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1、授课章节第四章 局域网授课内容首授班级首授时间课时4 学时1. 把握局域网的概念及局域网标准。2. 把握局域网的介质访问把握方式。学问目标3理解以太网的原理及交换式以太网的原理。4了解虚拟局域网的工作原理。5理解无线局域网的功能和实现方法。1能够清楚描述局域网的各种介质访问把握方法的区分和特点。 力气目标2能够说明传统以太网和交换式以太网的区分和特点。3能够举例说明虚拟局域网的概念及应用状况。教学重点局域网的工作原理、CSMA/10教学难点以太网的概念教学地点教具教案、演示课件第四章 局域网4.1 局域网概述4.1.1 局域网的特点（1） 地理分布范围小，一般是几百米到几公里的范围。（2） 数
2、据传输速率高，误码率低。（3） 局域网支持多种通信介质。（4） 局域网归属单一便于治理。（5） 局域网协议简洁，构造灵敏，建网本钱低，工作站的数量一般在几十台到几百台之间，治理和扩大都便利。教学过程412 局域网的层次构造局域网只涉及通信子网的功能，它是同一个网络中节点与节点之间的数据和数据链路层，并且，数据链路层被细分为介质访问把握Media Access Control ，MAC子层和规律链路把握Logical Link Control，LLC子层。OSI 参考模型和局域网模型的比照，如图 4-1 所示。图 4-1 OSI 参考模型和局域网参考模型比照1. 物理层2. 数据链路层图 4-2
3、 数据链路层的两个子层（1） 规律链路把握子层LLC 子层（2） 介质访问把握子层MAC 子层413 局域网的标准IEEE 802 系列标准，如下所述。IEEE 802.1 ：局域网体系构造、网络治理和网络互连IEEE 802.2 ：规律链路把握子层LLC的定义。IEEE 802.3 ：以太网介质访问把握协议 CSMA/CD及物理层技术标准 。IEEE 802.4 ：令牌总线网Token-Bus的介质访问把握协议及物理层技术标准。IEEE 802.5 ：令牌环网Token-Ring)的介质访问把握协议及物理层技术标准。IEEE 802.6 ：城域网介质访问把握协议 DQDB Distribut
4、ed Queue Dual Bus 分布式队列双总线及物理层技术标准。IEEE 802.7 ：宽带技术询问组，供给有关宽带联网的技术询问。IEEE 802.8 ：光纤技术询问组，供给有关光纤联网的技术询问。IEEE 802.9 ：综合声音数据的局域网IVD LAN介质访问把握协议及物理层技术标准。IEEE 802.10：网络安全技术询问组，定义了网络互操作的认证和加密方法。IEEE 802.11：无线局域网WLAN的介质访问把握协议及物理层技术标准。IEEE 802 标准内部关系构造，如图 4-3 所示。图 4-3 IEEE 802 系列标准4.2 介质访问把握方法图 4-4 播送式通信方式常
5、用的局域网介质访问把握方法有 IEEE802.3 的争用型访问方式，叫做载波监听多路访问/ 冲突检测Carrier Sense Multiple Access/Collision Detected，CSMA/CD技术，它是以太网的核心技术；另外一种是 IEEE802.5 的定时型访问方式，叫做令牌Token技术，主要用在令牌环网和 FDDI 网络中。4.2.1 载波监听多路访问/冲突检测CSMA/CD载波监听多路访问/冲突检测技术最早应用于总线型拓扑构造的以太网网络。1. 相关概念（1） 冲突Collision，是指在以太网中，当两个数据帧同时被发到物理传输介质上，并完 全或局部重叠时，就发生
6、了数据冲突。当冲突发生时，物理网段上的数据都不再有效。（2） 冲突域，是指在同一个冲突域中的每一个节点都能收到全部被发送的帧。2. 载波监听多路访问/冲突检测工作原理CSMA/CD 媒体访问把握方法的工作原理，如下所述。先听后说，边听边说；一旦冲突，马上停说；等待时机，然后再说；注：“听”，即监听、检测之意；“说”，即发送数据之意。CSMA/CD 的工作流程，如图4-5 所示。图 4-5CSMA/CD 工作流程从 CSMA/CD 的工作原理可以看出，它是一种“争用型”介质把握方法，网络上各个节点地位公正，构造简洁，价格低廉，易于实现。4.2.2 令牌访问把握令牌技术不仅仅能用在环形网络构造中，
7、还能应用在总线型网络构造中，称为令牌总线Token Bus。1. 令牌网1令牌环工作原理。图 4-7 令牌环网工作原理2. 令牌环网的组建3. 令牌帧和数据帧的格式IEEE802.5 定了了令牌环 MAC 帧有令牌帧、特别终止帧和数据/命令帧三种类型，如图 4-10所示。它们都有一对起始分界符 SD 和完毕分界符 ED，用于确定帧的边界。图 4-10 令牌环帧格式3特别终止帧4. FDDI 光纤网FDDI 网络主要用于应用环境，如下所述。图 4-11 FDDI 网络4.3 以太网以太网络使用 CSMA/CD载波监听多路访问冲突检测技术技术，并以 10M/S 的速率运行在多种类型的电缆上，IEE
8、E 802.3 标准给出了以太网的技术标准。最开头以太网只有 10Mbps 的吞吐量，它所使用的是 CSMACD 的访问把握方法，通常把这种最早期的 10Mbps 以太网称之为标准以太网。例如 10Broad36，表示传输速度为 10Mbps 的宽带传输，使用 75 同轴电缆；10Base5 表示传输速度为 10Mbps 的基带传输，使用 50 粗同轴电缆；10Base-T 表示传输速度为 10Mbps 的基带传输，使用双绞线。常用的几种传输介质的参数，如表 4-2 所示。表 4-2 常见以太网传输介质标准选项10Base510Base210Base-T10Base-F10Broad36传输介
9、质50 同轴电缆 50 同轴电缆 双绞线光纤75 同轴电缆网段长m50018510020231800段站点数1003033100电缆直径10mm5mm(0.4-0.6)mm62.5/125m15mm拓扑构造总线总线星形星形总线编码技术曼彻斯特曼彻斯特曼彻斯特曼彻斯特曼彻斯特标准803.3802.3a802.3i802.3i802.3b4.3.1 以太网的帧格式IEEE 802.3 定义了一个由七个字段组成的 MAC 帧的格式，它们是前导符、开头标志、目的地址、源地址、长度、数据和校验序列，如图 4-12 所示。图 4-12IEEE 802.3 帧格式以太网的帧格式说明，如下所述。4.3.2 标
10、准以太网技术标准以太网技术就是常见的 10Mbps 的以太网，802.3 中有 4 个常见的标准，如图 4-13 所示。图 4-13IEEE 802.3 物理层标准110Base5 标准图 4-1410Base5 构造图210Base2 标准图 4-16 10Base2 构造图310Base-T 标准图 4-1710Base-T 构造图410Base-F 标准4.3.3 其他类型以太网以太网不是一种具体的网络，是一种技术标准。从标准以太网到高速以太网经受了多年的发 展，如图 4-18 所示。图 4-18 以太网的进展1快速以太网100M 以太网快速以太网是通过降低冲突域直径的状况下提高速度的。
11、 表 4-3 快速以太网标准标准传输介质特性网段长m100Base-TX2 对 5 类 UTP1001002 对 STP150100100Base-FX1 对单模光纤8/125m400001 对多模光纤62.5/125m2023100Base-T44 对 3 类 UTP100100100Base-T22 对 3 类 UTP1001002100M 以太网和 10M 以太网比较100M 以太网和 10M 以太网的 MAC 帧构造、长度和校验机制一样；介质访问把握方式相同，都承受 CSMA/CD；组网方法一样。这样，从 10M 以太网升级到 100M 的快速以太网很简洁实现，本钱较低。3. 千兆以太
12、网表 4-4 千兆以太网标准标准传输介质特性网段长1000Base- SX50m 多模光纤62.5m 多模光纤短波长激光全双工最长传输距离 550m全 双 工 最 长 传 输 距 离2750m1000Base-9m 单模光纤长波长激光全双工最长传输距离 550mLX50m，62.5m纤多模光全 双 工 最 长 传 输 距 离3000m1000Base-CX同轴电缆最长传输距离 25m1000Base-T5 类 UTP最长传输距离 100m4. 万兆以太网4.3.4 交换式以太网交换式以太网是以交换机switch为中心构成，是一种星型拓扑构造的网络。简称为以交 换机为核心设备而建立起来的一种高速
13、网络，这种网络在近几年来运用得格外广泛。1. 交换概念的提出2. 交换式以太网图 4-19 交换机的原理图 4-20 交换机组网3. 交换式以太网和共享式以太网比较交换式以太网和共享式以太网相比较，如下所述。（1） 信道不同。（2） 带宽不同。（3） 通信方式的区分。（4） 拓扑构造不同。4.3.5 局域网连接设备1. 网卡系统存储器主机总线主机CPU通道留意(CA)中断(INT)82586网卡Ethernet协处理器82501Ethernet串行接口82502Ethernet收发器RJ-45接口非屏蔽双绞线网卡RJ-45接口非屏蔽双绞线图 4-22 计算机网卡图 4-23常见的几种网卡类型2
14、. 集线器集线器集线器RJ-45端口网卡网卡网卡非屏蔽双绞线结点A结点B(a) 集线器工作原理示意图结点C结点A结点B(b) 集线器组网构造示意图结点C图 4-24 集线器的构造与工作原理3. 交换机图 4-25 交换机4.4 虚拟局域网4.4.1 虚拟局域网的概念虚拟局域网是建立在物理网络根底上的一种规律子网，虚拟局域网技术使局域网的组网灵 活多变。1. 虚拟局域网的定义虚拟局域网Virtual Local Area Network，VLAN是以交换式网络为根底，把网络上的站点分成假设干个规律工作组，每个规律工作组就是一个 VLAN。V例如某公司共有 A、B、C 三个房间，1-9 号共 9
15、个站点连接在同一个交换机上，网络物理构造如图 4-26 所示。图 4-26 网络的物理构造图 4-27 网络的 VLAN 构造2. 虚拟局域网的应用虚拟局域网的应用，如下所述。（1） 需要对播送数据包进展隔离操作，数据包只发送给某些特定的网段，避开网络中发生 播送风暴。（2） 由于公司人员增加，网络站点扩大，部门不能集中办公，同一网段的人员可能不在同 一物理地段。（3） 公司里的一些关键部门有特别的安全需要，在保证能够和外界正常通信的同时又有自 身内部网络的安全要求。3. 虚拟局域网的特点虚拟局域网增加了网络规划的灵敏性和扩展性，其特点如下所述。（1） 网络构造灵敏，变化多样。（2） 削减网络
16、流量，节约带宽（3） 提高网络安全性。（4） 简化网络治理。（5） 设备投资少。4. 虚拟局域网的帧格式7B1B6B6B4B2B461500B4B前导码 帧前定界符 目的地址 源地址 VLAN标记类型数据帧校验字段10000001 00000000优先级 CFIVID802.1Q标记类型2B标记把握信息2B图 4-28 VLAN 的帧格式4.4.2 虚拟局域网的划分1基于端口的 VLAN 2基于 MAC 地址的 VLAN 3基于网络层协议的 VLAN 4基于 IP 组播的 VLAN 5按策略划分 VLAN6按用户定义、非用户授权划分 VLAN4.5 无线局域网4.5.1 无线局域网的标准目前比
17、较流行的有 802. 11 标准、贵蓝牙Bluetooth标准以及 Home RF家庭网络标准。1802. 11 标准无线局域网的最小构件是根本效劳集，由根本效劳集可以构成扩展效劳集。（1） 根本效劳集Basic Service Set，BSS是网络最根本的效劳单元。（2） 扩展效劳集ESS。图 4-30 扩展效劳集2. 蓝牙3. 家庭网络的 Home RF3.5.2 无线局域网的构造无线局域网的根本构造是由无线网卡、无线接入点 AP、计算机和有关设备组成。图 4-31 无线局域网天线1. 家庭无线局域网图 4-32 家用无线局域网的构造2. 某校园无线局域网图 4-33无线局域网应用实例3.5.3 无线局域网的安全1. 传统无线局域网安全技术（1） 无线网卡物理地址过滤。（2） 效劳区标识符SSID匹配。（3） 有线等效保密WEP。2. 在 802.11i 或者说 WPA 之前的安全解决方案3. WPA 技术Wi-Fi 保护访问教学后记