第四章-局域网技术

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4.3.1 同轴电缆

同轴电缆以硬铜线为芯，外包一层绝缘材料。该层绝缘材料用密织的网 状导体环绕，网外又覆盖一层保护性材料。 高带宽和噪声抑制能力强。 带宽取决于长度，如1000m的电缆可以达到1Gbps-2Gbps的传输 速度。传输速度随长度增加而减慢。 局域网中同轴电缆被双绞线和光纤取代，仍广泛应用于有线电视和 特定局域网。 导线 绝缘层 屏蔽层 护套
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4.1.3 CSMA：载波监听多点访问
工作原理：发送前监听。每个站点在发送数据之前要监 听信道上是否有数据在传送。若有，则此站不能发送，需 等待一段时间后重试。 载波监听策略： 非坚持CSMA：一旦监听到信道忙，就不再监听；延 迟一个随机时间后再次监听。 坚持CSMA：监听到信道忙时，仍继续监听，直到信 道空闲。 1-坚持CSMA：一听到信道空闲就立即发送数据 p-坚持CSMA：听到信道空闲时，以概率p发送数据 （以概率1-p延迟一段时间后再发送）
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4.1.1 以太网技术发展


以 太 网 传 输 速 率 从 最 初 3Mbps 发 展 到 目 前 的 10Gbps，传输介质也从同轴电缆发展到双绞线、 光纤、无线。发展过程中，不同的传输速率和介质 有不同的标准。 命名规则：IEEE 802.3 X TYPE-Y
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4.2 以太网相关名词

4.2.3 冲突域、广播域 冲突域（物理分段）：连接在同一导线上的所有工作站的集合，或 者说是同一物理网段上所有节点的集合或以太网上竞争同一带宽的 节点集合。 这个域代表了冲突在其中发生并传播的区域，这个区域可以被认 为是共享段。 在OSI模型中，冲突域被看作是第一层的概念，连接同一冲突域 的设备有Hub，Reperter或者其他进行简单复制信号的设备。 也就是说，用Hub或者Repeater连接的所有节点可以被认为是 在同一个冲突域内，它不会划分冲突域。 广播域：接收同样广播消息的节点的集合。 如：在该集合中的任何一个节点传输一个广播帧，则所有其他能 收到这个帧的节点都被认为是该广播帧的一部分。由于许多设备 都极易产生广播，所以如果不维护，就会消耗大量的带宽，降低 网络的效率。 广播域被认为是OSI中的第二层概念，所以象Hub，交换机等第 一，第二层设备连接的节点被认为都是在同一个广播域。而路由 器，第三层交换机则可以划分广播域，即可以连接不同的广播域。
第四章 局域网技术

本章知识要点：



以太网基础 以太网相关名词 以太网传输介质 以太网设备、安装与调试 无线局域网技术 虚拟专用网
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常见图标


Ethernet Bridge Ethernet switch Router

Bridge
Switch
IEEE802体系结构示意图
802.1D Bridge 802.102.3 802.4 802.5 802.6 802.8 CSMA Token Token DQDB FDDI Ring /CD Bus
LLC
数据链路层
MAC
……
PHY
物理层
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4.2 以太网相关名词
4.2.2 通信模式



单播：主机之间“一对一”的通讯模式，网络中的交换机和路由器对数据只 进行转发不进行复制。如果10个客户机需要相同的数据，则服务器需要逐 一传送，重复10次相同的工作。但由于其能够针对每个客户的及时响应， 所以现在的网页浏览全部都是采用IP单播协议。 广播：主机之间“一对所有”的通讯模式，网络对其中每一台主机发出的信 号都进行无条件复制并转发，所有主机都可以接收到所有信息（不管你是否 需要），由于其不用路径选择，所以其网络成本可以很低廉。有线电视网就 是典型的广播型网络，我们的电视机实际上是接受到所有频道的信号，但只 将一个频道的信号还原成画面。在数据网络中也允许广播的存在，但其被限 制在二层交换机的局域网范围内，禁止广播数据穿过路由器，防止广播数据 影响大面积的主机。 组播：主机之间“一对一组”的通讯模式，也就是加入了同一个组的主机可 以接受到此组内的所有数据，网络中的交换机和路由器只向有需求者复制并 转发其所需数据。主机可以向路由器请求加入或退出某个组，网络中的路由 器和交换机有选择的复制并传输数据，即只将组内数据传输给那些加入组的 主机。这样既能一次将数据传输给多个有需要（加入组）的主机，又能保证 不影响其他不需要（未加入组）的主机的其他通讯。
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4.1.1 以太网技术发展
以太网的发展的主要原因：
开放标准，获得众多服务提供商的支 持 结构简单，管理方便，价格低廉 持续技术改进，满足用户不断增长的 需求 网络可平滑升级，保护用户投资
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4.1.2 MAC地址




无论局域网，还是广域网中的计算机之间的通信，最终都表现为将数据 包从某种形式的链路上的初始结点出发，从一个结点传递到另一个结点， 最终传送到目的结点。数据包在这些结点之间的移动都是由 ARP (Address Resolution Protocol，地址解析协议)负责将IP地址映射到 MAC地址上来完成的。 MAC地址也叫物理地址，也称硬件地址，由网络设备制造商生产时写在 硬件内部。其格式在计算机里是48位（6个字节）二进制代码。而在我 们实际运用中通常以12个16进制数表示，每2个16进制数之间用冒号隔 开。 比如：03:02:3B:0A:8C:6C就是一个MAC地址，其中前6位16进制数 03:02:3B代表网络硬件制造商的编号，它由IEEE（电气与电子工程师协 会）分配，而后3位16进制数0A:8C:6D代表该制造商所制造的某个网络 产品（如网卡）的系列号。MAC地址在不改动的情况下是唯一的。 你可以通过命令查看MAC地址，Windows在运行中输入cmd，回车后，敲 入ipconfig /all，就可以查看本机的ip地址和MAC地址，以16进制格 式显示。Linux系统中，在终端中输入ifconfig，便可以查看MAC地址。
100BaseF
1000BaseT 1000BaseSX 1000BaseLX/LH
千兆以太网GE
802.3z
850nm短波光缆
万兆以太网TE 802.3ae 1310nm长波光缆 1550nm长波光缆
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10GBaseS
10GBaseL 10GBaseE
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4.1.1 以太网技术发展


X对应传输速率：10表示10Mbps，100等~。 TYPE对应 信号传输 方式： BASE表示基 带传输模 式， BROAD表示宽带传输模式。 Y对应传输介质：如，5表示粗同轴电缆，T表示双绞线， F表示光纤，S、SX表示短波长光纤通信技术等。
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4.1.1 以太网技术发展
(4)A复制该帧
信号由终端电阻吸收
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思考:现在的交换式以太网还用CSMA/CD吗？


以太网访问控制用的是CSMA/CD，即载波侦听多点接入/ 冲突检测，是以广播 的方式将数据发送到所有端口； 交换机能主动学习端口所接设备的MAC地址，在获知该端口的MAC 地址后，就 会把传送给目标设备的直接发送到该端口而不是广播出去。 以太网交换机是如何工作的呢？交换机和以太网的工作机理岂不是要相冲突吗？ 之所以有CSMA/CD的存在,是因为在早期的共享式以太网中,双向的传输是在同 一线路上进行的,而以太网是一种共享介质的广播技术,所以同一时间只能有一面 的信号在线路上,即要么A往B发,要么B往A发,如果AB同时发送数据或者线路上 已有信号,那么信号就会发生碰撞,继而影响数据有效传输,为了解决此一问题,才 有了CSMA/CD的技术!! 随着技术的发展,CSMA/CD在最初的以太网中具有的 历史和实践的重要性在慢慢减弱,现在交换式以太网取代了共享式以太网，甚至 于共享式以太网消失.这主要是因为介质和交换技术的发展而造成的. 介质方面: 使用4对线的UTP,传输和接收各自使用一对,可以全双工方式工作,这样,一边只管 发,一边只管收,因此就能够避免碰撞了,光纤方面也可如此!! 交换技术方面:当两 个工作站需要通信时,交换技术在两个站之间建立了一个点到点的虚链路,也叫做 微分段,因此同样也避免了碰撞了!这就是交换机使用的技术. 所以,从上面可以看出,以太网访问控制机制和交换机工作原理并没有相冲突的地 方,只是随着技术的发展,一些不必要的机制就慢慢不要了!!
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Ethernet/802.3操作
每个站点都可以接收到所有来自其他站点的数据 为决定那个站点接收，需要寻址机制来标识目的站点 目的站点将该帧复制，其他站点则丢弃该帧
A B C
终端电阻
A
B
C
A
(1)C 发现总线空闲
A B
A
(2)C发送帧，目的地址为A A
A
C
B
C
(3)B 忽略该帧
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1972年，2.98Mbps ；粗同轴电缆；Xerox。 1980 年，10Mbps， Xerox 、DEC和Intel 1983 年 ， 以 太 网 技 术 （ 802.3 ） 、 令 牌 总 线 （802.4）、令牌环（802.5）共同成为局域网领域 的三大标准 1995年，IEEE802.3u快速以太网标准；100Base-T。 1996年，研制802.3z千兆以太网标准 2002年，IEEE通过了802.3ae万兆以太网标准 2006年，100G以太网标准探讨。