3-2-2IEEE802標準系列與OSI模型

BuildingIntelligentEngineeringandTechnology3-2-2IEEE802標準系列與OSI模型

1.IEEE802局域網(wǎng)標準2.OSI參考模型分析與思考題BuildingIntelligentEngineeringandTechnology1.IEEE802局域網(wǎng)標準BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyIEEE802局域網(wǎng)標準系列IEEE802是一個局域網(wǎng)標準系列

IEEE802.1A------局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

IEEE802.1B------尋址、網(wǎng)絡(luò)互連與網(wǎng)絡(luò)管理

IEEE802.2-------邏輯鏈路控制(LLC)

IEEE802.3-------CSMA/CD訪問控制方法與物理層規(guī)范

IEEE802.3i------10Base-T訪問控制方法與物理層規(guī)范

IEEE802.3u------100Base-T訪問控制方法與物理層規(guī)范

IEEE802.3ab-----1000Base-T訪問控制方法與物理層規(guī)范

IEEE802.3z------1000Base-SX和1000Base-LX訪問控制方法與物理層規(guī)范BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyIEEE802局域網(wǎng)標準系列IEEE802.4-------Token-Bus訪問控制方法與物理層規(guī)范

IEEE802.5-------Token-Ring訪問控制方法

IEEE802.6-------城域網(wǎng)訪問控制方法與物理層規(guī)范

IEEE802.7-------寬帶局域網(wǎng)訪問控制方法與物理層規(guī)范

IEEE802.8-------FDDI訪問控制方法與物理層規(guī)范

IEEE802.9-------綜合數(shù)據(jù)話音網(wǎng)絡(luò)

IEEE802.10------網(wǎng)絡(luò)安全與保密

IEEE802.11------無線局域網(wǎng)訪問控制方法與物理層規(guī)范

IEEE802.12------100VG-AnyLAN訪問控制方法與物理層規(guī)范BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（1）IEEE802標準功能IEEE802標準功能——定義了ISO/OSI模型物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能物理層——包括物理介質(zhì)（如UTP）、物理介質(zhì)連接設(shè)備(如RJ45)、連接單元(AUI)和物理收發(fā)信號格式。物理層的主要功能——提供編碼、解碼、時鐘提取與同步、發(fā)送、接收和載波檢測等，為數(shù)據(jù)鏈路層提供服務(wù)。BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyIEEE802標準——數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層——包括邏輯鏈路控制(LLC)子層和介質(zhì)訪問控制(MAC)子層LLC子層的主要功能是（1）控制對傳輸介質(zhì)的訪問（目前，常用LLC協(xié)議有：CSMA/CD、Token-Bus、Token-Ring和FDDI）以及與（2）網(wǎng)絡(luò)層的接口服務(wù)MAC子層的主要功能是提供連接服務(wù)類型，其中，面向連接的服務(wù)能提供可靠的通信。BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyIEEE802.3（以太網(wǎng)）數(shù)據(jù)封裝BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyLLC幀地址ProtocolSSAP&DSAPValuesIBMSNA04IP063COM80NovellE0BanyanBCNetBIOSF8LANManagerF4LLC地址為數(shù)據(jù)鏈路層的服務(wù)訪問點。在IEEE802局域網(wǎng)中有兩種地址，第一種為MAC地址，規(guī)定了網(wǎng)卡的地址；第二種為服務(wù)訪問點SAP地址，規(guī)定了訪問某一進程（網(wǎng)絡(luò)層接口）的地址。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology(a)高速以太網(wǎng)返回傳輸速率為100Mbit/s。信道編碼——采用4B/5B編碼替代曼徹斯特碼。共享網(wǎng)仍采用IEEE802.3的CSMA/CD的介質(zhì)訪問協(xié)議。增加自適應(yīng)功能，同時支持10M和100M帶寬（共享/交換網(wǎng)），便于網(wǎng)絡(luò)升級（1）快速以太網(wǎng)BuildingIntelligentEngineeringandTechnology100BASE標準中的信號線分工技術(shù)發(fā)送接收電壓10BASE-T1,23,62.5V±0.3V100BASE-TX1,23,61.0±50mV100BASE-T41,2/4,5/7,83,6/4,5/7,83.5V±0.35V線纜對數(shù)和線路電壓比較BuildingIntelligentEngineeringandTechnology(b)吉比特以太網(wǎng)返回BuildingIntelligentEngineeringandTechnology吉比特以太網(wǎng)編碼技術(shù)圖吉比特以太網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)返回BuildingIntelligentEngineeringandTechnology以太網(wǎng)最大網(wǎng)段距離傳輸介質(zhì)以太網(wǎng)10BASE快速以太網(wǎng)100BASE吉比特以太網(wǎng)1000BASE最大網(wǎng)段距離5類以上UTP100米100米100米STP/同軸線纜500米100米25米多模光纖2千米412米(半雙工)220米(半雙工)2千米(全雙工)單模光纖25千米20千米5千米BuildingIntelligentEngineeringandTechnology以太網(wǎng)主要技術(shù)參數(shù)以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)吉比特以太網(wǎng)信道編碼曼徹斯特編碼4B/5B、8B/6T8B/10B工作頻率20MHz31.25MHz125MHz雙工方式半雙工/全雙工半雙工/全雙工半雙工/全雙工（半雙工不常用）時間槽512位時間512位時間512字節(jié)時間幀間間隔9.6μs0.96μs0.096μs最大幀長度1518字節(jié)1518字節(jié)1518字節(jié)最小幀長度64字節(jié)64字節(jié)512字節(jié)重發(fā)上限16次16次16次后退上限10次10次10次阻塞序列32位32位32位BuildingIntelligentEngineeringandTechnology典型吉比特以太網(wǎng)的配置返回BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（c）10吉比特以太網(wǎng)BuildingIntelligentEngineeringandTechnology10Gbps傳輸介質(zhì)與傳輸距離名稱描述傳輸介質(zhì)傳輸距離10GBase-SR805nmLAN接口50/125um光纖65m10GBase-LR1310nmLAN接口62.5/125um光纖300m10GBase-ER1550nmLAN接口50/125um光纖240m10GBase-LW1310nmWAN接口單模光纖10km10GBase-EW1550nmWAN接口單模光纖40kmBuildingIntelligentEngineeringandTechnology10吉比特以太網(wǎng)特點10吉比特以太網(wǎng)只工作在全雙工方式，因此不存在爭用問題，也受CSMA/CD協(xié)議限制。這就使得10吉比特以太網(wǎng)的傳輸距離不再受進行碰撞檢測的限制而大大提高了。吉比特以太網(wǎng)的物理層使用已有的光纖通道的技術(shù)，而10吉比特以太網(wǎng)的物理層則是新開發(fā)的。有下述兩種不同的物理層（1）局域網(wǎng)物理層LANPHY（2）可選的廣域網(wǎng)物理層WANPHY10吉比特以太網(wǎng)工作范圍已經(jīng)從局域網(wǎng)(校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng))擴大到城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，從而實現(xiàn)了端到端的以太網(wǎng)傳輸BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（2）IEEE802.5——令牌環(huán)網(wǎng)IEEE802.5與令牌環(huán)（Token-Ring）全等同或兼容——銅纜傳輸，數(shù)據(jù)在環(huán)內(nèi)單方向傳送，那個站點收到令牌Token才有權(quán)將數(shù)據(jù)負在令牌上傳達數(shù)據(jù)，同時置“忙”符號，令牌在環(huán)中不斷循環(huán)。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（3）IEEE802.4—令牌總線（ARCnet/Token-Bus）令牌總線訪問控制是在物理總線上建立一個邏輯環(huán)，每個站被賦予一個順序的邏輯位置，和令牌環(huán)一樣，站點只有取得令牌才能發(fā)送幀，令牌在邏輯環(huán)上一次傳遞。這種結(jié)構(gòu)用的較少。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology令牌總線MAC幀格式BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（4）IEEE802.8——FDDIWS-WorkstationSRV-ServerFDDI—光纖傳輸，雙令牌環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)方式BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyFDDI網(wǎng)特點FDDI（FiberDistributedDataInterface)光纖分布式數(shù)據(jù)接口是一個采用光纖做傳輸介質(zhì)的雙令牌環(huán)網(wǎng)，主要特點如下雙環(huán)上的數(shù)據(jù)傳輸以相反的方向訪問，雙環(huán)中有一個作主環(huán)，傳輸數(shù)據(jù)，另一個是次環(huán)，備用。FDDI的介質(zhì)訪問控制采用分時令牌環(huán)，每一刻可以有多各令牌隨帶數(shù)據(jù)包在環(huán)上傳送，傳輸速度100Mbit/s。相鄰站間最大長度可達2km，最大站間距離為200km，連接500多臺設(shè)備。具有動態(tài)分配帶寬能力，故能同時提供同步和異步數(shù)據(jù)服務(wù),分組長度最大為4500字節(jié)不受電磁和射頻噪聲干擾。FDDI主要用作校園環(huán)境的主干網(wǎng)BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（5）ATM信元頭部有效載荷5Byte

48Byte信元將話音、數(shù)據(jù)和圖像等數(shù)據(jù)分解成長度固定的數(shù)據(jù)塊各數(shù)據(jù)塊前加上地址、優(yōu)先級等控制信息ATM是一種高速分組交換技術(shù)，采用了以信元(Cell)為單位的存儲轉(zhuǎn)發(fā)，故又稱為信元交換。信元由5字節(jié)的信元頭部和48字節(jié)的有效載荷構(gòu)成BuildingIntelligentEngineeringandTechnology信元結(jié)構(gòu)BuildingIntelligentEngineeringandTechnology同步時分復(fù)用-TDM原理——把時間分割成小的時間片（幀），每個時間片分為若干個時隙，每路數(shù)據(jù)占用一個時隙進行傳輸。由于每路數(shù)據(jù)總是使用每個時間片的固定時隙，所以這種時分復(fù)用稱為同步時分復(fù)用（Synchronous—TDM)

BuildingIntelligentEngineeringandTechnology在ATM網(wǎng)絡(luò)中，空信元以一定的速率出現(xiàn)，發(fā)送站只要獲得空信元即可把信息插入到信元中發(fā)送。因信息插入位置無周期性，故稱這種傳送方式為異步傳輸模式ATM(AsynchronousTransferMode)，實際上就是統(tǒng)計時分復(fù)用。異步傳輸模式ATMBuildingIntelligentEngineeringandTechnologyATM網(wǎng)特點采用基于信元的異步傳輸模式和虛電路結(jié)構(gòu)：面向連接(虛連接)，按序遞交；固定大小的信元，便于高速處理(可用硬件實現(xiàn))，傳輸速率155-622Mbps。支持語音、視頻和數(shù)字多媒體通信，即B-ISDN，可以實時地傳送語音和活動圖像。以ATM交換機為局域網(wǎng)核心交換機。ATM是現(xiàn)今唯一可同時應(yīng)用于局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)兩種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展路徑FDDI網(wǎng)100Mbps2km以太網(wǎng)10Mbps100m快速以太網(wǎng)100MbpsATM155Mbps吉比特以太網(wǎng)3km10吉比特以太網(wǎng)令牌網(wǎng)16MbpsBuildingIntelligentEngineeringandTechnology局域網(wǎng)特點傳輸介質(zhì)——傳輸距離短（0.1－25km），敷設(shè)專用的傳輸介質(zhì)如雙絞線、同軸電纜、光纖等傳輸技術(shù)——數(shù)字數(shù)據(jù)信號基帶傳輸高傳輸速率和低誤碼率——局域網(wǎng)傳輸速率一般為1－100-1000Mbit/s。而其誤碼率一般在10-8－10-10之間。介質(zhì)訪問控制技術(shù)——避免多個用戶同時使用通道而產(chǎn)生沖突，是共享（介質(zhì)）式局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，CSMA/CD、CSMA/CA、Token。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（6）IEEE802.11—無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)（WLAN）——使用電磁頻譜來傳遞信息。它是計算機網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。（a）WLAN有2種主要的拓撲結(jié)構(gòu)——即自組織網(wǎng)絡(luò)（對等網(wǎng)絡(luò)，即人們常稱的AdHoc網(wǎng)絡(luò)）和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（infrastructure）自組織網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)BuildingIntelligentEngineeringandTechnology自組網(wǎng)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)自組織型WLAN——是一種對等網(wǎng)絡(luò),是最簡單的無線局域網(wǎng)，是一種無中心的拓撲結(jié)構(gòu)。由一組有無線接口卡的無線終端（特別是移動電腦）組成。這些無線終端以相同的工作組名、擴展服務(wù)集標識號（SSID）和密碼以對等的方式相互直連，在WLAN的覆蓋范圍之內(nèi)，進行點對點或點對多點之間的通信。它的建立是為了滿足暫時需求的服務(wù)?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)型WLAN——要求有一個無線固定基站充當無線接入中心站（AP，AccessPoint），所有站點對無線網(wǎng)絡(luò)的訪問，均由AP中心站控制。在這種拓撲結(jié)構(gòu)中，利用AP中心站可以實現(xiàn)高速的有線或無線骨干傳輸網(wǎng)接入。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology無線局域網(wǎng)組網(wǎng)無線局域網(wǎng)組成——由無線網(wǎng)卡、無線接入點（AP）、計算機和有關(guān)設(shè)備組成。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology無線局域組網(wǎng)方式點對點型——常用于固定的要聯(lián)網(wǎng)的兩個位置之間。優(yōu)點是傳輸距離遠，傳輸速率高，受外界環(huán)境影響較小。點對多點型——常用于有一個中心點，多個遠端點的情況下。特點是組建網(wǎng)絡(luò)成本低、維護簡單；由于中心使用了全向天線，設(shè)備調(diào)試相對容易，但是，波束的全向擴散使得功率大大衰減，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率低，對于較遠距離的遠端點，網(wǎng)絡(luò)的可靠性不能得到保證?；旌闲汀糜谒ňW(wǎng)絡(luò)中有遠距離的點、近距離的點，還有建筑物或山脈阻擋的點。對于遠距離的點使用點對點方式，近距離的多個點采用點對多點方式，有阻擋的點采用中繼方式。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology無線局域網(wǎng)用途用于一些布線困難、上網(wǎng)設(shè)備經(jīng)常移動的環(huán)境，及搭建臨時性的網(wǎng)絡(luò)。因其自身的優(yōu)越特性被作為有線網(wǎng)絡(luò)的補充技術(shù)被廣泛的應(yīng)用。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（b）IEEE802.11--物理層802.11標準中物理層的3種實現(xiàn)方法：紅外線基帶物理層直接序列擴頻DSSS與跳頻擴頻FHSS

兩種無線電頻率物理層

紅外技術(shù)(InfraRed)——使用波長為850-950nm的紅外線作為傳輸介質(zhì)，受陽光干擾大，適合在室內(nèi)傳送數(shù)據(jù)。接入速率為1

2Mbit/s，適合于近距離通信。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology直接序列擴頻DSSS直接序列擴頻DSSS(DirectSequenceSpreadSpectrum)使用2.4GHz的ISM頻段（即主要是開放給工業(yè),科學(xué)、醫(yī)學(xué)三個主要機構(gòu)使用的IndustrialScientificMedical

2.4-2.4835GHz頻段），在發(fā)射端擴展信號的頻譜，而在接收端將擴頻信號還原成原始信號。當使用二元相對移相鍵控時，基本接入速率為1Mbit/s。當使用4元相對移相鍵控時，接入速率為2Mbit/s。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology跳頻擴頻FHSS跳頻擴頻FHSS(FrequencyHoppingSpreadSpectrum)是另一種擴頻技術(shù)跳頻按隨機規(guī)律不斷改變載頻頻率，接收端的頻率也按隨機規(guī)律變化，并保持與發(fā)射端的變化規(guī)律一致。跳頻越高，抗干擾的性能越好。軍用的跳頻系統(tǒng)可以達到上萬跳每秒，實際上移動通信GSM系統(tǒng)也是跳頻系統(tǒng)。FHSS它也使用(2.4—2.4835GHz)的ISM頻段。共有79個信道可供跳頻使用。第一個頻道的中心頻率為2.402GHz，以后每隔1MHz一個信道。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（c）無線局域網(wǎng)CSMA/CA協(xié)議IEEE802.11標準在MAC子層采用“帶沖突避免(CA)”的載波監(jiān)聽多路訪問協(xié)議，簡稱CSMA/CA。為了減少無線設(shè)備之間同一時刻同時發(fā)送數(shù)據(jù)導(dǎo)致沖突的風(fēng)險，IEEE802.11引入了稱為請求發(fā)送（RTS)/清除發(fā)送(CTS）的機制。（a）如果發(fā)送目的地是無線節(jié)點，數(shù)據(jù)到達AP中心站后，該AP站將會向無線節(jié)點發(fā)送一個請求發(fā)送RTS幀，請求一段用來發(fā)送數(shù)據(jù)的專用時間；（b）接收到RTS請求幀的無線節(jié)點將回應(yīng)一個CTS幀，表示它將中斷其它所有的通信，直到該AP站傳輸數(shù)據(jù)結(jié)束；（c）其它設(shè)備可以監(jiān)聽到傳輸事件的發(fā)生，同時將在此時間段的傳輸任務(wù)向后推遲。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology未能檢測出媒體上已存在的信號的問題叫做隱蔽站問題(hiddenstationproblem)。站B向A發(fā)送數(shù)據(jù)。而C又想和D通信。但C檢測到媒體上有信號，于是就不敢向D發(fā)送數(shù)據(jù)。其實B向A發(fā)送數(shù)據(jù)并不影響C向D發(fā)送數(shù)據(jù)。這就是暴露站問題(exposedstationproblem)。無限局域網(wǎng)的問題BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（d）802.11—速率最初IEEE802.11標準于1997年6月公布，是第一代無線局域網(wǎng)標準。該標準定義了物理層和媒體訪問控(MAC)協(xié)議的規(guī)范，由于在無線網(wǎng)絡(luò)中沖突檢測較困難，媒體訪問控制(MAC)層采用避免沖突(CA)協(xié)議，而不是沖突檢測（CD），但也只能減少沖突。無線局域網(wǎng)系列協(xié)議：IEEE802.11a、IEEE802.11b和IEEE802.11g

BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyIEEE802.11a、bIEEE802.11b——第二代無線局域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標準其帶寬最高可達11Mb/s，實際的工作速度可以調(diào)整為1Mbps、2Mbps、5.5Mbps和11Mbps，通常工作速率是5.5Mbps。IEEE802.11b使用的是開放的2.4GB頻段，不需要申請。既可作為對有線網(wǎng)絡(luò)的補充，也可獨立組網(wǎng)

。IEEE802.11a——標準的傳輸優(yōu)點是傳輸速度快，采用OFDM(正交頻分復(fù)用)調(diào)制方式，速度可達54Mbps，完全能滿足語音、數(shù)據(jù)、圖像等業(yè)務(wù)的需要。缺點是無法與IEEE802.11b兼容，致使一些早已購買IEEE802.11b標準的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在新的802.11a網(wǎng)絡(luò)中不能用。BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyIEEE802.11g標準IEEE802.11g標準——完全兼容IEEE802.11b標準且與IEEE802.11a速率上兼容。IEEE802.11g也工作在2.4GHz頻段內(nèi)，支持54Mbps的傳輸速率。這樣通過IEEE802.11g原有的IEEE802.11b和IEEE802.11a兩種標準的設(shè)備就可以在同一網(wǎng)絡(luò)中使用。54Mbps的IEEE802.11a和IEEE802.11g實際可調(diào)整工作速度有54Mbps、48Mbps、36Mbps、24Mbps、18Mbps、12Mbps、11Mbps、9Mbps、6Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps，共12個不同速率可動態(tài)轉(zhuǎn)換，以發(fā)揮相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的最佳連接性能。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（e）無線網(wǎng)絡(luò)安全問題無線網(wǎng)絡(luò)安全問題——除了具有有線網(wǎng)絡(luò)的不安全因素外，還容易遭受竊聽和干擾、冒充、欺騙等形式的攻擊。WEP不具備認證、訪問控制和完整性校驗功能，不能完全保證加密傳輸?shù)挠行裕坏￤EP遭到破壞，這類機制的安全也就不復(fù)存在。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology2.OSI參考模型（applicationlayer）（transportlayer）（internetlayer）（networkinterfacelayer）BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（1）

OSI參考模型體系結(jié)構(gòu)OSI開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型——對計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的抽象描述，是對計算機網(wǎng)絡(luò)通信等任務(wù)需求的精確定義。BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyOSI模型七層功能OSI模型7層功能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、加解密、壓縮主機間會話活動的組織與同步數(shù)據(jù)分包（報文）與傳輸?shù)刂泛妥罴崖窂?兩個終端用戶通信數(shù)據(jù)（幀）傳輸-兩相鄰節(jié)點通信比特傳輸特性（DTE-DCE）7應(yīng)用層6表示層5會話層4傳輸層3網(wǎng)絡(luò)層2數(shù)據(jù)鏈路層1物理層（applicationlayer）（presentationlayer）（sessionlayer）（transportlayer）（networklayer）（datalinklayer）（physicallayer）OSI——不是一個標準，而只是一個制定網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議時使用的概念性框架，更不是一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyOSI模型——1-2層功能物理層1——定義了數(shù)據(jù)傳輸（DTE-DCT間建立、維持與拆除）規(guī)則以及設(shè)備與物理介質(zhì)的四個接口特性：機械接口特性、電氣接口特性、功能接口特性和過程接口特性。（