五讲局域网及广域网1课件.ppt
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1、1第五讲第五讲 局域网及广域网局域网及广域网(1)本章结构:本章结构:l局域网概述局域网概述l以太网技术以太网技术l无线局域网无线局域网l广域网技术广域网技术 关键知识点关键知识点:l局域网的组成、特点及拓扑结构;局域网的组成、特点及拓扑结构;l以太网的网络介质访问控制方法及分类;以太网的网络介质访问控制方法及分类;l无线局域网标准及结构;无线局域网标准及结构;l广域网特点及各种广域网技术。广域网特点及各种广域网技术。2第三章第三章 局域网及广域网局域网及广域网 教学目的:教学目的:l本章将主要学习局域网技术、广域网技术等基本章将主要学习局域网技术、广域网技术等基本知识,它们是学习计算机网络、
2、交换技术、本知识,它们是学习计算机网络、交换技术、路由技术的前提,为我们使用和管理计算机网路由技术的前提,为我们使用和管理计算机网络打下基础。络打下基础。教学要求:教学要求:l掌握常见局域网的类型、特点及拓扑结构;掌握常见局域网的类型、特点及拓扑结构;l掌握以太网的工作原理、特点及分类等;掌握以太网的工作原理、特点及分类等;l了解无线局域网的标准及结构;了解无线局域网的标准及结构;l掌握广域网的基本概念、通信方式及协议;掌握广域网的基本概念、通信方式及协议;l了解广域网几种常见的特性及用途。了解广域网几种常见的特性及用途。33.1 局域网技术概述局域网技术概述 3.1.1局域网的定义局域网的定
3、义 3.1.2局域网标准局域网标准 43.1.1 局域网的定义局域网的定义 定义:局域网定义:局域网LAN(Local Area Network)是一种在较小的地理范围是一种在较小的地理范围内,用共享通信介质将大量计算机内,用共享通信介质将大量计算机及各种及各种IP设备连接在一起,实现数设备连接在一起,实现数据传输和资源共享的计算机网络。据传输和资源共享的计算机网络。需要解决的主要问题:需要解决的主要问题:l连接接口连接接口l连接设备连接设备l通信介质通信介质l访问协议访问协议l通信距离、速率等通信距离、速率等 关键问题:多个用户如何在共享介关键问题:多个用户如何在共享介质上进行正确、有效的通
4、信质上进行正确、有效的通信?53.1.1 局域网的拓扑结构局域网的拓扑结构 星形拓扑结构:星形拓扑结构:l集中控制,易于维护且集中控制,易于维护且安全性高安全性高;l出现故障不影响其他端出现故障不影响其他端用户间的通信;用户间的通信;l中心系统一旦损坏,整中心系统一旦损坏,整个系统便趋于瘫痪个系统便趋于瘫痪。l一般应用在使用一般应用在使用HUB或交换机组成的小型网或交换机组成的小型网络中。络中。63.1.1 局域网的拓扑结构局域网的拓扑结构 树形拓扑结构:树形拓扑结构:l是星形拓扑的扩展,是星形拓扑的扩展,在园区网中使用,组在园区网中使用,组成层次化的网络成层次化的网络;lHub级联的个数是有
5、级联的个数是有限制的,一般最远限制的,一般最远PC间不要超过间不要超过5段。但如段。但如果采用全双工以太网果采用全双工以太网交换机则不受限制。交换机则不受限制。73.1.1 局域网的拓扑结构局域网的拓扑结构 环型网络拓扑结构环型网络拓扑结构:l每个端用户都与两个每个端用户都与两个相临的端用户相连,相临的端用户相连,因而存在着点到点链因而存在着点到点链路,但总是以单向方路,但总是以单向方式操作式操作;l如果环的某一点断开如果环的某一点断开,环上所有端间的通,环上所有端间的通信便会终止;信便会终止;l环型拓扑结构主要应环型拓扑结构主要应用在令牌环(用在令牌环(Tokenring)或光纤数)或光纤数
6、字分布接口(字分布接口(FDDI)等网络中等网络中。83.1.1 局域网的拓扑结构局域网的拓扑结构 总线型拓扑结构总线型拓扑结构:l使用同一介质或电缆连使用同一介质或电缆连接所有端用户的一种方接所有端用户的一种方式,连接端用户的物理式,连接端用户的物理介质由所有设备共享介质由所有设备共享;l一次仅能为一个端用户一次仅能为一个端用户发送数据,其他端用户发送数据,其他端用户必须等待,直到通过竞必须等待,直到通过竞争获得发送权争获得发送权;l一般应用于早期的以太一般应用于早期的以太网及令牌总线(网及令牌总线(Tokenbus)网络中)网络中。93.1.2 局域网标准与参考模型局域网标准与参考模型IE
7、EE-Institute of Electrical and Electronics Engineers-“电器电器与电子工程师协会与电子工程师协会”1、局域网的标准:、局域网的标准:IEEE802(ISO8802)系列)系列:l802.1-表示局域网中的高层互联与管理协议表示局域网中的高层互联与管理协议 l802.2-逻辑链路控制逻辑链路控制l802.3-CSMA/CD(以太网,(以太网,Ethernet)uEthernet 成为成为IEEE 802.3 标准标准(1985)uIEEE 802.3u Fast Ethernet 标准(标准(2019)uIEEE 802.3z Gigabit
8、Ethernet 标准(标准(2019)uIEEE 802.3ab Gigabit Ethernet 标准(标准(2019)l802.4-Token Bus(令牌总线)(令牌总线)l802.5-Token Ring(令牌环)(令牌环)l802.6-分布队列双总线分布队列双总线DQDB-MAN标准标准l802.8 FDDI(光纤分布数据接口)(光纤分布数据接口)l802.11 WLAN(无线局域网)(无线局域网)l l802.x102.IEEE802局域网参考模型局域网参考模型n IEEE802只包含两层:只包含两层:数据链路层,物理层数据链路层,物理层;n IEEE802定义了多种物理层定义了
9、多种物理层802.3802.1x,以适应不同的网络介质和不,以适应不同的网络介质和不 同的介质访问控制方法;同的介质访问控制方法;n 数据链路层又分为数据链路层又分为逻辑链路控制逻辑链路控制LLC和和介质访问控制介质访问控制MAC两个子层:两个子层:lLLC:向高层提供统一的链路访问形式,组帧:向高层提供统一的链路访问形式,组帧/拆帧、建立拆帧、建立/释放逻辑释放逻辑连接、差错控制、帧序号处理等功能,与介质、拓扑无关;连接、差错控制、帧序号处理等功能,与介质、拓扑无关;lMAC:进行寻址与差错检测,与介质、拓扑相关:进行寻址与差错检测,与介质、拓扑相关,MAC在各子标准在各子标准802.3-8
10、02.1x中定义。中定义。数据链路层数据链路层物理层物理层 OSI IEEE802 介质访问控制子层介质访问控制子层 MAC802.3CSMA/CD802.4令牌总线令牌总线802.5令牌环令牌环802.8FDDI802.11WLANIEEE802.2 逻辑链路控制子层逻辑链路控制子层LLCIEEE802.1 上层协议接口子层上层协议接口子层802.x113.2 以太网技术以太网技术 3.2.1以太网标准以太网标准 3.2.2CSMA协议协议 3.2.3 CSMA/CD协议协议 3.2.4 802.3的的MAC地址地址 3.2.5 令牌环网令牌环网IEEE802.5简介简介 3.2.6 高速局
11、域网高速局域网123.2.1 以太网标准以太网标准1、IEEE 802.3标准标准 传统以太网:传统以太网:10Mb/s 802.3 粗粗同同轴电缆轴电缆 802.3a 细细同同轴电缆轴电缆 802.3i 双绞线双绞线 802.3j 光纤光纤 快速以太网(快速以太网(FE):):100Mb/s 802.3u 双绞线,光纤双绞线,光纤 千兆以太网(千兆以太网(GE):):1000Mb/s(1Gb/s)802.3z 屏蔽短双绞线、光纤屏蔽短双绞线、光纤 802.3ab 双绞线双绞线 万兆以太网(万兆以太网(10GE):):10Gb/s 802.3ae 光纤光纤132、以太网标准标识方法、以太网标准
12、标识方法速率(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 粗同轴粗同轴10Base2 细同轴细同轴10Base-T UTP 10Base-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 UTP100Base-F MMF/SMF1000Base-X STP/MMF/SMF1000Base-T UTP14 载波侦听多路访问协议载波侦听多路访问协议CSMA基本思想:基本思想:站点在发送数据前,进行站点在发送数据前,进行载波侦
13、听载波侦听,以判断目,以判断目前是否有人在发送数据,然后再采取相应动作。前是否有人在发送数据,然后再采取相应动作。载波侦听:载波侦听:根据物理接口的电气特性,捕获信道上的脉冲根据物理接口的电气特性,捕获信道上的脉冲信号,并与发送数据用的载波信号比较,以判断是否有人信号,并与发送数据用的载波信号比较,以判断是否有人在发送数据的技术。在发送数据的技术。CSMA有多种形式:有多种形式:l1-坚持坚持CSMAl非坚持非坚持CSMAlP坚持坚持CSMAl某站点要发送数据时,先侦听信道;某站点要发送数据时,先侦听信道;l如果空闲,则以概率如果空闲,则以概率P发送数据,以概发送数据,以概率率1-P推迟到下一
14、个时间片,然后侦听信推迟到下一个时间片,然后侦听信道;道;l如果信道忙,则等下一个时间片,然如果信道忙,则等下一个时间片,然后侦听信道;后侦听信道;l重复上述过程,直到数据发送完。重复上述过程,直到数据发送完。l某站点要发送数据时,先侦听信道;某站点要发送数据时,先侦听信道;l如果空闲,则立即发送;如果空闲,则立即发送;l否则,等待一个随机时间后,重复上否则,等待一个随机时间后,重复上述过程。述过程。3.2.2 CSMA 协议协议l某站点要发送数据时,先侦听信道;某站点要发送数据时,先侦听信道;l如果空闲,则立即发送;如果空闲,则立即发送;l如果忙,继续侦听,直到信道空闲,如果忙,继续侦听,直
15、到信道空闲,然后以概率然后以概率1发送数据;发送数据;15 三种三种CSMA是否完全避免了冲突呢?是否完全避免了冲突呢?例:站点例:站点A在发送数据,但由于信道的传播时延,数据还在发送数据,但由于信道的传播时延,数据还未到达站点未到达站点B,此时站点,此时站点B要发送数据,它侦听到信道是要发送数据,它侦听到信道是空闲的,于是也开始发送数据,从而发生冲突。空闲的,于是也开始发送数据,从而发生冲突。BA冲突冲突结论:在结论:在CSMA中冲突是不可避免的,必须进行冲突检测和处理!中冲突是不可避免的,必须进行冲突检测和处理!16 1、CSMA/CD 基本思想:基本思想:n 某站点想要发送数据,它必须首
16、先某站点想要发送数据,它必须首先侦听信道侦听信道;n 如果信道空闲,立即发送数据如果信道空闲,立即发送数据,并进行并进行冲突检测冲突检测;n 如果信道忙,继续侦听信道,直到信道变为空闲,立即发送数据如果信道忙,继续侦听信道,直到信道变为空闲,立即发送数据,并进行冲突检测;并进行冲突检测;n 如果站点在发送数据过程中检测到冲突,立即停止发送数据,并如果站点在发送数据过程中检测到冲突,立即停止发送数据,并等待一随机长的时间,重新侦听信道。等待一随机长的时间,重新侦听信道。n问题:问题:-是否还存在冲突呢?是否还存在冲突呢?-是否能正确处理冲突呢?是否能正确处理冲突呢?-一个数据包发送后在多长时间内
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