计算机网络技术应用第02章 局域网技术

1、 w w局域网所覆盖的地理范围是有限的。通常不超过局域网所覆盖的地理范围是有限的。通常不超过几十千米，它适用于校园、机关、公司、工厂等有限范几十千米，它适用于校园、机关、公司、工厂等有限范围内的计算机、终端与各类信息处理设备连网的需求。围内的计算机、终端与各类信息处理设备连网的需求。 w w信息的传输速率比较高，一般为信息的传输速率比较高，一般为0.1 Mb/s0.1 Mb/s到到100Mb/s100Mb/s，近来已达到，近来已达到1000Mb/s1000Mb/s。可交换各类数字和。可交换各类数字和非数字（如语音、图像、视频等）信息。非数字（如语音、图像、视频等）信息。 w w局域网的传输延时

2、小，一般在几毫秒至几十毫秒局域网的传输延时小，一般在几毫秒至几十毫秒之间。之间。 w w误码率低，一般在误码率低，一般在1010-8-81010-11 -11 以下。由于局域网以下。由于局域网通常采用短距离传输，有利于高质量的数据传输。通常采用短距离传输，有利于高质量的数据传输。 w w局域网可以使用多种传输介质来连接，包括双绞局域网可以使用多种传输介质来连接，包括双绞线、同轴电缆、光纤等线、同轴电缆、光纤等。局域网的特点局域网的特点： 局域网在设计中，主要考虑的因素是能够局域网在设计中，主要考虑的因素是能够在较小的地理范围内更好地运行，提高资源利在较小的地理范围内更好地运行，提高资源利用率和

3、信息安全性，易于操作和维护等，这些用率和信息安全性，易于操作和维护等，这些要求决定了局域网的技术特点。局域网的特性要求决定了局域网的技术特点。局域网的特性主要由三个要素决定，拓扑结构、传输介质和主要由三个要素决定，拓扑结构、传输介质和介质询问方式。介质询问方式。2.1.4局域网的传输介质类型u在局部范围内的中、高速局域网中使用双绞线在局部范围内的中、高速局域网中使用双绞线; ;u在远距离传输中使用光纤在远距离传输中使用光纤; ;u在有移动节点的局域网中采用无线技术的趋势已经在有移动节点的局域网中采用无线技术的趋势已经明朗化。明朗化。信息流向传输介质 1 1）没有路径选择问题（两个节点之间只有惟

4、一的通路），控）没有路径选择问题（两个节点之间只有惟一的通路），控 制协议简单。制协议简单。 2 2）结构简单，增加或减少节点时，仅需简单的连接操作。）结构简单，增加或减少节点时，仅需简单的连接操作。 3 3）所需的传输介质少于星型拓扑网络。）所需的传输介质少于星型拓扑网络。 4 4）传输时间固定，适用于数据传输实时性要求较高的场合。）传输时间固定，适用于数据传输实时性要求较高的场合。 5）适合使用光纤作为传输介质。光纤的传输速率很高，十分）适合使用光纤作为传输介质。光纤的传输速率很高，十分 适合于环型拓扑的单向传输。适合于环型拓扑的单向传输。 环形拓扑环形拓扑转发转发器器结点与中心结点与中心

5、结点双向传结点双向传输信息输信息中心结点中心结点以以“广播广播”方式传递方式传递信息信息中心结点可是中心结点可是交交换机换机或或集线器集线器不能直接进行不能直接进行数据交换和传数据交换和传输输2.2.4树型拓扑结构特点特点：1.优点（1）易于扩充。树型结构可以延伸出很多分支和子分支，这些新节点和新分支都能容易地加入网内。（2）故障隔离较容易。如果某一分支的节点或线路发生故障，很容易将故障分支与整个系统隔离开来。2缺点 各个节点对根节点的依赖性太大。如果根节点发生故障，则全网不能正常工作。 2.2.5网型拓扑结构特点：特点：1优点不受瓶颈问题和失效问题的影响，可靠性高。这是由于节点之间有许多条路

6、径相连，可以为数据流的传输选择适当的路由，一旦出现故障，信号可绕过失效的部件或过忙的节点。2缺点这种结构比较复杂，成本比较高，网络协议也较复杂。 又称为无规则型，节点之间的连接是任意的。大多数情况下，一个节点至少和两个以上的节点相连，或者说每个节点至少有两条链路与其他节点相连 。应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层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层逻辑链路控制层介质访问控制层介质访问控制层物理层物理层OSI模型模型IEEE802总线总线冲突监冲突监测，听测，听总线是总线是否空闲否空闲忙休息休息一会一会等等待待2.3.2 令牌总线（令牌总线（Token Bus

7、 ）方法：）方法：n定义定义：是一种在总线上利用一个特殊结构的控制：是一种在总线上利用一个特殊结构的控制帧作为控制各节点访问公共传输介质的访问控制帧作为控制各节点访问公共传输介质的访问控制方法。方法。n工作过程工作过程： Node ANode BNode CNode DNode ENode ANode BNode CNode ENode Dn交出令牌交出令牌： 该节点没有数据帧等待发送；该节点没有数据帧等待发送； 该节点已发送完所有待发送的数据帧；该节点已发送完所有待发送的数据帧； 该节点持有令牌的最大时间已到。该节点持有令牌的最大时间已到。n维护工作维护工作： 环的初始化工作；环的初始化工作

8、； 新节点加入环；新节点加入环； 节点从环中撤出；节点从环中撤出； 环的恢复；环的恢复；n特点特点： 介质访问延迟时间有确定值；介质访问延迟时间有确定值； 通过令牌来协调各节点之间的通信关系，不会发生冲突；通过令牌来协调各节点之间的通信关系，不会发生冲突； 支持优先级服务。支持优先级服务。令牌ABCDABCDABCDABCD节点A截获令牌,并准备发送数据节点A将数据发送到节点C数据循环一周后,节点A将其收回产生新的令牌,发送到环路中 一个局域网（一个局域网（LAN）通常由四个部分组成，它们分别是：）通常由四个部分组成，它们分别是：服务器、工作站、通信设备和通信协议服务器、工作站、通信设备和通信

9、协议。在局域网中所有。在局域网中所有的通信处理功能是由网卡来实现的，但在物理上却不明显。的通信处理功能是由网卡来实现的，但在物理上却不明显。有时为了扩展局域网络的范围还要引入有时为了扩展局域网络的范围还要引入路由器、网桥、网路由器、网桥、网关和通信服务器关和通信服务器等网络部件。等网络部件。 局域网的硬件系统局域网的硬件系统一、网络服务器：一、网络服务器： 注：客户机注：客户机(工作站工作站)与服务器不同，服务器是为网络上许多与服务器不同，服务器是为网络上许多网络用户提供服务以共享它的资源，而客户机仅对操作该客网络用户提供服务以共享它的资源，而客户机仅对操作该客户机的用户提供服务。户机的用户提

10、供服务。服务器服务器工作站工作站它只为它只为我一人我一人服务服务硬铜线硬铜线网状外屏蔽层网状外屏蔽层保护性材料保护性材料特性：具有高带宽和级好的噪声抑制特性。特性：具有高带宽和级好的噪声抑制特性。同轴电缆的带宽取决于电缆的长度同轴电缆的带宽取决于电缆的长度同轴电缆的分类：基带同轴电缆、宽带同轴电缆同轴电缆的分类：基带同轴电缆、宽带同轴电缆基带同轴电缆的屏蔽层是用铜做成的网状，用于数据传送基带同轴电缆的屏蔽层是用铜做成的网状，用于数据传送宽带同轴电缆的屏蔽层通常是用铝冲压成的，用于模拟传送宽带同轴电缆的屏蔽层通常是用铝冲压成的，用于模拟传送双绞线双绞线是目前最常见的一种局域网传输介质。它使用一对

11、或是目前最常见的一种局域网传输介质。它使用一对或多对按规则缠绕在一起的铜芯电线传输信号，许多这样的铜多对按规则缠绕在一起的铜芯电线传输信号，许多这样的铜线对集中在一起，再包上保护套便成了双绞线电缆。线对集中在一起，再包上保护套便成了双绞线电缆。双绞线电缆主要用于星型拓扑结构。双绞线电缆主要用于星型拓扑结构。注意：注意：v铜线对双绞起来的目的是为了使铜线对之间的电磁干扰减至最小。铜线对双绞起来的目的是为了使铜线对之间的电磁干扰减至最小。v双绞线的最大传输距离为双绞线的最大传输距离为100米米1）、双绞线分类：）、双绞线分类：非屏蔽双绞线（非屏蔽双绞线（UTP）、屏蔽双绞线（）、屏蔽双绞线（STP

12、）屏蔽双绞线是由铝泊包裹减小辐射。2）、双绞线制作标准：）、双绞线制作标准： （1）EIA/TIA 568A 标准：白绿绿白橙蓝白蓝标准：白绿绿白橙蓝白蓝橙白棕棕橙白棕棕 （从左起）（从左起） （2）EIA/TIA 568B 标准：白橙橙白绿蓝白蓝标准：白橙橙白绿蓝白蓝绿白棕棕绿白棕棕 （从左起）（从左起）注：都按注：都按EIA/TIA 568BEIA/TIA 568B连接称直通线，分别按两个标准连接连接称直通线，分别按两个标准连接称交叉线称交叉线光纤的分类：光纤的分类：单模光纤单模光纤：指光信号仅与光纤轴成单个可分：指光信号仅与光纤轴成单个可分辨角度的单光线传输。其使用的通信信号是辨角度的单

13、光线传输。其使用的通信信号是激光，标准波长为激光，标准波长为1300nm和和1550nm。多模光纤多模光纤：指光纤的光信号与光纤轴成多：指光纤的光信号与光纤轴成多个可分辨角度的多光线传输。其使用的光个可分辨角度的多光线传输。其使用的光源是源是LED，标准波长为，标准波长为850nm个个1300nm。特点特点:q较宽的带宽、传输速率高。较宽的带宽、传输速率高。q误码率小误码率小q抗干扰能力强抗干扰能力强q数据保密性好数据保密性好q传输距离远传输距离远q价格昂贵，建网费用高价格昂贵，建网费用高3.光纤光纤微波微波(2GHZ40GHZ)特点特点:微波波段频率很高；频带宽；传输质量好微波波段频率很高；

14、频带宽；传输质量好缺点缺点:会受恶劣天气影响，隐蔽性和保密性差会受恶劣天气影响，隐蔽性和保密性差网络无线传输介质分为三类：微波、红外线、激光网络无线传输介质分为三类：微波、红外线、激光红外线红外线(100GHZ1000THZ)优势可体现在笔记本上，无限天线，用内置的硬件即可通信优势可体现在笔记本上，无限天线，用内置的硬件即可通信激光激光激光通信的原理是把载有数据信号的激光经过调制，然后激光通信的原理是把载有数据信号的激光经过调制，然后发送给定点接收器，在经调制还原出数据信号。发送给定点接收器，在经调制还原出数据信号。缺点：视距离传输；受天气影响；解码效果有待提高缺点：视距离传输；受天气影响；解

15、码效果有待提高4 无线介质无线介质四四 网卡网卡五五 中继器与集线器中继器与集线器 1.中继器中继器光纤收发器光纤收发器 中继器变弱的信号再生的信号 用中继器再生信号用中继器再生信号中继器中继器中继器中继器主干网段1文件服务器工作站主干网段5工作站工作站主干网段2工作站工作站主干网段3主干网段4工作站工作站工作站工作站2） 中继器使用的规则（中继规则）中继器使用的规则（中继规则）5-4-3-2-1规则规则 2.集线器（集线器（HUB）六六 网桥和交换机网桥和交换机1.网桥网桥应应用用层层表表示示层层会会话话层层传传输输层层网网络络层层数数据据链链路路层层物物理理层层应应用用层层表表示示层层会会

16、话话层层传传输输层层网网络络层层数数据据链链路路层层物物理理层层传输介质传输介质传输介质传输介质计算机计算机A计算机计算机B 网桥网桥 网桥网桥2). 网桥的分类网桥的分类 （1）根据网桥连接的范围，分为本地网桥和远程网桥）根据网桥连接的范围，分为本地网桥和远程网桥 l 本地网桥本地网桥l 远程网桥远程网桥 主要用于直接连接两个相距很近的主要用于直接连接两个相距很近的LAN或或同一地理区域内的多同一地理区域内的多个局域网段个局域网段，以提高网络性能。，以提高网络性能。 主要用来连接两个远距离的网络或主要用来连接两个远距离的网络或不同区域内的局域网段不同区域内的局域网段，以，以形成单个大型的网络

17、形成单个大型的网络，一般都需要使用公用电话网。，一般都需要使用公用电话网。l 外桥外桥l 内桥内桥 内桥安装在文件服务器中，实际上就是插入的多块网卡，每个网卡内桥安装在文件服务器中，实际上就是插入的多块网卡，每个网卡与一子网相连，由网络操作系统管理。内桥的优点是安装方便，组网与一子网相连，由网络操作系统管理。内桥的优点是安装方便，组网灵活，但使用时网桥软件会占用文件服务器的资源，从而导致服务器灵活，但使用时网桥软件会占用文件服务器的资源，从而导致服务器性能下降。性能下降。 外桥是通过工作站内的专用硬件和固化软件来实现网络间的互连。外桥是通过工作站内的专用硬件和固化软件来实现网络间的互连。其优点

18、是数据包的转发全由硬件来完成，速度比内桥快，并且也不会其优点是数据包的转发全由硬件来完成，速度比内桥快，并且也不会影响文件服务器的性能，但是外桥需要增加额外的投资。影响文件服务器的性能，但是外桥需要增加额外的投资。 （2）根据网桥是运行在服务器上还是作为服务器外的一个单独物）根据网桥是运行在服务器上还是作为服务器外的一个单独物理设备，将网桥分为内桥和外桥理设备，将网桥分为内桥和外桥 （3）根据网桥的路径选择方法分为透明网桥和源路由网桥）根据网桥的路径选择方法分为透明网桥和源路由网桥l 透明网桥透明网桥 透明网桥网络主机完全是透明的。其优点是易于安装，在使用时不透明网桥网络主机完全是透明的。其优

19、点是易于安装，在使用时不用做任何配置，桥就能正常工作。它能连接不同类型的以太网，但是用做任何配置，桥就能正常工作。它能连接不同类型的以太网，但是路由选择由各网桥自身来决定，网络上的各结点不负责路由选择，因路由选择由各网桥自身来决定，网络上的各结点不负责路由选择，因而不能获得最佳的数据传输路径。而不能获得最佳的数据传输路径。 l 源路由网桥源路由网桥 源路由网桥要求网络各结点都参与路由选择，详细的路由信息放在源路由网桥要求网络各结点都参与路由选择，详细的路由信息放在数据帧的首部，这样网络上的每个结点在发送数据帧时，都已经清楚数据帧的首部，这样网络上的每个结点在发送数据帧时，都已经清楚地知道发往各

20、个目的结点的路由了。理论上，源路由网桥能够选择最地知道发往各个目的结点的路由了。理论上，源路由网桥能够选择最佳的数据传输路径。佳的数据传输路径。 q特点：特点：网络操作系统（网络操作系统（Windows、UNIX、Linux）网络通信协议软件网络通信协议软件网络数据库管理系统（网络数据库管理系统（SQL、Informix）网络通信软件、设备驱动程序网络通信软件、设备驱动程序网络应用软件（网络应用软件（E-mail、BBS、财务软件、办公软、财务软件、办公软 件等件等)。 是使网是使网络上各计算机能方便有效地共享网络资源，为网络上各计算机能方便有效地共享网络资源，为网络用户提供所需的各种服务的软

21、件和有关规则的络用户提供所需的各种服务的软件和有关规则的集合。集合。功能功能：网络操作系统负责整个网络系统的软、硬件：网络操作系统负责整个网络系统的软、硬件资源的管理、网络通信和任务调度，并提供用户资源的管理、网络通信和任务调度，并提供用户与网络之间的接口以及网络系统的安全性服务。与网络之间的接口以及网络系统的安全性服务。目前，常用的网络操作系统主要有目前，常用的网络操作系统主要有Windows NT Server、 Windows 2000 server、 NetWare、 Linux 、UNIXWindows NtserverWindows NTWindows NT操作系统的设计定位在高操

22、作系统的设计定位在高性能工作站、台式机、服务器以及政性能工作站、台式机、服务器以及政府机关、大型企业网络等多种应用环府机关、大型企业网络等多种应用环境境. .能安全、简单的运行几乎所有较新能安全、简单的运行几乎所有较新版的大众软件，支持多处理器操作，版的大众软件，支持多处理器操作，为网络提供了更高的可扩展性。为网络提供了更高的可扩展性。Windows 2000server为服务器开发的，该系统性能优越、为服务器开发的，该系统性能优越、系统可靠、使用和管理方便，是中系统可靠、使用和管理方便，是中小型局域网比较长用的一种操作系小型局域网比较长用的一种操作系统统NetWareUNIXLinuxNet

23、wareNetware操作系统对网络硬操作系统对网络硬件要求较低，件要求较低，NetwareNetware服务服务器队无盘工作站和游戏的支器队无盘工作站和游戏的支持较好。现在持较好。现在NetwareNetware已经已经支持支持TCP/IPTCP/IP协议。协议。通用的通用的多用户多用户多任务多任务的操作的操作系统。其中典系统。其中典型的是支持多型的是支持多个登录的网络个登录的网络用户。网络安用户。网络安全性好，能长全性好，能长时间稳定工作。时间稳定工作。源代码公开、源代码公开、 完全完全免费免费 、完全的多任完全的多任务和多用户务和多用户 、适应适应多种硬件平台、多种硬件平台、 稳稳定性好

24、、易于移植定性好、易于移植 、用户界面良好用户界面良好 、具具有强大的网络功能有强大的网络功能 网络通信协议软件用以实现网络协议功能的软件，网络体系网络通信协议软件用以实现网络协议功能的软件，网络体系的不同层次有自身不同的协议软件，是保证网络通信的基础。的不同层次有自身不同的协议软件，是保证网络通信的基础。 （1 1）IPX/SPXIPX/SPX：互联网络分组交换协议：互联网络分组交换协议/ /顺序交换协议。属局顺序交换协议。属局域网协议。支持所有的局域网构型。域网协议。支持所有的局域网构型。IPX/SPXIPX/SPX协议提供了分组协议提供了分组寻址和选择路由功能，这两个协议组合在一起保证数

25、据流由信寻址和选择路由功能，这两个协议组合在一起保证数据流由信源准确传到信宿。源准确传到信宿。 （2 2）TCP/IPTCP/IP协议：互联网协议的核心协议，是一组协议的协议：互联网协议的核心协议，是一组协议的集合。集合。 （3 3）X.21X.21与与X.25X.25协议：网络层的协议，分别适用于电路交换协议：网络层的协议，分别适用于电路交换和存储转发交换（分组交换网）。用于公用数据交换网的连接。和存储转发交换（分组交换网）。用于公用数据交换网的连接。 （4 4）PPPPPP：计算机之间通过电话线进行点到点通信的协议。：计算机之间通过电话线进行点到点通信的协议。 （5 5）SLIPSLIP：

26、串行链路：串行链路IPIP协议。计算机通过电话线串行互联网协议。计算机通过电话线串行互联网协议。一般和协议。一般和PPPPPP组合使用组合使用SLIP/PPPSLIP/PPP。 （6 6）帧中继（）帧中继（Frame RelayFrame Relay）协议。）协议。 （7）POP、SMTP、HTTP、FTP等协议。等协议。 3 3通信软件通信软件 网络通信软件的任务是根据通信协议来控制和管网络通信软件的任务是根据通信协议来控制和管理线程间的通信，如：传真软件、理线程间的通信，如：传真软件、IPIP电话软件、电话软件、ModemModem拔号软件、拔号软件、BTBT、MSNMSN和和OICQOI

27、CQ等。等。 4. 4. 设备驱动软件设备驱动软件 网卡、硬盘等每个驱动程序都包括有确保设备实网卡、硬盘等每个驱动程序都包括有确保设备实现相应功能的逻辑（程序）和数据，用于设备驱动。现相应功能的逻辑（程序）和数据，用于设备驱动。 5. 5. 网络应用软件网络应用软件 应用层上使用的软件，如应用层上使用的软件，如E-mail、BBS、财务、财务软件、办公软件、视频点播、网络安全软件等。软件、办公软件、视频点播、网络安全软件等。 2.5.4 100VG-AnyLAN2.5.4 100VG-AnyLAN 100VG-AnyLAN是一种快速以太网和令牌环是一种快速以太网和令牌环媒体技术，它使用四对媒体

28、技术，它使用四对3、4或或5类类UTP电缆。这种电缆。这种高速的传输技术由惠普（高速的传输技术由惠普（Hewlett-Packard）开发，）开发，可以应用于现存的可以应用于现存的10Base-T以太网网络中。它基于以太网网络中。它基于IEEE 802.12标准。标准。100VG-AnyLAN使用了新的称使用了新的称为需求优先的访问方法取代了现在以太网上带冲突为需求优先的访问方法取代了现在以太网上带冲突检测的载波监听多路访问（检测的载波监听多路访问（CSMA/CD）方法。）方法。 2.5.5 ATM2.5.5 ATM网络网络 ATM(Asynchronous Transfer Mode)意指异步传输模式。意指异步传输模式。1990年，国际电报电话咨询委员会（年，国际电报电话咨询委员会（CCITT）正式建议将）正式建议将ATM作为实现作为实现BISDN的一项技术基础，这样，以的一项技术基础，这样，以ATM为机制为机制的信息传输和交换模式也就成为电信和计算机网络操作的基础的信息传输和交换模式也就成为电信和计算机网络操作的基础和和2l世纪通信的主体之一。世纪通信的主体之一。 ATMATM技术具有如下特点：技术具有如下特点：提供质量服务保证（提供质量