CH4计算机网络局域网
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计算机网络ch04
2024/9/4
第4章 局域网基础
2
4-1 局域网概述
4-1-1 局域网的技术特点
1. 覆盖的地理范围有限，便于组建、维护和发展； 2. 传输速率高、误码率低，具有较高质量的数据传输环
境； 3. 决定局域网性能的主要技术为网络拓扑结构、传输介
质和介质访问控制方法； 4. 网络拓扑结构主要采用总线型、环型和星型拓扑结构
2024/9/4
第4章 局域网基础
25
4-4-2 IEEE802.3物理层标准
选项 传输介质
10BASE-5
10BASE-2
10BASE-T 10BASE-F
50Ω粗同轴电缆 50Ω细同轴电缆 双绞线
光纤
段长（m） 500
段站点数
100
最大网络距离 2.5km
缆线直径
10 mm
连接设备
收发器及电缆
2 长度
46 ～1500
4 字节
…数据… 填充字段 校验和
（1）前导：7字节，“10101010” ，曼彻斯特编码方波，同步； （2）开始标志：1字节，“10101011” ，帧开始； （3）长度：2字节，数据字段的字节数； （4）填充字段： IEEE802.3规定最小帧长为64字节，如不足由
填充字段补充； （5）校验和：4字节。
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第4章 局域网基础
30
4-4-4 高速以太网
3. 万兆位以太网 （1）协议：IEEE802.3ae
① 物理层：光纤（LAN标准、WAN标准 ） ② MAC子层：全双工
2024/9/4
第4章 局域网基础
31
4-5 局域网连网设备
4-5-1 网卡 4-5-2 中继器 4-5-3 集线器 4-5-4 网桥 4-5-5 交换机
计算机通信与网络-ch04 局域网与广域网-贺
UTP 同轴电缆 光缆 802.7 宽带技术 802.8 光纤技术 CSMA /CD 标记 总线 标记 环 MAN V/D综 合LAN 无线 LAN 交换 LAN 802.10 网络安全
802.1 （体系结构），网络互连 802.2
逻辑链路控制（LLC）
5、局域网的四个技术特性
LLC子层看不到 下面的局域网
水泥面 土基 盖土 砖头 沙子 支管外径 20mm 铁管外径 50mm 光纤外径 12.5mm
图 2 铁管套穿支管出地面侧切图
此处预留长度余量 5%
固定弯曲半径 R F
光纤布线注意事项： 2． 施工弯曲半径 R E>=20*Ro=25cm 3． 固定弯曲半径 R F>=10*Ro=12.5cm 4． 拐弯处，预留长度余量 5% 5． 钢绳挂钩间隔：33.3cm 6． 其他施工事项，参见 IBDN 手册
广 州 市 第 XX 中 学 校 园 网 拓 扑 结 构 图
三 号 教 学 楼 SuperStack 3 3300SM*1 SuperStack 3 3300XM*1 二 号 教 学 楼 SuperStack 3 3300SM*1 WEB/DNS 服务器(PDC) HP LH3000 数据库服务器(BDC) HP LH3000
4.2 以太网(Ethernet) 技术
• 以太网拓扑： 总线式局域网 • 媒体访问控制：CSMA/CD • 传统系列标准（规范）
10 Base-5 1983 10Mbps 500m AUI粗缆以太网 10 Base-2 1988 10Mbps 185m BNC细缆以太网 10 Base-T 1990 10Mbps 100m RJ45双绞线以太网 BASE 表示基带传输
802.1 （体系结构），网络互连 802.2
逻辑链路控制（LLC）
5、局域网的四个技术特性
LLC子层看不到 下面的局域网
水泥面 土基 盖土 砖头 沙子 支管外径 20mm 铁管外径 50mm 光纤外径 12.5mm
图 2 铁管套穿支管出地面侧切图
此处预留长度余量 5%
固定弯曲半径 R F
光纤布线注意事项： 2． 施工弯曲半径 R E>=20*Ro=25cm 3． 固定弯曲半径 R F>=10*Ro=12.5cm 4． 拐弯处，预留长度余量 5% 5． 钢绳挂钩间隔：33.3cm 6． 其他施工事项，参见 IBDN 手册
广 州 市 第 XX 中 学 校 园 网 拓 扑 结 构 图
三 号 教 学 楼 SuperStack 3 3300SM*1 SuperStack 3 3300XM*1 二 号 教 学 楼 SuperStack 3 3300SM*1 WEB/DNS 服务器(PDC) HP LH3000 数据库服务器(BDC) HP LH3000
4.2 以太网(Ethernet) 技术
• 以太网拓扑： 总线式局域网 • 媒体访问控制：CSMA/CD • 传统系列标准（规范）
10 Base-5 1983 10Mbps 500m AUI粗缆以太网 10 Base-2 1988 10Mbps 185m BNC细缆以太网 10 Base-T 1990 10Mbps 100m RJ45双绞线以太网 BASE 表示基带传输
CH04局域网详解
CH04局域网详解在当今数字化的时代，网络已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
而局域网（Local Area Network，简称 LAN）作为一种常见的网络类型，在企业、学校、家庭等众多场景中都发挥着重要作用。
接下来，让我们深入了解一下局域网的奥秘。
局域网，简单来说，就是在一个相对较小的地理范围内，如一个办公室、一栋楼或一个校园，将多台计算机及相关设备连接在一起形成的网络。
它使得这些设备能够相互通信、共享资源，从而提高工作效率和信息流通的便利性。
要构建一个局域网，首先需要考虑的是网络拓扑结构。
常见的局域网拓扑结构有总线型、星型和环型。
总线型拓扑结构就像是一条公共汽车线路，各个站点（计算机设备）沿着这条线路连接。
这种结构简单，成本低，但一旦线路出现故障，整个网络就可能瘫痪。
星型拓扑结构则是以一个中心节点（如交换机或集线器）为核心，其他节点都连接到这个核心上。
这种结构易于扩展和管理，某个节点的故障不会影响其他节点的正常运行。
环型拓扑结构中，各个节点依次连接形成一个闭合的环。
数据在环中单向传输，每个节点都要负责转发数据。
虽然这种结构比较稳定，但一旦环中的某个节点出现故障，也会影响整个网络的运行。
在选择拓扑结构时，需要根据实际需求和场景来决定。
比如，对于小型办公室，星型拓扑结构可能是一个不错的选择；而对于一些对可靠性要求较高的场景，可能会采用更复杂的混合拓扑结构。
接下来是传输介质。
局域网中常用的传输介质有双绞线、同轴电缆和光纤。
双绞线是我们最常见的，它由两根相互绝缘的铜导线按照一定的规则绞合在一起。
价格相对较低，适用于短距离传输。
同轴电缆则由内导体、绝缘层、外导体和护套组成，具有较好的抗干扰能力，常用于有线电视网络和早期的局域网。
光纤则是利用光在玻璃或塑料纤维中的全反射原理来传输数据，具有极高的带宽和抗干扰能力，但成本相对较高，主要用于对传输速度和质量要求很高的场合，比如大型企业的数据中心。
有了拓扑结构和传输介质，还需要网络设备来实现数据的传输和交换。
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。
CH4 局域网补充-令牌环网
Ring Repeater States
802.5 MAC Protocol
• • • • • Small frame (token) circulates when idle Station waits for token Changes one bit in token to make it SOF for data frame Append rest of data frame Frame makes round trip and is absorbed by transmitting station • Station then inserts new token when transmission has finished and leading edge of returning frame arrives • Under light loads, some inefficiency • Under heavy loads, round robin
FDDI Operation
FDDI的容量分配
• 802.5中使用的预约优先级策略不适合在FDDI中使用，因 为站通常都在自己发送的帧返回之前释放令牌。 • FDDI标准的目的是提供比802.5更多的网络容量控制，以 满足高速局域网的需求。特别是，FDDI的容量分配机制 还要适应流（stream）和突发（bursty）两种不同的通信 量。 • FDDI定义了两种类型的通信量：同步通信量和异步通信 量。每个站都分配了总容量的一部分（也可能为0），在 这一段时间内发送的帧称为同步帧。所有没有被分配的或 者是分配了但没有使用的容量都可以用来发送附加的帧， 这些帧称为异步帧。
802.5 Physical Layer
• • • • • Data Rate Medium Signaling Max Frame Access Control 4 16 100 UTP,STP,Fiber Differential Manchester 4550 18200 18200 TP or DTR TP or DTR DTR
ch4_LAN
纯ALOHA系统
为了计算纯ALOHA系统的包转送时延，假定完整传递一个 包需要P秒（包括传播时间）；一般来说，传播时间大大 小于包的传输时间。假设所有包（包括重传的包）的到达 符合参数Λ的泊松过程，这样在t秒内到达k 个包的概率： (Λt ) k −Λt Pk (t ) e ,k ≥ 0 = k! 假设G表示P秒内到平均到的包数，显然
为了能够应用CDMA，需要一种特殊的 信号技术——扩频调制。每个站都获得一 个正交码，所有站可以同时通信。和 TDMA 相比，CDMA有下面特点： 1 CDMA具有对抗外部干扰的能力； 2 CDMA不需要同步机制； 3 当站数量上升时，性能逐步下降。
CDMA的特征2
CDMA的转发时延分析
S λ MX ρ 网络吞吐量 = = M XS T=MX + 2(1 − S ) MS M (2 − S ) T= M+ = 2(1 − S ) 2(1 − S )
TDMA
在TDMA网络中，时间被分为很多时隙，用 户使用不同的时隙，也就是时间上有帧结构 。帧中一般包含同步和控制比特。
为了简单，假定每个时隙正好是传送一个 包的时间 X，这样帧的长度恰好是M X。
WAN网络设计的考虑
1 2 3 4 5
网络链路的容量配置； 网络拓扑结构的选择； 路由算法； 拥塞管理； 网络结构和协议等。
LAN网络设计的重点
1 拥塞管理； 2 接入控制； 3 网络结构等。 一般来说，局域网中的各种节点通过一 个共享总线或环等简单结构互通互连， 路由算法不需要。
CDMA
FDMA和TDMA在站点数量少且固定， 同时流量较大的情况下，表现较好。如 果站点数量较多，且不停地变化；另外 流量有比较大的突发性的情况下，两个 系统表现不好。 如果每个站都可以同时使用信道，并且 分配一个正交码，通过正交码来区分不 同的子信道，这样的方式称为CDMA。
CH4 局域网
控制访问
---负载较重时
得发送机会) 预约 (各站先声明有数据
要发送, 然后按预
约顺序发送)
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）
随机接入 受控接入 ，如多点线路探询(polling)，
或轮询。
ALOHA系统*
最早采用争用协议
Mesh
特征：
1.每两个通信的设备间都有一个专用链路。 2.每个设备需要n-1个网络I/O端口。 3.n个设备完全互连需要n(n-1)/2条链路。
优点：
1．可用性好。 2．可靠性好。 3．保密和安全。 4．有利于错误检查和错误隔离。
Mesh
缺点：
1. 链路数、网络I/O端口数太多，每个设备 的安装和配置困难。
不稳定区域：
对于时隙ALOHA，位于G>1的部分。
结论：
时隙 ALOHA 系统的效率比纯 ALOHA 系统 提高了一倍 !
Pure ALOHA vs. Slotted ALOHA*
CSMA
Carrier Sense Multiple Access Protocol 定义：
即所谓“先听后说”。 希望传输的站首先对信道进行监听以确定是否有别
局域网具有如下的一些主要优点：
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。
局域网的拓扑结构
集线器
星形网
总线网
匹配电阻
干线耦合器
环形网
树形网
Fully connected mesh topology
ch4局域网技术
信道。 ALOHA 技术原理(以总线信道为例)：总线上各
站点地位相等，可随机向总线上发送数据帧， 其他站点可同时接收这些信息。 分类：纯ALOHA协议和分槽ALOHA协议
电子商务网络技术
23 哈尔滨金融学院
CSMA/CD介质访问控制
纯ALOHA协议
基本思想：用户有数据要发送时，可以直接发至信道； 然后监听信道看是否产生冲突，若产生冲突，则等待一 段随机的时间重发;
哈尔滨金融学院
CSMA/CD介质访问控制
CSMA/CD接收过程：
电子商务网络技术
31 哈尔滨金融学院
IEEE802.3帧结构
7
1 2 or 6 2 or 6 2 0-1500 0-46 4
先导 开始 目的 源 长度 数据 填充 FCS
电子商务网络技术
若帧的数据部分少于 46字节，使用该字段 达到要求的最短长度
电子商务网络技术
18 哈尔滨金融学院
介质访问控制技术
A
B
C
D
E
电子商务网络技术
A
B
C
碰撞
D
E
19 哈尔滨金融学院
介质访问控制技术
(2) 受控访问技术： 不允许各用户随机访问信道，而是在一定控制
下有序地访问公共信道，以避免出现数据冲突 的现象。
按照控制方式不同，受控访问技术又分为集中 受控访问技术和分散受控访问技术。
32 哈尔滨金融学院
CSMA/CD最先用于总线型LAN(IEEE 802.3标 准)，后来，该标准扩展到星型网和树型网等结 构(IEEE 802.3 扩充标准)。
电子商务网络技术
33 哈尔滨金融学院
CSMA/CD介质访问控制
优点：
站点地位相等，可随机向总线上发送数据帧， 其他站点可同时接收这些信息。 分类：纯ALOHA协议和分槽ALOHA协议
电子商务网络技术
23 哈尔滨金融学院
CSMA/CD介质访问控制
纯ALOHA协议
基本思想：用户有数据要发送时，可以直接发至信道； 然后监听信道看是否产生冲突，若产生冲突，则等待一 段随机的时间重发;
哈尔滨金融学院
CSMA/CD介质访问控制
CSMA/CD接收过程：
电子商务网络技术
31 哈尔滨金融学院
IEEE802.3帧结构
7
1 2 or 6 2 or 6 2 0-1500 0-46 4
先导 开始 目的 源 长度 数据 填充 FCS
电子商务网络技术
若帧的数据部分少于 46字节，使用该字段 达到要求的最短长度
电子商务网络技术
18 哈尔滨金融学院
介质访问控制技术
A
B
C
D
E
电子商务网络技术
A
B
C
碰撞
D
E
19 哈尔滨金融学院
介质访问控制技术
(2) 受控访问技术： 不允许各用户随机访问信道，而是在一定控制
下有序地访问公共信道，以避免出现数据冲突 的现象。
按照控制方式不同，受控访问技术又分为集中 受控访问技术和分散受控访问技术。
32 哈尔滨金融学院
CSMA/CD最先用于总线型LAN(IEEE 802.3标 准)，后来，该标准扩展到星型网和树型网等结 构(IEEE 802.3 扩充标准)。
电子商务网络技术
33 哈尔滨金融学院
CSMA/CD介质访问控制
优点：
[计算机软件及应用]Ch4 局域网_OK
2021/8/20
7
1. ALOHA协议
• ALOHA协议是60年代末夏威夷大学的Norman Abramson及其同事发明的，目的是为了 解决地面无线电广播信道的争用问题。
• ALOHA协议分为纯ALOHA和分槽ALOHA。 • 纯ALOHA协议的基本思想
• 发送方不进行载波侦听，想发送就可以发送；在发送数据过程中进行冲突检测， 检测到冲突，则等待一段随机长时间后重发数据。
2021/8/20
20
帧格式中字段含义（2）
• 类型/长度（Type/Length ）：2字节 • 以太网帧中该字段为类型字段，用于说明数据字段中的数据是哪个协议交下来的。若 值为0x0800，则是IP报文；若值为0x0806，则是ARP报文。 • 802.3帧中，该字段是长度字段，指明数据的字节数。
• 若以太网站点在发送数据过程中检测出冲突，则停止发送数据，并且发出一个4字节的 阻塞（jam）信号加强冲突，以便通知总线上的各站点已经发生冲突。
2021/8/20
15
4. 冲突窗口
2称为冲突窗口，站点在冲突窗口时间内都没有检测到冲突， 才能确定该站点“抓住”了信道。 10Mbps以太网规定冲突窗口为51.2us。 10Mbps粗缆以太网标准规定，两个站点最多可以经过4个中继器 连接5段电缆，每段长度为500米。
• 若该站点一开始侦听信道发现信道忙，就等到下一个时间片继续侦听信道。
2021/8/20
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3. CSMA/CD协议
• （1）首先侦听信道；
• （2）如果信道空闲，立即发送数据并进行冲突 检测；
• （3）如果信道忙，继续侦听信道，直到信道变 为空闲，立即发送数据并进行冲突检测；
• （4）如果在发送数据过程中检测到递机
ch4局域网技术
第4章 计算机局域网
1
电子商务网络技术
哈尔滨金融学院
本章主要内容
局域网的特性、标准以及决定局域网的关键技术
以太网的产生、种类和发展 各种高速网络的种类及技术特点 网络交换的概念以及交换式以太网 虚拟局域网的概念、特点和划分方法 无线局域网的特点 局域网的连接设备及应用
2
4
电子商务网络技术
哈尔滨金融学院
局域网层次结构及标准化模型
OSI参考模型 其他高层 网络层 数据链路层 物理层 逻辑链路控制子层(LLC) 媒体访问控制子层(MAC) 物理层 IEEE 802 LAN参考模型
5
电子商务网络技术
哈尔滨金融学院
局域网层次结构及标准化模型
物理层：物理层负责物理连接管理和在介质上传输比特 流。传输介质接口具有机械特性、电气特性、功能特性 和规程特性。 采用基带信号传输 数据的编码采用曼彻斯特编码
网卡的MAC地址可以认为就是该网卡所在站点的 MAC地址。 高24位 低24位
组织的唯 一表示
电子商务网络技术
可变的，由生产厂家自 10 行分配
哈尔滨金融学院
11
电子商务网络技术
哈尔滨金融学院
IEEE 802标准系列
• • • • • IEEE 802.1 LAN和MAN综述、体系结构、管 理和互连 IEEE 802.2 逻辑链路控制(LLC)协议 IEEE 802.3 IEEE 802.4 IEEE 802.5
8
电子商务网络技术
哈尔滨金融学院
LLC的帧结构
1 1 1/2 长度无限制 单位：字节
DSAP
SSAP
控制
数据
LLC帧和MAC帧的
高层PDU LLC首部 LLC数据 MAC数据 MAC尾部
1
电子商务网络技术
哈尔滨金融学院
本章主要内容
局域网的特性、标准以及决定局域网的关键技术
以太网的产生、种类和发展 各种高速网络的种类及技术特点 网络交换的概念以及交换式以太网 虚拟局域网的概念、特点和划分方法 无线局域网的特点 局域网的连接设备及应用
2
4
电子商务网络技术
哈尔滨金融学院
局域网层次结构及标准化模型
OSI参考模型 其他高层 网络层 数据链路层 物理层 逻辑链路控制子层(LLC) 媒体访问控制子层(MAC) 物理层 IEEE 802 LAN参考模型
5
电子商务网络技术
哈尔滨金融学院
局域网层次结构及标准化模型
物理层：物理层负责物理连接管理和在介质上传输比特 流。传输介质接口具有机械特性、电气特性、功能特性 和规程特性。 采用基带信号传输 数据的编码采用曼彻斯特编码
网卡的MAC地址可以认为就是该网卡所在站点的 MAC地址。 高24位 低24位
组织的唯 一表示
电子商务网络技术
可变的，由生产厂家自 10 行分配
哈尔滨金融学院
11
电子商务网络技术
哈尔滨金融学院
IEEE 802标准系列
• • • • • IEEE 802.1 LAN和MAN综述、体系结构、管 理和互连 IEEE 802.2 逻辑链路控制(LLC)协议 IEEE 802.3 IEEE 802.4 IEEE 802.5
8
电子商务网络技术
哈尔滨金融学院
LLC的帧结构
1 1 1/2 长度无限制 单位：字节
DSAP
SSAP
控制
数据
LLC帧和MAC帧的
高层PDU LLC首部 LLC数据 MAC数据 MAC尾部
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计算机网络
第 4 章 局域网
课件制作人：谢希仁
第 4 章 局域网
4.1 局域网概述 *4.2 传统以太网
4.2.1 以太网的工作原理 4.2.2 传统以太网的连接方法 4.2.3 以太网的信道利用率 *4.3 以太网的 MAC 层 4.3.1 MAC 层的硬件地址 4.3.2 两种不同的 MAC 帧格式
课件制作人：谢希仁
第 4 章 局域网（续）
*4.4 扩展的局域网 4.4.1 在物理层扩展局域网 4.4.2 在数据链路层扩展局域网
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
课件制作人：谢希仁
第 4 章 局域网（续）
*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
4.2.1 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
课件制作人：谢希仁
局域网对 LLC 子层 是透明的
网络层
逻辑链路控制 媒体接入控制
LLC MAC 物理层 站点 1
LLC 子层看不见 下面的局域网
局域网
网络层
LLC MAC
数据 链路层
物理层
站点 2
课件制作人：谢希仁
以后一般不考虑 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。
课件制作人：谢希仁
计算机通过网卡 和局域网进行通信
计算机
高
CPU
速
缓
存
I/O 总线
存储器
网络接口卡 （网卡）
并行通信
至局域网 串行通信
课件制作人：谢希仁
3. 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）
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
4.8 无线局域网 *4.8.1 无线局域网的组成 4.8.2 802.11 标准中的物理层 4.8.3 802 不接受
只有 D 接受 B 发送的数据
B
B向 D 发送数据
C 不接受
D 接受
E 不接受
课件制作人：谢希仁
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。
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：
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。
很多厂商生产的网卡上就仅装有 MAC 协议而没有 LLC 协议。
课件制作人：谢希仁
2. 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。
课件制作人：谢希仁
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
课件制作人：谢希仁
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。
课件制作人：谢希仁
载波监听多点接入/碰撞检测
CSMA/CD
CSMA/CD 表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。
“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方 式连接在一根总线上。
“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先 要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数 据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生 碰撞。
具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。
课件制作人：谢希仁
为了通信的简便 以太网采取了两种重要的措施
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。
课件制作人：谢希仁
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
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）
随机接入 受控接入 ，如多点线路探询(polling)，
或轮询。
课件制作人：谢希仁
4.2 传统以太网
第 4 章 局域网
课件制作人：谢希仁
第 4 章 局域网
4.1 局域网概述 *4.2 传统以太网
4.2.1 以太网的工作原理 4.2.2 传统以太网的连接方法 4.2.3 以太网的信道利用率 *4.3 以太网的 MAC 层 4.3.1 MAC 层的硬件地址 4.3.2 两种不同的 MAC 帧格式
课件制作人：谢希仁
第 4 章 局域网（续）
*4.4 扩展的局域网 4.4.1 在物理层扩展局域网 4.4.2 在数据链路层扩展局域网
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
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第 4 章 局域网（续）
*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
4.2.1 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
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局域网对 LLC 子层 是透明的
网络层
逻辑链路控制 媒体接入控制
LLC MAC 物理层 站点 1
LLC 子层看不见 下面的局域网
局域网
网络层
LLC MAC
数据 链路层
物理层
站点 2
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以后一般不考虑 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。
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计算机通过网卡 和局域网进行通信
计算机
高
CPU
速
缓
存
I/O 总线
存储器
网络接口卡 （网卡）
并行通信
至局域网 串行通信
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3. 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）
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
4.8 无线局域网 *4.8.1 无线局域网的组成 4.8.2 802.11 标准中的物理层 4.8.3 802 不接受
只有 D 接受 B 发送的数据
B
B向 D 发送数据
C 不接受
D 接受
E 不接受
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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。
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：
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。
很多厂商生产的网卡上就仅装有 MAC 协议而没有 LLC 协议。
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2. 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。
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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
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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。
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载波监听多点接入/碰撞检测
CSMA/CD
CSMA/CD 表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。
“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方 式连接在一根总线上。
“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先 要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数 据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生 碰撞。
具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。
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为了通信的简便 以太网采取了两种重要的措施
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。
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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
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）
随机接入 受控接入 ，如多点线路探询(polling)，
或轮询。
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4.2 传统以太网