局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

1、本節(jié)主要內(nèi)容局域網(wǎng)的概述；局域網(wǎng)的主要技術(shù)；2022年4月No.3局域網(wǎng)的概述 局域網(wǎng)的主要特點(diǎn)：較小的地域范圍高傳輸速率和低誤碼率面向的用戶(hù)比較集中使用多種傳輸介質(zhì)2022年4月No.4局域網(wǎng)的概述局域網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu) IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)遵循ISO/OSI參考模型的原則，解決最低兩層（即物理層和數(shù)據(jù)鏈路層）的功能以及與網(wǎng)絡(luò)層的接口服務(wù)、網(wǎng)際互連有關(guān)的高層功能。IEEE 802 LAN參考模型與ISO/OSI參考模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系：2022年4月No.5局域網(wǎng)的概述IEEE 802局域網(wǎng)參考模型中的物理層：實(shí)現(xiàn)比特流的傳輸與接收，數(shù)據(jù)的同步控制等。IEEE 802規(guī)定了局域網(wǎng)物理層所使用的信號(hào)與編碼

2、、傳輸介質(zhì)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和傳輸速率等規(guī)范。采用基帶信號(hào)傳輸；數(shù)據(jù)的編碼采用曼徹斯特編碼；傳輸介質(zhì)可以是雙絞線(xiàn)、同軸電纜和光纜等；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是總線(xiàn)型、樹(shù)型、星型和環(huán)型；傳輸速率有10Mbps、16Mbps、100Mbps、1000Mbps。2022年4月No.6局域網(wǎng)的概述LAN的數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個(gè)功能子層：邏輯鏈路控制子層（LLC）介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制子層（MAC）LLC子層和MAC子層的功能將數(shù)據(jù)組成幀，并對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行順序控制、差錯(cuò)控制和流量控制，使不可靠的物理鏈路變?yōu)榭煽康逆溌贰AN可以支持多重訪(fǎng)問(wèn)，即實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的單播、廣播和多播；劃分LLC和MAC子層的目的2022年4月No.7局域網(wǎng)的概述IE

3、EE 802標(biāo)準(zhǔn)系列802.1 A：網(wǎng)絡(luò)管理和性能測(cè)量； B：概述、體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)互連； 802.2 LLC的功能； 802.3 CSMA/CD 總線(xiàn)網(wǎng)的MAC和物理層的規(guī)范； 802.4 Token Bus令牌總線(xiàn)網(wǎng)的MAC和物理層的規(guī)范； 802.5 Token Ring令牌環(huán)網(wǎng)的MAC和物理層的規(guī)范； 802.6 分布隊(duì)列雙總線(xiàn)DQDB MAN城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)； 802.7 寬帶技術(shù)； 802.8 光纖技術(shù)（光纖分布數(shù)據(jù)接口FDDI）； 802.9 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN； 802.10 局域網(wǎng)安全技術(shù)； 802.11 無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)；2022年4月No.8IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系2022年

4、4月No.9802.3CSMA/CDMAC物理層802.4令牌總線(xiàn)MAC物理層802.5令牌環(huán)MAC物理層802.6MANMAC物理層802.9語(yǔ)音數(shù)據(jù)綜合ISDN802.11無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)802.8光纖技術(shù)802.7寬帶技術(shù)802.2 邏輯鏈路控制LLC802.1B 綜述及體系結(jié)構(gòu)8 0 2.1A管理802.10 局域網(wǎng)安全物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層ISO/OSIIEEE 802局域網(wǎng)的主要技術(shù) 決定局域網(wǎng)特征的主要技術(shù)：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)傳輸介質(zhì)介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法三種技術(shù)決定了傳輸數(shù)據(jù)的類(lèi)型、網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時(shí)間、吞吐量、利用率以及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等各種網(wǎng)絡(luò)特征。2022年4月No.10拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 總線(xiàn)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 所有的節(jié)點(diǎn)

5、都通過(guò)網(wǎng)絡(luò)適配器直接連接到一條作為公共傳輸介質(zhì)的總線(xiàn)上，總線(xiàn)可以是同軸電纜、雙絞線(xiàn)、或者是使用光纖；總線(xiàn)上任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信息都沿著總線(xiàn)傳輸，而其他節(jié)點(diǎn)都能接收到該信息，但在同一時(shí)間內(nèi)，只允許一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；由于總線(xiàn)作為公共傳輸介質(zhì)為多個(gè)節(jié)點(diǎn)共享，就有可能出現(xiàn)同一時(shí)刻有兩個(gè)或兩個(gè)以上節(jié)點(diǎn)利用總線(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)的情況，因此會(huì)出現(xiàn)“沖突”；在“共享介質(zhì)”的總線(xiàn)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)中，必須解決多個(gè)節(jié)點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn)總線(xiàn)的介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制問(wèn)題。2022年4月No.11總線(xiàn)型局域網(wǎng)中的“沖突” 2022年4月No.12拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 所有節(jié)點(diǎn)使用相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)適配器連接到共享的傳輸介質(zhì)上，通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)的連接構(gòu)成封閉的環(huán)

6、路。環(huán)路中的數(shù)據(jù)沿著一個(gè)方向繞環(huán)逐節(jié)點(diǎn)傳輸。環(huán)路的維護(hù)和控制一般采用某種分布式控制方法，環(huán)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有相應(yīng)的控制功能。在環(huán)型拓?fù)渲?，雖然也是多個(gè)節(jié)點(diǎn)共享一條環(huán)通路，但不會(huì)出現(xiàn)沖突。對(duì)于環(huán)型拓?fù)涞木钟蚓W(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)的管理較為復(fù)雜，與總線(xiàn)型局域網(wǎng)相比，可擴(kuò)展性較差。2022年4月No.13拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 在星型拓?fù)渲写嬖谝粋€(gè)中心節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)線(xiàn)路與中心節(jié)點(diǎn)連接。在局域網(wǎng)中，由于使用中央設(shè)備的不同，局域網(wǎng)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同。使用集線(xiàn)器連接所有計(jì)算機(jī)時(shí)，是一種具有星型物理連接的總線(xiàn)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；使用交換機(jī)時(shí)，是真正的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。2022年4月No.14傳輸介質(zhì)與傳輸形式

7、局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì)有雙絞線(xiàn)、同軸電纜、光纖、電磁波。局域網(wǎng)的傳輸形式有兩種：基帶傳輸與寬帶傳輸。2022年4月No.15介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法 介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)何時(shí)能夠發(fā)送數(shù)據(jù)。IEEE 802規(guī)定了局域網(wǎng)中最常用的介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法：IEEE 802.3載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)/沖突檢測(cè)（CSMA/CD）；IEEE 802.5令牌環(huán)（Token Ring）；IEEE 802.4令牌總線(xiàn)（Token Bus）；2022年4月No.16CSMA/ CD介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制 總線(xiàn)型LAN中，所有的節(jié)點(diǎn)對(duì)信道的訪(fǎng)問(wèn)是以多路訪(fǎng)問(wèn)方式進(jìn)行的。任一節(jié)點(diǎn)都可以將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到總線(xiàn)上，所有連接在信道上的節(jié)點(diǎn)都能檢測(cè)到該幀。當(dāng)

8、目的節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到該數(shù)據(jù)幀的目的地址（MAC地址）為本節(jié)點(diǎn)地址時(shí)，就繼續(xù)接收該幀中包含的數(shù)據(jù)，同時(shí)給源節(jié)點(diǎn)返回一個(gè)響應(yīng)。當(dāng)有兩個(gè)或更多的節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)間都發(fā)送了數(shù)據(jù)，在信道上就造成了幀的重疊，導(dǎo)致沖突出現(xiàn)。為了克服這種沖突，在總線(xiàn)LAN中常采用CSMA/CD協(xié)議，即帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議，它是一種隨機(jī)爭(zhēng)用型的介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法。2022年4月No.17CSMA/CD協(xié)議的工作過(guò)程 CSMA/CD協(xié)議的工作過(guò)程通?？梢愿爬椋合嚷?tīng)后發(fā)、邊聽(tīng)邊發(fā)、沖突停發(fā)、隨機(jī)重發(fā)。2022年4月No.18CSMA/CD協(xié)議的特點(diǎn)在采用CSMA/CD協(xié)議的總線(xiàn)LAN中，各節(jié)點(diǎn)通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)的方法強(qiáng)占對(duì)媒體的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)利

9、，出現(xiàn)沖突后，必須延遲重發(fā)。因此，節(jié)點(diǎn)從準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)到成功發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間是不能確定的，它不適合傳輸對(duì)時(shí)延要求較高的實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)方便、增刪節(jié)點(diǎn)容易，網(wǎng)絡(luò)在輕負(fù)載（節(jié)點(diǎn)數(shù)較少）的情況下效率較高。但是隨著網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加，傳遞信息量增大，即在重負(fù)載時(shí)，沖突概率增加，總線(xiàn)LAN的性能就會(huì)明顯下降。 2022年4月No.19令牌環(huán)（Token Ring） 在令牌環(huán)介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法中，使用了一個(gè)沿著環(huán)路循環(huán)的令牌。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)只有截獲令牌時(shí)才能發(fā)送數(shù)據(jù)，沒(méi)有獲取令牌的節(jié)點(diǎn)不能發(fā)送數(shù)據(jù)，因此，使用令牌環(huán)的LAN中不會(huì)產(chǎn)生沖突。2022年4月No.20Token Ring的特點(diǎn)由于每個(gè)節(jié)

10、點(diǎn)不是隨機(jī)的爭(zhēng)用信道，不會(huì)出現(xiàn)沖突，因此稱(chēng)它是一種確定型的介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法，而且每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的延遲時(shí)間可以確定。在輕負(fù)載時(shí)，由于存在等待令牌的時(shí)間，效率較低。在重負(fù)載時(shí)，對(duì)各節(jié)點(diǎn)公平，且效率高。采用令牌環(huán)的局域網(wǎng)還可以對(duì)各節(jié)點(diǎn)設(shè)置不同的優(yōu)先級(jí)，具有高優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)可以先發(fā)送數(shù)據(jù)，比如某個(gè)節(jié)點(diǎn)需要傳輸實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)，就可以申請(qǐng)高優(yōu)先級(jí)。2022年4月No.21令牌總線(xiàn)（Token Bus）令牌總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)控制是在物理總線(xiàn)上建立一個(gè)邏輯環(huán)。從物理連接上看，它是總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)，但邏輯上，它是環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。連接到總線(xiàn)上的所有節(jié)點(diǎn)組成了一個(gè)邏輯環(huán)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)被賦予一個(gè)順序的邏輯位置。和令牌環(huán)一樣，節(jié)點(diǎn)只有取得令牌才能發(fā)送幀，令牌在邏輯環(huán)上依次傳遞。在正常運(yùn)行時(shí)，當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送完數(shù)據(jù)后，就要將令牌傳送給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。2022年4月No.22Token Bus的特點(diǎn)令牌總線(xiàn)適用