计算机网络技术：第三讲 局域网简介

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1、计算机网络技术第三讲Route/Switch Processor RouterSwitchHubBridgeFirewallATM/FastGb EtherswitchInternet图示简介图示简介l课程重点：课程重点：OSI七层参考模型的相关知识，IP规划，CSMA/CD工作原理，局域网拓扑结构l掌握：掌握：局域网的基本概念 l一、局域网的特点：IEEE协会定义：局域网是专用的，由单一组织机构所使用。局域网特点（1）地理范围有限。（2）通信速率高。（3）可采用多种通信介质。（4）可靠性较高。一般说来，决定局域网特性的主要技术有三个方面：（1）局域网的拓扑结构。（2）用以共享媒体的介质访问控

2、制方法 （3）用以传输数据的介质。由局域网本身的特点决定局域网具有以下优点：（1）能够方便地共享网内资源，包括主机、外部设备、软件、数据；（2）便于系统扩展；（3）提高了系统的可靠性、可用性、可维护性；（4）各设备位置可以灵活地调整和改变；（5）有较快的响应速度（数据传输率较高）二、局域网的应用二、局域网的应用计算机局域网所具有的这些优点决定了它在社会各个领域有着广泛的应用，它可以用于办公自动化、工业生产自动化、企业管理信息系统、生产过程实时控制、军事指挥和控制系统、辅助教学系统、医疗管理系统、银行系统、软件开发系统和商业系统等方面，其中主要作用如下：1.办公自动化 2.工业生产自动化 3.应

3、用于教育领域 4.计算机协同工作技术三、局域网按拓扑结构分类三、局域网按拓扑结构分类总线形 星形 环形 网型服务器服务器工作站工作站工作站工作站工作站打印机打印机集线器服务器服务器工作站工作站打印机打印机工作站工作站工作站工作站工作站四、局域网的组成四、局域网的组成1、服务器、服务器网络使用一个专门的结点共享外围设备，该结点为网上所有的用户所共知，具有固定的地址，并为网上用户提供服务。这种提供服务的结点称为服务器（Server）。常见的服务器类型有以下几种。1.文件服务器给用户提供了操作系统中文件系统的各种功能。2.打印服务器接有打印机，提供网络打印。3.终端服务器又称为终端集中器，终端到其他

4、结点之间的通信都通过终端集中器。2、工作站、工作站工作站又称为客户机。工作站是指当一台计算机连接到局域网上时，这台计算机就成为局域网的一个工作站。工作站与服务器不同，服务器是为网络上许多网络用户提供服务以共享它的资源，而工作站仅对操作该工作站的用户提供服务。工作站是用户和网络的接口设备，用户通过它可以与网络交换信息，共享网络资源。工作站通过网卡、通信介质以及通信设备连接到网络服务器。现在的工作站都用具有一定处理能力的PC（个人计算机）机来承担。3、网卡、网卡l网络适配器NIC（Network Interface Card）也就是俗称的网卡。网卡是构成计算机局域网络系统中最基本的、最重要的和必不

5、可少的连接设备，计算机主要通过网卡接入局域网络。网卡一方面负责接收网络上传过来的数据包，解包后，将数据通过主板上的总线传输给本地计算机；另一方面它将本地计算机上的数据打包后送入网络。网卡和计算机的连接是通过总线扩展槽，根据连接的扩展槽不同，可将网卡进行分类。一般分为ISA总线网卡和PCI总线网卡。五、通信协议五、通信协议1 1、协议协议 国际互连网络叫做信息高速公路，要想国际互连网络叫做信息高速公路，要想在上面实现共享资源、交换信息，必须遵循一在上面实现共享资源、交换信息，必须遵循一些事先制定好的规则标准，这就是协议。些事先制定好的规则标准，这就是协议。我是中国人我来自美国我是英国人我是法国人

6、我是俄罗斯人协议就是计算机网络中实体之间有关通信规则约定的集合。协议就是计算机网络中实体之间有关通信规则约定的集合。Internet 协议有三个要素，即：协议有三个要素，即：语法（语法（SyntaxSyntax）：定义数据的结构或者格式）：定义数据的结构或者格式等；等；语义（语义（SemanticsSemantics）：定义每一部分比特流的含义等）：定义每一部分比特流的含义等 时序（时序（TimingTiming）：何时发送数据以及数据传输速率。）：何时发送数据以及数据传输速率。试分析：试分析：l某个数据长度共计64比特，前8个比特为发送地址，接下来8个比特为接收地址，余下的为报文。在发送时采

7、用100M的线路发送，这是协议三要素中哪些要素定义的内容？面向连接面向连接六、六、OSI模型模型应用层物理层 数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层物理层 数据链路层网络层传输层会话层表示层物理层 数据链路层网络层物理层 数据链路层网络层物理层 数据链路层网络层发送进程接收进程应用层协议表示层协议会话层协议会话层协议主机A主机B路由器路由器路由器通信子网物理介质物理介质图2-3 OSI参考模型示意图数据数据段数据包数据帧数据位1、物理层 物理层并不是指物理传输介质物理层并不是指物理传输介质，它是介于数据链路层和物理传输介质之间的一层，是OSI参考模型的最底层，起着数据链路层到物理传输介质之间

8、的逻辑接口的作用。物理层的主要功能是实现通信结物理层的主要功能是实现通信结点之间点之间的物理连接，在物理传输介质上传输，非结构化的接，在物理传输介质上传输，非结构化的“0 0”和和“1 1”二进制比特流二进制比特流。2、数据链路层 数据链路层的主要功能是在物理层提供的比特服务基础上，在相邻结点之间提供简单的通信链路，传输以帧为单位的数据，同时它还负责数据链路的流量控制、差错控制。3、网络层、网络层网络层（Network Layer）的核心任务就是控制通信子网的运行。具体说是进行路由选择、拥塞控制和网络互连。它可以为传输层提供面向连接的网络服务及无连接的网络服务。4、传输层传输层（Transpo

9、rt Layer）的任务是向用户提供可靠的、透明的端到端的数据传输，以及差错控制和流量控制机制。由于它的存在，网络硬件技术的任何变化对高层都是不可见的，也就是说会话层、表示层、应用层的设计不必考虑低层硬件细节，因此传输层的作用十分重要。5、会话层会话层,表示层和应用层表示层和应用层 会话层的功能：在不同的机器之间提供会话进程的通信。如建立、管理和拆除会话进程。与传输层的进程通信不同的是它还提供了许多增值服务，如：交互式对话管理，允许一路交互、两路交换和两路同时会话，类似于数据通信里的单工、半双工和全双工方式；管理用户登录远程分时系统；在两机器之间传输文件，进行同步控制等。l 表示层的功能：处理

10、通信进程之间交换数据的表示方法，包括语法转换、数据格式的转换、加密与解密、压缩与解压缩等。l 应用层的功能：负责管理应用程序之间的通信。应用层为用户提供最直接的服务，包括虚拟终端、文件传输、事务处理、网络管理等大量的网络协议。七、数据传输过程七、数据传输过程应用层物理层 数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层物理层 数据链路层网络层传输层会话层表示层发送进程接收进程比特(PPDU)数据帧(DPDU)数据分组(NPDU)TPDUSPDUPPDUAPDU交换数据单元名称主机A主机B数据数据数据数据数据数据数据T2H2H3用户数据H7H6H5H4实际数据传输路线图2-4 OSI参考模型中的数据传输

11、八、八、TCP/IP模型模型1、网络接口层 网络接口层（Host-to-network Layer），也有翻译成主机网络层的。在TCP/IP参考模型中并没有详细定义这一层的功能，只是指出通信主机必须采用某种协议连接到网络上，并且能够传输网络数据分组。具体使用那种协议，在本层里并没有规定。实际上根据主机与网络拓扑结构的不同，局域网基本上采用了802系列的协议，如802.3以太网协议、802.5令牌环网协议；广域网较常采用的协议有帧中继、X.25等。2、互联层 互连层（Internet Layer）的主要功能是负责在互连网上传输数据分组。互连层与OSI参考模型的网络层相对应，相当于OSI参考模型中

12、网络层的无连接网络服务。互连层是TCP/IP参考模型中最重要的一层，它是通信的枢纽：从要由它来选择继续传给其他网络结点或是直接交给传输层l 对从，要负责按照数据分组的格式填充报头，选择发送路径，并交由相应的线路发送出去。3、传输层、传输层传输层（Transport Layer）的主要功能是负责端到端的对等实体之间进行通信。它与OSI参考模型的传输层功能类似，也对高层屏蔽了低层网络的实现细节，同时它真正实现了源主机到目的主机的端到端的通信。TCP/IP参考模型的传输层完全是建立在包交换通信子网基础之上的。4、应用层、应用层是TCP/IP协议族的最高层。它包含了所有OSI参考模型中会话层、表示层和

13、应用层这些的高层的协议的功能。到目前为止，互连网络上将建的应用层协议有下面几种：l 电子邮件协议（SMTP），负责互联网中电子邮件的传递。l 超文本传输协议（HTTP），提供WWW服务。l 网络终端协议（TELNET），实现远程登录功能，我们常用的电子公告牌系 统BBS使用的就是这个协议。l 文件传输协议（FTP），用于交互式文件传输，下载软件就是使用这个协议。l 网络新闻传输协议（NNTP），为用户提供新闻订阅功能，它是网上特殊的 一种功能强大的新闻工具，每个用户既是读者又是作者。l DNS，负责机器名字到IP地址的转换l SNMP，负责网络管理九、九、OSI与与TCP/IP的关系的关系应用

14、层物理层 数据链路层网络层传输层会话层表示层图2-5 OSI参考模型与TCP/IP参考模型OSI参考模型TCP/IP参考模型应用层网络接口层互连层传输层FTPFTPE-MAILE-MAILWWWWWWSMTPSMTPTELNETTELNETHTTPHTTPTFTPTFTPTCPTCPUDPUDPIPIPICMPICMPARPARPRARPRARPHardwareHardwareInterfaceInterfaceOSI 与与TCP/IP应用协议关系应用协议关系OSI 5-7层OSI 4层OSI 3层OSI 1-2层TCP/IP 4层TCP/IP 3层TCP/IP 2层TCP/IP 1层TCP/

15、IP传输层和应用层传输层和应用层TCP/IP Transport and Application Layer 传输层的必要性和功能传输层的必要性和功能l必要性网络层的分组传输是不可靠的。无法了解数据到达终点的时间无法了解数据未达终点的状态。有必要增强网络层提供服务的服务质量。l功能为应用进程提供端到端的连接服务。l建立连接l数据传输l释放连接流量控制和差错控制一些基本概念一些基本概念l传输服务传输层实体利用网络层提供的服务向高层提供有效、可靠和价格合理的服务。传输层提供两种服务：面向连接的传输服务和无连接的传输服务。l传输实体(transport entity)：完成传输层功能对等通信实体的硬

16、软件。l利用网络提供的点到点的分组传输服务向高层提供端到端的传输服务。拆除连接方式有两种l不对称方式：任何一方都可以关闭双向连接；l对称方式：每个方向的连接单独关闭，双方都执行DISCONNECT才能关闭整条连接。传输协议的基本要素传输协议的基本要素l寻址(Addressing)l定义传输服务访问点TSAP(Transport Service Access Point)，将应用进程与这些TSAP相连。l在Internet中，TSAP为(IP address,local port)。l传输连接的概念l面向应用层需要传输服务的进程，在两个传输用户之间建立逻辑连接，承认对方是自己的传输连接端点。现象

17、为内部表现为一些缓冲区和一组协议机制，外部表现为高可靠性。l网络可能丢失、重复包，特别是延迟重复包的存在，导致传输层建立连接的复杂性；l解决延迟重复包的关键是丢弃过时的包。流量控制流量控制由于计算机的处理速度不同，在传输过程中传输层调整传输速度会话的建立会话的建立释放连接释放连接l两种释放连接的方法非对称式：发送释放请求后单方面地终止连接，存在丢失数据的危险；对称式：各自独立地发出释放连接请求，收到对方的释放确认后才可以释放连接。l但是在实际的通信过程中，使用三次握手+定时器的方法释放连接在绝大多数情况下是成功的。DoS（拒绝服务攻击）（拒绝服务攻击）DoS-Denial of service

18、，利用三次握手的攻击。过程：当客户端要与服务器进行连接前，要进行三次握手。首先客户端先发出请求，服务端回复请求，攻击就在这个时候产生的，客户端不做第三次握手，而是重新建立一个连接请求，服务器端一直保持这个回话，等待客户端的连接。这样客户端大量建立没有第三次握手的连接，导致服务器系统资源占用过高，Down机。TCP和和UDP的比较的比较lTCP在端用户的应用之间提供了一条虚电路。lTCP具有如下的特点：面向连接可靠的可将发出的报文(message)分成段(segment)在目的节点重组(reassemble)报文(message)若没有收到则重传(re-send)由接收到的分段(segment)

19、重组成报文(message)应用层应用层l与用户最接近的一层，为用户提供网络接口lDNS服务lFTP和TFTP服务lURLlSMTPlSNMPlTelnet应用程序的实现结构应用程序的实现结构l非对称的客户/服务器模式客户端确定如何请求服务服务器决定何时和如何提供服务l对称的对等模式应用进程的地位和作用平等例如：视频会议系统。l目前应用最多的是客户/服务器模式。课程回顾课程回顾l重点掌握：l1、局域网的拓扑结构l2、协议的概念l3、OSI层次的组成和作用l4、TCP/IP协议的组成和各层的作用l5、TCP/IP传输层和应用层的功能十、十、IP地址地址IP地址地址lIP地址由32Bit组成l点分

20、十进制法将原有32Bit，分为每8Bit一组，每组间用“.”连接，并将每组二进制数转换成10进制数来记忆lIP地址分为网络号和主机号，路由器所连接的网段要占用一个IP地址IP地址地址l为了实现Internet上不同计算机之间的通信，每台计算机都必须有一个不与其它计算机重复的地址，IP地址就是可以唯一标识主机的地址。lIP地址是一个网络编码，它即可以是一个 主机（服务器、客户机）的地址，也可以是路由器一个端口的地址。即IP地址确定的是网络中的一个连接。lIP地址是数字型的，32位(32bit)，由4个 8位的二进制数组成，每8位之间用圆点隔开。由于二进制数不利于记忆，通常转换成十进制数表示，其取

21、值范围为0255。l二进制&十进制l计算机会自动进行两者之间的转换十进制十进制 166.111.4.80=二进制二进制 10100110.01101111.00000100.01010000二进制二进制 1010 01100110 11110000 01000101 0000十进制十进制 166.111.4.80IP地址的两种表示法地址的两种表示法IP地址的含义地址的含义lIP地址由两个部分组成：网络标识（netid）和主机标识（hostid）。网络标识用于区分不同的网络，主机标识用于在一个网络中区分主机lIP地址被分成了A、B、C、D、E五类，每个类别的网络标识和主机标识各有规则。ABCDE

22、A类16,777,216个/每网络B类65,535个/每网络C类254个/每网络127.X.X.X为本地环回地址，用来测试TCP/IP协议与网卡的绑定IP地址地址 之之 A类地址类地址l第一个8位组为网络标识，其余三个8位组为主机标识。l第一个8位组的首位为0，其余7位表示网络表示。全0表示本地网络，全1保留诊断用。具有A类地址特征的有效网络地址为 1127，全世界只有128个A类网络，l每个A类网络最多可以拥有224个IP地址，适用于大型网络。IP地址地址 之之 B类地址类地址lB类地址中的第一、二个8位组为网络标识，第三、四个8位组用于主机标识。l第一个8位组的前二位为10，具有B类地址特

23、征的网络总数为214，每个网络中的IP地址可达到216 。l第一个8位组的取值范围为128191。l适用于中等规模的网络。IP地址地址 之之 C类地址类地址lC类地址中的前三个8位组是网络标识，第四个8位组位主机标识。l第一个8位组的前三位为110，其余5位和第二、三个8位组共21位表示网络，具有C类地址特征的网络总数为221 。每个网络中可拥有256 个IP地址。l第一个8位组的取值范围为192223。lC类地址适用于主机量较少的网络中。IP地址地址 之之 D、E类地址类地址lD类地址用于组播通信地址，其第一个8位组的最高四位等于1110，取值范围为 224 239，用于标识组播通信地址，后

24、28位用于区分不同的组播组。lE类地址的第一个8位组的最高五位等于 11110，其取值范围为240255，此类地址作为未来地址而被保留。l目前，具体的网络只能分配到A类、B类、C类地址中的一种。特殊用途的特殊用途的IP地址地址l网络地址l主机标识位全部为零的地址从不分配给单个主机，而是作为网络本身的标识。l例如：主机 212.111.44.136所在网络的网络地址为 212.111.44.0。l直接广播地址l主机标识位全部为壹的地址从不分配给单个主机，而是作为同网络的广播地址。l例如：主机 212.111.44.136所在网络的广播地址为 212.111.44.255。l有限广播地址(255.

25、255.255.255)l在未知本网情况下用于本网广播。公共地址和私有地址公共地址和私有地址l计算机要通讯必须有IP地址l公共地址是指在Internet上通讯的地址l私有地址不可以在Internet上通讯，可以用于局域网l为了解决公共地址不足的现状，路由器之间的背靠背连接可以使用私有地址IPv4 的特性的特性l提供全网络统一、有效的地址模式l屏蔽不同物理网络的地址差异l为IP层的“尽力传递”提供基础l地址结构对应的网络层次结构l用IPv4的编码方式总共有IP地址232个（4294967296），而可以在Internet上使用的地址只有大约30亿个左右l由于中国互联网发展比较晚所以一般使用的是C

26、类地址IPv63138241664FPTLA IDRESNLA IDSLA ID接口ID公共拓扑场点拓扑接口标示符FP 3bit格式前缀，用来标识地址的类型TLA ID 顶级聚合标示符，用来标识在路由体系的最高层负责地址的权威机构RES 保留域，为TLA和NLA ID的发展需要进行扩充，目前此域值为0NLA ID 下一级聚合标识符，被用来标识各ISP，可以被体系化组织起来反映供应商之间的关系SLA ID 场点级聚合标识符，各公司用来声称自己本地编制体系，并标识子网接口ID 被用来标识链路上的各个接口，类似于IPv4的主机部分子网和掩码子网和掩码为什么划分子网为什么划分子网l提高系统的可靠性，可

27、以防止整个网络通信的瘫痪。l改进系统性能，克服简单局域网的技术条件限制。l通过设置不同访问权限，增强系统的安全保障。l便于系统的运行维护，有利于故障的诊断和隔离。子网子网l将网络进一步划分成独立的组成部分，每个部分称为这个网络（或者更高一级子网）的子网。子网的设计是为了便于网络的管理。l对于A类和B类的地址可以把一个大网划分成几个子网，每个子网可以对应一个地理范围或者区域，每个子网也可以对应一种不同的物理介质。l划分子网以后，每个子网看起来象一个独立的网络。而对于远程网络而言，子网是透明的。子网化（子网化（Subnetting）使用有类地址时，网段中的主机数少于IP地址数，造成IP地址的浪费子

28、网化子网化网络位向主机位借用地址以实现子网化借位方法通过改变子网掩码实现如何划分子网如何划分子网l根据地理分布特点划分子网易于组网技术的实现节约经费l根据网络应用特点划分将共享相同网络资源的主机划分成一个子网，可减少子网间的网络传输流量，提高网络性能。将具有相同安全密级程度的主机划分为同一个子网，保障系统的安全。掩码技术的提出掩码技术的提出l在主机之间通信的情况有同一个网络中，两台主机之间相互通信在不同网络中，两台主机之间相互通信l区分这两种情况获取远程主机IP地址的网络地址判断：l如果源主机所在的网络地址 等于等于 目的主机所在网络地址，则为相同网络主机之间的通信。l如果源主机所在的网络地址

29、 不等于不等于 目的主机所在网络地址，则为不相同网络主机之间的通信。问题是如何获得一个主机IP地址的网络地址信息，这就需要借助于掩码(NetMask)。掩码的定义掩码的定义l掩码(NetMask)有网络掩码和子网掩码两种。l网络掩码对每个网络的网络地址设定一个按位对应的32 bit 的二进制数：网络地址部分的对应位设置位1，主机地址部分的对应位设置位 0。l子网掩码将网络地址中的主机标识分离出若干位作为子网地址位。同样设定一个和这个网络地址按位对应的32bit的二进制数：网络地址和子网地址部分的对应位设置位1，主机地址部分的对应位设置位 0。l举例：对于一个B类网络166.111.0.0而言，

30、其网络掩码为：255.255.0.0。l若在主机标识中取出5位作为子网地址位，则所有子网的子网掩码为255.255.248.0。网络网络 166.111.0.0=地址地址 10100110.01101111.00000000.00000000网络网络 11111111.11111111.00000000.00000000掩码掩码 =255.255.0.0网络网络 166.111.0.0=地址地址 10100110.01101111.00000000.00000000网络网络 11111111.11111111.11111000.00000000掩码掩码 =255.255.248.0掩码举例掩码

31、举例划分子网举例划分子网举例l例1：C类地址202.112.58.0 中24位网络标识，8位主机标识。将主机标识中的前3位分离出来作为子网地址标识。则这个C类地址可以被分成23-2=6个子网(全0和全1保留)，每个子网可以拥有25-2=30台主机(全0和全1 分别为子网网络地址和广播地址)。划分子网举例划分子网举例l例1：子网掩码都是255.255.255.224（即11111111.11111111.11111111.11100000）。划分子网举例划分子网举例l6个子网的网络地址为：子网1：202.112.58.00100000=202.112.58.32子网2：202.112.58.01

32、000000=202.112.58.64子网3：202.112.58.01100000=202.112.58.96子网4：202.112.58.10000000=202.112.58.128子网5：202.112.58.10100000=202.112.58.160子网6：202.112.58.11000000=202.112.58.192l主机的IP地址 “与”网络/子网掩码=网络/子网地址。l逻辑运算“与”0“与”1 =0；0“与”0 =0 1“与”0 =0；1“与”1 =1掩码的使用掩码的使用l掩码的作用：可以获取主机IP地址的网络地址信息，用于区分主机通信的不同情况，由此选择不同的路径

33、。路由器就是利用此技术得到网络/子网地址信息的。l练习：请判定例1 网络中，IP地址202.112.58.66 属于哪个子网。掩码的使用掩码的使用练习答案：练习答案：202.112.58.66“与与”255.255.255.224=202.112.58.64，可知可知 202.112.58.66是子网是子网 2 中的主机。中的主机。202.112.58.66 =11001010.01110000.00111010.01000010 与与 255.255.255.224 =11111111.11111111.11111111.11100000-202.112.58.64 =11001010.01

34、110000.00111010.01000000举例举例l网络A是一个C类网络202.112.58.0,子网掩码是255.255.255.224l设定主机A的IP地址为202.112.58.01000001=202.112.58.65主机B的IP地址为202.112.58.00100011=202.112.58.35主机C的IP地址为202.112.58.01000010=202.112.58.66Router-2网络网络B：166.111.0.0Router-1BAC子网子网1：202.112.58.32子网子网2：202.112.58.64子网子网3：202.112.58.96网络网络A：

35、202.112.58.0举例举例l当主机A向主机C发送消息的时候，路由器1将目的地址202.112.58.66“与”255.255.255.224，后得到子网网络地址为202.112.58.64，得知是同一个网络中主机的通信，不用转发。l当主机A向主机B发送消息的时候，路由器1将目的地址202.112.58.35“与”255.255.255.224，后得到子网网络地址为202.112.58.32，得知是不同子网间主机的通信，将这个信息转发到子网1。l当主机A向主机166.111.5.58发送消息时，路由器1将目的地址166.111.5.58“与”255.255.255.224，后得到网络地址1

36、66.111.5.32，得知是与本网络以外的主机的通信，将这个信息转发到网络166.111.0.0。课程回顾课程回顾l重点掌握：l1、IP地址的划分l2、子网的划分十一、以太网的规则十一、以太网的规则l以太网规定基于帧（frame）的格式lIEEE规定基于OSI模型的第一、二层l介质类型标示符 F=fiber optical cable T=copper unshielded twisted pair IEEE802.x标准标准l802.3以太网和OSI的关系IEEE802.3以太网标准规定了OSI模型中的第一层以及第二层的MAC子层l IEEE802.x规定了很多网络标准，如无线网、Cabl

37、e TV等IEEE802.x标准标准IEEE802.x标准标准lIEEE 802.1 通用网络概念及网桥等lIEEE 802.2 逻辑链路控制等lIEEE 802.3CSMA/CD访问方法（Ethernet）lIEEE 802.4令牌总线lIEEE 802.5Token RinglIEEE 802.6 分布队列双路总线接入服务lIEEE 802.7 宽带局域网IEEE802.x标准标准lIEEE 802.8 光纤局域网(FDDI)lIEEE 802.9 ISDN局域网lIEEE 802.10 网络的安全 lIEEE 802.11 无线局域网lIEEE 802.12 需求优先（VG）lIEEE

38、802.14 有线电视lIEEE 802.15 个人无线局域网OSI模型一层和二层的比较模型一层和二层的比较一层一层二层二层不可以与高层进行通讯通过逻辑链路控制（LLC）和上层进行通讯不能对计算机进行识别使用MAC对计算机进行标示只可以描述bit流将bit流组成帧MAC 地址地址l一个计算机，无论它是否连到网络上，都有一个物理地址。没有两个物理地址是相同的。这个物理地址，也叫做MAC地址。lMAC地址对于计算机网络至关重要，它使得计算机之间可以相互识别。MAC地址给主机一个永久的、独一无二的名字。l硬件产商为每个NIC分配一个物理地址。这个地址存储在网络接口卡（NIC）的ROM中。MAC地址命

39、名地址命名lMAC地址采用48bit表示l前24位表示厂商l后24位为设备编号l正常情况下每一个二层以上设备都有一个MAC，并且这个MAC是全球唯一的MAC地址的形式地址的形式lMAC地址用十六进制数表示，有两种表示方式，如:0000.0c12.3456或00-00-0c-12-34-56。l因为有248（超过2万亿！）个可能的MAC地址，因此可以使用的地址的数量不会用光。lMAC地址也有一个主要的缺陷它没有层次，使用无层次地址空间。不同的供应商有不同的OUI，但是他们与个人身份证号码类似。随着网络的增长，这个缺陷将会成为一个真正的问题。MAC的使用的使用l局域网是广播网络，所有的主机可以看见

40、链路上所有的帧。每台主机在发送数据的时候，会将目的主机的MAC地址封装在帧中。l当这个数据在网络介质上传播时，网络上每个设备的NIC检查数据帧中的目的物理地址是否与自己的MAC地址符合，如果不符，NIC丢弃该数据帧。如果相符，目的主机的NIC对数据进行复制，去掉它的封装后，交给上层软件。l将MAC地址封装在帧中很重要，没有这些地址，信息就不能正确的在网络上传送。一般的帧格式一般的帧格式l在数据链路层，成帧是数据封装过程，帧是其数据单元。l有很多不同类型的帧，它们有不同的标准描述。通常，单个帧包括很多个域。域由字节组成。下面这些域是必须要有的：帧起始域、地址域、长度/类型/控制域、帧校验域、帧停

41、止域。成帧成帧l帧起始域当计算机连接到物理媒体上，必须有一种方式可以说明“有一个帧到了！”。这一过程在不同的技术上有不同的实现，但是不论哪种技术，所有的帧都应该有一个起始标识表示字节序列的开始。帧中的域帧中的域l地址域l所有的帧都包含有地址信息，例如源计算机的名字（MAC地址）和目的计算机的名字（MAC地址）。l长度/类型/控制域大多数的帧有一些特定的域。在有的技术中，长度域定义了帧的准确长度。还有的技术有类型域，用来指明第三层协议。另外还有一些技术没有定义这样的域。帧中的域帧中的域l帧校验域所有的帧以及其中的比特、字节和域都会因为各种原因而产生错误。如何发现这些错误是一个很重要的问题。一种既

42、有效又效率高的方式CRC可以用来发现存在的错误，而且它只是对错误帧进行丢弃和重传。帧校验序列（FCS）域含有一个由源计算机根据帧中的数据计算的数字，当目的计算机收到帧之后，它重新计算FCS数并把它和帧中的FCS数字相比较。如果这两个数字不同，就可以假设错误的出现从而丢弃该帧并且要求源计算机重传。802.3的帧格式和的帧格式和Ethernet II 的帧格式的帧格式Ethernet 帧的使用帧的使用 Ethernet帧的大小为641518，路由器接口上的buffer大小默认值是1524以太网的错误以太网的错误 超大帧，也称为“婴儿巨人帧”，以太网限制最大的帧尾1518，由于data过于大，导致整

43、个帧的大小超过1518以太网的错误以太网的错误超小帧，由于data小于46的最小要求，导致帧的大小小于64冲冲 突突l冲突：当两个比特在同一介质上同时传输的时候产生冲突。解决方法1：检测冲突并且采用一些规则来解决冲突，如以太网。解决方法2：完全避免冲突的发生，在任何时刻只允许一个计算机发送数据，如令牌环网和FDDI。l在网络中，数据报文产生和发生冲突的区域就叫做冲突域，包括共享介质整个环境。一条线路可能通过插线板，中继器和集线器等连接到另一条线路。所有第一层的互连设备都是冲突域的一部分。冲突域冲突域l冲突域-以太网中冲突的帧传播的网络区域l在同一个共享介质上的设备都属于同一个冲突域l控制冲突域

44、的方法：使用第二、三层设备载波监听多路访问协议载波监听多路访问协议l载波监听多路访问协议CSMA（Carrier Sense Multiple Access Protocols）l载波监听（Carrier Sense）站点在为发送帧而访问传输信道之前，首先监听信道有无载波，若有载波，说明已有用户在使用信道，则不发送帧以避免冲突。l多路访问（Multiple Access）多个用户共用一条线路l冲突检测（collision detect）带冲突检测的载波监听多路访问协议带冲突检测的载波监听多路访问协议l引入CSMA/CD的原因当两个帧发生冲突时，两个被损坏帧继续传送毫无意义，而且信道无法被其他站

45、点使用，对于有限的信道来讲，这是很大的浪费。如果站点边发送边监听，并在监听到冲突之后立即停止发送，可以提高信道的利用率，因此产生了带冲突检测的载波监听多路访问技术。l原理在发送期间如果检测到冲突，会继续发送一段很短的时间，目的是发出干扰信号，使所有的站点都知道发生了冲突；在发出干扰信号后，等待一段随机时间重复上述过程。Question：冲突结束以后，那个设备可以优先发送数据？小知识：小知识：CSMA/CD控制方案控制方案l1、一个站要发送，首先需监听总线，以决定介质上是否存在其它站的发送信号。l2、如果介质是空闲的，则可以发送。l3、如果介质忙，则等待一定间隔后重试。l介质的最大利用率取决于帧

46、的长度和传播时间。小知识：小知识：CSMA的退避算法的退避算法1、非坚持CSMA：1）、假如介质空闲，则发送。2）、假如介质忙，等待一段随机时间，重复第一步。2、1坚持CSMA：1）介质空闲，则发送。2）介质忙，继续监听，直至介质空闲，立即发送。3）假如冲突发生，则等待一段随机时间，重复第一步。3、P-坚持CSMA：1）介质空闲，则以P的概率发送，而以（1P）的概率延迟一个时间单位。时间单位等于最大的传播延迟时间。2）介质忙，继续监听，直至介质空闲，重复第一步。3）假如发送被延迟一个时间单位，则重复第一步。小知识：以太网采用的小知识：以太网采用的CSMA/CD算法算法l以太网采用CSMA/CD

47、算法，并用一种通用的退避算法二进制指数退避算法和1坚持算法。这种算法在低负载时，在介质空闲时，要发送帧的站点就能立即发送；在重负载时，仍能保证系统的稳定。为了能正确的检测出冲突信号，Ethernet限制电缆最大长度为500米。以太网的传输时间以太网的传输时间l带宽越高速度越快l大致估计每纳秒传送20.3cm（8英寸）l在网线上的延时不容忽略广播域广播域l广播域是一个设备集，其中的设备能接收来自该设备集当中的任何设备的广播帧l路由器不转发广播帧，一般以路由器为广播域的边界数据流数据流l数据流是一个一层到三层的封装与解封装动作，是数据从源到目的背后的过程l数据在封装的时候包含了第三层的源和目的的IP地址以及第二层的源和目的的MAC地址课程回顾：课程回顾：1、重点掌握1）数据帧的概念2）数据封装3)MAC地址4）CSMA/CD的技术4）冲突域5）广播域2、一般掌握1）CSMA/CD退避算法2）IPV6技术3）IEEE802.X协议的组成