牌环网络原理图,图为 干线耦合器原理,令牌环网络原理图,令牌环的每一个站通过电缆与干线耦合器(又称转发器）相连。转发器有:一种是收听(或转发)方式，二种是发

30、送两种方式。,图-IBM令牌环网络的连接,传送过程,规则：令牌是一种特殊的帧，用于控制网络结点的发送权，只有持有令牌的结点才能发送数据。由于发送结点在获得发送权后就将令牌忙态，在环路上不会再有令牌出现，其它结点也不可能再得到令牌，保证环路上某一时刻只有一个结点发送数据，因此技术不存在争用现象，是一种典型的无争用型介质访问控制方式。这种介质访问技术的基础是令牌。令牌有“忙”和“闲”两种状态。,令牌环访问控制方法最初是由IBM公司1984年推出的，后来由IEEE确定为国际标准，即IEEE802.5标准。令牌环的每一个站通过电缆与干线耦合器（又称转发器）相连。转发器有两种状态，一种是收听（或转发）方

31、式，另一种是发送方式。令牌环访问控制方法是一种适用于环形结构的分布式访问控制方法，它采用一种称为令牌的特殊帧来控制各个节点对介质的访问。,当环正常工作时：单向逐结点传送获得空令牌标志出帧已接收源点收回已帧,令牌环是沿着物理环路单向逐结点传送，传送顺序与结点在环路中的排列顺序相同。,当某一个结点要发送数据时，它须等待空闲令牌的到来。它获得空令牌后，将令牌置“忙”,并以帧为单位发送数据。,如果下一结点是目的结点，则将帧拷贝到接收缓冲区，在帧中标志出帧已被正确接收或复制，同时将帧送回环上，否则只是简单地将帧送回环上。,帧绕行一周到达源结点后，源结点回收已发送的帧，并将令牌置“闲”状态，再将令牌向下一

32、个结点传送。,令牌单向逐结点传送,令牌环的工作原理,帧回到原结点,令牌置“忙”,以帧为单位发送数据,忙,令牌环优点：在于其访问方式具有1)可调整性和确定性，且每个结点具有同等的介质访问权。同时，还2)提供优先权服务，3)具有很强的适用性。或者说,它能保证要发送数据的节点在一个确定性的时间间隔内访问介质，并可以用多种方法建立访问的优先权。在网络负载比较轻时，效率低，反之，是效率高。令牌环缺点：令牌维护比较复杂，令牌的丢失会降低环网的利用率，而令牌重复也会破坏环网的正常工作环维护复杂，实现较困难。,4.3.3 令牌总线访问控制方式（Token-Bus）,1.形成2.控制方式3.初始化过程,此控制方

33、式主要用于总线型或树型网络结构中。该方式是在物理总线上建立一个逻辑环。,Token-Bus控制方式是在综合了CSMA/CD令牌环访问控制方式优点的基础上形成的一种介质访问控制方式,如图所示，一个总线结构网络，如果指定每一个站点在逻辑上相互连接的前后地址，就可构成一个逻辑环。如图中ABDEA（C站点没有连入令牌总线中）初始化。,总线结构中的令牌环,（1）工作方式：适用于采用方式本站/上/下结点地址，令牌传递规定,令牌总型主要适用于总线形或树形网络。,采用此种方式时，各结点共享的传输介质是总线型的。,每一结点都有一个本站地址，并知道上一个结点地址和下一个结点地址。,由高地址向低地址，最后由最低地址

34、向最高地址依次循环传递，从而在一个物理总线上形成一个逻辑环。环中令牌传递顺序与结点在总线上的物理位置无关。,初始化,初始化,所谓正常的 稳态操作：与令牌环一致：只有获得令牌的结点才能发送数据。在正常工作时，当结点完成数据帧的发送后，将令牌传送给下一个结点。从逻辑上看：令牌是按地址的递减顺序传给下一个结点的。从物理上看：带有地址字段的令牌帧广播到总线上的所有结点，只有结点地址和令牌帧的目的地址相符的结点才有权获得令牌。,是指在网络已完成初始化之后，各结点进入正常传递令牌与数据，并且没有结点要加入或撤出，没有发生令牌丢失或网络故障的正常工作状态。,获得令牌结点:各结点都有访问权：各都有数据发送：一

35、个点数据发送：,1)若有数据要发送，则可立即传送数据帧，完成发送后再将令牌传送给下一个结点；2)若没有数据要发送，则应立即将令牌传送给下一个结点。,由于总线上每一结点接收令牌的过程是按顺序依次进行的，因此所有结点都有访问权。,如果所有结点都有数据要发送，则在最坏的情况下，等待获得令牌的时间和发送数据的时间应该等于全部令牌传送时间和数据发送时间的总和。,如果只有一个结点有数据要发送，则在最坏的情况下，等待时间只是令牌传送时间的总和。,（2）令牌总线的优点缺点 优点：在于它的确定性、可调整性及较好的吞吐能力，适用于对数据传输实时性要求较高或通讯负荷较重的应用环境中，如生产过程控制领域。网络负载重时

36、，效率高。缺点:在于它的复杂性和时间开销较大，结点可能要等待多次无效的令牌传送后才能获得令牌。（3）应用：传统LAN中的ARCnet、宽带LAN中。,4、CSMA/CD与Token Bus、Token Ring的比较,从网络拓扑结构看：从介质访问控制方 法性质的角度看:与确定型介质访问 控制方法比较CSMA/CD 方法有以下几个特点：,CSMA/CD与Token Bus都是针对总线拓扑的局域网设计的，而Token Ring是针对环型拓扑的局域网设计的。,CSMA/CD属于随机介质访问控制方法,而Token Bus、Token Ring属于确定型质访问控制方法。,1)CSMA/CD介质访问控制方

37、法算法简单,易于实现;2)CSMA/CD是一种用户访问总线t不确定的随机竞争总线的方法。适用于办公自动化等对D传输实时性要求不严格的应用环境。,（3）CSMA/CD在网络通信负荷较低时表现出较好的吞吐率与延迟特性即网络负载较低时，效率高。与随机型介质访问控制方法比较，确定型介质访问控制方法Token Bus/Token Ring有几个特点：(1）Token Bus、Token Ring网中结点两次获得令牌之间的最大时间间隔是确定的，因而适用于对数据传输实时性要求较高的环境，如生产过程控制领域。（2）Token Bus、Token Ring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，

38、因而适用于通信负荷较重的环境。（3）后二者的不足：在于它们有需要复杂的环维护功能，实现较困难。,1、传统以太网技术特性 以太网是基带网，它采用基带传输技术 其标准是IEEE802.3，使用CSMA/CD介质访问控制方法 传统以太网是一种共享总线型网络。带宽利用率比较低 采用广播式传输技术,4.3 共享介质局域网4.3.1 共享总线型网（Ethernet）/CSMA/CD IEEE802.3技术规格p86,4.19R,传输介质类型：50欧姆基带同轴电缆；无屏蔽双绞线；光纤。以太网的拓扑结构：总线型和星型。传输速率10Mbps;最大分段距离分别：500/185/100米；传输方式：均基带传输；访问

39、方式：CSMA/CD。以太网帧：可变长帧，641518字节。以太网技术先进、成熟、易扩展、易维护、易管理。,2、以太网从提出到现在经历了四个不同的技术时代(以太网的有关标准和布线要求):1）10Mbps以太网IEEE802.3：即传统上说的以太网，采用同轴电缆（或3类UTP）作为网络媒体，传输速率达到10Mbps。2）100Mbps以太网：又称快速以太网，采用双绞线或光纤作为网络媒体，传输速率达到100Mbps，IEEE于1995年5月正式通过快速以太网标准，即IEEE802.3u标准。,3）1000Mbps以太网：又称千兆以太网，采用光缆或双绞线作为网络媒体，传输速率达到1000Mbps(1

40、Gbps)，IEEE于1997年成立了IEEE802.3ab工作组，专门制定基于5类UTP的千兆位以太网标准，于1998年6月发布了IEEE802.3z千兆位以太网标准。,4）10Gbps以太网：又称万兆网，是正在新兴发展的以太网技术。IEEE已于2000年3月成立IEEE802.3ae特别工作组来确定万兆位以太网标准的技术参数。在2002年6月通过万兆以太网标准IEEE802.3ae。在2004年2月，IEEE组织正式推出了铜缆万兆以太网标准(IEEE802.3ak)，该标准基于同轴铜缆进行万兆传输。,IEEE 802.3的体系结构与功能实现,物理层,50同轴电缆,BNC 连接器,收发器,A

41、UI电缆,网卡,站接口,数据封装/解封（MAC帧）,链路管理（CSMA/CD协议）,曼彻斯特编码/译码,发送/接收,MAC,LLC,AUI电缆,3、传统以太网（10Mbps以太网）10Base5、10Base2、10Base-T的标准10Base-2 各站通过RG58型细同轴电缆连接成网络。总线拓扑。所用硬件：带有BNC插座的以太网卡 0.2英寸/50欧姆细同轴电缆 BNC连接器，用于同轴电缆与T型连接器的连接 50 欧姆终端匹配器，电缆两端各接一个终端匹配器，用于阻止电缆上的信号散射。,10Base-2,细缆,BNC 接头,NIC,BNC T型接头 无需插入电缆 用于办公室LAN,段最大长度

42、 185m每段最多站点数 30,两站点间最短距离 0.5 m,网络最大跨度 925 m,总线型网络拓扑,终端匹配电阻,BNC接口,0.5,图 为10BASE-2以太网连接,10Base-2网络的物理结构,10Base-5 总线拓扑 10Base-5网络并不是将节点直接连到粗同轴电缆上，而是在粗同轴电缆上接一外部收发器，外部收发器上有一个附加装置接口（AUI），由一段称为收发器电缆的短电缆将外部收发器与插在计算机中的网卡连接起来。它的安装比细电缆复杂，但它能更好地抗电磁干扰，防止信号衰减。,10Base-5,分插头:插入电缆 收发器:发送/接收,冲突检测,电气隔离，超长控制 AUI:连接件单元接

43、口 用于骨干网,最大段长度 500米每段最多站点数 100,两站点间最小距离 2.5米,网络最大跨度 2.5公里,粗缆,vampire tap,BNC端子,收发器,AUI 电缆,NIC,2.5,10Base-5 所用硬件:带有AUI插座的以太网卡 0.4英寸/50欧姆粗同轴电缆 外部收发器 收发器电缆 50欧姆终端匹配器,10Base-5网络的物理结构,10Base-T 1991年下半年，IEEE802.3标准中增加了10Base-T，星型拓扑，T代表星型双绞线。UTP双绞线，最大电缆长度为100米。所用硬件：带有RT-45插座的以太网卡 3米以上UTP电缆 RT-45连接器 10Base-T

44、集线器,10Base-T,Hub（集线器）相当于多端口转发器 用于办公室LAN 拓扑结构为星形，逻辑上仍然是总线形。转发器/中继器的作用：扩充信号传输距离。将信号放大并整形后再转发，消除信号传输的失真和衰减。物理层设备。,第四章：局域网技术,10Base-T网络,图 10BASE-T以太网连接,10Base-F 采用光纤介质和基带传输，星行或放射行结构。构成：光纤集线器，网卡，光缆 光缆中至少有一对光纤（发送和接收各用一根光纤），一般采用62.5m/125m的多模光纤，接头为ST或SC接头。,第四章：局域网技术,光纤与网卡有两种连接方法,把光纤直接通过ST或SC接头连接到可处理光信号的网卡（此

45、类网卡是把光纤收发器内置于网卡中）上；通过外置光收发器连接，即光纤外收发器一端通过AUI接口连接电信号网卡，另一端通过ST或SC接头与光纤连接。,10Base-F光纤网络,10Base-F,使用光纤进行长距离连接，最适于建筑物间的连接。3个标准 10BaseFP-无源星形拓扑,链路最长1 km 10BaseFL-异步点到点链路，链路最长2 km 10BaseFB-同步点到点链路，链路最长2 km，有15个层叠的转发器,10Broad-36,使用75电缆连接，拓扑结构为树形 用于宽带LAN,4、几种以太网络的指标和参数（访问方式前三者均为CSMA/CD）,5、传输媒体 同轴电缆、双绞线、光缆。同

46、轴电缆可分为两类：粗缆和细缆 1）细缆连接设备及技术参数采用细缆组网，除需要电缆外，还需要BNC头、型头及终端匹配器等。,下面是细缆组网的技术参数：最大的干线段长度；185米最大网络干线电缆长度：925米每条干线段支持的最大结点数：30BNC、T型连接器之间的最小距离：0.5米,2）粗缆连接设备 粗缆连接设备包括转换器、DIX连接器及电缆、N系列插头、N系列匹配器.,采用粗缆组网的技术参数最大的干线长度：500米最大网络干线电缆长度：2500米每条干线段支持的最大结点数：100米收发器之间的最小距离：2.5米收发器电缆的最大长度：50米,3）双绞线 双绞线(TP:Twisted Pairwir

47、e)是布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线是由相互按一定扭距绞合在一起的类似于电话线的传输媒体，每根线加绝缘层并有色标来标记。,成对线的扭绞旨在使电磁辐射和外部电磁干扰减到最小,双绞线可分为：非屏蔽双绞线(Unshilded Twisted Pair，称UTP双绞线)屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair，称STP双绞线)。一般接触比较多的就是UTP线。,目前 EIA/TIA（电气工业协会电信工业协会）为双绞线电缆定义了五种不同质量的型号：第一类：主要用于传输语音（一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆），该类用于电话线。第二类：该类包括用于低速网络的电缆，这些电缆能够支持

48、最高4Mbps的实施方案，这两类双绞线在LAN中很少使用。第三类:这种在以前的以太网中（10M）比较流行，最高支持16Mmbps的容量，但大多数通常用于10Mbps的以太网，主要用于10base-T。第四类:该类双绞线在性能上比第三类有一定改进,用于语音传输和最高传输速率16Mbps的数据传输。4类电缆用于比3类距离更长且速度更高的网络环境。它可以支持最高20Mbps的容量。主要用于基于令牌的局域网和10base-T/100base-T。这类双绞线可以是UTP，也可以是STP。,第五类:增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,传输频率为100MHz,用于语音传输和最高传输速率为100Mbps

49、的数据传输，甚至可以支持155Mbps的ATM的数据传输。这种电缆用于高性能的数据通信。主要用于100base-T和10base-T网络，是最常用的以太网电缆。现在，超5类线缆，它是一个非屏蔽双绞线(UTP)布线系统的主流,通过对它的“链接”和“信道”性能的测试表明,它超过5类线标准TIA/EIA568的要求。与普通的5类UTP比较,性能得到了很大提高。第六类:用于1000Mbps的数据传输，通常用于1000Base-T以太网。,市场上5类布线和超5类布线应用非常广泛，国际标准规定的5类双绞线的频率带宽是100MHz，在这样的带宽上可以实现100M的快速以太网和155M的ATM传输。,使用双绞

50、线组网，双绞线和其他网络设备（例如网卡）连接必须是RJ45接头（也叫水晶头）。,正确的网络线RJ45水晶头接线图 RJ45的水晶头接法分T568A与T568B，两种接线方法基本相同，不同是，T568B的首线对是橙色，T568A的首线对是绿色。,直接用网线将两台PC用对等网连接，应采用的接法为一端为T568A，另一端为T568B即交叉连接（HUB或交换机级链）通过网络集线器或网络交换机组网，网线两头接法应同为T568A或T568B，常见的是T568B的接法。,双绞线（10BASE-T）以太网技术规范 可归结为5-4-3-2-1规则:允许5个网段，每网段最大长度100米；同一信道上允许连接4个中继