1、1,介质访问控制子层-3,2,交换局域网 虚拟局域网 无线局域网,本讲主要内容,3,交换式局域网,1.1交换式局域网和共享式局域网 共享式局域网 各结点分享带宽 每个时间片只允许一个结点发送信息 交换式局域网 1990s初，对共享介质型局域网进行改进 允许多个结点同时发送信息 增加带宽，克服冲突,逻辑和物理结构：星形,物理：星形；逻辑：总线；,5,局域网交换机是交换式局域网的核心设备 可以在多个端口之间建立多个并发连接 以太网交换机有多个端口 可以单独与一个结点连接 也可连接以太网集线器,6,1.2 局域网交换机,交换机的主要部件 端口 10Mb/s,100Mb/s,1000Mb/s等 端口缓
2、冲器 提供帧缓冲能力，可用于具有不同速率的端口 帧转发机构 负责端口之间转发信息,7,根据连接的结点，交换机端口可分为 专用端口 只连接一个结点 共享端口 通过hub,连接多个结点 根据工作方式，交换机端口还可分为 半双工端口 全双工端口 交换机可以在多个端口之间同时建立多条并发连接,端口,10,端口-地址映射表,以太网交换机利用地址表，实现端口号网卡MAC地址的对应 问题 如何获得端口号和MAC地址的对应记录？ 有结点从当前端口转移到另一个端口怎么办，地址表怎么修改？ 解决方案： 地址学习：动态建立和修改地址表,11,MAC地址学习-1,地址表的动态建立 结点发送信息帧 读取发送帧的源地址
3、发送该帧 记录该帧进入交换机的端口号 形成源地址-端口的对应记录 检查地址表 如表中没有该记录，则添加 如表中已有该记录，则更新,12,MAC地址学习-2,地址表的动态更新 地址表的新记录项一产生，即分配一个计时器 计时器溢出前，保持该记录项 计时器溢出后，删除该记录项 通过动态更新，可以删除 过时的地址映射：处理端口转移问题 不用的地址映射：处理关机等情形,13,端口-地址映射表的动态添加：广播法 若某结点向一新加入的结点发送信息帧 检查映射表 无记录，则广播式发送该帧 各端口接收该帧，只有一个端口能够读入 读取该端口号 形成目的地址-端口的对应记录 将该记录添加到地址表,MAC地址学习-3
4、,14,交换机的帧转发,直接交换 检测到帧的目的地址字段，即立即转发该帧 不进行差错检测 差错检测由接收结点完成 没有帧缓冲，只能支持同速率的转发 特点： 交换延迟时间短，速度快 缺乏检错能力 不支持输入输出异速的情形,15,交换机的帧转发-2,存储转发交换 具有帧缓存 输入输出帧时，可以存储在帧缓冲区 可进行差错检测 功能较强，但速度较慢,16,存储转发,17,交换机的帧转发-3,改进的直接交换 接收到以太帧的64字节后，对帧头进行差错检测 结合了前两种交换方式的特点,18,1.3 交换机的特点,低交换延迟 交换机-网桥-路由器 支持不同类型的端口 不同的传输速率 不同的工作模式 支持虚拟局
5、域网服务,19,2. 虚拟局域网,虚拟网络：逻辑上的网络，逻辑工作组 在物理上，网络结点可以不属于同一个网段内 在逻辑上，网络结点属于一个工作组 以软件方式实现对虚拟网络中的逻辑工作组的划分与管理， 虚拟网络的结点可以分布在不同的物理网段上，但它们之间的通信就像在同一个物理网段上一样,21,2.1 虚拟局域网的实现技术,虚拟网络 建立在局域网交换机之上; 功能、操作与传统的局域网类似 但组网方法不同 虚拟局域网的结构 虚拟局域网可以跟踪结点位置的变化 位置改变时，无需人工进行重新配置,22,虚拟局域网的组网方法,根据定义网内成员的方法，组网可以分类： 用交换机端口号定义虚拟局域网 用 MAC地
6、址定义虚拟局域网； 用网络层地址定义虚拟局域网； IP广播组虚拟局域网 包含代理和多个IP结点 由代理管理虚拟网的成员,23,交换机端口号定义一台交换机,25,用MAC地址定义虚拟网,采用结点的MAC地址定义虚拟局域网 优点： 允许结点移动到其他的物理网段上 结点的MAC地址固定不变，自动保持虚拟网成员地位 缺点 初始配置是人工完成，有时工作量巨大,26,用网络层地址定义虚拟局域网,使用结点的IP地址定义虚拟局域网的成员 优点： 允许按照协议类型组成虚拟局域网 随意移动工作站，无需重新配置IP地址 缺点： 速度慢检查网络层地址的开销大,27,虚拟局域网的优点,方便网络用户管理，减少网络管理开销
7、 如调整网内结点的位置，不需要重新布线 提供更好的安全性 划分不同的虚拟子网，分配不同的权限 改善网络服务质量 将通信量控制在一个虚拟局域网内，减少潜在的广播风暴带来的危害,28,3. 无线局域网,1990年，IEEE802成立无线局域网工作组 1997，第一个无线局域网标准802.11(1M,2Mb/s) 802.11b,802.11a,802.11j 应用场合 作为传统局域网的扩充 相邻建筑物之间的互连 漫游访问 特殊网络,29,无线局域网定义的服务,联系 在一个结点和一个访问点之间建立一个初始的联系 重新联系 建立联系的结点，从一个访问点转移到另一个访问点 终止联系 通知访问点终止联系
8、身份认证 隐私权,30,典型的无线局域网结构,31,特殊无线网络的结构,ad hoc 是一个临时需要的对等网络，无基站的无线网络； 主要用于军事用途 。,32,无线局域网的分类,漫反射红外 速率：1-4Mb/s，范围：15-60m，静止/移动 定向光束红外 速率：1-10Mb/s，范围：24m，静止 调频扩频 速率：1-3Mb/s，范围：30-90m，移动 直接序列扩频 速率：2-20Mb/s，范围：30-240m，静止/移动 窄带微波 速率：10-20Mb/s，范围：12-40m，静止/移动,33,3.1 红外无线局域网,红外无线 按视距方式传播，常用于较短距离的传输 不能在室外应用，因为阳
9、光中含红外线 不需要天线，有方向性，如遥控器 红外线频谱是非常宽(3*1011-2*1014Hz)，可以提供极高的数据传输速率； 红外局域网的数据传输有三种基本技术： 定向光束红外传输技术； 全方位红外传输技术； 漫反射红外传输技术。,34,3.2 扩频无线局域网,扩频技术是指将信号散布到更宽的带宽上，减少发生堵塞和干扰的几率 扩频技术开始是为了军事和情报部门的需求开发的 防窃听、抗干扰 主要技术： 跳频扩频 直接序列扩频,35,(1) 跳频通信,跳频是指：发送的信号频率按固定时间从一个频率跳到另外一个频率 频率跳变的顺序是由一个伪随机码决定 发送器与接收器按照同样的规律进行频率跳动，保证信号
10、正确收发 特性： 信号频率变化，减少在特定频率上的通信干扰 速率为1Mb/s或2Mb/s，在2.4G-2.4835GHz,37,(2) 直接序列扩频,直接序列扩频也使用2.4GHz的ISM频段; 数据传输速率为1Mb/s或2Mb/s; 系统实际发送的信号d(t)是发送数据a(t)与伪随机码c(t)模二加法（异或）的结果; 接收信号是 d(t)和c(t)模二加法（异或）的结果,38,3.3 无线局域网标准,IEEE 802.11的层次模型结构包括： 物理层 定义了红外、调频扩频与直接序列扩频的数据传输标准 MAC子层 定义了对无线环境的访问控制、漫游支持、数据验证和保密服务,40,802.11标
11、准的MAC子层支持两种访问服务 无争用服务 中心控制结点,通过询问，协调各结点的发送请求 又称点协调功能（PCF） 争用服务 类似以太网的随机争用访问，采用CSMA/CA的控制方法（带有冲突避免的载波侦听多路访问） 又称分布协调功能（DCF）,41,CSMA/CA的工作过程,发送结点在发送帧之前，先侦听通信信道； 如果信道空闲，该结点等待一个较长的帧间间隔 再次确认信道仍是空闲，之后发送帧，以避免冲突; 发送站发送一个数据帧； 停止等待：在规定的时间（短的帧间间隔）内，检查接收站是否发回帧的确认ACK 如果接收到确认，发送成功; 没有接收到确认，则发生冲突；同时在退避时间到后，重发该帧；,网络
12、分配向量,分布协调功能帧间间隔,短的帧间间隔,43,CSMA/CA与CSMA/CD的比较,相同点 发送前都要进行载波侦听 都要有二进制指数退避时间 不同点 前者无冲突检测，只有忙/闲检测; 利用帧间时间间隔、持续时间和退避时间来主动避免冲突 利用ACK间接察看是否有冲突 后者有冲突检测算法，监测到冲突后被动进行退避,44,补充：无线局域网的常用设备,无线AP (Acess Point,无线访问点,无线接入点) 相当于一个无线集线器（HUB），接在有线交换机或路由器上 通过它，能把带有无线网卡的机器接入到网络中 由于无线AP的覆盖范围是一个向外扩散的圆形区域，因此，应当尽量把无线AP放置在无线网络的中心位置,单纯型无线AP：通常有一个接有线的RJ45网口、电源接口、配置口（usb口或通过web界面配置）和几个状态指示灯。,无线路由器,无线网桥,48,交换局域网 交换机及其地址表 3种帧转发方式 虚拟局域网 无线局域网 CSMA/CA的基本工作原理,小结,
