局域网技术与应用.pptx

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1、1.1 计算机局域网概述 局域网技术与应用1.2 介质访问控制方式 1.3 以太网实用组网技术 1.4 快速局域网技术 1.5 网络互连 1.6 虚拟局域网和无线局域网 1.7 局域网操作系统与通信协议1局域网的特点（1）覆盖的地理范围较小；（2）数据传输速率高；（3）支持点对点或多点通信，实现数据通信和资源的共享；（4）传输质量较好，误码率低；（5）支持多种传输介质，具有较高的性能价格比；（6）可靠性高，易于组建、安装、维护和扩充。2局域网的分类（1）按拓扑结构可分为星型网、环型网、总线网等。（2）按传输介质可分为同轴电缆、双绞线、光纤和无线局域网等。（3）按介质访问方式可分为以太网、令牌环

2、网、FDDI网、ATM网等。（4）按数据传输速率分为十兆网、百兆网、千兆网等。1.1.1 局域网的特点与分类1.1 计算机局域网概述1.1.2 局域网的基本组成1.1 计算机局域网概述（2）1网络服务器 网络服务器是连接在局域网上的一台计算机，也是一个网络节点。该节点的特殊功能是为网络提供各种网络服务和共享资源。网络服务器是网络的核心，它拥有大量可共享的硬件资源和软件资源，并具有管理这些资源和协调网络用户访问资源的能力。 1.1 计算机局域网概述（3）3网络适配器（网卡） 网络适配器又称网络接口卡（NIC，Network Interface Card），简称网卡。网卡是安装在计算机中的一块电路

3、板，它可以作为计算机的外部设备插在扩展槽中，用于实现计算机和传输介质之间的物理连接，为计算机之间相互通信提供一条物理通道，并通过这条通道进行高速数据数据传输。中断号（IRQ）和I/O基本地址是网卡最重要的两项参数。每块网卡上都有一个全球惟一的MAC地址（48 bit），该地址被存放在网卡上的站地址寄存器（PROM）中。 2工作站 工作站是指用户能够在网络环境中工作，访问网络共享资源的计算机系统，通常又被称为客户机（Client）。工作站的主要作用是为网络用户提供一个访问网络服务器、网络共享资源，是与网络中的其他节点交流信息的操作台和前端窗口。1.1 计算机局域网概述（4）5传输介质及附属设备

4、传输介质是通信双方交流信息的物理通道，用于两个网络站点之间原始比特流的实际传输。局域网所使用的传输介质主要是双绞线、同轴电缆和光缆。附属设备随局域网使用的传输介质而定，如双绞线以太网使用的RJ-45连接头（俗称水晶头）、同轴电缆以太就是双绞网使用的BNC插头、T型插头、终端匹配器、增音器等。 4网络设备 网络设备是集线器（HUB）、中继器（Repeater）、交换机(Switch)等网络连接设备和网桥（Bridge）、路由器（Router）等网间互连设备的统称，通过这些设备可以把计算机连接起来组成局域网，或将局域网与局域网互连起来，组成更大规模的互联网络。 6网络软件1IEEE 802标准系列

5、简介2物理层和数据链路层的主要功能物理层处理机械、电气、功能和规程等方面的特性，提供建立、维持和断开物理连接的方法，规定比特流的发送与接收、信号的电平编码等。数据链路层分两个子层，介质访问控制（MAC）子层完成带有地址字段和差错校验字段帧的封装与分解工作，进行差错控制，选择媒体访问控制方式，管理链路上的通信等；逻辑链路控制（LLC）子层与OSI模型的数据链路层功能基本相同，并负责流量控制等。1.1.3 IEEE 802标准1.1 计算机局域网概述（5）示意图：与OSI/RM的比较3LLC帧格式 IEEE 802.2标准定义的LLC帧格式与HDLC的帧格式有点类似，其控制字段的格式和功能完全效仿

6、HDLC的平衡方式制定。LLC帧也分为信息帧、监控帧和无编号帧三类。信息帧主要用于信息数据传输；监控帧主要用于流量控制；无编号帧用于在LLC子层传输控制信号以对逻辑链路进行建立与释放。 1.1 计算机局域网概述（6）DSAP信息帧监控帧无 编 号帧(b) LLC帧的控制字段SSAP控制高层数据LLC帧：0N(S)P/F N(R)10S S1 1 12 N 字节X X X XP/F N(R)11M M P/F M M M1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16位(a) LLC帧格式1.2 介质访问控制方式 局域网的拓扑结构对网络的介质访问控制方法有较大的影响，

7、因此，按网络拓扑结构的不同，本节主要介绍IEEE 802微机局域网标准中最常用的三种介质访问控制方法。 IEEE 802.3IEEE 802.3带有冲突检测的载波侦听多路访问（带有冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CDCSMA/CD），），是目是目前应用最为广泛的基带总线局域网（以太网）的核心技术。前应用最为广泛的基带总线局域网（以太网）的核心技术。 IEEE 802.5IEEE 802.5令牌环访问控制（令牌环访问控制（Token RingToken Ring）。）。令牌环用于环形拓令牌环用于环形拓扑的局域网。扑的局域网。 IEEE 802.4IEEE 802.4令牌总线访问控制（令牌总

8、线访问控制（Token BusToken Bus）。）。1.2.1 CSMA/CD访问控制方式1.2 介质访问控制方式（2）2冲突检测（CD） 虽然各个节点在发送前对信道的侦听使冲突大大减少，但在某些情况下信道上还是会发生两个以上信号重叠干扰的冲突现象，使数据不能正确地传输和接收。为了确保发送站点在传输数据时能检测到可能存在的冲突，一方面，数据帧的传输时延至少要两倍于传播时延；另一方面，各个节点需要通过其设置的冲突检测器，根据发生“碰撞”时网络电压会升高的原理，来检测网络中是否发生了冲突。 1载波侦听与多路访问（CSMA） 在总线局域网中，任何两个节点之间要传送数据都要经过一条总线，因此，网络

9、中的某个节点在发送数据之前，应该先判断线路上有无数据信号正在传输，以免总线正“忙”时再向总线上发送数据而导致信号重叠，造成冲突。我们把查看信道上有无数字信号正在传输称为“载波侦听”；而把同时有多个节点在侦听信道是否空闲和发送数据称为“多路访问”。 1.2 介质访问控制方式（3）4IEEE 802.3 MAC帧格式MAC帧是在MAC子层实体之间交换的协议数据单元，IEEE 802.3 MAC帧格式 3CSMA/CD方法CSMA/CD方法可概括为： 先听后发 边听边发 冲突停止 随机延迟后重发请注意：请注意： CSMA/CD方法只是检测碰撞的发生并停止数据的传送，而没有能力将已经发生碰撞的数据更正

10、成原始的正确数据； Ethernet网卡上已经具备了CSMA/CD方法的这些功能，所以只要用户选用了Ethernet网卡，就不必专门设置和选择这种介质访问控制方法了。 前导码P7 1 2或6 2或6 2 01500 046 4 字节SFD：帧起始定界符 DA ：目的地址 SA ：源地址LEN：LLC帧长度字段 PAD ：填充字符 FCS ：帧校验序列SFDDASALEN数据PADFCS1.2.2 令牌环访问控制方式1.2 介质访问控制方式（4）1令牌环的结构 令牌环（Token Ring）在物理上是一个由一系列环接口和这些接口间的点点链路构成的闭合环路，各站点都通过环接口连接到环路上。 1.2

11、 介质访问控制方式（5）2令牌环的操作过程 （1）当网络空闲时，只有一个令牌在环路上绕行。令牌是一个特殊的比特模式，其中包含了1位“令牌/数据帧”标志位。标志位为“0”表示该令牌是可用的空令牌；标志位为“1”表示有站点正占用令牌在发送数据帧。 （2）当一个站点要发送数据时，必须等待并获得一个令牌，将令牌的标志位置为“1”，随后便可发送数据。 （3）环路中的每个站点边转发数据，边检查数据帧中的目的地址，若为本站点的地址，便读取其中所携带的数据。 （4）数据帧绕环一周返回时，发送站将其从环路上撤消。同时根据返回的有关信息确定所传数据是否已被接收站点正确接收。如果有错则重发存于缓冲区中的待确定帧；否

12、则释放缓冲区中的待确认帧。 （5）发送站点完成数据发送后，重新产生一个令牌传至下一站点，以使其它站点获得发送数据帧的许可权。1.2 介质访问控制方式（6）3令牌环的特点 令牌环网在轻负荷时，由于存在等待令牌的时间，故效率较低；但在重负荷时，各个站点公平访问，而且效率高。 4IEEE 802.5 MAC帧格式SD数据帧SD：起始定界符 AC：访问控制 FC：帧控制 DA：目的地址SA：源地址 FCS：帧校验序列 ED：结束定界符 FS：帧状态令牌帧1 1 1 字节1 1 1 2或6 2或6 0 4 1 1 字节ACEDSDACFCDASA数据FCSEDFS1.2.3 令牌总线访问控制方式1.2

13、介质访问控制方式（7）1令牌总线的基本工作原理 令牌总线访问控制是将局域网物理总线上的站点构成一个逻辑环，每一个站点都在一个有序的序列中被指定一个逻辑位置，序列中最后一个站点的后面又跟着第一个站点。每个站点都知道在它之前的前趋站和在它之后的后继站的标识。令牌总线网在物理上是一个总线结构的局域网，但帧在总线上是按某个确定的方向传输的，从而在逻辑上形成了环形局域网结构。1.2 介质访问控制方式（8）2令牌总线的特点3IEEE 802.4 MAC帧格式SD：起始定界符 FC： 帧控制 DA：目的地址SA：源地址 FCS：帧校验序列 ED：结束定界符1 1 1 2或6 2或6 0 4 1 字节SDFC

14、DASA数据FCSED前导码P （1）由于只有收到令牌帧的站点才能将信息帧送到总线上，所以不会发生冲突。 （2）令牌总线上的所有站点接收到令牌的过程在逻辑上是顺序依次进行的，所以站点之间有公平的访问权。 （3）令牌总线上的每个站点传输前必须等待的时间总量是“确定”的。 （4）令牌总线访问控制还提供了不同的服务级别，即不同的优先级。1.3.1 组建局域网时应考虑的主要因素1.3 以太网组网实用技术2设计一个网络拓扑时应考虑的具体因素 （1）分段能力。设计合理的网络拓扑应具有分裂成较小网段的能力，这样可以改善网络的支持能力和可靠性。 （2）诊断和故障检测能力。 （3）带宽。带宽直接关系到网络传输介

15、质的通信质量。成功的传输设计应避免数据的瓶颈问题和数据的碰撞、阻塞等现象。 （4）可管理性。确保能控制用户及其应用程序的存取、安全保密和管理。 （5）桥接能力。成功的网络拓扑在设计时，还应考虑到未来网络的发展，允许附加新的局域网、小型机和大型机接入网络。 （6）扩展和维护能力。1局域网设计与连网时应考虑的两个重要因素 （1）网络节点的布局（即网络拓扑结构）。 （2）传输介质。1.3.2 常用以太网产品标准1.3 以太网组网实用技术（2) 以太网（Ethernet）已成为世界上应用最为广泛的局域网。以太网的拓扑结构是总线形，这是根据它的逻辑结构定义的，其使用的介质访问控制方法是“争用型”CSMA

16、/CD。所谓逻辑结构是指局域网内的节点关系与介质访问控制方法；物理结构指的是局域网的外部连接形式。在以太网中，逻辑结构和物理结构的拓扑结构有可能不同，如10/100BASE-T的逻辑结构是总线形的，但其物理结构是星形的。下表是常用的以太网产品标准及其主要参数。以太网标准传输介质拓扑结构最多区段数区段最多工作站最大区段长度网络最大长度速率MbpsIEEE规范标准接头10BASE 5粗缆总线5个100个500m2500m10802.3AUI10BASE 2细缆总线5个30个185m925m10802.3aBNC10BASE-T无屏蔽双绞线星形不限4/8/12/16/32/集线器100m不限10802.3IRJ45100BASE-T/FX双绞线或光纤星形不限1024100m或2000m不限100802.3uRJ451.3.3 粗缆以太网（10 BASE 5）1.3 以太网组网实用技术(3)以太网卡提供15针AUI接口；收发器电缆采用78的6对屏蔽双绞线电缆；收发器使用标准N系列插件与粗同轴电缆连接；粗同轴电缆两端接50终端匹配器，以防信号的反射；每个网段最远距离500m；一个以太网最多可以有