《局域网教程》PPT课件.ppt

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1、局局 域域 网网 教教 程程主讲教师：王喜德第第1章章 局局域域网网基基础础学习目标|计算机网络的作用、分类和组成|局域网的相关概念与常见标准|局域网中常用的通信协议及选择|1000M以太网技术|无线局域网技术|虚拟局域网技术 1-1计算机网络的基本概念 1-1-1计算机网络的定义 z网络是一些节点和链路的集合。它提供两个或多个规定点的连接，以便于在这些点之间建立通信。z计算机网络就是相互联接、彼此独立的计算机系统的集合。相互联接指两台或多台计算机通过信道互连，从而可进行通信；彼此独立则强调在网络中，计算机之间不存在明显的主从关系，即网络中的计算机不具备控制其他计算机的能力，每台计算机都具有独

2、立的操作系统。1-1计算机网络的基本概念 1-1-2计算机网络的作用 z数据通信z资源共享z集中管理 z实现分布式处理（也称为协调计算 Coordinated computing）z实例e-mail、OICQ-文本 Web站-文本、音像、VOD视频会议系统-实时音像1-1计算机网络的基本概念 1-1-3 计算机网络的分类 1按网络的拓扑结构分类按网络的拓扑结构分类|网网络络的的拓拓扑扑结结构构指指网网络络中中结结点点（设设备备）和和链链路路（连接网络设备的信道）的几何形状。（连接网络设备的信道）的几何形状。1-1计算机网络的基本概念|物理拓扑与逻辑拓扑物理拓扑与逻辑拓扑z物理拓扑物理拓扑指网络

3、的几何形状，即通指网络的几何形状，即通常意义上的拓扑；而常意义上的拓扑；而逻辑拓扑逻辑拓扑则指则指信息在通信介质中传输的机制。信息在通信介质中传输的机制。10Base-2网络 10Base-T网络 1-1计算机网络的基本概念 2按网络的覆盖范围分类按网络的覆盖范围分类|广广域域网网（WAN）的的覆覆盖盖范范围围可可以以是是几几十十千千米米，也也可可以以延延伸伸到到星星际际。数数据据传传输速率为几输速率为几 K bps到几到几 G bps。|城城域域网网（MAN）的的覆覆盖盖范范围围从从几几千千米米到几十千米。到几十千米。|局局域域网网（LAN）的的覆覆盖盖范范围围从从几几米米到到几几千千米米，

4、数数据据传传输输速速率率一一般般在在10M以以上。上。从从技技术术的的观观点点看看，按按照照覆覆盖盖范范围围对对网网络络进进行行分分类类不不是一种十分严谨的方法。是一种十分严谨的方法。1-2局域网的相关概念与标准 1-2-1 局域网z覆盖的地理范围有限一般为一个办公区，一座建筑或者几公里。z具有较好的传输介质，误码率通常在1E-7 至 1E-12。z传输速率较高，一般为1mbps至几十mbps，光纤局域网可达100mbps，甚至1000mbpsz支持多种传输介质z支持简单的点对点或多点通信，允许低速或高速的外部设备或者不同型号和厂家的计算机接入网络中。z在局域网中，通信处理功能一般都被固化在一

5、块称为网络适配器的电路板（网卡）上。z容易安装，组建和维护，具有较好的灵活性。目前，很难对局域网作出明确定义，这是因为局域网正处于飞速发展的过程中，在网络产品、技术等方面还存在着许多不确定因素。1-2局域网的相关概念与标准 1-2-2 局域网标准?IEEE802是主要的局域网标准，该标准所描述的局域网通过共享的传输介质通信。?IEEE802标准包括局域网参考模型与各层协议。物理层是必须的，它负责处理机械、电气、功能和过程方面的特性，以建立、维持和撤消物理链路。数据链路层也是必须的，它负责把不可靠的传输信道改造成可靠的传输信道，采用差错检测和帧确认技术，传送带有校验信息的数据帧。1-2局域网的相

6、关概念与标准 1.2.3 IEEE802.31CSMA/CDIEEE802.3定义了带冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD方式。借助于这种方式，两个或多个站能共享一个公共的总线传输介质。CSMA/CD的工作机制可概括为：先听后讲；边讲边听；冲突停止；延迟重发。1-2局域网的相关概念与标准 2几种以太网标准几种以太网标准（1）10Base-5（粗缆以太网）（2）10Base-2（细缆以太网）（3）10Base-T（双绞线以太网）（4）10Base-F（光纤以太网）（5）100Base-TX（使用5类UTP的快速以太网）（6）100Base-FX（使用光纤的快速以太网）（7）100Base-T

7、4（使用4对3类UTP的快速以太网）（8）100Base-T2（使用2对3类UTP的快速以太网）（9）1000Base-SX（使用1对短波长光光纤的千兆以太网）10base510base210baseT10baseF介质介质粗同轴电缆粗同轴电缆细同轴细同轴双绞线双绞线光纤光纤最大段长最大段长 500m200m100m2km拓扑结构拓扑结构 总线总线总线总线星型星型点到点链路点到点链路10baseT4 100baseT100BaseT2100baseF介质介质4对无屏蔽对无屏蔽3类双绞线类双绞线2对无屏蔽对无屏蔽5类双绞线类双绞线2对对3类双类双绞线绞线2根多模根多模光纤光纤最大段长最大段长 1

8、00m100m100m2km拓扑结构拓扑结构 星型星型星型星型星型星型星型星型IEEE802.3 10Mbit/s 可选介质可选介质IEEE802.3u 快速以太网快速以太网 可选介质可选介质1000baseSX1000baseLX1000BaseCX1000baseT介质介质2根多模光根多模光纤纤2根单模光根单模光纤纤屏蔽线屏蔽线5类无屏蔽类无屏蔽双绞线双绞线最大段长最大段长 550m5km25m100m拓扑结构拓扑结构 星型星型星型星型星型星型星型星型IEEE802.3z 千兆位以太网千兆位以太网 可选介质可选介质1-2局域网的相关概念与标准 1-2局域网的相关概念与标准 3现现有有产产品

9、品对对以以太太网网标标准准支支持持情况概述情况概述在在工工程程实实践践中中，标标准准需需要要产产品品的的支支持持。就就以以太太网网而而言言，目目前前生生产产的的10M和和100Mbs的的网网卡卡、集集线线器器和和 交交 换换 机机 一一 般般 都都 支支 持持 10Base-5、10Base-2、10Base-T、10Base-F、100Base-TX和和 100Base-FX等等几几个个标标准准。而而支支持持100Base-T4和和100Base-T2标标准准的的设设备备则则比比较较少少。此此外外，目目前前生生产产的的多多数数 1000M设设 备备 一一 般般 同同 时时 支支 持持 100

10、0Base-TX、1000Base-SX和和1000Base-FX标准。标准。需需要要指指出出的的是是，不不同同速速度度的的以以太太网网具具有有高高度度的的兼兼容容性性，同同一一以以太太网网中中可可存存在在多多种种数数据据传传输输速速度度。在在组建以太网的过程中，不必考虑帧结构的兼容性。组建以太网的过程中，不必考虑帧结构的兼容性。什么是传输协议？什么是传输协议？传输协议传输协议 是通信双方为了实现通信是通信双方为了实现通信所进行的约定或所做的对话规则。所进行的约定或所做的对话规则。网络协议通常由语义、语法、和定时关网络协议通常由语义、语法、和定时关系三部分组成。决定数据如何通过网络系三部分组成

11、。决定数据如何通过网络进行传输，以及数据如何进行封装和寻进行传输，以及数据如何进行封装和寻址。下面我们简单介绍局域网中常用的址。下面我们简单介绍局域网中常用的3种协议：种协议：NETBEUI IPX/SPX TCP/IP。他们都是工作在他们都是工作在OSI 模型的网络层和传模型的网络层和传输层，因此他们应该叫做协议栈比较标输层，因此他们应该叫做协议栈比较标准。准。1-2局域网的相关概念与标准 1-3常用的通信协议及选择 1.3.1 NetBEUI/NetBIOS协议协议NetBEUI（NetBIOS Extended User Interface，NetBIOS下的扩展用户接口）是一种体积小、

12、效率高、速度快的通信协议，由IBM公司于1985年推出，是NetBIOS的改进版。该协议特别适用于局域网段内部的通信。在微软的主流产品（如Windows 9X和Windows NT）中，NetBEUI会自动与网卡连接，连接在网络上的计算机就能够自动利用其功能与其他计算机进行通信。微软之所以选择NetBEUI，主要是因为它在工作时占用的内存少，速度快。将NetBEUI用于小型网络是合适的。但是，在大型网络中，NetBEUI不能很好地发挥其效能。因为NetBEUI用计算机名作为网络地址，这样网络中就不能出现彼此同名的计算机，而在大型网络中，很难保证计算机彼此不同名。此外，NetBEUI是不可路由协

13、议，不支持跨越路由器的通信。基于上述认识，在网络中选择通信协议时，通常将NetBEUI与一种可路由协议协议（例如TCP/IP）配套使用，并以NetBEUI为主协议。当在局域网网段内部进行通信时，使用NetBEUI，当需要进行跨越网段的通信时，则使用其他的可路由选择协议。1-3常用的通信协议及选择 1.3.2 IPX（因因特特网网数数据据包包交交换换）/SPX（顺序信息包交换）协议（顺序信息包交换）协议IPX/SPX是NOVELL公司专有的传输协议，实际上包含两部分IPX和SPX。IPX为Internet package exchange 是一种网络层无连接协议。分组寻址和路由选择都由IPX协议

14、管理，也就是说IPX/SPX协议是可路由协议，与NETBEUI不同，可用于连接路由器分隔的不同网段。由于IPX不支持出错管理，出于一些原因，这种功能由SPX即Sequenced Package Exchange服务来实现。1-3常用的通信协议及选择1.3.3 TCP/IP协议协议TCP/IP具具有有很很强强的的灵灵活活性性，支支持持任任意意规规模模的的网网络络，几几乎乎可可连连接接所所有有类类型型的的服服务务器器和和工工作作站站。但但其其灵灵活活性性也也为为它它的的使使用用带带来来 了了 许许 多多 不不 便便，在在 使使 用用 NetBEUI和和IPX/SPX及及其其兼兼容容协协议议时时都都

15、不不需需要要进进行行配配置置，而而TCP/IP协协议议在在使使用用前前需需要要进进行行复杂的设置。复杂的设置。使使用用TCP/IP协协议议的的节节点点至至少少需需要要一一个个“IP地地址址”、一一个个“子子网网掩掩码码”、一一个个“默默认认网网关关”和和一一个个“主主机机名名”。如如此此复复杂杂的的设设置置，确确实实给给一一些些初初识识网网络络的的用用户户带带来了不便。来了不便。同同IPX/SPX及及其其兼兼容容协协议议一一样样，TCP/IP也也是一种可路由的协议。是一种可路由的协议。TCP/IP协议的一个缺点是新手很难对它进行设置，因为它需要分配的地址和服务器太多。这一类地址包括：a.一个本

16、地IP地址；b.域名服务器（DNS）的IP地址，该服务器用于把容易记忆的名字如翻译成IP地址；c.WINS服务器的IP地址，用于把NetBIOS名字翻译成IP地址；d.缺省网关的IP地址，用于进行因特网访问；e.子网掩码（Subnet Mask）的设置，用于识别用户计算机所在的网络的网络号；f.DHCP服务器的IP地址，用于动态分配IP地址。简单的讲，IP地址就是一个32位二进制代码，每8位二进制位为一组，用于识别网络上的计算机，这是PC的软件地址，与网卡中固化的硬件地址相对。1-3常用的通信协议及选择 IP地址的二进制形式类似下面的样子：11000000 01101010 01111110

17、11000001 这种形式只有程序员和计算机能够读懂，因此为了方便使用一般把IP地址写为用分隔的四组十进制数字，例如191.106.126.193,每组十进制数在0255之间。网络中每台主机都有一个惟一的IP地址，它的功能就像家里的门牌号、电话号码一样，惟一标识了网络中的计算机。那么这些IP地址的设置有什么要求呢？用户如果需要连接因特网，就必须像InterNIC(Internet Network Information Center)组织申请一个Network ID（网络编号），例如191.106,然后再给网络上的每时每刻台主机一个惟一的HOST ID（主机编号），例如191.106.10.2

18、123,这样网络上的每台主机就都有一个惟一的IP地址。但如果网络不需要与外界通信，也可以不需要申请Network ID，而选用任何一个Network ID。IP地址分为A、B、C三大类，以符合不同大小网络的需求。大型网络使用CLASS A，中型网络使用CLASS B，小型网络使用CLASS C。我们假设IP地址以W.X.Y.Z表示，则这三类网络的合法参数如下所示：1-3常用的通信协议及选择 CLASSNetwork IDHOST IDW允许的使用范围网络个数主机个数AWX.Y.Z112612616777214BW.XY.Z1281911638465534CW.X.YZ1922332097152

19、254在IP地址的使用中还应注意以下几点：a.Network ID 127是用来做循环测试用，b.不能用做其他用途，例如如果送信息给IP地址c.127.0.0.1,此信息将回传给本机。d.中的数字如果出现255，表示为广播。例如送信息到255.255.255.255,表示将信息送给每一台HOST；送信息到168.95.255.255,表示将信息送给Network ID 为168.95的每一台HOST。e.c.第一组数字（W）不可高于233，因为它们是保留给实验用的。f.d.最后一组数字（Z）不可以为0或255。g.由于网际网络的蓬勃发展，IP地址的32个bit位已逐渐不够使用，因此今后IP地址

20、将使用128个bit位，这将大大改善IP地址资源枯竭的现象。I P 地地 址址 的的 分分 类类1-3常用的通信协议及选择 子网掩码（Subnet Mask)也是一个32个bit位的值，具有两大功能：一是用来IP地址中的Network ID 与HOST ID;二是用来将网络分割为多个子网，当TCP/IP 网络中的主机相互通信时，就可用子网掩码得知这些主机是否在相同的网络区段内。1-3常用的通信协议及选择 1-3常用的通信协议及选择1.3.4 通信协议选择策略通信协议选择策略为为局局域域网网选选择择通通信信协协议议时时，应应在在网网络络规规模模、网网络络间间的兼容性和网络管理等几个方面进行综合考

21、虑。的兼容性和网络管理等几个方面进行综合考虑。对对于于不不与与外外部部连连接接的的、小小型型的的、单单网网段段的的网网络络，最最好使用好使用NetBEUI通信协议。通信协议。对对于于从从NetWare迁迁移移到到Windows NT的的网网络络，或或NetWare与与Windows NT共共存存的的网网络络，选选择择IPX/SPX及及其其兼兼容容协协议议，无无疑疑可可提提供供一一个个比比较较理理想的传输环境。想的传输环境。如如果果正正在在规规划划一一个个高高效效率率、可可互互连连、可可扩扩展展性性的的网网络，络，TCP/IP将是理想的选择。将是理想的选择。此外，在选择通信协议时，还应遵循以下的

22、原则：此外，在选择通信协议时，还应遵循以下的原则：首先，要选择适合于网络特点的协议。首先，要选择适合于网络特点的协议。其次，应尽量少选用网络协议。其次，应尽量少选用网络协议。第三，应注意协议的版本。第三，应注意协议的版本。最后，还要注意协议的一致性。最后，还要注意协议的一致性。1.4 几种局域网新技术1.4.1 1000M以太网技术介绍以太网技术介绍标准名称标准名称使用的介质使用的介质传输的距离传输的距离1000Base-TX62.5 m多模光多模光纤纤50 m多模光纤多模光纤260m525m1000Base-LX62.5 m多模光多模光纤纤50 m多模光纤多模光纤单模光纤单模光纤550m52

23、5m3000m1000Base-CX同轴电缆同轴电缆25m1.4 几种局域网新技术1000M以太网的应用以太网的应用（1）交换机到服务器连接的升级）交换机到服务器连接的升级（2）交换机到交换机之间连接的升级）交换机到交换机之间连接的升级（3）快速以太网主干部分的升级）快速以太网主干部分的升级（4）对对于于一一些些配配置置较较高高、性性能能较较好好的的工工作作站站，当当需需要要进进行行大大量量宽宽带带数数据据交交换换，且且原原有有的的100M的的连连接接的的速速度度已已不不能能满满足足信信息息交交换换要要求求的的情情况况下下，可可以以简简单单地地升升级级这这些些工工作作站站的的以以太太网网卡卡，然然后后将将其其直直接接连接到连接到1000M以太网交换机上。以太网交换机上。1.4 几种局域网新技术1.4.2 无线局域网技术介绍无线局域网技术介绍无无线线局局域域网网弥弥补补了了传传统统网网络络的的不不足足，实实现现了了可可移移动动数数据据交交换换，为为局局域域网网开开辟辟了了一一个新的技术和应用领域。个新的技术和应用领域。1.4 几种局域网新技术1.4.3 虚拟局域网技术虚拟局域网技术虚虚拟拟局局域域网网（Virtual LAN，VLAN）技技术术用用于于在在不不更更改改网网络络的的拓拓扑扑结结构构的的前前提提下下对局域网进行重组。对局域网进行重组。