第五章局域网 」局域网概述 ■局域网参考模型及IEEE802标准 ■IEEE802.3-CSMA/CD ■ IEEE802.5-Token Ring ■IEEE802.4-Token Bus ■LAN性能评价 ■无线LAN ■千兆以太网
第五章 局域网 ▪ 局域网概述 ◼ 局域网参考模型及 IEEE802标准 ◼ IEEE802.3－CSMA/CD ◼ IEEE802.5－Token Ring ◼ IEEE802.4－Token Bus ◼ LAN性能评价 ◼ 无线LAN ◼ 千兆以太网
第一节 局域网概述 5.1.1 局域网的定义及特征 >局域网：是将)小范围内的各种通信设备互联在一起的通信网。 *小范围：可以是一建筑物内，一个校园、或大致几公里的一个区域。 *通信设备：指微型计算机、工作站、外部设备等。 *通信网：指局域网只包含一般计算机网络协议的低三层的功能，只有配上高层协 议和软件才能组成实用的计算机网络。 >局域网的主要特性： *属于某一单位所有而非公共网络； *地理范围有限(0.1~几公里)； *高数据速率（10~100Mbps)、低传输延时（几十毫秒）； *低误码率(10-8~10-11)。 >决定局域网特性的三方面技术： *用于传输数据的介质； *设备互联的拓扑结构； *由于信道共享而引起的介质访问控制方法
第一节 局域网概述 5.1.1 局域网的定义及特征 ➢局域网：是将小范围内的各种通信设备互联在一起的通信网。 小范围：可以是一建筑物内，一个校园、或大致几公里的一个区域。 通信设备：指微型计算机、工作站、外部设备等。 通信网：指局域网只包含一般计算机网络协议的低三层的功能，只有配上高层协 议和软件才能组成实用的计算机网络。 ➢局域网的主要特性： 属于某一单位所有而非公共网络； 地理范围有限（0.l 几公里）； 高数据速率（ 10 100Mbps）、低传输延时（几十毫秒）； 低误码率（10－8 10－11）。 ➢决定局域网特性的三方面技术： 用于传输数据的介质； 设备互联的拓扑结构 ； 由于信道共享而引起的介质访问控制方法
第一节 局域网概述 5.1.2 局域网拓扑结构 >网络的拓扑结构：指网络中各个节点互相连接的方法和形式。 >局域网拓扑结构有星型、总线型、环型及树型结构。 1.星型拓扑 >典例：PBX、由集线器和双绞线组成的LAN。 >拓扑结构：各站点通过点一点链路连至中心节点。 >特点：①采用集中控制通信策略，所有的通信由中心节点控制，中心节点可以有数 据处理能力并提供共享资源；②一般采用电路交换方式。 >优点： ①建网容易，配置方便； ②每个连接的故障容易排除，不影响全网； ③控制协议相对简单； >缺点： 名 ①在同样覆盖面积内，所用电缆量大； ②扩展不方便，需要预留或增设电缆； 星型拓扑 ③对中心节点要求非常高，一旦中心节点产生故障，全网将不能工作
第一节 局域网概述 5.1.2 局域网拓扑结构 ➢网络的拓扑结构：指网络中各个节点互相连接的方法和形式。 ➢局域网拓扑结构有星型、总线型、环型及树型结构。 1.星型拓扑 ➢典例：PBX、由集线器和双绞线组成的LAN。 ➢拓扑结构：各站点通过点—点链路连至中心节点。 ➢特点：采用集中控制通信策略，所有的通信由中心节点控制，中心节点可以有数 据处理能力并提供共享资源；一般采用电路交换方式。 ➢优点： 建网容易，配置方便； 每个连接的故障容易排除，不影响全网； 控制协议相对简单； ➢缺点： 在同样覆盖面积内，所用电缆量大； 扩展不方便，需要预留或增设电缆； 对中心节点要求非常高，一旦中心节点产生故障，全网将不能工作。 星型拓扑
第一节 局域网概述 2、总线拓扑 >典例：IEEE802.3(即以太网)和IEEE802.4(令牌总线)。 >拓扑结构：将所有站点通过硬件接口连到单根传输介质共享总线上。 >特点：①采用分布式控制通信策略，即每个站点都有控制发送和接收的访问逻辑； ②结构简单、可靠性高。 >优点： ①与星型拓朴相比，所需电缆长度较短； ②结构简单，可靠性高； ③扩充（如增加站点、延长电缆等）较容易。 >缺点： ①故障检测不很容易，如总线有故障需分段查找，如站点有故障需一个一个查； ②站点需要提供访问控制功能
第一节 局域网概述 2、总线拓扑 ➢典例：IEEE802.3(即以太网)和IEEE802.4(令牌总线)。 ➢拓扑结构：将所有站点通过硬件接口连到单根传输介质——共享总线上。 ➢特点：采用分布式控制通信策略，即每个站点都有控制发送和接收的访问逻辑； 结构简单、可靠性高。 ➢优点： 与星型拓朴相比，所需电缆长度较短； 结构简单，可靠性高； 扩充（如增加站点、延长电缆等）较容易。 ➢缺点： 故障检测不很容易，如总线有故障需分段查找，如站点有故障需一个一个查； 站点需要提供访问控制功能
第一节 局域网概述 3.环型拓扑 >典例：IBM令牌环网、剑桥环网。 >拓扑结构：入网设备通过中继器经点到点链路连成一个闭合环。 *中继器：是较简单的设备，无存储转发功能，从一条链路上接收数据， 以相同速率在另一条链路上输出。 >特点： ①对站点和环的访问控制采用分布式通信控制策略； ②数据在环上单向传输。 >优点： ①电线长度较短，与总线拓扑的相似； ②适于采用光缆连接，从而提供高数据速率。 >缺点： ①某段链路或某个中继器有故障会使全网不能工作； ②站点离网、入网都较困难
第一节 局域网概述 3.环型拓扑 ➢典例：IBM令牌环网、剑桥环网。 ➢拓扑结构：入网设备通过中继器经点到点链路连成一个闭合环。 中继器：是较简单的设备，无存储转发功能，从一条链路上接收数据， 以相同速率在另一条链路上输出。 ➢特点： 对站点和环的访问控制采用分布式通信控制策略； 数据在环上单向传输。 ➢优点： 电线长度较短，与总线拓扑的相似； 适于采用光缆连接，从而提供高数据速率。 ➢缺点： 某段链路或某个中继器有故障会使全网不能工作； 站点离网、入网都较困难
(a)总线网 (b)环型网 5.1.3介质访问控制方法 >广播信道：信道是由所有站点共享的。 >多路访问技术：所有站点共享一条信道时所用的访问技术。 >介质访问控制方法：将传输介质有效的分配给网上各站点用户的方法，避 免信道争用，实质是多路访问。 >多路访问技术的分类： 集中式控制：用于多点线路中。 受控访问： 分散式控制：被局域网采用 ∫令牌环网1，用令牌进行 令牌总线 ∫控制避免冲突 ~随机访问：想发就发，会产生冲突，解决冲突可以采用竞争的方法； eg,ALOHA网、CSMA、CSMA/CD、CSMA/CA
集中式控制：用于多点线路中。 分散式控制：被局域网采用 令牌环网 令牌总线 用令牌进行 控制避免冲突 受控访问： 随机访问：想发就发，会产生冲突，解决冲突可以采用竞争的方法； eg，ALOHA网、CSMA、CSMA/CD、CSMA/CA。 5.1.3 介质访问控制方法 ➢广播信道：信道是由所有站点共享的。 ➢多路访问技术：所有站点共享一条信道时所用的访问技术。 ➢介质访问控制方法：将传输介质有效的分配给网上各站点用户的方法，避 免信道争用，实质是多路访问。 ➢多路访问技术的分类：
第二节局域网参考模型及IEE802标准 5.2.1局域网的参考模型 >局域网体系结构：—与0$I体系结构是有差异的！ *物理层：用以传输出比特流并确定物理层有关特性。 *数据链路层：数据以帧为单位传送，由于要解决介质访问控制问题又分为两个子层。 ◆介质访问控制MAC子层：主要功能是帧的封装和拆封、物理介质传输差错的检测、 寻址、实现介质访问控制协议； ◆逻辑链路控制LLC子层：主要功能是连接管理（建立和释放连接）、与高层的接口、 帧的可靠、按序传输及流量控制。 *网络层：由于一般共享信道局域网没有路径选择问题，可以不设，但将属网络层功 能的通过访问点支持同多个站点的通信，交由数据链路层完成。 应用层 表示层 SAP 会话层 OSI/M与局域网 传输层 参考模型对比 网络层 逻辑链路控制LLC 数据链路层 介质访问控制MAC 物理层 物理层
第二节 局域网参考模型及IEEE802标准 5.2.1 局域网的参考模型 ➢局域网体系结构：——与OSI体系结构是有差异的! 物理层：用以传输出比特流并确定物理层有关特性。 数据链路层：数据以帧为单位传送，由于要解决介质访问控制问题又分为两个子层。 介质访问控制MAC子层：主要功能是帧的封装和拆封、物理介质传输差错的检测、 寻址、实现介质访问控制协议； 逻辑链路控制LLC子层：主要功能是连接管理(建立和释放连接)、与高层的接口、 帧的可靠、按序传输及流量控制。 网络层：由于一般共享信道局域网没有路径选择问题，可以不设，但将属网络层功 能的通过访问点支持同多个站点的通信，交由数据链路层完成。 OSI/RM与局域网 参考模型对比
第二节 局域网参考模型及IEEE802标准 5.2.2 IEEE802标准 802.1体系结构、网络互连 >IE802委员会制定了如下标准： 802.2L1C *IEEE802.1:体系结构、网络互联和 网络管理，水平部分涉 802.3 802.4 802.5 802.6 及网络互联，垂直部分 MAC MAC MAC MAC 为综述文件，涉及各层； *IEEE802.2:逻辑链路控制LLC; 物理层 物理层 物理层 物理层 *IEEE802.3:CSMA/CD访问控制方法和物理层技术规范； *IEEE802.4:令牌总线访问控制方法和物理层技术规范； *IEEE802.5:令牌环介质访问控制方法和物理层技术规范； *IEEE802.6:城域网访问控制方法和物理层技术规范； *IEEE802.7:宽带技术； *IEEE802.8:光纤技术； *IEEE802.11:无线局域网的协议标准(IEEE802.9、10,略)
第二节 局域网参考模型及IEEE802标准 IEEE802.3：CSMA／CD访问控制方法和物理层技术规范； IEEE802.4：令牌总线访问控制方法和物理层技术规范； IEEE802.5：令牌环介质访问控制方法和物理层技术规范； IEEE802.6：城域网访问控制方法和物理层技术规范； IEEE802.7：宽带技术； IEEE802.8：光纤技术； IEEE802.11：无线局域网的协议标准（IEEE802.9、10，略）。 5.2.2 IEEE802标准 ➢IEEE802委员会制定了如下标准： IEEE802.1：体系结构、网络互联和 网络管理，水平部分涉 及网络互联，垂直部分 为综述文件，涉及各层； IEEE802.2：逻辑链路控制LLC；
IEEE802数据链路层帧格式：由数据域和控制域组成。 LC帧：格式与局域网种类无关，LLC子层将高层PDU包作为LLC帧的数据字段， 加上源服务访问点和目的服务访问点及控制信息封成LLC帧，然后再嵌入到 MAC帧中。 AC帧：MAC子层把LLC帧作为MAC帧的数据字段，加上源地址SA、目的地址DA、 帧校验序列及控制信息封装成MAC帧，然后再交级物理层经适当编码，以比特 流在介质上传输。 图中有三种MAC帧：CSMA/CD帧、令牌总线帧和令牌环帧。 L高层PDU LLC子层可以为多个进程提供服 务，用DSAP和SSAP来标识不同 uC顿 1或2 DSAPSSAP控制数据 (字节)】 的用户进程。 MAC帧 LLC子层DSAP的最低位：I/G位 CSMA/CD 8 1 2或62或62 0-1500 前导码SFD DA SA长度ILC PAD FCS 该位取0时为I代表单个的，其 令牌总线 后面的7个比特表示单个目的服 前导码SD FF DA SA LIC FCS ED 务访问点。 令牌环令牌 LLC子层SSAP的最低位：C/R位 SD AC ED 令牌环顿 为0表示命令帧，为1表示响应 SD AC FC DA工SA LC FCS ED工S帧，其余7位表示源服务方问 AC一访问控制 DA一目的地址 DSAP一目的服务访问点 点。 ED一帧结束分界 FC一祯控制 SSAP一源服务访问点 FF一帧类别 S—顿状态 FCS一顿校验序列 LLC帧的控制字段与HDLC相似。 SD一帧起始分界符 SFD一起始分界符 SA一源地址
IEEE802数据链路层帧格式：由数据域和控制域组成。 LLC帧：格式与局域网种类无关，LLC子层将高层PDU包作为LLC帧的数据字段， 加上源服务访问点和目的服务访问点及控制信息封成LLC帧，然后再嵌入到 MAC帧中。 MAC帧：MAC子层把LLC帧作为MAC帧的数据字段，加上源地址SA、目的地址DA、 帧校验序列及控制信息封装成MAC帧，然后再交级物理层经适当编码，以比特 流在介质上传输。 图中有三种MAC帧：CSMA/CD帧、令牌总线帧和令牌环帧。 LLC子层可以为多个进程提供服 务，用DSAP和SSAP来标识不同 的用户进程。 LLC子层DSAP的最低位：I/G位， 该位取0时为I代表单个的，其 后面的7个比特表示单个目的服 务访问点。 LLC子层SSAP的最低位：C/R位 为0表示命令帧，为1表示响应 帧，其余7位表示源服务访问 点。 LLC帧的控制字段与HDLC相似
第二节 局域网参考模型及IEEE802标准 5.2.3逻辑链路控制子层 1.功能特点及服务访问点LLCSAP >LLC子层的功能：完成OSI数据链路层的功能，如帧的封装、差错控制、流量 控制等，以及部分网络层的功能，如提供数据报、虚电路和多路复用等功能。 >LAN的多路复用：一对站点的多个高层进程之间可以通信。 *虚电路和多路复用，可通过服务访问点(SAP)实现。 A站 B站 C站 2 (A,3) (B,1)(B,2) (C,1) (A,1(A,2) LIC LLC LC MAC MAC MAC 物理层 物理层 物理层 LAN
第二节 局域网参考模型及IEEE802标准 5.2.3 逻辑链路控制子层 1.功能特点及服务访问点LLCSAP ➢LLC子层的功能：完成OSI数据链路层的功能，如帧的封装、差错控制、流量 控制等，以及部分网络层的功能，如提供数据报、虚电路和多路复用等功能。 ➢LAN的多路复用：一对站点的多个高层进程之间可以通信。 虚电路和多路复用，可通过服务访问点（SAP）实现