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1、第二章 局域网基础知识本章教学目标Q理解局域网的功能与作用Q掌握网络的拓扑结构Q掌握局域网的体系结构及协议标准Q掌握以太网的分类与特点Q理解无线局域网关键技术及组网的特点2.1 局域网概述局域网概述Q局域网的发展硬盘驱动器的共享访问文件服务器实现资源共享Q未连网计算机的弊病无法实现软件与硬件资源的共享，提高了运行与管理成本Q局域网的作用与特点作用：实现无纸化办公与信息的快速交流，实现资源共享，降低管理成本特点：通信效率高，实现成本低，可实现多媒体传输局域网的特征局域网的特征Q为部分用户拥有，范围和站点数有限Q使用专门的通信线路，传输速率一般在10Mbps100Mbps之间Q通信时间延时低，可靠
2、性高Q可按广播或组播的方式通信Q能提供数据、语音、视频、图形图像等综合服务，也能有效的管理和维护网络Q不同的局域网之间可以相互联接构成一个大的网络 影响局域网的因素影响局域网的因素 Q带宽Q网络拓朴结构Q信通协议 2.2 2.2 局域网拓朴结构局域网拓朴结构Q总线型网络Q令牌环网Q令牌总结网Q星型网络总线型拓朴Q特点各个计算机通过网卡与总线直接相连，任何一台计算机发现的信息可以沿着总线向两端传播，并被网上的所有计算机所接收 Q传输介质：同轴电缆Q优点结构简单、可靠边性高、设备少费用低、安装容易、网络速度快、使用方便、资源共享、便于广播Q缺点故障诊断、隔离困难，冲突大、总线长度受限Q总线标准10
3、Base 2 和10Base 5总结型拓朴的网络总线型拓朴星型网络Q一条电缆或双绞线将各节点连接到中央设备上（集线器或交换机）Q中央节点的作用为需要通信的设备建立物理连接维持两台设备的通信线路和物理连接负责拆除已建立的通路Q注：物理拓朴与逻辑拓朴的区别星型网络和优缺点Q优点网络结构简单易于故障检查可扩展性好集线器支持多种传输介质网络带宽大，传输时间短误码率低网络造价和维护费用低Q缺点中央节点的可靠性不保证通信线路效率低星型拓朴环型网络Q特征在物理上和逻辑上是一个闭合的环 使用电缆或光缆连接网络中的所有节点令牌在环路由传递，得到令牌的节点权发送信息，重载时性能高Q分类单环结构双环结构Q优点信息流
4、动方向固定，电缆长度短、网络实时性好Q缺点：对环接口要求高、故障诊断困难、网络扩展难、接点多，传输率低IBM令牌环网络的连接实例令牌环网络的连接实例FDDI双环拓朴实例2.32.3局域网的组成与分类局域网的组成与分类 Q局域网的组成计算机网络设备（集线器、交换机、路由器等）；网络介质（网丝、网卡等）；支持TCP/IP的网络操作系统；局域网服务器；局域网客户机；其他组件（应用程序、网络管理系统、防火墙和代理服务器等）局域网的分类局域网的分类 Q局域网按其服务方式不同，可分为不同的类型1专用服务器（Server-Based）局域网一种工作站/文件服务器结构的共享式局域网2客户机/服务器网络客户机/
5、服务器模式的局域网是最常用、最重要的一种网络类型3对等局域网网络中的每台计算机既是网络资源的使用者，也是网络服务和资源的提供者，网络中的每台客户机都可以平等地与其他客户机进行资源的共享与交流，网络中的计算机一般是同类型的专用服务器局域网的优/缺点Q（1）专用服务器局域网的优点。网络可靠性高。文件服务器可以严格控制每个工作站的访问权限。数据的保密性强。Q（2）专用服务器局域网的缺点。工作效率低，对文件服务器的要求高。工作站的软件、硬件资源无法直接共享。安装与维护困难。客户机/服务器网络的优/缺点Q（1）客户机/服务器网络的优点。网络工作效率高。可以有效地利用各工作站的软、硬件资源。服务器负担相对
6、较小。Q（2）客户机/服务器网络的缺点。需要专用服务器相应的外部连接设备，建网成本较高。对工作站的管理较困难。数据的安全性和保密性比专用服务器差。对等局域网的优缺点Q（1）对等局域网的优点组建和维护容易。不需要专用服务器，建网成本低。使用方便，客户机之间实现资源共享。Q（2）对等局域网的缺点如下。数据的保密性不能保证。文件存储分类，不方便集中管理。系统升级困难较大。2.4 局域网访问控制与协议标准Q局域网的访问控制方式以太网：CSMA/CD的工作原理总线拓朴，载波侦听、多路访问、冲突检测牌环访问控制方式(Token-Ring)环型拓朴，由令牌决定网络中数据发送的顺序令牌总线访问控制方式(Tok
7、en-Bus)总线型拓朴，由令牌决定网络中数据发送的顺序CSMA/CDQ适合于总线结构的网络Q数据发送机制先听后发边听边发冲突停止延迟重发令牌环访问控制方式BADCFree TokenBADCFree TokenBADCBusy TokenBADCFree Token令牌总线访问控制方式B 前E 后DA 前E 后BC前无 后无E前D 后AD 前B 后E局域网体系结构QISO/RM与与LAN/RM关系图关系图 ISO OSI/RM IEEE802 LAN/RM应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层逻辑链路控制子层(LLC)介质访问控制子层(MAC)物理层物理层IEEE802标准Q802.1概述
8、、体系结构和网络互连，以及网络管理和性能测量Q802.2逻辑链路控制，提供OSI的数据链路层两个子层中上面的一个子层的功能，逻辑链路控制是高层协议与任何一种局域网MAC子层的接口。Q802.3CSMA/CD，定义了CSMA/CD总线网的MAC子层和物理层的规范。Q802.4令牌总线网，定义了令牌传递总线网的MAC子层和物理层的规范。Q802.5令牌环网，定义了令牌传递环形网的MAC子层和物理层的规范。Q802.6城域网，定义了城域网的MAC子层和物理层的规范。Q802.7宽带技术Q802.8光纤技术Q802.9综合话音数据局域网Q802.10可互操作的局域网的安全Q802.11无线局域网Q80
9、2.12新型高速局域网。IEEE802分委员会结构图LAN/RM中物理层的功能Q作用处理在物理链路上发送、传递和接收非结构化的数据流宽带频道分配基带信号调制建立、维护和撤消物理链路的连接实现电气、机械、功能和规程特点的匹配Q组成物理介质物理设备的连接设备（PMA）接口电缆物理收发信号（PLS）LAN/RM中数据链路层的功能Q介质访问控制子层（MAC）的功能控制传输介质的访问实现帧的封装、拆卸、寻址和识别实现和维护MAC协议完成帧检测序列产生和检验Q支持的介质访问控制方式CSMA/CD 争用型访问协议Token-Ring 确定型访问协议Token-Bus 确定型访问协议LAN/RM中数据链路层的
10、功能(Cont.)Q逻辑链路控制子层（LLC）向高层提供一个或多个逻辑接口提供两种控制类型Q功能：帧序列控制流量控制无连接的控制面向连接的控制相关术语Q节点：网络单元，是网络系统中的各种数据处理设备、数据通信控制设备和数数据据终端设备，常见的节点（服务器、工作站、集线器、交换机、路由器等）Q链路：两个节点间的连线，可分为物理链路和逻辑逻链路。Q通路：指从发出信息的节点到接收信息的节点之间的一串节点和链路，即一系列穿过通信网络而建立的节点到节点的链路。2.5 以太网的分类Q标准以太网(10Mbps)Q快速以太网（100Mbps）Q千兆以太网(1000Mbps)Q万兆以太网(10Gbps）标准以太
11、网Q第一个802.3定义的以太网Q传输介质：直径1cm的同轴电缆50匹配电阻Q最大传输距离185m（10Base 2)Q每个网段最多可连接100个节点Q传输速度：10MbpsQ总线型拓朴Q问题：Base 和Broad 的区别10Base 5和10 Board 36的含义的含义百兆以太网Q802.2u工业标准:100BaseTQ100BaseTX100Mbps、5类 UTP、CSMA/CD、完 全 兼 容100BaseTQ100Base T4100Mbps、4 对3类以上UTP、CSMA/CDQ100BaseFx内含两束光缆的电缆Q100BaseT2IEEE802.3y规格,两对3类以上双绞线吉
12、比特（千兆）以太网Q802.3Z 工业标准，超高速以太网标准Q1000BaseSX:短波长激光光纤以太网，多模光纤（62.5m或50 m)Q1000BaseLX长波长激光光纤以太网，单模(10 m,(5000m)多模光纤（62.5m（275m)或50 m（550m)Q1000BaseCX两对150 STPQ1000Base T5类以上UTP10吉比特（万兆）以太网Q802.3ae 10G标准 Q10GBASEX使用一种特紧凑包装，含有1个较简单的WDM器件、4个接收器和4个在1300nm波长附近以大约25nm为间隔工作的激光器，每一对发送器/接收器在3.125Gbit/s速度（数据流速度为2.
13、5Gbit/s）下工作 Q10GBASER使用64B/66B编码的串行接口，数据流为10.000Gbit/s，因而产生的时钟速率为10.3Gbit/s。Q10GBASEW广域网接口，与SONET OC-192兼容，其时钟为9.953Gbit/s数据流为9.585Gbit/s。万兆以太网的特点Q特点只支持全双工方式，不支持单工和半双工，也不采用CSMA/CD 机制；不支持自协商；提供了广域网物理层接口 继承了802.3以太网的帧格式及最大/最小帧长度支持多层星型连接、点到点连接及上述拓扑的组合Q支持的介质9um单模、50um多模和62.5um多模光纤Q应用：校园网、城域网、企业网 2.6 无线局
14、域网Q无线局域网的组成无线网卡、无线接入点（AP）、计算机和有关设备组成，采用单元结构组成基本服务组（BSS）。Q无线局域网的BSS的组成方式集中控制方式：每个单元由一个中心站控制，终端在该中心站的控制下相互通信。分布对等式：任意两个终端可直接通信，无需中心站转接两方式的结合：集中控制方式与分布对等式两种方式可结合使用。无线局域网的拓扑结构Q点对点：星型拓朴包含一个通讯用的中央计算机或是存取点（Access Point，AP）。数据封包由源节点发出后，由中央计算机接收，并且转发到正确的无线网络目标节点。Q中央计算机可以用来当作与有线LAN的通讯桥梁，并且用来存取其它有线客户端、互连网或是其它网
15、络设备等等无线局域网的拓扑结构Q点对多点：网状拓扑（mesh topology）网状拓扑每个节点都可以与同在一个网段的其它计算机可由沟通 Q混合型拓朴：混合型拓扑结构适用于所建网络中既有远端点，又有近端点，还有建筑物或山脉阻挡的点。组建网络时，可综合使用多种方式。无线局域网的关键技术Q红外线技术Q跳频技术(Frequency-Hopping Spread Spectrum；FHSS)在同步、且同时的情况下，接受两端以特定型式的窄频载波来传送讯号Q直接序列展频技术(Direct Sequence Spread Spectrum；DSSS)将原来的讯号“1”或“0”，利用10个以上的chips来代
16、表1或0位，使得原来较高功率、较窄的频率变成具有较宽频的低功率频率。无线局域网的互连方式Q网桥连接型Q基站接入型QHub接入型Q无中心结构（网状结构）网桥实现无线与有线网络的连接基站接入型无线网络Hub接入型无线网络无中心结构的无线网络无线局域网的协议标准QIEEE 802.11规格标准IEEE802.11a:5.8GHz频段做定义，传输速率为5Mbps，11Mbps到54MbpsIEEE802.11b:2.4GHz频段做定义，传输速率为5.5Mbps、2 Mbps和1 Mbps，最高可达到11MbpsQ蓝牙（Bluetooth）：一种近距离无线数字通信的技术标准，最高数据传输速率为1Mbit/s，传输距离为0.1m10mQ家庭网络（HomeRF）：是IEEE 802.11与DECT（数字无绳电话标准）的结合，旨在降低语音数据成本Q红外线数据标准(Infrared Data association IrDA）:一种利用红外线进行点对点通信的技术，传输速率高可达16Mbit/s无线局域网的安全问题Q传输介质的脆弱性无线局域网的传输介质大气空间则要脆弱得多，很多空间都在无线局域网的物理控制范围之外QWEP存在不足WEP不能完全保证加密传输的有效性，它不具备认证、访问控制和完整性校验功能