第五章(局域网技术)
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局域网技术
-- 以太网技术 以太网的主要技术特征
1. 拓扑结构为总线或星型 2. 采用CSMA/CD访问方法 3. 符合IEEE 802.3标准 4. 传输速率：理论值为10~100Mbps 5. 采用基带传输的曼彻斯特编码
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局域网技术
-- 以太网技术 10M以太网规范分类
标准 802.3 802.3a 802.3i 802.3j
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局域网技术
-- 以太网技术 载波侦听策略
载波监听多路访问是从ALOHA演变出的一种改进协议， 增加了发前监听的机制。 CSMA有三种不同方式：非坚持、1坚持、p坚持。
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局域网技术
-- 以太网技术 CSMA工作流程
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局域网技术
-- 以太网技术 冲突的发生
CSMA的发送前先监听减少了发送冲突的机会，但 传播时延仍会导致冲突的发生。
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局域网技术
-- 以太网技术 CSMA/CD协议的要点
1. 载波侦听(CS):站点在发送信息帧之前， 必须侦听媒体是否处理空闲状态。 2. 多路访问(MA)：多个站点可以同时访 问介质，一个站点发送的信息帧可以被多 个站点所接收。 3. 冲突检测(CD)：发送站点在发出信息 帧的同时，还必须监听介质，判断是否发 生冲突。 82
一台计算机要接 入粗缆以太网， 必须使用以下3 种硬件：收发器、 收发器电缆、网 卡。
1
6
6 源地址
2 类型
46~1500 数据
4 帧校验 序列
帧开始 目的地址 定界符
DIX Ethernet V2 标准帧结构 7 前导码 1 6 6 源地址 2 长度 46~1500 LLC-‐PDU 4 帧校验 序列
帧开始 目的地址 定界符
IEEE 802.3标准帧结构
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局域网技术
-- 局域网体系结构 局域网的数据链路层
LLC子层向高层提供一个或多个逻辑接口。 发送时将数据成帧，接收后再拆帧，并具 有帧序列控制和流量控制等功能。 MAC子层支持数据链路功能，并为LLC子层 提供服务。它将LLC帧作为数据部分封装 成MAC帧，实现和维护MAC协议，实现比特 差错检验和寻址。 76
类型
接口
传输介质
线缆最大 长度/m 500 185 100 2000
10Base-‐5 AUI 粗同轴电缆 10Base-‐2 BNC 细同轴电缆 10Base-‐T RJ-‐45 UTP 10Base-‐F 光纤接口 光纤
88பைடு நூலகம்
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局域网技术
-- 以太网技术 标准以太网(10Base-5)
802.6
802.9
802.11
管 理 、 寻 址
城 域 网
语 音 数 据
MAC子层
无 线 网
物理层
802.7宽带技术 802.8光纤技术
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局域网技术
-- 共享信道的介质访问控制方法 介质访问控制方法
局域网的技术特征表现在拓扑结构、传输 介质和介质访问控制方法三个方面，而介 质访问控制方法是局域网技术的重点。 介质访问控制方法是协调和仲裁局域网中 各对等结点如何在共享介质中占用信道、 避免冲突以及保证网络性能和可靠性的控 制方法，它可采用多种信道共享技术来实 现。 78
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局域网技术
-- 共享信道的介质访问控制方法 信道共享技术
时分复用 同步时分复用 随机接入 CSMA/CA
频分复用 波分复用 码分复用 异步时分复用 受控接入 集中控制 轮询 分散控制 令牌
静态分配
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局域网技术
-- 以太网技术 CSMA/CD协议的工作流程
开始
完成？ Y 发送帧后续比特
延时 N 侦听策略 冲突次数+1 次数太多？ Y 失败 31
发送帧比特 发送成功 N 冲突？ Y 加强冲突
N
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局域网技术
-- 以太网技术 以太网的帧结构
10101010….1010
10101011
7 前导码
-- 以太网技术 冲突停止
每一个正在发送数据的站，一旦发现总线上 出现了冲突，就会立即停止发送，以免继续 浪费网络资源，然后等待一段随机时间后再 次发送。 当发送数据的站一旦发现发生了冲突时，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，以便让所有用户都 知道现在已经发生的冲突。 84
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6
局域网技术
-- 局域网体系结构 局域网参考模型
OSI 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 76
IEEE 802参考模型 逻辑链路控制LLC 介质访问控制MAC 物理层
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局域网技术
-- 局域网体系结构 局域网的物理层
物理层提供在物理实体间发送和接收比特 的能力，一对物理实体能确认出两个介质 访问控制MAC子层实体间同等层比特单元 的交换。物理层也要实现电气、机械、功 能和规程四大特性的匹配。物理层提供的 发送和接收信号的能力包括对宽带的频带 分配和对基带的信号调制。
D
应用层 传输层 网际层 数据链路层 物理层
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局域网技术
A
-- 以太网技术 以太网技术概述
B C D
A
应用层 传输层 网际层 数据链路层 物理层
B
应用层 传输层 网际层 数据链路层 物理层
C
应用层 传输层 网际层 数据链路层 物理层
D
应用层 传输层 网际层 数据链路层 物理层
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以太网工作原理—广播帧的发送和接收 16
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局域网技术
-- 以太网技术 以太网的物理地址
组织惟一标识符(OUI)
24位 6个16进制字符 00 60 2F 思科公司
扩展标识符(厂商分配)
24位 6个16进制字符 3A 07 BC 特定设备
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局域网技术
-- 以太网技术 随机接入ALOHA技术
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局域网技术
-- 以太网技术 分隙ALOHA技术
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局域网技术
-- 以太网技术 CSMA/CD介质访问控制
为了通信的方便，以太网采取了以下两种 重要的措施： 1. 采用灵活的无连接的工作方式，即不 必先建立连接就可以直接发送数据。 2. 以太网发送的数据都使用曼彻斯特编 码，保证了接收端能同步地提取出位信号， 实现位同步。 81
动态分配
CSMA/CD
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802.2 逻辑链路控制LLC
802.11 802.5 Token Ring 802.4 Token Bus 802.3 CSMA/CD 无 线 网
以太网技术概述
DIX Ethernet V2
-- 以太网技术
1. 传输介质使用RG-11 50Ω粗同轴电缆 2. 外接收发器、50Ω终结器、AUI/DIX接口 3. 电缆段最大距离500米，最多4个中继器，5个 网段，其中两个网段用于扩展距离 4. 每段最多100个结点，结点间距离最小2.5米 5. AUI线缆最大长度50米
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局域网技术
-- 以太网技术 标准以太网(10Base-5)
按拓扑结构分类 星型、环型、总线型、树型 按传输介质分类 同轴电缆、双绞线、光纤、无线 按访问传输介质的方法分类 以太网、令牌网、ATM网 其它分类方法 操作系统、数据传输速度、交换方式 74
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局域网技术
-- 局域网体系结构 局域网标准
1980年2月，IEEE成立了专门从事局域网 标准化的IEEE 802委员会，研究并制定了 局域网标准IEEE 802，公布了LAN和MAN的 标准文本，随后美国国家标准协会（ANSI） 将IEEE 802标准列为美国国家标准。1984 年，IEEE 802标准又被ISO接纳为国际标 准。
局域网技术
MAC子层
LLC子层
数据链路层
物理层
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以太网的发展过程
其 它
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局域网技术
-- 以太网技术 以太网技术概述
A
B
C
D
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以太网工作原理—总线型拓扑 14
局域网技术
A
-- 以太网技术 以太网技术概述
B C D
A
应用层 传输层 网际层 数据链路层 物理层
B and C
应用层 传输层 网际层 数据链路层 物理层 以太网工作原理—广播发送方式
计算机网络
北京大学计算中心 王竹威 zhuweiw@
第五章 局域⺴网网技术
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局域网技术
-- 局域网概述 概述
局域网是一种在较小的地理范围内将许多计 算机及各种数据设备连在一起实现数据传输 和资源共享的计算机网络。 美国电气和电子工程协会于1980年2月成立了 局域网标准委员会（简称IEEE 802委员会）， 专门对局域网的标准进行研究。IEEE 802委 员会给出了局域网的定义：局域网是允许中 等地域内众多独立设备通过中等速率的物理 信道直接互连通信的数据通信系统。 73
局域网技术
-- 以太网技术 以太网技术概述
以太网的核心技术就是CSMA/CD，它是一 种随机争用型的分布式介质访问控制方法， 总线上的各个站点通过竞争的方式，获得 总线的访问权。 CSMA/CD起源于20世纪60年代末美国夏威 夷大学的无线分组交换网ALOHA网，其基 本思想是“先听后发，边发边听，冲突停 发，退避重发”。 81
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局域网技术
-- 以太网技术 传播时延和传输时延 T
τ A
传播时延(τ)= 信道长度(m) 信号在信道上的传播速率(m/s) 传输时延(T)= 数据帧长度(位) 发送速率(b/s) 25
