《网络工程(第二章).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《网络工程(第二章).ppt（65页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第二章 以太网n以太网的发展n以太网的基本技术n10M以太网n100M快速以太网n1G以太网n以太网交换技术n虚拟局域网n无线局域网n蓝牙技术本本章章主主要要内内容容2.1 以太网的发展n以太网和IEEE 802.3标准n提高发送速率n10Mbpsn100Mbpsn1Gbpsn10Gbpsn交换技术2.2 以太网的基本技术n媒体访问控制技术n数据帧格式n曼彻斯特编码技术2.2.1 媒体访问控制技术（1）nCSMA（Carrier Sense Multiple Access）n1-坚持CSMAn非坚持CSMAnP-坚持CSMAnCD（Collision Detection）2.2.1 媒体访问控
2、制技术（2）n帧间隙时间，帧与帧之间的发送间隔n按后退策略延迟发送n设定基本时间片为“冲突时间”anTr a为冲突时退避等待时间nr=12m内的一个随机值nm是本次发送产生的冲突次数，初始值为0，检测到冲突后加1 n冲突时间ana 2 S/0.7C 2 Tphyn最小帧长LminnLmin R a 2 R（S/0.7C Tphy）n冲突时间的四个作用n检测一次冲突所需的最长时间。即超过了该时间，正在向总线上发送的帧再也不会因遭到冲突而损坏。n确定了帧的“最小帧长度”。n总线上出现的最大帧碎片长度n冲突后帧要重新发送所需的时间延迟计算的基本单位。2.2.1 媒体访问控制技术（3）2.2.1 媒体
3、访问控制技术（4）n帧的发送和接收2.2.2 数据帧格式n以太网数据帧格式（Ethernet-II）n类型值大于等于600H n802.3/802.2数据帧格式 n长度值小于600H2.3 10M以太网n10M以太网的连接技术n集线器n网卡n混合以太网的例子2.3.1 10M以太网的连接种类（1）n以太网命名方式nIEEE 802.3 X TYPE-Y NAME2.3.1 10M以太网的连接种类（2）n粗缆总线连接方式10BASE-5n分接头装置MAUnAUI电缆（15条连接线，D型插口和插头）n站点间在粗缆上的最短间距为2.5米n较粗的电缆和收发器，为网络的安装和维护带来了不方便2.3.1
4、10M以太网的连接种类（3）n细缆总线连接方式10BASE-2nR9-58（50）的细缆nBNC头和T型连接器n不需要外接收发器n总线的两端应连接终端器n网络连接的可靠性差 2.3.1 10M以太网的连接种类（4）n总线以太网组网n中继器：对信号整形放大，延长传送距离 n冲突时间的计算na 2 S/0.7C2 Tphy2 N Tr nTr，中继器延迟时间n5-4-3-2-1中继规则n双绞线连接方式，10BASE-TnIEEE 802.3i标准，用双绞线连接站点和集线器（HUB）构成网络n双绞线，由相互绞合的线对组成，1到6类的六种类型，编号大质量好n双绞线电气性能指标：衰减、近端串扰、阻抗特性
5、、分布电容、直流电阻等n屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）nRJ-45连接器，接线方式n发送和接收n直通连接和交叉连接2.3.1 10M以太网的连接种类（5）双绞线连接方式双绞线连接方式2.3.1 10M以太网的连接种类（6）n光纤连接10BASE-F n光电转换n光发送机和光接收机 补充：补充：中继器中继器 主要功能是对接收到的信号进行再生放大，以延伸网络的传输距离，提供物理层的互联。中继器的功能细分为以下几条：（1）过滤MEI和RFI引起的信号干扰或噪音；（2）放大修整进入的信号，使重新传输更精确（3）对信号重定时；（4）在所有网段上复制信号。集线器是双绞线以太网对网络进行集中管
6、集线器是双绞线以太网对网络进行集中管理的最小单元。集线器是一个共享设备，其实理的最小单元。集线器是一个共享设备，其实质是一个多端口的中继器。质是一个多端口的中继器。集线器在集线器在OSIOSI体系结构模型中处于物理层，体系结构模型中处于物理层，是是LANLAN的接入层设备。的接入层设备。主要用于共享式以太网络的组建，是解决主要用于共享式以太网络的组建，是解决从服务器直接到桌面的最佳，最经济的方案。从服务器直接到桌面的最佳，最经济的方案。2.3.2 集线器集线器（HUB）2.3.2 集线器（1）n星型连接点n共享媒体广播n整形和放大，中继 2.3.2 集线器（2）n连接规则2.3.2集线器类型
7、总线带宽：总线带宽：10 10M M、100M100M和和10/10010/100M M自适应自适应3 3种；种；配置形式配置形式：独立型，模块型和可堆叠型集线器；独立型，模块型和可堆叠型集线器；管理方式：管理方式：智能型（带有智能型（带有CPUCPU，支持简单网络管理协议）支持简单网络管理协议）非智能型非智能型HUBHUB（不支持网络管理，容易形成数不支持网络管理，容易形成数据堵塞）两种；据堵塞）两种；安装方式：安装方式：机架式和桌面式机架式和桌面式 端口数：端口数：8 8口，口，1616口和口和2424口之分。口之分。2.3.2 集线器（3）n集线器类型n独立HUBn堆叠式HUBn机箱式H
8、UB级联（Uplink）和堆叠（Stack）1010Base-T HUBBase-T HUB虽然可以借助层层级联的方式虽然可以借助层层级联的方式来扩充网络，但是缺点是每级联一层，带宽来扩充网络，但是缺点是每级联一层，带宽会相对降低。会相对降低。为了解决这个问题，网络厂商设计了为了解决这个问题，网络厂商设计了“堆叠堆叠式式”的的HUBHUB，用用SCSISCSI电缆将电缆将HUBHUB背部的堆叠模背部的堆叠模块连通，这样的做法使各台块连通，这样的做法使各台HUBHUB均处在同一管均处在同一管理层次（即他们的带宽均一致）。理层次（即他们的带宽均一致）。堆叠式集线器的好处除了更适合网络的扩充堆叠式集
9、线器的好处除了更适合网络的扩充之外，也相对之外，也相对降低了端口成本降低了端口成本，另外，它放，另外，它放置的置的位置集中非常方便管理位置集中非常方便管理。菊花链式堆叠和星型堆叠菊花链堆叠方式星型堆叠方式补充：网桥 网桥也叫桥接器，是连接两个局域网的存储网桥也叫桥接器，是连接两个局域网的存储转发设备，工作在转发设备，工作在OSIOSI的数据链路层。的数据链路层。网桥可以截获所有的网络信息，并读取每个网桥可以截获所有的网络信息，并读取每个帧的目标地址（帧的目标地址（MACMAC地址），以确定帧是否应地址），以确定帧是否应该转发到某一个网段。该转发到某一个网段。网桥最主要的优点是它可以限制传输到某
10、些网桥最主要的优点是它可以限制传输到某些网段的通信量，这一优点被用在网段的通信量，这一优点被用在1010Base5Base5以太以太网中，给工作节点数目较多的网络分段。网中，给工作节点数目较多的网络分段。补充：网桥1 1本地网桥本地网桥 本地网桥直接连接两个距离很近的本地网桥直接连接两个距离很近的LANLAN，将网络分段，提高网络通信效率。本地网将网络分段，提高网络通信效率。本地网桥也可分为内桥和外桥。桥也可分为内桥和外桥。2 2远程桥远程桥 远程网桥用于连接距离较远的网络。远远程网桥用于连接距离较远的网络。远程桥通常还需要使用调制解调器完成远程程桥通常还需要使用调制解调器完成远程连接功能。连
11、接功能。2.3.3 网卡n功能n提供与站点主机的接口电路n数据缓存器的管理n数据链路控制和管理n编码和译码n网络信息的收发 n分类和选择n网络媒体n计算机总线类型n数据传输速率 n安装、配置和测试n需求：生产监测数据的及时反馈n办公楼内安置7个工作站n销售科安置3台工作站n化验室、选煤车间、仪表车间、调度室、主厂房分别安置一台工作站和电子屏动态显示器n办公楼机房内安置一台服务器n办公楼内的工作站和服务器相对集中，站之间的最大距离未超过100米。厂区内其它工作站相对分散，它们之间的最大距离在1公里以上。销售科则远离厂区，距离在1公里以上。2.3.4 混合型以太网的例子（1）n分析n应用对数据传输
12、量和实时性要求不高n传输距离较远n设计n选用10Mbps的总线型和星型结合的混合型以太网拓扑结构n使用10BASE-5粗缆总线方式连接化验室、选煤车间、仪表车间、调度室、主厂房的工作站和办公楼内的HUBn办公楼的7台工作站和服务器以星型方式通过非屏蔽双绞线UTP连接到16口HUB上。销售科的工作站用HUB以星型方式连接，同时用光纤上连办公楼的HUB 2.3.4 混合型以太网的例子（2）2.3.4 混合型以太网的例子（3）2.4 100M快速以太网nIEEE 802.3u n继承10Mbps以太网的媒体访问控制子层nCSMA/CD协议，相同的帧格式及帧大小n快速以太网的结构n自动协商和适应技术n
13、快速以太网组网2.4.1 快速以太网的结构（1）2.4.1 快速以太网的结构（2）n传输速率增大10倍、帧际间隙为原来的十分之一n帧格式、冲突时间（512位时）、最大传输帧（1518字节）、最小传输帧（64字节）、地址长度（6字节）等都不变 2.4.2 自动协商和适应技术n自动协商原理n10BASE-T与100BASE-TX等在编码方式和信号电平上互不兼容 n自动协商逻辑把数据传输速率调节到所有站点都能支持的最快的传输速率n优先级次序：100BASE-T2（高）、100BASE-T4、100BASE-TX和10BASE-T n自适应技术：端口间10Mbps和100Mbps传输速率的自动匹配 n
14、a 2 S/0.7C2 Tphy2 N TrnS 0.35C（Lmin/R2 Tphy2 N Tr）n100BASE-TX用UTP直接连接两个站点，则两站点间的最大距离仍为100米n用UTP通过中继器连接两个站点，则两站点间的中继器最多不能超过两个，站点和中继器的最大距离为100米，中继器之间的最大距离为5米，因此最大跨距为205米。2.4.3 快速以太网组网（1）2.4.3 快速以太网组网（2）n计算机机房2.5 1G以太网nIEEE 802.3z和IEEE 802.3ab n相同的帧格式和帧长度 n1G以太网的结构和分类n1G以太网的连接特点n1000BASE-T的编码技术n帧扩展和帧突发
15、技术n10G以太网2.5.1 1G以太网的结构和分类2.5.2 1G以太网的连接特点n只允许配置一个中继器n1000BASE-LX：n单模光纤或多模光纤n激光波长为1300nmn62.5m和50m多模光纤时，距离范围在2550米n10m单模光纤时，距离范围在25000米n1000BASE-SX：n多模光纤，不支持单模光纤n激光波长为800nmn62.5m多模光纤时，距离范围在2275米n50m多模光纤时，距离范围在2550米n1000BASE-CXn短距离屏蔽铜缆，不符合STP屏蔽双绞线的标准n最大距离是25米n机房内高速设备间的连接，高速主干网的连接，配线架上跳线方式连接n1000BASE-
16、Tn5类非屏蔽双绞线n传输距离100米。2.5.3 1000BASE-T的编码技术 n数字信号处理技术n四对传输线n五个电平信号 n编码8位数据（54 28）n编码/解码方法n卷积编码 2.5.4 帧扩展和帧突发技术 n最短帧长度保持64字节不变，则所允许的媒体长度将影响网络的实用 n最短帧长度保持64字节不变，则所允许的媒体长度将影响网络的实用 n帧扩展技术n帧突发技术2.5.4 帧扩展和帧突发技术 2.5.5 10G以太网n802.3ae万兆光纤以太网 n802.3ak，10GBase-CX4，四对双轴铜线，距离不超过15米n802.3an，10GBase-T技术标准目前尚未制定n进展？2
17、.6 以太网交换技术n共享域和平均带宽n以太网交换原理n全双工以太网交换技术n以太网交换机n交换机组网实例n交换机的配置n交换机配置实例2.6.1以太网交换原理（1）n网桥n侦听每个端口上是否有帧到达。n保存到达帧的源MAC地址以及接收它的端口号n查看接收到的每个帧的目的MAC地址n站缓冲区中存在该MAC地址n源MAC地址和目的MAC所对应的端口相同，则将该帧丢弃n广播MAC地址，或站缓冲区中无此地址，转发该帧到所有其它端口；n网桥阻止一个局域网的报文传输到另外一个局域网中去，让LAN1与LAN2两个局域网同时进行数据传输，从而缩小了冲突域，增加了网络的带宽。2.6.1以太网交换原理（2）n双
18、重链路（冗余链路）n重复数据帧的产生n循环数据帧的产生n广播数据帧的产生n生成树协议（Spanning-Tree Protocol，IEEE 802.1d）n在存在冗余链路的情况下，在网络中标识出一条无环链路，作为工作链路，并临时关闭非工作链路中的网桥端口。n当网络中任何一条链路的状态发生变化时，网桥将根据生成树协议重新计算是否因为链路状态的改变而出现新的回路。n如果工作链路出现了故障导致帧不能通过，生成树协议将重新计算出一条新的无环链路，并打开临时关闭的网桥端口。2.6.1以太网交换原理（3）n交换机的每个端口均可被看成是一个网桥n网桥的一端作为交换机的端口连接独立的网络n高速的背板总线实现
19、各端口之间数据帧的转发n从一个端口接收到帧后，根据帧所包含的目的MAC地址选择目的端口进行转发n交换机维护一个端口地址表，记录每个端口上所连接的网络中的计算机的MAC地址2.6.2全双工以太网交换技术n在一条网络链路上同时进行数据接收和发送 2.6.3 以太网交换机（1）n交换机的工作原理n存储转发交换方式n直通交换方式n交换机的结构n软件交换结构n矩阵交换结构n总线交换结构n共享存储器交换结构2.6.3 以太网交换机（2）n端口地址表的大小n端口的自适应能力n全双工端口n模块的热插拔n流量控制n100Mbps的端口向10Mbps的端口发送报文的速度n多个端口集中访问某个端口n利用缓冲区n丢弃
20、策略n转发延时n超大帧的处理，分割或丢弃n端口的捆绑n交换机的类型n交换端口速度，可以分为10M交换机、100M交换机、1000M交换机n交换机的架构，可以分为单台式交换机、堆叠式交换机、模块式交换机等。n网络构成方式，核心层交换机、汇聚层交换机和接入层交换机。n交换机所完成的功能在OSI参考模型中的层次，第二层（L2）交换机，第三层（L3）交换机，第四层（L4）交换机2.6.3 以太网交换机（3）2.6.4交换机组网实例n某高校校园网中一部分2.6.5交换机的配置n如何访问交换机。n交换机管理基础n交换机的基本配置n交换端口的配置n生成树协议的设置2.7 虚拟局域网VLANnVLAN技术概述
21、 nVLAN的交换方式nVLAN的标准和协议nVLAN的划分方式n交换机中VLAN的配置2.7.1 VLAN技术概述nVLAN技术：利用交换机对帧传输的控制能力，在网络的物理拓扑结构基础上建立多个逻辑网络 nVLAN的作用 n隔离网络广播帧（第二层的广播）n计算机不受物理位置影响n增强了网络的安全性n提高网络性能2.7.2 VLAN的交换方式n端口交换n交换机上的所有端口划分成若干个共享式的互相独立的VLAN n帧交换n每个端口可以被分配给任何VLAN，即在网络系统中形成了若干个VLAN。n端口若接收到一个广播帧，则该帧只能在该端口所属的VLAN中转发到其它端口 2.7.3 VLAN的标准和协
22、议nIEEE 802.10标准n安全性方面的标准，定义了一个单独的协议数据单元，插在MAC的帧头和数据区域之间。可用作VLAN的标识域n基于IEEE 802.10标准的VLAN技术并不完全兼容。nIEEE 802.1Q标准nVLAN互操作性的标准n规定VLAN中MAC帧的格式，制定了诸如帧发送及校验、回路检测、对QoS参数的支持以及对网管系统的支持等。nCisco ISL协议n对IEEE 802.1Q进行补充，提高数据传输效率2.7.4 VLAN的划分方式n基于端口的划分nVLAN被理解为交换机端口的集合nVLAN中的端口可以来自不同的交换机n一个端口上的所有计算机都属于一个VLAN n基于M
23、AC地址的划分nVLAN是一张MAC清单n物理位置移动不改变其VLAN nVLAN成员策略服务器VMPS提供MAC地址到VLAN成员关系的关联 n基于网络层的VLANn相同网络层协议的主机n相同端口上的计算机可属于不同VLAN 2.7.5交换机中VLAN的配置nVLAN集中式管理和非集中式管理n成员端口的管理2.8 无线局域网n数据的无线传输n无线局域网技术和标准n802.11无线局域网的网络结构n802.11的媒体访问协议nETSI BRAN的HiperLAN2无线局域网2.8.1 数据的无线传输n无线电频率的使用分为管制和非管制两种n三个非管制频段：n902-928MHz（UHF ISM）
24、蜂窝移动通信系统n2.4-2.5GHz（S-Band ISM）家用微波炉,802.11无线局域网n802.11的直序频谱扩展技术把整个频段划分成14个频道 2.8.2 无线局域网标准n无线局域网802.11标准n公用的MAC层标准（IEEE802.11）n多个速率和技术各不相同的物理层标准nIEEE802.11，2MbpsnIEEE802.11b，11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps nIEEE802.11a，54Mbps nIEEE802.11g，各种速率（1Mbps54Mbps）2.8.3 802.11WLAN的网络结构(1)nWLAN的四个部件n工作站n接入点APn分发系统n无线介质2.8.3 802.11WLAN的网络结构(2)n基本服务集BSSn点对点直接通讯nInfrastructure 基本服务集IBSSn延伸服务集 ESS2.8.4 802.11的媒体访问协议n分布访问机制DCFn最基本的媒体访问机制，类似于CSMA/CDn集中访问机制PCF n某个控制节点用轮询的方法集中控制其它工作站无竞争地对媒体访问n协议架构