主要內(nèi)容:1、局域網(wǎng)定義和特性
2、各種流行的局域網(wǎng)技術(shù)
3、高速局域網(wǎng)技術(shù)
4、基于交換的局域網(wǎng)技術(shù)
5、無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)及城域網(wǎng)技術(shù)
一、局域網(wǎng)定義和特性
局域網(wǎng)(Local Area Network)即LAN:將小區(qū)域內(nèi)的各種通信設(shè)備互聯(lián)在一起的通信網(wǎng)絡(luò)。
1、局域網(wǎng)三個(gè)特性:(1)高數(shù)據(jù)速率在0.1-100Mbps(2)短距離0.1-25Km(3)低誤碼率10-8-10-11。
2、決定局域網(wǎng)特性的三個(gè)技術(shù):(1)用以傳輸數(shù)據(jù)的介質(zhì)(2)用以連接各種設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(3)用以共享資源的介質(zhì)控制方法。
3、設(shè)計(jì)一個(gè)好的介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議三個(gè)基本目標(biāo):(1)協(xié)議要簡(jiǎn)單(2)獲得有效的通道利用率(3)對(duì)網(wǎng)上各站點(diǎn)用戶的公平合理。
二、以太網(wǎng)Ethernet IEEE802.3
以太網(wǎng)是一種總路線型局域網(wǎng),采用載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)CSMA/CD介質(zhì)訪問(wèn)控制方法。
1、載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)
CSMA的控制方案:(1)一個(gè)站要發(fā)送,首先需要監(jiān)聽(tīng)總線,以決定介質(zhì)上是否存在其他站的發(fā)送信號(hào)。(2)如果介質(zhì)是空閑的,則可以發(fā)送。(3)如果介質(zhì)忙,則等待一段間隔后再重試。
堅(jiān)持退避算法:
(1)非堅(jiān)持CSMA:假如介質(zhì)是空閑的,則發(fā)送;假如介質(zhì)是忙的,等待一段時(shí)間,重復(fù)第一步。利用隨機(jī)的重傳時(shí)間來(lái)減少?zèng)_突的概率,缺點(diǎn):是即使有幾個(gè)站有數(shù)據(jù)發(fā)送,介質(zhì)仍然可能牌空閑狀態(tài),介質(zhì)的利用率較低。
(2)1-堅(jiān)持CSMA:假如介質(zhì)是空閑的,則發(fā)送;假如介質(zhì)是忙的,繼續(xù)監(jiān)聽(tīng),直到介質(zhì)空閑,立即發(fā)送;假如沖突發(fā)生,則等待一段隨機(jī)時(shí)間,重復(fù)第一步。缺點(diǎn):假如有兩個(gè)或兩個(gè)以上的站點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送,沖突就不可避免的。
(3)P-堅(jiān)持CSMA:假如介質(zhì)是空閑的,則以P的概率發(fā)送,而以(1-P)的概率延遲一個(gè)時(shí)間單位,時(shí)間單位等于最大的傳播延遲時(shí)間;假如介質(zhì)是忙的,繼續(xù)監(jiān)聽(tīng),直到介質(zhì)空閑,重復(fù)第一步;假如發(fā)送被延遲一個(gè)時(shí)間單位,則重復(fù)第一步。
2、載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)
這種協(xié)議廣泛運(yùn)用在局域網(wǎng)內(nèi),每個(gè)幀發(fā)送期間,同時(shí)有檢測(cè)沖突的能力,一旦檢測(cè)到?jīng)_突,就立即停止發(fā)送,并向總線上發(fā)一串阻塞信號(hào),通知總線上各站沖突已經(jīng)發(fā)生,這樣通道的容量不致因白白傳送已經(jīng)損壞的幀而浪費(fèi)。
沖突檢測(cè)的時(shí)間:對(duì)基帶總線,等于任意兩個(gè)站之間最大的傳播延遲的兩倍;對(duì)于寬帶總線,沖突檢測(cè)時(shí)間等于任意兩個(gè)站之間最大傳播延遲時(shí)間的四倍。
3、二進(jìn)制退避算法:
(1)對(duì)每個(gè)幀,當(dāng)?shù)谝淮伟l(fā)生沖突時(shí),設(shè)置參量為L(zhǎng)=2;
(2)退避間隔取1-L個(gè)時(shí)間片中的一個(gè)隨機(jī)數(shù),1個(gè)時(shí)間片等于2a;
(3)當(dāng)幀重復(fù)發(fā)生一次沖突時(shí),則將參量L加倍;
(4)設(shè)置一個(gè)最大重傳次數(shù),則不再重傳,并報(bào)告出錯(cuò)。
LLC為服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)通信定義了兩種操作:Ⅰ型操作,LLC間交換PDU不需要建立數(shù)據(jù)鏈路連接,這些PDU不被確認(rèn),也沒(méi)有流量控制和差錯(cuò)恢復(fù)。
、蛐筒僮鳎瑑蓚(gè)LLC間交換帶信息的PDU之間,必須先建立數(shù)據(jù)鏈路連接,正常的通信包括,從源LLC到目的LLC發(fā)送帶有信息的PDU,它由相反方向上的PDU所確認(rèn)。
LLC的類(lèi)型:第1類(lèi)型,LLC只支持Ⅰ型操作;第2類(lèi)型,LLC既支持Ⅰ型操作,也支持Ⅱ型操作。
6、LLC協(xié)議的元素
控制字段的三種格式:帶編號(hào)的信息幀傳輸、帶編號(hào)的監(jiān)視幀傳輸、無(wú)編號(hào)控制傳輸、無(wú)編號(hào)信息傳輸。
帶編號(hào)的信息幀傳輸和帶編號(hào)的監(jiān)視幀傳輸只能用于Ⅱ型操作。
無(wú)編號(hào)控制傳輸和無(wú)編號(hào)信息傳輸可用于Ⅰ型或Ⅱ型操作,但不能同時(shí)用。
信息幀用來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù),監(jiān)視幀用來(lái)作回答響應(yīng)和流控。
六、CSMA/CD介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議
1、MAC服務(wù)規(guī)范三種原語(yǔ)
MA-DATA.request 、MA-DATA.indication、MA-DATA.confirm
2、介質(zhì)訪問(wèn)控制的幀結(jié)構(gòu)
CSMA/CD的MAC幀由8個(gè)字段組成:前導(dǎo)碼;幀起始定界符SFD;幀的源和目的地址DA、SA;表示信息字段長(zhǎng)度的字段;邏輯連接控制幀LLC;填充的字段PAD;幀檢驗(yàn)序列字段FCS。
前導(dǎo)碼:包含7個(gè)字節(jié),每個(gè)字節(jié)為10101010,它用于使PLS電路和收到的幀定時(shí)達(dá)到穩(wěn)態(tài)同步。
幀起始定界符:字段是10101011序列,它緊跟在前導(dǎo)碼后,表示一幅幀的開(kāi)始。幀檢驗(yàn)序列:發(fā)送和接收算法兩者都使用循環(huán)冗余檢驗(yàn)(CRC)來(lái)產(chǎn)生FCS字段的CRC值。
3、介質(zhì)訪問(wèn)控制方法
IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)提供了介質(zhì)訪問(wèn)控制子層的功能說(shuō)明,有兩個(gè)主要的功能:數(shù)據(jù)封裝(發(fā)送和接收),完成成幀(幀定界、幀同步)、編址(源和目的地址處理)、差錯(cuò)檢測(cè)(物理介質(zhì)傳輸差錯(cuò)的檢測(cè));介質(zhì)訪問(wèn)管理,完成介質(zhì)分配避免沖突和解決爭(zhēng)用處理沖突。
七、標(biāo)記環(huán)介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議
標(biāo)記環(huán)局域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)包括四個(gè)部分:邏輯鏈路控制LLC、介質(zhì)訪問(wèn)控制MAC、物理層PHY和傳輸介質(zhì)。
1、IEEE802.5規(guī)定了后面三個(gè)部分的標(biāo)準(zhǔn)。LLC和MAC等效于OSI的第二層(數(shù)據(jù)鏈路層),PHY相當(dāng)于OSI的第一層(物理層)。LLC使用MAC子層的服務(wù),提供網(wǎng)絡(luò)層的服務(wù),MAC控制介質(zhì)訪問(wèn),PHY負(fù)責(zé)和物理介質(zhì)接口。
2、介質(zhì)訪問(wèn)控制幀結(jié)構(gòu)
標(biāo)記環(huán)有兩個(gè)基本格式:標(biāo)記和幀。在IEEE802.5中幀的傳輸是從最高位開(kāi)始一位一位發(fā)送,而IEEE802.3和IEEE802.4正好相反,幀的傳輸是從最低位開(kāi)始一位一位發(fā)送的,這一點(diǎn)對(duì)于不同協(xié)議的局域網(wǎng)互連時(shí)要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
3、介質(zhì)訪問(wèn)控制方法
(1)幀發(fā)送:對(duì)環(huán)中物理介質(zhì)的訪問(wèn)系采用沿環(huán)傳遞一個(gè)標(biāo)記的方法來(lái)控制。取得標(biāo)記的站具有發(fā)送一幀或一系列幀的機(jī)會(huì)。
(2)標(biāo)記發(fā)送:在完成幀發(fā)送后,該站就要查看本站地址是否在SA字段中返回,若未查看到,則該站就發(fā)送填充,否則就發(fā)送標(biāo)記。標(biāo)記發(fā)送后,該站仍留在發(fā)送狀態(tài),起到該站發(fā)送的所有的幀從環(huán)上移去為止。
(3)幀接收:若幀的類(lèi)型比特表示為MAC幀,則控制比特由環(huán)上所有的站進(jìn)行解釋。如果幀的DA字段與站的單地址、相關(guān)組地址或廣播地址匹配,則把FC、DA、SA、INFO以及FS字段拷貝入接收緩沖區(qū)中,并隨后轉(zhuǎn)送至適當(dāng)子層。
(4)優(yōu)先權(quán)操作:訪問(wèn)控制字段中的優(yōu)先權(quán)比特PPP和預(yù)約比特RRR配合工作,使環(huán)中服務(wù)優(yōu)先權(quán)與環(huán)上準(zhǔn)備發(fā)送的PDU最高優(yōu)先級(jí)匹配。
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