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1、第四单元局域网及其应用第二讲第四单元局域网及其应用第二讲课程回顾课程回顾l局域网的组建方法第四单元局域网及其应用第二讲第四单元局域网及其应用第二讲l本次课任务：了解现代局域网技术光纤分布式数据接口FDDI虚拟局域网技术三层交换技术无线局域网现代局域网技术光纤分布式数据接口光纤分布式数据接口FDDIFDDI1.FDDI的工作原理lFDDI是英文Fiber Distributed Data Interface的缩写l美国国家标准局（ANSI）于1989年制定的一种用于高速局域网的MAC标准，其协议标准为IEEE802.8 l采用光纤作为传输介质、采用单环和双环两种拓扑结构，令牌访问方式。FDDI网
2、络的基本概念网络的基本概念l环路（Ring）:在FDDI网络中，环也称FDDI环，它是信息流经的站点的集合，每个站点依次检查或复制这些信息，直到信息返回到起始站点。l令牌（Token）:令牌是FDDI环路上各个站点间传送信息的“通行证”。令牌是一种非常短的特殊的结构帧，包括令牌的开始、结束和类型等参数。1.FDDI1.FDDI的工作原理的工作原理lFDDI标准采用了IEEE802的体系结构和逻辑链路LLC协议。l物理层分层结构物理层物理层PHY 物理协议子层物理协议子层PMD物理介质相关子层物理介质相关子层数据编数据编/译码，时钟同步等译码，时钟同步等定义与介质的连接定义与介质的连接1.FDD
3、I1.FDDI的工作原理的工作原理lFDDI网络是由许多通过光传送媒体连接成一个或多个逻辑环的站点组成的，把信息发送至环上，从一个站到下一个站依次传递，当信息经过指定的目的站时就被接收、复制，最后，发送信息的站点再将信息从环上撤消。FDDIFDDI作为主干网互连多个局域网作为主干网互连多个局域网2.FDDI2.FDDI的技术特点的技术特点l使用基于IEEE 802.5的单令牌环标准的MAC协议。l使用IEEE 802.2协议，与符合IEEE802标准的局域网兼容。l数据率为100Mbps，联网结点数1000，环路长度为100KM。l可以使用双环结构，具有容错能力。l可以使用多模或单模光纤进行传
4、输，具有动态分配带宽的能力，能支持同步和异步数据传输。3.FDDI的应用环境的应用环境lP110虚拟局域网虚拟局域网几个概念（一）几个概念（一）l冲突域和广播域冲突域和广播域冲突域：冲突域：针对单播，目的站仅一个。广播域：广播域：针对组播/广播：目的站多个，一组/全部。交换以太网交换以太网：只限制了冲突域VLAN：即限制了冲突域又限制了广播域l连通性连通性交换以太网交换以太网：接入的任何节点可以连通VLAN：不同VLAN的节点间需要用路由器或者三层的交换机才可以连通。几个概念（二）几个概念（二）lVLAN与子网与子网不同点不同点：VLAN的节点在一段网络内，网络号和子网号相同。VLAN属于逻辑
5、划分。不同子网的节点的子网号不同，属于不同的网络。子网属于物理划分。相同点相同点：全要用路由器或三层交换机才可以连通。虚拟局域网虚拟局域网1.虚拟网络的概念l为什么需要VLAN？交换机能解决冲突域问题，不能克服广播域问题将局域网上的用户或节点划分成若干“逻辑工作组”逻辑组的用户或节点可以根据功能、部门、应用等因素划分而无须考虑它们所处的物理位置。不同物理网段中的节点是不能直接相互通信的。l定义：以局域网交换机为基础，通过交换机软件实现根据功能、部门、应用等因素将设备或用户组成虚拟工作组或逻辑网段的技术。组成逻辑网时无须考虑用户或设备在网络中的物理位置。l虚拟网技术可以通过网络交换机把大中型网络
6、划分成多个广播域虚拟网，从而减少网络广播型数据对带宽的浪费，避免广播风暴的发生。VLANVLAN的优点的优点l抑制广播流量，使其不会溢出到另外的VLAN中l可以建立自己的私有安全网络l在网络中添加、移动设备时，或设备的配置发生变化时，能够减轻网络管理人员的负担l实现虚拟工作组，使不同地点的用户就好像是在一个单独的LAN上那样通信2.虚拟局域网的实现技术虚拟局域网的实现技术（1）虚拟局域网的结构图4.14虚拟局域网的物理结构与逻辑结构（2 2）虚拟局域网的组网技术）虚拟局域网的组网技术l用交换机端口号定义虚拟局域网l用按MAC地址定义虚拟局域网l用网络层地址定义虚拟局域网lIP广播组虚拟局域网（
7、动态的一组IP）用交换机端口号定义虚拟局域网图示用交换机端口号定义虚拟局域网图示SwitchSwitchSwitchSwitch1楼楼3楼楼6楼楼VLAN 1VLAN 2VLAN 3财务财务办公办公开发开发在一台交换机上配置在一台交换机上配置VLAN跨越多台交换机的跨越多台交换机的VLAN控制广播活动控制广播活动第三层交换技术第三层交换技术1.产生第三层交换的背景l增加网络带宽与提高网络服务质量的解决途径可以有两个：一是采用光纤作为传输介质，增加传输通道的带宽；二是研究出性能更优越的路由器产品，提高网络数据交换能力;l高性能的网络路由器设备是网络硬件制造商重点研究的问题之一;l将交换机制引入路
8、由器的设计中，大幅度缩短路由器对数据包的处理时间，提高网络数据交换能力，由此产生了第三层交换的概念。2.2.网桥、交换机和第二层交换网桥、交换机和第二层交换l局域网交换机与传统的集线器相比较，具有低数据传输延迟、高传输带宽的明显优点；l网桥的数据帧转发功能是通过软件来实现的，而局域网交换机的数据帧转发功能是通过硬件来实现的；l局域网交换机可以起到网桥的作用，同时又具有低交换传输延迟、高传输带宽的优点；l通过硬件结构，使得局域网交换机的数据帧处理的延迟时间由网桥的几百个s减少到几十s。3.3.第三层交换技术第三层交换技术 三层交换技术三层交换技术l三层交换（也称多层交换技术，或IP交换技术）是相
9、对于传统交换概念而提出的。l将局域网交换机的设计思想应用在路由器的设计中，就出现了第三层交换的概念；l传统的路由器通过软件来实现路由选择功能，而第三层交换的路由器通过专用集成电路芯片来实现路由选择功能，将数据包处理时间从传统路由器的几千s减少到几十s，大大缩短数据包在交换设备中的传输延迟时间；l通过硬件来实现第三层交换的路由器，在网络层协议类型上受到一定的限制。l 三层交换机的功能与技术三层交换机的功能与技术l 分组转发分组转发l 路由处理路由处理l 安全服务安全服务l 特殊服务特殊服务l三层交换机一般采用两种概念性的技术：专用方法和逐三层交换机一般采用两种概念性的技术：专用方法和逐分组交换。
10、分组交换。l 专用方法专用方法l 逐分组交换逐分组交换无线局域网无线局域网1.无线局域网概述l无线局域网(WirelessLocal-AreaNetwork，WLAN)是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。lWLAN利用一种有效的无线多址信道的方法来支持计算机之间的通信，并为通信的移动化、个性化和多媒体应用提供了可能。l通俗地说，WLAN就是在不采用传统缆线的同时，提供以太网或者令牌网络的功能。2.无线局域网的特点无线局域网的特点l安装便捷:一般在网络建设中，施工周期最长、对周边环境影响最大的，就是网络布线施工工程。在施工过程中，往往需要破墙掘地、穿线架管。而WLAN最大的优势就是免去或减少
11、了网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点(AccessPoint)设备，就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络。l使用灵活:有线网络中，网络设备的安放位置受网络信息点位置的限制。而一旦WLAN建成后，在无线网的信号覆盖区域内任何一个位置都可以接入网络。l经济节约:由于有线网络缺少灵活性，这就要求网络规划者尽可能地考虑未来发展的需要，这就往往导致预设大量利用率较低的信息点。而一旦网络的发展超出了设计规划，又要花费较多费用进行网络改造。而WLAN可以避免或减少以上情况的发生。l易于扩展:WLAN有多种配置方式，能够根据需要灵活选择。这样，WLAN就能胜任从只有几个用户的小型局域网到上千用户的
12、大型网络，并且能够提供像“漫游(Roaming)”等有线网络无法提供的特性。应用领域应用领域l接入网络信息系统：电子邮件、文件传输和终端仿真。l难以布线的环境：老建筑、布线困难或昂贵的露天区域、城市建筑群、校园和工厂。l频繁变化的环境：频繁更换工作地点和改变位置的零售商、生产商，以及野外勘测、试验、军事、公安和银行等。l使用便携式计算机等可移动设备进行快速网络连接。l用于远距离信息的传输：如在林区进行火灾、病虫害等信息的传输；公安交通管理部门进行交通管理等。l专门工程或高峰时间所需的暂时局域网：学校、商业展览、建设地点等人员流动较强的地方利用无线局域网进行信息的交流；零售商、空运和航运公司高峰
13、时间所需的额外工作站等。l流动工作者可得到信息的区域：需要在医院、零售商店或办公室区域流动时得到信息的医生、护士、零售商、白领工作者。l办公室和家庭办公室SmallOfficeHomeOffice（SOHO）用户，以及需要方便快捷地安装小型网络的用户。3.3.无线局域网的传输介质无线局域网的传输介质l 无线电波与红外线无线电波与红外线l无线局域网的基础还是传统的有线局域网，是有线局域无线局域网的基础还是传统的有线局域网，是有线局域网的扩展和替换。网的扩展和替换。l 无线天线无线天线(Antenna)(Antenna)l无线天线与一般电视和手机所用的天线不同，其原因是无线天线与一般电视和手机所用
14、的天线不同，其原因是频率不同，无线局域网所用的频率为较高的频率不同，无线局域网所用的频率为较高的2.4GHz2.4GHz频段。频段。l 扩展频谱技术扩展频谱技术l扩扩展展频频谱谱(Spread(Spread Spectrum)Spectrum)技技术术是是一一种种常常用用的的无无线线通通讯讯技技术术，简简称称展展频频技技术术，展展频频技技术术的的无无线线网网络络产产品品不不受受FCCFCC限限 制制 的的 ISMISM频频 段段，频频 率率 范范 围围 开开 放放 在在 902M928MHz902M928MHz及及2.4G2.484GHz2.4G2.484GHz两两个个频频段段，所所以以并并没
15、没有有所所谓谓使使用用授授权权的的限限制。制。4.4.无线局域网的拓扑结构无线局域网的拓扑结构l无线局域网的拓扑结构可分为两类：无中心结构和有中心结构，如无线局域网的拓扑结构可分为两类：无中心结构和有中心结构，如图所示。图所示。l 无中心拓扑无中心拓扑l无中心无线局域网要求网中任意两点均可直接通信。无中心无线局域网要求网中任意两点均可直接通信。l 有中心拓扑有中心拓扑l有中心拓扑结构要求一个无线站点充当中心站，所有站点对网络的有中心拓扑结构要求一个无线站点充当中心站，所有站点对网络的访问均由中心站控制，也就是在网络中采取了无线接入访问均由中心站控制，也就是在网络中采取了无线接入无线局域网的组成
16、无线局域网的组成l无线无线网络网卡网卡l无线网络Hubl无线访问接入点（无线访问接入点（APAP）：）：在无线局域网环境中进行数据发送和接收的集中设备，相当于有线网络中的集线器。l无线无线网络网桥：网桥：用于无线或有线局域网之间的互连，起到了协议转换的作用。l无无线线路路由由器器：集成了无线AP的接入功能和路由器的第三层路径选择功能。l无无线线调调制制解解调调器器：无线Modem实现物理层连接功能，需与网桥或路由器配合使用。l天线：天线：将信号源发送的信号由天线本身的特性传送至远处。分定向性(Uni-directional)与全向性(Omni-directional)两种。5.无线网络标准l蓝
17、牙蓝牙（IEEE802.15），对于802.11来说，它的出现不是为了竞争而是相互补充。蓝牙比802.11更具移动性，比如，802.11限制在办公室和校园内，蓝牙能把一个设备连接到LAN和WAN，甚至支持全球漫游。此外，蓝牙成本低、体积小，可用于更多的设备。但是，蓝牙主要是点对点的短距离无线发送技术，本质上要么是RF要么是红外线。而且，蓝牙被设计成低功耗、短距离、低带宽的应用，严格来讲，不算是真正的局域网技术。l家庭网络的HomeRFHomeRF主要为家庭网络设计，是IEEE802.11与DECT的结合，旨在降低语音数据成本。HomeRF也采用了扩频技术，工作在2.4GHz频带，能同步支持4条
18、高质量语音信道。但目前HomeRF的传输速率只有12Mbps，FCC建议增加到10Mbps。l802.11802.11家族家族802.11802.11是是IEEEIEEE最最初初制制定定的的一一个个无无线线局局域域网网标标准准，速速率率最最高高只只能能达到达到2Mbps2Mbps。802.11b802.11b物物理理层层支支持持5.5Mbps5.5Mbps和和11Mbps11Mbps两两个个新新速速率率。802.11802.11标标准准在在扩扩频频时时是是一一个个1111位位调调制制芯芯片片，而而802.11b802.11b标标准准采采用用CCKCCK完完成成。802.11b802.11b使使
19、用用动动态态速速率率漂漂移移，可可因因环环境境变变化化，在在11Mbps11Mbps、5.5Mbps5.5Mbps、2Mbps2Mbps、1Mbps1Mbps之之间间切切换换,且且在在2Mbps2Mbps、1Mbps1Mbps速速率率时时与与802.11802.11兼容。兼容。802.11a802.11a工工作作在在5GHzU-NII5GHzU-NII频频带带，物物理理层层速速率率可可达达54Mb/s54Mb/s，传传输输层层可可达达25Mbps25Mbps。采采用用正正交交频频分分复复用用（OFDMOFDM）的的独独特特扩扩频频技技术术；可可提提供供25Mbps25Mbps的的无无线线ATM
20、ATM接接口口和和10Mbps10Mbps的的以以太太网网线线帧帧结结构构接接口口，以及以及TDD/TDMATDD/TDMA的空中接口。的空中接口。无线局域网标准比较无线局域网标准比较 802.11b的基本运作模式的基本运作模式l802.11b802.11b运作模式基本分为两种：点对点模式和运作模式基本分为两种：点对点模式和基本模式。基本模式。802.11b的典型解决方案的典型解决方案l1.1.对等解决方案：对等解决方案是一种最简单对等解决方案：对等解决方案是一种最简单的应用方案，只要给每台计算机安装一片无线网的应用方案，只要给每台计算机安装一片无线网卡，即可相互访问。卡，即可相互访问。l2.2.单接入点解决方案：无线接入点可以连接周单接入点解决方案：无线接入点可以连接周边的无线网络终端，形成星形网络结构，同时通边的无线网络终端，形成星形网络结构，同时通过过10Base-T10Base-T端口与有线网络相连，使整个无线网端口与有线网络相连，使整个无线网的终端都能访问有线网络的资源，并可通过路由的终端都能访问有线网络的资源，并可通过路由器访问器访问InternetInternet。本讲小结本讲小结l掌握虚拟局域网技术，三层交换技术掌握虚拟局域网技术，三层交换技术l了解光纤分布式数据接口、无线局域网了解光纤分布式数据接口、无线局域网