《局域网组建》PPT课件.ppt

第第 3 章章计算机局域网计算机局域网本章内容本章内容局域网的基本概念局域网组网技术与方法交换式局域网典型局域网组网案例原有特点：一种数据通信网络。数据通信设备包括计算机、终端与各种外部设备。地理范围。3.1 局域网的基本概念局域网的基本概念3.1.1 3.1.1 3.1.1 3.1.1 局域网的特点局域网的特点局域网的特点局域网的特点变化：覆盖范围。传输速率（10-1000Mbps）。传输质量及环境。决定局域网特性的主要技术要素：网络拓扑结构、传输介质、介质访问控制方法。从介质访问控制方法角度分为：共享式局域网，交换式局域网。3.1 局域网的基本概念局域网的基本概念3.1.1 3.1.1 3.1.1 3.1.1 局域网的特点局域网的特点局域网的特点局域网的特点局域网的关键技术局域网的关键技术局域网的关键技术局域网的关键技术1.拓扑结构拓扑结构总线型、环形与星型。总线型、环形与星型。总线网总线网可靠性高、扩充性能好、通信电缆长可靠性高、扩充性能好、通信电缆长度短、成本低，是用来实现局域网的最通用的拓扑结度短、成本低，是用来实现局域网的最通用的拓扑结构，著名的以太网的构，著名的以太网的CSMA/CD;另一种是总线拓扑网另一种是总线拓扑网与令牌环相结合的变形，其在物理连接上是总线拓扑与令牌环相结合的变形，其在物理连接上是总线拓扑结构，而在逻辑结构上则采用令牌环，兼有了总线结结构，而在逻辑结构上则采用令牌环，兼有了总线结构和令牌环的优点。总线网的缺点是若主干电缆某处构和令牌环的优点。总线网的缺点是若主干电缆某处发生故障，整个网络将瘫痪；另外，当网上站点较多发生故障，整个网络将瘫痪；另外，当网上站点较多时，会因数据冲突增多而使效率降低。时，会因数据冲突增多而使效率降低。局域网的关键技术局域网的关键技术局域网的关键技术局域网的关键技术1.拓扑结构拓扑结构总线型、环形与星型。总线型、环形与星型。环形网环形网控制简单、信道利用率高、通信电缆控制简单、信道利用率高、通信电缆长度短、不存在数据冲突问题长度短、不存在数据冲突问题,在局域网中应用较广在局域网中应用较广泛，典型实例有泛，典型实例有IBM令牌环令牌环(Token Ring)网和剑桥环网和剑桥环(Cambrige Ring)网。另外还有一种网。另外还有一种FDDI结构结构,它是采它是采用光纤作为传输媒体的高速通用令牌环网，常用于高用光纤作为传输媒体的高速通用令牌环网，常用于高速局域网速局域网HSLN和城域网和城域网MAN中。环形网的缺点是对中。环形网的缺点是对节点接口和传输线的要求较高，一旦接口发生故障可节点接口和传输线的要求较高，一旦接口发生故障可能导致整个网络不能正常工作。能导致整个网络不能正常工作。局域网的关键技术局域网的关键技术局域网的关键技术局域网的关键技术1.拓扑结构拓扑结构总线型、环形与星型。总线型、环形与星型。星形网星形网结构简单、实现容易、信息延迟确定。结构简单、实现容易、信息延迟确定。其缺点是通信电缆总长度长、传输媒体不能共享、中其缺点是通信电缆总长度长、传输媒体不能共享、中央节点负担较重，形成瓶颈。央节点负担较重，形成瓶颈。局域网的关键技术局域网的关键技术局域网的关键技术局域网的关键技术2.局域网的介质访问控制方式局域网的介质访问控制方式CSMA/CDToken BusToken Ring局域网的关键技术局域网的关键技术局域网的关键技术局域网的关键技术2.局域网的介质访问控制方式局域网的介质访问控制方式具有冲突检测的载波监听多路访问具有冲突检测的载波监听多路访问CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)CSMA/CD是一种常用争用的方法来决定对媒体访问权是一种常用争用的方法来决定对媒体访问权的协议，这种争用协议的协议，这种争用协议只适用于逻辑上属于总线拓扑结构只适用于逻辑上属于总线拓扑结构的网的网络。在总线网络中，每个站点都能独立地决定帧的发送，若两络。在总线网络中，每个站点都能独立地决定帧的发送，若两个或多个站同时发送帧，就会产生冲突，导致所发送的帧都出个或多个站同时发送帧，就会产生冲突，导致所发送的帧都出错。因此，一个用户发送信息成功与否，在很大程度上取决于错。因此，一个用户发送信息成功与否，在很大程度上取决于监测总线是否空闲的算法，以及当两个不同节点同时发送的分监测总线是否空闲的算法，以及当两个不同节点同时发送的分组发生冲突后所使用的中断传输的方法。组发生冲突后所使用的中断传输的方法。局域网的关键技术局域网的关键技术局域网的关键技术局域网的关键技术2.局域网的介质访问控制方式局域网的介质访问控制方式令牌总线媒体访问控制令牌总线媒体访问控制（Token Bus）CSMA/CD媒体访问控制采用总线争用方式，具有结构媒体访问控制采用总线争用方式，具有结构简单、在轻负载下延迟小等优点，但随着负载的增加，冲突概简单、在轻负载下延迟小等优点，但随着负载的增加，冲突概率增加，性能将明显下降。采用令牌环媒体访问控制具有重负率增加，性能将明显下降。采用令牌环媒体访问控制具有重负载下利用率高、网络性能对距离不敏感以及具有公平访问等优载下利用率高、网络性能对距离不敏感以及具有公平访问等优越性能越性能,但环形网结构复杂，存在检错和可靠性等问题。令牌但环形网结构复杂，存在检错和可靠性等问题。令牌总线媒体访问控制是在综合了以上两种媒体访问控制优点的基总线媒体访问控制是在综合了以上两种媒体访问控制优点的基础上形成的一种媒体访问控制方法，础上形成的一种媒体访问控制方法，IEEE802.4提出的就是令提出的就是令牌总线媒体访问控制方法的标准。牌总线媒体访问控制方法的标准。图3-2TokenBus工作过程局域网的关键技术局域网的关键技术局域网的关键技术局域网的关键技术2.局域网的介质访问控制方式局域网的介质访问控制方式令牌环媒体访问控制令牌环媒体访问控制（Token Ring）令牌环在物理上是一个由一系列环接口和这些接口间的令牌环在物理上是一个由一系列环接口和这些接口间的点点点链路构成的闭合环路，各站点通过环接口连到网上。对点链路构成的闭合环路，各站点通过环接口连到网上。对媒体具有访问权的某个发送站点，通过环接口出径链路将数据媒体具有访问权的某个发送站点，通过环接口出径链路将数据帧串行到环上；其余各站点边从各自的环接口入径链路逐位接帧串行到环上；其余各站点边从各自的环接口入径链路逐位接收数据帧，同时通过环接口出径链路再生、转发出去，使数据收数据帧，同时通过环接口出径链路再生、转发出去，使数据帧在环上从一个站点至下一个站地环行，所寻址的目的站点在帧在环上从一个站点至下一个站地环行，所寻址的目的站点在数据帧经过时读取其中的信息；最后，数据帧绕环一周返回发数据帧经过时读取其中的信息；最后，数据帧绕环一周返回发送站点，并由其从上撤除所发的数据帧。送站点，并由其从上撤除所发的数据帧。图图3-3 3-3 令牌环工作过程令牌环工作过程局域网的关键技术局域网的关键技术局域网的关键技术局域网的关键技术3.IEEE 802标准标准 IEEE在在1980年年2月成立了局域网标准化委员会（简称月成立了局域网标准化委员会（简称IEEE 802 委委员会），专门从事局域网的协议制订，形成了一组的标准，称为员会），专门从事局域网的协议制订，形成了一组的标准，称为IEEE 802标准。标准。IEEE 802.1是局域网的体系结构、网络管理和网际互连协议。是局域网的体系结构、网络管理和网际互连协议。IEEE 802.2集中了数据链路层中与媒体无亲的集中了数据链路层中与媒体无亲的LLC协议。涉及与协议。涉及与媒体访问有关的协议，则根据具体网络的媒体访问控制访问分别处理，其媒体访问有关的协议，则根据具体网络的媒体访问控制访问分别处理，其中主要的中主要的MAC协议有：协议有：IEEE 802.3载波监听多路访问载波监听多路访问/冲突检测冲突检测CSMA/CD访问方法和物理层协议、访问方法和物理层协议、IEEE 802.4令牌总线（令牌总线（Token Bus)访问访问方法和物理层的协议、方法和物理层的协议、IEEE 802.5令牌环（令牌环（Token Ring)访问方法和物理层访问方法和物理层协议，协议，IEEE 802.6关于城域网的分布式他列总线关于城域网的分布式他列总线DQDB（Distributed Queue Dual Bus)的标准等的标准等 软件（NOS，通信协议）硬件（资源硬件，通信硬件）网络操作系统UNIX、Netware、WindowsNTServer、Windows2000/2003/2008Server、Linux等。通信协议TCP/IPNetBEUI：MicroSoftIPX/SPX：Novell3.1.3 LAN3.1.3 LAN3.1.3 LAN3.1.3 LAN的组成的组成的组成的组成图3-4 小型局域网使用CSMA/CD介质访问控制方式，物理层拓扑分为：总线型、星型及树型。分为共享式以太网及交换式以太网。组建局域网、校园网、企业网等的首选。3.2 以太网技术以太网技术3.2.1 3.2.1 3.2.1 3.2.1 以太网特点以太网特点以太网特点以太网特点典型以太网典型以太网 按照传输速率可以把以按照传输速率可以把以按照传输速率可以把以按照传输速率可以把以太网分为太网分为太网分为太网分为10M10M10M10M、l00Ml00Ml00Ml00M、1000M1000M1000M1000M以太网。以太网。以太网。以太网。类型10Base510Base210Base-T10Base-F数据传输速率10Mb/s10Mb/s10Mb/s10Mb/s传输介质基带同轴电缆基带同轴电缆非屏蔽双绞线光纤拓扑结构总线总线星型星型最大段长500m185m100m1000m以上表3-1 10M以太网各种类型的比较典型以太网典型以太网 100Mbps 以太网以太网100Base-T4（3类类UTP）100Base-TX（5类类UTP）100Base-FX（多模）（多模）千兆位以太网千兆位以太网万兆位以太网万兆位以太网3.3 局域网组网技术局域网组网技术3.3.1 3.3.1 3.3.1 3.3.1 局域网组网所需的设备局域网组网所需的设备局域网组网所需的设备局域网组网所需的设备1.网卡的选型网卡的选型数据传输速度：数据传输速度：10/100/1000Mbps传输介质类型：双绞线、粗缆、细缆、光纤传输介质类型：双绞线、粗缆、细缆、光纤总线类型：总线类型：ISA、PCI2.集线器的选型集线器的选型普通普通/堆叠、智能堆叠、智能/非智能、是否支持网管、端口数量非智能、是否支持网管、端口数量及接口类型及接口类型3.交换机的选型交换机的选型简单、自适应、大型、简单、自适应、大型、VLAN的支持的支持几种几种2 2层以太网接入交换机层以太网接入交换机一种高性能第一种高性能第3 3层交换机的外形层交换机的外形一些路由器的外形一些路由器的外形一些设备的外形一些设备的外形用户拨号接入IEEE 802.11 无线局域网局域网互连网络互连设备 1.同轴电缆组网方法粗缆方式AUI网卡粗缆的外部收发器收发器电缆（2个收发器之间最小距离2.5m，最大长度50m）粗同轴电缆（不能超过500m，可使用最多4个中继器）细缆方式BNC网卡BNCT型连接器细同轴电缆（不能超过185m）混合方式室外用粗缆，室内用细缆3.3.2 3.3.2 3.3.2 3.3.2 局域网的组网方法局域网的组网方法局域网的组网方法局域网的组网方法2.双绞线组网方法RJ-45以太网卡交换机5类或超5类非屏蔽双绞线（最长100m）RJ-45连接头3.3.2 3.3.2 3.3.2 3.3.2 局域网的组网方法局域网的组网方法局域网的组网方法局域网的组网方法图3-5 单一交换机以太网结构图3-6 两个交换机级联结构3.快速以太网组网方法100/1000Mbps以太网卡交换机双绞线或光缆100Base-TX双绞线100m100Base-FX多模光纤450m3.3.2 3.3.2 3.3.2 3.3.2 局域网的组网方法局域网的组网方法局域网的组网方法局域网的组网方法4.千兆位以太网组网方法100/1000Mbps以太网卡1000Mbps交换机双绞线或光缆1000Base-T双绞线100m1000Base-SX多模550m1000Base-LX单模5000m3.3.2 3.3.2 3.3.2 3.3.2 局域网的组网方法局域网的组网方法局域网的组网方法局域网的组网方法千兆以太网技术传输介质1000BaseSX短波多模光纤220-550m1000BaseLX62.5m或50m波长为1300nm(1nm=10-9m)的长波多模光纤550m10m波长为1300nm(1nm=10-9m)的长波单模光纤5km1000BaseCX铜质屏蔽双绞线25m 1000BaseT5类(或更高)UTP，与10Mbit/s和100Mbit/s以太网兼容100m光纤通信系统的基本构成光源是光波产生的根源。光纤是传输光波的导体。光发送机的功能是产生光束,将电信号转变成光信号,再把光信号导入光纤。光接收机的功能负责接收从光纤上传输的光信号,并将它转变成电信号,经解码后再作相应处理。光纤光纤中心是光传播的玻璃芯芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，以使光纤保持在芯内再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套光柱保护层核心线缆保护层光线结构示意图 光缆光缆是数据传输中最有效的一种传输介质,它有以下几个优点：频带较宽电磁绝缘性能好衰减较小中继器的间隔较大常见光纤接头FCPC型光尾纤接头外形图型光尾纤接头外形图SCPC型光尾纤接头外形图型光尾纤接头外形图ST-PC型光尾纤接头外形图型光尾纤接头外形图FC/PCSC/PC型光尾纤外形图型光尾纤外形图常见光接口连接器SC/PC型光连接器型光连接器ST型光连接器型光连接器FC/PC型光连接器型光连接器BNC型光连接器型光连接器MTRJ型光连接器型光连接器1.交换式局域网基本结构核心设备：交换机Hub和Switch的区别3.4 交换式局域网与虚拟局域网交换式局域网与虚拟局域网3.4.1 3.4.1 3.4.1 3.4.1 交换式局域网交换式局域网交换式局域网交换式局域网共享介质方式到交换方式的转变图3-10 共享式网络图图3-11 3-11 交换式网络交换式网络2.局域网交换机的工作原理3.4.1 3.4.1 3.4.1 3.4.1 交换式局域网交换式局域网交换式局域网交换式局域网局域网交换技术Hub冲突域Switch冲突域1冲突域 2LANSwitch逻辑模型三三层及三及三层以上以上LLCMAC 物理物理层桥协议实体体转发逻辑转发逻辑输入入输出出输入入输出出LANSwitch转发逻辑MAC 地址表地址表Mac 地址地址端口号端口号学学习逻辑学学习逻辑过虑/转发逻辑接口接口接口接口LANSwitch输入输出接口 上行接口上行接口Lan SwitchLan Switch10 Base-T 链路路100Base-Fx 全双工全双工链路路接入接口接入接口现代局域网模型外部网络三层交换机交换机交换机交换机交换机交换机交换机3.交换机的帧转发方式直接交换方式（CutThough）存储转发方式（StoreandForward）改进直接交换方式4.交换式局域网的技术特点交换传输延迟小传输带宽宽允许10Mbps与100Mbps共存（AutoSense）支持虚拟局域网3.4.1 3.4.1 3.4.1 3.4.1 交换式局域网交换式局域网交换式局域网交换式局域网3.4.2 虚拟局域网虚拟局域网在采用共享介质的以太网中，所有节点位于同一冲突域中，同时也位于同一广播域中，即一个节点向网络中某些节点的广播会被网络中所有的节点所接收，造成很大的带宽资源和主机处理能力的浪费。交换机虽然能解决冲突域问题，却不能克服广播域问题。1.虚拟局域网概述VLAN（VirtualLAN）建立在交换式局域网基础上，将一个物理网络划分为多个小的逻辑网络，各逻辑网络形成自己的广播域。2.虚拟局域网优点提供了一种控制网络广播的方法提高了网络的安全简化了网络管理提供了基于第二层的通信优先级服务3.4.2 3.4.2 3.4.2 3.4.2 虚拟局域网虚拟局域网虚拟局域网虚拟局域网2.虚拟局域网划分方法基于端口的VLAN基于MAC的VLAN基于IP子网地址的VLAN基于协议的VLAN不管何种机制的VLAN，分配给同一个VLAN的所有主机共享一个广播域，而分配给不同VLAN的主机将不会共享广播域。3.4.2 3.4.2 3.4.2 3.4.2 虚拟局域网虚拟局域网虚拟局域网虚拟局域网图图3-133-13基于端口的基于端口的VLAN 图图3-143-14基于基于IP地址的地址的VLAN 3.虚拟局域网优点减少网络管理控制广播风暴提供较好的网络安全性3.4.2 3.4.2 3.4.2 3.4.2 虚拟局域网虚拟局域网虚拟局域网虚拟局域网只有位于同一VLAN中的主机才能直接相互通信，而位于不同VLAN中的主机之间是不能直接相互通信的。如果不同VLAN中的主机要相互通信是否可能呢？不同VLAN之间的通信是完全可能的，但必须要通过第三层的网络互连设备如路由器或路由模块来实现。3.4.2 3.4.2 3.4.2 3.4.2 虚拟局域网虚拟局域网虚拟局域网虚拟局域网1.对等网络结构的选择（peertopeer）两台计算机的对等网三台计算机的对等网三台以上计算机的对等网2.对等网的组建安装硬件设备安装网络协议标识计算机及工作组配置IP地址网络连通测试3.5 典型局域网组网案例典型局域网组网案例3.5.1 3.5.1 3.5.1 3.5.1 对等网组网案例对等网组网案例对等网组网案例对等网组网案例3.对等的资源共享共享文件夹访问共享资源3.5 典型局域网组网案例典型局域网组网案例3.5.1 3.5.1 3.5.1 3.5.1 对等网组网案例对等网组网案例对等网组网案例对等网组网案例