局域网工作原理与组网技术

1、2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材1第四章第四章 局域网工作原理与组网技术局域网工作原理与组网技术 4.1 4.1 局域网概述局域网概述4.2 4.2 局域网体系结构局域网体系结构4.3 4.3 传统以太网传统以太网4.4 4.4 高速局域网高速局域网4.5 4.5 交换机与交换式局域网交换机与交换式局域网 4.6 4.6 虚拟局域网虚拟局域网VLANVLAN4.7 4.7 无线局域网无线局域网4.8 4.8 综合布线系统简介综合布线系统简介2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材2本章学习要求本章学习要求: :了解了解: :局域网的主要特点和功能

2、局域网的主要特点和功能掌握掌握: :局域网的主要技术特征局域网的主要技术特征掌握掌握: :局域网的拓扑构型局域网的拓扑构型 掌握掌握: :IEEE802标准标准了解了解: :高速局域网技术高速局域网技术掌握掌握: :以太网交换机的工作原理以太网交换机的工作原理掌握掌握: :虚拟局域网的划分方法虚拟局域网的划分方法了解了解: :无线局域网标准无线局域网标准掌握掌握: :综合布线系统的设计综合布线系统的设计2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材34.1 4.1 局域网概述局域网概述4.1.1 局域网的定义局域网的定义4.1.2 决定局域网特征的主要技术决定局域网特征的主要技术

3、 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材44.1.1 4.1.1 局域网的定义局域网的定义 功能性定义功能性定义: 一组台式计算机和其它设备一组台式计算机和其它设备,在地理范围上在地理范围上彼此相隔不远彼此相隔不远,以允许用户相互通信和共享诸如打印以允许用户相互通信和共享诸如打印机和存储设备之类的计算资源的方式互连在一起的机和存储设备之类的计算资源的方式互连在一起的系统。系统。 技术性定义技术性定义: 由特定类型的传输媒体由特定类型的传输媒体(如电缆、光缆和无如电缆、光缆和无线媒体线媒体)和网络适配器和网络适配器(亦称为网卡亦称为网卡)互连在一起的计互连在一起的计算机算机

4、,并受网络操作系统监控的网络系统。并受网络操作系统监控的网络系统。 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材5 较小的地域范围较小的地域范围 。 高传输速率和低误码率高传输速率和低误码率 。 局域网一般是采用同轴电缆、双绞线等建立单位内部局域网一般是采用同轴电缆、双绞线等建立单位内部专用线专用线 。 侧重共享信息的处理侧重共享信息的处理 。v 局域网的主要特点和功能局域网的主要特点和功能局域网的主要特点局域网的主要特点2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材6 资源共享资源共享: :主要包括软件、硬件和数据库等数据资源主要包括软件、硬件和数据库等数据资源

5、的共享。的共享。 通信交往通信交往: :数据、文件的传输数据、文件的传输; ;电子邮件电子邮件; ;视频会议。视频会议。 局域网的功能局域网的功能2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材74.1.2 4.1.2 决定局域网特征的主要技术决定局域网特征的主要技术 拓扑结构拓扑结构传输介质与传输形式传输介质与传输形式介质访问控制方式介质访问控制方式 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材8局域网技术的三个要素局域网技术的三个要素: 拓扑结构拓扑结构 传输介质传输介质 介质访问控制协议介质访问控制协议2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教

6、材9v 拓扑结构拓扑结构 总线型结构总线型结构: 总线型结构是指工作站和服务器均连接在总线型结构是指工作站和服务器均连接在一条总线上一条总线上,各工作站地位平等各工作站地位平等,无中心节点控制无中心节点控制 。 图图4.14.1总线型拓扑结构总线型拓扑结构 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材10 环型结构环型结构: 环型结构由网络中若干节点通过点到点的环型结构由网络中若干节点通过点到点的链路首尾相连形成一个闭合的环链路首尾相连形成一个闭合的环 。 图图4.24.2环型拓扑结构环型拓扑结构 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材11 星型结构星型结

7、构: 星型结构中存在着中央节点（小型网络中星型结构中存在着中央节点（小型网络中一般是一般是HUB或者交换机）或者交换机）,其他节点（工作站、服务其他节点（工作站、服务器）通过点点链路与中心节点直接连接器）通过点点链路与中心节点直接连接 。 图图4.34.3星型拓扑结构星型拓扑结构 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材12 双绞线双绞线: : 所谓双绞线就是把两根绝缘铜线拧成有规则的螺旋所谓双绞线就是把两根绝缘铜线拧成有规则的螺旋形的线缆。形的线缆。把多个线对扭在一块可以使各线对之间或其他电子噪声源的电磁干把多个线对扭在一块可以使各线对之间或其他电子噪声源的电磁干扰最小扰

8、最小; ;双绞线主要分为两类双绞线主要分为两类,即非屏蔽双绞线（即非屏蔽双绞线（UTP,Unshielded Twisted-Pair）和屏蔽双绞线（）和屏蔽双绞线（STP,Shielded Twisted-Pair）; EIA/TIA为非屏蔽双绞线制定了布线标准为非屏蔽双绞线制定了布线标准,该标准包括该标准包括5类类UTP;双绞线使用双绞线使用RJ-45接头连接计算机的网卡或集线器等通信设备。接头连接计算机的网卡或集线器等通信设备。 v 传输介质与传输形式传输介质与传输形式传输介质传输介质2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材13 同轴电缆同轴电缆: : 同轴电缆是由一

9、根空心的外圆柱形的导体围绕着单同轴电缆是由一根空心的外圆柱形的导体围绕着单根内导体构成的。根内导体构成的。同轴电缆可以用于长距离的电话网络同轴电缆可以用于长距离的电话网络, ,有线电视信号的传输通道以有线电视信号的传输通道以及计算机局域网络及计算机局域网络; ;5050的同轴电缆可用于数字信号发送的同轴电缆可用于数字信号发送, ,称为基带称为基带; ;7575的同轴电缆可用于频分多路转换的模拟信号发送的同轴电缆可用于频分多路转换的模拟信号发送, ,称为宽带。称为宽带。 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材14 光缆光缆: : 它是采用超纯的熔凝石英玻璃拉成的比人头发丝还

10、它是采用超纯的熔凝石英玻璃拉成的比人头发丝还细的芯线。细的芯线。 光纤通信就是通过光导纤维传递光脉冲进行通信的。光纤通信就是通过光导纤维传递光脉冲进行通信的。 光导纤维可以分为多模和单模两种光导纤维可以分为多模和单模两种; ; 发光二极管当电流通过时产生可见光发光二极管当电流通过时产生可见光, ,价格便宜价格便宜, ,多模光纤采用多模光纤采用这种光源这种光源; ; 注入式激光二极管产生的激光定向性好注入式激光二极管产生的激光定向性好, ,用于单模光纤用于单模光纤, ,价格昂价格昂贵很多贵很多; ;光缆通常用于高速的主干网络。光缆通常用于高速的主干网络。 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计

11、算机基础教育系列教材15 基带传输（数字传输）基带传输（数字传输）: : 在数据通信中在数据通信中, ,表示计算机二进制的比特序列的数字数表示计算机二进制的比特序列的数字数据信号是一种矩形电脉冲据信号是一种矩形电脉冲, ,我们把这种矩形电脉冲信号的固我们把这种矩形电脉冲信号的固有频率称为基本频带有频率称为基本频带, ,简称基带。这种矩形电脉冲信号就叫简称基带。这种矩形电脉冲信号就叫做基带信号。能通过这种矩形电脉冲信号的通信信道叫做数做基带信号。能通过这种矩形电脉冲信号的通信信道叫做数字通信信道。在信道上直接传输基带信号的方式就被称为基字通信信道。在信道上直接传输基带信号的方式就被称为基带传输。

12、带传输。 宽带传输（频带传输、模拟传输）宽带传输（频带传输、模拟传输）: : 宽带传输又叫频带传输或模拟传输。将基带信号进行调宽带传输又叫频带传输或模拟传输。将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号称为频带信号或宽带信号制后形成的频分复用模拟信号称为频带信号或宽带信号, ,在在信道上传输宽带信号的方式就称为宽带传输。信道上传输宽带信号的方式就称为宽带传输。 传输形式传输形式局域网的传输形式有两种局域网的传输形式有两种: :基带传输与宽带传输。基带传输与宽带传输。 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材16带冲突检测的载波监听多路访问（带冲突检测的载波监听多路访问（CSM

13、A/CD）: : CSMA/CD是采用争用技术的一种介质访问控制方是采用争用技术的一种介质访问控制方法法 。可将可将CSMA/CD形象地概括为用先听后发形象地概括为用先听后发/边听边发边听边发的方法来共享传输介质。的方法来共享传输介质。令牌环（令牌环（Token Ring）访问控制）访问控制 : : 令牌环介质访问控制方法令牌环介质访问控制方法,是通过在环型网上传递令是通过在环型网上传递令牌的方式来实现对介质的访问控制的。牌的方式来实现对介质的访问控制的。 令牌总线（令牌总线（Token Bus）访问控制）访问控制 : : 令牌总线访问控制是在物理总线上建立一个逻辑环令牌总线访问控制是在物理总

14、线上建立一个逻辑环,令牌在逻辑环路中依次传递令牌在逻辑环路中依次传递,其操作原理与令牌环相同。其操作原理与令牌环相同。 v 介质访问控制方式介质访问控制方式介质访问控制方法决定着局域网的主要性能。介质访问控制方法决定着局域网的主要性能。 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材174.2 4.2 局域网体系结构局域网体系结构 4.2.1 局域网参考模型局域网参考模型4.2.2 IEEE 802 标准标准2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材184.2.1 4.2.1 局域网参考模型局域网参考模型 局域网的体系结构与局域网的体系结构与OSI参考模型相比参

15、考模型相比,局域网的参考模局域网的参考模型就只相当于型就只相当于OSI的最低的两层。为了使局域网中的数据链的最低的两层。为了使局域网中的数据链路层不致过于复杂路层不致过于复杂,还应当将局域网链路层划分为两个子层还应当将局域网链路层划分为两个子层,即介质访问控制（即介质访问控制（MAC,Medium Access Control）子层和）子层和逻辑链路控制（逻辑链路控制（LLC,Logical Link Control）子层。）子层。 MAC子层的主要功能是子层的主要功能是:将上层交下来的数据封装成帧进行发送（接收时进行相反将上层交下来的数据封装成帧进行发送（接收时进行相反 的过程的过程,将帧拆

16、卸）将帧拆卸）;实现和维护实现和维护MAC协议协议;比特差错检测比特差错检测;寻址。寻址。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材19 LLC子层的主要功能是子层的主要功能是:建立和释放数据链路层的逻辑连接建立和释放数据链路层的逻辑连接;提供与高层的接口提供与高层的接口 ;差错控制差错控制 ;给帧加上序号给帧加上序号 。 下图是局域网参考模型与下图是局域网参考模型与OSI参参考模型对应关系考模型对应关系 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材204.2.2 IEEE 802 4.2.2 IEEE 802 标准标准 IEEE 802 标准系列包含标准系列

17、包含12个部分个部分,如图如图4.5所示是各标所示是各标准间的关系。准间的关系。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材214.3 4.3 传统以太网传统以太网 4.3.1 以太网的产生和发展以太网的产生和发展4.3.2 粗缆粗缆Ethernet（10Base-5）4.3.3 细缆细缆Ethernet（10Base-2）4.3.4 双绞线双绞线Ethernet（10Base-T）2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材224.3.1 4.3.1 以太网的产生和发展以太网的产生和发展 1980年年DEC,Intel和和Xerox三家公司公布了以太网兰皮书三

18、家公司公布了以太网兰皮书,也称为也称为DIX（三家公司名字的首字母）版以太网（三家公司名字的首字母）版以太网1.0规范。规范。 1981年年6月月,IEEE 802工程决定组成工程决定组成802.3分委员会分委员会,以产以产生基于生基于DIX工作成果的国际公认标准。工作成果的国际公认标准。 1982年年12 月月19日日,19个公司宣布了新的个公司宣布了新的IEEE 802.3草稿草稿标准。标准。 以太网的核心思想是使用共享的公共传输信道。以太网的核心思想是使用共享的公共传输信道。 交换式及快速型以太网将确保以太网保持旺盛的生命力。交换式及快速型以太网将确保以太网保持旺盛的生命力。 下面介绍下

19、面介绍10BASE-5,10BASE-2,10BASE-T三种常见的三种常见的传统以太网的网络构成。传统以太网的网络构成。 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材234.3.2 4.3.2 粗缆粗缆EthernetEthernet（10Base-510Base-5） 粗电缆粗电缆Ethernet干线上的每个站点使用一个收发器和收发干线上的每个站点使用一个收发器和收发器电缆连接。如图器电缆连接。如图4.6所示所示,即为一个粗电缆即为一个粗电缆Ethernet布线方案布线方案 10BASE-5这种记号的含义如下这种记号的含义如下:10表示信号在电缆上的传输速率为表示信号在电缆

20、上的传输速率为10Mbps;BASE表示电缆上的信号是基带信号表示电缆上的信号是基带信号 ;5表示每一段电缆的最大长度为表示每一段电缆的最大长度为500m 。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材244.3.3 4.3.3 细缆细缆EthernetEthernet（10Base-210Base-2） 细电缆细电缆Ethernet的电缆在物理上较粗的电缆在物理上较粗Ethernet电缆容易处电缆容易处理理,它不需要站点使用收发器。如图它不需要站点使用收发器。如图4.7所示。所示。 10BASE-2这种记号的含义如下这种记号的含义如下:10表示信号在电缆上的传输速率为表示信号

21、在电缆上的传输速率为10Mbps;BASE表示电缆上的信号是基带信号表示电缆上的信号是基带信号 ;2表示每一段电缆的最大长度小于表示每一段电缆的最大长度小于200m 。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材254.3.4 4.3.4 双绞线双绞线EthernetEthernet（10Base-T10Base-T） IEEE10Mbps 基带双绞线的标准称为基带双绞线的标准称为10BASE-T 。一个。一个基本的基本的10BASE-T连接如图连接如图4.8所示。工作站连至一个中心集线所示。工作站连至一个中心集线器（器（Central Hub）或集中器（）或集中器（Conce

22、ntrator）,其作用相当于其作用相当于一个转发器。工作站能够用一根长度不超过一个转发器。工作站能够用一根长度不超过100m的非屏蔽双的非屏蔽双绞线与集成器相连绞线与集成器相连,当来自工作站的信号到达时当来自工作站的信号到达时,该集线器将在该集线器将在它的所有输出线路上广播。它的所有输出线路上广播。 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材26 10BASE-T规格参数列出如下规格参数列出如下:使用非屏蔽双绞线（使用非屏蔽双绞线（ UTP）;通常使用通常使用RJ-45连接器。针连接器。针1和和2针用于传输针用于传输,针针3和针和针6用于用于接收接收;从收发器到集线器的距离

23、不能超过从收发器到集线器的距离不能超过100m;一个集线器能够连接多达一个集线器能够连接多达24个工作站个工作站;一个中心集线器能够连接多达一个中心集线器能够连接多达12个以上集线器以扩展网络个以上集线器以扩展网络工作站的数目工作站的数目;集线器能与同轴电缆或光纤相连集线器能与同轴电缆或光纤相连,以成为较大以成为较大Ethernet网络网络的一部分的一部分; 无须使用网桥在网络上连接多达无须使用网桥在网络上连接多达1023个工作站。个工作站。 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材274.4 4.4 高速局域网高速局域网 4.4.1 快速以太网（快速以太网（Fast Et

24、hernet） 4.4.2 千兆位以太网（千兆位以太网（Gigabit Ethernet）4.4.3 光纤分布式数据接口（光纤分布式数据接口（FDDI） 4.4.4 万兆位以太网（万兆位以太网（10 Gigabit Ethernet） 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材284.4.1 4.4.1 快速以太网（快速以太网（Fast EthernetFast Ethernet） IEEE正式通过正式通过100BASE-T为为802.3u标准标准,它是一个很像标它是一个很像标准以太网准以太网,但比它快但比它快10倍的以太网倍的以太网,故称为快速以太网（故称为快速以太网（Fa

25、st Ethernet）。也是一种共享介质技术（共享）。也是一种共享介质技术（共享100Mbps）,但也但也可以工作在交换环境下可以工作在交换环境下,为每端口提供为每端口提供 100Mbps的带宽。的带宽。 100BASE-T标准定义了三种标准定义了三种OSI物理层规范以支持不同的物物理层规范以支持不同的物理介质理介质,它们分别是它们分别是 : 100BASE-TX,用于两对用于两对 5 类类 UTP 电缆。电缆。 100BASE-T4,用于四对用于四对 3,4 或或 5 类类 UTP 电缆。电缆。 100 BASE-FX,用于光缆。用于光缆。 在使用标准的半双工在使用标准的半双工100BAS

26、E-FX的情况下的情况下,使用使用450m 长的光纤是允许的。非标准双工的长的光纤是允许的。非标准双工的100BASE-FX 允许网络互允许网络互联设备在联设备在2000m 以上的距离进行连接。以上的距离进行连接。 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材29快速以太网（快速以太网（Fast EthernetFast Ethernet）协议结构）协议结构2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材304.4.2 4.4.2 千兆位以太网（千兆位以太网（Gigabit EthernetGigabit Ethernet） IEEE正式通过的正式通过的1000BA

27、SE-T为为802.3z标准。标准。 千兆位以太网将显著增加纯带宽千兆位以太网将显著增加纯带宽,并通过与现有的并通过与现有的10/100Mbps 以太网标准的向后兼容能力以太网标准的向后兼容能力,提供卓越的投资保护。提供卓越的投资保护。 实现最长实现最长550m的多模式光纤链接的多模式光纤链接;最长最长3km的单模式光纤的单模式光纤链接链接 。 目前目前,IEEE正积极探索可在正积极探索可在5类非屏蔽双绞线（类非屏蔽双绞线（UTP）上）上支持至少支持至少100m连接距离的技术。连接距离的技术。 应用在大型校园网骨干网中心的布署应用在大型校园网骨干网中心的布署 。2121世纪计算机基础教育系列教

28、材世纪计算机基础教育系列教材31千兆位以太网（千兆位以太网（Gigabit EthernetGigabit Ethernet）协议结构）协议结构2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材32千兆位以太网（千兆位以太网（Gigabit EthernetGigabit Ethernet）技术介绍）技术介绍标准名称标准名称使用的介质使用的介质传输的距离传输的距离1000Base-SX62.5 m多模光多模光纤纤50 m多模光纤多模光纤260m525m1000Base-LX62.5 m多模光多模光纤纤50 m多模光纤多模光纤单模光纤单模光纤550m525m3000m1000Base-

29、CX同轴电缆同轴电缆25m2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材334.4.3 4.4.3 光纤分布式数据接口（光纤分布式数据接口（FDDIFDDI） FDDI（光纤分布式数据接口）是（光纤分布式数据接口）是100Mbps的光纤主干的光纤主干网网 。 FDDI使用定时的、早释放的令牌传送方案。使用定时的、早释放的令牌传送方案。 FDDI主要用于提供不同建筑物之间网络互联能力主要用于提供不同建筑物之间网络互联能力,如校如校园网主干。可采用多模光纤或单模光纤。采用多模光纤时园网主干。可采用多模光纤或单模光纤。采用多模光纤时,两两个节点之间最大距离为个节点之间最大距离为2km,

30、支持支持500站点站点,整个环长达整个环长达200km,若使用双环若使用双环,每个环最大每个环最大100km,但可用于故障自修复但可用于故障自修复;采用单采用单模光纤时两站之间距离可超过模光纤时两站之间距离可超过20km,全网光纤总长数千公里。全网光纤总长数千公里。 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材34光纤分布式数据接口（光纤分布式数据接口（FDDIFDDI）主干网拓扑）主干网拓扑2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材35FDDIFDDI的双环结构与故障自修复的双环结构与故障自修复2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材36

31、4.4.4 4.4.4 万兆位以太网（万兆位以太网（10 Gigabit Ethernet10 Gigabit Ethernet） 10G以太网标准定名为以太网标准定名为IEEE 802.3ae。 10G以太网特别工作组所定义的基本技术满足以下一些设以太网特别工作组所定义的基本技术满足以下一些设计目标计目标:在媒体存取控制层在媒体存取控制层(MAC)客户服务器接口保留客户服务器接口保留802.3以太网帧格式以太网帧格式;保留保留802.3标准最小和最大帧长度标准最小和最大帧长度;只支持全双工只支持全双工;采用点到点连接和结构化电缆附设技术采用点到点连接和结构化电缆附设技术,支持星形局域网拓扑支

32、持星形局域网拓扑;在在MAC/PLS(专线业务专线业务)接口支持接口支持10Gbps 的传输速率的传输速率;定义局域网和广域网两个物理层装置定义局域网和广域网两个物理层装置(PHY)系列系列,并定义并定义MAC/PLS数据数据传输速率适应广域网物理层装置数据传输速率的机制传输速率适应广域网物理层装置数据传输速率的机制;提供支持多膜和单模光纤连接距离的物理层技术规范。提供支持多膜和单模光纤连接距离的物理层技术规范。 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材374.5 4.5 交换机与交换式局域网交换机与交换式局域网 4.5.1 局域网连接设备局域网连接设备 4.5.2 交换式

33、以太网交换式以太网 （Switching Ethernet） 4.5.3 局域网交换机的工作原理局域网交换机的工作原理 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材384.5.1 4.5.1 局域网连接设备局域网连接设备 网络适配器网络适配器 中继器中继器 集线器集线器以太网交换机以太网交换机2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材39v 网络适配器网络适配器 网 络 适 配 器 又 称 网 卡网 络 适 配 器 又 称 网 卡 , 全 称 为 网 络 接 口 卡全 称 为 网 络 接 口 卡（NIC,Network Interface Card）,网卡是工

34、作站与网络之网卡是工作站与网络之间的逻辑和物理链路间的逻辑和物理链路,其作用是为工作站与网络间提供数据其作用是为工作站与网络间提供数据传输的功能。在传输的功能。在OSI模型中模型中,网卡属于数据链路层的设备。网卡属于数据链路层的设备。 网卡的基本功能有网卡的基本功能有:数据转换、数据缓存、通信服务数据转换、数据缓存、通信服务 。 可从不同的角度对网卡进行分类可从不同的角度对网卡进行分类 : 按总线类型分类按总线类型分类,网卡分为网卡分为 ISA、EISA、PCI、PCMCIA 等。等。 按媒体访问协议分类按媒体访问协议分类,网卡分为网卡分为 Ethernet、TokenRing、FDDI、AT

35、M、FastEthernet 等。等。 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材40v 中继器中继器 中继器又称重发器中继器又称重发器,是一种低层设备是一种低层设备,它在物理层实现它在物理层实现互连。它主要完成放大、再生物理信号的功能。中继器互连。它主要完成放大、再生物理信号的功能。中继器最典型的应用是连接两个以上的以太网电缆段最典型的应用是连接两个以上的以太网电缆段,其目的是其目的是为了延长网络的长度。为了延长网络的长度。 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材41v 集线器集线器 集线器（集线器（HUB）是一种特殊的中继器）是一种特殊的中继器,它是

36、一种多端口它是一种多端口中继器中继器,用于连接双绞线介质或光纤介质以太网系统用于连接双绞线介质或光纤介质以太网系统,是组成是组成 10Base-T、100Base-T 或或 10Base-F、100Base-F 以太网以太网的核心设备。的核心设备。 从功能上分从功能上分,HUB可分为下面可分为下面4种类型种类型: 基本型集线器（基本型集线器（Dumb HUB） 智能型智能型 HUB（Intelligent HUB） 机架式机架式HUB（Chaise Concentrator HUB） 堆栈式堆栈式HUB（Stackable HUB） 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材

37、42v 以太网交换机以太网交换机 以太网交换机有两个主要功能以太网交换机有两个主要功能,一是在发送节点和接收一是在发送节点和接收节点之间建立一条虚连接节点之间建立一条虚连接,二是转发数据帧。二是转发数据帧。 局域网交换机工作在局域网交换机工作在OSI参考模型的第二层参考模型的第二层,通常把基通常把基于数据链路层的交换称为第于数据链路层的交换称为第2层交换。层交换。 随着网络技术突飞猛进的发展随着网络技术突飞猛进的发展,目前又开发出三层、四目前又开发出三层、四层以至多层交换技术和产品层以至多层交换技术和产品,这样的交换设备能完成更高层这样的交换设备能完成更高层的交换功能的交换功能,它们把路由功能

38、和交换功能有机地结合起来它们把路由功能和交换功能有机地结合起来,使使网络具有更好的性能网络具有更好的性能,更快的速度和更高的带宽。更快的速度和更高的带宽。 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材434.5.2 4.5.2 交换式以太网（交换式以太网（Switching EthernetSwitching Ethernet） v 传统共享式局域网的缺点传统共享式局域网的缺点传统局域网技术建立在传统局域网技术建立在“共享介质共享介质”基础上基础上,典型的介质典型的介质访问控制方法是访问控制方法是CSMS/CD、Token Ring、Token Bus;介质访问控制方法用来保证

39、每个结点都能够介质访问控制方法用来保证每个结点都能够“公平公平”地地使用公共传输介质使用公共传输介质;每个结点平均能分配到的带宽随着结点数的不断增加而每个结点平均能分配到的带宽随着结点数的不断增加而急剧减少急剧减少;网络通信负荷加重时网络通信负荷加重时,冲突和重发现象将大量发生冲突和重发现象将大量发生,网络效网络效率将会下降率将会下降,网络传输延迟将会增长网络传输延迟将会增长,网络服务质量将会下网络服务质量将会下降。降。 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材44v 高速局域网的研究高速局域网的研究 推动局域网技术发展的因素推动局域网技术发展的因素:在过去二十年中在过去二

40、十年中,计算机的处理速度提高了百万倍计算机的处理速度提高了百万倍,而网络而网络数据传输速率只提高了上千倍数据传输速率只提高了上千倍;基于基于Web的的Internet/Intranet应用要求更高的带宽应用要求更高的带宽;在数据仓库、桌面电视会议、在数据仓库、桌面电视会议、3D图形与高清晰度图像这图形与高清晰度图像这类应用中类应用中,人们需要有更高带宽的局域网。人们需要有更高带宽的局域网。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材45高速局域网的研究方法高速局域网的研究方法:第一种方案第一种方案:提高提高Ethernet的数据传输速的数据传输速率率:10Mbps100Mbps

41、10Gbps ;第二种方案第二种方案:将一个大型局域网划分成多个用网桥或路由将一个大型局域网划分成多个用网桥或路由器互连的子网器互连的子网,导致局域网互连技术的发展导致局域网互连技术的发展;第三种方案第三种方案:将将“共享介质方式共享介质方式”改为改为“交换方式交换方式”,导导致致“交换式局域网交换式局域网”技术的发展。技术的发展。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材46v 交换式以太网（交换式以太网（Switching EthernetSwitching Ethernet） 以太网用户的广播式信道以太网用户的广播式信道,使整个网络的信道始终处于大使整个网络的信道始终处

42、于大家家“分享分享”和和“共享共享”的状态。在这种方式下网络上各节点的状态。在这种方式下网络上各节点共享信道的带宽共享信道的带宽,如以太网带宽为如以太网带宽为10Mbps,则对于则对于100个节点的个节点的以太网以太网,理论上每个节点分享的带宽只有理论上每个节点分享的带宽只有0.1Mbps。 利用交换式网络技术的以太网交换机（利用交换式网络技术的以太网交换机（Switch）,拥有一拥有一个共享内存交换矩阵个共享内存交换矩阵,用来将用来将LAN分成多个独立冲突段并以全分成多个独立冲突段并以全线速度提供这些段间互连。数据帧直接从一个物理端口送到线速度提供这些段间互连。数据帧直接从一个物理端口送到另

43、一个物理端口另一个物理端口,在用户间提供并行通信在用户间提供并行通信,允许不同用户对同时允许不同用户对同时进行传送进行传送,这就称为交换式以太网这就称为交换式以太网（Switching Ethernet）。）。 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材47交换式以太网（交换式以太网（Switching EthernetSwitching Ethernet）拓扑结构）拓扑结构 计算机 计算机 计算机 计算机 局域网交换机 端口速率是 100Mbps 100Mbps 100Mbps 100Mbps 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材484.5.3 4.

44、5.3 局域网交换机的工作原理局域网交换机的工作原理 典型的局域网交换机是以太网交换机。以太网交换机可以典型的局域网交换机是以太网交换机。以太网交换机可以通过交换机端口之间的多个并发连接通过交换机端口之间的多个并发连接,实现多节点之间数据的并实现多节点之间数据的并发传输。这种并发数据传输方式与共享式以太网在某一时刻只发传输。这种并发数据传输方式与共享式以太网在某一时刻只允许一个节点占用共享信道的方式完全不同。允许一个节点占用共享信道的方式完全不同。 局域网交换机（b ） 交换式局域网（b ） 交换式局域网（a ） 共享介质局域网（a ） 共享介质局域网结点总线结点2121世纪计算机基础教育系列

45、教材世纪计算机基础教育系列教材49v 以太网交换机的工作过程以太网交换机的工作过程 典型的交换机结构与工作过程如图所示。图中的交换机典型的交换机结构与工作过程如图所示。图中的交换机有有6个端口个端口,其中端口其中端口1、4、5、6分别连接了节点分别连接了节点A、节点、节点B、节点节点C和节点和节点D。于是。于是,交换机交换机“端口端口/MAC地址映射表地址映射表”就可就可以根据以上端口与节点以根据以上端口与节点MAC地址的对应关系建立起来。地址的对应关系建立起来。 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材50v 数据转发方式数据转发方式 LAN交换模式决定了当交换机端口接收

46、到一个帧时将如交换模式决定了当交换机端口接收到一个帧时将如何处理这个帧。因此包（或分组）通过交换机所需要的时间何处理这个帧。因此包（或分组）通过交换机所需要的时间取决于所选的交换模式。交换模式有三种取决于所选的交换模式。交换模式有三种:存储转发存储转发直通直通不分段方式（也称为改进的直通模式）不分段方式（也称为改进的直通模式） 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材51v 生成树协议生成树协议 生成树协议（生成树协议（STP,Spanning Tree Protocol）是网桥或交）是网桥或交换机使用的协议换机使用的协议,在后台运行在后台运行,用于阻止网络第二层上产生用于

47、阻止网络第二层上产生回路（回路（Loop）。）。STP一直监一直监视着网络视着网络,找出所有的链路找出所有的链路并关闭多余的链路并关闭多余的链路,保证不保证不产生回路。产生回路。 Switch-3 PORT14PORT20Switch-2 PORT6PORT8Switch-1PORT4PORT11一个有循环的局域网一个有循环的局域网2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材524.6 4.6 虚拟局域网虚拟局域网VLAN VLAN 4.6.1 VLAN概述概述 4.6.2 VLAN的实现的实现 4.6.3 VLAN的划分方法的划分方法4.6.4 基于端口的基于端口的VLAN配

48、置配置 4.6.5 VLAN的优点的优点 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材534.6.1 VLAN4.6.1 VLAN概述概述 局域网（局域网（LAN）通常被定义为一个单独的广播域）通常被定义为一个单独的广播域,处于不处于不同局域网段内的设备之间的通信则必须经过网络路由器同局域网段内的设备之间的通信则必须经过网络路由器 的转的转发发,增加了网络延时。那么增加了网络延时。那么,我们设想一种技术我们设想一种技术,既能划分不同既能划分不同的广播域的广播域,又能不降低传输速度。又能不降低传输速度。 VLAN（Virtual Local Area Network）即虚拟局域网

49、）即虚拟局域网,虽然虽然VLAN所连接的设备来自不同的网段所连接的设备来自不同的网段,但是相互之间可以但是相互之间可以进行直接通信进行直接通信,好像处于同一网段中一样好像处于同一网段中一样,由此得名虚拟局域由此得名虚拟局域网。网。 它是一种通过将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划它是一种通过将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段从而实现虚拟工作组的新兴技术。分成一个个网段从而实现虚拟工作组的新兴技术。IEEE于于1999年颁布了用以标准化年颁布了用以标准化VLAN实现方案的实现方案的802. 1q协议标准协议标准草案。草案。 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列

50、教材54VLANVLAN的逻辑分组示意图的逻辑分组示意图 COL-ACT-STA-1 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12HS1 HS2 OK1 OK2 PSCONSOLEA1B1C1COL-ACT-STA-1 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12HS1 HS2 OK1 OK2 PSCONSOLEA2B2C2COL-ACT-STA-1 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12HS1 HS2 OK1 OK2 PSCONSOLEA3B3C3COL-ACT-STA-1 2 34 5 6 7 8 910 11 12HS1 HS2 OK1 OK2 PSCONSOLE一楼二楼三楼

51、四楼VLAN1VLAN2VLAN32121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材554.6.2 VLAN4.6.2 VLAN的实现的实现 VLAN的实现方式有两种的实现方式有两种:静态和动态。静态和动态。 静态实现是网络管理员将交换机端口分配给某一个静态实现是网络管理员将交换机端口分配给某一个VLAN,这是一种最经常使用的配置方式这是一种最经常使用的配置方式,容易实现和监视容易实现和监视,而而且比较安全。且比较安全。 动态实现方式中动态实现方式中,管理员必须先建立一个较复杂的数据库管理员必须先建立一个较复杂的数据库,动态动态VLAN的配置可以基于网络设备的的配置可以基于网络设备的

52、MAC地址、地址、IP地址、地址、应用或者所使用的协议。实现动态应用或者所使用的协议。实现动态VLAN时候一般情况下使时候一般情况下使用管理软件来进行管理。用管理软件来进行管理。 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材564.6.3 VLAN4.6.3 VLAN的划分方法的划分方法 虚拟网通常用一个虚拟网通常用一个VLAN号（号（VLAN ID）和）和VLAN名名（VLAN name）标识。）标识。 划分划分VLAN是通过使用软件定义是通过使用软件定义VLAN成员实现的成员实现的,定义定义VLAN成员的方法主要有如下三种成员的方法主要有如下三种:基于端口划分基于端口划分V

53、LAN:就是按交换机端口定义就是按交换机端口定义VLAN成员成员,每个端口只能每个端口只能属于一个属于一个VLAN,这是一种最通用的方法。这是一种最通用的方法。 基于基于 MAC 地址划分地址划分VLAN:就是按每个连接到交换机设备的就是按每个连接到交换机设备的MAC地址地址（物理地址）定义（物理地址）定义VLAN成员。成员。 基于第三层协议类型或地址划分基于第三层协议类型或地址划分:允许按照网络层协议类型（允许按照网络层协议类型（TCP/IP、IPX、DECNET等）组成等）组成VLAN,也可以按网络地址（如也可以按网络地址（如TCP/IP的子网地的子网地址）定义址）定义VLAN成员。这种方

54、法的优点是有利于组成基于应用的成员。这种方法的优点是有利于组成基于应用的VLAN。 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材574.6.4 4.6.4 基于端口的基于端口的VLANVLAN配置配置 在交换式互连网络中配置基于端口的在交换式互连网络中配置基于端口的VLAN,需要依照需要依照以下基本步骤以下基本步骤: 建立建立VLAN。 将交换机端口分配给将交换机端口分配给VLAN。 标识标识VLAN。 检验配置。检验配置。 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材58端口12345678局域网交换机局域网交换机（a ）（a ）端口12345678端口123

55、45678（b ）（b ）局域网交换机1局域网交换机1局域网交换机2局域网交换机2VLAN1VLAN2VLAN1VLAN2 用交换机用交换机端口号定义端口号定义VLAN成员成员2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材594.6.5 VLAN4.6.5 VLAN的优点的优点 VLAN相当于相当于OSI参考模型的第二层的广播域参考模型的第二层的广播域,能够将能够将广播风暴控制在一个广播风暴控制在一个VLAN内部内部;划分划分VLAN后后,由于广播域的缩小由于广播域的缩小,网络中广播包消耗带网络中广播包消耗带宽所占的比例大大降低宽所占的比例大大降低,网络的性能得到显著的提高网络的

56、性能得到显著的提高; 不同的不同的VLAN之间的数据传输是通过第三层（网络层）之间的数据传输是通过第三层（网络层）的路由来实现的的路由来实现的; VLAN具有灵活性和可扩张性等特点具有灵活性和可扩张性等特点,方便于网络维护方便于网络维护和管理。和管理。 2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材604.7 4.7 无线局域网无线局域网WLAN WLAN 4.7.1 无线局域网的标准无线局域网的标准 4.7.2 无线局域网的特点与应用领域无线局域网的特点与应用领域 4.7.3 无线局域网的组建无线局域网的组建2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材614.7

57、.1 4.7.1 无线局域网的标准无线局域网的标准 1997年通过了无线局域网标准年通过了无线局域网标准IEEE 802.11,规定了无线局规定了无线局域网在域网在2.4GHz波段进行操作波段进行操作,这一波段被全球无线电法规实体这一波段被全球无线电法规实体定义为扩频使用波段。定义为扩频使用波段。1999年年8月月,802.11标准得到了进一步的标准得到了进一步的完善和修订完善和修订,增加了两项内容增加了两项内容: 802.11a :频带为频带为5GHz,采用采用QFSK调制方式调制方式,传输速率为传输速率为6Mb/s54Mb/s。但是。但是,采用该标准的产品目前还没有进入市采用该标准的产品目前还没有进入市场。场。 802.11b :采用采用2.4GHz频带和补偿编码键控（频带和补偿编码键控（CCK）调