《《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》PPT課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》PPT課件（127頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí),主講：方睿 J wlgcxy2009,2020/9/12,-2-,參考書目,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第五版）作者：謝希仁 電子工業(yè)出版社出版。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作者：馮博琴等 高等教育出版社出版。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作者：張?jiān)?清華大學(xué)出版社出版。,2020/9/12,序 網(wǎng)絡(luò)與生活,2020/9/12,-4-,序 網(wǎng)絡(luò)與生活,什么是網(wǎng)絡(luò)？ 網(wǎng)絡(luò)為什么能準(zhǔn)確地傳遞數(shù)據(jù)？ 如何傳遞這些數(shù)據(jù)、并且避免數(shù)據(jù)的丟失和錯(cuò)誤？ 誰(shuí)在建設(shè)、運(yùn)維這些網(wǎng)絡(luò)？ 這些網(wǎng)絡(luò)又是如何進(jìn)行設(shè)計(jì)和安裝的？ 除了網(wǎng)卡、網(wǎng)線、還需要什么別的設(shè)備？誰(shuí)制造這些設(shè)備？ ,第一部分,網(wǎng)絡(luò)基本知識(shí),,,,,,HA1,HA5,HA4,HA3,

2、,HA6,主機(jī) H1,主機(jī) H2,,,,路由器 R1,,硬件地址,路由器 R2,HA2,IP1,IP2,局域網(wǎng),局域網(wǎng),局域網(wǎng),通信的路徑 H1經(jīng)過(guò) R1 轉(zhuǎn)發(fā)再經(jīng)過(guò) R2 轉(zhuǎn)發(fā)H2,,,,查找路由表,查找路由表,1 網(wǎng)絡(luò)多層通信原理,,,,,,HA1,HA5,HA4,HA3,,HA6,主機(jī) H1,主機(jī) H2,,,,路由器 R1,,硬件地址,路由器 R2,HA2,IP1,IP2,局域網(wǎng),局域網(wǎng),局域網(wǎng),,,,,,,,,,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,,,HA6,HA2,IP6,主機(jī) H1,主機(jī) H2,,路由器 R1,IP 層上的互聯(lián)網(wǎng),MAC 幀,IP2,IP4,IP3,,,,IP5

3、,,,,路由器 R2,MAC 幀,MAC 幀,,IP 數(shù)據(jù)報(bào),從協(xié)議棧的層次上看數(shù)據(jù)的流動(dòng),,,,,,,,,,,,,,,HA1,HA5,HA4,HA3,,HA6,主機(jī) H1,主機(jī) H2,,,,路由器 R1,,硬件地址,路由器 R2,HA2,IP1,IP2,局域網(wǎng),局域網(wǎng),局域網(wǎng),,,,,,,,,,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,,,HA6,HA2,IP6,主機(jī) H1,主機(jī) H2,,路由器 R1,IP 層上的互聯(lián)網(wǎng),MAC 幀,IP2,IP4,IP3,,,,IP5,,,,路由器 R2,MAC 幀,MAC 幀,,IP 數(shù)據(jù)報(bào),從虛擬的 IP 層上看 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的流動(dòng),,,,,,,,,HA

4、1,HA5,HA4,HA3,,HA6,主機(jī) H1,主機(jī) H2,,,,路由器 R1,,硬件地址,路由器 R2,HA2,IP1,IP2,局域網(wǎng),局域網(wǎng),局域網(wǎng),,,,,,,,,,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,,,HA6,HA2,IP6,主機(jī) H1,主機(jī) H2,,路由器 R1,IP 層上的互聯(lián)網(wǎng),MAC 幀,IP2,IP4,IP3,,,,IP5,,,,路由器 R2,MAC 幀,MAC 幀,,IP 數(shù)據(jù)報(bào),在鏈路上看 MAC 幀的流動(dòng),,,,,,,,,,,,,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,,,HA6,HA2,IP6,主機(jī) H1,主機(jī) H2,,路由器 R1,IP 層上的互聯(lián)網(wǎng),MAC

5、 幀,IP2,IP4,IP3,,,,IP5,,,,路由器 R2,MAC 幀,MAC 幀,,IP 數(shù)據(jù)報(bào),,在 IP 層抽象的互聯(lián)網(wǎng)上只能看到 IP 數(shù)據(jù)報(bào) 圖中的 IP1IP2 表示從源地址 IP1 到目的地址 IP2 兩個(gè)路由器的 IP 地址并不出現(xiàn)在 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的首部中,,,,,,,,,,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,,,HA6,HA2,IP6,主機(jī) H1,主機(jī) H2,,路由器 R1,IP 層上的互聯(lián)網(wǎng),MAC 幀,IP2,IP4,IP3,,,,IP5,,,,路由器 R2,MAC 幀,MAC 幀,,IP 數(shù)據(jù)報(bào),,路由器只根據(jù)目的站的 IP 地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)進(jìn)行路由選擇,,,,,,

6、,,,,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,,,HA6,HA2,IP6,主機(jī) H1,主機(jī) H2,,路由器 R1,IP 層上的互聯(lián)網(wǎng),IP2,IP4,IP3,,,,IP5,,,,路由器 R2,,IP 數(shù)據(jù)報(bào),,在具體的物理網(wǎng)絡(luò)的鏈路層 只能看見 MAC 幀而看不見 IP 數(shù)據(jù)報(bào),,,,,,,,,,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,,,HA6,HA2,IP6,主機(jī) H1,主機(jī) H2,,路由器 R1,IP 層上的互聯(lián)網(wǎng),IP2,IP4,IP3,,,,IP5,,,,路由器 R2,,IP 數(shù)據(jù)報(bào),,IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)屏蔽了下層很復(fù)雜的細(xì)節(jié) 在抽象的網(wǎng)絡(luò)層上討論問(wèn)題，就能夠使用 統(tǒng)一的、抽象的

7、IP 地址 研究主機(jī)和主機(jī)或主機(jī)和路由器之間的通信,2020/9/12,-14-,2. 因特網(wǎng)的組成,從因特網(wǎng)的工作方式上看，可以劃分為以下的兩大塊： 邊緣部分（資源子網(wǎng)） C/S P2P 核心部分（通信子網(wǎng)） 分組交換 報(bào)文交換 電路交換,2020/9/12,-15-,,,因特網(wǎng)的核心部分,因特網(wǎng)的邊緣部分,主機(jī),網(wǎng)絡(luò),路由器,因特網(wǎng)的邊緣部分與核心部分,,,,,,,,,運(yùn)行 客戶 程序,網(wǎng)絡(luò)邊緣,網(wǎng)絡(luò)核心,運(yùn)行 服務(wù)器 程序,,,A,B,客戶,服務(wù)器,客戶 A 向服務(wù)器 B 發(fā)出請(qǐng)求服務(wù)， 而服務(wù)器 B 向客戶 A 提供服務(wù)。,1). 客戶服務(wù)器方式,2020/9/12,-17-,2).

8、對(duì)等連接方式 (P2P),,,,,,,,,網(wǎng)絡(luò)邊緣,網(wǎng)絡(luò)核心,運(yùn)行 P2P 程序,運(yùn)行 P2P 程序,,,,D,C,,E,F,運(yùn)行 P2P 程序,運(yùn)行 P2P 程序,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,H1,H5,H2,H4,H3,,H6,路由器,,網(wǎng)絡(luò),,網(wǎng)絡(luò)核心部分,,主機(jī),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,H1,H5,H2,H4,H3,,H6,發(fā)送的 分組,路由器,,A,E,D,B,C,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,網(wǎng)絡(luò)核心部分,,主機(jī),2020/9/12,-20-,分組交換網(wǎng)的示意圖,,,,,,,,,,,,,H1,A,,,互聯(lián)網(wǎng),B,D,E,C,H5,H6

9、,H4,H2,H3,,,,H1 向 H5 發(fā)送分組,H2 向 H6 發(fā)送分組,,,,,注意分組路徑的變化！,路由器,主機(jī),,,2020/9/12,-21-,注意分組的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程,,,,,,,,,,,,,H1,A,,,互聯(lián)網(wǎng),B,D,E,C,H5,H6,H4,H2,H3,,H1 向 H5 發(fā)送分組,路由器,主機(jī),,,,,在路由器 E 暫存 查找轉(zhuǎn)發(fā)表 找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口,,最后到達(dá)目的主機(jī) H5,在路由器 C 暫存 查找轉(zhuǎn)發(fā)表 找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口,在路由器 A 暫存 查找轉(zhuǎn)發(fā)表 找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口,三種交換的比較,,,A B C D,A B C D,A B C D,,,,,報(bào)文交換,電路

10、交換,分組交換,,t,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,數(shù)據(jù)傳送 的特點(diǎn),比特流直達(dá)終點(diǎn),報(bào)文,報(bào)文,報(bào)文,分組,分組,分組,存儲(chǔ) 轉(zhuǎn)發(fā),存儲(chǔ) 轉(zhuǎn)發(fā),存儲(chǔ) 轉(zhuǎn)發(fā),存儲(chǔ) 轉(zhuǎn)發(fā),2020/9/12,-23-,3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo),速率 帶寬 吞吐量 時(shí)延 總時(shí)延 = 發(fā)送時(shí)延+傳播時(shí)延+處理時(shí)延+排隊(duì)時(shí)延 利用率 信道利用率 網(wǎng)絡(luò)利用率,2020/9/12,-24-,四種時(shí)延所產(chǎn)生的地方,,,,,,,,,,1 0 1 1 0 0 1,,發(fā)送器,隊(duì)列,結(jié)點(diǎn) B,結(jié)點(diǎn) A,,,在結(jié)點(diǎn) A 中產(chǎn)生 處理時(shí)延和排隊(duì)時(shí)延,數(shù)據(jù),從結(jié)點(diǎn) A 向結(jié)點(diǎn) B 發(fā)送數(shù)據(jù),鏈路,2020/9/12,-

11、25-,時(shí)延與網(wǎng)絡(luò)利用率的關(guān)系,根據(jù)排隊(duì)論的理論，當(dāng)某信道的利用率增大時(shí)，該信道引起的時(shí)延也就迅速增加。 若令 D0 表示網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)的時(shí)延，D 表示網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的時(shí)延，則在適當(dāng)?shù)募俣l件下，可以用下面的簡(jiǎn)單公式表示 D 和 D0之間的關(guān)系：,,U 是網(wǎng)絡(luò)的利用率，數(shù)值在 0 到 1 之間。,2020/9/12,-26-,,時(shí)延 D,,,,,利用率 U,1,0,D0,時(shí)延 急劇 增大,時(shí)延與網(wǎng)絡(luò)利用率的關(guān)系,2020/9/12,-27-,4 TCP/IP的體系結(jié)構(gòu),,,應(yīng)用層 運(yùn)輸層 網(wǎng)際層 網(wǎng)絡(luò) 接口層,,,,,,,,,主機(jī)A,主機(jī)B,路由器,網(wǎng)絡(luò) 2,網(wǎng)絡(luò) 1,,,,,應(yīng)用層 運(yùn)輸層 網(wǎng)際層 網(wǎng)

12、絡(luò) 接口層,網(wǎng)際層 網(wǎng)絡(luò) 接口層,4 3 2 1,路由器在轉(zhuǎn)發(fā)分組時(shí)最高只用到網(wǎng)絡(luò)層 而沒(méi)有使用運(yùn)輸層和應(yīng)用層。,2020/9/12,-28-,,,沙漏計(jì)時(shí)器形狀的TCP/IP協(xié)議族,HTTP,SMTP,DNS,RTP,TCP,UDP,IP,,,,,,,網(wǎng)際層,網(wǎng)絡(luò)接口層,運(yùn)輸層,應(yīng)用層,,,,,,,,,,,,,網(wǎng)絡(luò)接口 1,網(wǎng)絡(luò)接口 2,網(wǎng)絡(luò)接口 3,Everything over IP IP 可為各式各樣的應(yīng)用程序提供服務(wù),IP over Everything IP 可應(yīng)用到各式各樣的網(wǎng)絡(luò)上,5 物理層,本層在體系中的作用 調(diào)制 復(fù)用 本層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 比特 編碼 本層的設(shè)備 通信介質(zhì) 集線

13、器,2020/9/12,-29-,2020/9/12,-30-,對(duì)基帶數(shù)字信號(hào)的幾種調(diào)制方法,0,1,0,0,1,1,1,0,0,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,基帶信號(hào),調(diào)幅,調(diào)頻,調(diào)相,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2020/9/12,-32-,,共享信道,信道復(fù)用技術(shù),復(fù)用(multiplexing)是通信技術(shù)中的基本概念。,信道,A1,A2,B1,B2,C1,C2,信道,信道,,,,,,A1,A2,B1,B2,C1,C2,復(fù)

14、用,分用,(a) 不使用復(fù)用技術(shù),(b) 使用復(fù)用技術(shù),2020/9/12,-33-,頻分復(fù)用 FDM,用戶在分配到一定的頻帶后，在通信過(guò)程中自始至終都占用這個(gè)頻帶。 頻分復(fù)用的所有用戶在同樣的時(shí)間占用不同的帶寬資源（請(qǐng)注意，這里的“帶寬”是頻率帶寬而不是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率）。,2020/9/12,-34-,時(shí)分復(fù)用TDM,時(shí)分復(fù)用則是將時(shí)間劃分為一段段等長(zhǎng)的時(shí)分復(fù)用幀（TDM 幀）。每一個(gè)時(shí)分復(fù)用的用戶在每一個(gè) TDM 幀中占用固定序號(hào)的時(shí)隙。 每一個(gè)用戶所占用的時(shí)隙是周期性地出現(xiàn)（其周期就是 TDM 幀的長(zhǎng)度）。 TDM 信號(hào)也稱為等時(shí)(isochronous)信號(hào)。 時(shí)分復(fù)用的所有用戶是在不

15、同的時(shí)間占用同樣的頻帶寬度。,2020/9/12,網(wǎng)絡(luò)工程系方睿,-35-,時(shí)分復(fù)用,,頻率,時(shí)間,B,C,D,B,C,D,B,C,D,B,C,D,A 在 TDM 幀中 的位置不變,,,,,,,,2020/9/12,-36-,時(shí)分復(fù)用,,頻率,時(shí)間,C,D,C,D,C,D,A,A,A,A,C,D,B 在 TDM 幀中 的位置不變,,,,,,,,2020/9/12,網(wǎng)絡(luò)工程系方睿,-37-,時(shí)分復(fù)用,,頻率,時(shí)間,B,D,B,D,B,D,A,A,A,A,B,D,C 在 TDM 幀中 的位置不變,,,,,,,,2020/9/12,-38-,時(shí)分復(fù)用,,頻率,時(shí)間,B,C,B,C,B,C,A,A,A

16、,A,B,C,D 在 TDM 幀中 的位置不變,,,,,,,,2020/9/12,-39-,時(shí)分復(fù)用可能會(huì)造成線路資源的浪費(fèi),,,,,,,,,,,,A,B,C,D,,,a,a,b,b,c,d,b,c,a,t,t,t,t,t,,,,,,,,,,,,,,,4 個(gè)時(shí)分復(fù)用幀,#1,,,,,,,,,,,,a,c,b,,,,,,,c,d,時(shí)分復(fù)用,#2,#3,#4,,,,,用戶,,,,,使用時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)， 由于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的突發(fā)性質(zhì)，用戶對(duì) 分配到的子信道的利用率一般是不高的。,2020/9/12,-40-,統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用 STDM,,,,,,,,用戶,,,,,A,B,C,D,,a,b,c,

17、d,t,t,t,t,t,,,,,,,,,,,,,3 個(gè) STDM 幀,#1,,,,,,,,,,,,a,c,b,,,,,a,b,b,c,a,c,d,,,,,,,,#2,#3,統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用,,,,,,,,,,,,2020/9/12,-41-,1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 7,0 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm

18、7 1557 nm,波分復(fù)用 WDM,波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用。,8 2.5 Gb/s 1310 nm,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,20 Gb/s,,,,,,,,,,,,,,復(fù) 用 器,分 用 器,EDFA,,,,,120 km,光調(diào)制器,,光解調(diào)器,,2020/9/12,-42-,碼分復(fù)用 CDM,常用的名詞是碼分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。 各用戶使用經(jīng)過(guò)特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會(huì)造成干擾。 這種系統(tǒng)發(fā)送的信號(hào)有很強(qiáng)的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。 每一個(gè)比特時(shí)間劃分為 m 個(gè)短的間隔

19、，稱為碼片(chip)。,2020/9/12,-43-,碼片序列(chip sequence),每個(gè)站被指派一個(gè)唯一的 m bit 碼片序列。 如發(fā)送比特 1，則發(fā)送自己的 m bit 碼片序列。 如發(fā)送比特 0，則發(fā)送該碼片序列的二進(jìn)制反碼。 例如，S 站的 8 bit 碼片序列是 00011011。 發(fā)送比特 1 時(shí)，就發(fā)送序列 00011011， 發(fā)送比特 0 時(shí)，就發(fā)送序列 11100100。 S 站的碼片序列：(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1),2020/9/12,-44-,CDMA 的重要特點(diǎn),每個(gè)站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且還必須互相正交(orthogonal)

20、。 在實(shí)用的系統(tǒng)中是使用偽隨機(jī)碼序列。,2020/9/12,-45-,碼片序列的正交關(guān)系,令向量 S 表示站 S 的碼片向量，令 T 表示其他任何站的碼片向量。 兩個(gè)不同站的碼片序列正交，就是向量 S 和T 的規(guī)格化內(nèi)積(inner product)都是 0：,,,(2-3),2020/9/12,-46-,碼片序列的正交關(guān)系舉例,令向量 S 為(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1)，向量 T 為(1 1 +1 1 +1 +1 +1 1)。 把向量 S 和 T 的各分量值代入(2-3)式就可看出這兩個(gè)碼片序列是正交的。,,,2020/9/12,-47-,任何一個(gè)碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格

21、化內(nèi)積都是1 。 一個(gè)碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)格化內(nèi)積值是 1。,正交關(guān)系的另一個(gè)重要特性,,,,2020/9/12,-48-,CDMA 的工作原理,,,,,S 站的碼片序列 S,,,,,,,,,,,,,,,,1,,,,,,,,,1,0,t,t,t,t,t,t,,m 個(gè)碼片,,,,,t,,,S 站發(fā)送的信號(hào) Sx,T 站發(fā)送的信號(hào) Tx,總的發(fā)送信號(hào) Sx + Tx,規(guī)格化內(nèi)積 S Sx,規(guī)格化內(nèi)積 S Tx,,數(shù)據(jù)碼元比特,發(fā) 送 端,接 收 端,,,2020/9/12,-49-,屏蔽雙絞線 (STP)和非屏蔽雙絞線 (UTP),,2020/9/12,-50-,光纖結(jié)構(gòu),2020/9/

22、12,網(wǎng)絡(luò)工程系方睿,-51-,,,集線器,,2020/9/12,-52-,2020/9/12,-53-,6 數(shù)字傳輸系統(tǒng)PCM的過(guò)程：采樣、量化、編碼,采樣：按照一定的時(shí)間間隔提取模擬信號(hào)的幅值。 采樣率必須滿足Nyquist定理 Nyquist定理: 在理想的無(wú)噪聲信道，若 f 是模擬信號(hào)的最高頻率, 采樣頻率為2*f 時(shí)，接收方就可以從采樣脈沖信號(hào)中完全恢復(fù)原信號(hào)。 量化：將采樣點(diǎn)處測(cè)得的信號(hào)幅值分級(jí)取整的過(guò)程。 編碼：將量化后的整數(shù)值用二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示。,2020/9/12,-54-,PCM轉(zhuǎn)換過(guò)程及波形示意圖,2020/9/12,-55-,PCM的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),(1) T-標(biāo)準(zhǔn) 24路

23、PCM，簡(jiǎn)稱T1，速率1.544Mbps,北美、日本 (2) E-標(biāo)準(zhǔn) 30/32路PCM，簡(jiǎn)稱E1，速率2.048 Mbps,歐洲、中國(guó)、南美 ，E-標(biāo)準(zhǔn)中，以幀的形式，利用時(shí)分復(fù)用技術(shù)進(jìn)行傳輸。 下圖為E1時(shí)分復(fù)用幀示意圖。,說(shuō)明： (1)話音信號(hào)頻率3.4KHz，據(jù)Nyquist定理，采樣頻率為8000Hz，即采樣周期125s。每個(gè)采樣值編碼 8bit。 (2)單個(gè)話路的傳輸率：8000個(gè)/s8bit/個(gè)=64Kbit/s (3)將多個(gè)（32個(gè)）話路的PCM信號(hào)用時(shí)分復(fù)用的方法裝成幀，送往線路逐幀傳輸。 PCM基群E1的數(shù)據(jù)率為：3264Kbit/s=2.048Mbps。 (4) 采用時(shí)

24、分復(fù)用技術(shù)，可以得到高次群。例如，四個(gè)基群復(fù)接成二次群，四個(gè)二次群復(fù)接成三次群，依此類推。,2020/9/12,-57-,三大數(shù)字體系,,2020/9/12,-58-,7 寬帶接入技術(shù),ADSL 技術(shù)就是用數(shù)字技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的模擬電話用戶線進(jìn)行改造，使它能夠承載寬帶業(yè)務(wù)。 雖然標(biāo)準(zhǔn)模擬電話信號(hào)的頻帶被限制在 3003400 kHz 的范圍內(nèi)，但用戶線本身實(shí)際可通過(guò)的信號(hào)頻率仍然超過(guò) 1 MHz。 xDSL 技術(shù)就把 04 kHz 低端頻譜留給傳統(tǒng)電話使用，而把原來(lái)沒(méi)有被利用的高端頻譜留給用戶上網(wǎng)使用。 DSL 就是數(shù)字用戶線(Digital Subscriber Line)的縮寫。而 DSL 的前

25、綴 x 則表示在數(shù)字用戶線上實(shí)現(xiàn)的不同寬帶方案。,2020/9/12,-59-,ADSL 的組成,,,,,,ATU-C,,ATU-C,,,ATU-R,,,,,ATU-C,,用戶線,電話 分離器,,,區(qū)域?qū)拵ЬW(wǎng),至 ISP,居民家庭,,基于 ADSL 的接入網(wǎng),端局或遠(yuǎn)端站,,DSLAM,至本地電話局,PS,PS,,,數(shù)字用戶線接入復(fù)用器 DSLAM (DSL Access Multiplexer) 接入端接單元 ATU (Access Termination Unit) ATU-C（C 代表端局 Central Office） ATU-R（R 代表遠(yuǎn)端 Remote） 電話分離器 PS (PO

26、TS Splitter),2020/9/12,-60-,ADSL 的特點(diǎn),我國(guó)目前采用的方案是離散多音調(diào) DMT (Discrete Multi-Tone)調(diào)制技術(shù)。這里的“多音調(diào)”就是“多載波”或“多子信道”的意思。,2020/9/12,-61-,DMT 技術(shù),DMT 調(diào)制技術(shù)采用頻分復(fù)用的方法，把 40 kHz 以上一直到 1.1 MHz 的高端頻譜劃分為許多的子信道，其中 25 個(gè)子信道用于上行信道，而 249 個(gè)子信道用于下行信道。 每個(gè)子信道占據(jù) 4 kHz 帶寬（嚴(yán)格講是 4.3125 kHz），并使用不同的載波（即不同的音調(diào)）進(jìn)行數(shù)字調(diào)制。這種做法相當(dāng)于在一對(duì)用戶線上使用許多小的

27、調(diào)制解調(diào)器并行地傳送數(shù)據(jù)。,2020/9/12,-62-,,DMT 技術(shù)的頻譜分布,,,頻譜,,頻率,,上行信道,傳統(tǒng)電話,,,0,4,,,下行信道,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(kHz),40,138,1100,2020/9/12,-63-,第二代 ADSL,ADSL2（G.992.3 和 G.992.4）ADSL2+（G.992.5） 通過(guò)提高調(diào)制效率得到了更高的數(shù)據(jù)率。例如，ADSL2 要求至少應(yīng)支持下行 8 Mb/s、上行 800 kb/s的速率。而 ADSL2+ 則將頻譜范圍從 1.1 MHz 擴(kuò)展至2.2 MHz，下行速率可達(dá) 16 Mb/s（最大傳輸速率可達(dá)25

28、Mb/s），而上行速率可達(dá) 800 kb/s。 采用了無(wú)縫速率自適應(yīng)技術(shù) SRA (Seamless Rate Adaptation)，可在運(yùn)營(yíng)中不中斷通信和不產(chǎn)生誤碼的情況下，自適應(yīng)地調(diào)整數(shù)據(jù)率。 改善了線路質(zhì)量評(píng)測(cè)和故障定位功能，這對(duì)提高網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行維護(hù)水平具有非常重要的意義。,2020/9/12,-64-,HFC 網(wǎng)采用結(jié)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu),,,,,,,,,,,,,,,,同軸電纜,,頭端,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,模擬光纖,放大器,,,引入線,,分路器,光纖結(jié)點(diǎn),,,,,服務(wù)區(qū),,,服務(wù)區(qū),服務(wù)區(qū),,,2020/9/12,-65-,(3) HFC 網(wǎng)具有比 CATV 網(wǎng)更

29、寬的頻譜，且具有雙向傳輸功能,,下行信道,,上行 信道,5 40 50 550 750 1000,,,原有模擬電視,數(shù)字信號(hào),頻率(MHz),,保留,,2020/9/12,-66-,FTTx 技術(shù),FTTx（光纖到）也是一種實(shí)現(xiàn)寬帶居民接入網(wǎng)的方案。這里字母 x 可代表不同意思。 光纖到家 FTTH (Fiber To The Home)：光纖一直鋪設(shè)到用戶家庭可能是居民接入網(wǎng)最后的解決方法。 光纖到大樓 FTTB (Fiber To The Building)：光纖進(jìn)入大樓后就轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后用電纜或雙絞線分配到各用戶。 光纖到路邊 FTTC (Fiber To

30、 The Curb)：從路邊到各用戶可使用星形結(jié)構(gòu)雙絞線作為傳輸媒體。,8 數(shù)據(jù)鏈路層,本層在體系中的作用 封裝成幀 透明傳輸（幀定界） 差錯(cuò)控制（crc校驗(yàn)） 本層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) PPP 以太網(wǎng) 本層的設(shè)備 網(wǎng)橋 交換機(jī),2020/9/12,-67-,2020/9/12,-68-,數(shù)據(jù)鏈路層的簡(jiǎn)單模型,,,,,,,,局域網(wǎng),廣域網(wǎng),主機(jī) H1,主機(jī) H2,路由器 R1,路由器 R2,路由器 R3,電話網(wǎng),局域網(wǎng),,,,,主機(jī) H1 向 H2 發(fā)送數(shù)據(jù),從層次上來(lái)看數(shù)據(jù)的流動(dòng),,2020/9/12,-69-,數(shù)據(jù)鏈路層的簡(jiǎn)單模型( 續(xù)）,,,,,,,,局域網(wǎng),廣域網(wǎng),主機(jī) H1,主機(jī) H2,路由器

31、 R1,路由器 R2,路由器 R3,電話網(wǎng),局域網(wǎng),,,,,主機(jī) H1 向 H2 發(fā)送數(shù)據(jù),,鏈路層,應(yīng)用層,運(yùn)輸層,網(wǎng)絡(luò)層,物理層,,鏈路層,應(yīng)用層,運(yùn)輸層,網(wǎng)絡(luò)層,物理層,,,,,鏈路層,網(wǎng)絡(luò)層,物理層,,,,,鏈路層,網(wǎng)絡(luò)層,物理層,,,,,鏈路層,網(wǎng)絡(luò)層,物理層,,,,,,,,,R1,R2,R3,H1,H2,僅從數(shù)據(jù)鏈路層觀察幀的流動(dòng),,,,,,,,IP 數(shù)據(jù)報(bào),,1010 0110,,,,幀,取出,,,,,,數(shù)據(jù) 鏈路層,網(wǎng)絡(luò)層,鏈路,結(jié)點(diǎn) A,結(jié)點(diǎn) B,物理層,,,,,,,,,,,,,,數(shù)據(jù) 鏈路層,,結(jié)點(diǎn) A,結(jié)點(diǎn) B,(a),(b),發(fā)送,接收,鏈路,,,,,,IP 數(shù)據(jù)報(bào),,

32、1010 0110,,,,幀,裝入,,,數(shù)據(jù)鏈路層傳送的是幀,2020/9/12,-71-,數(shù)據(jù)鏈路層像個(gè)數(shù)字管道,常常在兩個(gè)對(duì)等的數(shù)據(jù)鏈路層之間畫出一個(gè)數(shù)字管道，而在這條數(shù)字管道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位是幀。 早期的數(shù)據(jù)通信協(xié)議曾叫作通信規(guī)程(procedure)。因此在數(shù)據(jù)鏈路層，規(guī)程和協(xié)議是同義語(yǔ)。,2020/9/12,-72-,可能出錯(cuò)情況,2020/9/12,-73-,8.1 PPP 協(xié)議的組成,PPP 協(xié)議有三個(gè)組成部分 一個(gè)將 IP 數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路的方法。 鏈路控制協(xié)議 LCP (Link Control Protocol)。 網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議 NCP (Network Control

33、 Protocol)。,2020/9/12,-74-,PPP 協(xié)議的幀格式,PPP 有一個(gè) 2 個(gè)字節(jié)的協(xié)議字段。 當(dāng)協(xié)議字段為 0 x0021 時(shí)，PPP 幀的信息字段就是IP 數(shù)據(jù)報(bào)。 若為 0 xC021, 則信息字段是 PPP 鏈路控制數(shù)據(jù)。 若為 0 x8021，則表示這是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)。,IP 數(shù)據(jù)報(bào),1,2,1,1,字節(jié),1,2,,,不超過(guò) 1500 字節(jié),,PPP 幀,先發(fā)送,,,,7E,,,FF,03,F,A,C,FCS,F,7E,,協(xié)議,信 息 部 分,,,首部,尾部,,,,,設(shè)備之間無(wú)鏈路,鏈路靜止,鏈路建立,鑒別,網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議,鏈路打開,鏈路終止,物理鏈路,LCP 鏈路,已

34、鑒別的 LCP 鏈路,已鑒別的 LCP 鏈路 和 NCP 鏈路,,,,,,,,,,,,,物理層連接建立,LCP 配置協(xié)商,鑒別成功或無(wú)需鑒別,NCP 配置協(xié)商,鏈路故障或 關(guān)閉請(qǐng)求,LCP 鏈路 終止,鑒別失敗,LCP 配置 協(xié)商失敗,2020/9/12,-76-,PPPoE協(xié)議,基于以太網(wǎng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議。 基于兩個(gè)廣泛接受的標(biāo)準(zhǔn)即：局域網(wǎng)Ethernet和PPP點(diǎn)對(duì)點(diǎn)撥號(hào)協(xié)議。 PPPoE的實(shí)質(zhì)是以太網(wǎng)和撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)之間的一個(gè)中繼協(xié)議，他繼承了以太網(wǎng)的快速和PPP撥號(hào)的簡(jiǎn)單，用戶驗(yàn)證，IP分配等優(yōu)勢(shì)。這使得PPPoE 在寬帶計(jì)時(shí)接入服務(wù)中比其他協(xié)議更具有優(yōu)勢(shì)。,8.2 以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層,2020

35、/9/12,-77-,為了使數(shù)據(jù)鏈路層能更好地適應(yīng)多種局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，802 委員會(huì)就將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個(gè)子層： 邏輯鏈路控制 LLC (Logical Link Control)子層 媒體接入控制 MAC (Medium Access Control)子層。 與接入到傳輸媒體有關(guān)的內(nèi)容都放在 MAC子層，而 LLC 子層則與傳輸媒體無(wú)關(guān)，不管采用何種協(xié)議的局域網(wǎng)對(duì) LLC 子層來(lái)說(shuō)都是透明的,2020/9/12,-78-,,,,,局域網(wǎng)對(duì) LLC 子層是透明的,,,局 域 網(wǎng),,,,網(wǎng)絡(luò)層,物理層,站點(diǎn) 1,,,,網(wǎng)絡(luò)層,物理層,,數(shù)據(jù) 鏈路層,站點(diǎn) 2,LLC 子層看不見 下面的局域網(wǎng)

36、,2020/9/12,-79-,適配器的作用,網(wǎng)絡(luò)接口板又稱為通信適配器(adapter)或網(wǎng)絡(luò)接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“網(wǎng)卡”。 適配器的重要功能： 進(jìn)行串行/并行轉(zhuǎn)換。 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。 在計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)安裝設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。 實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。,2020/9/12,-80-,計(jì)算機(jī)通過(guò)適配器和局域網(wǎng)進(jìn)行通信,,硬件地址,,至局域網(wǎng),適配器 （網(wǎng)卡）,串行通信,CPU 和 存儲(chǔ)器,,生成發(fā)送的數(shù)據(jù) 處理收到的數(shù)據(jù),,把幀發(fā)送到局域網(wǎng) 從局域網(wǎng)接收幀,計(jì)算機(jī),IP 地址,,并行 通信,,,,,2020/9/12,-81-,最初的以太網(wǎng)是將許多計(jì)算機(jī)都連

37、接到一根總線上。當(dāng)初認(rèn)為這樣的連接方法既簡(jiǎn)單又可靠，因?yàn)榭偩€上沒(méi)有有源器件。,CSMA/CD 協(xié)議,,,,,,,,,,B向 D 發(fā)送數(shù)據(jù),C,D,A,E,,匹配電阻（用來(lái)吸收總線上傳播的信號(hào)）,匹配電阻,,,,,,,不接受,不接受,不接受,接受,B,只有 D 接受 B 發(fā)送的數(shù)據(jù),2020/9/12,-82-,載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞檢測(cè) CSMA/CD,“多點(diǎn)接入”表示許多計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線上。 “載波監(jiān)聽”是指每一個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測(cè)一下總線上是否有其他計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有，則暫時(shí)不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生碰撞。 總線上并沒(méi)有什么“載波”。因此， “載波監(jiān)聽”就是用電

38、子技術(shù)檢測(cè)總線上有沒(méi)有其他計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。,2020/9/12,-83-,碰撞檢測(cè),“碰撞檢測(cè)”就是計(jì)算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測(cè)信道上的信號(hào)電壓大小。 當(dāng)幾個(gè)站同時(shí)在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，總線上的信號(hào)電壓擺動(dòng)值將會(huì)增大（互相疊加）。 當(dāng)一個(gè)站檢測(cè)到的信號(hào)電壓擺動(dòng)值超過(guò)一定的門限值時(shí)，就認(rèn)為總線上至少有兩個(gè)站同時(shí)在發(fā)送數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了碰撞。 所謂“碰撞”就是發(fā)生了沖突。因此“碰撞檢測(cè)”也稱為“沖突檢測(cè)”。,,,1 km,,,A,B,,t,,,t = 0,,單程端到端 傳播時(shí)延記為,傳播時(shí)延對(duì)載波監(jiān)聽的影響,,,,,1 km,,,A,B,,t,,,t = B 檢測(cè)到信道空閑 發(fā)送數(shù)據(jù),t = /

39、2 發(fā)生碰撞,A,B,,,,A,B,,,t = 0 A 檢測(cè)到 信道空閑 發(fā)送數(shù)據(jù),A,B,t = 0,,A,B,單程端到端 傳播時(shí)延記為,2020/9/12,-86-,,,,以太網(wǎng) MAC 幀,物理層,MAC層,,,,10101010101010 10101010101010101011,,前同步碼,幀開始 定界符,7 字節(jié),1 字節(jié),,,,,8 字節(jié),,插入,IP層,,,,,,,,目的地址,源地址,類型,數(shù) 據(jù),FCS,6,6,2,4,字節(jié),46 1500,,,MAC 幀,以太網(wǎng)的 MAC 幀格式,2020/9/12,-87-,,,,MAC 幀,物理層,MAC 層,,,IP 層,,以太

40、網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式,在幀的前面插入的 8 字節(jié)中的第一個(gè)字段共 7 個(gè)字節(jié)， 是前同步碼，用來(lái)迅速實(shí)現(xiàn) MAC 幀的比特同步。 第二個(gè)字段是幀開始定界符，表示后面的信息就是MAC 幀。,為了達(dá)到比特同步， 在傳輸媒體上實(shí)際傳送的 要比 MAC 幀還多 8 個(gè)字節(jié),,,,,1. 網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu),,,,,站表,,,,接口管理 軟件,網(wǎng)橋協(xié)議 實(shí)體,,,,,緩存,接口 1,接口 2,,,,,,,,,,,,,網(wǎng)段 B,網(wǎng)段 A,,1,1,1,2,,,,2,,,,2,站地址,接口,,,,,,,,網(wǎng)橋,,,網(wǎng)橋,,,,,,,,,,接口 1,接口 2,1,2,2020/9/12,-89-,,,

41、,網(wǎng)橋使各網(wǎng)段成為隔離開的碰撞域,,,,,,,,,,,,B2,B1,,,,碰撞域,碰撞域,碰撞域,A,B,C,D,E,F,,,,,用戶層,IP,MAC,站 1,,,,,用戶層,IP,MAC,站 2,物理層,網(wǎng)橋 1,網(wǎng)橋 2,A,B,,,,,,,,,,,,,,,用戶數(shù)據(jù),,IP-H,,,MAC-H,MAC-T,,,,DL-H,,,DL-T, , , ,,,,,,物理層,,,,,,DL,R,,MAC,物理層,物理層,,,,,,DL,R,物理層,物理層,LAN,LAN,兩個(gè)網(wǎng)橋之間還可使用一段點(diǎn)到點(diǎn)鏈路,網(wǎng)橋不改變它轉(zhuǎn)發(fā)的幀的源地址,,,,,2020/9/12,-91-,透明網(wǎng)橋工作原理歸納為,

42、學(xué)習(xí)源地址，丟棄本網(wǎng)端幀，轉(zhuǎn)發(fā)異網(wǎng)端幀，廣播未知幀。 透明網(wǎng)橋的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：容易配置、安裝，無(wú)需管理 缺點(diǎn)：不能保證最佳路由,2020/9/12,-92-,這是為了避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)中不斷地兜圈子。,透明網(wǎng)橋使用了生成樹算法,,,局域網(wǎng) 2,局域網(wǎng) 1,,,,,,網(wǎng)橋 2,網(wǎng)橋 1,A,F,不停地 兜圈子,A 發(fā)出的幀,,網(wǎng)絡(luò)資源白白消耗了,2020/9/12,-93-,冗余鏈路,冗余連接可以防止網(wǎng)絡(luò)中的單點(diǎn)失效的問(wèn)題 冗余連接也導(dǎo)致了交換回路的出現(xiàn),2020/9/12,-94-,廣播風(fēng)暴,主機(jī)X發(fā)送一個(gè)廣播，該廣播將由交換機(jī)A擴(kuò)散到網(wǎng)段2,,,,,,,,,Segment 1,Segm

43、ent 2,Router Y,,Broadcast,,Switch A,Switch B,Server/host X,2020/9/12,-95-,廣播風(fēng)暴,交換機(jī)B從網(wǎng)段2收到交換機(jī)A發(fā)出的廣播幀后又?jǐn)U散到網(wǎng)段1,,,,,,,,,,Segment 1,Segment 2,Server/host X,Router Y,,Broadcast,,Switch A,Switch B,2020/9/12,-96-,廣播風(fēng)暴,交換機(jī)不斷循環(huán)擴(kuò)散廣播導(dǎo)致風(fēng)暴形成,,,,,,,,,Segment 1,Segment 2,Server/host X,Router Y,,Broadcast,,,,,,,,Swi

44、tch A,Switch B,2020/9/12,-97-,同一幀的多拷貝,主機(jī)X發(fā)送單播幀給路由器Y 交換機(jī)也將收到該單播幀（廣播網(wǎng)絡(luò)），若交換機(jī)的MAC地址表中沒(méi)有路由器Y的地址，則該幀將被擴(kuò)散,,,,,,,,Segment 1,Segment 2,Server/host X,Router Y,,,Unicast,Switch A,Switch B,,2020/9/12,-98-,同一幀的多拷貝,路由器分別收到來(lái)自主機(jī)X和交換機(jī)B發(fā)送的同一幀,,,,,,,,,Segment 1,Segment 2,Server/host X,Router Y,,,,Switch A,Switch B,,2

45、020/9/12,-99-,不穩(wěn)定的MAC地址表,交換機(jī)A和B分別從端口0收到主機(jī)X發(fā)送的單播幀后，將主機(jī)X的MAC地址加入MAC地址表，同端口0映射起來(lái)。同時(shí)將該幀擴(kuò)散到網(wǎng)段2,,,,,,,,,,Segment 1,Segment 2,Server/host X,Router Y,,Unicast,,Unicast,Switch A,Switch B,Port 0,Port 1,Port 0,Port 1,,2020/9/12,-100-,不穩(wěn)定的MAC地址表,交換機(jī)A和B分別從網(wǎng)段2收到對(duì)方發(fā)送的以主機(jī)X為源地址的數(shù)據(jù)幀 更新MAC地址表，認(rèn)為主機(jī)X接在端口1,,,,,,,,,,Segme

46、nt 1,Segment 2,Server/host X,Router Y,,Unicast,,Unicast,Switch A,Switch B,Port 0,Port 1,Port 0,Port 1,,2020/9/12,-101-,生成樹協(xié)議（STP）,阻塞（Block）,通過(guò)阻塞一個(gè)或多個(gè)冗余端口，維護(hù)一個(gè)無(wú)回路的網(wǎng)絡(luò) IEEE 802.1d,2020/9/12,-102-,Bridge Protocol Data Unit (BPDU),交換機(jī)交換BPDU實(shí)現(xiàn)STP,2020/9/12,-103-,生成樹協(xié)議（STP）如何工作,,,,,,,x,標(biāo)志（designated）端口,根（r

47、oot）端口,標(biāo)志（designated）端口,非標(biāo)志端口,非根網(wǎng)橋,SW X,SW Y,100baseT,10baseT,根網(wǎng)橋,運(yùn)行生成樹算法的交換機(jī)定期發(fā)送BPDU 選取一個(gè)根網(wǎng)橋（root bridge） 每個(gè)非根網(wǎng)橋只有一個(gè)根端口（root port） 每網(wǎng)段只有一個(gè)標(biāo)志端口（designated port）,2020/9/12,-104-,生成樹協(xié)議的工作過(guò)程(1),階段一：選取惟一一個(gè)根網(wǎng)橋(root bridge) BPDU中包含Bridge ID Bridge ID (8B) = 優(yōu)先級(jí)(2B) + 交換機(jī)MAC地址(6B) 一些交換機(jī)的優(yōu)先級(jí)默認(rèn)為32768，可以修改 優(yōu)先

48、級(jí)值最小的成為根網(wǎng)橋 優(yōu)先級(jí)值相同，MAC地址最小的成為根網(wǎng)橋 Bridge ID值最小的成為根網(wǎng)橋 根網(wǎng)橋缺省每2秒發(fā)送一次BPDU,2020/9/12,-105-,生成樹協(xié)議的工作過(guò)程(2),階段二：在每個(gè)非根網(wǎng)橋選取惟一一個(gè) 根端口(root port) 根網(wǎng)橋上沒(méi)有根端口 端口代價(jià)最小的成為根端口 端口代價(jià)相同，Port ID最小端口的成為端口 Port ID通常為端口的MAC地址 MAC地址最小的端口成為根端口,2020/9/12,-106-,生成樹協(xié)議的工作過(guò)程(3),階段三：在每網(wǎng)段選取惟一一個(gè)標(biāo)志端口 (designated port) 端口代價(jià)最小的成為標(biāo)識(shí)端口 根網(wǎng)

49、橋端口到各網(wǎng)段的代價(jià)最小 通常只有根網(wǎng)橋端口成為標(biāo)識(shí)端口 被選定為根端口和標(biāo)識(shí)端口的進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài) 落選端口進(jìn)入阻塞狀態(tài)，只偵聽BPDU,2020/9/12,-107-,STP端口的狀態(tài),2020/9/12,-108-,練習(xí),請(qǐng)指出： 1、根網(wǎng)橋、根端口和標(biāo)志端口 2、哪些端口處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)？哪些處于阻塞狀態(tài),2020/9/12,-109-,練習(xí),Switch Y MAC 0c0022222222 Default priority 32768,2020/9/12,-110-,互連在一起的網(wǎng)橋在進(jìn)行彼此通信后，就能找出原來(lái)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞囊粋€(gè)子集。在這個(gè)子集里，整個(gè)連通的網(wǎng)絡(luò)中不存在回路，即在任何兩個(gè)站

50、之間只有一條路徑。 為了避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)中不斷地兜圈子。 為了得出能夠反映網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)的生成樹，在生成樹上的根網(wǎng)橋每隔一段時(shí)間還要對(duì)生成樹的拓?fù)溥M(jìn)行更新。,生成樹的得出,2020/9/12,-111-,STP的問(wèn)題,不允許有并行的路徑存在 備份路徑處于閑置 STP重計(jì)算時(shí)會(huì)阻塞端口 生成樹協(xié)議的不足是端口從阻塞到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)需要兩倍的延時(shí)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的連通性至少要幾十秒才能恢復(fù) 。 快速生成樹協(xié)議 RSTP 減少端口從阻塞到轉(zhuǎn)發(fā)的延時(shí),2020/9/12,-112-,第二代生成樹協(xié)議 PVST/PVST+,RSTP和STP一樣同屬于單生成樹，有它自身的諸多缺陷，主要表現(xiàn)在三個(gè)方面。 第一

51、點(diǎn)缺陷：由于整個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)只有一棵生成樹，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較大的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致較長(zhǎng)的收斂時(shí)間，拓?fù)涓淖兊挠绊懨嬉草^大。 第二點(diǎn)缺陷：近些年IEEE802.1Q大行其道，逐漸成為交換機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)稱的情況下，單生成樹也沒(méi)什么大礙。但是，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的時(shí)候，單生成樹就會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的連通性。 第三點(diǎn)缺陷：當(dāng)鏈路被阻塞后將不承載任何流量，造成了帶寬的極大浪費(fèi)，這在環(huán)行城域網(wǎng)的情況下比較明顯。,2020/9/12,-113-,第二代生成樹協(xié)議 PVST/PVST+,個(gè)VLAN都有一棵獨(dú)立的生成樹，單生成樹的種種缺陷都被克服了。同時(shí)，PVST帶來(lái)了新的好處，那就是二層負(fù)載均衡。 缺陷： 由于每個(gè)VLA

52、N都需要生成一棵樹，PVST BPDU的通信量將正比于Trunk的VLAN個(gè)數(shù)。 在VLAN個(gè)數(shù)比較多的時(shí)候，維護(hù)多棵生成樹的計(jì)算量和資源占用量將急劇增長(zhǎng)。 協(xié)議的私有性 。,2020/9/12,-114-,多實(shí)例化的第三代生成樹協(xié)議：MISTP/MSTP,簡(jiǎn)單的說(shuō)，STP/RSTP是基于端口的，PVST/PVST是基于VLAN的，而MISTP就是基于實(shí)例的。所謂實(shí)例就是多個(gè)VLAN的一個(gè)集合，通過(guò)多個(gè)VLAN捆綁到一個(gè)實(shí)例中去的方法可以節(jié)省通信開銷和資源占用率。 所謂實(shí)例就是多個(gè)VLAN的一個(gè)集合，通過(guò)多個(gè)VLAN捆綁到一個(gè)實(shí)例中去的方法可以節(jié)省通信開銷和資源占用率。 既有PVST的VLAN

53、認(rèn)知能力和負(fù)載均衡能力，又擁有可以和SST媲美的低CPU占用率 。 缺點(diǎn)：這個(gè)協(xié)議目前仍然在不斷優(yōu)化過(guò)程中，現(xiàn)在只有草案版本可以獲得。,,,,,,,,,,,,,,,以太網(wǎng) 交換機(jī),,,A4,B1,,以太網(wǎng) 交換機(jī),,,VLAN3,C3,B3,VLAN1,VLAN2,C1,A2,A1,A3,C2,B2,以太網(wǎng) 交換機(jī),,,,,以太網(wǎng) 交換機(jī),三個(gè)虛擬局域網(wǎng): VLAN1, VLAN2 和 VLAN3,2020/9/12,-116-,虛擬局域網(wǎng)協(xié)議允許在以太網(wǎng)的幀格式中插入一個(gè) 4 字節(jié)的標(biāo)識(shí)符，稱為 VLAN 標(biāo)記(tag)，用來(lái)指明發(fā)送該幀的工作站屬于哪一個(gè)虛擬局域網(wǎng)。,虛擬局域網(wǎng)使用的以太網(wǎng)

54、幀格式,,802.3 MAC 幀,字節(jié),6,6,2,46 1500,4,,,,,,,,,目地地址,源地址,長(zhǎng)度/類型,數(shù) 據(jù),FCS,,長(zhǎng)度/類型 = 802.1Q 標(biāo)記類型 標(biāo)記控制信息 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 VID,,2 字節(jié),2 字節(jié),插入 4 字節(jié)的 VLAN 標(biāo)記,4,,,,用戶優(yōu)先級(jí),,,CFI,2020/9/12,-117-,VLAN的安裝特性,每個(gè)VLAN就像一個(gè)獨(dú)立的橋接 VLAN可以跨越多個(gè)交換機(jī),Switch B,,,,,,,,Green VLAN,,Black VLAN,,Red VLAN,2020/9/1

55、2,-118-,,,VLAN的安裝特性,每個(gè)VLAN就像一個(gè)獨(dú)立的橋接 VLAN可以跨越多個(gè)交換機(jī) 干道（Trunk）為多個(gè)VLAN運(yùn)載信息量,Switch B,,,,,,,,Green VLAN,,Black VLAN,,Red VLAN,,,,,,,,Trunk,2020/9/12,-119-,VLAN的安裝特性,交換機(jī)上VLAN間的流量彼此隔離 VLAN間的通信需要通過(guò)路由器或三層交換機(jī),,,,,,,,,,,,,,,,,VLAN1,VLAN1,VLAN2,VLAN2,VLAN3,VLAN3,Trunk,VLAN1,VLAN2,VLAN3,2020/9/12,-120-,,VLAN的成員模

56、式,靜態(tài)：由管理員靜態(tài)（人工）配置，如按端口劃分 動(dòng)態(tài)：基于MAC地址、IP地址等識(shí)別其成員資格,,,,,VLAN5,靜態(tài) VLAN,動(dòng)態(tài) VLAN,,MAC = 1111.1111.1111,,VLAN10,Port e0/9,Port e0/4,2020/9/12,-121-,基于端口的VLAN劃分（靜態(tài)）,,,,VLAN 2,,VLAN 1,VLAN 3,,由管理員將端口指定到不同的VLAN 劃分簡(jiǎn)單、安全、性能高,,2020/9/12,-122-,基于MAC地址的VLAN劃分（動(dòng)態(tài)）,通過(guò)交換機(jī)查找MAC與VLAN對(duì)應(yīng)表判定VLAN成員 靈活性好 維護(hù)量大,2020/9/12,-123

57、-,VLAN如何操作,交換機(jī)依靠VLAN標(biāo)簽識(shí)別不同VLAN的流量 VLAN標(biāo)簽由交換機(jī)添加，對(duì)用戶端透明 只有定義為干道的交換機(jī)間鏈路才能攜帶多個(gè)VLAN的數(shù)據(jù)幀 干道不屬于任何VLAN,,,,,,,,1、輸入端口添加VLAN標(biāo)簽,3、輸出端口剝離VLAN標(biāo)簽,2、交換機(jī)間鏈路（trunk）傳輸攜帶VLAN標(biāo)簽的幀,,,,,,,,2020/9/12,-124-,VLAN的標(biāo)準(zhǔn),VLAN干道上的標(biāo)記幀應(yīng)遵循工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)： IEEE 802.1Q IEEE 802.10 ISL（Cisco專有）,,,,,,,,,,Red,Red,RED VLAN,Blue,Green,Blue,Green,,,,,,Green,,,,,,Blue,,,,,,Red,trunk,RED VLAN,2020/9/12,-125-,802.1q,可用于不同廠家交換機(jī)產(chǎn)品的互聯(lián),2020/9/12,-126-,802.10,曾經(jīng)是安全性標(biāo)準(zhǔn),2020/9/12,-127-,配置靜態(tài)VLAN,通常一個(gè)VLAN對(duì)應(yīng)一個(gè)子網(wǎng) 基于交換機(jī)接口判定VLAN成員,