局域网技术及网络拓扑

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1、第8章局域网技术及网络拓扑基于共享的网络基本的网络拓扑结构流行的局域网技术直接的点对点通信利用远距离通信的方式实现本地网络通信优点缺点共享通信信道多台计算机共享通信介质的网络被用于本地通信，而点对点连接则用于远距离网络和其他的少数特定情况局域网的技术特点（续）1、局域网的拓扑结构拓扑结构是区分局域网类型和特性的一个很重要的因素。不同拓朴形式的局域网中所采用的信号技术、信道接入技术以及所能达到的网络性能，会有很大的差别。因此，在不同应用领域中，熟悉局部网的拓扑特点是选型抉择的重要环节，也是设计与分析局

2、域网的前提。局域网拓扑结构总的特点是：极其简单。用得最多的拓朴形式主要有三种：总线形、环形和星形。网络的拓扑结构（续）网络的拓扑结构（续）一、线形拓扑总线形网络的拓扑结构简单和易于扩充是最突出特点。整个网络的通信信道只是一根电缆或是或光缆，或是同频工作的无线电波辐射；当需要增加节点时，只需在总线上增加一个分支接头，或多设置一个同频电台即可进网。但应看到，由于所有网络业务都归入到一条公共信道的频带中，必然要求信道频带很宽，可实现的数据速率很高。因此，总线的长度和网络覆盖范围必然受到限制。这种网络构型一

3、般用于局部区域网络。网络的拓扑结构（续）二、环形拓扑网络各节点由逐段链路连接成环状构型，构成闭环（Ring）公共信道。环路上的数据流必须单向流动（除非是用复式链路构成双环），每个环接口部件必须保障对数据流的单向转发。任一节点发送的数据都将串行地穿过每个环接口，两节点间的链路连接，是数据的唯一通路。环路的健壮性成为影响网络可靠性的重要因素，而且导致环形网络的工作模式具有许多独特之处。网络的拓扑结构（续）三、星形拓扑星形是树形的特例，可近似地归为同一类，要求有一个中心(或根)节点，而且也是通信子网中唯一

4、的转接节点。所有端节点都有各自的专用线路接入中心节点，形成辐射形网络构型。拓扑本身的中心化特征就决定了这种构型的网络控制往往是集中式的，整个网络的工作往往受它的集中控制。星形网络也具有结构简单，易于建网，易于管理等，但网络通信成本高、通信资源利用率低。中心节点的故障会直接造成整个网络的瘫痪。局域网的技术特点（续）2、局域网的传输介质适用于局域网的介质种类比较多，例如：双绞线，同轴电缆，光缆，以及地面无线电信道等，其中主要是有线信道。介质种类信噪比等级最高数据速率(Mbps)最大传输距离连接复杂度费用

5、双绞线基带同轴电缆宽带同轴电缆光缆低中中高1—10010—2050—30010—几千100米—2公里1—2公里1—10几公里几公里低中-中+高很低中-中-高局域网的技术特点（续）3、局域网的信道接入控制信道接入控制(Medium-AccessControl)，包含了两方面的技术：(1)根据进网业务的不同特征，自动地确定网络中每个节点（工作站）能够将数据单元发送到信道上去的特定时刻；(2)根据信道中的业务流量情况，自动和恰当地控制对信道资源的利用。“接入”之意是指“取得对信道的占有权”。局域网中获得应

6、用的信道接入控制方式可归纳为如下三大类：(1)固定接入类；(2)集中控制接入类；(3)分布控制接入类。局域网的IEEE802标准1、IEEE802标准系列IEEE802的LAN标准遵循OSI参考模型的原则，根据局域望的技术特点，有针对性地描述了它的物理层和数据链路层的功能以及与更高层的接口服务等。如下图所示。局域网的IEEE802标准（续）我们从它的标准系列图可以看出IEEE802的LAN模型的重要特点，如下图所示：以太网的历史与现状历史现状以太网传输与曼彻斯特编码以太网曼彻斯特编码图示。从正电压到

7、零的变化编码成0值，从零到正电压的变化编码成1值以太网上的共享以太网是多台计算机共享一个传输介质的总线网络。当一台计算机向另一台计算机传输一个帧时，其他计算机必须等待。ALOHA技术CSMA技术源于ALOHA技术——一条公共的广播信道由所有网络节点完全随机地使用，哪一个节点都可随意地发送，而不管其它节点和信道的状况。所以ALOHA是完全随机、分布控制的介质接入方法。ALOHA技术（续）“完全随机发送”是P-ALOHA，“按时隙约束发送”是S-ALOHA。它们的吞吐性能如下图：1/2e1/eCSMA技

8、术ALOHA这种控制策略存在严重的盲目性。因此，即使是稍有改进的时隙ALOHA，其最大吞吐率也只能达到约0.368。若要进一步提高系统吞吐率，还应进一步设法减少节点间的发送冲突的概率。为了减少发送策略的盲目性，可以在发送之前进行“载波监测”来确定信道忙闲状态然后再决定帧发送与否。这就是所谓的CSMA（载波监测多址接入）方法。CSMA技术（续）一、CSMA原理任一个网络节点在它有帧欲发送之前，先监测一下广播信道中是否存在别个节点正在发送帧的载波信号。如果监测到这种信号，