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计算机网络(网络学院)41
中南工业大学信息技术研究所 计算机网络局域网与介质访问子层(基本概念) 第四章局域网与介质访问子层 局域网概述 局域网拓扑结构和传输介质 信道分配 多路访问协议 局域网的IEEE 802系列标准 网桥技术 概念 局域网常覆盖一栋大楼或一组建筑群,网上最远网点间数据传输距离不超过一、两公里。广义上讲,局域网以外的网络都可以归入“广域网”的范畴。但是,在实践中也有人在局域网与广义的“广域网”之间引入了园区网和城域网的概念。从本质上讲,园区网主要是由局域网互连而成,因此,以局域网技术为主;而城域网跨度较大,需要采用远程通信技术,即广域网技术,实际上是广域网与局域网技术的结合。 局域网产生的原因 80年代,微型机发展迅速,彼此需要相互通信(近距离),共享资源; 功能分布:分布式计算,分布式数据库 基本属性 定义 局域网是一种将小区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络。 局域网的三个属性 局域网是一种通信网络 通信设备是广义的 在一个小区域内 局域网基本特点 局域网的重要特点之一是网络吞吐率高,通常以Mbps为单位。目前的局域网技术中以10 Mbps、100 Mbps和155 Mbps为典型单网数据吞吐率指标。 高吞吐率决定了局域网技术不能实用传统的电话线路,而必须使用专用通信介质,如同轴电缆、光缆或优质双绞线。使用专用电缆或光缆的场合,由于成本较高,通常采用共享通信介质的方式,多台计算机挂在同一段通信介质上。为了保证共享通信介质的多台机器能分时交换信息,局域网必须具备控制使用通信介质的机制,即介质访问控制MAC(Medium Access Control)。 尽管介质访问控制增加了访问控制的难度,但共享介质方式的附加优点是有利于实现网上广播和组地址访问功能。 局域网拓扑结构和传输介质 局域网拓扑结构 星型结构 环型结构 总线型结构 树型结构 传输介质 双绞线 基带同轴电缆 光纤 无线 使用星型网络拓扑结构需要每一台计算机使用电缆连接到Hub上;在一个星型的网络中可能会有很多连接到Hub的电缆线。 Caption: A Proxim RangeLAN wireless local area network interface card. Also shown is a table-top antenna which attaches to the interface card. Caption: An AirLAN wireless local area network interface card. The white rectangular object is a wall or ceiling mount antenna which attaches to the interface. Caption: A RangeLAN wireless local area network PCMCIA interface card. The black object attached to the left of the card is its antenna. Caption: A RangeLAN wireless PCMCIA network interface card. Attached is its wireless tranceiver and antenna. 信道分配 计算机网络可以分成两类 使用点到点连接的网络 —— 广域网 使用广播信道(多路访问信道,随机访问信道)的网络——局域网 关键问题:如何解决对信道争用 解决信道争用的协议称为介质访问控制协议 MAC(Medium Access Control),是数据链路层协议的一部分。 信道分配方法——静态分配 频分多路复用 FDM(波分复用WDM) 原理:将频带平均分配给每个要参与通信的用户;优点:适合于用户较少,数目基本固定,各用户的通信量都较大的情况; 缺点:无法灵活地适应站点数及其通信量的变化。 时分多路复用 TDM 原理:每个用户拥有固定的信道传送时槽; 优点:适合于用户较少,数目基本固定,各用户的通信量都较大的情况; 缺点:无法灵活地适应站点数及其通信量的变化。 静态FDM性能分析 设信道容量为C bps,信道数据到达率为?帧/秒,每帧的长度服从指数概率密度函数分布,其平均值为1/?比特/帧,则平均延时T为: 假如把单个信道分配为N个独立的子信道,那么每个子信道的容量应为C/N bps。每个子信道的平均数据到达率为?/N,重新计算T,则: 信道分配方法——动态分配 信道分配模型的五个基本假设: 站点模型:每个站点是独立的,并以统计固定的速率产生帧,一帧产生后到被发送走之前,站点被封锁; 单信道假设:所有的通信都是通过单一的信
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