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第四章 局域网技术

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  1. 第四章 局域网技术

  2. 第四章 局域网技术 〖本章主要内容〗 局域网的组成及体系结构 以太网及常见的介质及其访问控制方法 虚拟局域网的组建 无线局域网技术

  3. 〖本章理论要求〗 • 了解:局域网的特点 • 理解:介质访问控制方式 • 熟悉:组网所需的设备 • 掌握:以太网交换机的工作原理和技术特点、无线局域 • 网技术及虚拟局域网的划分。 • 〖本章实训要求〗 • 掌握:双绞线及信息模块的打制 • 掌握:VLAN的搭建 • 掌握:学生宿舍局域网的组建与管理

  4. 4.1 局域网概述 4.2 局域网体系结构与IEEE802标准 4.3 局域网的介质访问控制方式 4.4 以太网 4.5 FDDI网和ATM网简介 4.6 虚拟局域网(VLAN) 4.7 无线局域网技术 第四章 局域网技术

  5. 4.1 局域网概述 局域网(LAN:Local Area Network)又叫局部区域网,是一种在较小的地理范围内利用通信线路和通信设备将各种计算机和数据设备互连起来,实现数据通信和资源共享的计算机网络。

  6. 4.1.1 局域网概述的特点 • 1.主要连网对象是微机 • 2.网络覆盖范围小 • 3.传输速率高 • 4.误码率低

  7. 4.1.2 局域网的组成 两大部分:网络硬件、网络软件

  8. 图 4-1 典型的交换式局域网

  9. 4.1.2 局域网的组成 • (1)网络服务器 • 基本配置: • 主要功能:通信管理,文件管理,共享管理和网络管理等。 • 分类:依据功能和提供的服务分文件服务器、Web服务器、域名服务器、数据库服务器等。

  10. 4.1.2 局域网的组成 • (2)网络工作站 • 基本配置: • 主要作用:为网络用户提供一个访问服务器的前端窗口。

  11. 4.1.2 局域网的组成 • (3)传输介质 • (4)网络接口卡、称网络适配器、网卡 • 它工作在物理层和数据链路层,控制数据帧的收发。

  12. 4.1.2 局域网的组成 • (5)网络设备 • 主要包括:集线器,中继器,网桥,交换机等网络扩展设备以及路由器,网关等网络互连设备。 • 集线器:低端工作在物理层 • 功 能: • 特点:共享设备、主要用于星型以太网

  13. 4.1.2 局域网的组成 (5)网络设备 交换机:在此指普通的二层交换机,即工作在数据链路层,实为多端口网桥。 支持存储-转发模式 路由器:是网络互联设备,工作在网络层,根据IP数据报首部中的目的主机所在网络的IP地址查询路由器内路由表,确定下一跳路由器的输出端口,将数据从一个网络传送到下一个网络直至目的网。

  14. 4.1.2 局域网的组成 2.网络软件 包括网络操作系统,网络协议,网络通信软件和网卡驱动程序等基本软件;数字图书馆,远程教学,远程医疗,视频点播等网络应用软件。

  15. 4.2局域网的体系结构与IEEE802标准 为了使不同厂商生产的网络设备之间具有兼容性、互换性和互操作性,急需建立一个统一的标准,局域网标准化委员会(IEEE802委员会)应运而生,制定了一系列局域网标准,称为IEEE802标准。

  16. 4.2.1 局域网体系结构 物理层 介质访问控制子层(MAC—Media Access Control) 逻辑链路子层(LLC—Logical Link Control)

  17. 4.2.1 局域网体系结构 1.物理层 主要作用:确保在一段物理链路上二进制位信号的正确传输。

  18. 4.2.1 局域网体系结构 2.MAC子层 主要功能:成帧、信道竞争问题

  19. 4.2.1 局域网体系结构 3.LLC子层 主要功能:给帧加上序号、流量控制、差错控制等。

  20. 4.2.2 IEEE802协议 IEEE802协议包括: IEEE802.1A:体系结构 IEEE802.1B:寻址、网络互连和网络管理 IEEE802.2:逻辑连路控制(LLC) IEEE802.3:带冲突检测的载波侦听多路访问控制方法(CSMA/CD)和物理层协议 IEEE802.3U:100Mbps快速以太网 IEEE802.3ab:1000Mbps以太网

  21. 4.2.2 IEEE802协议 IEEE802协议包括: IEEE802.4:令牌总线(TOKEN BUS)访问控制方法和物理层协议 IEEE802.5:令牌环(TOKEN RING)访问控制方法和物理层协议 IEEE802.6:城域网(MAN)标准(覆盖范围25~35km) IEEE802.7:宽带LAN标准 IEEE802.8:光纤网标准

  22. 4.2.2 IEEE802协议 IEEE802协议包括: IEEE802.9:综合业务LAN接口 IEEE802.10:LAN/MAN安全数据交换 IEEE802.11:无线LAN标准 IEEE802.12:高速LAN标准(100VG-ANYLAN)

  23. 4.3 局域网的介质访问控制方式 IEEE标准的核心就是介质访问控制协议MAC,它规定了各种介质访问控制方法。 LAN常用的介质访问控制方法:

  24. (CSMA/CD) • (TOKEN-BUS) • (TOKEN-RING) • CSMA/CD是一种基于竞争和冲突的协议,而令牌协议是一种按固定顺序分配传输介质的无冲突协议。

  25. 4.3.1 决定局域网性质的三要素 1.拓扑结构 拓扑结构决定网络的连接方式。 2.传输介质 传输介质决定网络的传输速度,及网络的抗干扰能力。 3.介质访问控制方法 介质访问控制方法控制网络节点何时能够发送数据。

  26. 4.3.1 决定局域网性质的三要素 • 这三种技术决定了: • 传输数据的类型 • 网络的响应时间 • 吞吐量 • 利用率 • 网络应用等各种网络特征。

  27. 4.3.2 CSMA/CD • 1.CSMA/CD信息发送规则 • (1)发送之前必须先侦听总线,若总线空闲,就立即发送。 • (2)若总线忙,则继续侦听,一旦发现总线空闲,就立即发送。 • (3)若在发送过程中检测到信号“冲突”,就立即停止信息发送,并发出一个短的干扰信号,使所有站点都知道出现了“冲突”。 • (4)干扰信号发出后,等待一个随机时间,再重新尝试发送。

  28. 4.3.2 CSMA/CD • 2.CSMA/CD信息接收规则 • 当信息帧经总线传输时,网上各站都可以接收到,但只有和数据帧的目的地址相符合时,才会将信息帧接收下来。若地址不符合,则不予保存。

  29. 3.CSMA/CD小结 • 先听后发、 • 边听边发、 • 冲突停止、 • 延迟重发。

  30. 4.3.3 toking RING TOKING RING即令牌环,其介质访问控制协议就是IEEE802.5。 什么是令牌?一种特殊的帧,它既无目的地址,也无源地址。 令牌总是不停地环绕运行。 其形式为01111111。

  31. a b c d 图 4-6 令牌环的实现原理

  32. 4.3.3 toking RING • 当某个站(如A站)与发送信息时,它必须等到空令牌通过该站时将它截获,并将空令牌改成忙令牌,即01111110,紧跟着忙令牌,把数据帧发送到环上,如图4-6中的b所示。由于令牌是忙状态,所以其他各站都不能发送信息帧。

  33. 4.3.3 toking RING • 目的站会接收该帧,此时一面拷贝全部有关信息,一面继续转发该帧,发送的帧在环上循环一周后再回到发送站,由发送站将该帧从环上移去,同时将忙令牌改为空令牌发送环上。

  34. 4.3.3 toking RING • 使用令牌环的LAN中不会产生冲突。

  35. 4.3.3 toking RING • 在轻负载时,由于存在等待令牌的时间,效率较低。 • 在重负载时,对各节点公平,且效率高。 • 采用令牌环的局域网还可以对各节点设置不同的优先级,具有高优先级的节点可以先发送数据,比如某个节点需要传输实时性的数据,就可以申请高优先级。

  36. 4.3.4 toking BUS • 令牌总线访问控制是在物理总线上建立一个逻辑环。从物理连接上看,它是总线结构的局域网,但逻辑上,它是环型拓扑结构。

  37. 4.3.4 toking BUS • 连接到总线上的所有节点组成了一个逻辑环,每个节点被赋予一个顺序的逻辑位置。和令牌环一样,节点只有取得令牌才能发送帧,令牌在逻辑环上依次传递。在正常运行时,当某个节点发送完数据后,就要将令牌传送给下一个节点。

  38. 4.3.4 toking BUS • 在令牌总线中,总线上的站不能像CSMA/CD那样随机地访问总线,而只有令牌持有者才能访问总线。令牌的传递不是按站的物理顺序,而是按逻辑顺序。

  39. 图4-7 令牌总线

  40. 4.3.4 toking BUS • Token Bus的特点是:令牌总线适用于重负载的网络中,数据发送的延迟时间确定,适合实时性的数据传输等;令牌总线访问控制的复杂性高。

  41. 4.4 以太网 • 以太网最早是由 Xerox (施乐)公司创建的,在 1980 年由 DEC 、 Intel 和 Xerox 三家公司联合开发为一个标准。 • 包括标准以太网( 10Mbps )、快速以太网( 100Mbps )、千兆以太网( 1000 Mbps )和 10G 以太网。

  42. 4.4.1 以太网的分类 • 1.标准以太网 • 只有10Mbps,使用CSMA/CD,两种传输介质,双绞线和同轴电缆。

  43. 4.4.1 以太网的分类 • 10Base-T • 10Base-5 • 10Base-2

  44. 4.4.1 以太网的分类 图4-10 10Base-T网

  45. 4.4.1 以太网的分类 • 组网规则: • ①各站点须通过HUB入网; • ②站点与HUB之间的最大距离为100m; • ③扩展网络时,最多用4个HUB,HUB间距最大不超过100m。

  46. 4.4.1 以太网的分类 • 2.快速以太网(Fast Ethernet) • 1993年10月,Grand Junction公司推出了世界上第一台快速以太网集线器Fastch10/100和网络接口卡FastNIC100。

  47. 4.4.1 以太网的分类 • 2.快速以太网(Fast Ethernet) • 100BASE-TX:是一种使用5类数据级无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。 • 100BASE-FX:是一种使用光缆的快速以太网技术。

  48. 4.4.1 以太网的分类