第5章局域网基础.ppt

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1、计算机网络技术计算机网络技术2023-11-151第第5 5章章 局域网基础局域网基础计算机网络技术计算机网络技术2023-11-152局域网的发展方向v速度越来越快速度越来越快v距离越来越远距离越来越远v有线向无线过渡有线向无线过渡计算机网络技术计算机网络技术2023-11-153内容目录内容目录局域网概述局域网概述1 各种局域网标准介绍各种局域网标准介绍2现代以太网技术现代以太网技术3虚拟局域网虚拟局域网4计算机网络技术计算机网络技术2023-11-1545.1 局域网概述局域网概述v5.1.1 局域网的定义和特点局域网的定义和特点 局域网LAN(Local Area Net)是一个数据传

2、输系统，它将有限地理范围内的多种信息设备联接起来，实现数据通信和资源共享。其主要特点：1 覆盖有限的地理范围。2 具有较高的数据传输速率和较低的误码率。3 网络结构简单、组网方便等特点，一般由一个单位或部门建设、管理及维护。计算机网络技术计算机网络技术2023-11-155决定局域网特性三个关键技术v传输介质v拓扑结构v介质访问控制方法本章难点本章难点MAC(Media Access Control)计算机网络技术计算机网络技术2023-11-156 5.1.2 局域网的组成工作站（PC机）服务器网络接口卡集线器、交换机传输介质计算机网络技术计算机网络技术2023-11-157v1.PC机机

3、PC机通过网卡经传输介质连接到集线器或网络交换机机通过网卡经传输介质连接到集线器或网络交换机上，通过交换机实现与网络服务器及其它上，通过交换机实现与网络服务器及其它PC机之间的通机之间的通信。信。v2.服务器服务器 在集中控制型局域网中，通常设置专门的网络服务器作在集中控制型局域网中，通常设置专门的网络服务器作为局域网的核心控制计算机，用于控制局域网内的网络资为局域网的核心控制计算机，用于控制局域网内的网络资源及网络用户管理。源及网络用户管理。5.1.2 局域网的组成局域网的组成计算机网络技术计算机网络技术2023-11-158 网卡：网络接口卡,简称NIC（Network Inteface

4、Card），又称网络适配器。网卡的分类 按传输介质访问方法：以太网卡、令牌环网卡、FDDI网卡、ATM网卡等；按带宽：10Mbps、100Mbps、10/100Mbps自适应网卡、1000M网卡和10G网卡等；按传输介质分类，目前主流网卡可分为双绞线以太网（RJ-45接口）、光纤接口网卡和无线网卡（常为USB接口）3.网卡网卡:网络接口卡网络接口卡卡计算机网络技术计算机网络技术2023-11-159计算机网络技术计算机网络技术2023-11-1510 网卡的功能是在发送方将内存中的数据转换为相应信号发送到传输介质上，在接收方网卡将从传输介质上接收到信号转换为计算机能够处理的数据。具体来讲，网卡

5、有如下功能：数据的封装与解封：即将逻辑链路（LLC）子层交下来的LLC帧加上MAC（介质访问控制）子层的首部和尾部，成为MAC帧。接收时MAC层剥去首部和尾部，形成LLC帧，然后送交LLC子层；链路管理：主要是MAC子层协议的实现；编码与译码：即曼彻斯特编码与译码。网卡的功能计算机网络技术计算机网络技术2023-11-1511 v 每个网卡在出厂时都赋予了一个全世界范围内唯一的物理地址。没有两个网卡具有相同的物理地址。v 物理地址固化在网卡的ROM中，被称为网卡的物理地址或MAC地址v MAC地址长度为48位，6个字节，常用16进制数表达，如0000.0c12.3456v IEEE的注册管理委

6、员会RAC(Registration Authority Committee)是局域网全球物理地址的法定管理机构，所有的网卡制造商向IEEE申请购买一个由前3个字节组成网卡地址块，每个制造商只能使用所购买的许可范围内的地址。网卡的物理地址计算机网络技术计算机网络技术2023-11-15124.集线器v 集线器（Hub）是局域网中重要的部件之一。集线器实质上是一个多端口的中继器，工作在OSI参考模型的物理层。基于集线器的网络属于共享介质局域网，即共享总线带宽。v 随着集成技术的发展，集线器与交换技术的结合产生了交换式集线器（Hub/Switch）。交换式集线器是一种新型的网络互连设备，它不但能使

7、网络分段，而且还增加了线路交换功能，提高了网络传输的带宽。计算机网络技术计算机网络技术2023-11-1513计算机网络技术计算机网络技术2023-11-15145.交换机交换机v 交换机是现代局域网的交换机是现代局域网的核心网络设备核心网络设备，负责局域网内各站点间，负责局域网内各站点间的数据通信。站点和交换机间采用星型拓扑结构连接，交换机的数据通信。站点和交换机间采用星型拓扑结构连接，交换机接收所有站点发送的数据，并根据数据帧目的地址将其转发给接收所有站点发送的数据，并根据数据帧目的地址将其转发给对应站点。对应站点。集线器就是一种采用共享式工作状态的设备，采用广播的形式传输数据。而交换机上

8、的所有端口均有独享的信道带宽，以保证每个端口上数据的快速有效传输。计算机网络技术计算机网络技术2023-11-15156.传输介质传输介质v传输介质是整个网络的传输介质是整个网络的神经系统神经系统。它将网络中的各站点从物。它将网络中的各站点从物理上连接起来，从而能够进行各类数据和信息传输。理上连接起来，从而能够进行各类数据和信息传输。v传输介质的质量和传输性能直接影响着网络的传输质量和传传输介质的质量和传输性能直接影响着网络的传输质量和传输性能。输性能。v传输介质像交通道路一样是网络建设的基础设施。局域网根传输介质像交通道路一样是网络建设的基础设施。局域网根据应用环境可采用有线、无线等多种传输

9、介质。据应用环境可采用有线、无线等多种传输介质。计算机网络技术计算机网络技术2023-11-15165.2 IEEE802局域网标准v5.2.1 局域网模型与标准局域网模型与标准v5.2.2 IEEE 802.3以太网标准以太网标准v5.2.3 IEEE 802.5令牌环令牌环v5.2.4 IEEE 802.4令牌总线网令牌总线网计算机网络技术计算机网络技术2023-11-15175.2 IEEE802局域网标准v5.2.1 局域网模型与标准局域网模型与标准 1.局域网模型 随着早期局域网的不断发展，局域网产品的数量和种类不断增加。为了能规范局域网的发展，业界迫切希望有一个局域网国际标准。19

10、80年2月，美国电气和电子工程师学会IEEE成立了局域网标准委员会(IEEE 802委员会)，专门从事局域网标准化工作，并且制定了IEEE 802局域网标准。计算机网络技术计算机网络技术2023-11-15181.局域网模型局域网模型v LLC子层子层基本功能是完成数据链路上的数据帧传输和控制。基本功能是完成数据链路上的数据帧传输和控制。LLC层对于所有的层对于所有的LAN协议来说都是相同的。协议来说都是相同的。v MAC子层子层基本功能是解决共享介质的竞争使用问题。它包含了数基本功能是解决共享介质的竞争使用问题。它包含了数据传递所必须的同步、标记、流量和差错控制的规范，并包括下据传递所必须的

11、同步、标记、流量和差错控制的规范，并包括下一个接收数据帧站点的物理地址。一个接收数据帧站点的物理地址。MAC协议对于不同的协议对于不同的LAN是不是不同的。同的。逻辑链路层（LLC）介质访问控制子层（MAC）其它层 网络层 物理层 其它层 网络层 数据链路层 物理层 计算机网络技术计算机网络技术2023-11-15192.局域网标准局域网标准 IEEE 802标准是一个系列标准，该系列标准包括以下四类：(1)IEEE 802.1标准 IEEE 802.1标准定义了局域网的体系结构、网际互连、网络管理和性能测试.(2)IEEE 802.2标准 IEEE 802.2标准定义了逻辑链路控制子层LLC

12、的功能与服务.计算机网络技术计算机网络技术2023-11-1520(3)不同局域网的相关标准不同局域网的相关标准 此类分别定义了不同介质访问控制的标准，其中最重要的为802.3标准。vIEEE 802.3：CSMA/CD总线网，即CSMA/CD总线网的MAC子层和物理层技术规范。vIEEE 802.4：令牌总线网，即令牌总线网的MAC子层和物理层技术规范。vIEEE 802.5：令牌环形网，即令牌环形网的MAC子层和物理层技术规范。vIEEE 802.6：城域网，即城域网的MAC子层和物理层技术规范。vIEEE 802.7：宽带局域网标准。vIEEE 802.8：光纤传输标准。vIEEE 80

13、2.9：综合话音数据局域网标准。vIEEE 802.10：可互操作的局域网安全性规范。计算机网络技术计算机网络技术2023-11-1521(4)无线网标准无线网标准vIEEE 802.11：无线局域网标准，目前有802.11、802.11a、802.11b、802.11g、802.11n等标准，主要用于100m范围内的无线数据传输。vIEEE 802.14：电缆调制解调器(Cable Modem)标准。vIEEE 802.15：无线局域网标准，主要用于10m内的短距离无线通信，主要技术为蓝牙等。vIEEE 802.16：无线城域网标准，也被称为WiMax技术，主要用于10km范围内的固定及移动

14、无线数据传输。vIEEE 802.20：无线广域网，基于IP的无线全移动网络技术。计算机网络技术计算机网络技术2023-11-1522IEEE 802系列标准关系 其它层 802.1 体系结构与网际互联 802.2 逻辑链路控制（LLC）802.3 CSMA/CD MAC 物理层 802.4 令 牌 总线 MAC 物理层 802.5 令牌环 MAC 物理层 802.6 城域网 MAC 物理层 802.11 无线 局域网 802.16 无线 城域网 其它层 网络层 数据物理层 计算机网络技术计算机网络技术2023-11-15235.2.2 IEEE 802.3传统以太网标准传统以太网标准 1.8

15、02.3局域网概述 802.3局域网又可称为以太网 这种网络最早是由美国公司Xerox（施乐）研究成功的。IEEE 802.3是在以太网的基础上制订的局域网国际标准。术语:以太网、CSMA/CD 和 IEEE802.3 是通用的。计算机网络技术计算机网络技术2023-11-15245.2.2 IEEE 802.3以太网标准以太网标准 物理层：802.3标准将物理层又细分为两个子层，即物理信令PLS(Physical Signaling)子层和物理介质连接件PMA(Physical Medium Attachment)子层。PLS子层的主要功能是进行曼彻斯特编码译码，以及进行载波监听，并向MAC

16、层提供服务。PMA子层的主要功能是完成冲突检测、超长控制以及发送接收串行比特流。按照802.3 标准规定，PLS子层和PMA子层可在不同设备中实现，也可在同一个设备中实现。根据PLS子层和PMA子层不同的实现方法，形成了802.3以太网的两种物理层结构。计算机网络技术计算机网络技术2023-11-1525计算机网络技术计算机网络技术2023-11-15265.2.2 IEEE 802.3以太网标准以太网标准 MAC层：v 以太网不提供任何确认接收到帧的应答机制，确认必须在高层完成。这使它成为一种不可靠的介质。v IEEE 802.3 定义了一种具有7个字段的MAC数据帧，最短要求是64字节，最长要求是1518字节。其结构如下图所示。Bytes 7 1 6 6 2461500 4前导码前导码起始分起始分界符界符目的地址目的地址源地址源地址PDU长度长度数据数据FCS计算机网络技术计算机网络技术2023-11-1527MAC层层Bytes 7 1 6 6 2 461500 4 前导码前导码 起始分界符 目的地址 源地址 PDU 长度 数据 FCS 前导码也称为前同步码，占前导码也称为前同步