第3章 局域网组网技术课件.ppt

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1、计算机网络技术与基础实训计算机网络技术与基础实训第3章 局域网组网技术学习要点学习要点 了解局域网的特点了解局域网的特点 掌握局域网的硬件组成掌握局域网的硬件组成 掌握局域网的体系结构及介质访问方式掌握局域网的体系结构及介质访问方式 掌握以太网的组网技术掌握以太网的组网技术 掌握无线局域网的组网方法和特点掌握无线局域网的组网方法和特点3.1 局域网分类局域网分类局域网是小范围内的网络，可从不同的角度对其进行划分：局域网是小范围内的网络，可从不同的角度对其进行划分： 局域网分类依据局域网分类依据分类分类拓扑结构拓扑结构总线型结构网络、星型结构网络、环型结构网络及复合型结构网络总线型结构网络、星型

2、结构网络、环型结构网络及复合型结构网络传输介质的类型传输介质的类型有线局域网、无线局域网。有线局域网、无线局域网。介质访问方式介质访问方式以太网、令牌环网、令牌总线网。以太网、令牌环网、令牌总线网。工作模型工作模型对等网、客户机对等网、客户机/服务器网络、无盘工作站网络。服务器网络、无盘工作站网络。3.1 局域网分类局域网分类 常见的局域网类型常见的局域网类型 ： 以太网（以太网（Ethernet） 光纤分布式数据接口（光纤分布式数据接口（FDDI） 异步传输模式（异步传输模式（ATM） 令牌环网（令牌环网（Token Ring） 交换网交换网Switching 举例介绍：以太网（举例介绍：以

3、太网（Ethernet）、光纤分布式数据接口）、光纤分布式数据接口（FDDI）、异步传输模式（）、异步传输模式（ATM）3.1 局域网分类局域网分类 以太网：以太网：以太网是采用总线拓扑结构的网络，采用一种叫做载波监听多路访问/冲突检测技术解决了总线上的多个节点争用信道的问题，提高了局域网的共享信道的传输利用率，从而得以迅速发展。 光纤分布式数据接口：光纤分布式数据接口：FDDI的英文全称为“Fiber Distributed Data Interface”，是采用光缆和5类电缆构成的环形网络结构，同时采用定时令牌的方法，提供了高速、安全的数据通信能力。 异步传输模式：异步传输模式：ATM的英

4、文全称为“Asynchronous Transfer Mode”，采用面向连接的交换方式，它以信元为单位，基于异步时分复用技术和虚电路技术实现的快速传输。 3.2 局域网硬件的组成局域网硬件的组成 1.网络服务器网络服务器 网络中心向用户提供共享资源和网络服务的计算机。 特点：特点：运行网络操作系统，提供超容量的硬盘、文件数据及打印机共享等服务功能。 2.工作站工作站以个人计算机和分布式网络计算为基础 。 特点：特点：面向专业应用领域，具备强大的数据运算与图形、图像处理能力 3.2 局域网硬件的组成局域网硬件的组成 3.网络设备网络设备实现多台终端设备的连接。举例：举例： 网卡（NIC）：负责

5、计算机与网络介质之间的电气连接，比特数据流的传输和网络地址确认。 集线器（Hub）：主要指共享式集线器。相当于一个多口的中继器，一条共享的总线。 交换机（Switch）指交换式集线器。交换机的出现是为了提高原有网络的性能同时又保护原有投资，降低网络响应速度，提高网络负载能力。3.2 局域网硬件的组成局域网硬件的组成 4.通信介质通信介质 网络中信息传输的载体，是网络通信的物质基础之一 。分分类类有线有线介质介质无线无线介质介质同轴电缆同轴电缆双绞线电缆双绞线电缆光缆光缆微波、激光、红外线和无线电微波、激光、红外线和无线电 由中心导体、绝缘层、导体网和护套层组成。 由若干对双绞线外包缠护套组成

6、由光纤芯、包层和护套层组成。 3.3 局域网体系结构局域网体系结构3.3.1参考模型参考模型局域网的体系结构一般仅包含OSI参考模型的最低两层：物理层和数据链路层。 3.3 局域网体系结构局域网体系结构1物理层物理层 物理层的主要作用是处理机械、电气、功能和规程等方面的特性，确保在通信信道上二进制位信号的正确传输。2数据链路层数据链路层逻辑链路控制（逻辑链路控制（LLC）子层）子层负责向网际层提供服务，它提供的主要功能是寻址、差错控制和流量控制等； 介质访问控制（介质访问控制（Media Access Control，MAC）子层）子层控制对传输介质的访问，不同类型的LAN，需要采用不同的控制

7、法，并且在发送数据时负责把数据组装成带有地址和差错校验段的帧，在接收数据时负责把帧拆封，执行地址识别和差错校验。 3.3 局域网体系结构局域网体系结构 3.3.2 IEEE802标准 IEEE 802规范定义了网卡如何访问传输介质（如光缆、双绞线、无线等），以及如何在传输介质上传输数据的方法，还定义了传输信息的网络设备之间连接建立、维护和拆除的途径。 具体标准如图：3.3 局域网体系结构局域网体系结构IEEE802系列标准关系图系列标准关系图 3.3 局域网体系结构局域网体系结构（1）IEEE 802.1 综述和体系结构。它除了定义IEEE 802标准和OSI参考模型高层的接口外，还解决寻址、

8、网络互连和网络管理等方面的问题。（2）IEEE 802.2 逻辑链路控制，定义LLC子层为网络层提供的服务。对于所有的MAC规范，LLC是共同的。（3）IEEE 802.3 带冲突检测的载波侦听多路访问（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，CSMA/CD）控制方法和物理层规范。（4）IEEE 802.4 令牌总线（Token Bus）访问控制方法和物理层规范。（5）IEEE 802.4 令牌环（Token Ring）访问控制方法和物理层规范。（6）IEEE 802.6 城域网（Metropolitan Area Netw

9、ork，MAN）访问控制方法和物理层规范。（7）IEEE 802.7 时隙环（Slotted Ring）访问控制方法和物理层规范。（8）IEEE802.8 光纤技术咨询组标准定义了光纤技术所使用的一些标准。 3.3 局域网体系结构局域网体系结构（9）IEEE802.9 综合数据声音网标准定义了介质访问控制子层（MAC）与物理层（PHY）上的集成服务（IS）接口。同时，该标准又被称为同步服务LAN（ISLAN）。（10）IEEE802.10 网络安全技术咨询组标准定义了互操作LAN安全标准。（11）IEEE802.11 无线联网标准定义了无线局域网介质访问控制子层与物理层规范（Wireless

10、LAN）。该工作组正在开发以2.4GHz和5.1GHz无线频谱进行数据传输的无线标准。IEEE802.11标准主要包括三个标准，即IEEE802.11a、IEEE802.11b和IEEE802.11g。（12）IEEE802.12 需求优先（100VG-AnyLAN）定义了需要优先访问方法。（13）IEEE802.14 交互电视标准对交互式电视网（包括Cable Modem）进行了定义以及相应的技术参数规范。（14）IEEE802.15 短距离无线网标准规定了短距离无线网络（WPAN），包括蓝牙技术的所有技术参数。（15）IEEE802.16 宽带无线接入标准主要应用于宽带无线接入方面。802

11、.16工作组的目标是开发固定宽带无线接入系统的标准，这些标准主要解决最后一英里本地环路问题。3.4 局域网介质访问控制方式局域网介质访问控制方式 局域网介质访问控制包括：确定网络结点能够将数据发送到介质上去的特定时刻和解决如何对公用传输介质访问和利用并加以控制。 传统的局域网介质访问控制方式有三种： 载波监听多路访问/冲突检测 CSMA/CD 令牌环 TOKEN RING 令牌总线 TOKEN BUS3.4 局域网介质访问控制方式局域网介质访问控制方式3.4.1 CSMA/CD CSMA/CD是一种适用于总线结构,的分布式介质访问控制方法，是IEEE 802.3的核心协议，是一种典型的随机访问

12、的争用型技术。 总线结构图 3.4 局域网介质访问控制方式局域网介质访问控制方式 CSMA/CD工作过程工作过程 :1 1载波监听总线，即先听后发载波监听总线，即先听后发 总线上各结点都在监听总线，即检测总线上是否有别的结点发送数据,无则发送，有则等待一随机时间再发。2总线冲突检测，即边发边听总线冲突检测，即边发边听 当两个或两个以上结点同时监听到总线空闲 或传输延迟 都会产生冲突，则立即停止发送，并产生一阻塞信号 ，等待一随机时间再发。3.4 局域网介质访问控制方式局域网介质访问控制方式3.4.2 令牌环访问控制方式令牌环访问控制方式 该方式适用于环型网络，这种介质访问技术的基础是令牌。令牌

13、是一种特殊的帧，用于控制网络结点的发送权，只有持有令牌的结点才能发送数据。 令牌环的基本过程 3.4 局域网介质访问控制方式局域网介质访问控制方式 令牌有“忙”和“闲”两种状态。 工作过程如下： 当某一个结点要发送数据时，它须等待空闲令牌的到来。它获得空令牌后，将令牌置获得空令牌后，将令牌置“忙忙”，并以帧为单位发送数据。如果下一结点是目的结点，则将帧拷贝到接收缓冲区，在帧中标志出帧已被正确接收和复制，同时将帧送回环上，否则只是简单地将帧送回环上。帧绕行一周后到达源结点后，源结点回收已发送的帧，并将令牌置源结点回收已发送的帧，并将令牌置“闲闲”状态状态，再将令牌向下一个结点传送。 3.5 以太

14、网技术以太网技术3.5.1 以太网的以太网的MAC帧格式帧格式 以太网一种基带局域网技术，以其高度灵活，相对简单，易于实现的特点，成为当今最重要的一种局域网建网技术。 “帧”是信息在以太网中传输的最小单位。 结构如下：以太网帧格式 3.5 以太网技术以太网技术 1前导码(preamble)：包含了8个字节，前7个字节位0XAA,最后一个字节是0XAB就是帧起始定界符 2目的地址(da)：包含6个字节，标示了帧目的站点的mac地址 3源地址(sa) ：包含了6个字节，标示的帧的源站点得分mac地址 4类型长度包含两个字节用来标示上层协议的类型或后续数据的字节长度，此段值大于0600H时表示协议类

15、型，小于时标示长度 5数据包含了46-1500个字节 6帧校验序列(FCS)：包含了4个字节FCS是从da开始到数据结束部分的校验和3.5 以太网技术以太网技术3.5.2 以太网的组网技术以太网的组网技术以太网采用竞争机制和总线拓朴结构。因而以太网具有如下特征： 共享媒体共享媒体：所有网络设备连接在同一通信媒体。 广播域广播域：需要传输的帧被发送到所有节点，但只有寻址到的节点才会接收到帧。 CSMA/CD：以太网中利用载波监听多路访问/冲突检测方法，以防止 twp 或更多节点同时发送。 MAC 地址地址：媒体访问控制层的所有 Ethernet 网络接口卡（NIC）都采用48位网络地址。这种地址

16、全球唯一。 3.5 以太网技术以太网技术 1以太网组建标准传统以太网的物理层标准的命名方法是：IEEE 802.3x Type-y Name 代号代号含义含义单位单位X数据传输速率数据传输速率MbpsY网段的最大长度网段的最大长度100mType传输方式是基带传输方式是基带/频带频带Name局域网名称局域网名称3.5 以太网技术以太网技术具体以太网组建标准如下表：具体以太网组建标准如下表： 特特 性性IEEE802.310Base5010Base210BaseT10BaseFL100BaseT数据速率数据速率(Mbps)1010101010信号方法信号方法基带基带基带基带基带基带基带基带基带基

17、带最大网段长度最大网段长度(m)500185100000100网络介质网络介质50欧姆粗同轴欧姆粗同轴电缆电缆50欧姆粗同欧姆粗同轴电缆轴电缆非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线光缆光缆非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线拓扑结构拓扑结构总线型总线型总线型总线型星型星型星型星型星型星型3.5 以太网技术以太网技术2以太网的构成 共享媒体：共享媒体：10BaseT（双绞线），10Base-2（同轴细缆）。 转发器或集线器：转发器或集线器：集线器或转发器用来接收网络设备上的大量以太网连接的一类设备。 网桥：网桥：网桥属于第二层设备，负责将网络划分为独立的冲突域获分段，达到能在同一个域/分段中维持广播及共享的目标。 交换机

18、：交换机：交换机，与网桥相同，也属于第二层设备，且是一种多端口设备。 以太网协议以太网协议：IEEE 802.3标准中提供了以太帧结构。3.5 以太网技术以太网技术 以太网在使用过程中要求遵守5-4-3规则，也称5-4-3-2-1规则，具体指4个中继器最多能连接5个网段，其中最多有3个网段能包含网络节点。因此最多有2个以太网网段可被用作“链接”网段来延伸1个以太网的总长度。如下图一个10Base-5的以太网段的最大长度为500米，这样如果用4个中继器链接，其最大长度可达到2500米。3.5 以太网技术以太网技术3.5.3 快速以太网快速以太网 1993年10月，Grand Junction公司

19、推出了世界上第一台快速以太网集线器Fastch10/100和网络接口卡FastNIC100，快速以太网技术正式得以应用。1995年3月IEEE宣布了IEEE802.3u 100BASE-T快速以太网标准（Fast Ethernet），就这样开始了快速以太网的时代。 100Mbps快速以太网标准又分为：100BASE-TX、100BASE-FX、100BASE-T4三个子类。 3.5 以太网技术以太网技术 100Mbps快速以太网标准又分为：100BASE-TX、100BASE-FX、100BASE-T4三个子类。100BASE-TX：是一种使用5类数据级无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术

20、。100BASE-FX：是一种使用光缆的快速以太网技术，可使用单模和多模光纤（62.5和125um） 多模光纤连接的最大距离为550米。单模光纤连接的最大距离为3000米。 100BASE-T4：是一种可使用3、4、5类无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。 3.5 以太网技术以太网技术3.5.4 千兆位以太网千兆位以太网 千兆以太网技术采用了与10M以太网相同的帧格式、帧结构、网络协议、全/半双工工作方式、流控模式以及布线系统，因此可与10M或100M的以太网很好地配合工作。 千兆以太网技术有两个标准：IEEE802.3z和IEEE802.3ab。IEEE802.3z制定了光纤和短程铜线

21、连接方案的标准。 IEEE802.3ab制定了五类双绞线上较长距离连接方案的标准。 3.5 以太网技术以太网技术3.5.5 10Gbps以太网以太网 万兆以太网规范扩展了 IEEE 802.3 协议和 MAC 规范使其支持 10Gb/s 的传输速率。除此之外，通过 WAN 界面子层（WIS：WAN interface sublayer），10千兆位以太网也能被调整为较低的传输速率，如 9.584640 Gb/s （OC-192），这就允许10千兆位以太网设备与同步光纤网络（SONET） STS -192c 传输格式相兼容。3.5 以太网技术以太网技术 10GBASE-SR 和 10GBASE-

22、SW 主要支持短波（850 nm）多模光纤（MMF），光纤距离为 2m 到 300 m 。 10GBASE-SR 主要支持“暗光纤”（dark fiber），暗光纤是指没有光传播并且不与任何设备连接的光纤。 10GBASE-SW 主要用于连接 SONET 设备，它应用于远程数据通信。 10GBASE-LR 和 10GBASE-LW 主要支持长波（1310nm）单模光纤（SMF），光纤距离为 2m 到 10km （约32808英尺）。3.6 无线局域网无线局域网 无线局域网WLAN（Wireless Local Area Network）是计算机网络与无线通信技术结合的产物。 WLAN使用场合：

23、使用场合： 无固定工作场所的使用者 有线局域网络架设受环境限制 作为有线局域网络的备用系统3.6 无线局域网无线局域网3.6.1 无线局域网标准无线局域网标准 IEEE802.11是第一代无线局域网标准之一。该标准定义了物理层和介质访问控制MAC协议规范，物理层定义了数据传输的信号特征和调制方法，定义了两个射频（RF）传输方法和一个红外线传输方法。 3.6 无线局域网无线局域网3.6.2 无线局域网的主要类型无线局域网的主要类型无线局域网使用的是无线传输介质，按照所采用的技术可以分为3类： 1红外线局域网 红外线是按视距方式传播的，也就是说发送点可以直接看到接收点，中间没有阻挡。 2扩频无线局

24、域网 扩展频谱技术是指发送信息带宽的一种技术，又称为扩频技术。它是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必须的最小带宽。 3窄带微波无线局域网 窄带微波（Narrowband Microwave）是指使用微波无线电频带进行数据传输，其带宽刚好能容纳信号。 3.6 无线局域网无线局域网3.6.3 无线网络接入设备无线网络接入设备1无线网卡 提供与有线网卡一样丰富的系统接口，包括PCMCIA、Cardbus、PCI和USB等，是操作系统与天线之间的接口，用来创建透明的网络连接。2接入点（AP） 接入点的作用相当于局域网集线器。它在无线局域网和有线网络之间接收、缓冲存储和传输数据，以

25、支持一组无线用户设备。3.6 无线局域网无线局域网3.6.4 无线局域网的配置方式无线局域网的配置方式1对等模式 这种应用包含多个无线终端和一个服务器，均配有无线网卡，但不连接到接入点和有线网络，而是通过无线网卡进行相互通信。它主要用来在没有基础设施的地方快速而轻松地建立无线局域网。 对等模式的WLAN 3.6 无线局域网无线局域网2基础结构模式该模式是目前最常见的一种架构，这种架构包含一个接入点和多个无线终端，接入点通过电缆连线与有线网络连接，通过无线电波与无线终端连接，可以实现无线终端之间的通信，以及无线终端与有线网络之间的通信。通过对这种模式进行复制，可以实现多个接入点相连接的更大的无线网络。 基础结构模式的WLAN 3.6 无线局域网无线局域网 10GBASE-LW 主要用来连接 SONET 设备时， 10GBASE-LR 则用来支持“暗光纤”（dark fiber）。 10GBASE-ER 和 10GBASE-EW 主要支持超长波（1550nm）单模光纤（SMF），光纤距离为 2m 到 40km （约131233英尺）。 10GBASE-EW 主要用来连接 SONET 设备， 10GBASE-ER 则用来支持“暗光纤”（dark fiber）。 10GBASE-LX4 采用波分复用技术，在单对光缆上以四倍光波长发送信号。