(9.4)--《路由器技术》第2章计算机网络.ppt

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1、第第2章章 熟悉局域网体系结构熟悉局域网体系结构【单元背景】通常局域网覆盖的范围有限，在我们的身边处处可以看到：如一栋办公大楼中，一座建筑物内，或者一所大学的校园中，甚至是在一个家庭中也是一个小的局域网，承担着本地区域的设备接入到互联网。此外，局域网还在小范围内，将各种设备互连起来，进行数据通信和实现资源共享。【学习目标】u了解IEEE802参考模型以及标准内容u了解局域网通讯原理u了解CSMA/CD通信机制u了解局域网组成三要素u熟悉局域网管理地址2.1局域网概述1.什么是局域网什么是局域网局域网LAN是指在有限地理范围内，多台计算机和网络设备连接形成网络系统。如一个机房、一幢大楼、一个学校

2、或一个单位内部的计算机系统，实现本地区域范围内的网络设备的通讯和共享需要，如图2-1所示办公网2.1局域网概述2.局域网的特点局域网的特点局域网有以下几个特点。（1）局域网覆盖地理范围有限，适用校园、企业、公司内部计算机连网需求，如图2-2所示。2.1局域网概述2.局域网的特点局域网的特点局域网有以下几个特点。（2）局域网传输速率高，局域网传输速度最高可达100G。（3）局域网传输质量好，局域网误码率低，传输质量高。（3）网络拓扑、传输介质和介质访问控制方法是局域网组成的三要素。（4）局域网中设备使用有规则网络拓扑组网。（5）局域网一般属于单位私有，易于建立、维护、管理与扩展。2.2 IEEE

3、 802参考模型IEEE国际电气与电子工程师协会于1980年2月，成立了局域网标准化委员会（简称IEEE802委员会），负责局域网标准制定，由于这些标准都以802开头，简称IEEE802协议。2.2 IEEE 802参考模型2.局域网体系结构局域网体系结构在IEEE802体系中，局域网体系结构由物理层和数据链路层组成。整个数据链路层又分为二个子层：介质访问控制子层（MAC-MediaAccessControl）和逻辑链路子层LLC(LogicalLinkControl)组成。2.3 IEEE 802标准内容1.IEEE802协议和其他协议比较协议和其他协议比较IEEE802协议是当今世界上最有

4、影响力的局域网通讯标准，IEEE组织委员会力图使IEEE802标准和OSI标准以及TCP/IP标准兼容，如表2-1所示。2.3 IEEE 802标准内容2.IEEE802协议模型构成协议模型构成在IEEE802模型中，网络通信的过程主要分为二层：即数据链路层和物理层。主要完成OSI模型的底层网络的接入任务，和OSI模型的关系如图2-4所示。2.3 IEEE 802标准内容3.MAC子层功能子层功能局域网中的MAC层，负责把物理层传输来的“0”、“1”比特流，组装成数据帧，提供共享介质的访问方法。当数据帧被传到MAC层后，检查设备MAC地址是否与学习到MAC地址相匹配；如果地址不匹配，就将该帧抛

5、弃；如果匹配成功，就将它发送到上一层中。2.3 IEEE 802标准内容4.MAC地址地址MAC层分配地址也称为MAC地址、物理地址、硬件地址或链路地址，由设备制造商生产设备时，写在硬件内部芯片中，具有全球唯一性，如图2-7所示。2.3 IEEE 802标准内容在Windows操作系统中，单击【开始】【运行】，打开运行栏，输入【CMD】命令，进入命令模式，使用【ipconfig/all】命令查询本机MAC地址，如图2-8所示。2.3 IEEE 802标准内容选择【本地连接】图标，按右键，从快捷菜单选择【状态】；单击【详细信息】，也可查看到本机MAC地址以及其他网络参数，如图2-9所示。2.3

6、IEEE 802标准内容5.LLC子层功能子层功能LLC子层主要向其上层提供服务，负责数据信息和网络层协议协商，使得该数据能在物理链路上传输，LLC层为上层提供一个可靠的公共接口，如图2-10所示。2.3 IEEE 802标准内容数据链路层和网络之间通信过程，就是通过MAC将数据传到LLC；然后，由LLC通过SAP和网络层传输数据。2.4 局域网组成要素以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准，如图2-12显示以太网历史。2.4 局域网组成要素决定局域网的主要要素是：网络拓扑结构网

7、络拓扑结构传输介质传输介质介质访问控制方法。介质访问控制方法。2.5 局域网组成要素（1）：网络拓扑结构网络拓扑指网上计算机与传输媒介之间形成的节点与线的组成模式。网络中设备之间连接方式有多种，主要有星形、树形、总线形、环形、网状等拓扑结构，常用到的网络拓扑结构有星型拓扑、环型拓扑和树形拓扑三种，如图2-13所示。2.5 局域网组成要素（1）：网络拓扑结构（1）总线网络拓扑）总线网络拓扑总线拓扑的网络通常有一根连接所有计算机的线缆。任何连接在总线上的设备，都能在总线上发送信号，信号沿介质广播传输，如图2-14所示为网络拓扑结构。2.5 局域网组成要素（1）：网络拓扑结构总线拓扑由于采用分布式控

8、制，故障检测在各节点进行，不易管理。总线中任一处发生故障将导致整个网络瘫痪，且故障检测和隔离比较困难，如图2-15所示2.5 局域网组成要素（1）：网络拓扑结构（2）星形网络拓扑）星形网络拓扑如果所有计算机都连接到一个中心节点上，就是星形拓扑。星形拓扑有一个中心节点和从节点组成。从节点之间必须经过中心节点转接才能通信，如图2-16所示。2.5 局域网组成要素（1）：网络拓扑结构星形结构的缺点表现在依赖于中心节点。如果中心节点出现故障，则整个网络会瘫痪。图2-17显示星型网络场景，使用一台核心交换机连接多个分中心，实现不同部门之间的网络互连。2.5 局域网组成要素（1）：网络拓扑结构（3）树形网

9、络拓扑）树形网络拓扑树形拓扑是星形结构发展，把几个星形拓扑进一步扩充就成为树形拓扑。树形拓扑为分层结构，具有根节点和各分支节点，适用于分支管理和控制的系统，如图2-18所示。2.5 局域网组成要素（1）：网络拓扑结构典型树形结构分三层：树根为核心层，由核心交换机连接；树干为汇聚层，由汇聚交换机上连核心层交换机，下接接入层交换机；由接入层交换机上连汇聚交换机，下接计算机。图2-19所示典型树形结构拓扑。2.5 局域网组成要素（1）：网络拓扑结构（4）环形网络拓扑）环形网络拓扑环形网络的各个节点通过转发器，点到点链路首尾连接形成一个封闭的环网。信号在环中沿着一个方向传送，环形网络中每台计算机都可作

10、为中继器，增强信号并将信号传送给下一台设备，如图2-20所示。2.5 局域网组成要素（1）：网络拓扑结构数据能过每台计算机，直到它找到一台地址与数据所带地址相匹配的计算机。接收计算机向发送计算机返回确认消息，表示数据已被接收，如图2-21所示环形网络工作原理。2.5 局域网组成要素（1）：网络拓扑结构环形拓扑的主要优点是初始安装比较容易。由于按环形连接，故传输线路较短。由于环网是单向连接和点到点连接，适合于光纤传输介质。环形拓扑的主要缺点是可靠性较差。若采用单环，环上出现的任何故障将导致整个网络不能工作。2.5 局域网组成要素（1）：网络拓扑结构令牌环网随着以太网发展而逐渐没落，但环型网络拓扑

11、在光纤分布FFDI网络得到发展并广泛应用，入图2-23所示的环形光纤教育网场景。2.5 局域网组成要素（2）：网络传输介质网络传输介质是从一台网络设备(如计算机)连接到另一台网络设备传输介质，如双绞线、同轴电缆、光纤、无线电视频等,图2-24显示网络传输介质整体组成。2.5 局域网组成要素（2）：网络传输介质1.双绞线双绞线双绞线在局域网中使用频率最高，八根信号线，每两根为一对相互缠绕，总共四对，双绞线因此得名。双绞线分为屏蔽(ShieldedTwistedPair，STP)和非屏蔽(UnshieldedTwistedPair，UTP)两种。2.5 局域网组成要素（2）：网络传输介质双绞线在制

12、作过程中，遵循EIA/TIA568A标准和568B标准，分别是：568A标准：标准：白绿，绿，白橙，蓝，白蓝，橙，白棕，棕568B标准：标准：白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕2.5 局域网组成要素（2）：网络传输介质2.同轴电缆同轴电缆同轴电缆由两个同心导体，而导体和屏蔽层又共用同一轴心的线缆。由于同轴电缆主线外包裹绝缘材料，在绝缘材料外面又有一层网状编织屏蔽金属网线，所以能很好阻隔外界电磁干扰，提高通信质量，如图2-29所示。2.5 局域网组成要素（2）：网络传输介质在相对长、无中继器的线路上，同轴电缆能提供高带宽通信。而其缺点是不能承受缠结、压力和严重弯曲，这些都会损坏电缆结构，阻止

13、信号传输，如图2-30所示。2.5 局域网组成要素（2）：网络传输介质3.光纤光纤光纤最大的特点是光信号不受外界电磁干扰，信号衰减慢，信号传输距离远，特别适用于电磁环境恶劣环境网络传输，如图2-32所示，2.5 局域网组成要素（2）：网络传输介质光在光纤中传播主要依据全反射原理，光线垂直光线端面射入，并与光纤轴心线重合时，光线沿轴心线向前传播，如图2-35所示。2.5 局域网组成要素（2）：网络传输介质根据光信号传输方式不同，光纤分为单模光纤和多模光纤，多模光纤的直径为50/62.5m，而单模光纤的直径为8.5m，如图2-36所示。2.5 局域网组成要素（2）：网络传输介质多模光纤(Multi

14、ModeFiber)中心玻璃芯较粗(50或62.5m)，可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重，如图2-37所示。因此，多模光纤传输的距离比较近，适合近距离、几公里传输。2.5 局域网组成要素（2）：网络传输介质单模光纤(SingleModeFiber)中心玻璃芯很细(9或10m)，外面包裹着一层折射率比纤芯折射率低包层，使光信号能始终保持在纤芯内传送。2.5 局域网组成要素（2）：网络传输介质目前1GbPS、1000MbPS光纤网络已经成为主流高速网络，图2-39所示的光纤到户的解决方案。2.5 局域网组成要素（2）：网络传输介质在发送端

15、，把电信号转变为光信号，并且把光信号继续向其他网络设备发送；在接受端，负责还原，如图2-42示。2.5 局域网组成要素（2）：网络传输介质光纤是前景非常看好网络传输介质，目前主要应用在骨干线路传输，但随着成本的降低，在不远的未来，光纤到楼、到户，甚至会延伸到桌面，带来全新的高速体验，如图2-43所示光纤到桌面的连接场景。2.6 局域网组成要素（3）：介质访问控制方法局域网中介质访问控制方法有：IEEE802载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）；IEEE802.5令牌环（TokenRing）；IEEE802.4令牌总线（TokenBus）。2.6 局域网组成要素（3）：介质访问控制方法早

16、期的以太网基于总线拓扑结构的网络，所有计算机被连接一条同轴电缆上，采用具有冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）竞争机制。连接在以太网中的所有的节点，都可以侦听到总线网络中所有信息，因此，以太网是一种广播传输网络，如图2-44所示。2.7 局域网管理地址为了进行网络管理需要，必须为局域网中所有设备，配置IP地址，保证安装在网络中的设备可管理，可测试，可实现第三层通信。2.7 局域网管理地址1.什么是什么是IP地址地址在TCP/IP协议中，网络上每台主机都有一个唯一IP地址。IP地址是实现网络中计算机之间互相通信的地址标识。IP地址的标准格式为：32Bit位二进制，使用“点分十进制”书写。

17、如图2-47所示。2.7 局域网管理地址2.什么是子网掩码什么是子网掩码每个IP地址由“网络号”和“主机号”两部分组成，便于设备寻址操作，如图2-48所示。2.7 局域网管理地址子网掩码和IP地址计算，得出主机网络地址。如图2-49所示，显示IP地址为：168.16.16.51，子网掩码为：255.255.0.0，计算出该设备所在网络地址为：168.16.0.0。2.7 局域网管理地址如表2-3显示有类网络中默认子网掩码。2.7 局域网管理地址3.配置配置IP地址方法地址方法依序打开Windows操作系统：【网络连接】【Internet协议（TCP/IP）】【属性】，可以手动配置IP地址，如图

18、2-46所示。为了简化TCP/IP设置，很多IP设备也允许自动获取IP地址（使用动态主机配置协议DHCP），避免手工地址出错。2.7 局域网管理地址4.了解网关地址了解网关地址网关是连接内网与外网的中间设备，通常表现为：三层交换机、代理服务器、路由器、防火墙或者出口网关。2.7 局域网管理地址5.局域网地址规划局域网地址规划本地子网中所有计算机IP地址前三个字节，都应该相同，属于同一子网。在一个由128台主机组成的子网中，主机IP地址规划，就可以从192.168.1.x开始，其中：x 为1254中任意一个数字。常见的有类IP地址规划如表2-4所示。2.8 网络连通测试Ping1.网络测试网络测

19、试Ping命令命令【Ping】是用来检查网络是否通畅或者网络连接速度命令。其工作原理利用ICMP协议产生回波询问，测试网络可达性；如果收到回波答复，表示该节点可达，【Ping】命令成功。2.9 网络地址查询IPConfig1.什么是什么是IPConfig【IPConfig】命令能显示当前计算机TCP/IP配置信息：IP地址、子网掩码和缺省网关信息，如下所示。网络实践1：制作双绞线【任务场景任务场景】把两台计算机对联起来，组建双机互联对等网络。组建双机互联对等网络，首先需要制作连接网线。【设备清单设备清单】：卡线钳（一把）、测线仪（一台）、水晶头（若干），双绞线（若干）。【工作过程工作过程】网络实践2：组建双机互联对等网【任务场景任务场景】林先生更换一台新电脑，把旧电脑中资料复制过来，使用U盘来回复制非常麻烦，希望把两台计算机对连起来，组建双机互连网络，完成资料复制。如图2-66所示的网络拓。图2-66组建双机互连对等网络场景【设备清单设备清单】：测线计算机（二台）、双绞线（若干）。【工作过程工作过程】锐捷网络，锐捷网络，让您的网络尽在掌握让您的网络尽在掌握 !