第4章42计算机局域网.ppt
4.2 计算机局域网计算机局域网4.2.1 局域网的特点与组成局域网的特点与组成4.2.2 常用局域网介绍常用局域网介绍24.2 计算机局域网4.2.1 局域网的特点与组成局域网的特点与组成34.2 计算机局域网计算机局域网计算机局域网(LAN)的特点的特点 n 为一个单位所拥有，地为一个单位所拥有，地理范围有限理范围有限n 使用专门铺设的传输介使用专门铺设的传输介质进行连网质进行连网n 数据传输速率高数据传输速率高(10Mbps1Gbps)、延、延迟时间短迟时间短n 可靠性高、误码率低可靠性高、误码率低(10-810-11)路由器路由器防火墙防火墙文件服文件服务器务器共享共享打印机打印机局域网局域网集线器集线器广域网广域网广域网广域网44.2 计算机局域网局域网的组成局域网的组成 网络上的每个节点都装有网络接口网络上的每个节点都装有网络接口卡卡(NIC,简称网卡简称网卡)，网卡通过传输，网卡通过传输介质把节点相互连接起来介质把节点相互连接起来双绞线、同轴双绞线、同轴电缆、光纤或电缆、光纤或者无线电波者无线电波 网络网络服务器服务器工作站工作站网络接网络接口卡口卡传输介质传输介质工作站工作站工作站工作站网络网络 打印机打印机网络上的每台设备网络上的每台设备(如工如工作站、服务器、打印机作站、服务器、打印机等等) 都称为是网络中的都称为是网络中的 一个一个“节点节点”54.2 计算机局域网局域网的拓扑结构局域网的拓扑结构总线型局域网总线型局域网环型局域网环型局域网星型局域网星型局域网网络上的网络上的 节点节点64.2 计算机局域网局域网的数据传输方法局域网的数据传输方法n 网络上的每个节点（如工作站、服务器、打印机等），网络上的每个节点（如工作站、服务器、打印机等），都是数据传输的都是数据传输的“源源”或者或者“目的地目的地”n 介质访问地址介质访问地址(MAC地址地址)：为了相互区别，局域网中的：为了相互区别，局域网中的每个节点都有一个惟一的地址，称为每个节点都有一个惟一的地址，称为MAC地址地址n 数据传输方法：数据传输方法：n 采用时分多路复用技术，多个节点共享传输介质采用时分多路复用技术，多个节点共享传输介质n 不允许任何节点连续传输任意长的数据，必须把要传输的不允许任何节点连续传输任意长的数据，必须把要传输的数据分成小块（称为数据分成小块（称为“帧帧”，frame），每个节点每次只），每个节点每次只传输一个帧，确保任何节点都有传输数据的机会传输一个帧，确保任何节点都有传输数据的机会74.2 计算机局域网局域网数据帧的格式局域网数据帧的格式 有效载荷有效载荷(传输的数据传输的数据)校验校验信息信息发送节点发送节点MAC地址地址接收节点接收节点MAC地址地址发给哪一台计发给哪一台计算机？算机？校验信息随同数据一起进行传校验信息随同数据一起进行传输，供接收节点在收到数据之输，供接收节点在收到数据之后验证数据传输是否正确后验证数据传输是否正确哪一台计算机发哪一台计算机发送的数据帧送的数据帧需要传输的数据，如程序、需要传输的数据，如程序、邮件、邮件、MP3音乐等音乐等 不同类型的局域网，数据帧的格式各不相同：不同类型的局域网，数据帧的格式各不相同： MAC地址的长度不同地址的长度不同 有效载荷的最大长度限制不同有效载荷的最大长度限制不同 使用的校验方法不同使用的校验方法不同 其它组成部分其它组成部分84.2 计算机局域网什么是什么是网卡网卡（网络接口卡（网络接口卡）？）？n 网卡就是计算机的网络通信控制器网卡就是计算机的网络通信控制器n 主要功能：实现节点之间的数据通信主要功能：实现节点之间的数据通信网卡及其安装网卡及其安装笔记本电脑使用的网卡笔记本电脑使用的网卡n 网络中每个节点网络中每个节点( (工作站或服务器工作站或服务器) )都必须安装网卡，不同类都必须安装网卡，不同类型的网络，需安装使用不同类型的网卡型的网络，需安装使用不同类型的网卡n 由于芯片组集成度的提高，现在网卡的功能大多已集成在芯由于芯片组集成度的提高，现在网卡的功能大多已集成在芯片组中，即所谓的片组中，即所谓的“集成网卡集成网卡”94.2 计算机局域网网卡的具体功能网卡的具体功能1 在计算机与网络之间建立一个通信链路在计算机与网络之间建立一个通信链路(link)，通过传输介质，通过传输介质发送信息和接收信息发送信息和接收信息2 将数据分成帧将数据分成帧(frame)、以帧为单位发送和接收信息、以帧为单位发送和接收信息3 将计算机的输出转换为适合网络传输的信号将计算机的输出转换为适合网络传输的信号(并串转换、电并串转换、电平转换平转换)n 每块网卡均由生产厂家分配一个全球惟一的每块网卡均由生产厂家分配一个全球惟一的MAC地址，该地址地址，该地址就是使用这块网卡的节点就是使用这块网卡的节点MAC地址地址网卡转换成串行网卡转换成串行信号发送到网络信号发送到网络计算机需发送的信息计算机需发送的信息以并行方式送至网卡以并行方式送至网卡104.2 计算机局域网4.2.2 常用局域网介绍常用局域网介绍114.2 计算机局域网常用局域网之常用局域网之1：总线式以太网：总线式以太网n 以总线式集线器以总线式集线器(hub)为中心，为中心，每个节点通过每个节点通过以太网卡以太网卡和和双绞线双绞线连接到集线器的一个端口，通过集线器与其他节点相互通信连接到集线器的一个端口，通过集线器与其他节点相互通信 集线器集线器ABCD把一个端口接收到的帧把一个端口接收到的帧向所有端口分发出去，向所有端口分发出去，并对信号进行放大，以并对信号进行放大，以扩大网络的传输距离，扩大网络的传输距离，起着中继器的作用起着中继器的作用 有效载荷有效载荷(传输的数据传输的数据)校验校验信息信息发送节点发送节点MAC地址地址接收节点接收节点MAC地址地址AD(以太网数据帧以太网数据帧)124.2 计算机局域网常见局域网之常见局域网之2：交换式以太网：交换式以太网n 以交换式集线器以交换式集线器(switch hub)为中心构成为中心构成n 交换式集线器是一种高交换式集线器是一种高速电子交换器，连接在速电子交换器，连接在交换器上的所有节点均交换器上的所有节点均可同时相互通信可同时相互通信总线式以太网总线式以太网交换式以太网交换式以太网Hub向所有节点发送数据帧，由节点向所有节点发送数据帧，由节点选择接收选择接收Hub按按MAC地址将数据帧直接发送给地址将数据帧直接发送给指定的节点指定的节点1次只允许次只允许1对节点进行数据帧的传输对节点进行数据帧的传输允许多对节点同时进行数据帧的传输允许多对节点同时进行数据帧的传输总线式拓扑结构总线式拓扑结构星形拓扑结构星形拓扑结构所有节点共享一定的带宽所有节点共享一定的带宽每个节点各自独享一定的带宽每个节点各自独享一定的带宽 交换交换式式 集线集线器器123456134.2 计算机局域网常见局域网之常见局域网之3：千兆位以太网：千兆位以太网 工作组交换器工作组交换器1工作组交换器工作组交换器2 部门交换器部门交换器部门服务器部门服务器1000Mbps至中央交换器至中央交换器10/100Mbps至桌面至桌面 其中，底层其中，底层(工作组、部门工作组、部门)的交换器以的交换器以10Mbps或或100Mbps的速度与高层的中央交换器连接，中央交换器的速度与高层的中央交换器连接，中央交换器以每秒千兆位的速率与网络服务器连接，传输介质以每秒千兆位的速率与网络服务器连接，传输介质(光纤光纤)的长度可达几公里的长度可达几公里 交换式集线器可以按层次方式互相连接起来，构成工作组交换式集线器可以按层次方式互相连接起来，构成工作组部门部门公司公司(单位单位)的多层次的局域网的多层次的局域网1000Mbps144.2 计算机局域网以太网使用的传输介质以太网使用的传输介质n 同轴电缆（早期使用）同轴电缆（早期使用）速率为速率为10Mbps 的的以太网，以太网，价格高价格高n 双绞线（双绞线（5类线）类线） 大量用于速率为大量用于速率为10Mbps和和100Mbps的的以太网以太网n 光纤光纤用于速率为千兆用于速率为千兆(1Gbps)以以太网和万兆太网和万兆(10Gbps)以太以太网网双绞线和双绞线和RJ45插头插头(水晶头水晶头)是目前以太网使用最多的是目前以太网使用最多的传输介质传输介质154.2 计算机局域网以太网使用的网卡以太网使用的网卡n 功能：功能：n 按照以太网的传输协议按照以太网的传输协议(IEEE 802.3 标准标准)，实现计算机之间的数，实现计算机之间的数据通信据通信n 按传输速率分为：按传输速率分为：n 10 Mbps 网卡网卡(10Base-T)n 100 Mbps 网卡网卡(100Base-T )n 10/100 Mbps 自适应网卡自适应网卡 n 1000 Mbps 网卡网卡 n 按产品形态分为：按产品形态分为：n 独立网卡独立网卡n 集成网卡集成网卡(由芯片组实现网卡功能由芯片组实现网卡功能)笔记本电脑使用的网卡笔记本电脑使用的网卡台式机使用的网卡台式机使用的网卡164.2 计算机局域网附：以太网卡功能示意图附：以太网卡功能示意图发送控制发送控制载波检测载波检测接收控制接收控制发送发送接收接收曼彻斯特曼彻斯特编码编码/解码器解码器局域网局域网管理部件管理部件网网 线线 接接 口口主主 机机 接接 口口以太网卡的逻辑结构：以太网卡的逻辑结构：发送的数据发送的数据CRC同步码同步码帧帧类类型型接收节点接收节点MAC地址地址发送节点发送节点MAC地址地址 8B 6B 6B 2B 461500B 4B帧头部帧头部帧数据区帧数据区以太网数据帧的格式：以太网数据帧的格式：MAC地址用地址用48位表示，例如：位表示，例如：00 02 AC 39 FE AE （16进制形式）进制形式）循环冗余校验循环冗余校验174.2 计算机局域网附：交换式集线器附：交换式集线器n 数据帧格式与总线式集线器相同数据帧格式与总线式集线器相同n 交换式交换式Hub的工作过程：的工作过程：n 接收某个节点输入的接收某个节点输入的1个帧个帧n 通过通过CRC检测数据传输有无错误检测数据传输有无错误n 若有错，通知发送节点重新发送若有错，通知发送节点重新发送n 若无错，分析其目的节点若无错，分析其目的节点MAC地址地址n 查表，看目的节点是否在网中，如查表，看目的节点是否在网中，如在，它连接在哪个端口在，它连接在哪个端口n 从该端口把帧转发给目的节点从该端口把帧转发给目的节点n 交换式交换式Hub内部有检测器、内部有检测器、转发表、转发表、缓冲器等，实际上是一缓冲器等，实际上是一个嵌入式计算机个嵌入式计算机184.2 计算机局域网小结：以太网的优缺点小结：以太网的优缺点n 优点：优点：n增删节点容易增删节点容易n成本低成本低n维护方便维护方便n轻负载时效率高（节点少，或者信息发送不频繁）轻负载时效率高（节点少，或者信息发送不频繁）n 缺点：缺点： 重负载情况下网络性能将急剧下降，不适合实时性重负载情况下网络性能将急剧下降，不适合实时性要求较高的环境，特别是总线式以太网要求较高的环境，特别是总线式以太网194.2 计算机局域网常见局域网之常见局域网之4： 光纤分布式数字接口网光纤分布式数字接口网(FDDI)传输介质为多模光纤传输介质为多模光纤采用双环结构，采用双环结构，每个节点挂接每个节点挂接到两个环路上。到两个环路上。主环用于正常主环用于正常情况下的数据情况下的数据传输，副环作传输，副环作为备份，在主为备份，在主环故障或者节环故障或者节点故障时替代点故障时替代主环工作，使主环工作，使网络仍可正常网络仍可正常工作工作数据通信方法：使用一种特殊的帧数据通信方法：使用一种特殊的帧(令牌令牌)在网络中依次传递，在网络中依次传递，只有得到令牌的节点才能获得对环路的访问权而发送一帧数据；只有得到令牌的节点才能获得对环路的访问权而发送一帧数据；数据帧沿环传送，环中每个节点接到该桢后就检查桢中的接收数据帧沿环传送，环中每个节点接到该桢后就检查桢中的接收地址而决定接收该桢还是转发该桢地址而决定接收该桢还是转发该桢204.2 计算机局域网FDDI的的特点与应用特点与应用n 可覆盖较大的范围（最大节点间距离可覆盖较大的范围（最大节点间距离2km,环路最大长环路最大长度达度达100km）n 支持较高的数据传输速率支持较高的数据传输速率(100Mb/s) n 常用于构造局域网的主干部分（连接多个局域网）常用于构造局域网的主干部分（连接多个局域网）n 由于帧格式与其他局域网不同，与其他局域网进行互由于帧格式与其他局域网不同，与其他局域网进行互连时，需要通过连时，需要通过“网桥网桥”或或“路由器路由器”FDDI网网以太网以太网以太网以太网214.2 计算机局域网常见局域网之常见局域网之5:无线局域网无线局域网 n 特点：特点：n 使用使用S频段频段(2.4G2.4835GHz)无线电波作为传输介质，对人体无线电波作为传输介质，对人体没有伤害没有伤害n 具有灵活性，相对于有线网络，它的组建、配置和维护较为容易具有灵活性，相对于有线网络，它的组建、配置和维护较为容易n 使用扩频方式通信时，具有抗干扰、抗噪声、抗衰减能力，通信使用扩频方式通信时，具有抗干扰、抗噪声、抗衰减能力，通信比较安全，不易偷听和窃取，具有高可用性比较安全，不易偷听和窃取，具有高可用性n 无线局域网通过无线网卡、无线无线局域网通过无线网卡、无线hub、无线网桥等设备进行组网、无线网桥等设备进行组网无线网卡无线网卡集线器集线器 无线无线hub无线无线hub224.2 计算机局域网无线局域网通信协议无线局域网通信协议n 802.11标准标准(Wi-Fi), 其中：其中：n 802.11a : 25Mbpsn 802.11g : 54Mbpsn 802.11b(传输速率能根据环境变化传输速率能根据环境变化)，最大可达，最大可达11 Mbpsn 蓝牙（蓝牙（bluetooth）n 近距离无线数字通信的标准，是近距离无线数字通信的标准，是802.11的补充的补充n 最高数据传输速率可达最高数据传输速率可达1Mbps(有效传输速率为有效传输速率为721kbps)n 传输距离为传输距离为10cm10mn 适合于办公室或家庭环境的无线网络适合于办公室或家庭环境的无线网络234.2 计算机局域网无线局域网的特点无线局域网的特点n 优点优点n具有很好的灵活性具有很好的灵活性n最大通信范围可达几公里甚至几十公里最大通信范围可达几公里甚至几十公里n组网、配置和维护较容易组网、配置和维护较容易n 缺点缺点n还不能完全脱离有线网络，只是有线网络的补充还不能完全脱离有线网络，只是有线网络的补充n产品比较贵产品比较贵n传输速度较慢传输速度较慢244.2 计算机局域网小结：计算机局域网的比较小结：计算机局域网的比较n 为适应不同应用的需要，局域网有多种不同的类型：为适应不同应用的需要，局域网有多种不同的类型：n 总线式以太网总线式以太网n 交换式以太网交换式以太网n 光纤分布式数字接口网（光纤分布式数字接口网（FDDI）n ATM 局域网局域网n 不同的局域网，采用不同的数据传输技术：不同的局域网，采用不同的数据传输技术：n 物理层：物理层：n 不同的传输介质不同的传输介质n 不同的信号编码方法不同的信号编码方法n 不同的拓扑结构不同的拓扑结构n 链路层：链路层：n 不同的编址方法，不同的帧格式不同的编址方法，不同的帧格式n 不同的共享介质方法不同的共享介质方法n 不同的差错检测措施不同的差错检测措施
