• 1. 第三章 网络互联设备10/21/2018网络工程系 董刚3-1第三章 网络互联设备
  • 2. 我们是一个资金、人员十分雄厚的大企业, 我实在难以理解,IBM为什么不能在超级电脑中领先一步?要知道,控制数据公司的研制班子,总共才34人,还包括一个看门的 。——T. Watson Jr 10/21/20182第三章 网络互联设备
  • 3. 局域网的拓扑 匹配电阻集线器干线耦合器总线网星形网树形网 环形网10/21/20183第三章 网络互联设备
  • 4. 10/21/20184第三章 网络互联设备
  • 5. Ethernet/IEEE802.3以太网发展历史 University of Hawaii 的ALOHA 网络 Xerox 的 2.94M 以太网 Xerox, DEC and Intel 的 10M 以太网(DIX 标准)(1980 ) IEEE 802.3 标准 (1985) IEEE 802.3u Fast Ethernet 标准(1995) IEEE 802.3z Gigabit Ethernet 标准(1998) IEEE 802.3ab 10Gigabit Ethernet 标准(1999)10/21/20185第三章 网络互联设备
  • 6. 典型10M Ethernet的模型10/21/20186第三章 网络互联设备
  • 7. 介质访问控制网络实体依赖网络的逻辑拓扑结构传递数据。而物理拓扑结构是指传输介质的结构。真正的信号路径是按照逻辑拓扑结构的路径。介质访问控制用于将信号沿逻辑路径发送出去。 逻辑拓扑结构使用不同的规则控制网络实体发送数据的时刻,这种规则就是介质访问控制协议,主要目的:尽可能地减少各个并发信号之间的冲突。分为争用、令牌传递和轮询三类。目前广泛采用的是争用。10/21/20187第三章 网络互联设备
  • 8. ALOHA协议基本思想: 用户只要有数据待发,就让它们发送。 如果没有冲突,则发送成功。 如果有冲突,则等待一随机时间后重发该帧。10/21/20188第三章 网络互联设备
  • 9. ALOHA协议不同情况讨论我有数据要发送10/21/20189第三章 网络互联设备
  • 10. ALOHA协议不同情况讨论我有数据要发送冲突了!10/21/201810第三章 网络互联设备
  • 11. 最初的以太网是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,因为总线上没有有源器件。 以太网的广播发送方式(一) B向 D 发送数据 C D A E匹配电阻(用来吸收总线上传播的信号)匹配电阻不接受不接受不接受接受B只有 D 接受 B 发送的数据10/21/201811第三章 网络互联设备
  • 12. 总线上的每一个工作的计算机都能检测到 B 发送的数据信号。 由于只有计算机 D 的地址与数据帧首部写入的地址一致,因此只有 D 才接收这个数据帧。 其他所有的计算机(A, C 和 E)都检测到不是发送给它们的数据帧,因此就丢弃这个数据帧而不能够收下来。 具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。 以太网的广播发送方式(二)10/21/201812第三章 网络互联设备
  • 13. 载波侦听多路访问/冲突检测 CSMA/CD CSMA/CD 表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。 “载波侦听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据,如果有,则暂时不要发送数据,以免发生碰撞。 总线上并没有什么“载波”。因此, “载波侦听”就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的数据信号。 “多路访问”表示许多计算机可以从多条不同的道路访问连接在同一根总线上的其他结点。10/21/201813第三章 网络互联设备
  • 14. 冲突检测“冲突检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。 当几个站同时在总线上发送数据时,总线上的信号电压摆动值将会增大(互相叠加)。 当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时,就认为总线上至少有两个站同时在发送数据,表明产生了碰撞。 所谓“冲突”就是发生了碰撞。因此“冲突检测”也称为“碰撞检测”。10/21/201814第三章 网络互联设备
  • 15. 检测到冲突后在发生冲突时,总线上传输的信号产生了严重的失真,无法从中恢复出有用的信息来。 每一个正在发送数据的站,一旦发现总线上出现了冲突,就要立即停止发送,免得继续浪费网络资源,然后等待一段随机时间后再次发送。10/21/201815第三章 网络互联设备
  • 16. 电磁波在总线上的 有限传播速率的影响 当某个站监听到总线是空闲时,也可能总线并非真正是空闲的。 A 向 B 发出的信息,要经过一定的时间后才能传送到 B。 B 若在 A 发送的信息到达 B 之前发送自己的帧(因为这时 B 的载波侦听检测不到 A 所发送的信息),则必然要在某个时间和 A 发送的帧发生冲突。 冲突的结果是两个帧都变得无用。 10/21/201816第三章 网络互联设备
  • 17. 1 kmABt碰撞t = 2  A 检测到发生碰撞 t =    B 发送数据B 检测到发生碰撞 t = t = 0单程端到端 传播时延记为 传播时延对载波侦听的影响 10/21/201817第三章 网络互联设备
  • 18. 1 kmABt碰撞t =    B 检测到信道空闲 发送数据t =    / 2 发生碰撞t = 2  A 检测到发生碰撞 t =    B 发送数据B 检测到发生碰撞 t = ABABAB t = 0 A 检测到 信道空闲 发送数据ABt = 0t =  B 检测到发生碰撞 停止发送STOPt = 2   A 检测到 发生碰撞STOPAB单程端到端 传播时延记为 10/21/201818第三章 网络互联设备
  • 19. 重要特性每个站在发送数据之后的一小段时间内,存在着遭遇碰撞的可能性。 这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率。 10/21/201819第三章 网络互联设备
  • 20. 以太网硬件地址48bit 以太网地址(称为 MAC地址) 网络上每个站点的地址是唯一的 MAC地址分配与硬件接口卡相关 以太网上的各个MAC地址是互不相关的 Addressing 单播地址(本机MAC地址) 广播地址(全1地址) 组播地址(有限广播)10/21/201820第三章 网络互联设备
  • 21. 第一,CSMA/CD方法只是检测碰撞的发生,检测到碰撞之后就发送信号通知大家不要再传送数据了.它并没有能力将已经发生碰撞的数据更正成原始的正确数据. 第二,用户只要购买了Ethernet网卡,就具有此种功能了,因此不必专门设置和选择这种CSMA/CD方式.10/21/201821第三章 网络互联设备
  • 22. 适配器检查 MAC 地址 适配器从网络上每收到一个 MAC 帧就首先用硬件检查 MAC 帧中的 MAC 地址. 如果是发往本站的帧则收下,然后再进行其他的处理。 否则就将此帧丢弃,不再进行其他的处理。 “发往本站的帧”包括以下三种帧: 单播(unicast)帧(一对一) 广播(broadcast)帧(一对全体) 多播(multicast)帧(一对多)10/21/201822第三章 网络互联设备
  • 23. 用于互连的网络设备物理层设备 网卡(NIC Card) 安装在计算机主板上的电路板插板。网卡的作用是将计算机与通信设施连接起来,将计算机中的数字信号转换成通信线路上能够传送的电子信号或者电磁信号。 调制解调器 (Modem) 是一种信号转换装置。完成数字信号和模拟信号之间的转换。10/21/201823第三章 网络互联设备
  • 24. 用于互连的网络设备中继器(Repeater) 是一种比较简单的单向传送设备。它能够接收一条链路上的数据,并以同样的速度串形地将该数据传送到另一条链路上,而且,所有的链路都按一个方向传输数据。 对弱信号进行放大或再生,以便延长传输距离。 集线器 (Hub) 是局域网中的连接设备,具有多个端口,可连接多台计算机。在局域网中常常将分散的计算机连接起来,形成星型拓扑结构的局域网。 10/21/201824第三章 网络互联设备
  • 25. 用于互连的网络设备数据链路层设备 网桥 (Bridge) 是局域网中的连接设备。网桥将一个大的局域网分成不同的网段,以扩展网络距离,减轻网络负担。 10/21/201825第三章 网络互联设备
  • 26. 用于互连的网络设备网络层设备 多协议路由器(Multiprotocol Router) 广域网中的连接设备,将多个网络连接起来,形成一个更大的网络。其主要的功能是路由和转发分组。必要时,做网络层协议转换。10/21/201826第三章 网络互联设备
  • 27. 用于互连的网络设备传输层设备 传输网关(Ttransport Gateway) 在传输层转发字节流。 应用层设备 应用网关(Application Gateway) 在应用层实现互联。10/21/201827第三章 网络互联设备
  • 28. 某大学有三个系,各自有一个局域网扩展以太网三个独立的碰撞域一系二系三系碰撞域碰撞域碰撞域10/21/201828第三章 网络互联设备
  • 29. 用集线器组成更大的局域网 都在一个碰撞域中一系三系二系主干集线器一个更大的碰撞域碰撞域10/21/201829第三章 网络互联设备
  • 30. 优点 使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信。 扩大了局域网覆盖的地理范围。 缺点 碰撞域增大了,但总的吞吐量并未提高。 如果不同的碰撞域使用不同的数据率,那么就不能用集线器将它们互连起来。 用集线器扩展局域网 10/21/201830第三章 网络互联设备
  • 31. 在数据链路层扩展局域网是使用网桥。 网桥工作在数据链路层,它根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发。 网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时,并不是向所有的接口转发此帧,而是先检查此帧的目的 MAC 地址,然后再确定将该帧转发到哪一个接口 在数据链路层扩展局域网 10/21/201831第三章 网络互联设备
  • 32. 1. 网桥的内部结构 站表接口管理 软件网桥协议 实体缓存接口 1接口 2①②③网段 B网段 A1112①③⑤2②④⑥2站地址接口网桥网桥④⑤⑥接口 1接口 21210/21/201832第三章 网络互联设备
  • 33. 过滤通信量。 扩大了物理范围。 提高了可靠性。 可互连不同物理层、不同 MAC 子层和不同速率(如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太网)的局域网。 使用网桥带来的好处 10/21/201833第三章 网络互联设备
  • 34. 网桥使各网段成为 隔离开的碰撞域 B2B1碰撞域碰撞域碰撞域ABCDEF10/21/201834第三章 网络互联设备
  • 35. 存储转发增加了时延。 在MAC 子层并没有流量控制功能。 具有不同 MAC 子层的网段桥接在一起时时延更大。 网桥只适合于用户数不太多(不超过几百个)和通信量不太大的局域网,否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞。这就是所谓的广播风暴。 使用网桥带来的缺点 10/21/201835第三章 网络互联设备
  • 36. 网桥向交换机的转变网桥的问题: 生成树算法建立时间加大 广播非常消耗带宽 桥的转发对应到某个网络而不是具体主机 同构网之间使用简单,但异构网连接非常麻烦 端口少10/21/201836第三章 网络互联设备
  • 37. 1990 年问世的交换式集线器(switching hub),可明显地提高局域网的性能。 交换式集线器常称为以太网交换机(switch)或第二层交换机(表明此交换机工作在数据链路层)。 以太网交换机通常都有十几个接口。因此,以太网交换机实质上就是一个多接口的网桥,可见交换机工作在数据链路层。多接口网桥——以太网交换机 10/21/201837第三章 网络互联设备
  • 38. 以太网交换机的每个接口都直接与主机相连,并且一般都工作在全双工方式。 交换机能同时连通许多对的接口,使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样,进行无碰撞地传输数据。 以太网交换机由于使用了专用的交换结构芯片,其交换速率就较高。 以太网交换机的特点10/21/201838第三章 网络互联设备
  • 39. 对于普通 10 Mb/s 的共享式以太网,若共有 N 个用户,则每个用户占有的平均带宽只有总带宽(10 Mb/s)的 N 分之一。 使用以太网交换机时,虽然在每个接口到主机的带宽还是 10 Mb/s,但由于一个用户在通信时是独占而不是和其他网络用户共享传输媒体的带宽,因此对于拥有 N 对接口的交换机的总容量为 N10 Mb/s。这正是交换机的最大优点。 独占传输媒体的带宽 10/21/201839第三章 网络互联设备
  • 40. 用以太网交换机扩展局域网 一系三系二系10BASE-T至因特网100 Mb/s100 Mb/s100 Mb/s万维网 服务器电子邮件 服务器以太网 交换机路由器10/21/201840第三章 网络互联设备
  • 41. 没有采用交换机的以太网10/21/201841第三章 网络互联设备
  • 42. 采用交换机的以太网拓扑结构10/21/201842第三章 网络互联设备
  • 43. 交换机的工作过程10/21/201843第三章 网络互联设备
  • 44. 交换机中的转发表10/21/201844第三章 网络互联设备
  • 45. 交换机的特点减少了冲突,增加了带宽(全双工技术) 也有转发表 也使用生成树算法 从原理角度,交换机就是多端口桥 从实现技术角度 交换机不会因冲突而丢失数据 交换机可能采用部分存储转发技术,加快交换效率 Cut Through 只存储目的地址部分 网桥对应的是网段,交换机对应的是工作站10/21/201845第三章 网络互联设备
  • 46. Hub, Bridge, Switch的比较10/21/201846第三章 网络互联设备
  • 47. GatewayRouterBridgeHub, Bridge, Switch的比较ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysical应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层Repeater10/21/201847第三章 网络互联设备
  • 48. 网关12主机22主机11采用TCP连接采用TP4连接Network信息缓冲区TCP/IP and RFC822OSI TP4 and X.400网关是一个协议转换器,用于连接不同协议类型的网络10/21/201848第三章 网络互联设备
  • 49. 虚拟局域网技术VLAN不同部门的人在不同的LAN上非常重要。 同一个部门的人并不是都在一起办公 需要分担负载(开发,财务) 用户需要移动(改变办公地点或者部门) 在集线器方式下,处理用户的移动很麻烦,需要到接线柜去跳线。有时候想跳也跳不了 如果能用纯软件的方式实现重新布线就好了 VLAN的目的是将局域网的逻辑结构和物理结构分开10/21/201849第三章 网络互联设备
  • 50. Virtual LANs 利用2个网桥/交换机将四个物理上的局域网构成两个虚拟局域网10/21/201850第三章 网络互联设备
  • 51. VLAN技术网桥/交换机如何识别哪个帧属于哪个VLAN? 指定每个端口属于某个VLAN(网桥不合适) 给每个MAC地址指定一个VLAN 最重要的是指定帧本身属于哪个VLAN,而不是发送方的机器属于哪个VLAN 为什么不能由帧主动说明自己属于哪个VLAN呢?(从帧格式的角度分析) 现有网卡还能用吗? 谁负责在帧中生成新的域? 如果帧已经达到最大帧长,该怎么办?10/21/201851第三章 网络互联设备
  • 52. The IEEE 802.1Q传统以太网和支持VLAN的以太网的交互10/21/201852第三章 网络互联设备
  • 53. The IEEE 802.1QVLAN交换机必须知道哪个端口连接到了哪个VLAN上 VLAN交换机需要一张由VLAN来索引的表,该表指明了哪个端口属于哪个VLAN,以及该端口所接的工作站是新的(VLAN)还是遗留的 当传统工作站将一个帧发送到一个VLAN交换机的时候,交换机根据该表建立一个新的包含标签的帧,从该时刻开始,发送方是否是传统的工作站就已经被屏蔽掉了10/21/201853第三章 网络互联设备
  • 54. The IEEE 802.1Q帧格式10/21/201854第三章 网络互联设备
  • 55. The IEEE 802.1Q帧格式第一个2字节域是VLAN的协议ID=8100h VLAN标识符:低12位。表示该帧属于哪个VLAN Pri:优先级。现在没用 CFI:为1表示利用以太网传输令牌帧 利用现有的算法可以自动生成由VLAN索引的表,以实现透明网桥10/21/201855第三章 网络互联设备
  • 56. VLAN技术为了解决网桥中的广播风暴问题,在交换机中使用了VLAN技术 可以在交换机中通过端口定义VLAN(P157) 可以在交换机中通过MAC定义VLAN 支持VLAN需要在主机,交换机中安装软件10/21/201856第三章 网络互联设备
  • 57. VLAN 是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。 这些网段具有某些共同的需求。 每一个 VLAN 的帧都有一个明确的标识符,指明发送这个帧的工作站是属于哪一个 VLAN。 虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务,而并不是一种新型局域网。 利用以太网交换机可以很方便地 实现虚拟局域网 10/21/201857第三章 网络互联设备
  • 58. 以太网 交换机A4B1以太网 交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网 交换机以太网 交换机三个虚拟局域网: VLAN1, VLAN2 和 VLAN310/21/201858第三章 网络互联设备
  • 59. 以太网 交换机A4B1以太网 交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网 交换机以太网 交换机三个虚拟局域网 VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的构成 当 B1 向 VLAN2 工作组内成员发送数据时, 工作站 B2 和 B3 将会收到广播的信息。10/21/201859第三章 网络互联设备
  • 60. 以太网 交换机A4B1以太网 交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网 交换机以太网 交换机三个虚拟局域网 VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的构成 B1 发送数据时,工作站 A1, A2 和 C1 都不会收到 B1 发出的广播信息。 10/21/201860第三章 网络互联设备
  • 61. 以太网 交换机A4B1以太网 交换机VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太网 交换机以太网 交换机三个虚拟局域网 VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的构成 虚拟局域网限制了接收广播信息的工作站数,使得网络 不会因传播过多的广播信息(即“广播风暴”)而引起性能恶化。 10/21/201861第三章 网络互联设备
  • 62. 虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个 4 字节的标识符,称为 VLAN 标记(tag),用来指明发送该帧的工作站属于哪一个虚拟局域网。 虚拟局域网使用的 以太网帧格式 802.3 MAC 帧字节66246 ~ 15004MAC 帧目地地址源地址长度/类型数 据FCS长度/类型 = 802.1Q 标记类型 标记控制信息 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 VID 2 字节2 字节插入 4 字节的 VLAN 标记4用户优先级CFI10/21/201862第三章 网络互联设备
  • 63. IEEE802.3的分类10/21/201863第三章 网络互联设备
  • 64. 性能802.3有很大部分的模拟器件; 802.3的响应时间是不确定的,因而它不适合实时环境; 802.3在轻负载时,性能比较好;在重负载时,性能急剧变坏;因此802.3适合于轻负载,不适合于重负载;10/21/201864第三章 网络互联设备
  • 65. 高速局域网需求是促进技术发展的源动力 需求也是最可怕的技术杀手 用户这种贪得无厌的需求迫使我们这些学习计算机科学与技术的人不断地学习、学习、再学习。反过来,如果人类不是贪得无厌,也许我们现在还过着茹毛饮血的生活;如果工作都是一劳永逸的话,我们早就饿死了。 提问:技术是什么的杀手呢?10/21/201865第三章 网络互联设备
  • 66. 10M Ethernet 向 100M 过渡传统以太网的缺陷 使用同轴电缆,最多只有2500m,2m一个节点 以太网速度、效率比FDDI要慢很多,而且不适合实时通信 发展100M的关键 使用双绞线是以太网的革命,它使用了电话网,因此范围可以无限扩充(理论上) switch的出现解决了从理论到实际的问题10/21/201866第三章 网络互联设备
  • 67. 发展100M的难题最小帧长的问题 100M的传输速度,最大传输距离2500m,则最小帧长为5000bits。解决办法: 减少电缆长度(100m) 消除冲突才是从最根本上解决问题的办法10/21/201867第三章 网络互联设备
  • 68. 发展100M的难题(续)编码问题 传统10M网络采用曼彻斯特编码,每位都有2个跳变,在100M网中不合算(编码效率低,占用了过多的带宽),解决办法: 100M网采用4B/5B编码(5bit中至少有2个1) 再使用不归0编码10/21/201868第三章 网络互联设备
  • 69. Gigabit EthernetCSMA/CD协议 1000Base-T:4对5类双绞线,两对收,两对发 1000Base-Fx:两根光缆 采用了全双工通信以及交换机,对于每两个节点之间都相当于存在一条点到点的链路,从根本上消除了冲突10/21/201869第三章 网络互联设备
  • 70. Gigabit Ethernet吉比特以太网对上层用户的要求依旧是最小帧64字节,最大帧1518字节,与10M以太网和快速以太网的兼容; 在吉比特以太网中,如果帧小于512字节,MAC层将在帧后面填补足够的扩充符号(在4B/5B编码中为用的5为符号),这个过程叫做载体扩展(Carrier Extension)。 帧的校验部分不包含载体扩展的符号。10/21/201870第三章 网络互联设备
  • 71. 10Gigabit Ethernet介质10GBase-S(850nm波长,主要是多模光纤) 10GBase-L(1300nm波长,单/多模光纤) 10GBase-E(1550nm波长,单模光纤) 10G网目前应用的限制不是速度跟不上,主要的问题反而是应用跟不上了.10/21/201871第三章 网络互联设备
  • 72. 端到端的以太网传输 10 吉比特以太网的出现,以太网的工作范围已经从局域网(校园网、企业网)扩大到城域网和广域网,从而实现了端到端的以太网传输。 这种工作方式的好处是: 成熟的技术 互操作性很好 在广域网中使用以太网时价格便宜。 统一的帧格式简化了操作和管理。 10/21/201872第三章 网络互联设备
  • 73. 以太网接入举例:光纤到大楼 FTTB 100 M10 M10 M100 M吉比特以太网光结点汇接点1 Gb/s1 Gb/s高速汇接点 GigaPoP10/21/201873第三章 网络互联设备
  • 74. 以太网特点小结传输速率:10M、100M、1G、10Gbps 共享、交换式组网方式 尽力交付机制 传输方式:CSMA/CD,分布式传输控制 传输时延不稳定 指数退避法使时延成倍增加 流量大,时延变化加剧10/21/201874第三章 网络互联设备
  • 75. 概述IBM 在80年代提出令牌环网标准 IEEE 802.5 速率:1M/4M/16M 拓扑:环型 介质:双绞线、同轴、光纤 编码:曼彻斯特10/21/201875第三章 网络互联设备
  • 76. 基本思想信息在环中沿一个方向前进,所有环中的节点共享该环. 在没有站点发送数据时,令牌在环上不停地旋转; 某个节点得到令牌后,首先将该令牌破坏掉,接着马上发送数据,数据也沿环旋转一周,需要接收数据的节点接收该数据. 数据返回发送节点之后,发送节点有义务将该数据从环中清除掉. 发送节点重新生成一个新令牌发到环上10/21/201876第三章 网络互联设备
  • 77. Token Passing Access MethodTA to DA to DA to DA to DACBD令牌在环中循环截获令牌,向D发送数据D拷贝该帧并继续转发A回收帧并且释放令牌123410/21/201877第三章 网络互联设备
  • 78. FDDI(光纤分布式数据接口)在802.5的基础上再增加一个反向环路,每个节点上都有2个环,因此每个节点的工作速率为2*100M.同时,还增加了一个旁路开关(bypath switch) 如果环断了首先由beacon帧报出错误,然后旁路开关闭合,整个环路仍然可以正常工作,只是速度下降为100M10/21/201878第三章 网络互联设备
  • 79. FDDINodeNodeNodeNodeNodeNode主环从环故障10/21/201879第三章 网络互联设备
  • 80. FDDI的特点优点: 使用基于802.5令牌环传递MAC协议 使用802.2LLC协议,与802LAN兼容 可使用多模光纤或单模光纤作为传输媒体 覆盖范围比较大 使用双环拓扑确保网络具有容错能力 具有动态分配带宽的能力,能同时支持同步和异步数据服务 缺点: 价格比较昂贵 管理和维护复杂10/21/201880第三章 网络互联设备
  • 81. FDDI和Ethernet的比较重负载时,FDDI性能明显好于Ethernet,吞吐量大(网上全部都是数据) 轻负载时,FDDI性能急剧下降,(环上基本没有数据,要发送数据的节点必须等待令牌的到来) 在实时要求严格的情况下,FDDI满足要求,无论负载多重,每个节点都可以在一个固定的时间内得到一次服务。对于Ethernet来说,这是无法做到的,即Ethernet不能保证实时应用10/21/201881第三章 网络互联设备
  • 82. 应用的比较快速以太网已大量使用在桌面系统。而FDDI和千兆位以太网则被大量用于校园网、园区网或企业网的主干上,它们各有优缺点。 FDDI曾被认为是下一代LAN,但是FDDI 除了主干网市场外,很少被使用。因为管理过于复杂,芯片制造复杂,价格高。厂家不愿意大量生产,从而也就无法占据大块市场。10/21/201882第三章 网络互联设备
  • 83. 无线局域网概述应用前景更加广阔 目前已经存在的无线网络 802.11(在中国的风波) Mobile Ad-hoc network(自组织网络) WSN/WSAN(传感器网络和传感器反应网络)10/21/201883第三章 网络互联设备
  • 84. 802.11的物理层红外技术: 0.85-0.95微米波段上进行漫射传输,速率分为1Mbps和2Mbps两种。 1Mbps编码方案:4位为一组,每组被编成一个16位的码字,其中包括15个“0”和1个“1”,时钟不同步只会对一位数据造成影响 2Mbps编码方案:每2位为一组 特点:速度慢,容易受太阳对红外信号的干扰,无法穿透墙壁,没有安全保证 应用:房间内设备的遥控装置,手机传输等10/21/201884第三章 网络互联设备
  • 85. 802.11的物理层扩频通信(spread spectrum) 思想:将要发送的信号功率平均分配在一段频率上 优点: 分散了功率,减少了对别人的干扰 很难被检测出来,增加了安全性 也不容易受到别人的干扰10/21/201885第三章 网络互联设备
  • 86. 扩频通信分类直接序列扩频(DSSS) 类似与CDMA 将最后结果发送出去,接收方使用同样的随机数序列重新异或一次,来实现正确的接收 不知道随机数序列就无法还原数据.802.11b使用了11位随机数,实现了11位扩频 10/21/201886第三章 网络互联设备
  • 87. 扩频通信分类跳频通信(frequency hopping) 发送数据的频率发生随机的跳动 接收端需要和发送端同频跳动,才能正确接收. 收发双方使用同一个随机数的种子,以实现相同的随机数序列 802.11b使用了79个频点 这两种办法的好处是保密性强,对别人的影响小,但是占用的频带宽了很多10/21/201887第三章 网络互联设备
  • 88. 802.11的物理层(续)802.11a(正交频分多路复用OFDM):在5GHz频率上使用,最大速率为54Mbps,一共有52个频率点 802.11b(高速直接序列扩频HR-DSSS):在2.4GHz频率上使用,最大速率为11Mbps,可用范围是802.11a的7倍 802.11g(增强的802.11b):2001年11月由IEEE批准,运行在2.4GHz频率上,使用OFDM,理论速度为54Mbps 讨论:无线LAN有三个不同的标准??10/21/201888第三章 网络互联设备
  • 89. 802.11b带宽:1,2,5.5,11Mbps 频点:2.4GHz.频率非常高,目前是免费使用. 技术:使用高速直接序列扩频通信 有线网是共用传输介质,无线网是共用频率,所以也存在冲突的问题10/21/201889第三章 网络互联设备
  • 90. 冲突问题的原因有线网络可以检测出冲突,无线网络是不可能检测出冲突的.为什么? A:因为接收端是可以移动的,信号会随着接收端的位置不同而发生变化,发送端无法通过电平的大小检测是否存在冲突. 只有接收端才知道有冲突 无线网无法采用冲突检测,只能使用冲突避免10/21/201890第三章 网络互联设备
  • 91. 宽带无线网络概述(802.16)必须引入竞争机制 除了电话公司之外,其余的公司要想提供语音和上网服务的话,需要敷设大量双绞线,光纤等介质,费用十分昂贵。 使用802.16可以解决费用昂贵的问题 802.16 固定宽带无线访问系统的空中接口 无线MAN/无线本地回路10/21/201891第三章 网络互联设备
  • 92. 802.16的传输环境10/21/201892第三章 网络互联设备
  • 93. 802.16和802.11的区别共同点:这两者的设计目标都是提供高带宽的无线通信网络 不同点 802.16主要对建筑物提供服务,802.11主要处理移动问题(笔记本电脑用户) 802.16可以投入的资金更多(为整个建筑的所有用户提供服务),802.11投入的资金很少(只能为一台笔记本电脑用户提供服务)10/21/201893第三章 网络互联设备
  • 94. 802.16和802.11的区别(续)802.16可以作为MAN的一部分,可以比802.11容纳更多的用户,提供更高的带宽和更好的服务质量。 802.11的目的是设计成移动的以太网,802.16的目的是设计成无线的,但位置固定的有线电视,其焦点是位置固定的无线设备10/21/201894第三章 网络互联设备
  • 95. 10/21/201895第三章 网络互联设备
  • 96. 蓝牙技术简捷1994年,Ericsson公司“在无电缆情况下将移动电话和其他设备连接起来” 它和Intel, IBM, Nokia, Toshiba 一起组成了一个SIG(特别兴趣集团),用于将计算机和通信以及其他附属设备通过短距离、低功耗、低成本的无线电波进行互联 Harald BlaatandІІ10/21/201896第三章 网络互联设备
  • 97. 蓝牙的体系结构蓝牙的基本单元是微微网(piconet)覆盖范围为10米,最多有7个从节点和255个静观节点(parked node)静观节点响应主节点的激活10/21/201897第三章 网络互联设备
  • 98. 蓝牙的应用轮廓(profile)10/21/201898第三章 网络互联设备
  • 99. 蓝牙的发展趋势预测2001年8月30日,Intel通信策略主管表示,蓝牙技术在无线网络标准竞赛中已经淘汰出局了,取而代之的就是802.1110/21/201899第三章 网络互联设备
  • 100. 802.11无线网络的结构10/21/2018100第三章 网络互联设备
  • 101. 无线移动网无线网的工作过程实际上是一个从无线到基站(AP),基站通过有线传送到另一个基站,再送到无线的过程. 如果无线网支持移动,就是无线移动网.无线支持移动会带来的问题就是在移动过程中如何支持互联互通10/21/2018101第三章 网络互联设备
  • 102. 目前地面的主要信道802.11频点为2.4G,速度快(1-54Mbps),但是传输距离短,穿透能力差 CDMA: 153kbps(up:110kbps,down:70kbps) GPRS: Uses GSM:50kbps 3G: Uses CDMA.2Mbps indoor,384Kbps outdoor 10/21/2018102第三章 网络互联设备
  • 103. 4G网络简介(一)4G:第四代移动通信标准(TD-LTE) 4G将3G和WLAN融合在一起,能以(理论上)超过100Mbps的速度下载。 该技术最早由一些研究机构和电信运营商共同推出,早期的4G有多个版本,技术和效果也大不相同。后来经过TIU(国际电信联盟)的重新定义,形成了现在的4G网络(下载速度达到100Mbps)。10/21/2018103第三章 网络互联设备
  • 104. 4G网络简介(二)优势: 数据传输速度快 功能更强(类似于手提电脑) 费用更低 缺点: 标准太多 容量有限(下载速度太快,但总带宽有限,因而用户越多,下载速度越慢。) 市场消化需要时间(终端、设备等要更新)10/21/2018104第三章 网络互联设备
  • 105. 4G网络简介(三)对广大消费者而言,费用是最关心的问题 “中国移动推出4G套餐,40元包300兆流量,按照每秒百兆的速率,这个套餐3秒就用完了,3秒40元,一个小时就是48000元。如果晚上忘了关闭4G连接,一觉醒来,你的房子都快成移动公司的了。 --李国庆 流量费用封顶,流量保护 结论:前途很光明,道路很曲折。赶时髦是要付出代价的。 10/21/2018105第三章 网络互联设备
  • 106. 无线网支持移动的办法(一)Using access point The node sends Probe frame all APs reach reply with ProbeResponse frame The node selects one AP; sends it AssociateRequest frame The AP replies with AssociationResponse frame new AP informs old AP via wire network Type Active scanning: when nodes join or move Passive scanning: AP periodically sends Beacon frame10/21/2018106第三章 网络互联设备
  • 107. 无线网支持移动的办法(二)Using Mobile Ad-hoc network (MANET) 主要思路: 移动节点之间临时组织一个网络来完成一个任务(笔记本之间的互联) 节点不断移动,导致整个网络的拓扑结构不断发生变化,因而从源到目的节点之间必定会存在多条路径,如何选择路径非常关键.10/21/2018107第三章 网络互联设备
  • 108. MANET的结构10/21/2018108第三章 网络互联设备
  • 109. MANET应用场合: 民用:电视,电话,手表 公共设施:出租车,会议室 公共安全:消防,救援 军用:士兵,坦克 问题: 不同节点接收范围不同 电池容量不同 CPU处理速度不同 节点移动速度不同10/21/2018109第三章 网络互联设备
  • 110. MANET可以研究的方向 功率控制问题 检错纠错问题 路由选择问题 安全问题等10/21/2018110第三章 网络互联设备
  • 111. 传感器网络WSN和传感器反应网络WSANWireless sensor network Wireless sensor actor network 10/21/2018111第三章 网络互联设备
  • 112. WSN的结构10/21/2018112第三章 网络互联设备
  • 113. 传感器节点的特点体积小 需要天线(发射信号) 探头(传感器) 处理单元 电池10/21/2018113第三章 网络互联设备
  • 114. 每一个传感器节点的硬件结构10/21/2018114第三章 网络互联设备
  • 115. 产品10/21/2018115第三章 网络互联设备
  • 116. WSANWSN用于探测信息,但是仅有探测还不够,最好能够做出反应(军事,消防) WSN负责探测,WSAN负责反应(需要的能量远大于WSN) WSN根据具体情况将信息报告给WSAN,具体由哪个WSAN做出反应?是一个还是一组WSAN做出反应?10/21/2018116第三章 网络互联设备
  • 117. WSAN的结构10/21/2018117第三章 网络互联设备
  • 118. WSAN的应用消防(城市火警,森林火警) 恶劣环境 军用(检测核放射,细菌,攻击)10/21/2018118第三章 网络互联设备