計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)四

1、 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 第四講1第四章 局域網(wǎng)主要內(nèi)容1、以太網(wǎng)2、令牌環(huán)3、無(wú)線局域網(wǎng)4、局域網(wǎng)組網(wǎng)重點(diǎn)：以太網(wǎng)與局域網(wǎng)組網(wǎng)24-1以太網(wǎng)（IEEE 802.3）0）簡(jiǎn)介(1)70年代中期施樂(lè)公司的帕洛阿爾托研究中心的羅伯特.梅特卡夫(Robert Metcalfe)和大衛(wèi).伯格斯(David Boggs)共同發(fā)明的。(2) 1979年，梅特卡夫?yàn)榱碎_(kāi)發(fā)個(gè)人電腦和局域網(wǎng)離開(kāi)了施樂(lè)，成立了3Com公司。3com對(duì)迪吉多, 英特爾, 和施樂(lè)進(jìn)行游說(shuō)，希望與他們一起將以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。 (3)2000年后，以太網(wǎng)成為局域網(wǎng)的最通用的組網(wǎng)技術(shù)。34-2以太網(wǎng)要點(diǎn)（局域網(wǎng)特點(diǎn)）1、共享信道，無(wú)需網(wǎng)絡(luò)

2、層路徑選擇等功能2、數(shù)據(jù)鏈路層分裂成兩個(gè)層1）LLC層，保證站點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性2）MAC（媒體訪問(wèn)控制層）對(duì)共享信道的訪問(wèn)控制3、在邏輯上，最初的拓?fù)漕愋褪轻槍?duì)總線型設(shè)計(jì) 的，后來(lái)發(fā)展出來(lái)的星型和樹(shù)型拓?fù)湓谶壿嬌?轉(zhuǎn)化為總線型控制44-2-1 以太網(wǎng)的鏈路訪問(wèn)控制1、CSMA類型先聽(tīng)后說(shuō)1）1-堅(jiān)持2）非堅(jiān)持3）p-堅(jiān)持2、CSMA/CD1-堅(jiān)持的CDMA，發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)檢測(cè)沖突。1）沖突檢測(cè)(1)方式發(fā)送方：發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)接收數(shù)據(jù)，不同則沖突發(fā)生偵聽(tīng)者：檢測(cè)總線信號(hào)波形是否違例，有則沖突發(fā)生5(2)沖突窗口多長(zhǎng)時(shí)間間隔可以發(fā)現(xiàn)沖突窗口=2tp(總線最大時(shí)延)(3)沖突的善后 發(fā)送阻塞幀，通知沖

3、突，退避算法計(jì)算退避時(shí)間二進(jìn)制指數(shù)退避：T=（2I-1）2tp，I表示沖突次數(shù)tpABC62)以太網(wǎng)設(shè)計(jì)思想(1)共享總線(2)支持廣播(3)Best-Effort Delivery（不可靠傳輸）發(fā)送端用1-堅(jiān)持CDMA/CD，確保每幀有效發(fā)送無(wú)需接收端無(wú)任何響應(yīng)，無(wú)差錯(cuò)控制（ARQ）(4)分布接入(競(jìng)爭(zhēng))73)幀的格式（書(shū)106頁(yè)）4)地址（書(shū)107頁(yè)）u位表示是全球管理(0)還是本地管理(1)G位表示是單播(0)還是多播(1)83、以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)1)物理層標(biāo)準(zhǔn)(1)10Base-5(2)10Base-2(3)10Base-T2)報(bào)文分組封裝分組長(zhǎng)度以太網(wǎng)的最大幀長(zhǎng)，則進(jìn)行分片處理3）運(yùn)行

4、參數(shù)（書(shū)110頁(yè)）問(wèn)題：為什么有最小幀長(zhǎng)度的限制？91）以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)檢測(cè)沖突2）每個(gè)以太網(wǎng)段都有沖突窗口（往返時(shí)間延遲）3）如果發(fā)送幀的時(shí)間短于沖突窗口，則不能檢測(cè)到所有可能發(fā)生的沖突4）為了檢測(cè)出每一幀是否發(fā)生沖突，發(fā)送一幀的時(shí)間長(zhǎng)度不能短于沖突窗口。最小幀長(zhǎng)度計(jì)算假設(shè)沖突窗口（往返時(shí)間）=51.2微妙，數(shù)據(jù)傳輸率=10Mbps=10位/微秒在沖突窗口時(shí)間內(nèi)可發(fā)送的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度=51.210=512（位）=64（字節(jié)）10以太網(wǎng)特點(diǎn)：當(dāng)通信量相對(duì)小時(shí)，線路利用率很高，當(dāng)通信量大時(shí)，線路利用率不高。問(wèn)題：機(jī)房的局域網(wǎng)是星型拓?fù)?，為什么也是以太網(wǎng)？答案：物理上星型拓?fù)洌壿嬌峡偩€型控制。作

5、業(yè)：書(shū)139頁(yè)5、6、思考題：9、11以太網(wǎng)復(fù)習(xí)：1、數(shù)據(jù)鏈路層=LLC(媒體無(wú)關(guān)的控制)+MAC2、MAC層協(xié)議CSMA/CD(媒體=總線,站點(diǎn)公平使用總線收發(fā)數(shù)據(jù)的規(guī)則）1）1堅(jiān)持CSMA2）檢測(cè)沖突3）沖突后處理 4）沖突幀的延遲發(fā)送特點(diǎn)：1）共享總線2）沖突不可避免(1)線路相對(duì)空閑時(shí)，沖突少，傳輸效率高(2)線路相對(duì)忙時(shí)，沖突多，傳輸效率低123）距離短，差錯(cuò)小，基本無(wú)需差錯(cuò)控制3、以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)（媒體）1）10BASE5 10BASE2同軸電纜(半雙工)2）10BASE-T雙絞線(全雙工，半雙工)3）10BASE-F光纖(全雙工)4、以太網(wǎng)（MAC）地址長(zhǎng)度6個(gè)字節(jié)u位是全球管理

6、(0)是本地 (1) g位是單播(0)還是多播(1)135、以太網(wǎng)幀格式1）幀定界用 幀起始標(biāo)志+幀長(zhǎng)度2）類型字段標(biāo)志幀的數(shù)據(jù)部分長(zhǎng)度 6、標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)編碼曼徹斯特編碼7、運(yùn)行參數(shù)（書(shū)110頁(yè)） 1415164-3令牌環(huán)網(wǎng)和FDDI1、令牌環(huán)網(wǎng)1）基本原理令牌環(huán)在物理上是一個(gè)由一系列環(huán)接口和這些接口間的點(diǎn)點(diǎn)鏈路構(gòu)成的閉合環(huán)路，各站點(diǎn)通過(guò)環(huán)接口連到網(wǎng)上，共享一個(gè)環(huán)路。 與以太網(wǎng)不同，令牌環(huán)網(wǎng)的站點(diǎn)參與幀的接收和發(fā)送。 為了解決競(jìng)爭(zhēng)，可以使用一個(gè)稱為令牌（Token）的特殊比特模式，使其沿著環(huán)路循環(huán)。172）令牌操控（1）網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)，只有一個(gè)令牌在環(huán)路上繞行。包含一位“令牌/數(shù)據(jù)幀”標(biāo)志位， “0

7、”表示空令牌， “1”表示有站點(diǎn)正占用令牌在發(fā)送數(shù)據(jù)幀。（2）當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，必須等待并獲得一個(gè)令牌，將令牌的標(biāo)志位置為“1”，隨后便可加載發(fā)送數(shù)據(jù)。（3）環(huán)路中的每個(gè)站點(diǎn)邊轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，邊檢查數(shù)據(jù)幀中的目的地址，若為本站點(diǎn)的地址，便讀取其中所攜帶的數(shù)據(jù)。182、FDDI（111）1）定時(shí)令牌傳送機(jī)制，提高網(wǎng)絡(luò)利用率2）雙環(huán)連接，降低故障對(duì)環(huán)路形成的影響。4-4快速以太網(wǎng)0、雙絞線的發(fā)送與接收不同對(duì)，降低沖突 通過(guò)提高線路波特率來(lái)提高數(shù)據(jù)傳輸率1、MAC訪問(wèn)控制方式不變2、提高傳輸介質(zhì)(高類別雙絞線和光纖)，提速3、改進(jìn)編碼方式，增加發(fā)送線對(duì)，提速 雙絞線4B/5B編碼，1對(duì)發(fā)送1對(duì)接收

8、雙絞線8B/6T編碼，3對(duì)發(fā)送1對(duì)發(fā)送或接收 光纖4B/5B編碼4、運(yùn)行參數(shù)大體相似（書(shū)115）194-5無(wú)線局域網(wǎng)安裝便捷：一般在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，施工周期最長(zhǎng)、對(duì)周邊環(huán)境影響最大的，就是網(wǎng)絡(luò)布線施工工程。在施工過(guò)程中，往往需要破墻掘地、穿線架管。而WLAN最大的優(yōu)勢(shì)就是免去或減少了網(wǎng)絡(luò)布線的工作量，一般只要安裝一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn) (Access Point) 設(shè)備，就可建立覆蓋整個(gè)建筑或地區(qū)的局域網(wǎng)絡(luò)。使用靈活： 在有線網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安放位置受網(wǎng)絡(luò)信息點(diǎn)位置的限制。而一旦WLAN建成后，在無(wú)線網(wǎng)的信號(hào)覆蓋區(qū)域內(nèi)任何一個(gè)位置都可以接入網(wǎng)絡(luò)。易于擴(kuò)展 ：WLAN有多種配置方式，能夠根據(jù)需要靈活選擇

9、。這樣，WLAN就能勝任從只有幾個(gè)用戶的小型局域網(wǎng)到上千用戶的大型網(wǎng)絡(luò)，并且能夠提供像“漫游(Roaming)”等有線網(wǎng)絡(luò)無(wú)法提供的特性。201）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(1)IBBS(獨(dú)立的基本服務(wù)集，Ad hoc對(duì)等網(wǎng))（1）（2）(2)帶AP(access point)的BBS21(3)EBS(擴(kuò)展服務(wù)集)（3）223）協(xié)議棧示意（書(shū)120頁(yè)）4）競(jìng)爭(zhēng)MAC協(xié)議(1)CSMA/CD可以嗎？大多數(shù)半雙工，無(wú)法發(fā)送同時(shí)檢測(cè)沖突發(fā)送方無(wú)沖突，接收方仍可能沖突采用的是盡量回避沖突的策略LLC802.11MAC802.11物理層LLC802.11MAC802.11物理層LLC802.3MAC802.3物理層接入點(diǎn)

10、23(2)CSMA/CA（DCF）空閑信道、等待IFS、信道仍空閑則發(fā)送忙則繼續(xù)偵聽(tīng)，直到傳輸完成。傳輸結(jié)束、等待IFS (幀間隔) 、然后再偵聽(tīng)，如果空閑則按指數(shù)后退一個(gè)隨機(jī)時(shí)間間隔后發(fā)送數(shù)據(jù)。24(3)數(shù)據(jù)傳送的確認(rèn)機(jī)制發(fā)送方發(fā)送每一幀都必須收到接收方的確認(rèn)(ACK)，如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未收到確認(rèn)，則認(rèn)為發(fā)生沖突，必須重發(fā)該幀。（書(shū)122圖）(4)隱藏站點(diǎn)導(dǎo)致沖突，暴露站點(diǎn)導(dǎo)致假?zèng)_突(5)擴(kuò)展DCF添加發(fā)送請(qǐng)求(RTS)和清除(CTS)回應(yīng)，降低沖突可能255）PCF(1)主動(dòng)掃描發(fā)送探測(cè)幀收到探測(cè)幀AP進(jìn)行響應(yīng)選擇一個(gè)AP發(fā)送關(guān)聯(lián)請(qǐng)求選中的AP進(jìn)行關(guān)聯(lián)響應(yīng)(2)被動(dòng)掃描AP定期發(fā)送信標(biāo)幀，

11、只需向該AP進(jìn)行關(guān)聯(lián)響應(yīng)26(3)工作原理PCF 作為一種可選的無(wú)線局域網(wǎng)媒介訪問(wèn)方式，只能應(yīng)用于基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（BSS）中，該訪問(wèn)方式使用一個(gè)集中協(xié)調(diào)器（Point Coordinator ，PC），PC 同時(shí)應(yīng)該是該BSS 的訪問(wèn)點(diǎn)。一般情況下，PC 集成在接入點(diǎn)AP 內(nèi)，它的主要功能是決定當(dāng)前哪個(gè)站點(diǎn)（STA）有權(quán)發(fā)送數(shù)據(jù)，而采用的基本方式則是依次輪詢各個(gè)站點(diǎn)，從而避免競(jìng)爭(zhēng)。 6）幀的格式與物理層標(biāo)準(zhǔn)（書(shū)127）27無(wú)限局域網(wǎng)復(fù)習(xí)1）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(1)網(wǎng)型 獨(dú)立BBS (2)星型 帶有AP的BBS(3)樹(shù)型 ESS，通過(guò)有線骨干網(wǎng)絡(luò)連接多個(gè)BBS（1）（2）（3）282）MAC控制（1）DCF

12、分布協(xié)調(diào)功能，CSMA/CA，要點(diǎn)：增加等待時(shí)間，盡量降低沖突發(fā)生幾率，用于不帶有AP的自組網(wǎng)方式。（2）擴(kuò)展DCF方式，用于帶有AP的星型拓?fù)洌?要點(diǎn)：AP與站點(diǎn)之間進(jìn)行指定發(fā)送與接收的方式 （RTS/CTS） 請(qǐng)求發(fā)送/確認(rèn)發(fā)送，同時(shí)還規(guī)定了NAV(網(wǎng)絡(luò)分配向量)，聲明數(shù)據(jù)傳輸和確認(rèn)需要的時(shí)間。（3）PCF 用于多個(gè)AP的關(guān)聯(lián)處理，確定與哪個(gè)AP關(guān)聯(lián)，由AP發(fā)送信標(biāo)，站點(diǎn)回應(yīng)關(guān)聯(lián)請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)。293）物理層標(biāo)準(zhǔn)(Wi-Fi，無(wú)線保真)802.11a在5Ghz頻段工作，支持速度54Mbps。802.11b在2.4Ghz頻段工作，支持速度11Mbps。802.11g在2.4Ghz頻段工作，所

13、支持的速度最高達(dá)54Mbps。4）安全標(biāo)準(zhǔn)（1）身份論證方式：開(kāi)放式、共享式、WPA， WPA2，確認(rèn)有效接入（2）數(shù)據(jù)加密方式：WEP，AES等，確保數(shù)據(jù)安全30局域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，由IEEE的802工作組制定 IEEE802只包含兩層：數(shù)據(jù)鏈路層，物理層; IEEE802定義了多種物理層802.3802.1x，以適應(yīng)不同的 網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)和不同的介質(zhì)訪問(wèn)控制方法； 數(shù)據(jù)鏈路層又分為邏輯鏈路控制LLC和媒體訪問(wèn)控制MAC兩 個(gè)子層：數(shù)據(jù)鏈路層物理層 介質(zhì)訪問(wèn)控制子層 MAC802.3CSMA/CD802.4令牌總線802.5令牌環(huán)802.8FDDI802.11CSMA/CAIEEE802.2 邏輯鏈路

14、控制子層LLCIEEE802.1 上層協(xié)議接口子層802.x31324-7局域網(wǎng)組網(wǎng)1）集線器（中繼器）組網(wǎng)沖突域擴(kuò)大，廣播域擴(kuò)大332）網(wǎng)橋（中繼器）組網(wǎng)沖突域不變，廣播域擴(kuò)大交換機(jī)34子網(wǎng)子網(wǎng)子網(wǎng)子網(wǎng)沖突域不變，廣播域不變354）虛擬局域網(wǎng)（VLAN）VLAN技術(shù)可以將擴(kuò)展局域網(wǎng)分成幾個(gè)在邏輯上看起來(lái)獨(dú)立的LAN，而且一個(gè)VLAN就是一個(gè)廣播域，從而進(jìn)一步限制了廣播的范圍和單播的范圍。36VLAN劃分的方法1）基于端口（靜態(tài)劃分）把交換機(jī)的某幾個(gè)端口號(hào)劃分到一個(gè)VLAN中，連接到該端口的所有計(jì)算機(jī)都屬于同一個(gè)VLAN上。2）基于MAC地址（動(dòng)態(tài)劃分）根據(jù)用戶計(jì)算機(jī)的MAC地址進(jìn)行VLAN劃

15、分，只與計(jì)算機(jī)的MAC地址有關(guān)，與交換機(jī)及其端口無(wú)關(guān)。3）基于網(wǎng)絡(luò)地址或網(wǎng)絡(luò)協(xié)議類型（動(dòng)態(tài)）根據(jù)用戶計(jì)算機(jī)的IP地址或網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行VLAN的劃分。37VLAN的優(yōu)點(diǎn)1）提高管理效率2）控制廣播數(shù)據(jù)3）提高網(wǎng)絡(luò)性能4）增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的安全性5）實(shí)現(xiàn)虛擬工作組38大型局域網(wǎng)組網(wǎng)設(shè)計(jì)1、路由器、交換機(jī)分類（原則：吞吐量output） 低端 中端 高端2、局域網(wǎng)分層1）接入層終端設(shè)備接入局域網(wǎng)2）匯聚層多個(gè)接入設(shè)備匯總3）核心層連入互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)3910Mb/s UTP100Mb/s UTP （連接骨干網(wǎng)）1000Mb/s Fiber100Mb/s UTP 某單位網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖二級(jí)交換機(jī)HUB/S

16、W 部門千兆主干交換機(jī)服務(wù)器骨干網(wǎng)40作業(yè)書(shū)140頁(yè) 20、31、31、3341 網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的三大基本定律摩爾定律:CPU性能18個(gè)月翻番,10年100倍。所有電子系統(tǒng)（包括電子通信系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)）都適用光纖定律：超摩爾定律，骨干網(wǎng)帶寬9個(gè)月翻番，10年10000倍。帶寬需求呈超高速增長(zhǎng)的趨勢(shì)梅特卡夫定律:聯(lián)網(wǎng)定律，網(wǎng)絡(luò)價(jià)值與用戶(節(jié)點(diǎn))數(shù)平方成正比。未聯(lián)網(wǎng)設(shè)備增加N倍，效率增加N倍。聯(lián)網(wǎng)設(shè)備增加N倍，效率增加N2倍返回42作業(yè)1、幀定界的目的：幀同步 附帶：曼徹斯特編碼目的：位同步2、信息=1111100 生成多項(xiàng)式對(duì)應(yīng) 11011 原始碼字=11111000000 余數(shù)=100 碼字=11111000100成幀 0111111011111000010001111110反轉(zhuǎn) 011111100010000111110111111043上節(jié)課小結(jié)（網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)）1、沖突域沖突影響的范圍 廣播域廣播影響的范圍2、中繼器或集線器互聯(lián)（物理層）效果：網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大，沖突域和廣播域隨之?dāng)U大3、網(wǎng)橋或交換機(jī)互聯(lián)（數(shù)據(jù)鏈路層）效果：網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大，廣播域隨之?dāng)U大，沖突域不變=44實(shí)驗(yàn)課小結(jié)1、線程遠(yuǎn)程注入（進(jìn)程執(zhí)行程序，線程執(zhí)行函數(shù)）進(jìn)程1（程序1） 線程1進(jìn)程