1、局域網技術網絡工程師基礎知識總結要內容 :1 、局域網定義和特性2 、各種流行的局域網技術3 、高速局域網技術4 、基于交換的局域網技術5 、無線局域網技術及城域網技術一、局域網定義和特性局域網 (Local Area Network) 即 LAN: 將小區域內的各種通信設備互聯在一起的通信網絡。1 、局域網三個特性:(1) 高數據速率在0.1-100Mbps(2) 短距離 0.1-25Km(3) 低誤碼率10-8-10-11。2 、決定局域網特性的三個技術:(1) 用以傳輸數據的介質(2) 用以連接各種設備的拓撲結構(3) 用以共享資源的介質控制方法。3 、設計一個好的介質訪問控制協議三個基

2、本目標:(1) 協議要簡單(2) 獲得有效的通道利用率(3) 對網上各站點用戶的公平合理。二、以太網Ethernet IEEE802.3以太網是一種總路線型局域網，采用載波監聽多路訪問/沖突檢測CSMA/CD 介質訪問控制方法。1 、載波監聽多路訪問CSMA 的控制方案:(1) 一個站要發送，首先需要監聽總線，以決定介質上是否存在其他站的發送信號。(2) 如果介質是空閑的，則可以發送。(3) 如果介質忙，則等待一段間隔后再重試。堅持退避算法:1 1) 非堅持 CSMA: 假如介質是空閑的，則發送 ; 假如介質是忙的，等待一段時間，重復第一步。利用隨機的重傳時間來減少沖突的概率，缺點: 是即使有

3、幾個站有數據發送，介質仍然可能牌空閑狀態，介質的利用率較低。(2)1- 堅持 CSMA: 假如介質是空閑的，則發送; 假如介質是忙的，繼續監聽，直到介質空閑，立即發送 ; 假如沖突發生，則等待一段隨機時間，重復第一步。缺點: 假如有兩個或兩個以上的站點有數據要發送，沖突就不可避免的。 (3)P- 堅持 CSMA: 假如介質是空閑的，則以P 的概率發送，而以(1-P) 的概率延遲一個時間單位，時間單位等于最大的傳播延遲時間; 假如介質是忙的，繼續監聽，直到介質空閑，重復第一步; 假如發送被延遲一個時間單位，則重復第一步。2 、載波監聽多路訪問/ 沖突檢測這種協議廣泛運用在局域網內，每個幀發送期間

4、，同時有檢測沖突的能力，一旦檢測到沖突，就立即停止發送，并向總線上發一串阻塞信號，通知總線上各站沖突已經發生，這樣通道的容量不致因白白傳送已經損壞的幀而浪費。沖突檢測的時間: 對基帶總線，等于任意兩個站之間最大的傳播延遲的兩倍; 對于寬帶總線，沖突檢測時間等于任意兩個站之間最大傳播延遲時間的四倍。3 、二進制退避算法:(1) 對每個幀，當第一次發生沖突時，設置參量為L=2;(2) 退避間隔取1-L 個時間片中的一個隨機數，1 個時間片等于2a;(3) 當幀重復發生一次沖突時，則將參量L 加倍 ;(4) 設置一個最大重傳次數，則不再重傳，并報告出錯。二、標記環網Toke Ring IEEE802

5、.51 、標記的工作過程:標記環網又稱權標網，這種介質訪問使用一個標記沿著環循環，當各站都沒有幀發送時，標記的形式為 01111111， 稱空標記。當一個站要發送幀時，需要等待空標記通過，然后將它改為忙標記011111110 并緊跟著忙標記，把數據發送到環上。由于標記是忙狀態，所以其他站不能發送幀，必須等待。發送的幀在環上循環一周后再回到發送站，將該幀從環上移去。同時將忙標記改為空標記，傳至后面的站，使之獲得發送幀的許可權。2、環上長度用位計算，其公式為：存在環上的位數等于傳播延遲(5 g s/km) X發送介質長度X數據速率+ 中繼器延遲。對于1km 長、 1Mbps 速率、 20 個站點，

6、存在于環上的位數為25 位。3 、站點接收幀的過程: 當幀通過站時，該站將幀的目的地址和本站的地址相比較，如地址相符合，則將幀放入接收緩沖器，再輸入站，同時將幀送回至環上; 如地址不符合，則簡單地將數據重新送入環。4 、優先級策略標記環網上的各個站點可以成不同的優先級，采用分布式高度算法實現。控制幀的格式如下:P 優先級、T 空忙、 M 監視位、預約位三、光纖分布式數據接口FDDI ISO93141 、 FDDI 和標記環介質訪問控制標準接近，有以下幾點好處:(1) 標記環協議在重負載條件下，運行效率很高，因此FDDI 可得到同樣的效率。(2) 使用相似的幀格式，全球不同速率的環網互連，在后面

7、網絡互加這一章將要討論這個問題(3) 已經熟悉IEEE802.5 的人很容易了解FDDI(4) 已經積累了IEEE802.5 的實踐經驗，特別是將它做集成電路片的經濟，用于FDDI 系統和元件的制造。2 、 FDDI 技術1 1) 數據編碼: 用有光脈沖表示為1 ，沒有光能量表示為0 。 FDDI 采用一種全新的編碼技術，稱為4B/5B 。每次對四位數據進行編碼，每四位數據編碼成五位符號，用光的存在和沒有來代表五位符號中每一位是 1 還是0。 這種編碼使效率提高為80% 。 為了得到信號同步，采用了二級編碼的方法，先按 4B/5B編碼，然后再用一種稱為倒相的不歸零制編碼NRZI ，其原理類似于

8、差分編碼。2 2) 時鐘偏移: FDDI 分布式時鐘方案，每個站有獨立的時鐘和彈性緩沖器。進入站點緩沖器的數據時鐘是按照輸入信號的時鐘確定的，但是，從緩沖器輸出的信號時鐘是根據站的時鐘確定的，這種方案使環中中繼器的數目不受時鐘偏移因素的限制。3 、 FDDI 幀格式 :由此可知:FDDI MAC 幀和 IEEE802.5 的幀十分相似，不同之處包括:FDDI 幀含有前文，對高數據率下時鐘同步十分重要; 允許在網內使用16 位和 48 位地址，比IEEE802.5 更加靈活; 控制幀也有不同。4 、 FDDI 協議FDDI 和 IEEE802.5 的兩個主要區別:(1)FDDI 協議規定發送站發

9、送完幀后，立即發送一幅新的標記幀，而IEEE802.5 規定當發送出去的幀的前沿回送至發送站時，才發送新的標記幀。(2) 容量分配方案不同，兩者都可采用單個標記形式，對環上各站點提供同等公平的訪問權，也可優先分配給某些站點。IEEE802.5 使用優先級和預約方案。5 、為了同時滿足兩種通信類型的要求，FDDI 定義了同步和異步兩種通信類型，定義一個目標標記循環時間 TTRT ，每個站點都存在有同樣的一個TTRT 值。四、局域網標準IEEE802 委員會是由IEEE 計算機學會于1980 年 2 月成立的，其目的是為局域網內的數字設備提供一套連接的標準，后來又擴大到城域網。1 、服務訪問點SA

10、P在參考模型中，每個實體和另一個實體的同層實體按協議進行通信。而一個系統內，實體和上下層間通過接口進行通信。用服務訪問點SAP 來定義接口。2 、邏輯連接控制子層LLCIEEE802 規定兩種類型的鏈路服務: 無連接 LLC( 類型 1) ，信息幀在LLC 實體間，無需要在同等層實體間事先建立邏輯鏈路，對這種LLC 幀既不確認，也無任何流量控制或差錯恢復功能。面向連接LLC( 類型 2) ，任何信息幀，交換前在一對LLC 實體間必須建立邏輯鏈路。在數據傳送方式中，信息幀依次序發送，并提供差錯恢復和流量控制功能。3 、介質訪問控制子層MACIEEE802 規定的 MAC 有 CSMA/CD 、標

11、記總線、標記環等。4 、服務原語(1)ISO 服務原語類型REQUEST 原語用以使服務用戶能從服務提供者那里請求一定的服務，如建立連接、發送數據、結束連接或狀態報告。INDICATION 原語用以使服務提供者能向服務用戶提示某種狀態。如連接請求、輸入數據或連接結束。RESPONSE 原語用以使服務用戶能響應先前的INDIECATION ，如接受連接INDICATION 。CONFIRMARION 原語用以使服務提供者能報告先前的REQUEST 成功或失敗。(2)IEEE802 服務原語類型和 ISO 服務原語類型相比REQUEST 和 INDICATION 原語類型和ISO 所用的具有相同意

12、義。IEEE802 沒有 REPONSE 原語類型，CONFIRMATION 原語類型定義為僅是服務提供者的確認。五、邏輯鏈路控制協議1 、 IEEE802.2 是描述 LAN 協議中邏輯鏈路LLC 子層的功能、特性和協議，描述 LLC 子層對網絡層、MAC 子層及 LLC 子層本身管理功能的界面服務規范。2 、 LLC 子層界面服務規范IEEE802.2 定義了三個界面服務規范:(1) 網絡層 /LLC 子層界面服務規范 ;(2)LLC 子層 /MAC 子層界面服務規范;(3)LLC 子層 /LLC 子層管理功能的界面服務規范。3 、網絡層/LLC 子層界面服務規范提供兩處服務方式不確認無連

13、接的服務: 不確認無連接數據傳輸服務提供沒有數據鏈路級連接的建立而網絡層實體能交換鏈路服務數據單元LSDU 手段。數據的傳輸方式可為點到點方式、多點式或廣播式。這是一種數據報服務面向連接的服務: 提供了建立、使用、復位以及終止數據鏈路層連接的手段。這些連接是LSAP 之間點到點式的連接，它還提供數據鏈路層的定序、流控和錯誤恢復，這是一處虛電路服務。4 、 LLC 子層 /MAC 子層界面服務規范本規范說明了LLC 子層對 MAC 子層的服務要求，以便本地LLC 子層實體間對等層LLC 子層實體交換 LLC 數據單元。(1) 服務原語是:MA-DATA.request 、 MA-DATA.ind

14、ication 、 MA-DATA.confirm(2)LLC 協議數據單元結構LLC PDU:目的服務訪問點地址字段DSAP ， 一個字節，其中七位實際地址，一位為地址型標志，用來標識DSAP地址為單個地址或組地址。源服務訪問點地址字段SSAP ，一個字節，其中七位實際地址，一位為命令/ 響應標志位用來識別LLCPDU 是命令或響應。控制字段、信息字段。5 、 LLC 協議的型和類LLC為服務訪問點間的數據通信定義了兩種操作：I型操作，LLC間交換PDU不需要建立數據鏈路連接，這些PDU 不被確認，也沒有流量控制和差錯恢復。II型操作，兩個LLC間交換帶信息的 PDU之間，必須先建立數據鏈路

15、連接，正常的通信包括，從源 LLC 到目的 LLC 發送帶有信息的PDU ，它由相反方向上的PDU 所確認。LLC的類型：第1類型，LLC只支持I型操作；第2類型，LLC既支持I型操作，也支持U型操作。6 、 LLC 協議的元素控制字段的三種格式: 帶編號的信息幀傳輸、帶編號的監視幀傳輸、無編號控制傳輸、無編號信息傳輸。帶編號的信息幀傳輸和帶編號的監視幀傳輸只能用于n型操作。無編號控制傳輸和無編號信息傳輸可用于I型或n型操作，但不能同時用。信息幀用來發送數據，監視幀用來作回答響應和流控。六、 CSMA/CD 介質訪問控制協議1 、 MAC 服務規范三種原語MA-DATA.request 、 M

16、A-DATA.indication 、 MA-DATA.confirm2 、介質訪問控制的幀結構CSMA/CD 的 MAC 幀由 8 個字段組成: 前導碼 ; 幀起始定界符SFD; 幀的源和目的地址DA 、 SA; 表示信息字段長度的字段; 邏輯連接控制幀LLC; 填充的字段PAD; 幀檢驗序列字段FCS 。前導碼 : 包含 7 個字節，每個字節為10101010 ，它用于使PLS 電路和收到的幀定時達到穩態同步。幀起始定界符: 字段是 10101011 序列， 它緊跟在前導碼后，表示一幅幀的開始。幀檢驗序列: 發送和接收算法兩者都使用循環冗余檢驗(CRC) 來產生 FCS 字段的 CRC 值

17、。3 、介質訪問控制方法IEEE802.3 標準提供了介質訪問控制子層的功能說明，有兩個主要的功能: 數據封裝( 發送和接收) ，完成成幀(幀定界、幀同步)、編址(源和目的地址處理)、差錯檢測(物理介質傳輸差錯的檢測); 介質訪問管理，完成介質分配避免沖突和解決爭用處理沖突。七、標記環介質訪問控制協議標記環局域網協議標準包括四個部分: 邏輯鏈路控制LLC、 介質訪問控制MAC、 物理層 PHY 和傳輸介質。1 、 IEEE802.5 規定了后面三個部分的標準。LLC 和 MAC 等效于 OSI 的第二層(數據鏈路層)， PHY相當于 OSI 的第一層(物理層)。 LLC 使用 MAC 子層的服

18、務，提供網絡層的服務，MAC 控制介質訪問，PHY 負責和物理介質接口。2 、介質訪問控制幀結構標記環有兩個基本格式: 標記和幀。在IEEE802.5 中幀的傳輸是從最高位開始一位一位發送，而IEEE802.3 和 IEEE802.4 正好相反，幀的傳輸是從最低位開始一位一位發送的，這一點對于不同協議的 局域網互連時要進行轉換。3 、介質訪問控制方法(1) 幀發送 : 對環中物理介質的訪問系采用沿環傳遞一個標記的方法來控制。取得標記的站具有發送一 幀或一系列幀的機會。(2) 標記發送: 在完成幀發送后，該站就要查看本站地址是否在SA 字段中返回，若未查看到，則該站就發送填充，否則就發送標記。標

19、記發送后，該站仍留在發送狀態，起到該站發送的所有的幀從環上移去 為止。(3) 幀接收 : 若幀的類型比特表示為MAC 幀，則控制比特由環上所有的站進行解釋。如果幀的DA 字段與站的單地址、相關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中，并隨后轉送至適當子層。(4) 優先權操作: 訪問控制字段中的優先權比特PPP 和預約比特RRR 配合工作，使環中服務優先權與環上準備發送的PDU 最高優先級匹配。八、快速以太網1 、快速以太網的類型快速以太網(Fast Ethernet) 是一個新的IEEE 局域網標準，于1995 年由原來制定的以太網標準的I

20、EEE802.3 工作組完成。快速以太網正式名為100Base-T 。共享介質快速以太網和傳統以太網采用同樣的介質訪問控制協議CSMA/CD 所有的介質訪問控制算法不變，只是將有關的時間參量加速10 倍。快速以太網的三種標準:100Base-4、 100Base-TX 、 100Base-FX快速以太網的產品:適配器 : 一邊是總線結構，將數據傳送至主機、中繼器或HUB; 另一邊接到所選的介質，可以是雙絞線、光纖，或者是一個介質獨立接口MII ， MII 是用來連接外部收發器用的，其功能類似于以太網的AUI 。HUB: 可分為共享機制的中繼器和交換機制的交換器。九、基于交換技術的網絡1 、交換

21、網結構交換技術的兩種主要應用形式是: 折疊式主干網和高速服務器聯接。2 、全雙工以太網全雙工運行在交換器之間，以及交換器和服務器之間，是和交換器一起工作的鏈路特性，它使數據流在鏈路中同時兩個方向流動，不是所有收發器都支持它的全雙工功能。在下列情況下全雙工最有用:(1) 在服務器和交換器之間。這是目前全雙工應用最普遍的配置。(2) 在兩個交換器之間。(3) 在遠離的兩個交換器之間。(4) 、多媒體多媒體的應用基于MPEG 、 JPEG、 H.261 等視頻壓縮算法。缺點 : 是由網絡緩存產生的延遲，一方面為了平滑抖動數據要插入足夠的緩存，另一方面緩存又不能太大，以至引起無法接受的視頻延遲。對視頻應用的低延遲需求有四種解決方案:(1) 采用 10Mbps 交換器 (2) 采用 100Mbps 中繼器 (3) 用100Mbps 的交換器(4) 采用流控技術(5) 、千兆位以太網千兆位以太網也有銅線及光纜兩種標準。銅線標準1000Base-CX ，最大傳輸距離，25 英尺，并需用150 歐姆的屏蔽雙絞線STP ，光纜標準1000Base-SX ， 850nm 的短波長，300m 傳輸距離。1000Base-LX ， 1300nm 的波長，550m 傳輸距離。十、 ATM 局域網十一、無線局域網1 、