计算机网络局域网

1、计算机网络计算机网络局域网局域网田卫锋章节主要内容章节主要内容4.1 局域网的发展特点和功能4.2 局域网的特点4.3 局域网协议和组网技术4.4 IEEE802.5 标准（令牌环）4.5 IEEE802.4 标准（令牌总线局域网）4.6 对等网技术4.1 4.1 局域网的发展特点和功能局域网的发展特点和功能l局域网的定义l局域网的特点l网络的3个基本要素l网络技术与产品局域网的定义局域网的定义lIEEE的定义：局域网是一个通信系统，它允许很多彼此独立的计算机在适当的区域内、以适当的传输速率直接进行沟通的数据通信系统。l局域网与计算机种类无关。l一般来说，局域网是一种计算机化的通信网络，支持各

2、种数据通信设备互联、信息交换和资源共享。局域网的主要特点局域网的主要特点1.覆盖的地理范围和站点数有限。2.具有较小的时延和较低的误码率。3.各站点之间形成平等的关系而不是主从关系。4.能进行广播或多播局域网的发展局域网的发展l1969年ARPAnet研制成功l1974年IBM公布SNA（系统网络结构）。l1981年Xerox公司开发了总线型局域网（Star Ethernet）。l80年代网络技术趋于成熟。l90年代，网络发展的方向是：结构上开放、标准化，功能上多样化，互联环境复杂化，产品多厂商兼容。网络的网络的3 3个基本要素个基本要素l共享服务l传输媒体l网络协议网络技术与产品网络技术与产

3、品lDECnetlSmartmodeml3ComlStreettalk for Vinusl令牌环网络lCisco的AGS多协议路由器和Proteon多协议网关4.24.2局域网的特点局域网的特点l局域网技术的三要素1.拓扑结构2.传输介质3.介质访问控制协议局域网拓扑结构局域网拓扑结构l总线型l星型l树型l环型局域网常见拓扑结构性能比较局域网常见拓扑结构性能比较性能性能总线型总线型环型环型星型星型树型树型传输速率传输速率较高高低一般控制方式控制方式集中/分散分散集中集中/分散扩展能力扩展能力高弱弱强介质访问控制（介质访问控制（MAC）协议）协议l带碰撞检测的载波监听多路访问协议（CSMA/C

4、D）适用于总线拓扑结构。l令牌总线协议（Token-bus）适用于总线/树型拓扑结构。l令牌环协议（Token-ring）适用于环型拓扑结构。传输介质传输介质l双绞线l同轴电缆l光纤l无线传输（“移动”局域网）局域网与广域网的区别局域网与广域网的区别性能性能局域网局域网广域网广域网距离距离10km 以下10km 以上传输速率传输速率1100Mb/s10Mb/s以下通信手段通信手段双绞线、同轴电缆、光纤、无线电话线、卫星信道、微波线路拓扑结构拓扑结构规则不规则主要技术主要技术CSMA/CD、Token-bus、Token-ring二级结构、分组交换应用领域应用领域管理、办公自动化商业、军事管理方

5、式管理方式企业专用公共电信事业局域网与多用户的区别局域网与多用户的区别项目项目局域网局域网多用户系统多用户系统构成构成多机互联网络OS主机多用户OS终端处理能力处理能力分布式集中传输速度传输速度高低用户数用户数无限有限存储容量存储容量小大局域网与多用户的区别（续上一页）局域网与多用户的区别（续上一页）项目项目局域网局域网多用户系统多用户系统管理方式管理方式集中/分散集中通信功能通信功能强弱扩充能力扩充能力强弱用户界面用户界面图形/菜单/命令命令应用领域应用领域事务处理事务处理、计算局域网的技术优势局域网的技术优势l超大规模集成电路和微机技术的发展，促使硬件成本下降、处理能力提高；lLAN有较好

6、的扩充性能；l应用软件丰富；l系统容错技术（SFT）的发展，使LAN可靠性增强；lLAN能解决复杂的互连问题。lC/S和B/S技术满足了分布式处理的要求。局域网的发展趋势局域网的发展趋势lOS由单用户、单任务向多用户、多任务过渡；lC/S向B/S过渡；lLAN、多用户系统、Internet之间互联；l技术上向高速、宽带化发展。网络结构化布线技术网络结构化布线技术l智能大厦：我国通常将符合“3A”和”5A”标准的大厦称之为智能大厦。l3A通讯自动化（Communication Automation），CA办公自动化（Office Automation），OA大楼管理自动化（Building Ma

7、nagement Automation），BMAl5A，则增加2个消防自动化（Fire Automation），FA综合管理自动化（Maintenance Automation）,MA网络结构化布线技术网络结构化布线技术l结构化综合布线系统（SCS）l建筑物结构化综合布线系统（建筑物结构化综合布线系统（6个子系统）个子系统）户外系统水平布线子系统骨干线子系统工作区子系统设备子系统管理子系统4.3 局域网协议与组网技术局域网协议与组网技术l局域网体系结构和网络参考模型l局域网操作系统l10种高速局域网技术简介l组网技术局域网体系结构和网络参考模型局域网体系结构和网络参考模型l常见的网络体系结构I

8、SO/OSI开放系统系统互联模型；IBM的SNA系统网络体系结构；DEC的DNA数字网络体系结构；Microsoft的NETNovell的Netware实用网络协议实用网络协议lIPX/SPXlNetBEUIlTCP/IPlAppleTalkNetWare IPX/SPX协议协议l具有高度的模块性，适应不同的硬件。l比TCP/IP更小、更快，具有路由选择功能，可以在不同的网段中传递。l主要由IPX和SPX两大协议组成，SPX协议是IPX协议的扩展。l互联网报文交换协议（IPX）是网络层协议。IPX地址结构地址结构lIPX地址网段号，网络节点号，套接字号。l网段号网段号，又称为网络号表示网段划分

9、，不同网段机器其网段号不同。l网络节点号网络节点号标识不同网络设备，一般为网卡编号。l套节字号套节字号标识同一网络节点的应用程序（类似端口号）。l1、3部分都是无符号整数。微软网络协议微软网络协议NetBEUIl运输层协议。l基于DOS的PC开发的。l比较小，易于实现，传输快。l应用于Windows NT的最快的运输层协议。l不具备路由功能，不适应现在的设备和互联网环境。l不要求配置，仅要求网络节点机有不同的机器名，是小型网络的最佳选择Machintosh 协议组协议组AppleTalkl是无连接的运输层协议。l通过确认和重新发送系统来提供可靠的服务。Internet协议协议 TCP/IPl产

10、生于ARPAnet。l不由特定的公司控制，开发的协议组，得到多数厂家的响应和支持。l协议组由IP、ARP、RARP、TCP、UDP、FTP、SMTP、TELNET、HTTP等协议组成。ISO/OSI 开放系统互联模型开放系统互联模型l分层原则：整个系统功能分为若干层次。每个子层完成特定的功能。层之间有清晰的接口。下层为上层提供服务。局域网工作层次局域网工作层次l局域网中，传送数据采用带地址的“帧”格式，不存在中间交换，不要求路由选择，因此不需要OSI模型中的第三层功能。局域网体系结构和局域网体系结构和TCP/IP对比对比高级服务访问点（SAP）逻辑链路控制子层（LLC）媒体访问控制子层（MAC

11、）物理层7应用层6表示层5会话层4运输层3网络层2数据链路层1物理层局域网各层主要功能局域网各层主要功能lLLC子层主要功能：建立和释放数据链路层的逻辑连接；提供与高层的接口；差错控制；给帧加序号等（主要集中与媒体接入无关的功能）。lMAC子层主要功能：将上一层交下来的数据封装成“帧”进行发送；实现和维护MAC协议；比特差错检测；寻址等。（与接入有关）l物理层（PHY）主要功能：信号的编码与译码；为进行同步用的前同步码的产生与去除；比特的传输与接收。数据链路层数据链路层l局域网数据链路层有两种不同的数据单元：LLC PDU和MAC帧。l高层数据传到LLC层，加上适当的首部就成了LLC PDU；

12、LLC PDU再向下传到MAC层，加上适当的首部和尾部就成了MAC帧。l网络通信中2种地址：MAC地址、SAP地址。l寻址过程：先用MAC帧中的地址信息找到网中的某一个主机，然后用LLC帧的地址信息找到该主机的一个某一个SAP。LLC、LLC PDU、MAC帧帧高层数据LLC首部 LC数据MAC首部 MAC数据 MAC尾部 网络层及以上用户数据LLC子层 LLCPDUMAC子层 MAC 帧网卡地址网卡地址l802标准中规定MAC的地址字段为6字节或2字节。l世界上生产网卡的厂商必须从IEEE购买一个厂商代码，做为地址字段6个字节中的前3个固化在网卡中，另外3个字节由厂商自行分配。lIEEE规定

13、地址字段的首字节最低位为L/G比特，最低第2位为G/L字段。lL/G0表示一个单站的地址lL/G1表示一个组地址lG/L0表示局部管理lG/L1表示全局管理网卡工作方式网卡工作方式l网卡从网络上每收到一个MAC帧就首先检查其硬件地址，若是发往本站的帧，则收下；否则丢弃。发往本站的帧可能是下列3种之一。l单播帧：收到帧的MAC地址与本站的硬件地址相同。l广播帧：发送给所有站点的帧。l多播帧：发送给一部分站点的帧。l所有网卡至少能识别单播和广播地址。局域网操作系统局域网操作系统l操作系统是用户和计算机的接口。l网络操作系统的基本任务是屏蔽本地资源与网络资源的差异性，提供各种基本的网络服务功能，包括

14、安全性服务，并完成网络资源的管理和控制。l网络OS有两类：面向任务型和通用型。常见通用网络常见通用网络OSlNetWarelWindows NT Server（WFW-NTS、域）lLAN ManagerlUnix局域网硬件设备知识局域网硬件设备知识l服务器：基于服务器模式和对等模式。文件服务器打印机服务器应用服务器邮件服务器通信服务器BBS服务器局域网硬件设备知识局域网硬件设备知识l多路复用器多路复用器：一个网络设备，可以接一个网络设备，可以接收多个输入并将其传输到共享的网收多个输入并将其传输到共享的网络媒体络媒体。l多路复用通过下列三种方式之一完成：时分多路访问频分多路访问统计多路访问局域

15、网硬件设备知识局域网硬件设备知识l网络适配器：与调制解调器的工作原理类似，但输入输出的全部是数字信号，传输速率快。l按总线类型：ISA网卡、EISA网卡、PCI网卡。l数据位数：16位与32位网卡(一般用于服务器)。l接口类型有3种规格：粗同轴电缆接口、细同轴电缆接口、无屏蔽双绞线接口。l指示灯：红绿亮表示正在发送或接受数据，绿灯亮表示连接正常。局域网硬件设备知识局域网硬件设备知识l集线器被动集线器：对被传输数据不做任何添加的Passive HUB。主动集线器：能再生信号，监测数据通信的Active HUB。智能集线器：能提供网络管理功能的Intelligent HUB。10种高速局域网技术的

16、简介种高速局域网技术的简介l常见的高速局域网分为常见的高速局域网分为3类：类：l第一类：令牌传递结构网络第一类：令牌传递结构网络1.FDDI：光纤分布数据接口。数据传输速率为100Mb/s。2.CDDI：铜缆FDDI，数据传输速率为100Mb/s。3.FDDI：数据传输速率为100Mb/s。用于多媒体光纤接口网络。4.FFOL：最高速率达2.4Gb/s，最终可能取代FDDI。5.高速令牌环网：符合令牌环型介质访问标准802.5。10种高速局域网技术的简介种高速局域网技术的简介l第二类：以太网的后继标准第二类：以太网的后继标准1.快速以太网100Base-VG：数据传输速率为100Mb/s。用于

17、数据或多媒体桌面系统的快速以太网，传输介质为铜缆。2.快速以太网100Mb/s CSMA/CD：数据传输速率为100Mb/s。用于数据或多媒体桌面系统的带冲突检测载波监听多路访问快速以太网，传输介质为铜缆。3.等时以太网：用于多媒体的16Mb/s的高速以太网。10种高速局域网技术的简介种高速局域网技术的简介l第三类：基于交换结构的正在研究的标准1.ATM：异步传输模式。适应传输容量很大的各种信息（声音、图像、数据）。传输速率最高可达622Mb/s，单站155Mb/s。2.光纤通道：传输速率最高可达1Gb/s。传输介质为细、粗同轴电缆。网络带宽网络带宽l共享介质局域网每个节点分享总带宽。l交换局

18、域网线速度不随节点数目的增加而减少。l例题：一个10Mb/s带宽、40个PC的局域网，每个用户可用带宽250kb/s。改造为100Mb/s带宽FDDI， 40个PC的局域网，每个用户可用带宽2.5Mb/s。网络带宽效率网络带宽效率l评价高速局域网技术的另一个重要因素。lATM技术开销9.5%，FDDI/CDDI/FDDI开销0.5，光纤通道开销1.7。l以太网开销最大。等待时间等待时间l对于异步数据局域网络，最重要的性能指标是高带宽和低开销。l但是对于多媒体技术最好选用等时技术，以便提供非常低且可以预测的节点对节点的延迟。l传统共享介质局域网不适合交互式应用场合，但FDDI、CDDI、100B

19、ase-VG通过增加机制获得优先权。l交换式局域网才是应用于对时间要求非常苛刻的通信场合的优选技术。兼容性兼容性(兼容普通以太网兼容普通以太网)l100Base-VG和100Mb/s的CSMA/CD只需增加一个价格便宜的带有存储缓存器的硬件模块。lFDDI、CDDI、FFOL、ATM、光纤通道需要进行帧转换，增加存储缓存器维持数据传输速率的稳定。组网技术组网技术l网络规划、设计与施工根据需要使用具体环境选则网络拓扑结构；选择网卡和传输介质;考虑是否需要选用其他相关联网设备；制作联线、安装；装入网络操作系统软件和其他应用软件。802.3l即采用CSMA/CD技术的以太网802.5l令牌环网（To

20、ken Ring）是一种 LAN 协议，定义在 IEEE 802.5 中，其中所有的工作站都连接到一个环上，每个工作站只能同直接相邻的工作站传输数据。通过围绕环的令牌信息授予工作站传输权限。lIEEE 802.5 中定义的令牌环源自 IBM 令牌环 LAN 技术。两种方式都基于令牌传递（Token Passing）技术。虽有少许差别，但总体而言，两种方式是相互兼容的。802.5网络技术网络技术l令牌环上传输的小的数据（帧）叫为令牌，谁有令牌谁就有传输权限。如果环上的某个工作站收到令牌并且有信息发送，它就改变令牌中的一位（该操作将令牌变成一个帧开始序列），添加想传输的信息，然后将整个信息发往环中的下一工作站。当这个信息帧在环上传输时，网络中没有令牌，这就意味着其它工作站想传输数据就必须等待。因此令牌环网络中不会发生传输冲突。l信息帧沿着环传输直到它到达目的地，目的地创建一个副本以便进一步处理。信息帧继续沿着环传输直到到达发送站时便可以被删除。发送站可以通过检验返