计算机网络教程 教学课件 作者 谢希仁 第05章.ppt

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1、第5章局域网5.1局域网概述5.2传统以太网5.3以太网的MAC层5.4扩展的局域网5.5虚拟局域网5.6高速以太网5.7其他种类的高速局域网5.8无线局域网退出5.1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：（1）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。（2）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。（3）提高了系统的可靠性、可用性和残存性。图5-1(a)是星形网。近年来由于集线器(hub)的出现和双绞线大量用于局域网中，星形以太网以及多级星形结构的

2、以太网获得了非常广泛的应用。图5-1(b)是环形网，最典型的就是令牌环形网(tokenring)，它又称为令牌环。图5-1(c)为总线网，各站直接连在总线上。总线网可使用两种协议。一种是传统以太网使用的CSMA/CD，另一种是令牌传递总线网。图5-1(d)是树形网，它是总线网的变型。媒体共享技术可分为如下两大类：（1）静态划分信道这种划分信道的方法不够灵活，不适合于局域网和某些广播信道的网络使用。（2）动态媒体接入控制它又称为多点接入(multipleaccess)，其特点是信道并非在用户通信时固定分配给用户。这里又分为以下两类：·随机接入，随机接入的特点是所有的用

3、户可随机地发送信息。·受控接入，受控接入的特点是用户不能随机地发送信息而必须服从一定的控制。5.2传统以太网“传统以太网”表示最早进入市场的10Mbit/s速率的以太网。5.2.1以太网的工作原理1．以太网的两个标准局域网的数据链路层拆成两个子层，即逻辑链路控制LLC(LogicalLinkControl)子层和媒体接入控制MAC(MediumAccessControl)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子层来说是都透明的，如图5-2所示。本章介绍的以太网主要都是假定数据链路层只有一个MA

4、C层而不考虑LLC子层。这样做对以太网工作原理的讨论会更加简洁。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(NetworkInterfaceCard)，但现在更多的人愿意使用更为简单的名称“网卡”。网卡和计算机之间的通信则是通过计算机主板上的I/O总线以并行传输方式进行的，如图5-3所示。网卡不是完全自治的单元，通常称为半自治单元。当网卡收到一个有差错的帧时，它就丢弃此帧而不必通知它所插入的计算机。当网卡收到一个正确的帧时，它就使用中断来通知该计算机并交付给网络层。当计算机要发送一个IP数据报时，就由协议栈向下交给网卡组装成帧后发送

5、到局域网。3．CSMA/CD协议以太网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。总线的特点是：当一台计算机发送数据时，总线上的所有计算机都能检测到这个数据。这种通信方式是广播通信。但我们并不总是希望使用广播通信。为了在总线上实现一对一的通信，可以使每一台计算机拥有一个与其他计算机都不同的地址。在发送数据帧时，在帧的首部写明接收站的地址。现在的电子技术可以很容易地做到：仅当数据帧中的目的地址与计算机的地址一致时，该计算机才能接收这个数据帧。计算机对不是发送给自己的数据帧，则一律不接收。图5-4是上述概念的示意图。为了通信的简便，以太网采取了两

6、种方法。第一，采用无连接的工作方式，即不必先建立连接就可以直接发送数据。第二，不要求收到数据的目的站发回确认。不要确认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。因此，以太网提供的服务是不可靠的交付，即尽最大努力的交付。以太网采用的协调方法是使用一种特殊的协议，即CSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection)载波监听多点接入/碰撞检测。下面是CSMA/CD的要点。“多点接入”“载波监听”“碰撞检测”因为电磁波在总线上总是以有限的速率传播的。因此当某个站监听到总线是空闲时，也可能总

7、线并非是空闲的。如图5-5所示的例子可以说明这种情况。显然，在使用CSMA/CD协议时，一个站不可能同时进行发送和接收。因此使用CSMA/CD协议的以太网不可能进行全双工通信而只能进行双向交替通信(半双工通信)。每一个站在自己发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。以太网的这一特点称为发送的不确定性。4．争用期以太网的端到端往返时延2称为争用期(contentionperiod)。争用期又称为碰撞窗口(collisionwindow)。为了使每个站都能尽可能早地知道是否发生了碰撞，以太网还采取一种叫做强化碰撞的措施。这就是当发送数据的站一旦发现发生