计算机网络课件第4章 局域网.ppt

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1、计算机网络 Computer Network,2019年7月3日,2/75,计算机网络-刘桂江,课程目录,第1章 概述 第2章 物理层与数据通信基础 第3章 数据链路层 第4章 局域网 第5章 网络层 第6章 网络互联技术 第7章 传输层 第8章 应用层 第9章 网络管理与信息安全 第10章 网络新技术专题,3/75,计算机网络-刘桂江,本章提纲,4.1 局域网概述 4.2 以太网 4.3 无线局域网（WLAN） 4.4 高速局域网 4.5 局域网组网技术,第4章 局域网,4/75,计算机网络-刘桂江,4.1 局域网概述,4.1.1 局域网的特点 4.1.2 局域网拓扑结构 4.1.3 局域网

2、体系结构,5/75,计算机网络-刘桂江,4.1.1 局域网的特点,(1) 覆盖的地理范围比较小，通常为10公里以内 (2) 数据传输速率高 (3) 误码率低 (4) 局域网一般为一个单位或部门所独有，而不是公共的或者商用的公共服务设施,6/75,计算机网络-刘桂江,4.1.2 局域网拓扑结构,总线结构所有结点都直接连接到共享信道 环型结构结点通过点到点链路与相邻结点连接 星型结构所有结点都连接到中央结点,7/75,计算机网络-刘桂江,4.1.3 局域网体系结构(1/8),1. 局域网参考模型,8/75,计算机网络-刘桂江,4.1.3 局域网体系结构(2/8),2. IEEE 802标准,9/7

3、5,计算机网络-刘桂江,4.1.3 局域网体系结构(3/8),3. 物理层 802模型的物理层与OSI/RM的物理层的作用基本一致，主要是确保在通信信道上二进制位信号的正确传输。其主要功能包括信号的编码与解码、前导的生成与去除（该前导用于同步）、二进制位信号的发送与接收等。 802模型的物理层还包括对传输媒体和拓扑结构的说明。,10/75,计算机网络-刘桂江,4.1.3 局域网体系结构(4/8),4. MAC子层 必须提供相应的机制来控制对传输媒体的访问，以便使之更加有序和有效。这就是MAC协议提供的功能。 访问控制技术 为了更好地响应站点的及时请求，局域网一般采用动态分配信道的异步机制。,1

4、1/75,计算机网络-刘桂江,4.1.3 局域网体系结构(5/8),异步机制分为三种：时间片轮转、预约和竞争。 在时间片轮转中，每个结点按照一定的时间顺序得到传输时间片。在该时间片轮到某一个站点时，站点可以选择是否进行传输。如果要进行传输，传输的时间不能超过该时间片的长度。当该站点放弃传输机会或者完成传输后，时间片被传递给下一个逻辑站点。令牌环和令牌总线中的令牌传递（Token Passing）方法采用的就是时间片轮转机制。,12/75,计算机网络-刘桂江,4.1.3 局域网体系结构(6/8),采用预约技术时，媒体访问的时间被分成一些时槽。一个站点需要传输数据时，需要预约一些时槽。城域网的DQ

5、DB协议采用的就是预约机制。 在竞争机制中，没有相应的控制站点来决定谁来进行数据传输，所有的站点都展开竞争以获取对共享媒体的访问权。这种机制的优点是易于实现，并且在低负荷和中等负荷时性能最好，只是在重负荷下性能会急剧下降。以太网中CSMA/CD 协议采用的就是竞争机制。,13/75,计算机网络-刘桂江,4.1.3 局域网体系结构(7/8),5. LLC子层 LLC子层的主要功能有： (1) 建立和释放数据链路层的逻辑连接。 (2) 提供与高层的接口。 (3) 差错控制。 (4) LLC帧的封装和拆卸。,14/75,计算机网络-刘桂江,4.1.3 局域网体系结构(8/8),LLC帧、MAC帧和高

6、层PDU之间的关系 服务访问点(SAP)：SAP提供了多个高层协议进程共同使用一个LLC层实体进行通信的机制。 控制：用于定义LLC帧类型。LLC定义了三种类型的帧：信息帧(I帧)、监控帧(S帧)和无编号帧(U帧)。 信息：用于传送用户数据。,LLC PDU,MAC PDU,15/75,计算机网络-刘桂江,4.2 以太网,4.2.1 以太网概述 4.2.2 以太网物理层 4.2.3 以太网MAC子层协议 4.2.4 二进制指数退避算法 4.2.5 以太网的MAC帧格式 4.2.6 交换式以太网,16/75,计算机网络-刘桂江,4.2.1 以太网概述 (1/3),以太网的核心思想起源于一种分组无

7、线交换网-ALOHA。,Norman Abramson University of Hawaii,17/75,计算机网络-刘桂江,4.2.1 以太网概述 (2/3),ALOHA协议相当简单，只要一个站点想要传输信息帧，它就把信息帧传输出去。然后它听一段时间，如果在一段特定的时间内收到了确认，它就认为数据传输成功；否则，传输站点等待一段随机的时间后重发信息帧。由于两个站点等待的时间是随机的，所以它们再次冲突的可能性较小。若又发生了第二次冲突，站点还是采用相同的规则重传信息。如果在发生了好几次重传后仍得不到确认，就只好放弃此次信息的传输。,18/75,计算机网络-刘桂江,4.2.1 以太网概述 (

8、3/3),早期的以太网使用的传输介质是同轴电缆，造价较高。 1990年， 10Base-T（双绞线） 1995年， Fast Ethernet（双绞线和光纤） 1999年，Gigabit Ethernet（屏蔽双绞线和光纤）,19/75,计算机网络-刘桂江,4.2.2 以太网物理层,以太网的物理层主要是对传输介质进行规范。IEEE为同轴电缆、屏蔽双绞线（STP）、非屏蔽双绞线（UTP）和光纤定义了一套标准。 IEEE使用的命名标准含有三个部分： 1) 速率：表示每秒兆位的数据速率。 2) 信号：表示信道上传输的是基带信号或频带信号。 3) PHY：表示物理介质的质地，以及早期版本中电缆段的最大

9、长度，四舍五入到最近的100米的倍数。 如，10BASE2表示工作在10Mbps，BASE代表采用基带信号，2表示每个网段最长为185米。,20/75,计算机网络-刘桂江,以太网采用的媒体访问控制协议是载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）。 1. CSMA协议 “载波侦听”的含义是指在使用传输介质发送信息之前，先要侦听(检测)介质上有无信号传送，即侦听传输介质是否空闲。“多路访问”的含义是指多个有独立标识符的结点共享一条传输介质，因此CSMA方法又称为“先听后说”方法（LBT，Listen Before Talk）。,4.2.3 以太网MAC子层协议 (1/7),21/75,计算机网络

10、-刘桂江,(1) 非坚持CSMA 1) 若媒体空闲就传输；否则，转到第2)步。 2) 若媒体忙，等待一段随机的重传延迟时间，重复第1)步。 优点：减少冲突发生的可能性。 缺点：媒体利用率低。 (2) 1坚持CSMA 1) 若媒体空闲就传输；否则，转到第2)步。 2) 若媒体忙则继续监听，直到检测到信道空闲，然后立即传输。 3) 如果有冲突，则等待一段随机的时间后重复第1)步。 优点：媒体利用率提高 缺点：冲突增加,4.2.3 以太网MAC子层协议 (2/7),22/75,计算机网络-刘桂江,(3) P坚持CSMA 1) 若媒体空闲，以概率P传输，以概率(1-P)延迟一时间单位。该时间单位通常等

11、于最大传播延迟的两倍。 2) 若媒体忙，继续监听直到信道空闲，并重复第1)步。 3) 若传输延迟了一个时间单位，则重复第1)步。 优点：是非坚持和1坚持算法的折中 缺点：传输性能基于P的取值。P太小，让试图传输的站点等待时间太长; P太大，冲突的可能性增大,4.2.3 以太网MAC子层协议 (3/7),23/75,计算机网络-刘桂江,2. CSMA/CD协议 CSMA/CD又被称为边说边听（LWT）。 传输时间是指一个数据帧从一个站点开始发送，到该数据帧发送完毕所需的时间；当然，它也表示一个接收站点开始接收数据帧，到该数据帧接收完毕所需的时间。数据传输时间可用下面的公式来表示： 传输时间（s）

12、= 数据帧长度（bit）/ 数据传输速率（bps） 传播时间是指从一个站点开始发送数据到另一个站点开始接收数据所需要的时间，也即载波信号从一端传播到另一端所需的时间，称为信号传播时间。信号传播时间可用下面的公式表示： 信号传播时间（s）= 两站点间的距离（m）/ 信号传播速度（一般为200m/s）。,4.2.3 以太网MAC子层协议 (4/7),24/75,计算机网络-刘桂江,在CSMA/CD协议中，欲传输的站点监听媒体并遵循以下规则： 1) 若媒体空闲就传输；否则，转到第2)步。 2) 若媒体忙则继续监听，直到检测到信道空闲，然后立即传输。 3) 如果在传输的过程中监听到冲突，它就发送一个短

13、小的人为干扰信号，这个信号使得冲突的时间足够长，让其他的结点都能发现。 4）所有结点收到干扰信号后，都停止传输，并等待一个随机产生的时间间隙后重发（重复第1）步）。,4.2.3 以太网MAC子层协议 (5/7),25/75,计算机网络-刘桂江,CSMA和CSMA/CD两种协议在发生冲突时所浪费的时间情况,4.2.3 以太网MAC子层协议 (6/7),26/75,计算机网络-刘桂江,4.2.3 以太网MAC子层协议 (7/7),CSMA/CD中一个站点用于检测冲突所需要的最大时间,从信道的一端到另一端的传播延迟,检测冲突最多需要2的时间,27/75,计算机网络-刘桂江,4.2.4 二进制指数退避

14、算法(1/2),算法思想：当一个站点经历重复碰撞时，它应退避一个更长的时间以补偿网络的额外负载。 算法过程： 在一次冲突发生后，时间被分割成离散的时槽。 时槽长度= 2 对于10M以太网，时槽的长度被设置为512位时间，即为51.2s。 第一次冲突产生后，每个站点随机等待0或1个时槽后重新发送。若有多个站点在冲突后又选择了同一个等待时槽数，则它们将再次冲突。在第二次冲突后，它们会从0、1、2、3中随机挑选一个数作为等待的时槽数。若又产生第三次冲突（发生的概率为0.25），则它们将从07（23-1）中随机挑选一个等待的时槽数。,28/75,计算机网络-刘桂江,4.2.4 二进制指数退避算法 (2

15、/2),一般而言，n次冲突后，等待的时槽数从02n-1中随机选出。但在达到10次冲突后，等待的最大时槽数固定为1023，以后不再增加了。在16次冲突后，站点放弃传输，并报告一个错误。 这种退避算法带来一个不良后果：没有遇到过或遇到冲突次数少的站点比等待时间更长的站点更有机会得到媒体的访问权。,29/75,计算机网络-刘桂江,(1) 前导：包含8个字节。 用于通知接收端即将有数据帧到来，使接收端能够利用曼彻斯特编码的信号跳变来同步时钟。 (2) 目的地址和源地址：各包含6个字节。 目的地址标识了帧的目的地站点，源地址标识了发送帧的站点。,4.2.5 以太网的MAC帧格式 (1/4),30/75,

16、计算机网络-刘桂江,(3) 类型：包含2个字节。 类型域标识了在以太网上运行的客户端协议。使用类型域，单个以太网可以向上复用不同的高层协议(如IP、IPX、ARP等)。 (4) 数据：包含01500字节。 数据域封装了通过以太网传输的高层协议信息。每个帧所能携带的用户数据最长为1500字节，1500字节的限制是为了防止结点长时间地独占传输媒体。,4.2.5 以太网的MAC帧格式 (2/4),31/75,计算机网络-刘桂江,(5) 填充：包含046字节 该域是用于保证以太网中数据帧的长度不能小于某个最小长度64字节（从目的地址域一直到校验和域）。由于以太网帧中的目的地址、源地址、类型和校验和字段

17、总共占18字节，所以帧携带的数据最少为46字节。若从高层传来的数据少于46字节，则通过填充来满足限制。 (6) 校验和：包含4字节 这个32位字段包括的值用来校验帧字段中数据位的完整性(不包括前导字段)。这个值通常为循环冗余校验(CRC)码。,4.2.5 以太网的MAC帧格式 (3/4),32/75,计算机网络-刘桂江,4.2.5 以太网的MAC帧格式 (4/4),以太网数据帧的长度为什么不能小于64字节呢？ 以太网中的CSMA/CD是基于冲突检测的协议。一个站点如果在传送数据帧时检测到了冲突信号，它就知道这个数据帧发生了错误，然后立即停止传送并等待一段随机的时间重传这个数据帧。但如果冲突信号

18、返回到该站点时，数据帧已经发完，则它就不会重传这个数据帧。 要保证以太网的重传的实现，就必须保证发送站点收到冲突信号的时候，数据帧还没有传完。也就是要求站点发送数据帧的时间不能小于最坏情况下的冲突检测时间。根据前面的描述，此时间为2（51.2s）。对于10M以太网来说，就是要保证最小数据帧的长度必须要达到51.2sx10M bps=512位，也即64字节的长度。,33/75,计算机网络-刘桂江,4.2.6 交换式以太网,交换式以太网的核心是交换机（switch） 当一个站点发送数据帧时，该帧首先被传送到交换机的插卡上，获得该帧的插卡判断目的站点是否连在同一块插卡上。如果是的话，则将该帧复制到同

19、一块插卡的相应连接器上。如果不是，则通过交换机的高速底板将数据帧复制到目标插卡的相应连接器上。通常，交换机的底板使用私有的协议，其运行速度可达到好几个Gbps。 不同插卡上可并行传输数据，同一插卡仍是共享式访问。,34/75,计算机网络-刘桂江,4.3 无线局域网（WLAN）,4.3.1 WLAN概述 4.3.2 WLAN的应用和优势 4.3.3 WLAN的基本技术 4.3.4 WLAN标准：IEEE 802.11 4.3.5 WLAN展望,35/75,计算机网络-刘桂江,4.3.1 WLAN概述(1/4),1. WLAN的发展 1971年，ALOHA 20世纪80年代，建立终端结点控制器(T

20、NC) 1985年，FCC授权普通用户可以使用ISM频段 1990年11月IEEE召开了802.11委员会，开始制订无线局域网标准。 IEEE 802.11无线局域网标准的制定是无线网络技术发展的一个里程碑。IEEE 802.11规范了无线局域网络的MAC层及物理层。,36/75,计算机网络-刘桂江,4.3.1 WLAN概述 (2/4),2. 中国WLAN发展现状 3. WLAN的组成 (1) WLAN设备 1) 无线网卡,37/75,计算机网络-刘桂江,4.3.1 WLAN概述 (3/4),2) 无线接入点AP 有线网络与无线 网络之间的桥接 (2) WLAN的结构模式 1) 扩展服务集模式

21、ESS 该模式又称为 基础设施模式 ESS扩大了无线 站点间的通信距离,38/75,计算机网络-刘桂江,4.3.1 WLAN概述 (4/4),2) 独立基本服务集模式IBSS 该模式又称为Ad hoc模式，也称为点对点（peer to peer，P2P）模式,39/75,计算机网络-刘桂江,4.3.2 WLAN的应用和优势,1. WLAN的应用领域 (1) 作为有线局域网的扩充 (2) 建筑物之间的互连 (3) 临时性网络 2. WLAN的优点 (1) 搭建速度较快 (2) 安装灵活方便 (3) 节约建设投资 (4) 维护费用较低 (5) 易于使用扩充,40/75,计算机网络-刘桂江,4.3.

22、3 WLAN的基本技术(1/4),1. 红外线技术 红外线局域网采用小于1m波长的红外线作为传输媒体，具有非常高的频率，有较强的方向性。由于它采用低于可见光的部分频谱作为传输介质，使用不受无线电管理部门的限制。与微波通信一样，红外线也是按视距方式传播的。 红外无线局域网具有以下几个优点： 安全性较高 每个房间里的红外线网络可以互不干扰 红外线局域网设备相对简单且又便宜,41/75,计算机网络-刘桂江,4.3.3 WLAN的基本技术 (2/4),2. 扩频技术 主要目的是将信号散布到更宽的带宽上，以减小发生拥塞和干扰的概率。 （1）跳频通信 在跳频方案中，按固定的时间间隔使发送信号频率从一个频谱

23、跳到另一个频谱。接收器与发送器同步跳动，从而正确地接收信息。而那些可能的入侵者只能得到一些无法理解的信号。 IEEE 802.11标准规定每300 ms的间隔变换一次发送频率。发送频率变换的顺序由一个伪随机数决定，发送器和接收器使用相同变换的顺序序列。,42/75,计算机网络-刘桂江,4.3.3 WLAN的基本技术 (3/4),（2）直接序列扩频 在直接序列扩频方案中，输入数据信号进入一个通道编码器并产生一个接近某中央频谱的较窄带宽的模拟信号。这个信号将用一伪随机数序列来进行调制。 在接收端，使用同样的数字序列来恢复原信号，然后信号再进入通道解码器来还原传送的数据。,43/75,计算机网络-刘

24、桂江,4.3.3 WLAN的基本技术 (4/4),3. 窄带技术 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。窄带无线设备以尽可能窄的无线信号频率传递信息。通过小心调整使用不同信道频率的用户，在信道之间避免干扰。 与扩频技术相比，窄带调制方式占用频带少，频带利用率高。,44/75,计算机网络-刘桂江,1. 802.11标准系列简介 (1) IEEE 802.11 标准定义了物理层和MAC层协议的规范，带宽2Mbps 。 (2) IEEE 802.11b 带宽最高可达11Mbps，比IEEE 802.11标准快5倍，扩大了无线局域网的应用领域。 (3) IEEE

25、802.11a 工作在5GHz频带，带宽最高可达54Mbps。,4.3.4 WLAN标准：IEEE 802.11(1/15),45/75,计算机网络-刘桂江,(4) IEEE 802.11g 802.11g其实是一种混合标准，它既能适应传统的802.11b标准，也符合802.11a标准。 (5) IEEE 802.11i安全 (6) IEEE 802.11e-QoS (7) IEEE 802.11f构建 (8) IEEE 802.11sWireless Mesh Network,4.3.4 WLAN标准：IEEE 802.11(2/15),46/75,计算机网络-刘桂江,2. WLAN的物理层

26、 WLAN的物理层主要由三部分组成：PMD协议（物理介质相关协议）、PLCP（物理层汇聚协议）、物理层管理子层，如图所示。 PMD子层用于识别相关介质传输的信号所使用的调制和编码技术； PLCP子层主要进行载波侦听的分析和针对不同的物理层形成相应格式的分组； 物理层管理子层为不同的物理层进行信道选择和调谐。,4.3.4 WLAN标准：IEEE 802.11(3/15),物理层管理子层,47/75,计算机网络-刘桂江,3. WLAN的MAC层 无线传输的隐藏站点问题 (a)表示站点A和C都想和B通信，但A和C都不在对方的无线电波范围内。假定A正在给B传送数据，若C此时监听信道，则它什么也不会听到

27、，从而错误地得出结论：现在可以向B发送数据了。结果B同时收到A和C发来的数据，发生了冲突。这种未能检测出媒体上已存在信号的问题叫做隐藏站点问题。,4.3.4 WLAN标准：IEEE 802.11(4/15),48/75,计算机网络-刘桂江,无线传输的暴露站点问题 (b)给出了另一种情况。这里C希望传送数据给D，但此时B正在给A传送数据，所以C监听到信道上有信号，从而得出错误的结论：现在不能向D传送数据。其实B向A传送数据并不影响C向D传送数据。这就是暴露站点问题。,4.3.4 WLAN标准：IEEE 802.11(5/15),49/75,计算机网络-刘桂江,(1) MAC子层结构 DCF通过使

28、用CSMA/CA和随机退避算法实现介质的自动共享。DCF向上提供竞争服务。 PCF通过使用集中控制的接入算法（一般在接入点AP实现集中控制），用类似于探询的方法将发送数据权轮流交给各个站点，从而避免了冲突的产生。 所有的802.11实现必须都支持DCF，而PCF则是可选的。,4.3.4 WLAN标准：IEEE 802.11(6/15),50/75,计算机网络-刘桂江,(2) CSMA/CA 1) CSMA/CA的两种载波侦听 物理侦听机制和以太网中的CSMA/CD的侦听机制完全相同，即站点在帧传送之前要侦听信道，如果信道忙则推迟帧传送，直到信道空闲为止。 虚拟侦听机制是一种与无线信道状态无关的

29、侦听机制。它要求每个站点都维护一个变量NAV（Network Allocation Vector，其值是一个时间长度），在一个站点的NAV指定的时间段内，该站点会认为信道忙。,4.3.4 WLAN标准：IEEE 802.11(7/15),51/75,计算机网络-刘桂江,一个站点设定它的NAV的方法是：每个站点在发送或接收数据帧之前，都会通过发送控制帧来宣布自己将占用信道的时间；其它站点会根据这个时间来设置自己的NAV，从而做出谦让。 设定NAV是一种积极的避免冲突的做法。“虚拟帧听”是表示其它站点并没有监听信道，而是由于它收到了源站点的“占用信道时间”的通知才不发送数据。这种效果好像是其它站点

30、都监听了信道。,4.3.4 WLAN标准：IEEE 802.11(8/15),52/75,计算机网络-刘桂江,2）CSMA/CA的四种帧间间隔 为了尽量避免冲突，IEEE 802.11标准规定，所有的站点在监听到信道空闲或完成数据帧的发送后，必须再等待一段很短的时间才能发送下一帧。这段时间通称为帧间间隔。 短帧间间隔SIFS 点协调功能帧间间隔PIFS 分布协调功能帧间间隔DIFS 扩展帧间间隔EIFS,4.3.4 WLAN标准：IEEE 802.11(9/15),53/75,计算机网络-刘桂江,3) CSMA/CA的工作原理 欲发送数据帧的源站点首先监听信道，当确定信道空闲时，源站点在等待D

31、IFS时间之后，信道仍然空闲则发送一帧。发送结束后，源站点等待接收ACK确认帧。 目的站点在收到正确的数据帧，间隔SIFS时间之后，向源站点发送ACK帧。若源站点在规定的时间内没有收到ACK帧（由重传计时器控制这段时间），就必须重传此帧，直到收到正确ACK帧为止，或者经过若干次的重传失败后放弃发送。,4.3.4 WLAN标准：IEEE 802.11(10/15),54/75,计算机网络-刘桂江,欲发送数据帧的其它站点若检测到信道由忙状态变为空闲时，则它不仅要等待一个DIFS的时间，还必须执行退避算法，以进一步减少冲突的几率。 802.11也是使用二进制退避算法，但它与以太网中的退避算法稍有不同

32、。即第i次退避就在22+i个时隙中随机地选择一个等待时隙数。例如第1次退避是在07中随机地选择一个等待时隙数。 以太网中的退避算法是在冲突发生之后才引起执行，而CSMA/CA中的退避算法是在信道从忙状态转变为空闲时，各站点就要执行退避算法。,4.3.4 WLAN标准：IEEE 802.11(11/15),55/75,计算机网络-刘桂江,(3) MAC帧格式 帧控制：这个字段载有在各个工作站之间发送的控制信息。它又可划分为11个子字段。 持续时间/ID：它提供了这样的信息：该帧和它的确认帧将会占用信道多长时间。 地址1（地址2，地址3，地址4）：地址字段包含不同类型的地址，地址的类型取决于发送帧

33、的类型。它们分别是源地址和目标地址以及源和目标基站地址。,4.3.4 WLAN标准：IEEE 802.11(12/15),56/75,计算机网络-刘桂江,序列控制：该字段的16位中，后面12位表示该帧所属的MSDU（MAC服务数据单元）的序号，对于同一个MSDU的所有分片，该处的值相同。前面4位表示该分片的序号。 帧体：这个字段的有效长度可变，所载的信息取决于发送帧的类型。如果发送帧是数据帧，那么该字段会包含一个LLC数据单元。MAC管理和控制帧会在帧体中包含一些特定的参数。如果帧不需要承载信息，那么帧体字段的长度为0。 FCS（Frame Check Sequence帧校验序列）：发送站点的

34、MAC层利用CRC对帧前边诸字段内容运算，计其一个32位的FCS，并将结果存入这个字段。,4.3.4 WLAN标准：IEEE 802.11(13/15),57/75,计算机网络-刘桂江,4.3.4 WLAN标准：IEEE 802.11(14/15),(4) RTS/CTS协议 RTS/CTS即请求发送（Request To Send）/允许发送（Clear To Send）协议，相当于一种握手协议。 工作原理：发送站点在向接收站点发送数据包之前，不是立即发送数据，而是发送一个RTS帧，以申请对信道的占用，当接收站点收到RTS信号后，立即在一个短帧隙SIFS之后回应一个CTS帧，告知对方已准备好

35、接收数据。双方在成功交换RTS/CTS信号对(即完成握手)后才开始真正的数据传递。 可解决隐藏终端问题,58/75,计算机网络-刘桂江,4.3.4 WLAN标准：IEEE 802.11(15/15),即使有冲突发生，也只是在发送RTS帧时有可能产生。这种情况下，接收站点不会发送CTS帧。由于收不到接收站点的CTS消息，发送站点各自随机地推迟一段时间后重新发送其RTS帧。 4. Wi-Fi Wi-Fi（Wireless Fidelity，无线相容性认证或无线保真）是一个非赢利性质的国际组织，也是一种认证标准。它的主要工作就是测试那些基于IEEE 802.11标准的无线设备，以确保Wi-Fi产品的

36、互操作性。,59/75,计算机网络-刘桂江,4.3.5 WLAN展望,Wi-Fi的发展将有四大趋势，分别是： 网络配置趋向智能化 网络结构趋向标准化 位置感知趋向精确化 网络漫游趋向广泛化,60/75,计算机网络-刘桂江,4.4 高速局域网,4.4.1 FDDI 4.4.2 快速以太网 4.4.3 千兆以太网和万兆以太网,61/75,计算机网络-刘桂江,4.4.1 FDDI(1/2),1. FDDI简介 光纤分布式数据接口（FDDI）是由美国国家标准化组织（ANSI）制定的在光纤上发送数字信号的一组协议。FDDI 使用双环令牌，传输速率可以达到 100Mbps，网络跨越的距离可达200km，最

37、多可连1000台设备。,62/75,计算机网络-刘桂江,4.4.1 FDDI (2/2),2. FDDI的工作方式 对于FDDI，环中也只有一个“闲”状态的令牌，任何一个节点也必须获得“闲”状态的令牌后才能发送数据。但是当一个节点发送完一帧数据或者允许发送数据的时间到时就可以立即发出一个“闲”状态的令牌。这样，下一个节点获得“闲”状态的令牌后就又可以发送一帧数据。这时前面的节点发出的帧可能还没有全部被源节点接收，因此环中可能会同时存在多帧数据同时传输。,63/75,计算机网络-刘桂江,4.4.2 快速以太网,符合IEEE 802.3u标准的以太网被称为快速以太网(Fast Ethernet)。

38、 基于传统以太网技术 基本思想很简单：保留IEEE 802.3标准中有关拓扑结构、MAC帧结构、CSMA/CD介质访问控制方法等方面的所有规定，只是定义了新的物理层标准100BASE-T，将数据传输速率提高到100Mbps。 快速以太网的协议结构,64/75,计算机网络-刘桂江,4.4.3 千兆以太网和万兆以太网,千兆以太网的协议结构 IEEE 802.3z （光纤、STP） IEEE 802.3ab （UTP） 万兆以太网简介 万兆以太网的802.3ae标准在物理层只支持光纤作为传输介质，但提供了两种物理连接类型。一种是提供与传统以太网进行连接的速率为10Gbps的LAN物理层设备；另一种是

39、提供与SDH/SONET进行连接的速率为9.58464Gbps的WAN物理层设备。,65/75,计算机网络-刘桂江,4.5 局域网组网技术,4.5.1 以太网组网的主要设备 4.5.2 同轴电缆组网方法 4.5.3 双绞线/光纤组网方法,66/75,计算机网络-刘桂江,4.5.1 以太网组网的主要设备 (1/2),1. 网卡 1) 按带宽划分 2) 按网卡所支持的网络接口划分 3) 按网卡所支持的总线接口类型划分,67/75,计算机网络-刘桂江,4.5.1 以太网组网的主要设备 (2/2),2. 集线器 1) 按带宽划分 2) 按照配置的形式分 （独立型/可堆叠式） 3) 按是否可进行网络管理

40、来分 3. 以太网交换机 1) 按支持的传输速率分 2) 按支持的传输介质分 3) 按是否可堆叠分 4) 按交换机工作在OSI的层次分,68/75,计算机网络-刘桂江,4.5.2 同轴电缆组网方法 (1/2),1. 粗缆方式 如果不使用中继器，最大粗缆长度不能超过500m；如果要使用中继器，一个以太网中最多只允许使用4个中继器，连接5条粗缆缆段，因此用中继器连接后两结点之间的最大长度为2500m。 在每个粗缆以太网中，只能有3个网段可以连入结点，最多只能连入100个结点。两个相邻收发器之间的最小距离为2.5 m，收发器电缆的最大长度为50m。,69/75,计算机网络-刘桂江,4.5.2 同轴电

41、缆组网方法 (2/2),2. 细缆方式 需要使用以下基本硬件设备： 带有BNC接口的Ethernet网卡 BNC-T型连接器 细同轴电缆 如果不使用中继器，细缆最大长度不能超过185m。在细缆以太网中，最多允许使用4个中继器，连接5条最大长度为185 m的细缆缆段。因此，用中继器连接后，两结点之间的最大长度为925m。相邻的两个BNC-T型连接器之间的距离应是0.5m的整数倍，最小距离为0.5m。,70/75,计算机网络-刘桂江,(1) 单一集线器/交换机结构 (2) 多集线器/交换机级联结构 (3) 堆叠式集线器交换机结构,4.5.3 双绞线/光纤组网方法 (1/6),71/75,计算机网络

42、-刘桂江,(4) 千兆交换机的使用,4.5.3 双绞线/光纤组网方法 (2/6),72/75,计算机网络-刘桂江,5-4-3规则 所谓“5-4-3规则”，是指在共享式的10M以太网中，一个网段最多只能分成5个子区段，一个网段最多只能有4个中继器，一个网段最多只能有三个子区段含有工作站。 下图为组建细缆以太网的5-4-3规则示意图。其中，子区段2和子区段4是用来延长距离的。,4.5.3 双绞线/光纤组网方法 (3/6),73/75,计算机网络-刘桂江,10Base-T的5-4-3规则，是指任意两台工作站间最多不能超过5段线（既包括集线器到集线器的连接线缆，也包括集线器到工作站间的连接线缆）、4台

43、集线器，并且只能有3台集线器直接与工作站等网络设备连接。 下图即为10Base-T网络5-4-3规则示意图。其中，位居中间的集线器不能与工作站直接连接。,4.5.3 双绞线/光纤组网方法 (4/6),74/75,计算机网络-刘桂江,4.5.3 双绞线/光纤组网方法 (5/6),双绞线的制作和使用 目前世界通用的RJ-45模块和接头的制作标准均采用EIA/TIA 568A和EIA/TIA 568B。 568B的物理线路分布如图所示。,1 2 3 4 5 6 7 8 白橙 橙 白绿 兰 白兰 绿 白棕 棕,实际应用中只使用1、2、3、6,75/75,计算机网络-刘桂江,4.5.3 双绞线/光纤组网方法 (6/6),双绞线的制作分为两种：直通双绞线和级联双绞线（又称交叉线）。 双绞线还有一种特殊的接法，就是把两端网线排列顺序完全相反，这种接线称为反转线。反转线常用于PC机连接到路由器/交换机的console端口，以便管理员通过电脑登录到路由器或交换机上对其进行配置。,