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1、NO4 局域网技术电子课件 计算机网络基础与局域网组建局域网技术 认识局域网认识局域网4.1局域网的参考模型局域网的参考模型4.24.3交换式局域网交换式局域网4.4局域网组网技术局域网组网技术4.5局域网技术 1.1.局域网的概念和分类。局域网的概念和分类。2.2.局域网的常见基本结构。局域网的常见基本结构。3.3.局域网的层次模型。局域网的层次模型。4.4.局域网的主要协议标准。局域网的主要协议标准。局域网技术 1.1.掌握局域网建掌握局域网建设中的主要技术设中的主要技术参数。参数。2.2.会使用相关软会使用相关软件构建局域网的件构建局域网的拓扑结构。拓扑结构。4.1 认识局域网认识局域网
2、 4.1.1 4.1.1 4.1.1 4.1.1 局域网的定义局域网的定义局域网的定义局域网的定义 局域网是由一组计算机及相关设备通过共用的局域网是由一组计算机及相关设备通过共用的通信线路或无线连接的方式组合在一起的系统，它通信线路或无线连接的方式组合在一起的系统，它们在一个有限的地理范围内进行资源共享和信息交们在一个有限的地理范围内进行资源共享和信息交换。就其技术性而言，它是通过特定类型的传输媒换。就其技术性而言，它是通过特定类型的传输媒体（如电缆、光缆或无线媒体）和网络适配器（网体（如电缆、光缆或无线媒体）和网络适配器（网卡）将多台计算机连接在一起，并受网络操作系统卡）将多台计算机连接在一
3、起，并受网络操作系统监控的网络系统。典型的局域网由一台或多台服务监控的网络系统。典型的局域网由一台或多台服务器和若干个工作站组成。器和若干个工作站组成。4.1 认识局域网认识局域网4.1.2 4.1.2 4.1.2 4.1.2 局域网的组成及分类局域网的组成及分类局域网的组成及分类局域网的组成及分类常见的局域网结构常见的局域网结构1.1.局域网的组成局域网的组成4.1 认识局域网认识局域网交换式以太网示例交换式以太网示例1.1.局域网的组成局域网的组成4.1 认识局域网认识局域网（1 1）按拓扑）按拓扑结构分类结构分类（2 2）按传输介质分类）按传输介质分类（3 3）按介质访问）按介质访问控制
4、方法分类控制方法分类（4 4）按网络操作）按网络操作系统分类系统分类（5 5）按传输速率）按传输速率分类分类（6 6）按信息的）按信息的交换方式分类交换方式分类2.2.局域网的局域网的局域网的局域网的分类分类分类分类4.1 认识局域网认识局域网4.1.3 4.1.3 4.1.3 4.1.3 局域网的技术特点局域网的技术特点局域网的技术特点局域网的技术特点1.1.拓扑结构拓扑结构 网络的拓扑结构对网络的性能有很大影响。网络的拓扑结构对网络的性能有很大影响。选择网络拓扑结构，首先要考虑采用何种介质选择网络拓扑结构，首先要考虑采用何种介质访问控制方法，因为特定的介质访问控制方法访问控制方法，因为特定
5、的介质访问控制方法一般仅用于特定的网络拓扑结构；其次要考虑一般仅用于特定的网络拓扑结构；其次要考虑性能、可靠性、成本、扩充灵活性、实现的难性能、可靠性、成本、扩充灵活性、实现的难易程度及传输媒体的长度等因素。局域网常见易程度及传输媒体的长度等因素。局域网常见的拓扑结构有星型、总线型、环型和树型等。的拓扑结构有星型、总线型、环型和树型等。4.1 认识局域网认识局域网2.2.传输介质传输介质 常见的传输介质有双常见的传输介质有双绞线、基带同轴电缆、绞线、基带同轴电缆、宽带同轴电缆、光导纤宽带同轴电缆、光导纤维、电磁波等。维、电磁波等。4.1 认识局域网认识局域网3.3.介质访问控制方法介质访问控制
6、方法 介质访问控制方法是指将传输介质的频带有效地分配给网络上各站点的方法，主要解决以下问题：控制网络上的各工作站在什么情况下才可以发送数据，在发送数据过程中如何发现问题，以及出现问题后如何处理等。目前比较常用的介质访问控制方法有CSMA/CD、token bus和token ring等。4.2 局域网的参考模型局域网的参考模型 LLC PDU和和MAC帧的关系帧的关系4.3 共享介质的局域网共享介质的局域网4.3.1 4.3.1 4.3.1 4.3.1 以太网的介质访问控制方法以太网的介质访问控制方法以太网的介质访问控制方法以太网的介质访问控制方法1.IEEE 802.31.IEEE 802.
7、3标准简介标准简介IEEE 802.3 LAN标准与标准与OSI参考模型的对应关系参考模型的对应关系4.3 共享介质的局域网共享介质的局域网IEEE 802.3定义的基带传输和宽带传输标准定义的基带传输和宽带传输标准4.3 共享介质的局域网共享介质的局域网IEEE 802.3规定的帧格式规定的帧格式4.3 共享介质的局域网共享介质的局域网2.CSMA/CD2.CSMA/CD的工作原理的工作原理2）CSMA/CD技术技术 3）CSMA/CDCSMA/CD技术与技术与CSMACSMA技术的比较技术的比较1）CSMA技术技术 4.3 共享介质的局域网共享介质的局域网4.3.2 4.3.2 4.3.2
8、 4.3.2 令牌环网令牌环网令牌环网令牌环网的介质访问控制方法的介质访问控制方法的介质访问控制方法的介质访问控制方法1.IEEE 802.51.IEEE 802.5标准标准IEEE 802.5令牌环参考模型令牌环参考模型 IEEE 802.5标准规定了令牌环的介质访问控制（MAC）子层和物理层所使用的协议数据单元格式和协议，规定了相邻实体间的服务及连接令牌环物理媒体的方法。4.3 共享介质的局域网共享介质的局域网2.2.令牌环的工作原理令牌环的工作原理令牌环令牌环工作示例工作示例4.3 共享介质的局域网共享介质的局域网4.3.3 4.3.3 4.3.3 4.3.3 令牌总线网令牌总线网令牌总
9、线网令牌总线网的介质访问控制方法的介质访问控制方法的介质访问控制方法的介质访问控制方法1.IEEE 802.41.IEEE 802.4标准标准IEEE 802.4参考模型参考模型 IEEE 802.4标准详细说明了MAC子层的服务规范、帧结构形式、控制方式，物理层的服务规范和相应的逻辑、电气以及机械特性。4.3 共享介质的局域网共享介质的局域网2.2.令牌总线的工作原理令牌总线的工作原理IEEE 802.4参考模型参考模型 在物理上，令牌总线（token bus）是一根线形或树形的电缆，其上连接各个站点；在逻辑上，所有站点构成一个环。4.3 共享介质的局域网共享介质的局域网3.3.令牌总线网案
10、例令牌总线网案例簇形簇形ARCNET网结构网结构 簇形网络结构的每个连接器均能以星型结构连接若干个站点，而连接器之间又可以串联起来。其中连接器分为两种：有源连接器和无源连接器。有源连接器有8个连接端口，它可将所连接的同轴电缆长度扩展到600 m；无源连接器具有4个连接端口，它可连接的电缆长度为30 m。4.3 共享介质的局域网共享介质的局域网3.3.令牌总线网案例令牌总线网案例总线形总线形ARCNET网结构网结构4.4 交换式局域网交换式局域网 4.4.1 4.4.1 4.4.1 4.4.1 普通交换式局域网普通交换式局域网普通交换式局域网普通交换式局域网 以太网交换技术是20世纪90年代初在
11、多端口网桥的基础上发展起来的。交换式局域网的核心是交换式集线器，交换式集线器的主要特点是：所有端口平时都不连通；当站点需要通信时，交换机才同时连通许多对的端口，使每一对相互通信的站点都能像独占通信信道那样无冲突地传输数据，即每个站点都能独享信道速率；通信完成后就断开连接。因此，交换式网络技术是提高网络效率、减少拥塞的有效方案之一。4.4 交换式局域网交换式局域网 4.4.2 4.4.2 4.4.2 4.4.2 虚拟局域网虚拟局域网虚拟局域网虚拟局域网VLAN示意示意4.5 局域网组网技术局域网组网技术 4.5.1 4.5.1 4.5.1 4.5.1 以太网标准以太网标准以太网标准以太网标准在在
12、在在IEEE 802IEEE 802标准中，有关以太标准中，有关以太标准中，有关以太标准中，有关以太网的网的网的网的IEEE 802.3IEEE 802.3组网标准如表组网标准如表组网标准如表组网标准如表4-14-1所示。所示。所示。所示。4.5 局域网组网技术局域网组网技术 4.5.2 10 Mb/s4.5.2 10 Mb/s4.5.2 10 Mb/s4.5.2 10 Mb/s以太网组网技术以太网组网技术以太网组网技术以太网组网技术粗缆以太网示意粗缆以太网示意1.10Base-51.10Base-5组网技术组网技术4.5 局域网组网技术局域网组网技术 2.10Base-22.10Base-2
13、组网技术组网技术 10Base-210Base-2以太网又称细缆以太网，由于其价格比较低廉，以太网又称细缆以太网，由于其价格比较低廉，故又称廉价网。故又称廉价网。10Base-210Base-2与与10Base-510Base-5具有相同的传输速率，具有相同的传输速率，同为总线型局域网。同为总线型局域网。细缆以太网的特点是价格便宜且安装比较简单，但是传细缆以太网的特点是价格便宜且安装比较简单，但是传输距离比较短。在无中继器的情况下网段的最远距离为输距离比较短。在无中继器的情况下网段的最远距离为185 m185 m。细缆以太网的连接部件包括网卡（带细缆以太网的连接部件包括网卡（带BNCBNC头）
14、、细同轴电头）、细同轴电缆和缆和BNCBNCT T形连接器。在这种组网技术中，收发器电路被集形连接器。在这种组网技术中，收发器电路被集成在网卡中，收发器接头也被成在网卡中，收发器接头也被BNCBNCT T形连接器取代，从而可形连接器取代，从而可以将电缆直接连接到站点上，取消了收发器电缆。以将电缆直接连接到站点上，取消了收发器电缆。4.5 局域网组网技术局域网组网技术 10Base-T连接示意连接示意3.10Base-T3.10Base-T组网技术组网技术每个结点都装有一块带RJ45接口的网卡，通过一根8芯的UTP连接到集线器，连接插头为RJ-45。4.5 局域网组网技术局域网组网技术 4.5.
15、3 4.5.3 4.5.3 4.5.3 高速以太网组网技术高速以太网组网技术高速以太网组网技术高速以太网组网技术1.1.网速以太网的概念网速以太网的概念随着计算机在图形处理、CAD设计和实时视频技术等方面应用的不断增多，人们对局域网的传输速率提出了越来越高的要求，高速以太网应运而生。传输速率为100 Mb/s或以上的以太网称为高速以太网。4.5 局域网组网技术局域网组网技术 2.100 Mb/s2.100 Mb/s以太网组网技术以太网组网技术（2 2）100Base-FX100Base-FX（3）100Base-T4（1 1）100Base-TX100Base-TX4.5 局域网组网技术局域网
16、组网技术 千兆以太网组网示意千兆以太网组网示意3.3.千兆以太网组网技术千兆以太网组网技术 组网时，千兆以太网通常连接核心服务器和高速局域网交换机，以作为高速以太网的主干网。4.5 局域网组网技术局域网组网技术 4.10 Gb/s4.10 Gb/s以太网以太网 2000 2000年年初，年年初，IEEE 802.3IEEE 802.3委员会发布了委员会发布了10 Gb/s10 Gb/s以太以太网标准网标准802.3ae802.3ae。10 Gb/s10 Gb/s以太网也称为以太网也称为1010吉比特以太网。吉比特以太网。1010吉比特以太网仍然使用吉比特以太网仍然使用IEEE 802.3IEE
17、E 802.3以太网的以太网的MACMAC协协议，其帧格式和大小也符合议，其帧格式和大小也符合802.3802.3标准。但是与以往的以标准。但是与以往的以太网标准相比，它有一些显著不同的地方，如只支持双工太网标准相比，它有一些显著不同的地方，如只支持双工模式，不支持单工模式；使用的传输介质只能是光纤；不模式，不支持单工模式；使用的传输介质只能是光纤；不满足满足CSMA/CDCSMA/CD；使用；使用64B/66B64B/66B和和8B/10B8B/10B两种编码方式等。两种编码方式等。4.5 局域网组网技术局域网组网技术 4.5.4 4.5.4 4.5.4 4.5.4 常用环型组网技术常用环型
18、组网技术常用环型组网技术常用环型组网技术1.1.令牌环网令牌环网1）基本基本令牌环网令牌环网 基本令牌环网的每个站点都包含一个转发器，转发基本令牌环网的每个站点都包含一个转发器，转发器从两个链路中的一条接收比特流，然后通过另一条发器从两个链路中的一条接收比特流，然后通过另一条发送比特流。每个站点通过输出端口与下一站点的输入端送比特流。每个站点通过输出端口与下一站点的输入端口相连，最后一个站点的输出端口与第一个站点的输入口相连，最后一个站点的输出端口与第一个站点的输入端口连接，这样就构成了一个完整的单向环。端口连接，这样就构成了一个完整的单向环。基本令牌环网中，如果一个站点发生故障或没有加基本令
19、牌环网中，如果一个站点发生故障或没有加电，就会造成整个环网瘫痪。为解决这个问题，可以将电，就会造成整个环网瘫痪。为解决这个问题，可以将每个站点与一个自动开关相连。每个站点与一个自动开关相连。4.5 局域网组网技术局域网组网技术 复合令牌环网连接示意复合令牌环网连接示意 复合令牌环网是指通过网桥将多个基本令牌环网互连起来。4.5 局域网组网技术局域网组网技术 FDDI网络的双环结构图网络的双环结构图2.FDDI2.FDDI网络网络 为了实现网络的容错机制，FDDI网络采用的是双环结构，一个称为主环，一个称为辅环。4.5 局域网组网技术局域网组网技术 FDDI网络的分层结构网络的分层结构4.5 局
20、域网组网技术局域网组网技术 3 3）FDDIFDDI网络的介质访问控制机制网络的介质访问控制机制 在FDDI网络中，每个站点对介质的访问都有时间限制，站点只能在规定的时间段内发送数据帧，当然，优先级较高的实时数据可以优先发送。为了实现这种访问机制，FDDI定义了两种不同的数据帧同步帧和异步帧。同步帧用来发送那些对实时性要求比较高的数据。这两种帧有时也称为S帧和A帧。FDDI网络采用的介质访问控制方法同IEEE 802.5的令牌环访问控制标准十分接近，即每个站点得到令牌后，优先发送S帧；发送完S帧后如果还有剩余时间，再发送A帧。4.5 局域网组网技术局域网组网技术 4)FDDI4)FDDI网络的编码方式网络的编码方式 在信号的传输中，FDDI网络采用的是一种比较特殊的编码方式，即4B/5B编码。这种编码技术每次对4位数据进行编码，每4位数据编码成5位符号，用光的存在和不存在表示每一位是1还是0。同时，为了得到信号同步，FDDI采用了二级编码的方法，即先按4B/5B编码，然后再利用差分不归零制NRZI编码。这种编码方式确保了无论4位二进制数为何种组合，其对应的5位编码中至少有两位为1，从而保证了在光纤中传输的信号至少发生两次跳变，以利于接收端的时钟提取。局域网技术局域网技术