第 6 章　局域网技术

第 6 章　局域网技术第 6 章　局域网技术

主讲：冯妍主讲：冯妍

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第 6 章局域网技术

局域网覆盖有限的地理范围，它适用于公司、机关、校园等有限范围内的计算机连网的需求；

局域网提供高数据传输速率（ 10 ～ 100Mbps ）、低误码率的数据传输环境，数据传输速率高达 1Gbps 的高速局域网正在发展中；

决定局域网特性的主要技术要素为网络拓扑、传输介质与介质访问控制方法；

从介质访问控制方法的角度来看，局域网可分为共享介质式局域网与交换式局域网两类。

6.1 局域网概述6.1.1 局域网特点 6.1 局域网概述6.1.1 局域网特点

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6.1.2 局域网、城域网与广域网6.1.2 局域网、城域网与广域网

局域网（ LAN － Local Area Network ）是将分散在有限地理范围内（如一栋大楼，一个部门）的多台计算机通过传输媒体连接起来的通信网络，通过功能完善的网络软件，实现计算机之间的相互通信和共享资源。

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广域网（ Wide Area Network-WAN ）是指覆盖范围广阔（通常可以覆盖一个城市，一个省，一个国家）的一类通信子网，有时也称为远程网。

城域网 (MetropolitanAreaNetwork ，简写为 MAN)

城域网是指覆盖整个城市，而又介于局域网和广域网之间的计算机网络。城域网是使用局域网的技术，通过网桥和路由器等连接设备把局域网、工作站和用户主机连接起来而构成的网络。

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6.1.3 局域网协议与 OSI参考模型6.1.3 局域网协议与 OSI参考模型

局域网的标准： IEEE802 （ ISO8802 ） IEEE802 是一个标准系列： IEEE802, IEEE802.1 ～

IEEE802.14其体系结构只包含了两个层次：数据链路层，物理层

数据链路层又分为逻辑链路控制（ LLC ）和介质访问控制（ MAC ）两个子层

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应用层

表示层

会话层

传输层

网络层

数据链路层

物理层

OSI参考模型

逻辑链路控制子层

IEEE 802参考模型

介质访问控制子层

物理层

IEEE 802 参考模型与 OSI 参考模型的关系

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IEEE 802 委员会为局域网制定了一系列标准，它们统称为 IEEE

802 标准；

IEEE 802 标准之间的关系

802. 10 可互操作的局域网安全

802. 2 逻辑链路控制子层

802. 3CSMA/ CD

802. 4Token Bus

802. 5TokenRi ng

802. 6城域网

802. 9语音与数据综合局域网

802. 11无线局域网

802. 1 体系结构与网络互联

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局域网的物理层局域网的物理层功能：

位流的传输；建立、维持、释放物理链路；处理机械的、电气的和过程的特性。

IEEE802 定义了多种物理层，以适应不同的网络介质和不同的介质访问控制方法。

两个接口：连接单元接口（ AUI ）－可选，仅用于粗同轴电缆介质相关接口（ MDI ）

屏蔽不同介质的特性，使之不影响 MAC 子层的操作

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局域网的数据链路层局域网的数据链路层

按功能划分为两个子层： LLC 和 MAC

功能分解的目的：将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分分开，以

适应不同的传输介质。解决共享信道 ( 如总线 ) 的介质访问控制问题，使帧的传输

独立于传输介质和介质访问控制方法。 LLC ：与介质、拓扑无关； MAC ：与介质、拓扑相关。

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局域网的数据链路层的特点：局域网链路支持多路访问，支持成组地址和广播；支持介质访问控制功能；提供某些网络层的功能，如网络服务访问点 (SAP) 、多路复用、

流量控制、差错控制、 ...

MAC 子层功能：实现、维护 MAC 协议，差错检测，寻址。

LLC 子层功能：向高层提供统一的链路访问形式，组帧 /

拆帧、建立 / 释放逻辑连接，差错控制，帧序号处理，提供某些网络层功能。

对不同的 LAN 标准，它们的 LLC 子层都是一样的，区别仅在MAC 子层（和物理层）。

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IEEE 802 标准没有定义网络层和更高层：

没有路由选择功能局域网拓扑结构比较简单，一般不需中间转接

流量控制、寻址、排序、差错控制等功能由数据链路层完成

网络层和更高层通常由协议软件（如 TCP/IP 协议、 IPX/SPX

协议）和网络操作系统来实现。

局域网的网络层和高层局域网的网络层和高层

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6.1.4 拓扑结构6.1.4 拓扑结构

1 总线型拓扑结构总线型局域网的介质访问控制方法采用的是“共享介质”方式；所有结点都连接到一条作为公共传输介质的总线上；总线传输介质通常采用同轴电缆或双绞线；所有结点可以通过总线以“广播”方式发送或接收数据，因此出现“冲突”不可避免；

“冲突”会造成传输失败；必须解决多个结点访问总线的介质访问控制（ MAC ，

Medium Access Control ）问题。

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总线

结点

结点

总线

(a) (b)

冲突

结点

总线

总线型局域网的拓扑结构

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介质访问控制方法要解决以下几个问题：该哪个结点发送数据？发送时会不会出现冲突？出现冲突怎么办？

总线型拓扑的优点：结构简单，实现容易；易于扩展，可靠性较好。

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结点使用点 - 点线路连接，构成闭合的物理环型结构；

环中数据沿着一个方向绕环逐站传输；

多个结点共享一条环通路；

环建立、维护、结点的插入与撤出。结点

结点

(a) (b)

2. 环型拓扑结构 2. 环型拓扑结构

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逻辑结构与物理结构的关系

交换局域网 (Switched LAN) 的物理结构

(a) (b)

结点

结点

中央结点

中央结点

3. 星型拓扑结构 3. 星型拓扑结构

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4. 树型拓扑结构4. 树型拓扑结构

树型结构（总线网的变形）

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6.1.5 传输介质类型与介质访问控制方法6.1.5 传输介质类型与介质访问控制方法

局域网的传输介质类型：同轴电缆双绞线光纤无线通信信道

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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。问题：

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）？

解决以上问题的方法称为介质访问控制方法。

两类介质共享技术：静态分配（ FDM 、 WDM 、 TDM 、 CDM ）

不适用于局域网动态分配（随机接入、受控接入）

CSMA/CD 、 Token-Passing

介质访问控制方法介质访问控制方法

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信道共享技术

TDM

FDM

STDM ATDM

随机访问受控访问

CSMA CSMA/CD 集中控制分散控制

轮询令牌

静态分配

动态分配

以太网令牌环网

WDM CDM

信道共享技术分类信道共享技术分类

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介质访问控制方法 :介质访问控制方法 :

带有冲突检测的载波侦听多路访问（ CSMA/CD ）

令牌总线（ Token Bus ）

令牌环（ Token Ring ）

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常见的有两种：载波检测多路访问 /冲突检测（ CSMA/CD ）

Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect

采用随机访问技术的竞争型介质访问控制方法

令牌传递（ Token Passing ）– Token Ring

– Token Bus

– FDDI

采用受控访问技术的分散控制型介质访问控制方法

6.2 局域网中的介质访问控制方法6.2 局域网中的介质访问控制方法

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6.2.1 多路访问协议 --Aloha协议6.2.1 多路访问协议 --Aloha协议

定义：控制多个用户共用一条信道的协议 ALOHA 协议 (ALOHA原是美国夏威夷大学为计算机之间的数据信息

传输与交换设计的一种在地面通信网中进行的数据分组广播通信方式 )

70年代， Norman Abramson 设计了 ALOHA 协议目的：解决信道的动态分配，基本思想可用于任何无协调关系的用户争用单一共享信道使用权的系统；

有两种类型的 ALOHA 系统：纯 ALOHA （ P-ALOHA ）和时隙 ALOHA, 又叫做分槽 ALOHA 协议（ S － ALOHA ）。

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在 P-ALOHA 系统中，任何时间有一用户要发送信息时，立即以定长信息包形式，将欲发送出去的信息送上信道。即用户以随机方式抢占信道。因为信道是广播式的，如果没有冲突出现，则认为是成功发射；若通信用户和其它用户发生碰撞，信息包和一个或更多其它用户信息包重迭，则发射失败，必须重发。若还重迭，则随机独立地重新排定碰撞信息包，再一次重发，直至发射成功。

（ 1 ）纯 ALOHA 协议基本思想：用户有数据要发送时，可以直接发至信道；然后监听信道看是否产生冲突，若产生冲突，则等待一段随机的时间重发 ;

ALOHA系统ALOHA系统

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在一定时间间隔中，信道输出了三个信息包。由图可见，虽然信道中载有 7 个信息包，实际上只有 3 个信息包成功发射。其平均通过量为 3 ／ 7 。

1U

2U

3U

信道

t

t

t

t

重发

重发再重发

重发

碰撞碰撞成功成功成功

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在 S-ALOHA 系统中，信道时间分成许多时隙。信息包传送时间 T精确的等于时隙宽度。也就是说，信包必须是定长的，且不得大于时隙宽度。

系统中的所有用户都必须在时隙的开始时刻，即时地发射其信包。主时钟的同步信息要向所有用户广播，以使网内所有用户都与主时钟同步。

只要在一个信息包长时间内，或一个时隙中，无两个或两个以上的信包到达信道，就可成功发射。这是一种降低碰撞的有效措施。与 P-ALOHA 相比，系统性能有所改进。

S-ALOHAS-ALOHA

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1U

信道

重发

重发

重发

再重发

碰撞碰撞成功成功成功

2U

3U

从信道 - 时间图看， S-ALOHA平均通过量和 P-ALOHA 是一样的，均为 3/7 。实际中，若考虑的时限增长，用户增多，其成功率要比P-ALOHA 高。

P-ALOHA 与 S-ALOHA对比P-ALOHA 与 S-ALOHA对比

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ALOHA 系统的通过量曲线

ALOHAS

ALOHAP

a呼叫量

ca通过量

0 5.0 1 2 3 4

4.0

3.0

2.0

1.0

P-ALOHA 与 S-ALOHA对比P-ALOHA 与 S-ALOHA对比

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CSMA 是进一步提高通过量的有效方法，亦由ALOHA改进而成。这种方式适用于时延较小的总线网，现已普遍应用于局域网 LAN 中。

像 ALOHA 一样， CSMA 系统中没有中心控制器，是一种完全分散的控制系统，通信的收发进程和信包格式均由通信协议规定。用户数据从一个站传送到另一个站，首先要监测信道（监听载波），根据信道状态确定传送与否。

6.2.2 载波监听多路接入 CSMA系统

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载波监听多路访问协议 CSMA （ Carrier Sense

Multiple Access Protocols ）

载波监听（ Carrier Sense ）站点在为发送帧而访问传输信道之前，首先监听信道有无载波，若有载波，说明已有用户在使用信道，则不发送帧以避免冲突。

多路访问（ Multiple Access ）多个用户共用一条线路

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载波监听可有以下几种方式：载波监听可有以下几种方式：信道坚持监听 CSMA-1 方式：网上用户载波监听装置一直连续在监听，一旦发现信道空闲就发送；

信道非坚持监听 CSMA-NP 方式：用户听到信道“忙”状态信号后，中断监听，过一个随机时间后，再监听，直到得到信道的“闲”状态信号为止；

概率监听 CSMA-p 方式：用户听到信道“闲”状态信号后，以概率 P向信道发送信包；

碰撞检测 CSMA-CD 方式：在上述监听方式中，由于监听过程的时延，仍可导致用户同时发送，产生碰撞。本方式除监听载波外，尚有碰撞检测功能，即一旦检测到碰撞就立即停止发送，而不管信包发送完与否，因而更进一步提高了通过量和信道利用率。

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原理若站点有数据发送，先监听信道；若站点发现信道空闲，则发送；若信道忙，等待一随机时间，然后重新开始发送过程；若产生冲突，等待一随机时间，然后重新开始发送过程。

优点：减少了冲突的概率；

缺点：增加了信道空闲时间，数据发送延迟增大；信道效率比 1-坚持 CSMA 低，传输延迟比 1-坚持 CSMA

大。

（ 1 ）非坚持型 CSMA（ non-persistent CSMA）（ 1 ）非坚持型 CSMA（ non-persistent CSMA）

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原理若站点有数据发送，先监听信道；若站点发现信道空闲，则发送；若信道忙，则继续监听直至发现信道空闲，然后完成发送；若产生冲突，等待一随机时间，然后重新开始发送过程。

优点：减少了信道空闲时间；

缺点：增加了发生冲突的概率；广播延迟对协议性能的影响：广播延迟越大，发生冲突的可

能性越大，协议性能越差；

（ 2 ） 1 坚持型 CSMA（ 1-persistent CSMA）（ 2 ） 1 坚持型 CSMA（ 1-persistent CSMA）

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适用于分槽信道原理若站点有数据发送，先监听信道；若站点发现信道空闲，则以概率 p 发送数据，以概率 q =1-

p 延迟至下一个时槽发送。若下一个时槽仍空闲，重复此过程，直至数据发出或时槽被其他站点所占用；

若信道忙，则等待下一个时槽，重新开始发送；若产生冲突，等待一随机时间，然后重新开始发送。

（ 3） p-坚持型 CSMA（ p-persistent CSMA）（ 3） p-坚持型 CSMA（ p-persistent CSMA）

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第 6 章局域网技术五种多路访问协议性能之比较五种多路访问协议性能之比较

S 表示信道的吞吐量，在 t 时间内成功发送的平均帧数；G 表示网络负载， t 时间内总共发送的平均帧数（成功 + 重法）

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几种 CSMA 系统的通过量，皆是随传播时延的增大而急剧减小，所以 CSMA 只能在小传播时延情况下有效。

虽然，碰撞检测可改善性能，但随着时延的增大，其效果也将逐渐减弱。

CSMA 在有时延存在的情况下，总有碰撞发生。要消除碰撞，必须进行非竞争的集中控制。

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多个站点如何安全地使用共享信道？最简单的思路：发送前先检测一下其它站点是否正在发送（即信道忙否）。

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！– 解决：等待一段随机时间后再发（降低了冲突概率）

若信道忙，如何处理？– 继续监听：

» 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

– 等待一段随机时间后再重新检测信道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！

6.2.2 带冲突检测的载波监听多路访问协议CSMA/CD6.2.2 带冲突检测的载波监听多路访问协议CSMA/CD

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引入原因当两个帧发生冲突时，两个被损坏帧继续传送毫无意义，而且

信道无法被其他站点使用，对于有限的信道来讲，这是很大的浪费。如果站点边发送边监听，并在监听到冲突之后立即停止发送，可以提高信道的利用率，因此产生了 CSMA/CD 。

原理站点使用 CSMA 协议进行数据发送；在发送期间如果检测到冲突，立即终止发送，并发出一个瞬间干扰信号，使所有的站点都知道发生了冲突；

在发出干扰信号后，等待一段随机时间，再重复上述过程。

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载波侦听：发送结点在发送信息帧之前，必须侦听媒体是否处于空闲状态。

多路访问：具有两种含义，既表示多个结点可以同时访问媒体，也表示一个结点发送的信息帧可以被多个结点所接收。

冲突检测：发送结点在发出信息帧的同时，还必须监听媒体，判断是否发生冲突（同一时刻，有无其他结点也在发送信息帧）。

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CSMA/CD—带冲突检测的载波监听多路访问用于 IEEE802.3 以太网工作原理：

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；在发送过程中，仍需继续监听。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（ Jam ）；

– 发送 Jam 信号的目的是强化冲突，以便使所有的站点都能检测到发生了冲突。

等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试。

归结为四句话：发前先听，空闲即发送，边发边听，冲突时退避。

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B结点A结点 C结点

D结点 E结点

Ethernet

CSMA/CD的工作原理

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CSMA/CD 发送过程

CSMA/CD 的主要优点是简单、可靠、传输延迟小且成本低，但它不能适用实时控制的需要，传输效率不高，只能在负载不太重的局域网中使用。

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CAMA/CD动画演示

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CSMA/CD的优缺点CSMA/CD的优缺点

控制简单，易于实现；

网络负载轻时，有较好的性能： 30％－ 40％以内延迟时间短、速度快

网络负载重时，性能急遽下降： 70％－ 80％以上冲突数量的增长使网络速度大幅度下降

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A

B

D

C

站点

干线耦合器

单向环

点到点链路

主要用于 IEEE802.5令牌环网

拓扑结构：点到点链路连接，构成闭合环

6.2.4 令牌传递（ Token Passing）6.2.4 令牌传递（ Token Passing）

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哪个站点可以发送帧，是由一个沿着环旋转的称为“令牌”（ TOKEN ）的特殊帧来控制的。只有持有令牌的站可以发送帧，而没有拿到令牌的站只能等待；

拿到令牌的站将令牌转换成数据帧头，后面加挂上自己的数据进行发送；

目的站点从环上复制该帧，帧则沿环继续往下循环；

数据帧循环一周后由源站点回收，并送出一个空令牌，使其余的站点能获得帧的发送权。

1.令牌环（ Token Ring/802.5）的操作1.令牌环（ Token Ring/802.5）的操作

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第 6 章局域网技术Token Ring/802.5的操作举例

A T = 0T = 0

T

（ c ）帧循环一圈后 ,A 将数据帧回收并放出空令牌

A T = 0T = 0T

Data

（ a ）

A 有数据要发送 , 它抓住空令牌

（ b ）

A T = 1T = 1

A 将令牌修改为数据帧头 , 并加挂数据发送

T DataC

Data 目的站点从环上拷贝数据

T DataC

T DataCT DataC

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令牌环网的实际结构——星型环路令牌环网的实际结构——星型环路

AB C

D E

集线器

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Token Ring 方式的优点：环中结点访问延迟确定适用于重负载环境支持优先级服务

Token Ring 方式的缺点：环维护工作复杂实现比较困难

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2. 令牌总线（ Token Bus）2. 令牌总线（ Token Bus）

D结点 E结点

A结点 B结点 C结点

Token Bus

Token Bus

A结点

B结点D结点

C结点 E结点

令牌

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第 6 章局域网技术一种在以前被假定为电磁波的传播介质，具有绝对连续性、高度弹性、极其稀薄等特性。以太网的产生与发展以太网的产生与发展

70 年代中期由施乐公司（ Bob Metcalfe ）提出，数据率为2.94Mb/s ，称为 Ethernet （以太网）

最初人们认为电磁波是通过“以太”来传播的经 DEC, Intel 和 Xerox 公司改进为 10Mb/s 标准（ DIX 标

准） DIX V1DIX V1 （（ 19801980 ）、）、 DIX V2DIX V2 （（ 19821982 ）－）－ Ethernet IIEthernet II

特征：基带传输、总线拓扑、 CSMA/CD 、同轴电缆、同轴电缆 19851985 年被采纳为年被采纳为 IEEE 802.3 ，即使用 1坚持的 CAMA/CD 协议

的 LAN 标准，支持多种传输媒体，数据率从 1M 到 10M ( 现已发展到 1000M) 。

Ethernet II 和 IEEE 802.3二者区别很小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 …

6.3以太网和 IEEE 802.36.3.1 以太网6.3以太网和 IEEE 802.36.3.1 以太网

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DIX规范的技术参数DIX规范的技术参数

参数取值参数取值

数据传输速率 10 Mbps 最大工作站数 1024

拓扑结构无根树结构传输媒体同轴电缆（基带传输）

媒体访问控制方法 CSMA/CD 帧间间隔 9.6μs

传输类型分组交换重试次数上限 16 次

分组长度 64～ 1518 字节地址长度 48 位

结点间最大距离 2.5 km 结点间最小距离 2.5m

以太网技术发展很快，已经出现了多种形式的以太网。

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6.3.2 IEEE 802.3标准6.3.2 IEEE 802.3标准

传统以太网• 10Base5 粗同轴• 10Base2 细同轴• 10Base-T UTP • 10Base-F MMF

快速以太网和千兆以太网• 100Base-T UTP• 100Base-F MMF/SMF• 1000Base-X

STP/MMF/SMF• 1000Base-T UTP

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粗缆以太网（ 10BASE5 ）粗同轴电缆，可靠性好，抗干扰能力强收发器 : 发送 / 接收 , 冲突检测 , 电气

隔离总线型拓扑粗缆

收发器AUI 电缆

NIC

Vampire tap

最大段长度 500m每段最多站点数 100

≥2.5m

网络最大跨度 2.5km

网络最多 5 个段终端匹配器

同轴电缆以太网同轴电缆以太网

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细缆

BNC 接头

NIC

细缆以太网（ 10Base2 ）细同轴电缆，可靠性稍差无外置收发器轻便、灵活、成本较低总线型拓扑

每段最大长度 185m每段最多站点数 30

≥0.5 m

网络最大跨度 925 m

网络最多 5 个段终端匹配器

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双绞线（ UTP ），两头压接 RJ45 连接器；所有站点都与 HUB （集线器）相连接；

• HUB 的作用：信号放大与整形星形拓扑，但逻辑拓扑结构仍然是总线。轻便、安装密度高、便于维护用于小型 LAN

NIC

HUB

每段最大长度 100m

多台 HUB 级连可以支持更多站点

双绞线以太网（ 10Base-T）双绞线以太网（ 10Base-T）

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当两个 HUB 连接时，要使用交叉连接方法。两台微机直接连接时，也可参考此接法。

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交叉线和直连线交叉线和直连线

1

2

3

4

5

6

7

8

1

2

3

4

5

6

7

8

1

2

3

4

5

6

7

8

1

2

3

4

5

6

7

8交叉线直连线

EIA-568A EIA-568B EIA-568A EIA-568A

引针号 1 2 3 4 5 6 7 8

T568A标准

白 /绿

绿白 /橙

蓝白 /蓝

橙白 /棕

棕

T568B标准

白 /橙

橙白 /绿

蓝白 /蓝

绿白 /棕

棕

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使用光纤介质；两根 62.5/125μm 多模光纤，收发各一根

星形拓扑结构；通常用于远距离网络连接；主要类型：

FOIRL （光纤中继器间链路）用于连接两个 HUB （或中继器）链路间最大距离 1 km

10Base-FL （用以替代 FOIRL ）链路间最大距离 2 km

任意两节点间的中继器数≤ 6 个光纤与其他介质可使用介质转换器进行转换

介质转换器是可连接不同介质的中继器

光纤以太网光纤以太网

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全双工以太网全双工以太网

只能在双绞线和光纤链路上实现；收、发使用了不同的物理信道

不再使用 CSMA/CD 机制，因此传输距离不受时间槽的限制；

但要受到信号衰减的影响

全双工操作的条件：使用双绞线或光纤；链路两端的设备都必须支持全双工操作；

支持全双工的设备包括全双工网卡、网络交换机。

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什么情况下需要扩展？网络范围扩大更多的站点加入网络多个独立的局域网进行互联

如何扩展？主要在三个层次上

物理层数据链路层网络层

6.3.3 局域网扩展6.3.3 局域网扩展

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在物理层上进行局域网扩展在物理层上进行局域网扩展设备：

总线网：中继器星形 / 环形网：集线器

特点：一个网段上的信号不加选择地被复制到另一个网段；扩展后的网络仍是一个冲突域。

优缺点：简单、成本低网络规模不能太大站点数量：冲突随站点数量的增多而变得越来越严重地域范围：时间槽的限制

只能互联相同类型的网络

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例：从分离的部门网络到统一的企业网络

集线器集线器集线器集线器

人力资源部市场部技术开发部财务部

主干集线器

集线器

人力资源部

集线器

市场部

集线器

技术开发部

集线器

财务部

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在数据链路层上进行局域网扩展在数据链路层上进行局域网扩展设备：

网桥、交换机特点：

一个网段上的帧有条件地被转发到另一个网段；扩展后的网络被网桥 / 交换机隔离成多个冲突域；扩展后的网络仍是一个广播域。

优缺点：冲突被限制在小范围内，甚至可被消除；地域范围不再受时间槽的限制；

远程网桥可将局域网的范围扩展到几十公里以上转发速度有所降低；不能隔离广播帧。

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网桥 / 交换机

独立的冲突域

网段1

HUB

网段2

HUB

广播域

在链路层上扩展局域网在链路层上扩展局域网

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在网络层上进行局域网扩展在网络层上进行局域网扩展设备：

路由器

特点：一个网络上的分组有条件地被转发到另一个网络；扩展后的网络被路由器分隔成多个子网。

优缺点：隔离广播域，限制了广播帧的泛滥；地域范围可以任意扩展；能根据最佳路由转发分组；可以互联不同类型的网络；转发速度低，成本较高，维护复杂。

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财务部

集线器

技术开发部

集线器

市场部

集线器

人力资源部

集线器

在网络层上扩展局域网在网络层上扩展局域网

技术开发部

路由器

集线器

财务部

路由器

集线器

市场部

路由器

集线器

路由器

人力资源部

集线器

企业网 / 广域网

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IEEE 802.3的体系结构与功能实现 IEEE 802.3的体系结构与功能实现

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Ethernet/802.3操作 Ethernet/802.3操作每个站点都可以接收到所有来自其他站点的数据

为决定那个站点接收，需要寻址机制来标识目的站点

目的站点将该帧复制，其他站点则丢弃该帧 A B C

A

C 发送帧，目的地址为 A

A B C

A 复制该帧A

信号由终端电阻吸收

A B C

C 发现网络空闲

终端电阻

A B C

B 忽略该帧

A

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PA ：前导码 - 10101010序列，用于使接收方与发送方同步SFD ：帧首定界符 – 10101011 ，表示一帧的开始DA/SA ：目的 /源MAC 地址LEN ：数据长度（数据部分的字节数）Type ：类型，高层协议标识LLC-PDU（ Data ）：数据，最少 46 字节 , 最多 1500 字节，不够时以 Pad填充 Pad ：填充字段（可选），其作用是保证帧长不小于 64 字节FCS ：帧校验序列（ CRC-32 ）

用途：保证帧长≥ 64 字节

6.3.4 Ethernet/IEEE802.3帧格式

74


MAC地址MAC地址又称为物理地址，它是网络站点的全球唯一的标识符，与其物理位置无关。

注意： MAC 地址是在数据链路层进行处理，而不是在物理层。

网络站点的每一个网络接口都有一个 MAC 地址。 MAC 地址大多固化在网络站点的硬件中。

一个站点允许有多个 MAC 地址，个数取决于该站点网络接口的个数。例如：

安装有多块网卡的计算机；有多个以太网接口的路由器。

75

第 6 章局域网技术早期使用 2 个字节。

OUI EI（ 24 位）

IEEE802.3 标准规定： MAC 地址的长度为 6 个字节，共 48 位；

可表示 246≈70万亿个地址（有 2 位用于特殊用途）

高 24 位称为机构唯一标识符 OUI ，由 IEEE 统一分配给设备生产厂商；

如 3COM 公司的 OUI=02608C

低 24 位称为扩展标识符 EI ，由厂商自行分配给每一块网卡或设备的网络硬件接口。

76


路由器1A-24-F6-54-1B-0E 00-00-A2-A4-2C-02

20-60-8C-C7-75-2A 08-00-20-47-1F-E4 20-60-8C-11-D2-F6

路由器由于同时连接到两个网络上，因此它有两块网卡和两个硬件地址。

网卡上的硬件地址网卡上的硬件地址

77


网卡检查 MAC 地址网卡检查 MAC 地址

网卡从网络上每收到一个 MAC 帧就首先用硬件检查 MAC 帧中的 MAC 地址 .

如果是发往本站的帧则收下，然后再进行其他的处理。否则就将此帧丢弃，不再进行其他的处理。

“发往本站的帧”包括以下三种帧：单播 (unicast) 帧（一对一）广播 (broadcast) 帧（一对全体）多播 (multicast) 帧（一对多）

78


MAC 地址的三种类型：单播地址：（ I/G ＝ 0 ）

拥有单播地址的帧将发送给网络中惟一一个由单播地址指定的站点。——点对点传输

多播地址：（ I/G ＝ 1 ）拥有多播地址的帧将发送给网络中由组播地址指定的一组站点。——点对多点传输

广播地址：（全 1 地址， FF-FF-FF-FF-FF-FF ）拥有广播地址的帧将发送给网络中所有的站点。——广播传输

注意，以上分类只适用于目的地址。

79


6.4 令牌环网与 IEEE 802.56.4 令牌环网与 IEEE 802.5

令牌环网工作原理

80


具有特定格式的令牌帧绕环行使，将访问媒体的权利从一个结点传递到物理连接的另外一个结点；

希望发送信息的结点将数据组成 MAC 帧，并仅在获得令牌之后，才可进行发送动作；

每个结点均执行环内数据的再生和转发；

只有接收结点（帧中的宿地址为本结点地址）进行数据帧的复制和接收；

发送数据的结点在收到绕环一周的帧后，撤出该帧并释放令牌。

81


IBM令牌环网及组成IBM令牌环网及组成

IBM令牌环网可以看作是 IEEE802.5 标准的一种实现，其传输速率为 4Mbps 或 16Mbps 。 IBM 令牌环网由如下部分组成：

多路访问器（线集中器） MAU ； IBM令牌环网网络适配卡；缆线系统：非屏蔽双绞线 / 屏蔽双绞线；

82


6.4.1 令牌环的 MAC帧格式6.4.1 令牌环的 MAC帧格式

帧开始 / 结束标志（ SD/ED ）

访问控制字段（ AC ）

帧控制字段（ FC ）

帧状态标志（ FS ）

83


帧开始 / 结束标志（ SD/ED ）

访问控制字段（ AC ）

帧控制字段（ FC ）

帧状态标志（ FS ）

84


帧开始 / 结束标志（ SD/ED ）：标识帧的开始和结束，取值为 JK0JK000 和 JK1JK1IE ； E 位（差错标志）：由 RPU置位， RPU 在转发每个帧的

同时，也执行差错校验动作，并利用 RPU具有的一位延迟来置位差错标志。

85


访问控制字段（ AC ）： Pr/Rr ：本帧优先级和预定优先级， T ：令牌标识， T ＝ 0 时，标识对应帧为令牌帧， T ＝ 1 时，

标识对应帧为信息帧。 M ：监视位，由环路中的监控器（或者具有监控功能的 RP

U ）填写，发送结点发送该帧（或令牌）时， M置为 0 ，当该帧经过监控器时，监控器将该位置为 1 。如果监控器发现监视位已经被置为 1 ，则认为发送结点出了故障，未能按规定撤出该帧，此时监控器负责撤出该帧，并发出令牌帧。

86


帧控制字段（ FC ）：格式为“ FFzzzzzz” ； FF ：帧的种类， FF=00 ， MAC 控制帧； FF=10 ，管理

帧。 FF=01 ，数据帧，本帧携带的 LLC 帧填放在 DATA

字段中；

帧状态标志（ FS ）：格式为“ ACxxACxx” ；由发送方复位和接收方置位，表示帧的收取状况。 A ：地址确认位，由接收方置位，表示帧中的宿地址正确； C ：信息复制位，由接收方置位，表示此帧已被接收方正确复制。

Xx ：保留未用。

87


令牌环网的特点令牌环网的特点

同一时刻，环上只有一个数据帧在传输（一个结点在传输数据）；

网上所有结点共享网络带宽；

有最小的传输延迟时间（令牌传输需要时间）；

数据从一个结点传到另一个结点的时间是可计算的，可用于实时控制。

标准： IEEE 802.5

88


6.4.2 以太网和令牌环网的区别 6.4.2 以太网和令牌环网的区别

以太网的核心技术是随即争用介质访问控制方法，即带有冲突检测的载波侦听多路访问方法（ CSMA

／ CD ）源于无线分组交换网。使用的是 IEEE802.3

标准

令牌环网使用的是 IEEE802.5 标准

89


6.5 光纤分布式数据接口 FDDI6.5 光纤分布式数据接口 FDDI

FDDI主干环网

服务器

Token Ri ng

路由器

以太网

路由器

90


FDDI的拓扑结构FDDI的拓扑结构

91


FDDI采用环形结构（类似令牌环网），利用光纤将多个结点环接起来，环上的结点依次获得对环路的访问权利。

FDDI采用了双环结构，两个环路可同时工作，互为备份，逆向传输信息（即一个顺时针方向，一个逆时针方向）。

例如：利用一个环路支持正常工作时的数据传输任务（称为主环），另一个环路作为一种冗余设施（称为副环），保证在主环故障或者结点故障时可以形成新的环路支持正常地工作。

92


多帧传输多帧传输

FDDI 起源于令牌环，但又不完全等同于令牌环。在令牌环方式中，获得令牌的结点发送数据帧，仅在所发帧返回源结点之后，该结点释放令牌，即：任一时刻，环中只有一个数据帧被传输。

FDDI则采用不同的控制方法，获得令牌的结点，在发完数据帧之后，立即释放令牌，因此在所发帧尚未返回源结点时，相邻的结点可能掌握令牌，发送数据，即：任一时刻，环中允许有多个数据帧被传输。多帧传输，可以提高网络带宽的利用率。

93


传输编码传输编码

FDDI 采用 4b/5b 编码和交替不归 0编码，可以以125MHz 的时钟频率获得 100Mbps 的数据带宽，既降低成本，又提高速率。

94


长距离通信长距离通信

FDDI 使用的主要传输媒体为光纤，光源为发光二极管。由于光纤特有的低损耗特性，使得线路的不间断距离增大。多模光纤可达 2km ，单模光纤可达100km ，整个网环可达 200km ，因此， FDDI 的覆盖范围远远超过传统局域网定义的范围。

95


高可靠性高可靠性

在网络构造方面， FDDI除采用双环结构外，还采用双归宿冗余设计（即每个设备可以挂接到两个环路结点上），提高网络的可靠性；光纤本身无辐射，增加数据传输的保密性；端设备不直接接触电源，降低电源对设备的影响，提高了恶劣环境下（例如：强电系统）设备的安全性。

96


FDDI的主要技术指标FDDI的主要技术指标

拓扑结构具有容错能力的双环（或者环树）物理带宽 125MHz

数据服务类型共享数据，支持部分多媒体服务延时时间 10-200ms

数据传输速率 100Mbps最大帧尺寸

4 500 字节

媒体访问方式定时令牌协议最大结点数 1 000 个

最大结点距离 2km( 多模 )， 100km( 单模 )

最大环长 200km

97


FDDI与令牌环网的性能比较FDDI与令牌环网的性能比较

FDDI 令牌环（ IEEE 802.5 ）媒体光纤 / 双绞线屏蔽双绞线速率 100Mbps 4Mbps或者 16Mbps

编码 4b/5b 差分曼彻斯特编码令牌发送后产生令牌回收后产生令牌协议定时令牌优先级预约

98


计算机机房网

办公室或建筑物群的主干网

校园网的主干网

多校园的主干网

FDDI主要应用环境 FDDI主要应用环境

99


推动局域网技术发展的因素个人计算机的广泛应用 : 在过去二十年中，计算机的处理

速度提高了百万倍，而网络数据传输速率只提高了上千倍；从理论上讲，一台微通道或者 EISA 总线的微型机能产生大约 250Mb/s 的流量；

基于 Web 的 Internet/Intranet 应用也要求更高的带宽；在数据仓库、桌面电视会议、 3D图形以及高清晰度图像这类应用中，人们需要有更高带宽的局域网。

6.6 高速局域网6.6.1 高速局域网的研究方法 6.6 高速局域网6.6.1 高速局域网的研究方法

100


传统共享式局域网的缺点传统的局域网技术是建立在“共享介质”的基础上，典型

的介质访问控制方法是 CSMS/CD 、 Token

Ring 、 Token Bus ；介质访问控制方法用来保证每个结点都能够“公平”地使

用公共传输介质；每个结点平均能分配到的带宽随着结点数的不断增加而急剧减少；

网络通信负荷加重时，冲突和重发现象将大量发生，网络效率将会下降，网络传输延迟将会增长，网络服务质量将会下降。

101


高速局域网的解决方法提高数据传输速率

从 10Mb/s 向 100Mb/s甚至到 1Gb/s 、 10Gb/s迁移；

划分 LAN （分割冲突域）将大型 LAN 通过网桥、交换机、路由器划分为多个互连的子网

共享 LAN ---> 交换 LAN

Hub ---> 交换机

102


103


局域网产品类型与相互之间的关系图局域网产品类型与相互之间的关系图

104


6.6.1 快速以太网（ Fast Ethernet ， FE ）6.6.1 快速以太网（ Fast Ethernet ， FE ）

传输速率为 100Mb/s 的以太网，比传统以太网快 10倍标准为 IEEE802.3u

拓扑结构为基于集线器的星形结构；传输介质只支持双绞线和光纤；帧结构和介质访问控制方式沿用 IEEE802.3 标准。

提供了 10/100Mb/s自适应功能；

IEEE802.3u 定义了 4 种不同的物理层标准 100Base-TX ：使用两对 5 类双绞线 100Base-FX ：使用 62.5/125μm 多模光纤 100Base-T4 ：使用四对 3 类双绞线 100Base-T2 ：使用两对 3 类双绞线

105


下图是 Fast Ethernet 的协议结构

106


10Mb/s

10M HUB

企业网

100Mb/s100M HUB

100Mb/s

服务器

100Mb/s

小型机

100Mb/s

100M HUB

快速以太网的应用主干连接需要高带宽的服务器和高性能工作站

网络服务器、图形工作站、工程工作站、网管工作站

向桌面系统普及

107


6.6.2 千兆位以太网6.6.2 千兆位以太网千兆位以太网（ Gigabit Ethernet ， GE ）

技术进步的必然新的应用

– 网络分布计算、计算机视频、网络存储

快速以太网的迅速普及– 要求主干有更高的带宽

两个主要标准 IEEE 802.3z ， 1998.6 正式公布

– 1000Base-SX ， MMF/550m

– 1000Base-LX ， SMF/5000m

– 1000Base-CX ，屏蔽短铜缆 /25m

IEEE 802.3ab ， 1999.6 正式公布– 1000Base-T ， UTP/100m

108


Gigabit Ethernet协议结构 Gigabit Ethernet协议结构

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千兆位以太网的特征 1000Mb/s ，全双工或半双工沿用 10Mb/s 传统以太网帧格式半双工仍使用 CSMS/CD 协议兼容 10Base-T 和 100Base-T 节点能力的自动协商

速率提高到 1000Mb/s 时的网络跨距问题：为保持兼容，半双工时的最小帧长度仍规定为 64字节，导致网络跨距缩短为不足 20米，实用价值大大降低！

解决方法： 1. 将时间槽扩展为 512字节（是以前的 8倍）； 2. “载波扩展”技术：帧长不足 512字节时，在其后填充特殊的符号至

512字节；（想一想，是否完美？） “帧突发”技术：允许站点连续发送多个短帧

解决短帧较多时网络传输效率低的问题

短帧较多时将使网络传输效率大大降低。极端情况下，只有正常时的 12% 。使用“帧突发”技术后，效率可提高到 72% ，达到快速以太网的 95 ％。

链路两端的节点必须各自向对方通告自己的能力（速度、物理层类型、半 / 全双工）并自动选择合适的工作模式。

110


千兆以太网的工作参数

2/6 2/6 2 46-1500 4 0-448 字节

≥64 字节

≥512 字节

FCSSA LEN/TypeDA LLC-PDU/Data Pad 载波扩展

参数千兆以太网快速以太网传统以太网

时间槽 ( 载波扩展 ) 512 字节时间 64字节时间 64字节时间

帧间间隔 0.096μs 0.96μs 9.6μs

重发上限 16 16 16

回退上限 10 10 10

拥塞序列长度 32 位 32 位 32 位

最大帧长度 1518字节 1518字节 1518字节

最小帧长度 64字节 64字节 64字节

突发长度上限 8192 字节－－

当帧长小于 512字节时，需填充“载波扩展”符

号

111

第 6 章局域网技术千兆以太网的物理层技术

1000Base-X 信号编码与解码 1000Base-T信号编码与解码

1000Base-CX短铜缆收发器

1000Base-LX1300nm

长波光纤收发器

1000Base-SX850nm

短波光纤收发器1000Base-TUTP收发器

25 米2 对

短屏蔽铜缆

5000 米9μm

单模光纤

550/220 米50/62.5 μm多模光纤

100 米4 对

5 类 UTP

MAC 子层（全双工 / 半双工）

更高层

千兆位介质无关接口（ GMII ）

112

第 6 章局域网技术千兆以太网的拓扑结构

在半双工方式时，网络跨距减小很多：– 任意两个站点间最多只能有一个中继器

在全双工方式时，网络跨距仅与介质和收发器的特性有关：– 站点间允许有多台千兆设备，可以构造较大范围的网络

千兆位路由器

千兆位交换机千兆位交换机

10/100Mbps交换机

10/100Mbps交换机

千兆位交换机千兆位交换机

千兆位路由器

113


千兆以太网的应用交换机到交换机的连接或园区网之间的主干连接，例如两个校区之间的链路（；

– 将网络交换机之间的 10/100M 链路用 1000M 链路代替，可以显著地提高网络的整体性能。

具有高带宽需求的服务器集群或某些高性能工作站与网络主干之间的连接；

– 通过网络服务器中配置的千兆以太网卡，可以建立与交换机之间的 1000M 连接，极大地提高了服务器的传输带宽。

企业网络或园区网络的主干；– 千兆位以太网交换机能同时支持多台 100Mbit/s 交换机、路由器、集线器和服

务器等设备。同时，以千兆位以太网交换机为核心的主干网络能支撑更多的网段，每个网段有更多的节点及更高的带宽。

多机系统主机之间的互联。

114


万兆位以太网万兆位以太网的特征

传输速率为 10Gb/s ；保留了 802.3 的帧格式、最大帧长度和最小帧长度；不再使用 CSMA/CD 协议；只能工作在全双工方式；只使用光纤（多模或单模）作为传输介质；支持两种类型的物理层： 10Gbit/s 局域网物理层和 10Gbit/s 广域网物理层：

– 多个万兆位以太网可以通过 SONET/SDH 网络实现广域连接，使用单模光纤时端到端的传输距离可达上百公里。

标准： IEEE 802.3ae ， 2002年公布局域网物理层：

– 10GBase-X 和 10GBase-R ， MMF:300m ， SMF: 几十 km ；

广域网物理层：– 10GBase-W ， SMF: 几百 km 以上。

115

第 6 章局域网技术速度提高到 10Gb/s 所遇到的问题：

不采用特殊措施，网络跨距将只有 2米；若使用“载波扩展”（帧长至少 4096字节），短帧的传输效率将降低到

1.5％；– 同时使用“帧突发”，最大效率也只能达到 30％；

– “载波扩展”的额外开销使吞吐率下降，冲突概率增大。

解决方法：前提：保持与现有以太网的兼容、低功耗和低成本

– 抛弃 CSMA/CD ，只工作在全双工方式；

– 只使用光纤介质。

万兆位以太网的应用主要是作为大型网络的主干网连接，目前尚不支持与端用户的直接连接。

116


6.7 交换式局域网与虚拟局域网交换式局域网的基本结构 6.7 交换式局域网与虚拟局域网交换式局域网的基本结构

交换式局域网的核心设备使局域网交换机，局域网交换机可以在它的多个端口之间建立多个并发连接。

典型的交换式局域网使交换式以太网（ switched

Ethernet ），它的核心部件是以太网交换机（ Ethernet switch ）。以太网交换机可以有多个端口，每个端口可以单独与一个结点连接，也可以与一个共享介质式的以太网集线器连接。

交换式 Ethernet 的结构如下图所示。

117


118


局域网交换机的技术特点局域网交换机的技术特点低交换延迟

这是局域网交换机的主要特点，从传输延迟时间的量级来看，如果局域网交换机为几十 μs ，那么网桥为几百 μs ，而路由器为几千 μs 。

支持不同的传输速率和工作模式局域网交换机的端口可以设计成支持不同的传输速率，例如支持

10Mb/s 的端口、支持 100Mb/s 的端口、支持 100Mb/s 的端口。同时，端口还可以设计成支持半双共和全双工两种工作模式。

支持虚拟局域网服务交换式局域网是虚拟局域网的基础，目前的 Ethernet 交换机基本上都可以支持虚拟局域网服务。

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虚拟网络的概念虚拟网络的概念

虚拟网络建立在局域网交换机之上；

以软件方式实现对逻辑工作组的划分与管理；

逻辑工作组的结点组成不受物理位置的限制；

一个逻辑工作组的结点可以分布在不同的物理网段上，但它们之间的通信就像在同一个物理网段上一样。

121


虚拟局域网的组网方法虚拟局域网的组网方法

1. 用交换机端口号定义虚拟局域网

2. 用 MAC 地址定义虚拟局域网

3. 用网络层地址定义虚拟局域网

4.IP 广播组虚拟局域网

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虚拟局域网的物理结构与逻辑结构虚拟局域网的物理结构与逻辑结构

虚拟局域网的一组结点可以位于不同的物理网段上，但它们不受结点所在物理位置的束缚，相互之间的通信就像在同一个局域网中一样。下图给出了典型的虚拟局域网的物理结构和逻辑结构。

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用交换机端口号定义虚拟局域网成员用交换机端口号定义虚拟局域网成员

虚拟局域网从逻辑上把局域网交换机的端口划分为不同的虚拟子网，各虚拟子网相对独立。在图 (a) 中，局域网交换机端口 1 、 2 、 3 、 7 和 8 组成 VLAN1 ，端口 4 、 5 和 6 组成 VLAN2 。

同时，虚拟局域网也可以跨越多个交换机。图 (b) 中，局域网交换机 1 的 1 、 2 、 3端口和局域网交换机 2

的 4 、 5 、 6 、 7端口组成 VLAN1 ，局域网交换机1 的 4 、 5 、 6 、 7 、 8端口和局域网交换机 2 的 1 、

2 、 3 、 8端口组成 VLAN2 。

125


126


127


6.8 无线局域网6.8 无线局域网

所谓无线局域网 (Wireless Local Area Network)就是在各工作站和设备之间，不再使用通信电缆，而采用无线的通信方式。一般来讲，凡是采用无线传输媒体的计算机局域网都可称为无线局域网。

1990 年 7月，成立了 IEEE802.11 工作委员会，该工作委员会负责制订无线局域网物理层及媒体访问控制（ MAC ）协议的标准。 IEEE802.11 委员会对无线局域网的业务及应用环境、功能条件等提出了完整的基本要求。

128


无线局域网的应用无线局域网的应用

作为传统局域网的扩充

建筑物之间的互连

漫游访问

特殊网络

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无线局域网的特点无线局域网的特点

用户不必因使用有线传输介质而破坏原有的工作环境

可根据需要调整工作站的位置

使便携式计算机更容易接入局域网

扩大了计算机网络的应用能力及领域

在计算机安全领域要增添新的技术手段

130


典型的无线局域网结构典型的无线局域网结构

131


特殊无线网络的结构特殊无线网络的结构

ad hoc 是一个临时需要的对等网络，无集中服务器的无线网络。

132


无线局域网的传输方式无线局域网的传输方式

目前无线局域网采用的传输媒体主要有两种，即无线电波与红外线。无线电波方式根据调制方式的不同又分为扩展频谱方式和窄带调制方式。

（ 1 ）扩展频谱方式在扩展频谱方式中，数据基带信号的频谱被扩展到几倍至几十倍后再由射频调频发射出去。它虽牺牲了频带带宽，却提高了通信系统的扩干扰能力和安全性。

（ 2 ）窄带调制方式在窄带调制方式中，数据基带信号的频谱不做任何扩展即被直接搬移到射频发射出去。与扩展频谱方式相比，窄带调制方式占用频带少，频带利用率高，但通信可靠性较差。

（ 3 ）红外线方式红外线方式的最大优点是不受无线电干扰，且红外线的使用不必受国家无线电管理委员会的限制，但红外线对非透明物体的透过性较差，传输距离受限。

133


无线局域网的拓扑结构无线局域网的拓扑结构

无线局域网的拓扑结构可归结为两类：无中心或对等式 (Peer to Peer) 拓扑和有中心 (Hub-Based) 拓扑。如下图所示：

134


(1) 无中心拓扑无中心拓扑的网络是一个全连通结构，采用这种拓扑的网

络一般使用公用广播信道，各站点都可竞争公用信道，而信道接入控制 (MAC) 协议大多采用 CSMA 。其特点是：网络抗毁性好、建网容易、费用较低。

(2) 中心拓扑这种结构要求有一个无线站充当中心站，所有站点对网络

的访问均由其控制。其优点是：网络中站点布局受环境的限制较小，但其抗毁性较差，由于中心站的采用增加了网络成本。

实际应用中，中心站点一般充当无线局域网与有线主干网的转接器。

135


无线局域网标准无线局域网标准

IEEE 802.11基本结构模型

站点站点

访问点

基本服务集

站点站点

访问点

分布式系统

服务器

基本服务集

扩展服务集

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无线局域网标准 IEEE 802.11的层次模型结构无线局域网标准 IEEE 802.11的层次模型结构

802.11 的 MAC 层采用的是 CSMA/CA (collision

avoidance,CA) 的冲突避免方法。

137


无线局域网的组建无线局域网的组建

常见的无线网络组网器件有如下几种： (1) 无线网络网卡 (2) 无线网络 HUB

(3) 无线网络网桥

138


无线组网方式无线组网方式 (1)全无线网

所有的网络结点均采用无线网卡，由于无线网卡的通信距离有限（一般为 100-1000m ），在网络中的合适位置还应增设无线中继站，以扩大网络覆盖范围。

(2) 无线工作站接入有线网这种组网方式适用于已有一个有线网，现在要再扩展工作站时，

可考虑加无线工作站的方式。这需要在有线网络的接入结点增加一块无线网卡或无线中继器。

(3) 两个有线网以无线方式互连这种组网方式适用于将两个或多个已建好的有线局域网通过无线

的方式连成宽域网，如两个相邻建筑物中的有线网。此时可采用在各有线网中接入无线路由器的方式实现互连。

139


两个有线网通过无线方式互连

140


6.8 小结 6.8 小结局域网的设计目标是覆盖有限的地理范围，在基本通信机制上选择与广域网不同的方式，从存储转发方式改变为共享介质与交换方式；

局域网在拓扑结构上主要分为总线型、环型与星型结构三种；在网络传输介质上主要采用双绞线、同轴电缆与光纤，但目前无线局域网的发展很快；

从介质访问控制方法的角度，局域网可以分为共享介质式局域网与交换式局域网两类；

目前应用最广泛的局域网是以太网 Ethernet ，它的核心技术是随机争用共享介质的访问控制方法，即CSMA/CD 方法；

141


本章练习题本章练习题

1 、 FDDI采用环形结构中包含几个环？

1 ， 2 ， 3 ， 4

2 、 FDDI 的通信编码采用 4b/5b编码和什么编码的结合？

不归 0 交替编码 (NRZI) ，曼彻斯特编码，

差分曼彻斯特编码， S232编码

3 、 LLC 子层通过服务原语向其高层提供服务。提供几种不同类型的服务原语？

1 ， 2 ， 3 ， 4

142


4 、 CSMA/CD 数据帧最小帧长为多少？

128 ， 64 ， 1500 ， 53

5 、 CSMA/CD 数据帧数据字段最大为多少个字节？

64 ， 128 ， 53 ， 1500

6 、计算机与交换机（或集线器）连接，其双绞线采用什么连接方式？

直通，交叉

7 、计算机与计算机通过以太网、双绞线连接进行通信，双绞线采用什么连接方式？

直通，交叉

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本章思考题：本章思考题：

1 、局域网的特点是什么？

2 、宽带传输和基带传输有什么不同？

3 、局域网中两结点之间的实际距离和传播距离有什么不同？

4 、对照 OSI/RM ，局域网的标准主要涉及哪些层次，为什么？

5 、试述 CSMA/CD 媒体访问控制的工作原理， 802.3 和 DIX

有哪些差异？

6 、 CSMA/CD 的最小帧长为多少字节？与结点的最大传播距离之间的关系如何？

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7 、以太网交换机通常采用哪几种交换方式？各有什么优缺点？

8 、试述令牌总线网的工作原理，令牌维护是如何实现的？

9 、试述令牌环网的工作原理，令牌维护是如何实现的？

10 、试述 FDDI 环的工作原理， FDDI 环的高可靠性是如何体现的？

11 、试述令牌环和 FDDI 环的各自特点。

12 、 LLC采用何种措施来屏蔽下层 MAC 的差异。

第 6 章　局域网技术

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