计算机网络技术与应用第3章.ppt

第 3 章 计算机局域网计算机局域网 本章内容 局域网的基本概念 局域网组网技术与方法 交换式局域网 典型局域网组网案例 广域网基本概念 3.13.1局域网概述局域网概述 1.1.局域网特点局域网特点 早期，人们将局域网的主要特点归纳为以下几点：早期，人们将局域网的主要特点归纳为以下几点： （1 1）局域网是一种数据通信网络；）局域网是一种数据通信网络； （2 2）连入局域网的数据通信设备是广义的，包括计）连入局域网的数据通信设备是广义的，包括计 算机、终端与各种外部设备；算机、终端与各种外部设备； （3 3）局域网覆盖一个小的地理范围，从一个办公室）局域网覆盖一个小的地理范围，从一个办公室 、一幢大楼到几千米范围。、一幢大楼到几千米范围。 2 2、局域网技术的变化局域网技术的变化 从局域网从局域网应应应应用的角度看，局域网的技用的角度看，局域网的技术术术术特点主要表特点主要表现现现现在以下在以下 几个方面：几个方面： （1 1）局域网覆盖有限的地理范）局域网覆盖有限的地理范围围围围， （2 2）局域网提供高数据）局域网提供高数据传输传输传输传输 速率（速率（10101000Mb/s1000Mb/s）、）、低低误误误误 码码码码率的高率的高质质质质量数据量数据传输环传输环传输环传输环 境；境； （3 3）局域网一般属于一个单位所有，易于建立、维护与扩展）局域网一般属于一个单位所有，易于建立、维护与扩展 ； （4 4）决定局域网特性的主要技术要素为网络拓扑、传输介质）决定局域网特性的主要技术要素为网络拓扑、传输介质 与介质访问控制方法；与介质访问控制方法； （5 5）从介质访问控制方法的角度，局域网可分为共享介质式）从介质访问控制方法的角度，局域网可分为共享介质式 局域网与交换式局域网两类。局域网与交换式局域网两类。 局域网将局限于一定地理范围内的计算机，服务器或打印机直局域网将局限于一定地理范围内的计算机，服务器或打印机直 接连接起来的网络，被广泛应用于各个领域。接连接起来的网络，被广泛应用于各个领域。 共享的资源包括信息资源、传输线路资源及设备资源。共享的资源包括信息资源、传输线路资源及设备资源。 组建局域网的另一个目的是能够使得在局域网上的计算机及局组建局域网的另一个目的是能够使得在局域网上的计算机及局 域网提供的共享资源与外界隔离，对外部计算机访问内部资源域网提供的共享资源与外界隔离，对外部计算机访问内部资源 设置一定的访问权限。设置一定的访问权限。 3.13.1局域网概述局域网概述 局域网组成包括硬件部分和软件部分。局域网组成包括硬件部分和软件部分。 资源硬件包括服务器、工作站及各种共享的外围设备，如打印资源硬件包括服务器、工作站及各种共享的外围设备，如打印 机、传真机等，通信硬件主要包括通信线路和网卡、集线器、机、传真机等，通信硬件主要包括通信线路和网卡、集线器、 交换机、路由器、无线交换机、路由器、无线APAP等通信设备。等通信设备。 3.13.1局域网概述局域网概述 .1局域网的组成局域网的组成 局域网软件包括网络操作系统和通信协议。局域网软件包括网络操作系统和通信协议。 网络操作系统：负责管理用户对不同资源的访问、实现系统资网络操作系统：负责管理用户对不同资源的访问、实现系统资 源共享的应用软件，是最主要的网络软件。源共享的应用软件，是最主要的网络软件。 网络操作系统很多，共同特点，又各具特色，根据实际应用目网络操作系统很多，共同特点，又各具特色，根据实际应用目 的、应用情况及网络使用者水平等，结合网络操作系统优缺点的、应用情况及网络使用者水平等，结合网络操作系统优缺点 选择合适的。选择合适的。 通信协议：负责计算机之间互通信息的共同语言。通信协议：负责计算机之间互通信息的共同语言。 常用的三种协议：常用的三种协议：TCP/IPTCP/IP、NetBEUINetBEUI和和IPX/SPXIPX/SPX。 3.13.1局域网概述局域网概述 .1局域网的组成局域网的组成 .2局域网的分类局域网的分类 3.13.1局域网概述局域网概述 按照网络计算机之间的关系，局域网可划分为对等网和客户按照网络计算机之间的关系，局域网可划分为对等网和客户- - 服务器网络。服务器网络。 按照应用角度，局域网可划分为家庭网、企业网等。按照应用角度，局域网可划分为家庭网、企业网等。 按照技术规范，局域网可划分为以太网按照技术规范，局域网可划分为以太网(Ethernet)(Ethernet)、令牌环、令牌环 网网(Token (Token Ring)Ring)、令牌总线、令牌总线(Token (Token Bus)Bus)和光纤分布式数据接和光纤分布式数据接 口口FDDI(FiberFDDI(Fiber Distributed Data Interface) Distributed Data Interface)。 按照介质访问控制方法，局域网可划分共享式局域网与交换按照介质访问控制方法，局域网可划分共享式局域网与交换 式局域网。式局域网。 .2局域网的分类局域网的分类 3.13.1局域网概述局域网概述 (1)(1)对等网对等网: :没有专门的计算机充当服务器，通常没有管理员没有专门的计算机充当服务器，通常没有管理员 负责维护网络，每台计算机的用户自己决定共享数据，安全负责维护网络，每台计算机的用户自己决定共享数据，安全 性也由本机管理，每台计算机都是一种平等关系。性也由本机管理，每台计算机都是一种平等关系。 (2)(2)客户客户- -服务器网络：网络规模的扩大的要求，网络中配置服务器网络：网络规模的扩大的要求，网络中配置 专用的、高配的、经过优化过的计算机充当服务器，处理来专用的、高配的、经过优化过的计算机充当服务器，处理来 自于客户机的请求。可以配置多台服务器来均衡负载。已经自于客户机的请求。可以配置多台服务器来均衡负载。已经 成为组网的标准模型，同时方便对客户机进行管理和控制。成为组网的标准模型，同时方便对客户机进行管理和控制。 1.1.对等网和客户机对等网和客户机- -服务器网络服务器网络 .2局域网的分类局域网的分类 3.13.1局域网概述局域网概述 (1)(1)家庭网：又称为宿舍网，一般是对等网，组网目的是共享家庭网：又称为宿舍网，一般是对等网，组网目的是共享 ，传递数据或共享，传递数据或共享InternetInternet。家庭网络业务处于萌芽状态，。家庭网络业务处于萌芽状态， 尚未形成统一规范与业务模型，正在向基于宽带的综合业务尚未形成统一规范与业务模型，正在向基于宽带的综合业务 转型，以提供合适、易用、方便、快捷的综合业务。转型，以提供合适、易用、方便、快捷的综合业务。 (2)(2)企业网：又称为校园网，一方面覆盖整个园区范围内的通企业网：又称为校园网，一方面覆盖整个园区范围内的通 信资源、计算资源、存储资源和信息资源共享，如语音、视信资源、计算资源、存储资源和信息资源共享，如语音、视 频、监控、电子商务、频、监控、电子商务、WWWWWW浏览、浏览、FTPFTP下载和下载和InternetInternet接入等接入等 业务。另一方面限定外部用户和内部用户的访问。业务。另一方面限定外部用户和内部用户的访问。 2.2.家庭网和企业网家庭网和企业网 .3局域网的关键技术局域网的关键技术 3.13.1局域网概述局域网概述 1.1.拓扑结构拓扑结构 由于局域网的地理覆盖范围是覆盖一个企业、学校、办公楼由于局域网的地理覆盖范围是覆盖一个企业、学校、办公楼 等，从基本通信机制上选择了与广域网完全不同的方式，从等，从基本通信机制上选择了与广域网完全不同的方式，从 存储转发方式改变为共享介质方式与交换方式。存储转发方式改变为共享介质方式与交换方式。 采用星型、树型等结构，实际应用中通常采用多种拓扑结构采用星型、树型等结构，实际应用中通常采用多种拓扑结构 混合的形式。混合的形式。 .3局域网的关键技术局域网的关键技术 3.13.1局域网概述局域网概述 2.2.传输介质及介质访问控制方法传输介质及介质访问控制方法 目前局域网的传输介质主要采用双绞线与光纤。目前局域网的传输介质主要采用双绞线与光纤。 光纤特点是传输距离远、速度快，但价格高，主要用在主干光纤特点是传输距离远、速度快，但价格高，主要用在主干 线路，其他线路上使用双绞线。线路，其他线路上使用双绞线。 传统的局域网采用传统的局域网采用“共享介质共享介质”的工作方式，为了实现对多的工作方式，为了实现对多 结点共享介质发送和接收数据的控制，提出结点共享介质发送和接收数据的控制，提出“介质访问控制介质访问控制 方法方法”。 目前广泛采用的介质访问控制方法有三种：以太网技术中带目前广泛采用的介质访问控制方法有三种：以太网技术中带 有冲突检测的载波侦听多路访问有冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)(CSMA/CD)方法、令牌总线方方法、令牌总线方 法和令牌环方法。法和令牌环方法。 .3局域网的关键技术局域网的关键技术 3.13.1局域网概述局域网概述 2.2.传输介质及介质访问控制方法传输介质及介质访问控制方法 (1)CSMA/CD(1)CSMA/CD方法的工作过程方法的工作过程 以太网中，一个结点把发送的数据以以太网中，一个结点把发送的数据以“广播广播”的方式发送到的方式发送到 公共总线上，总线上其他结点都能收到数据信号，每个结点公共总线上，总线上其他结点都能收到数据信号，每个结点 都可以利用总线发送数据，网络没有控制中心，冲突不可避都可以利用总线发送数据，网络没有控制中心，冲突不可避 免。每个结点利用总线发送数据时，先要侦听总线的忙闲状免。每个结点利用总线发送数据时，先要侦听总线的忙闲状 态。如果总线有数据信号传输，则总线处于忙状态；如果没态。如果总线有数据信号传输，则总线处于忙状态；如果没 有数据信号传输，则处于空闲状态，可以发送信号。同时刻有数据信号传输，则处于空闲状态，可以发送信号。同时刻 发送数据信号也存在冲突，因此在发送时需进行冲突检测。发送数据信号也存在冲突，因此在发送时需进行冲突检测。 .3局域网的关键技术局域网的关键技术 3.13.1局域网概述局域网概述 2.2.传输介质及介质访问控制方法传输介质及介质访问控制方法 冲突检测：发送结点在发送数据的同时，将它发送的信号波冲突检测：发送结点在发送数据的同时，将它发送的信号波 形与从总线上接收到的信号波形进行比较。如果总线上同时形与从总线上接收到的信号波形进行比较。如果总线上同时 有多个信号时，则它们叠加后的信号波形不等于任何结点发有多个信号时，则它们叠加后的信号波形不等于任何结点发 送的信号波形。当发现信号不一致后，表示有信号发送冲突送的信号波形。当发现信号不一致后，表示有信号发送冲突 ，选择随机延迟后重发。如果没有其他信号则正常发送。，选择随机延迟后重发。如果没有其他信号则正常发送。 此方法可以有效控制多结点对多总线的共享访问，方法简单此方法可以有效控制多结点对多总线的共享访问，方法简单 容易实现。容易实现。 图3-1 CSMA/CD工作过程 .3局域网的关键技术局域网的关键技术 3.13.1局域网概述局域网概述 2.2.传输介质及介质访问控制方法传输介质及介质访问控制方法 (2)(2)令牌总线方法的工作过程令牌总线方法的工作过程 令牌总线是一种在总线型拓扑结构中利用令牌作为控制点访令牌总线是一种在总线型拓扑结构中利用令牌作为控制点访 问公共传输介质的控制方法。结点只有在获得令牌后才能使问公共传输介质的控制方法。结点只有在获得令牌后才能使 用共享总线去发送数据。令牌是一种特殊结构的控制帧，用用共享总线去发送数据。令牌是一种特殊结构的控制帧，用 来控制结点对总线的访问权。来控制结点对总线的访问权。 稳态操作是指网络已完成初始化后，各结点进入正常传递令稳态操作是指网络已完成初始化后，各结点进入正常传递令 牌与数据，并且没有结点要加入或撤出，没有发生令牌丢失牌与数据，并且没有结点要加入或撤出，没有发生令牌丢失 或网络故障的正常工作状态。或网络故障的正常工作状态。 .3局域网的关键技术局域网的关键技术 3.13.1局域网概述局域网概述 2.2.传输介质及介质访问控制方法传输介质及介质访问控制方法 每个结点有本站地址每个结点有本站地址(TS),(TS),并知道上一结点地址并知道上一结点地址(PS)(PS)与下一结与下一结 点地址点地址(NS).(NS).令牌传递规定由高地址向低地址，最后由最低地令牌传递规定由高地址向低地址，最后由最低地 址向最高地址依次循环传递，从而在一个物理总线上形成一址向最高地址依次循环传递，从而在一个物理总线上形成一 个逻辑环。令牌环中令牌传递顺序与结点在总线上的物理位个逻辑环。令牌环中令牌传递顺序与结点在总线上的物理位 置无关。令牌总线网在物理上是总线网，逻辑上是环网。令置无关。令牌总线网在物理上是总线网，逻辑上是环网。令 牌帧含有一个目的地址，接收到令牌帧的结点可以在令牌持牌帧含有一个目的地址，接收到令牌帧的结点可以在令牌持 有最大时间内发送一个或多个帧。在以下三种情况下，令牌有最大时间内发送一个或多个帧。在以下三种情况下，令牌 持有结点必须交出令牌：持有结点必须交出令牌： A.A.该结点没有数据帧等待发送该结点没有数据帧等待发送 B.B.该结点已发送所有待发送的数据帧该结点已发送所有待发送的数据帧 C.C.到达该结点令牌持有的最大时间到达该结点令牌持有的最大时间 图3-2 Token Bus工作过程 .3局域网的关键技术局域网的关键技术 3.13.1局域网概述局域网概述 2.2.传输介质及介质访问控制方法传输介质及介质访问控制方法 (3)(3)令牌环方法的工作过程令牌环方法的工作过程 令牌环中的结点通过令牌环接口连接成物理环形，令牌是一令牌环中的结点通过令牌环接口连接成物理环形，令牌是一 种特殊的种特殊的MACMAC控制帧，令牌帧中有一位标志令牌的忙闲。当令控制帧，令牌帧中有一位标志令牌的忙闲。当令 牌正常工作时，令牌总是沿着物理环单向逐站传送，传送顺牌正常工作时，令牌总是沿着物理环单向逐站传送，传送顺 序与结点在环中排列的顺序相同。序与结点在环中排列的顺序相同。 .3局域网的关键技术局域网的关键技术 3.13.1局域网概述局域网概述 2.2.传输介质及介质访问控制方法传输介质及介质访问控制方法 如果结点如果结点A A有数据帧要发送，它必须等待空闲令牌的到来，当有数据帧要发送，它必须等待空闲令牌的到来，当 结点结点A A获得空闲令牌后，它将令牌标志位由获得空闲令牌后，它将令牌标志位由”闲闲“变为变为”忙忙“ ，然后传输数据帧，结点，然后传输数据帧，结点B B、C C、D D依次接收到数据帧，如该数依次接收到数据帧，如该数 据帧的目的地址是据帧的目的地址是C C，则，则C C结点在正确接收该数据帧后，在帧结点在正确接收该数据帧后，在帧 中标志处帧已被正确接收和复制。当中标志处帧已被正确接收和复制。当A A结点重新接收到自己发结点重新接收到自己发 出的，并已被目的结点正确接收的数据帧时，它将收回已发出的，并已被目的结点正确接收的数据帧时，它将收回已发 送的数据帧，并将忙令牌改成空闲令牌，在讲空闲令牌想它送的数据帧，并将忙令牌改成空闲令牌，在讲空闲令牌想它 的下一个结点传送。的下一个结点传送。 图3-3 令牌环工作过程 .3局域网的关键技术局域网的关键技术 3.13.1局域网概述局域网概述 2.2.传输介质及介质访问控制方法传输介质及介质访问控制方法 令牌环控制方式特点：环中结点访问延迟确定，适用于重负令牌环控制方式特点：环中结点访问延迟确定，适用于重负 载环境，支持优先级服务。缺点是令牌维护复杂，实现较困载环境，支持优先级服务。缺点是令牌维护复杂，实现较困 难。难。 带有冲突检测的载波侦听多路访问（带有冲突检测的载波侦听多路访问（CSMACSMACDCD） 方法。方法。 令牌总线（令牌总线（Token BusToken Bus）方法。方法。 令牌环（令牌环（Token RingToken Ring）方法。方法。 CSMA/CDCSMA/CD的发送流程可以的发送流程可以 简单地概括为四点：先听简单地概括为四点：先听 后发，边听边发，冲突停后发，边听边发，冲突停 止，随机延迟后重发。止，随机延迟后重发。 在采用在采用Token BusToken Bus方法的局方法的局 域网中，任何一个结点只域网中，任何一个结点只 有在取得令牌后才能使用有在取得令牌后才能使用 共享总线去发送数据。共享总线去发送数据。 当环正常工作时，令牌总是当环正常工作时，令牌总是 沿着物理环单向逐站传送，沿着物理环单向逐站传送， 传送顺序与结点在环中排列传送顺序与结点在环中排列 的顺序相同。的顺序相同。 .4局域网通信协议局域网通信协议 3.13.1局域网概述局域网概述 1.1.TCP/IPTCP/IP协议协议 TCP/IPTCP/IP协议时目前常用的一种通信协议，几乎所有厂商都支协议时目前常用的一种通信协议，几乎所有厂商都支 持它，具有很强的灵活性，支持任意规模的网络，如果要建持它，具有很强的灵活性，支持任意规模的网络，如果要建 立局域网，或与立局域网，或与InternetInternet互连，则需要互连，则需要TCP/IPTCP/IP协议。协议。 IPIP地址：地址：IPv4IPv4，3232位二进制，常用点分十进制表示。位二进制，常用点分十进制表示。 共分共分5 5类地址，不同用途。类地址，不同用途。 IPv4IPv4地址危机，解决方法地址危机，解决方法IPv6IPv6，128128位二进制，点分位二进制，点分1616进制进制 .4局域网通信协议局域网通信协议 3.13.1局域网概述局域网概述 1.1.TCP/IPTCP/IP协议协议 IPv6IPv6的优点：的优点： (1)(1)明显扩大了地址空间。明显扩大了地址空间。 (2)(2)提高了网络整体的吞吐量。提高了网络整体的吞吐量。 (3)(3)使用整个服务质量得到了很大的改善。使用整个服务质量得到了很大的改善。 (4)(4)安全性有个更好的保证。安全性有个更好的保证。 (5)(5)支持即插即用和移动性。支持即插即用和移动性。 (6)(6)更好地实现多播功能。更好地实现多播功能。 .4局域网通信协议局域网通信协议 3.13.1局域网概述局域网概述 1.1.TCP/IPTCP/IP协议协议 子网掩码：子网掩码：3232位地址。它的两个功能：位地址。它的两个功能： (1)(1)区分区分IPIP地址中的网络部分和主机部分地址中的网络部分和主机部分. . (2)(2)将网络分割为若干子网。将网络分割为若干子网。 如何判断两台机器是否在同一个网络：用子网掩码同目的主如何判断两台机器是否在同一个网络：用子网掩码同目的主 机的机的IPIP地址和自身的地址和自身的IPIP地址分别进行逻辑与运算，屏蔽掉主地址分别进行逻辑与运算，屏蔽掉主 机机IDID部分，得到对应的网络部分，得到对应的网络IDID。然后将目的主机的网络。然后将目的主机的网络IDID与与 自身的网络自身的网络IDID进行比较，看是否相同，若相同，则属于同一进行比较，看是否相同，若相同，则属于同一 个网络，可直接互通，否则不属于同一个网络，需通过网关个网络，可直接互通，否则不属于同一个网络，需通过网关 才能通信。才能通信。 .4局域网通信协议局域网通信协议 3.13.1局域网概述局域网概述 1.1.TCP/IPTCP/IP协议协议 例如，例如，A A类地址，类地址，66与默认的子网掩码与默认的子网掩码 按位进行按位进行”与与“运算，结果是运算，结果是，则它所属网络，则它所属网络IDID为为 11.11.对于两个对于两个C C类地址类地址和和与默认的与默认的 子网掩码子网掩码分别按位进行与运算，结果分别为分别按位进行与运算，结果分别为 和和,,那么它们不属于同一个网段那么它们不属于同一个网段 上。上。 此外。此外。3232位位IPIP地址中的网络地址中的网络IDID是有限的，要想扩充则可采用是有限的，要想扩充则可采用 划分子网的技术。划分子网的技术。”子网划分子网划分“是把一个单个的网络分为若是把一个单个的网络分为若 干较小的网络。将主机地址部分划分出一定位数作为网络地干较小的网络。将主机地址部分划分出一定位数作为网络地 址，剩余的位数作为主机地址。结构为：址，剩余的位数作为主机地址。结构为： 网络标识网络标识 子网标识子网标识 主机标识主机标识 .4局域网通信协议局域网通信协议 3.13.1局域网概述局域网概述 1.1.TCP/IPTCP/IP协议协议 例如，例如，是一个是一个B B类网络，将主机标识的第一个字类网络，将主机标识的第一个字 节用于子网标识，则可构成节用于子网标识，则可构成2(8)=2562(8)=256个子网，即一个个子网，即一个B B类地类地 址可分成了址可分成了256256个个C C类的子网，但是其中每个子网要占一个子类的子网，但是其中每个子网要占一个子 网地址和子网广播地址，所以每个子网有网地址和子网广播地址，所以每个子网有2(8)-2=2542(8)-2=254台主机台主机 .4局域网通信协议局域网通信协议 3.13.1局域网概述局域网概述 1.1.TCP/IPTCP/IP协议协议 公有地址：公有地址：( (也称公网地址也称公网地址) )由由InternetInternet地址管理机构统一管地址管理机构统一管 理并分配给注册用户，是广域网范畴内的主机标识，持有公理并分配给注册用户，是广域网范畴内的主机标识，持有公 有地址的主机接入有地址的主机接入InternetInternet后能够直接与其他用户进行数据后能够直接与其他用户进行数据 通信。通信。 私有地址：私有地址：( (也称专网地址也称专网地址) )属于非注册地址，是局域网范畴属于非注册地址，是局域网范畴 内的主机标识，专门为组织机构内部使用，持有私有地址的内的主机标识，专门为组织机构内部使用，持有私有地址的 主机不能直接通过主机不能直接通过InternetInternet与机构外的用户主机进行通信。与机构外的用户主机进行通信。 A A类类 /8 -55/8 -55 B B类类 /12 -55/12 -55 C C类类 /16 -55/16 -55 .4局域网通信协议局域网通信协议 3.13.1局域网概述局域网概述 1.1.TCP/IPTCP/IP协议协议 任何机构内部都可以使用私有地址空间，将这些私有地址分任何机构内部都可以使用私有地址空间，将这些私有地址分 配给内部网络上的主机，只要保证网络内部唯一性即可。可配给内部网络上的主机，只要保证网络内部唯一性即可。可 在多个机构内部重复使用，可以缓解在多个机构内部重复使用，可以缓解IPIP地址危机。地址危机。 为了实现与其他外部网络的数据通信，持私有地址的主机需为了实现与其他外部网络的数据通信，持私有地址的主机需 首先将私有地址转换成公有地址首先将私有地址转换成公有地址- -通过网络地址转换协议通过网络地址转换协议 ( (NAT,NetworkNAT,Network Address Translation) Address Translation)实现。实现。 .4局域网通信协议局域网通信协议 3.13.1局域网概述局域网概述 1.1.TCP/IPTCP/IP协议协议 默认网关：一个较大规模的网络通常由若干小型局域网组成默认网关：一个较大规模的网络通常由若干小型局域网组成 ，每个局域网要有一个进出口，就是网关。，每个局域网要有一个进出口，就是网关。 如果一台主机要访问本地网络之外的另一台主机或设备，需如果一台主机要访问本地网络之外的另一台主机或设备，需 要为其设置一个默认网关，默认网关是一台主机不在其本地要为其设置一个默认网关，默认网关是一台主机不在其本地 网络的网络的IPIP地址发送请求的地方。地址发送请求的地方。 网关又称为网间连接器、协议转换器，可用于连接广域网和网关又称为网间连接器、协议转换器，可用于连接广域网和 局域网。局域网。 .4局域网通信协议局域网通信协议 3.13.1局域网概述局域网概述 1.1.TCP/IPTCP/IP协议协议 DNSDNS服务器：域名管理系统。服务器：域名管理系统。 作用是将网络域名转换成对应的作用是将网络域名转换成对应的IPIP地址，采用逐级搜索的方地址，采用逐级搜索的方 法。法。 举例：举例：-- .4局域网通信协议局域网通信协议 3.13.1局域网概述局域网概述 2.2.NetBEUINetBEUI协议协议 NetBEUINetBEUI是微软公司的一种通信协议，称为是微软公司的一种通信协议，称为windowswindows系统的默系统的默 认协议，占内存小，不需要任何配置，有较高的传输速率，认协议，占内存小，不需要任何配置，有较高的传输速率， 通常用在单个网段的小型网络。通常用在单个网段的小型网络。 构建对等网可以选择该协议。构建对等网可以选择该协议。 .4局域网通信协议局域网通信协议 3.13.1局域网概述局域网概述 3.3.IPX/SPXIPX/SPX协议协议 IPX/SPXIPX/SPX协议是协议是NovellNovell公司的通信协议集，具有强大的路由公司的通信协议集，具有强大的路由 功能，适合于大型网络，但如果不是在功能，适合于大型网络，但如果不是在NovellNovell网络环境中，网络环境中， 一般不使用该协议。一般不使用该协议。 .1无线局域网特点无线局域网特点 3.23.2无线局域网无线局域网 无线局域网技术不受通信范围限制，最大传输范围几千千米无线局域网技术不受通信范围限制，最大传输范围几千千米 。有线局域网中，两个站点使用铜缆时被限制在。有线局域网中，两个站点使用铜缆时被限制在500500米内，米内， 单模光纤最多单模光纤最多30003000米，无线局域网中两个站点的距离目前可米，无线局域网中两个站点的距离目前可 以达到以达到5050千米，距离数千米的建筑物中的网络可以集成为同千米，距离数千米的建筑物中的网络可以集成为同 一个局域网。一个局域网。 (1)(1)安装便捷安装便捷 (2)(2)接入灵活接入灵活 (3)(3)易于扩展易于扩展 .2无线局域的传输介质无线局域的传输介质 3.23.2无线局域网无线局域网 (1)(1)红外线红外线 无线局域网采用小于无线局域网采用小于1um1um波长的红外线作为传输介质，有较波长的红外线作为传输介质，有较 强的方向性，容易受到环境影响，发射功率较高。红外局域强的方向性，容易受到环境影响，发射功率较高。红外局域 网是目前网是目前”100M100M以上，性能价格比较高的网络以上，性能价格比较高的网络“唯一可行的唯一可行的 选择。选择。 (2)(2)无线电波无线电波 由于无线电波的覆盖范围较广、抗干扰能力强、通信较安全由于无线电波的覆盖范围较广、抗干扰能力强、通信较安全 ，所以应用最多。，所以应用最多。 .3无线局域网的拓扑结构无线局域网的拓扑结构 3.23.2无线局域网无线局域网 (1)(1)无中心拓扑无中心拓扑 要求网络中任意两个站点均可直接通信，一般使用公用广播要求网络中任意两个站点均可直接通信，一般使用公用广播 信道，各站点都可以竞争公用信道，而信道接入控制协议采信道，各站点都可以竞争公用信道，而信道接入控制协议采 用用CSMACSMA类型协议。类型协议。 优点：网络抗毁性好，建网容易且费用低。优点：网络抗毁性好，建网容易且费用低。 缺点：网络中用户数缺点：网络中用户数( (站点数站点数) )过多，信道竞争成为限制网络过多，信道竞争成为限制网络 性能的要害。性能的要害。 .3无线局域网的拓扑结构无线局域网的拓扑结构 3.23.2无线局域网无线局域网 （2 2）有中心拓扑）有中心拓扑 此类网络中，要求一个无线站点充当中心站，所有站点对网此类网络中，要求一个无线站点充当中心站，所有站点对网 络的访问均由其控制。络的访问均由其控制。 优点：当网络业务量大时，网络吞吐性能及网络时延性能的优点：当网络业务量大时，网络吞吐性能及网络时延性能的 恶化并不剧烈，网络中心点布局受环境限制小。恶化并不剧烈，网络中心点布局受环境限制小。 缺点：抗毁性小，中心站点的故障易导致网络瘫痪，中心点缺点：抗毁性小，中心站点的故障易导致网络瘫痪，中心点 的引入增加了网络成本。的引入增加了网络成本。 在实际应用中，无线局域网与有线主干网结合起来。在实际应用中，无线局域网与有线主干网结合起来。 .4无线局域网的设备无线局域网的设备 3.23.2无线局域网无线局域网 1.1.无线接入点无线接入点(AP)(AP) 无线访问点，是大多数无线网络的中心设备，它是一种提供无线访问点，是大多数无线网络的中心设备，它是一种提供 无线数据传输功能的集线器，它在无线局域网和有线网络之无线数据传输功能的集线器，它在无线局域网和有线网络之 间接收、缓冲存储和传输数据，以支持一组无线用户设备。间接收、缓冲存储和传输数据，以支持一组无线用户设备。 通常是通过一根标准以太网线连接到有线主干线上，并通过通常是通过一根标准以太网线连接到有线主干线上，并通过 内置或外接天线与无线设备进行通信。内置或外接天线与无线设备进行通信。 2.2.无线网卡无线网卡 在无线局域网的信号覆盖下，通过无线连接网络上网而是用在无线局域网的信号覆盖下，通过无线连接网络上网而是用 的无线终端设备。采用无线方式进行数据传输，接口类型的无线终端设备。采用无线方式进行数据传输，接口类型 PCIPCI、USBUSB、Mini-PCMini-PC等类型。等类型。 .4无线局域网的设备无线局域网的设备 3.23.2无线局域网无线局域网 3.3.无线路由器无线路由器 是一组带路由功能的无线接入点，在家庭及小企业中经常用是一组带路由功能的无线接入点，在家庭及小企业中经常用 到。包含一个若干端口的交换机，可以连接若干台是用有线到。包含一个若干端口的交换机，可以连接若干台是用有线 网卡的计算机，实现有线和无线网络的梳理过渡。支持网卡的计算机，实现有线和无线网络的梳理过渡。支持DHCPDHCP 、防火墙、支持、防火墙、支持WEP/WPAWEP/WPA加密等。提供路由器的部分功能，加密等。提供路由器的部分功能， 如网络地址转换如网络地址转换(NAT)(NAT)、跨网段无线传输等。、跨网段无线传输等。 4.4.无线天线无线天线 作用相当于一个信号放大器，解决无线网络传输中因传输距作用相当于一个信号放大器，解决无线网络传输中因传输距 离、环境影响等造成的信号衰减，起到增强信号强度的目的离、环境影响等造成的信号衰减，起到增强信号强度的目的 。 .5无线局域网技术无线局域网技术 3.23.2无线局域网无线局域网 目前比较流行的有目前比较流行的有802.11802.11标准、蓝牙标准、标准、蓝牙标准、HomeRFHomeRF标准及标准及3G3G 标准。标准。 1.802.111.802.11标准标准 IEEE802.11IEEE802.11无线局域网标准的指定是无线网络技术的一个里无线局域网标准的指定是无线网络技术的一个里 程碑，目前常用的协议，使得不同厂商的无线产品得以互连程碑，目前常用的协议，使得不同厂商的无线产品得以互连 ，单芯片降低无线网络造价。，单芯片降低无线网络造价。 其速度仅为其速度仅为2Mbps2Mbps，后继退出，后继退出802.11a802.11a和和802.11b802.11b标准。标准。 .5无线局域网技术无线局域网技术 3.23.2无线局域网无线局域网 2.2.蓝牙标准蓝牙标准 IEEE IEEE 802.15802.15标准，是一种很先进的大容量、近距离、无线标准，是一种很先进的大容量、近距离、无线 数字通信的技术标准，目标是实现最高数据传输速度数字通信的技术标准，目标是实现最高数据传输速度1Mbps(1Mbps( 有效传输速率为有效传输速率为721kbps),721kbps),最大传输距离为最大传输距离为10CM-10M10CM-10M，增大，增大 发射功率后为发射功率后为100M100M，良好的移动性，成本低，体积小。，良好的移动性，成本低，体积小。 3.3.家庭网络的家庭网络的HomeRFHomeRF标准标准 家庭使用，是家庭使用，是IEEE IEEE 802.11802.11与数字无绳电话标准的结合，旨与数字无绳电话标准的结合，旨 在降低语音数据成本。速度为在降低语音数据成本。速度为12Mbps.12Mbps. .5无线局域网技术无线局域网技术 3.23.2无线局域网无线局域网 4.3G4.3G技术技术 3 3 rdrd Generation: Generation:第三代数字通信。第三代数字通信。 第一代只能进行语音通信。第一代只能进行语音通信。 第二代增加了接收数据的功能，如接收电子邮件和网页。第二代增加了接收数据的功能，如接收电子邮件和网页。 第三代传输声音和数据的速度较前两代有较大提升，处理图第三代传输声音和数据的速度较前两代有较大提升，处理图 像、音乐、视频流等多媒体形式，提供包括网络浏览、电话像、音乐、视频流等多媒体形式，提供包括网络浏览、电话 会议、电子商务等多种信息服务。会议、电子商务等多种信息服务。 3.33.3 以太网技术以太网技术 以太网(Ethernet)是一种计算机局域网组网技术，美国 IEEE 802 委员会制定了局域网的一系列标准，包括遵循 IEEE 802.3标准的以太网，遵循IEEE 802.5标准的令牌 环网，遵循IEEE 802.8的FDDI(双环结构的光纤介质的 100Mbps高速局域网)。 以太网是使用最普遍的局域网技术，主要原因: 1.以太网简单方便的连接结构，任何一个结点进入或离 开网络都不会对网络中的其它结点的正常工作产生影响 2.以太网交换机的出现，拥有独立的信道，不必与其他 计算机共享通信线路，解决数据冲突问题。 3.33.3 以太网特点以太网特点 .1 以太网技术以太网技术 以太网使用CSMA/CD介质访问控制方式，在数据链路 层传输的是帧，物理层拓扑结构可以为总线型、星型和 树型结构，但其逻辑上却都是总线型结构。例如10Base- T、100Base-T等，虽然用双绞线连接时在外表上看是星 型结构，但连接双绞线的Hub内部仍然是总线型结构，只 是连接每个计算机的传输介质变长了，这种以太网称为 共享式以太网。采用交换机的以太网称为交换式以太网 ，它们具有不同的性质。 3.33.3 以太网特点以太网特点 .1 以太网技术以太网技术 以太网结构简单、易于实现，技术相对成熟，网络连接 设备的成本越来越低，不同类型的以太网可以很好的兼 容在一起，扩展性也较好，作为局域网、校园网和企业 网的首选。 .2典型以太网典型以太网 按照传输速率可以把以 按照传输速率可以把以 太网分为太网分为10M10M、l00Ml00M、 1000M1000M以太网。以太网。 类型10Base510Base210Base-T10Base- F 数据传 输速率 10Mb/s10Mb/s10Mb/s10Mb/s 传输介 质 基带同轴 电缆 基带同轴 电缆 非屏蔽双 绞线 光纤 拓扑结 构 总线总线星型星型 最大段 长 500m185m100m1000m以 上 表3-1 10M以太网各种类型的比较 3.43.4 局域网组网所需的设备局域网组网所需的设备 .1 局域网组网技术局域网组网技术 1 1、网卡的选型、网卡的选型 网卡选型时必须注意以下几个问题：网卡选型时必须注意以下几个问题： 网卡速度要求是网卡速度要求是10Mbps10Mbps、100Mbps100Mbps还是还是1000Mbps1000Mbps。 网卡的端口类型。网卡的端口类型。 网卡所支持的总线类型。网卡所支持的总线类型。 网卡选型时可参照以下分类网卡选型时可参照以下分类 按照网卡支持的传输速率分类按照网卡支持的传输速率分类 按网卡所支持的传输介质类型分类按网卡所支持的传输介质类型分类 按网卡所支持的总线类型分类按网卡所支持的总线类型分类 集线器选型时必须注意以下几个问题：集线器选型时必须注意以下几个问题： 是普通集线器，还是堆叠式集线器。是普通集线器，还是堆叠式集线器。 是非智能集线器，还是智能集线器。是非智能集线器，还是智能集线器。 是否支持网管功能。是否支持网管功能。 端口数量是多少，端门支持哪几种接口类型。端口数量是多少，端门支持哪几种接口类型。 2 2、集线器的选型、集线器的选型 交换机选型时可参照以下分类交换机选型时可参照以下分类 ： 简单的简单的10Mbps10Mbps或或100Mbps100Mbps局域网交换机局域网交换机 。 10/100Mbps10/100Mbps或或100/1000Mbps100/1000Mbps自适应的局域网交换机自适应的局域网交换机 。 大型局域网交换机大型局域网交换机 。 支持虚支持虚拟拟拟拟局域网局域网( (VLANVLAN) )的局域网交换机的局域网交换机 。 3 3、交换机的选型、交换机的选型 .2局域网组网方法局域网组网方法 1 1、同轴电缆组网方法、同轴电缆组网方法 使用同轴电缆组建以太网主要有三种方式使用同轴电缆组建以太网主要有三种方式 : : 粗缆方式粗缆方式 细缆方式细缆方式 粗缆与细缆混用方式粗缆与细缆混用方式 2 2、双绞线组网方法、双绞线组网方法 基本的硬件设备基本的硬件设备 : : 带有带有RJ-45RJ-45接口的以太网卡、交换机（接口的以太网卡、交换机（SwitchSwitch）、）、5 5 类或超类或超5 5类非屏蔽双绞线、类非屏蔽双绞线、RJ-45RJ-45连接头。连接头。 图3-5 单一交换机以太网结构 图3-6 两个交换机级联结构 3 3、快速以太网组网方法快速以太网组网方法 基本的硬件设备基本的硬件设备 : : 100Mbps100Mbps以太网卡或以太网卡或100/1000Mbps100/1000Mbps以太网卡。以太网卡。 100Mbps100Mbps以太网交换机。以太网交换机。 3 3类类类类、5 5类类类类或超或超5 5类类类类双绞线或光缆。双绞线或光缆。 100Base-T100Base-T的网卡分三种，支持的网卡分三种，支持100Base-TX100Base-TX、100Base-T4100Base-T4 或或100Base-FX100Base-FX标标标标准的网卡。准的网卡。 100Base-TX100Base-TX使用五使用五类类类类非屏蔽双非屏蔽双绞线绞线绞线绞线 ，最大，最大长长长长度度100M.100M. 100Base-T4100Base-T4使用三使用三类类类类非屏蔽双非屏蔽双绞线绞线绞线绞线 ，最大，最大长长长长度度100M.100M. 100Base-FX100Base-FX使用多模光使用多模光纤纤纤纤，光，光纤纤纤纤最大常最大常苏苏苏苏450M.450M. 3 3、快速以太网组网方法快速以太网组网方法 快速以太网组网方法快速以太网组网方法: : 以交换式以交换式100BASE-T100BASE-T交换机为中心的快速以太网结构交换机为中心的快速以太网结构 ，与传统的以太网结构基本上是相同的。在组建，与传统的以太网结构基本上是相同的。在组建100BASE-100BASE- T T的快速以太网时，快速以太网一般是作为局域网的主干的快速以太网时，快速以太网一般是作为局域网的主干 部分。图部分。图3-73-7给出了典型的快速以太网组网方法示意图。给出了典型的快速以太网组网方法示意图。 图3-7 快速以太网组网方法 4 4、千兆以太网组网方法、千兆以太网组网方法 基本的硬件设备基本的硬件设备 : : 1000Mbps1000Mbps以太网交换机。以太网交换机。 100Mbps100Mbps以太网卡、以太网卡、1000Mbps1000Mbps以太网卡或以太网卡或 100/1000Mbps100/1000Mbps以太网卡。以太网卡。 双绞线或光缆。双绞线或光缆。 千兆以太网组网方法千兆以太网组网方法 在千兆以太网组网方法中，如何合理地分配网络带宽是在千兆以太网组网方法中，如何合理地分配网络带宽是 很重要的，需要根据网络的规模与布局，来选择合适的两很重要的，需要根据网络的规模与布局，来选择合适的两 级或三级网络结构。图级或三级网络结构。图3-83-8给出了典型的千兆以太网组网给出了典型的千兆以太网组网 方法示意图。方法示意图。 图3-8 千兆以太网组网示意图 3.53.5 交换式局域网交换式局域网 3.5.1 3.5.1 交换式局域网与虚拟局域网交换式局域网与虚拟局域网 1 1、交换式局域网基本结构、交换式局域网基本结构 图3-9 交换式以太网结构 图3-10 共享式网络 图3-11 交换式网络 2 2、局域网交换机的工作原理、局域网