第2章局域网基础

1、计算机网络基础2第二章第二章 局域网络基础局域网络基础本章重点本章重点局域网的特点及关键技术局域网的特点及关键技术以太网技术以太网技术局域网设备局域网设备计算机网络基础32.1 局域网(LAN)概述2.1.1局域网的基本概念局域网的基本概念LAN的特点的特点 覆盖范围小覆盖范围小房间、建筑物、园区范围房间、建筑物、园区范围 距离距离25km 高传输速率高传输速率10Mbps1000Mbps 低误码率低误码率10-8 10-10 采用总线、星形、环形拓扑采用总线、星形、环形拓扑 双绞线、同轴电缆、光纤双绞线、同轴电缆、光纤 为一个单位所拥有，自行建为一个单位所拥有，自行建设，不对外提供服务设，不

2、对外提供服务计算机网络基础42.1.2 局域网的三要素局域网的三要素l拓扑结构（逻辑、物理）拓扑结构（逻辑、物理）总线型总线型、星型星型、环型、树型、环型、树型l介质访问控制方法（介质访问控制方法（MAC）按协议实现信道共享按协议实现信道共享:CSMA/CD、Token-Ring、Token-busl传输介质传输介质计算机网络基础5LAN典型拓扑结构n总线型总线型: 所有结点都直接连接到共享信道所有结点都直接连接到共享信道n星型星型 : 所有结点都连接到中央结点所有结点都连接到中央结点n环型环型 : 结点通过点到点链路与相邻结点连接结点通过点到点链路与相邻结点连接BusStarRingABCC

3、ADCBABCAT计算机网络基础62.1.3 局域网中的介质访问控制方法 载波侦听多路访问载波侦听多路访问/ /冲突检测冲突检测(CSMA/CD)(CSMA/CD)C Carrier arrier S Sense ense M Multiple ultiple A Access/ccess/C Collision ollision D Detectetect 令牌传递令牌传递(Token Passing)(Token Passing)Token RingToken RingToken BusToken BusFDDI(FDDI(双环双环) )常见的有两种：常见的有两种：计算机网络基础7（1）C

4、SMA：载波监听多点访问 工作原理：发送前监听。每个站点在发送数据之前要监工作原理：发送前监听。每个站点在发送数据之前要监听信道上是否有数据在传送。若有，则此站不能发送，需听信道上是否有数据在传送。若有，则此站不能发送，需等待一段时间后重试。等待一段时间后重试。 载波监听策略：载波监听策略： 非坚持非坚持CSMA：一旦监听到信道忙，就不再监听；延迟：一旦监听到信道忙，就不再监听；延迟一个随机时间后再次监听。一个随机时间后再次监听。 坚持坚持CSMA：监听到信道忙时，仍继续监听，直到信道：监听到信道忙时，仍继续监听，直到信道空闲。空闲。 1-坚持坚持CSMA：一听到信道空闲就立即发送数据：一听到

5、信道空闲就立即发送数据 p-坚持坚持CSMA：听到信道空闲时，以概率：听到信道空闲时，以概率p发送数据（以发送数据（以概率概率1-p延迟一段时间后再发送）延迟一段时间后再发送）CSMA技术不能解决发送中出现的冲突现象。技术不能解决发送中出现的冲突现象。计算机网络基础8（2）CSMA/CD 带冲突检测的载波监听多点访问工作原理：发送前先监听信道是否空闲，若空闲工作原理：发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送数据。在发送时，边发边继续监听。若则立即发送数据。在发送时，边发边继续监听。若监听到冲突，则立即停止发送。等待一段随机时间监听到冲突，则立即停止发送。等待一段随机时间（称为退避）以后，再重

6、新尝试。（称为退避）以后，再重新尝试。CSMA/CD可归结为四句话：可归结为四句话：先听后发，边发边听，冲突停止，延时再发先听后发，边发边听，冲突停止，延时再发 。计算机网络基础9CSMA/CD的流程图媒体忙？媒体忙？发送帧发送帧碰撞？碰撞？发送完？发送完？发送发送JamJamN16?N16?YesYesNoNoNoNoYesYes发送成功发送成功YesYes发送失败发送失败NoNo延迟随机时间延迟随机时间NoNoYesYes发送帧发送帧碰撞次数碰撞次数N+N+计算机网络基础10(3) 令牌环（IEEE802.5）ABDC站点站点干线耦合器干线耦合器单向环单向环 拓扑结构：点到点链路连接，构成

7、闭合环拓扑结构：点到点链路连接，构成闭合环发送缓冲区发送缓冲区接收缓冲区接收缓冲区 接收接收发送发送线路线路驱动驱动线路线路接收接收控制器控制器DTE环路环路输入输入环路环路输出输出干线耦合器的结构干线耦合器的结构 传输媒体：光纤，速率传输媒体：光纤，速率4/16Mbps； 最多站点数：最多站点数：250， 信号采用曼彻斯特编码信号采用曼彻斯特编码TCU高层软件高层软件计算机网络基础11Token Ring/802.5的操作1）谁可以发送帧，是由一个沿着环旋转的称为）谁可以发送帧，是由一个沿着环旋转的称为“ 令牌令牌”（TOKEN）的特殊帧来控制的。）的特殊帧来控制的。只有只有拿到令牌的站可以

8、发送帧，而没有拿到令牌的拿到令牌的站可以发送帧，而没有拿到令牌的站只能等待。站只能等待。2）拿到令牌的站将令牌转变成访问控制头，后拿到令牌的站将令牌转变成访问控制头，后面加挂上自己的数据进行发送。面加挂上自己的数据进行发送。计算机网络基础123）数据帧通过任何一个站点数据帧通过任何一个站点(除源站点外除源站点外)时，该时，该站点都要把帧的目的地址和本站地址相比较：站点都要把帧的目的地址和本站地址相比较： a)如果地址相符合，则将帧拷贝到接收缓冲器，如果地址相符合，则将帧拷贝到接收缓冲器，供高层软件处理，同时将帧送回环中；供高层软件处理，同时将帧送回环中； b)如果地址不符合，则直接将帧送回环中

9、。如果地址不符合，则直接将帧送回环中。 4）数据循环一周后由发送站回收。数据循环一周后由发送站回收。即发送的帧在即发送的帧在环上循环一周后再回到发送站时，发送站将该帧环上循环一周后再回到发送站时，发送站将该帧从环上移去，从环上移去，同时再放一个空令牌到环上同时再放一个空令牌到环上，使其，使其余的站点能获得发送帧的许可权。余的站点能获得发送帧的许可权。计算机网络基础13Token Ring/802.5的操作举例ATATATDataCTDataCTDataCTDataCData（a）（b）（c）帧循环一圈后帧循环一圈后A将数据帧回收将数据帧回收并放出空令牌并放出空令牌A有数据要发有数据要发送，它抓

10、住空送，它抓住空令牌令牌A将令牌修改将令牌修改为数据帧，并为数据帧，并加挂数据加挂数据计算机网络基础14IEEE802.5的帧结构 起始、结束标志起始、结束标志 访问控制字段包括：访问控制字段包括：起始起始接入控制接入控制结束结束1B1B1B令牌帧令牌帧非令牌帧（信息帧非令牌帧（信息帧/控制帧）控制帧）起始起始 访问控制访问控制 帧控制帧控制目的地址目的地址源地址源地址数据数据FCS结束结束帧状态帧状态1112/62/6 04 1 1BP P P T M R R R优先级位优先级位 令牌位令牌位监督位监督位预约位预约位 优先级与预约及优先级限制位。优先级与预约及优先级限制位。 令牌位：帧类型标

11、识。令牌位：帧类型标识。0 - 令牌；令牌；1 - 信息信息/控制帧控制帧 监督位：防止无效帧在环路中无限循环。监督位：防止无效帧在环路中无限循环。计算机网络基础15实际结构星型环路ABCDE集线器集线器计算机网络基础16（4）令牌总线(IEEE 802.4) 特点：物理上是总线网，逻辑上是令牌网特点：物理上是总线网，逻辑上是令牌网物理层：传输媒体为物理层：传输媒体为75 宽带同轴电缆，数据宽带同轴电缆，数据速率为速率为1Mb/s、5Mb/s或或10Mb/s；传输机制为以太网和令牌环的结合：传输机制为以太网和令牌环的结合： 物理传输采用广播方式；物理传输采用广播方式； 介质访问控制采用令牌方式

12、。介质访问控制采用令牌方式。计算机网络基础17MAC子层的地址IEEE802标准为每个标准为每个DTE规定了一个规定了一个48位的全局地址位的全局地址，它是站点的全球唯一的标识符，与其物理位置，它是站点的全球唯一的标识符，与其物理位置无关。无关。MAC地址（物理地址）地址（物理地址）MAC地址为地址为6Byte（48位）。位）。MAC地址的前地址的前3个字节（高个字节（高24位）由位）由IEEE统一分配统一分配给厂商，低给厂商，低24位由厂商分配给每一块网卡。位由厂商分配给每一块网卡。网卡的网卡的MAC地址可以认为就是该网卡所在站点的地址可以认为就是该网卡所在站点的MAC地址。地址。计算机网络

13、基础182.1.4 IEEE802协议IEEE802标准标准网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层逻辑链路控制逻辑链路控制 LLC媒体访问控制媒体访问控制 MAC高层高层 OSI IEEE 802物理层物理层PHY由由NOS来实现来实现计算机网络基础19IEEE802标准的主要成员标准的主要成员802.2 - 逻辑链路控制逻辑链路控制LLC 802.3 - 802.4 - 802.5 - 802.6 - 802.8 802.11 无线无线LAN计算机网络基础20802.3CSMA/CD802.4Token Bus802.5Token Ring802.6DQDB802.8FDDI802.2

14、 LLC数据链路层数据链路层 物理层物理层LLCMAC802.1D Bridge802.1A 体系结构体系结构IEEE802体系结构示意图体系结构示意图PHY计算机网络基础212.2 局域网设备 1.服务器和工作 2.网卡 3.传输介质 双绞线、光纤、同轴电缆、无线 4.网络互连设备计算机网络基础222.2.1 网络服务器与工作站1.服务器 服务器按照它所提供的资源类型不同可以分为设备服务器、管理服务器、应用程序服务器、通信服务器和Internet服务器几种。 (1)设备服务器是为网络用户提供共享的设备，如硬盘驱动器、打印机。 (2)管理服务器是为网络用户提供管理功能的服务器，如文件服务器、权

15、限服务器、域名服务器等， (3)应用程序服务器是应用软件由单用户向网络版转移的过程中，使服务器功能更强、容量更大、更多的输入输出端或插槽，在网络版的应用软件的支持下，形成的专门的服务器，如数据库服务器等。 (4)通信服务器是网络系统中提供数据交换服务器如调制解调器等。 (5) Internet服务器是实现Internet信息服务功能的，提供互联网资源的服务器，如WEB服务器、E-mail服务器、FTP服务器等。计算机网络基础232.工作站一般情况下，用户工作站是由PC机或笔记本电脑担当，在机器的配置上没有特殊的要求，主要是配置的网络适配器（网卡）的接口类型要与局域网做采用的传输介质相配套。计算

16、机网络基础242.2.2网络适配器 网络适配器又叫网络接口卡(NIC，Net Interface Card)，简称网卡，网卡的基本功能包括： (1)数据转换。数据在计算机内是并行数据，计算机外是串行传输，网络接口卡(NIC)就完成对数据进行并/串和串/并转换的功能。 (2)数据缓存。这是NIC的一个重要功能，它运用缓存的传输技术协调局域网介质和计算机设备之间的速率，以防止数据在传输过程中丢失和实现传输控制。 (3)通信服务。网络接口卡中提供的通信协议服务软件，通常被固化在网络接口卡的只读存储器中。计算机网络基础252.2.3传输媒体(介质) 磁介质磁介质高带宽、低费用、高带宽、低费用、高延时高

17、延时（小时）（小时） 例：例：7GB/8mm，1000盘盘/50*50*50cm，24h可送到任何地方。可送到任何地方。 总容量总容量=7*1000*8Gbits，总时间，总时间=24*60*60=86400s 传送速率传送速率=56000Gb/86400s=648Mb/s 金属导体金属导体双绞线、双绞线、 同轴电缆同轴电缆(粗、细粗、细) 光纤光纤 无线介质无线介质无线电、短波、微波、卫星、光波无线电、短波、微波、卫星、光波计算机网络基础26双绞线内导体芯线内导体芯线绝缘绝缘箔屏蔽箔屏蔽铜屏蔽铜屏蔽外套外套-螺旋绞合的双导线，螺旋绞合的双导线， 1mm-每根每根4对、对、25对、对、1800

18、对对-典型连接距离典型连接距离100m（LAN）-RJ45插座、插头插座、插头-优缺点：优缺点： 成本低成本低 密度高、节省空间密度高、节省空间 安装容易（综合布线系统）安装容易（综合布线系统） 平衡传输（高速率）平衡传输（高速率） 抗干扰性一般抗干扰性一般 连接距离较短连接距离较短计算机网络基础27屏蔽双绞线 （STP） 非屏蔽双绞线（UTP） 以铝箔屏蔽以减少 干扰和串音3类、5类、6类（16M、155M、1200M）双绞线外没有任何附加屏蔽计算机网络基础28同轴电缆l基带同轴电缆基带同轴电缆 一条电缆只用于一个信道，50，用于数字传输l宽带同轴电缆宽带同轴电缆 一条电缆同时传输不同频率的

19、多路模拟信号，75 ，用于模拟传输，300450MHz，100km，需要放大器铜芯铜芯绝缘层绝缘层外导体外导体屏蔽层屏蔽层保护套保护套计算机网络基础29 细同轴细同轴 -50 ，D=1.02cm，10Mbps -185m、4中继、中继、5段（段（925m） -优缺点：价格低 安装方便（T型连接器、BNC接头、Terminator） 抗干扰能力强 距离短 可靠性差 粗粗同轴同轴 -50 ，D=2.54cm，10Mbps -500m、4中继、中继、5段（段（2500m） -优缺点：价格稍高 安装方便（收发器、收发器电缆、Terminator） 抗干扰能力强 距离中等 可靠性好 计算机网络基础30光

20、纤 依靠光波承载信息依靠光波承载信息 速率高，通信容量大速率高，通信容量大 仅受光电转换器件的限制（仅受光电转换器件的限制（100Gb/s） 传输损耗小，适合长距离传输传输损耗小，适合长距离传输 抗干扰性能极好，保密性好抗干扰性能极好，保密性好 轻便轻便计算机网络基础31光纤传输原理光纤传输原理利用了光的反射利用了光的反射 l l光从一种介质入射到另一种介质时会产生折射。光从一种介质入射到另一种介质时会产生折射。折射量取决于两种介质的折射率。当入射角折射量取决于两种介质的折射率。当入射角临界值临界值时产生全反射，不会泄漏。时产生全反射，不会泄漏。 l l光纤：纤芯光纤：纤芯-折射率高、玻璃包层

21、折射率高、玻璃包层-折射率低折射率低 l l亮度调制，有脉冲亮度调制，有脉冲-1，无脉冲，无脉冲-0 l l光传输系统：光源、介质、光检测器光传输系统：光源、介质、光检测器光源光源: 850nm/1300nm/1500nm 发光二极管发光二极管 / 激光二极管激光二极管介质介质: 光纤光纤光检测器光检测器: 光电二极管光电二极管PIN/雪崩二极管雪崩二极管APD l l单向传输，双向需两根光纤单向传输，双向需两根光纤计算机网络基础32光纤传送模式：光纤传送模式：MMF、SMF光纤的直径减小到一个光波波长多束光线以不同的反射角传播多束光线以不同的反射角传播单束光线沿直线传播单束光线沿直线传播计算

22、机网络基础33典型的光缆典型的光缆玻璃封套玻璃封套塑料外套塑料外套玻璃内芯玻璃内芯玻璃内芯玻璃内芯塑料外套塑料外套玻璃封套玻璃封套外壳外壳常见规格：玻璃内芯常见规格：玻璃内芯50um缓变型缓变型MMF 62.5um缓变缓变/增强型增强型MMF 8.3um突变型突变型SMF 玻璃包层玻璃包层125um计算机网络基础34高密度多芯光缆剖面结构芯芯封套封套外套加强芯光纤光纤外鞘外鞘加强芯加强芯光纤束光纤束计算机网络基础35无线介质使用电磁波或光波携带信息使用电磁波或光波携带信息无需物理连接无需物理连接适用于长距离或不便布线的场合适用于长距离或不便布线的场合易受干扰易受干扰计算机网络基础36无线电 固

23、定终端点（基站）和终端之间是无线链路BS基站基站 用户计算机和终端用户计算机和终端BSF1, F2, F3 = 使用的频率计算机网络基础37地面微波接力 两个地面站之间传送两个地面站之间传送 距离：距离：50 -100 km计算机网络基础38地球同步卫星与地面站相对固定位置使用3个卫星覆盖全球传输延迟时间长计算机网络基础39常用传输媒体的比较常用传输媒体的比较 传输媒体传输媒体 速率速率 传输距离传输距离 性能性能(抗抗干扰性干扰性 ) 价格价格 应用应用 双绞线双绞线 10-1000Mb/s 几十几十kM 可以可以 低低 模拟模拟/数字传输数字传输 50 同轴电缆同轴电缆 10Mb/s 3k

24、M内内 较好较好 略高于略高于双绞线双绞线 基带数字信号基带数字信号 75 同轴电缆同轴电缆 300-450MHz 100kM 较好较好 较高较高 模拟传输电视、模拟传输电视、数据及音频数据及音频 光纤光纤 几十几十Gbps 30kM up 很好很好 较高较高 远距离传输远距离传输 短波短波 50MHz 全球全球 较差较差 较低较低 远程低速通信远程低速通信 地面微波接力地面微波接力 4-6GHz 几百几百kM 好好 中等中等 远程通信远程通信 卫星卫星 500MHz 18000kM 很好很好 与距离与距离无关无关 远程通信远程通信 计算机网络基础402.2.4 局域网互连设备LAN互连的必要

25、性及要解决的问题互连的必要性及要解决的问题LAN互连的必要性：互连的必要性： 地域限制、负载问题、互通问题、安全问题地域限制、负载问题、互通问题、安全问题LAN互连的困难：互连的困难： 帧格式不同、传输速率不同、最大帧长不同帧格式不同、传输速率不同、最大帧长不同LAN互连的实现：互连的实现： 中继器中继器/HUB 在物理层上实现互联在物理层上实现互联 网桥网桥(交换机）交换机） 在数据链路层上实现互联在数据链路层上实现互联 路由器路由器 在网络层上实现互联在网络层上实现互联计算机网络基础412.3 典型局域网IEEE 802.3，即使用即使用1坚持的坚持的CAMA/CD协议的协议的LAN标准标

26、准，数据率从，数据率从1M到到10M (现已发展到现已发展到1000M)，支持多种传输媒体。，支持多种传输媒体。计算机网络基础42计算机网络基础43802.3布线介质标准10Base5 粗同轴粗同轴10Base2 细同轴细同轴10BaseT 双绞线双绞线 10BaseF MMF100BaseT 双绞线双绞线100BaseF MMF/SMF1000BaseX 屏蔽短双绞线屏蔽短双绞线/MMF/SMF1000BaseT 双绞线双绞线10 Base 5计算机网络基础44（1）10Base5计算机网络基础45（2）10Base2计算机网络基础46（3）10BaseT计算机网络基础47 双绞线宇RJ-4

27、5接口连接示意图 计算机网络基础48（4）10BaseF10Broad36计算机网络基础49IEEE 802.3的体系结构与功能实现 物理层物理层站接口站接口数据封装数据封装/解封（解封（MAC 帧）帧）链路管理（链路管理（CSMA/CD协议）协议）曼彻斯特编码曼彻斯特编码/译码译码发送发送/接收接收MACLLC计算机网络基础50Ethernet/802.3操作l每个站点都可以接收到所有来自其他站点的数据每个站点都可以接收到所有来自其他站点的数据l为决定那个站点接收，需要寻址机制来标识目的站点为决定那个站点接收，需要寻址机制来标识目的站点l目的站点将该帧复制，其他站点则丢弃该帧目的站点将该帧复

28、制，其他站点则丢弃该帧ABCABCABCABCAA(1)C 发现总线空闲发现总线空闲(2)C发送帧，目的地址为发送帧，目的地址为A(3)B 忽略该帧忽略该帧(4)A复制该帧复制该帧A信号由终端电阻吸收信号由终端电阻吸收终端电阻终端电阻计算机网络基础512.3.2 交换式以太网以网络交换机为主干的以太网以网络交换机为主干的以太网拓扑仍为星形结构（总线拓扑仍为星形结构（总线/HUBLAN_SWITCH）为何要使用网络交换机？为何要使用网络交换机？ 以太网以太网共享介质网络共享介质网络 共享介质网络中站点数的增加将导致共享介质网络中站点数的增加将导致LAN的性能降低，相当于多个子的性能降低，相当于多

29、个子信道分享通信线路。解决：网络分段信道分享通信线路。解决：网络分段(减少站点数减少站点数)网络交换网络交换总线网络或基于集线器的网络：总线网络或基于集线器的网络：网络总带宽网络总带宽=10Mbps，n个站点共享，每站点平均带宽个站点共享，每站点平均带宽10/n Mbps；基于网络交换机的网络：允许多个信道同时传输信息，不受基于网络交换机的网络：允许多个信道同时传输信息，不受CSMA/CD的限制，的限制， 网络总带宽网络总带宽=（n/2n）*10Mbps，每个连接的带宽为，每个连接的带宽为10Mbps ；计算机网络基础52使用交换机后，可建立多个并发使用交换机后，可建立多个并发的通信。例如：的

30、通信。例如：8个端口可建立个端口可建立4个并发通信，个并发通信，总带宽总带宽 = (8/2)*10Mbps = 40 Mbps在访问服务器的流量非常大的网在访问服务器的流量非常大的网络中，可在交换机上设置络中，可在交换机上设置1-2个高个高速端口速端口(100Mbps/1Gbps)，把服，把服务器与该高速端口相连，便可大务器与该高速端口相连，便可大大提高服务器访问的速度。这种大提高服务器访问的速度。这种连接服务器的方法又称为连接服务器的方法又称为Big-Pipe。10Mbps 网络交换机网络交换机计算机网络基础53交换机的两种用法交换机的两种用法(以以10Mbps网络交换机为例网络交换机为例)

31、： (1) 端口下接站点：站点独占端口下接站点：站点独占10Mbps带宽带宽 (2) 端口下接网段：网段中所有站点共享端口下接网段：网段中所有站点共享10Mbps带宽带宽共享共享10M独享独享10M共享共享10M独享独享10M网络交换机网络交换机SwitchHUBHUB计算机网络基础54（1）100Mbps 快速以太网快速以太网又称快速以太网又称快速以太网(Fast Ethernet，FE)，包括，包括100Base-TX和和100Base-FX。与与10Mbps网络的比较：网络的比较：拓扑结构和媒体布线方法几乎完全一样；拓扑结构和媒体布线方法几乎完全一样；传输率快传输率快10倍；倍；帧结构和

32、介质访问控制方式沿用帧结构和介质访问控制方式沿用IEEE802.3。 3种不同的物理层标准：种不同的物理层标准：MAC子层子层100BaseFX100BaseTX2对对5类类 UTP光纤光纤4对对3类类 UTP100BaseT42.3.3 高速以太网高速以太网计算机网络基础55（2）FDDI (Fiber Distributed Data Interface)网络由双环构成，可靠性高。网络由双环构成，可靠性高。传输速率为传输速率为100Mbps。介质访问控制方法采用介质访问控制方法采用Token Passing，类似于令牌环。，类似于令牌环。传输介质主要为光纤，网络覆盖范围较大传输介质主要为光

33、纤，网络覆盖范围较大(几十几十km)。集中器集中器集中器集中器令牌令牌服务器服务器计算机网络基础56（3）千兆以太网）千兆以太网(Gigabit Ethernet，GE)两种标准：两种标准：802.3z和和802.3ab802.3z 1000BaseX 屏蔽短双绞线屏蔽短双绞线/MMF/SMF802.3ab 1000BaseT 无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线(5类，类，6类类)连接距离较短：连接距离较短：1000BaseX:双绞线双绞线 - 25米；米；MMF - 550米；米；SMF - 3km1000BaseT: 5类双绞线类双绞线 100米米 拓扑结构和媒体布线方法同拓扑结构和媒体布线方法同1

34、0/100BaseT相同；相同； 传输速率比传输速率比100BaseT快快10倍；倍； 帧结构和介质访问控制方式仍沿用帧结构和介质访问控制方式仍沿用IEEE802.3。 允许网络平滑升级到千兆主干，具有较好的兼容性。允许网络平滑升级到千兆主干，具有较好的兼容性。计算机网络基础572.3.4 虚拟局域网 SWITCH SWITCH SWITCHSWITCH A 1B1C1A2B2C2A 31A 32B 3C3虚拟网络是将逻辑的网络管理与物理的网络基础分开。当网络用户之间的通信关系改变后，网络管理员只需要在交换式集线器的控制台，在需要组成新的工作组（workgroup）用户的物理端口之间建立虚拟工

35、作组组。ComerF计算机网络基础58各种以太网的比较计算机网络基础59 显然，各类以太网的性能比较结论有： 10 Mbit/s交换10 Mbit/s全双工交换100Mbit/s交换100 Mbit/s全双工交换1000Mbit/s交换10 Gbit/s交换。 由于以太网具有合理的价格、优异的稳定性和可靠性，安装、管理和维护相对简单和容易，所以以太网的普及程度越来越广泛。以太网技术已被证明是主流的网络技术。计算机网络基础602.3.5 无线局域网 无线局域网的应用领域主要有以下3个方面： （1）作为传统局域网的扩充，在许多临时场所（展览会、会场）和布线不方便的地方，无线局域网可以很方便低为用户

36、提供网络接入； （2）建筑物之间的互连； （3）对携带笔记本电脑的用户无线局域网可以提供漫游状态下的访问。计算机网络基础61计算机网络基础62表2-2各种无线标准的性能比较数据0.01512.4Bluetooth语音、数据、图像5-10545.0802.11a数据、图像0.3112.4802.11b数据0.11-22.4802.11业务距离（km）带宽（Mbit/s）频率（GHz）标准计算机网络基础632.4 NOSNOS的任务的任务 常规任务：常规任务： 文件管理、存储管理、进程管理、任务管理、文件管理、存储管理、进程管理、任务管理、I/O管理、管理、CPU调度等调度等 网络任务：网络任务：

37、 资源共享（文件、设备、数据）、安全管理、远程过程资源共享（文件、设备、数据）、安全管理、远程过程调用、网络调用、网络I/O2.4.1 NOS概述计算机网络基础64网络操作系统网络操作系统NOS的特征的特征 与网络硬件无关：可运行于各种网络硬件上与网络硬件无关：可运行于各种网络硬件上 对各种客户对各种客户(DOS、Windows、Unix)提供支持提供支持 网络目录服务：各种网络资源以目录形式提供个用户网络目录服务：各种网络资源以目录形式提供个用户 网络访问安全控制网络访问安全控制 系统容错能力强系统容错能力强 提供不同提供不同NOS之间的互操作性之间的互操作性 不同主机间的进程同步不同主机间

38、的进程同步 远程过程的调度执行远程过程的调度执行 基于网络的资源共享基于网络的资源共享计算机网络基础652.4.2 NOS的分类的分类 集中式集中式 运行在大型主机上，实现资源的统一管理，例运行在大型主机上，实现资源的统一管理，例UNIX 应用场合：集中式处理系统，如金融系统应用场合：集中式处理系统，如金融系统 对等式对等式 同时具有服务器和客户两种功能，小规模应用同时具有服务器和客户两种功能，小规模应用非对等式客户非对等式客户/服务器服务器 服务器服务器提供服务的系统提供服务的系统 客户客户使用服务的应用使用服务的应用 应用场合：中等规模的应用，如应用场合：中等规模的应用，如Netware，

39、NT 计算机网络基础66 对等结构局域网操作系统对等结构局域网操作系统对等结构局域网操作系统支持的局域网系统的特点是结构简单，共享资源方便，网中任何两结点均能实现直接通信。对等结构的缺点是：每台连网结点既是工作站，又是服务器，结点计算机要承担较重的通信管理与网络资源管理、网络服务管理上作。 对等结构的局域网操作系统的特点是连网结点地位平等。计算机网络基础67 非对等结构局域网操作系统 将连网结点分为两类，一类为服务器，另一类为网络工作站。服务器Server采用高配置与高性能计算机，以集中方式管理局域网的共享资源，为网络工作站提供网络服务网络工作站（常简称为工作站WS，WorkStation）它

40、主要为本地用户访问本地资源与访问网络资源提供服务。 非对等结构局域网操作系统软件分为并行两部分，一部分运行在服务器上，另一部分运行在工作站上。由于服务器集中管理网络资源与服务，是局域网的逻辑中心；安装与运行在服务器的局域网操作系统软件的功能与性能直接决定着局域网服务功能的强弱及系统性能、安全性，是局域网操作系统并行的两部分的核心部分。 计算机网络基础68 Unix、类、类Unix系统概述系统概述 1) 是唯一能在所有级别计算机上运行的操作系统。是唯一能在所有级别计算机上运行的操作系统。 如：微型机（如：微型机（PC）、小型机、大型机、巨型机等。、小型机、大型机、巨型机等。 2) 在计算机网络尤

41、其是因特网的发展中发挥了极其重要在计算机网络尤其是因特网的发展中发挥了极其重要的作用。在因特网中提供服务的各类结点计算机中，的作用。在因特网中提供服务的各类结点计算机中，90以上都使用以上都使用UNIX或类或类UNIX操作系统。操作系统。 3) UNIX系统和类系统和类UNIX系统系统: 是否包含了是否包含了ATT的的源代码。源代码。 按按UNIX标准生产的产品可能并不是正式的标准生产的产品可能并不是正式的UNIX。本节所指的。本节所指的UNIX系统包括系统包括了所有符合了所有符合UNIX标准的产品，包括标准的产品，包括UNIX和类和类UNIX。计算机网络基础69操作系统操作系统制造商制造商A

42、IXIBMCoherentMark Williams公司ESIXEsix计算机公司HP-UX惠普MPD/iX惠普OSF/1开放软件基金会SINlX西门子UniplusUnisoftUTSAmdahlSolarisSun MicrosystemsVMS POSIX/DEC UNIXDEC计算机网络基础70设计思想设计思想UNIX系统的设计者认为，功能强大而复杂的计算机操作系统应该建立系统的设计者认为，功能强大而复杂的计算机操作系统应该建立在简单、通用和易扩充的基础之上。为了实现这一设计思想，在设计在简单、通用和易扩充的基础之上。为了实现这一设计思想，在设计UNIX系统过程中体现了以下几点：系统过

43、程中体现了以下几点：小就是好。小就是好。尽量减小尽量减小UNIX系统的核心部分，使之完成最基本的、与硬系统的核心部分，使之完成最基本的、与硬件直接相关的部分的功能，其它功能由命令或用户自己去完成。件直接相关的部分的功能，其它功能由命令或用户自己去完成。使用简单。使用简单。为用户提供简单的使用接口。例如，用统一的方法处理文件为用户提供简单的使用接口。例如，用统一的方法处理文件、设备和目录，把它们都作为文件来对待。使用目录和设备就像使用文、设备和目录，把它们都作为文件来对待。使用目录和设备就像使用文件一样简单。件一样简单。通用。通用。UNIX系统在设计过程中考虑了通用性，使之适合于不同类型用系统在

44、设计过程中考虑了通用性，使之适合于不同类型用户的需要。这一点是通过提供大量实用程序来实现的。户的需要。这一点是通过提供大量实用程序来实现的。无消息就是好消息。无消息就是好消息。因此在因此在UNIX系统中经常可以看到这种现象，编译系统中经常可以看到这种现象，编译一个程序，如果发现程序有错，则会告诉你错误的位置和出错类型；如一个程序，如果发现程序有错，则会告诉你错误的位置和出错类型；如果没有错误，编译成功后就不会给出任何消息，只形成编译结果。果没有错误，编译成功后就不会给出任何消息，只形成编译结果。开放系统是好系统。开放系统是好系统。UNIX系统一开始就作为开放系统，把系统一开始就作为开放系统，把

45、UNIX操作系操作系统的源程序提供给用户，直到现在仍有统的源程序提供给用户，直到现在仍有UNIX系统的开放版本。系统的开放版本。计算机网络基础71硬件环境硬件环境UNIX是一个多用户、多任务、分时操作系统。是一个多用户、多任务、分时操作系统。主机：主要包括主机：主要包括CPU、内存及辅存等；、内存及辅存等；控制台：系统管理员使用的终端；控制台：系统管理员使用的终端；终端：用户使用终端：用户使用UNIX系统时所面对的硬件设备，它系统时所面对的硬件设备，它 包括两部分：显示器和键盘。终端上不进行数据处理。包括两部分：显示器和键盘。终端上不进行数据处理。PC机也可以仿真成终端通过网络访问机也可以仿真

46、成终端通过网络访问UNIX系统；系统；用户在使用用户在使用UNIX系统时，每个用户通过一台终端访问系统时，每个用户通过一台终端访问主机（本地或广域网连接），主机（本地或广域网连接），UNIX系统能同时为多个用系统能同时为多个用户服务户服务(见下页图见下页图)；UNIX系统也可以提供单用户使用环境，这时整个计算系统也可以提供单用户使用环境，这时整个计算机系统由单个用户单独使用。机系统由单个用户单独使用。计算机网络基础72组成组成 UNIX是控制计算机的一组程序，它提供给用户：是控制计算机的一组程序，它提供给用户： l l一个通用的操作系统一个通用的操作系统。用户可以通过它能完成各种工。用户可以通

47、过它能完成各种工作和应用。作和应用。 l l一个交互式环境一个交互式环境。允许用户直接同计算机通信，并接。允许用户直接同计算机通信，并接受用户的请求，对用户的请求立即响应和向用户发送消受用户的请求，对用户的请求立即响应和向用户发送消息。息。 l l一个多用户环境一个多用户环境。允许多个用户共享计算机资源。允许多个用户共享计算机资源。 l l一个多任务环境一个多任务环境。允许用户同时运行多个程序。用户。允许用户同时运行多个程序。用户可以在后台运行多个作业，并在自己的终端上监视正在可以在后台运行多个作业，并在自己的终端上监视正在运行的程序。运行的程序。计算机网络基础73UNIX系统主要由四个部分组

48、成：系统主要由四个部分组成：l l内核。内核。是组成操作系统的核心，它控制任务的调度运行是组成操作系统的核心，它控制任务的调度运行，管理计算机存储器，维护文件系统，并在用户中分配，管理计算机存储器，维护文件系统，并在用户中分配计算机资源。它对用户是透明的。计算机资源。它对用户是透明的。l l外壳外壳ShellShell。ShellShell是一个程序（类似于是一个程序（类似于DOSDOS中的中的COMMAND.COMCOMMAND.COM），它解释用户所提交的命令并把该命令提），它解释用户所提交的命令并把该命令提交给核心执行，执行结果再返回给用户。交给核心执行，执行结果再返回给用户。Shell

49、Shell也是一种也是一种程序设计语言，用户可以使用程序设计语言，用户可以使用ShellShell命令来设计程序命令来设计程序( (类类似于似于DOSDOS中的中的BatchBatch命令命令) )。l l文件系统。文件系统。文件系统是指在用户终端上可为用户所用的文件系统是指在用户终端上可为用户所用的全部文件的集合，它使信息的存储和检索更为容易。全部文件的集合，它使信息的存储和检索更为容易。l l命令。命令。命令是一组实用程序的名称。命令是一组实用程序的名称。UNIXUNIX系统提供的命系统提供的命令包括：文本编辑、文件管理、软件开发工具、系统配令包括：文本编辑、文件管理、软件开发工具、系统配

50、置、通信等。置、通信等。计算机网络基础74提供的网络服务提供的网络服务UNIX网络功能包括：网络功能包括：l l文件传输。文件传输。把文件从一个系统拷贝到另一个把文件从一个系统拷贝到另一个系统。如系统。如UUCP命令。命令。l l远程登录。远程登录。从远地登录到从远地登录到UNIX系统，就好像系统，就好像在本地运行一样。如在本地运行一样。如Telnet命令。命令。l l远程文件链接。远程文件链接。将远程文件系统挂接到本地将远程文件系统挂接到本地文件系统中，就象这些文件是在自己的系统文件系统中，就象这些文件是在自己的系统上一样。上一样。l l标准网络服务标准网络服务。如。如email、FTP、D

51、NS等。等。计算机网络基础75l l UNIX中有中有3个主要的网络包：个主要的网络包： TCP/IP 包括包括TCP、UDP、IP、DNS等标准协议。等标准协议。 基本网络实用程序基本网络实用程序BNU： 提供提供UUCP、远程登录、远程执行、发送邮件、远程登录、远程执行、发送邮件、连接远地终端、串行通信等功能。连接远地终端、串行通信等功能。 网络文件系统网络文件系统NFS（Network File System）：）： 实现不同系统间文件和目录的透明访问，这种实现不同系统间文件和目录的透明访问，这种文件共享方式独立于计算机、操作系统和网络体文件共享方式独立于计算机、操作系统和网络体系。系。计算机网络基础76 Windows NT系统概述系统概述发展发展 1993，Windows NT 3.1 1996，Windows NT 4.0 1999，Windows 2000结构结构客户客户/服务器模型服务器模型 -内核和硬件抽象层：内存管理、对象管理、内核和硬件抽象层：内存管理、对象管理、I/O，文件系统，进程管理，安全管理