现代通信网概论第4章局域网
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第 4 章 现代通信网络
永久性虚电路（Permanent Virtual Connection，PVC）是一种永久 性建立的虚电路，只具有数据传输一种模式。PVC可以应用于数据传 送频繁的网络环境，这是因为PVC不需要为创建或终止电路而使用额 外的带宽，所以对带宽的利用率更高。不过PVC的成本较高。
第 1 章 数据通信与网络基础
第 1 章 数据通信与网络基础
1. 网络互连的基本要求
网络互连是为网络之间的通信提供路径选择和数据交换功能，力求 不修改互连在一起的各网络原有的结构和协议，利用网间互连设备 协调和适配各个网络的差异。在网络互连时，应尽量避免由于互连 而降低网内的通信性能，使用相同的网间互连协议。 网络互连的基本要求是在要求互连的网络之间至少有一条物理链路， 使在互连的网络之间能够互连、互通、互操作。 互连（Interconnection）是指在两个物理网络之间至少有一条在物 理上连接的线路，但不能保证两个网络一定能进行数据交换，这取 决于两个网络的通信协议是否相互兼容； 互通 （Intercommunication）是指两个网络之间可以交换数据； 互操作（Interoperability）是指网络中不同计算机系统之间具有 透明访问对方资源的能力； 互连是网络互连的基础，互通是网络互连的手段，互操作是网络互 连的目的。
第 1 章 数据通信与网络基础
2. 广域网接入技术
接入网（Access Network,AN）指的是本地交换机与用户之间的连接 部分，与网络业务和应用无关。通常包括用户线传输系统、复用设 备、数字交叉连接设备和用户/网络接口。ITU-T.902接入网定义为： 接入网由业务节点接口（SN1）和用户网络接口（UN1）之间的一系 列传送实体（如线路设施和传输设施）组成，是为电信业务提供承 载能力的实施系统，接入网可通过管理接口进行配置和管理。
第 1 章 数据通信与网络基础
第 1 章 数据通信与网络基础
1. 网络互连的基本要求
网络互连是为网络之间的通信提供路径选择和数据交换功能，力求 不修改互连在一起的各网络原有的结构和协议，利用网间互连设备 协调和适配各个网络的差异。在网络互连时，应尽量避免由于互连 而降低网内的通信性能，使用相同的网间互连协议。 网络互连的基本要求是在要求互连的网络之间至少有一条物理链路， 使在互连的网络之间能够互连、互通、互操作。 互连（Interconnection）是指在两个物理网络之间至少有一条在物 理上连接的线路，但不能保证两个网络一定能进行数据交换，这取 决于两个网络的通信协议是否相互兼容； 互通 （Intercommunication）是指两个网络之间可以交换数据； 互操作（Interoperability）是指网络中不同计算机系统之间具有 透明访问对方资源的能力； 互连是网络互连的基础，互通是网络互连的手段，互操作是网络互 连的目的。
第 1 章 数据通信与网络基础
2. 广域网接入技术
接入网（Access Network,AN）指的是本地交换机与用户之间的连接 部分，与网络业务和应用无关。通常包括用户线传输系统、复用设 备、数字交叉连接设备和用户/网络接口。ITU-T.902接入网定义为： 接入网由业务节点接口（SN1）和用户网络接口（UN1）之间的一系 列传送实体（如线路设施和传输设施）组成，是为电信业务提供承 载能力的实施系统，接入网可通过管理接口进行配置和管理。
精品课件-现代通信网概论(杨武军)-第4章
晶体钟长期稳定性和短期稳定性比原子钟差，但晶体钟 体积小、重量轻、耗电少，并且价格比较便宜，平均故障间隔时 间长。因此，晶体钟在通信网中应用非常广泛。
第4章 同步网 4.2.2 定时分配
定时分配就是将基准定时信号逐级传递到同步通信网中 的各种设备。定时分配包括局内定时分配和局间定时分配。
1．局内定时分配
子复帧 帧编号
第 1~8 bit
1
2
3
4
5
6
7
8
0
C1 0
0
1
1
0
1
1
1
0
1
A Sa4 Sa5 Sa6 Sa7 Sa8
2
C2 0
0
1
1
0
1
1
复
1
3
0
1
A Sa4 Sa5 Sa6 Sa7 Sa8
4
C3 0
0
1
1
0
1
1
1
1
A Sa4 Sa5 Sa6 Sa7 Sa8
6
C4 0
0
1
1
0
1
1
7
0
1
A Sa4 Sa5 Sa6 Sa7 Sa8
另外，若局内有几个相同的设备(例如交换机)，并且有 业务关系，那么，可以将一个交换机的外时钟输入口连到BITS上， 其他交换机从相连的业务线中提取同步网定时。
这样连接的优点是：节省了同步网资源，降低了由于外 连线带来的故障，方便了维护。
第4章 同步网
2．局间定时分配
局间定时分配是指在同步网节点间的定时传递。
在STM-N接口中，复用段开销S1字节的第5、6、7、8 bit 定义了不同的时钟质量等级，见表4.1。在2048 kb/s接口，采用 奇帧TS0的第5～8 bit承载SSM信息。2048 kb/s接口的复帧结构见 表4.2，其SSM信息的定义同表4.1。
第4章 同步网 4.2.2 定时分配
定时分配就是将基准定时信号逐级传递到同步通信网中 的各种设备。定时分配包括局内定时分配和局间定时分配。
1．局内定时分配
子复帧 帧编号
第 1~8 bit
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A Sa4 Sa5 Sa6 Sa7 Sa8
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C3 0
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A Sa4 Sa5 Sa6 Sa7 Sa8
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A Sa4 Sa5 Sa6 Sa7 Sa8
另外，若局内有几个相同的设备(例如交换机)，并且有 业务关系，那么，可以将一个交换机的外时钟输入口连到BITS上， 其他交换机从相连的业务线中提取同步网定时。
这样连接的优点是：节省了同步网资源，降低了由于外 连线带来的故障，方便了维护。
第4章 同步网
2．局间定时分配
局间定时分配是指在同步网节点间的定时传递。
在STM-N接口中，复用段开销S1字节的第5、6、7、8 bit 定义了不同的时钟质量等级，见表4.1。在2048 kb/s接口，采用 奇帧TS0的第5～8 bit承载SSM信息。2048 kb/s接口的复帧结构见 表4.2，其SSM信息的定义同表4.1。
第4章计算机网络局域网概论
CSMA的改进——CSMA/CD
传播时延仍会引起发送冲突。
4.3.2 以太网媒体接入控制方式CSMA/CD
CSMA/CD工作流程
CSMA/CD在CSMA的基础上增加了冲突检测的功能。 帧间隙时间(Inter Frame Gap, IFG)。
CSMA/CD 工作流程图
4.3.2 以太网媒体接入控制方式CSMA/CD
4.1 概述
4.2 IEEE802局域网体系结构
4.2.1 IEEE802局域网参考模型
IEEE802 LAN/RM分为两层：
数据链路层； 物理层。 它们分别与OSI的数据链路层和物理层相对应。
IEEE802 LAN/RM的数据链路层又分成两个子层：
逻辑链路控制(Logical Link Control, LLC)子层； 媒体接入控制(Medium Access Control, MAC)子层。
通用名称EUI-48，EUI (Extended Unique Identifier)。 I/G (Individual/Group)比特，即单地址/组地址比特。 G/L (Globe/Local)比特，即全球/本地比特。
4.2.2 媒体接入控制子层
以太网地址在网上的传送顺序
4.2.3 逻辑链路控制子层
LLC寻址
LLC子层地址: SAP地址， LLC服务访问点，标识网络层 的通信进程。
LLC层提供的服务
类型1——LLC1，不确认的无连接服务; 类型2——LLC2，可靠的面向连接的服务; 类型3——LLC3，带确认的无连接服务.
LLC帧格式
4.3 以太网工作原理
4.3.1 以太网技术的发展
1988 1988 1990 1988 1992 1995
传播时延仍会引起发送冲突。
4.3.2 以太网媒体接入控制方式CSMA/CD
CSMA/CD工作流程
CSMA/CD在CSMA的基础上增加了冲突检测的功能。 帧间隙时间(Inter Frame Gap, IFG)。
CSMA/CD 工作流程图
4.3.2 以太网媒体接入控制方式CSMA/CD
4.1 概述
4.2 IEEE802局域网体系结构
4.2.1 IEEE802局域网参考模型
IEEE802 LAN/RM分为两层：
数据链路层； 物理层。 它们分别与OSI的数据链路层和物理层相对应。
IEEE802 LAN/RM的数据链路层又分成两个子层：
逻辑链路控制(Logical Link Control, LLC)子层； 媒体接入控制(Medium Access Control, MAC)子层。
通用名称EUI-48，EUI (Extended Unique Identifier)。 I/G (Individual/Group)比特，即单地址/组地址比特。 G/L (Globe/Local)比特，即全球/本地比特。
4.2.2 媒体接入控制子层
以太网地址在网上的传送顺序
4.2.3 逻辑链路控制子层
LLC寻址
LLC子层地址: SAP地址， LLC服务访问点，标识网络层 的通信进程。
LLC层提供的服务
类型1——LLC1，不确认的无连接服务; 类型2——LLC2，可靠的面向连接的服务; 类型3——LLC3，带确认的无连接服务.
LLC帧格式
4.3 以太网工作原理
4.3.1 以太网技术的发展
1988 1988 1990 1988 1992 1995
《计算机网络》 第4章
4.4.3交换式局域网
1. 共享式以太网和交换式以太网
与共享介质的传统局域网相比，交换式以太网具有以下优点： 它保留现有以太网的基础设施，只需将共享式HUB改为交换机。 交换式以太网使用大多数或全部的现有基础设施。 在维持现有设备不变的情况下，以太网交换机有着各类广泛的应用，可以
将超载的网络分段，或者加入网络交换机后建立新的主干网等； 可在高速与低速网络间转换，实现不同网络的协同。 交换以太网是基于以太网的，只需了解以太网这种常规技术和一些少量的
很多硬件允许以太网使用比粗缆更细、更柔软的 同轴电缆。这种正式名称为10Base2、非正式名称为细 缆以太网或细网的布线方案，与粗网布线方案相比它 有三个主要的不同点。
1)细网通常在安装与运行方面比粗网要便宜。
2)因为完成收发器功能的硬件被做在网卡内，所以不需 要外部收发器。
3)细网不使用A U I电缆来连接网卡与通信介质，而是使 用 一 个 BNC 连 接 器 直 接 连 接 到 每 台 计 算 机 的 后 部 。 10Base2的一个缺点是电缆越细电阻越大，所以不能跨 越一段很长的距离。
100Base－T的特点如下：
性能价格比高，100Base－T约为10BASE－T价格的两 倍，但可取得10倍性能的提高。
升级容易，它与10Base－T有很好的兼容性，许多硬件 线缆、接头可不必重新投资，若需将10BASE－T升级时 只需投入影响带宽的瓶颈部分资金进行更换设备。 10Base－T的核心协议即访问控制方式不必更动即可在 100Base－T上使用。
4.1.3 局域网的主要技术
1. 局域网传输介质
1) 局域网对传输介质的要求 2) 局域网传输介质
同轴电缆 双绞线 光纤 无线介质
2. 介质访问控制方法
CH4局域网(过)PPT课件
传统局域网(10Mb/s)的体系结构
IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，美国电气与电子 工程师委员会）制定了若干个局域网标 准，这些标准合称为IEEE802标准。
IEEE802参考模型：局域网属于计算机通 信网，不存在路由选择的问题，因此不 需要网络层，只有数据链路层和物理层 两个层次。
4.5 虚拟局域网 4.5.1 虚拟局域网的概念 4.5.2 虚拟局域网使用的以太网帧格式
第 4 章 局域网（续）
*.6 高速以太网
4.7 其他种类的高速局域网 4.8 无线局域网
4.1 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。
局域网具有如下的一些主要优点：
IEEE802 参考模型 的范围
传输媒体
局域网的802参考模型与OSI/RM的对比
物理层的主要功能
➢ 物理层的主要功能是： 信号的编码和译码 为同步用的前同步码的产生和去除 比特的传输与接收
MAC子层的主要功能
➢MAC子层解决与传输媒体相关的问题，还负责 在物理层基础上无差错通信，其主要功能是：
传统局域网的体系结构
网络服务访问点SAP在LLC层与高层 的交界面上。
802参考模型还包括对传输媒体和拓 扑结构的规约。
OSI参考模型
IEEE802参考模型
应用层 表示层 会话层
传输层 网络层 数据链路层 物理层
服务访问点 SAP
（） （） （） 逻辑链路控制LLC 媒体接入控制MAC
物理层
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。
计算机通信与网络_CH04局域网与广域网
n 在具有广播特性的总线上实现一对一通信。
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计算机通信与网络_CH04局域网与广 域网
4.1 局域网概述
7、局域网的媒体访问控制技术 n 所谓“访问”指的是在两个实体之间
建立联系并交换数据信息。
n 在网络中，媒体访问方式（介质访问 方式，媒体接入方式）泛指分配介质 使用权限的机理、策略和算法。
计算机通信与网络 _CH04局域网与广域网
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2020/12/8
计算机通信与网络_CH04局域网与广 域网
•内容纲要
局域网概述 以太网技术 局域网的扩展 高速以太网 虚拟局域网 无线局域网 广域网
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•内容纲要
局域网概述 以太网技术 局域网的扩展 高速以太网 虚拟局域网 无线局域网 广域网
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4.1 局域网概述
公共信道共享技术 信道共享技术，即如何分配使用公共 信道传输资源的方法和策略，有静态 和动态的信道分配方案。
n 静态分配方案：固定的分配
n 动态分配方案：能够根据数据源对传 输资源的随机需求而动态分配。
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4.1 局域网概述
2、局域网的特点 • 网络覆盖的区域相对较小，通常传输距离在 0.1km25km，总成本较低。
• 传输速率高，局域网的数据传输速率一般为 1 ～100Mbit/s。随着技术发展，10 Mbit/s， 100 Mbit/s，1000 Mbit/s的以太网得到了广 泛的应用，正在推出10 Gbit/s的以太网。
计算机网络第四版参考答案第四章
第四章局域网（P135）1、局域网的主要特点是什么？为什么说局域网是一个通信网？答：局域网LAN是指在较小的地理范围内，将有限的通信设备互联起来的计算机通信网络。
从功能的角度来看，局域网具有以下几个特点：①共享传输信道。
在局域网中，多个系统连接到一个共享的通信媒体上。
②地理范围有限，用户个数有限。
通常局域网仅为一个单位服务，只在一个相对独立的局部范围内连网，如一座楼或集中的建筑群内。
一般来说，局域网的覆盖范围约为10m～10km内或更大一些。
③传输速率高。
局域网的数据传输速率一般为1～100Mbps，能支持计算机之间的高速通信，所以时延较低。
④误码率低。
因近距离传输，所以误码率很低，一般在10-8～10-11之间。
⑤多采用分布式控制和广播式通信。
在局域网中各站是平等关系而不是主从关系，可以进行广播或组播。
从网络的体系结构和传输控制规程来看，局域网也有自己的特点：①低层协议简单。
在局域网中，由于距离短、时延小、成本低、传输速率高、可靠性高，因此信道利用率已不是人们考虑的主要因素，所以低层协议较简单。
②不单独设立网络层。
局域网的拓扑结构多采用总线型、环型和星型等共享信道，网内一般不需要中间转接，流量控制和路由选择功能大为简化，通常在局域网不单独设立网络层。
因此，局域网的体系结构仅相当与OSI/RM的最低两层。
③采用多种媒体访问控制技术。
由于采用共享广播信道，而信道又可用不同的传输媒体，所以局域网面对的问题是多源、多目的的链路管理。
由此引发出多种媒体访问控制技术。
在OSI的体系结构中，一个通信子网只有最低的三层。
而局域网的体系结构也只有OSI的下三层，没有第四层以上的层次。
所以说局域网只是一种通信网。
3、一个7层楼，每层有一排共15间办公室。
每个办公室的楼上设有一个插座，所有的插座在一个垂直面上构成一个正方形栅格组成的网的结点。
设任意两个插座之间都允许连上电缆（垂直、水平、斜线……均可）。
现要用电缆将它们连成（1）集线器在中央的星形网；（2）总线式以太网。
现代通信网概论第4章 数据通信网
1．数字通道
网络管理中心 (Network Manage Center，NMC)
用户环路 节点(Node)
用户环路
网络接入单元 (Network Access Unit， NAU)
图4-5 数字数据网结构示意图
2．网络设备
网络设备是指具有数字交叉连接功能 的系统，也称为节点。
3．网络管理系统
网络管理系统一般是由网管工作站及 相应的网管软件组成。它是网络正常运转 和发挥其性能的必要条件，尤其是网的规 模不断扩大时，其重要性就更为突出。
（1）多媒体宽带网 （2）IP网络 （3）提高网络综合能力，完善网络 功能
4.2 分组交换网
4.2.1 分组交换网基本结构
分组交换网主要由节点交换机、数据 终端、分组拆装设备、远程集中器、网络 管理中心、传输线路和调制解调器等7个部 分组成，其基本结构如图4-1所示。
转发交换机 局部交换机 分组终端 PAD 高速线路 高速或中速线路 低速字符终端 PAD PT PT PAD PT 转发交换机
中国公用多媒体业务网（169网）骨干 网工程已全网投入运营之中，网络干线速 率最高可达到622Mbit/s，可彻底解决网络 瓶颈问题，网络将覆盖全国31个省会城市。
中国公用电子数据交换网、中国公用 传真存储转发网、中国公用电子信箱网、 中国公用无线数据网均建立了业务平台， 业务发展良好。
2．扩大网络建设能力，提高网络覆盖面
4.1.3 数据通信网主要质量指标
1．工作速率
工作速率反映数据通信网的工作速度 的快慢。
（1）符号速率 （2）信息传输速率
信息传输速率，简称传信率，通常记 为R。 R = Nlog2m (bit/s)
2．频带利用率
[精选]计算机通信与网络CH04局域网与广域网--资料
基于信道划分的媒体访问控制
基于随机访问的媒体访问控制
基于轮询的媒体访问控制
4.1 局域网概述
8、IEEE 802 局域网标准
ISO/OSI-RM
7
应用
6
表示
5
会话
802.10 网络安全
802.1 （体系结构），网络互连
4
运输
3
网络
2
链路
1物理802.来自 逻辑链路控制（LLC）802.3 802.4 802.5 802.6 802.9 802.11 802.12
严格说来，“以太网”应当是指符合 DIX Ethernet 2.0 标准的局域网。
4.2 以太网技术
• 以太网工作原理
采用了第三章所介绍的载波监听多 路访问/冲突检测(CSMA/CD) 的方法进行 信道访问控制。
CSMA/CD方式的主要参数
参数
数值
争用期时隙(Slot time) 帧间隔(Inter Frame Gap) 尝试次数(Attempt Limit) 退避限制数(Back off Limit) 阻塞信号(Jam Size ) 最大帧长( Max Frame Size ) 最小帧长( Min Frame Size ) 地址长度(Address Size )
• 局域网具有专用性质。 • 局域网大多采用广播方式传输数据，一个站发出数据，
其它所有站都能接收到。因此，局域网不需要考虑路
由选择问题。
4.1 局域网概述
3、局域网的四个技术特性 ▪ 传输媒体，指用于连接网络设备的介质类 型，常用的有双绞线、同轴电缆、光纤， 以及微波、红外线和激光等无线传输媒体。 ▪ 传输技术，指借助传输媒体进行数据通信 的技术，常用的有基带传输和宽带传输两 种。 ▪ 网络拓扑，物理结构和形状 ▪ 媒体访问控制方法，指多台计算机对传输 媒体的访问控制方法
基于随机访问的媒体访问控制
基于轮询的媒体访问控制
4.1 局域网概述
8、IEEE 802 局域网标准
ISO/OSI-RM
7
应用
6
表示
5
会话
802.10 网络安全
802.1 （体系结构），网络互连
4
运输
3
网络
2
链路
1物理802.来自 逻辑链路控制（LLC）802.3 802.4 802.5 802.6 802.9 802.11 802.12
严格说来，“以太网”应当是指符合 DIX Ethernet 2.0 标准的局域网。
4.2 以太网技术
• 以太网工作原理
采用了第三章所介绍的载波监听多 路访问/冲突检测(CSMA/CD) 的方法进行 信道访问控制。
CSMA/CD方式的主要参数
参数
数值
争用期时隙(Slot time) 帧间隔(Inter Frame Gap) 尝试次数(Attempt Limit) 退避限制数(Back off Limit) 阻塞信号(Jam Size ) 最大帧长( Max Frame Size ) 最小帧长( Min Frame Size ) 地址长度(Address Size )
• 局域网具有专用性质。 • 局域网大多采用广播方式传输数据，一个站发出数据，
其它所有站都能接收到。因此，局域网不需要考虑路
由选择问题。
4.1 局域网概述
3、局域网的四个技术特性 ▪ 传输媒体，指用于连接网络设备的介质类 型，常用的有双绞线、同轴电缆、光纤， 以及微波、红外线和激光等无线传输媒体。 ▪ 传输技术，指借助传输媒体进行数据通信 的技术，常用的有基带传输和宽带传输两 种。 ▪ 网络拓扑，物理结构和形状 ▪ 媒体访问控制方法，指多台计算机对传输 媒体的访问控制方法
第4章 局域网
产生的影响：当网络内计算机数据的增多，广播包的数据包的数据也会急剧 增加，当广播包的数据量占到总量的30%时，网络的传输效率将会明显下降， 特别是由结点故障引发广播风暴时。 解决的方法：当网络内计算机数量增多到一定程度后（通常限在200台以内） ，就必须进行分段，以减少广播造成的损害。
27
2.分割广播域的方案
第四章
局域网
主讲：周文强
本章内容：
4.1 局域网概述 4.2 以太网 4.3 交换式以太网
4.4 虚拟局域网技术
4.5 令牌网和FDDI光纤网
4.6 局域网连接设备与应用
4.7 无线局域网
4.1 局域网概述
局域网(Local Area Network，LAN)产生于20世纪 60年代末，70年代出现一些实验性的网络，到80 年 代，局域网的产品已经大量涌现，其典型代表就是 以太网(Ethernet)。
实现信号的编码（常用曼彻斯特编码）与解码
位（比特）的传输与接收 同步前导信号的产生与接收
局域网的分类
CSMA/CD技术与共享式以太网
共享式以太网：带冲突检测的载波侦听多路访问（ CSMA/CD）方式的以太网 是共享式以太网。如：10BASE5、10BASE2、10BASE-T 共享型以太网存在着以下缺点： ①网络上的所有结点共享总线带宽； ②由于数据帧以广播方式在共享介质上向所有节点传送，致使数据带宽的利 用率较低；
冲突和冲突域的概念（掌握）
冲突：在以太网中，当两个数据帧同时被发到物理传输介 质上，并完全或部分重叠时，就发生了数据冲突。当冲突 发生时、物理网段上的数据都不再有效。 冲突域：在同一个冲突域中的毎一个结点都能收到所有被 发送的帧。 影响冲突产生的因素：冲突是影响以太网性能的重要因素。 当以太网的规模增大时，就必须采取措施来控制冲突的扩 散。通常的办法是使用网桥和交换机将网络分段，将一个 大的冲突域划分为若干小冲突域。
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2.分割广播域的方案
第四章
局域网
主讲：周文强
本章内容：
4.1 局域网概述 4.2 以太网 4.3 交换式以太网
4.4 虚拟局域网技术
4.5 令牌网和FDDI光纤网
4.6 局域网连接设备与应用
4.7 无线局域网
4.1 局域网概述
局域网(Local Area Network，LAN)产生于20世纪 60年代末，70年代出现一些实验性的网络，到80 年 代，局域网的产品已经大量涌现，其典型代表就是 以太网(Ethernet)。
实现信号的编码（常用曼彻斯特编码）与解码
位（比特）的传输与接收 同步前导信号的产生与接收
局域网的分类
CSMA/CD技术与共享式以太网
共享式以太网：带冲突检测的载波侦听多路访问（ CSMA/CD）方式的以太网 是共享式以太网。如：10BASE5、10BASE2、10BASE-T 共享型以太网存在着以下缺点： ①网络上的所有结点共享总线带宽； ②由于数据帧以广播方式在共享介质上向所有节点传送，致使数据带宽的利 用率较低；
冲突和冲突域的概念（掌握）
冲突：在以太网中，当两个数据帧同时被发到物理传输介 质上，并完全或部分重叠时，就发生了数据冲突。当冲突 发生时、物理网段上的数据都不再有效。 冲突域：在同一个冲突域中的毎一个结点都能收到所有被 发送的帧。 影响冲突产生的因素：冲突是影响以太网性能的重要因素。 当以太网的规模增大时，就必须采取措施来控制冲突的扩 散。通常的办法是使用网桥和交换机将网络分段，将一个 大的冲突域划分为若干小冲突域。
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第4章 局域网
以太网采取的两种措施 ：
采用较为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。 以太网对发送的数据帧不进行编号，也 不要求对方发回确认。
这样做的理由是局域网信道的质量很好，因 信道质量产生差错的概率是很小的。
第4章 局域网
以太网提供的服务
以太网提供的服务是不可靠的交付，即 尽最大努力的交付。 当目的站收到有差错的数据帧时就丢弃 此帧，其他什么也不做。差错的纠正由 高层来决定。 如果高层发现丢失了一些数据而进行重 传，但以太网并不知道这是一个重传的 帧，而是当作一个新的数据帧来发送。
第4章 局域网 A 发送数据 A
人为干扰信号
B 发送数据 开始冲突 B τ
TB
A 检测 到冲突
数据帧
TJ t
干扰信 号
信 道 占 用 时 间
τ
B 也能够检测到冲突，并立即停止发送数据帧，接 着就发送干扰信号。这里为了简单起见，只画出 A 发送干扰信号的情况。
第4章 局域网
重新发送数据
完成“冲突加强”过程后，节点停止当前帧发送，进入 重发状态。 进入重发状态的第一步是计算重发次数。IEEE 802.3 协议规定一个帧最大重发次数为16次。如果重发次数 超过16次，则认为线路故障，系统进入“冲突过多”结 束状态。如重发次数N≤16，则允许节点随机延迟后 再重发。 在计算后退延迟时间，并且等待后退延迟时间到之 后，节点将重新判断总线忙、闲状态，重复发送流程。
第4章 局域网
4.6 高速以太网 4.6.1 100BASE-T 以太网 4.6.2 吉比特以太网 4.6.3 10 吉比特以太网 4.7 其他种类的高速局域网 4.7.1 100VG-AnyLAN 局域网 4.7.2 光纤分布式数据接口 FDDI 4.7.3 高性能并行接口 HIPPI 4.7.4 光纤通道
第4章 局域网
局域网对 LLC 子层是透明的
LLC 子层看不见 下面的局域网
网络层 逻辑链路控制 媒体接入控制 LLC MAC 物理层 站点 1 局域网 网络层 LLC MAC 物理层 站点 2 数据 链路层
第4章 局域网
一般不考虑 LLC 子层
由于TCP/IP 体系经常使用的局域 网是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 标准中的几种局域网，因此 现在 802 委员会制定的逻辑链路控 制子层 LLC（即 802.2 标准）的作 用已经不大了。 很多厂商生产的网卡上就仅装有 MAC 协议而没有 LLC 协议。
第4章 局域网
为什么会产生碰撞？ 当信道处于空闲时，某一个瞬间，如果总线上两个 或两个以上的工作站同时都想发送信息，那么该瞬 间它们都可能检测到信道是空闲的，同时都认为可 以发送信息，从而一齐发送，这就产生了冲突(碰 撞)； 另一种情况是某站点侦听到信道是空闲的，但这种 空闲可能是较远站点已经发送了信包(由于在传输 介质上信号传送的延时，信包还未传送到此站点的 缘故)，如果此站点又发送信息，则也将产生冲突。
第4章 局域网
检测到碰撞后
在发生碰撞时，总线上传输的信号产生 了严重的失真，无法从中恢复出有用的 信息来。 每一个正在发送数据的站，一旦发现总 线上出现了碰撞，就要立即停止发送， 然后等待一段随机时间后再次发送。
第4章 局域网
冲突加强
如果在发送数据帧过程中检测出冲突，立即停止发 送数据，在CSMA/CD介质存取方法中，进入发送“冲 突加强信号(Jamming Signal)”阶段，要继续发送若 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。 CSMA/CD采用冲突加强措施的目的是确保有足够的冲 突持续时间，以使网中所有节点都能检测出冲突存 在，废弃冲突帧，减少因冲突浪费的时间，提高信 道利用率。 冲突加强中发送的阻塞(JAM)信号一般为4字节的任 意数据。
第4章 局域网
4.1 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。
局域网具有的优点：
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。
第4章 局域网
数据链路层的两个子层
为了使数据链路层能更好地适应多种局域 网标准，802 委员会就将局域网的数据链 路层拆成两个子层：
逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层 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 都是透明的
OSI 参参参参
应应应 表表应 会会应 运运应 网网应 数数数数应 物物应 传运传传
IEEE 802 MAC 物物应 传运传传
LLC 业业 介介访
IEEE 802 标标 的的的
IEEE 802参考模型与OSI模型的比较
第4章 局域网
MAC子层功能： (1) 将上层来的数据封装成帧进行发送，接收时进行 相反的过程； (2) 实现和维护MAC协议； (3) 比特差错检测。 LLC子层功能： (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) 给帧加上序号。
第4章 局域网
3. 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)，或“网卡”。 网卡的重要功能：
进行串行/并行转换。 对数据进行缓存。 在计算机的操作系统安装设备驱动程序。 实现以太网协议。
第4章 局域网
计算机通过网卡 和局域网进行通信
冲冲冲数 N＝N＋1
冲冲冲数 ＞16?
N 计计计计 延延延延
结结 发发发发
CSMA/CD工作流程 工作流程
等等计计 延延延延
第4章 局域网
重要特性
使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全 双工通信而只能进行双向交替通信（半双 工通信）。 每个站在发送数据之后的一小段时间内， 存在着遭遇碰撞的可能性。 这种发送的不确定性使整个以太网的平均 通信量远小于以太网的最高数据率。
第4章 局域网
2. CSMA/CD 协议
最初的以太网是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，因为总线上没有有源器件。
匹配电阻（用来吸收总线上传播的信号） 匹配电阻
只有 D 接受 B 发送的数据 A 不接受 B B向 D 发送数据 C 不接受 D 接受 E 不接受
第4章 局域网
计算机 高 速 缓 存
CPU
存储器
网络接口卡 （网卡）
至局域网 串行通信
I/O 总线
并行通信
第4章 局域网
4.2.2 传统以太网的连接方法
传统以太网可使用的传输媒体有四种：
铜缆（粗缆或细缆） 铜线（双绞线） 光缆
这样，以太网就有四种不同的物理层。
以太网媒体接入控制 MAC 以太网媒体接入控制 MAC 10BASE5 10BASE5 粗缆 粗缆 10BASE2 10BASE2 细缆 细缆 10BASE-T 10BASE-T 双绞线 双绞线 10BASE-F 10BASE-F 光缆 光缆
第4章 局域网
4.2 传统以太网
4.2.1 以太网的工作原理
1. 两个标准
DIX Ethernet V2 是世界上第一个局域网产 品（以太网）的规约。 IEEE 的 802.3 标准。 DIX Ethernet V2 标准与 IEEE 的 802.3 标 准只有很小的差别，因此可以将 802.3 局域 网简称为“以太网”。 严格说来，“以太网”应当是指符合 DIX Ethernet V2 标准的局域网
第4章 局域网
如果在发送数据帧过程中没有检测出冲突，在数据帧 发送结束后，进入结束状态。 CSMA/CD的发送流程：先听后发，边发边听，冲突停 止，随机延迟后重发。 CSMA/CD方法为随机竞争型介质访问控制方法。
第4章 局域网
发发发 装装发
Y
总总总?
N
启启发发
Y
N
冲冲冲?
冲冲冲冲
N
发发发发?
Y Y
以太网的广播方式发送
总线上的每一个工作的计算机都能检测到 B 发 送的数据信号。 由于只有计算机 D 的地址与数据帧首部写入的 地址一致，因此只有 D 才接收这个数据帧。 其他所有的计算机（A, C 和 E）都检测到不是 发送给它们的数据帧，因此就丢弃这个数据帧 而不能够收下来。 具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。
第4章 局域网
802标准 IEEE 802标准 IEEE 802 标准包括以下主要部分: (1) IEEE 802.1 概述、系统结构和网络互连，以及 网络管理和性能测量。 (2) IEEE 802.2 逻辑链路控制。这是高层协议与任 何一种局域网MAC子层的接口。 (3) IEEE 802.3 CSMA/CD。定义CSMA/CD总线网的 MAC子层和物理层的规约。 (4) IEEE 802.4 令牌总线网。定义令牌传递总线网 的MAC子层和物理层的规约。 (5) IEEE 802.5 令牌环形网。定义令牌传递环形网 的MAC子层和物理层的规约。 (6) IEEE 802.11 无线局域网。
第4章 局域网
局域网的拓扑
集线器
星形网
总线网
匹配电阻
干线耦合器
环形网
树形网
第4章 局域网
决定局域网的主要技术要素：网络拓扑结构，传输介 质，媒体共享技术。
媒体共享技术： 静态划分信道
频分复用 时分复用 波分复用 码分复用
动态媒体接入控制（多点接入）