第05章局域网祥解.ppt

第5章 局 域 网 5.1 局域网概述 5.2 传统以太网 5.3 以太网的MAC层 5.4 扩展的局域网 5.5 高速以太网 5.6 无线局域网 重点 本部分是本书重点，主要讲述了局域网的有关知识，其内都应熟练掌握 以太网、MAC帧结构、集线器、交换机等概念需重点阐述 难点 CSMA/CD协议 以太网信道利用率 虚拟局域网VLAN 无线局域网WLAN 5.1 局域网概述 局域网最主要的特点是 网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。 局域网的优点： 能方便地共享昂贵的外部设备、主机以及软件、数据。从一个站点可访问全网。 便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。 提高了系统的可靠性、可用性和残存性。 媒体共享技术可分为如下两大类： 静态划分信道 这种划分信道的方法不够灵活，不适合于局域网和某些广播信道的网络使用。 动态媒体接入控制 它又称为多点接入(multiple access)，其特点是信道并非在用户通信时固定分配给用户。这里又分为以下两类： 随机接入，随机接入的特点是所有的用户可随机地发送信息。 受控接入，受控接入的特点是用户不能随机地发送信息而必须服从一定的控制。 5.2 传统以太网 “传统以太网”表示最早进入市场的10 Mbit/s速率的以太网。 以太网的工作原理 以太网的两个标准 局域网的数据链路层拆成两个子层，即逻辑链路控制LLC (Logical Link Control)子层和媒体接入控制MAC (Medium Access Control)子层。与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC子层，而LLC子层则与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对LLC子层来说是都透明的。 本章介绍的以太网主要都是假定数据链路层只有一个MAC层而不考虑LLC子层。这样做对以太网工作原理的讨论会更加简洁。 网卡的作用 网络接口板又称为通信适配器(adapter)或网络接口卡NIC (Network Interface Card)，但现在更多的人愿意使用更为简单的名称“网卡”。网卡和计算机之间的通信则是通过计算机主板上的I/O总线以并行传输方式进行的。 网卡不是完全自治的单元，通常称为半自治单元。当网卡收到一个有差错的帧时，它就丢弃此帧而不必通知它所插入的计算机。当网卡收到一个正确的帧时，它就使用中断来通知该计算机并交付给网络层。当计算机要发送一个IP数据报时，就由协议栈向下交给网卡组装成帧后发送到局域网。 CSMA/CD协议 以太网将许多计算机都连接到一根总线上。当初认为这样的连接方法既简单又可靠。总线的特点是：当一台计算机发送数据时，总线上的所有计算机都能检测到这个数据。这种通信方式是广播通信。但我们并不总是希望使用广播通信。为了在总线上实现一对一的通信，可以使每一台计算机拥有一个与其他计算机都不同的地址。在发送数据帧时，在帧的首部写明接收站的地址。现在的电子技术可以很容易地做到：仅当数据帧中的目的地址与计算机的地址一致时，该计算机才能接收这个数据帧。计算机对不是发送给自己的数据帧，则一律不接收。 以太网采用的协调方法是使用一种特殊的协议，即CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 载波监听多点接入/碰撞检测。下面是CSMA/CD的要点。 “多点接入” “载波监听” “碰撞检测” 因为电磁波在总线上总是以有限的速率传播的。因此当某个站监听到总线是空闲时，也可能总线并非是空闲的。下图所示的例子可以说明这种情况。 显然，在使用CSMA/CD协议时，一个站不可能同时进行发送和接收。因此使用CSMA/CD协议的以太网不可能进行全双工通信而只能进行双向交替通信(半双工通信)。 每一个站在自己发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。以太网的这一特点称为发送的不确定性。 1-持续CSMA 非持续CSMA P-持续CSMA 争用期 以太网的端到端往返时延2?称为争用期(contention period)。争用期又称为碰撞窗口(collision window)。 为了使每个站都能尽可能早地知道是否发生了碰撞，以太网还采取一种叫做强化碰撞的措施。这就是当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时，除了立即停止发送数据外，还要再继续发送若干比特的人为干扰信号(jamming signal)，以便让所有用户都知道现在已经发生了碰撞。 Ethernet最小帧长度 Ethernet取51.2us为争用期长度。对于10Mbit/s的Ethernet, 51.2us可以发送512bit（64byte）。若前64byte没有发生冲突，则其后的数据就不会发生冲突，Ethernet认为该次发送是成功的。若发生冲突，