第七次课局域网-副本

局域网主要内容了解局域网的基本知识掌握各类局域网标准局域网LAN特点覆盖范围有限数据率较高误码率较低支持广播或组播数据以编址帧形式传输需要中继器、网桥进行扩展没有中间交换,不需要路由。传输媒体

双绞线、同轴电缆、光纤、无线

用途文件管理、共享资源拓扑结构总线型、星型、环型、树型广播：信息发送到网上所有的节点。

组播（Multicast）传输：在发送者和每一接收者之间实现点对多点网络连接。如果一台发送者同时给多个的接收者传输相同的数据，也只需复制一份的相同数据包。它提高了数据传送效率。减少了骨干网络出现拥塞的可能性。

一.局域网基本组成1.局域网的定义和组成定义:局域网络中的通讯被限制在中等规模的地理范围内,例如一幢办公楼、一座工厂或一所学校;能够使用具有中等或较高数据速率的物理信道,且具有较低的误码率;局域网络是专用的,由单一组织机构所使用。局域网的组成网络硬件网络服务器网络工作站网络适配器网络设备传输介质网络软件网络操作系统网络协议软件网络通信软件HUB…服务器双绞线2.网络工作站常见的网络工作站有以下三种:(l)无盘工作站和有盘工作站

无盘工作站是不带硬盘和软盘驱动器的工作站,即所使用的计算机只有主机板、键盘、显示器。(2)事务处理工作站和图形处理工作站

图形工作站往往要进行如CAD一类的图形图像处理工作。这类工作站要求速度高、有浮点处理,内存、硬盘的容量都较大,因此该类工作站要求机器的性能较高。(3)本地工作站和远程工作站本地工作站:是通过传输介质和网卡直接与网络相连的工作站,它们能与网络其他节点进行高速的数据交换。远程工作站:

是通过远程网桥或其他远程通讯设各连接到局域网上的工作站或终端设备。3.网络适配器

网络适配器(NAC)又称为网络接口卡(NⅠC),简称网卡:它是一块可以插在PC机扩展槽上的电路板,主要由一套协议控制电路和数据缓冲存贮器组成。网卡的主要功能为:接收来自设备(工作站、服务器等)的数据。在得到介质的发送权之前,缓冲存储这些数据。按一定的格式和编码向介质发送数据。按地址扫描介质上的各个帧,并把发送到本站的帧读入到缓冲器。把缓冲器的数据送到设备。常用网卡有以下几种类型：(1)16位ISA总线网卡系列;(2)32位EISA网卡;(3)PCI网卡:随着PCI总线成为微机的主流总线,且PCI总线可以从32位升级到64位,提供更高的速度,因此PCI网卡巳成为网络工作站的首选网卡。(4)PCMCIA卡:移动网络的发展,笔记本电脑的普及,出现了PCMCIA卡,实现了笔记本电脑与物理网络的连接。二.局域网协议标准1.局域网参考模型2.IEEE802局域网标准这些标准包括:IEEE802.1A综述及体系结构IEEE802.1B寻址、网间互连及网络管理IEEE802.2逻辑链路控制LLCIEEE802.3CSMA/CD访问控制方法及物理层技术规范IEEE802.4令牌总线访问控制方法及物理层技术规范IEEE802.5令牌环网访问控制方法及物理层技术规范IEEE802.6大城市地区网络访问控制方法及物理层技术 规范IEEE802.7宽带网规范IEEE802.8光纤网规范IEEE802局域网标准

IEEE802主要的LAN标准

802.3CSMA/CD以太网协议

802.4TokenBus令牌总线

802.5TokenRing令牌环

802.6分布队列双总线DQDB--MAN标准

FDDI光纤分布数据接口FDDI802.3CSMA/CD802.4TokenBus802.5TokenRing802.6DQDBFDDI802.2LLC数据链路层物理层3.IEEE802结构LLC逻辑链路控制协议继承了HDLC的帧结构数据链路层的上子层MAC介质访问控制协议解决共享介质的竞争使用问题数据链路层的下子层实现帧的寻址和识别,完成帧检测序列产生和检验包含有CSMA/CD、令牌总线、令牌环和时间片分隔环四种IEEE802结构协议数据单元和HDLC类似DSAP和SSAP是LLC所使用的地址,标明接收和发送数据计算机的协议堆栈IEEE802.5令牌环网令牌环网：通过使用令牌避免冲突；令牌依次传递，收到令牌的站发送一帧，然后交出令牌；点到点的链路，特别适合光纤。潜在问题： 一个站点故障，整个网瘫痪。令牌环网的运行过程ABCD收到令牌，有数据要发给D不是我的，原样送出不是我的，原样送出是我的，接收设标志后送出D收到了，令牌送出IEEE802.4令牌总线问题的提出：具有最小延时的实时控制是必须的。由于在以太网中，冲突的数目是不可预测的，以太网（IEEE802.3）并不是一个合适的协议。令牌环网（IEEE802.5）也不是一个合适的协议，因为生产线类似总线而不是环。令牌总线（IEEE802.4）同时具有以太网和令牌环的特点，它将以太网的物理配置（总线拓扑）和令牌环网的无冲突（可预测的延时）特性结合在一起。令牌总线的特点物理上是总线结构的局域网，逻辑上是环型结构的局域网。无冲突，数据长度可很短，开销减少了，增加了网络的容量。可事先确定最大等待时间，在工业控制中很重要。可提供不同的优先级。令牌总线的过程在正常运行时，当站点完成了它的发送，就将令牌送给下一个站。从逻辑上看，令牌是按地址的递减顺序传送至下一个站点，但从物理上看，带有目的地址的令牌帧广播到总线上所有的站点，当目的站识别出符合它的地址，即把该令牌帧接收。逻辑环按递降的站地址次序组成，刚发完帧的站将令牌传给后继站，后继站应立即发送数据或令牌帧，原先释放令牌的站监听到总线上的信号，便可以确认后继站已获得令牌。HUB…双绞线服务器LAN常用结构形式：客户-服务器HUB…双绞线LAN常用结构形式：对等式HUB…双绞线服务器LAN常用传输介质-双绞线细同轴电缆匹配电阻匹配电阻服务器LAN常用传输介质-同轴电缆粗同轴电缆服务器匹配电阻匹配电阻LAN常用传输介质-光缆特点：环型/星型结构连接不方便，但不受雷电等干扰，防鼠害速率：10M/100Mbps更高SWITCHHUB双绞线服务器光缆100M10/100M双绞线100MEthernet以太网

70年代中期由Xerox提出，数据率为2.94M，称为Ethernet

后来由DEC,IntelandXerox(DIX标准)改进为10M标准

1985年定名为IEEE802.3，使用1坚持的CSMA/CD协议的LAN标准，数据率从1M到10M，支持多种传输媒体

Ethernet是指基带总线LANIEEE802.3协议CSMA/CD协议：发送前监听总线；如介质空闲则发送；如介质忙则等待一随机间隔后重试；各站在发送时同时检测冲突；一旦发现冲突，立即停发，并向总线上发一串阻塞信号，让各站知道；冲突后采用二进制指数退避算法：初始L=2，退避间隔取1—L的随机数；冲突后L加倍，设置最大重传次数；超过最大重传次数，不再传，报告出错。以太网的帧结构以太网规范不同标准

10Base5--粗缆Ethernet10Base2--细缆Ethernet10BaseT--双绞线

10BaseF--光缆

10Broad36--宽带快速EthernetIEEE802.3u：100BaseTX,100BaseT4,100BaseF等数据率（Mbps）基带或宽带段最大长度（百米）10Base510Base5

分插头

:插入电缆

收发器

:发送/接收,冲突检测,电气隔离，超长控制

AUI:连接件单元接口

用于骨干网最大段长度500米每段最多站点数100两站点间最小距离2.5米网络最大跨度2.8公里

粗缆vampiretapBNC端子收发器AUI电缆NIC网卡10Base2细缆BNC接头NIC

BNCT型接头

无需插入电缆

用于办公室LAN段最大长度185m每段最多站点数30两站点间最短距离0.5m网络最大跨度925m10BaseTNIC

Hub（集线器）相当于多端口转发器用于办公室LAN

拓扑结构为星形，逻辑上仍然是总线形。

转发器/中继器的作用：扩充信号传输距离。将信号放大并整形后再转发，消除信号传输的失真和衰减。物理层设备。hub段最大长度100m10BaseF

使用光纤进行长距离连接，最适于建筑物间的连接。

3个标准

10BaseFP-无源星形拓扑,链路最长1km10BaseFL-异步点到点链路，链路最长2km10BaseFB-同步点到点链路，链路最长2km，有15个层叠的转发器每个站点都可以接收到所有来自其他站点的数据需要寻址机制来标识目的站点只有一个站点将收到的帧复制下来，其他站点都将丢弃帧ABCC发现总线空闲终端电阻IEEE802.3/Ethernet操作ABCC发送帧，目的地址为AACACABCB忽略该帧ACABCA复制该帧信号由终端电阻吸收AC交换式802.3LAN问题：

站点数的增加将导致LAN的性能降低解决方法：交换式LAN，中心设备为一个交换机，具有高速背板，交换机具有多个连接端口，支持10BaseT工作原理：站点将帧发送到所连接的端口上，交换机检测目的站点所联端口空闲否；若是，则将帧复制到相应的端口；否则，缓存，待目的端口空闲后发送。NICSwitchhub快速以太网两种思路：保留原来的802.3协议，提高数据率--IEEE802.3u

设计一种新的MAC协议--IEEE802.12IEEE802.3u

基本思想：帧结构、接口、协议与802.3相同，位时间从100ns

减少到10ns。传输媒体：双绞线（100BASE-T） 光纤（100BASE-F）

HUB：共享式、交换式

10/100M1ijn10/100MHUBGigabit（千兆以太网）

传输媒体及段最大长度：UTP5超5类网线（100m）、多模光纤（500m）、单模光纤（4km）

帧结构、接口、协议与802.3相同，增加了一些新特性

3级网络结构hubhub10M10M100M100M1000MGigabit交换机智能HUB局域网扩展技术四类型局域网扩展设备:

1.中继器 2.网桥 3.交换机4.集线器中继器为解决信号衰减问题，而设计的。可对衰减的信号进行再生放大，保持与原数据相同，并把信号从一根电缆发送到另一根电缆，以延长网络的长度。常用来连接LAN的两个网段，一个网段上的计算机能和另一个网段上的计算机通信。扩展了局域网的覆盖范围。负责物理层上信号的放大和传输，属于物理层的设备。存在的问题：只转发信号，不能判断信号的目的地址；也无法区分信号是否有效，不能对错误进行隔离。每个网段最大长度500米网桥类似于中继器，可用来连接局域网的两个网段。是一种智能化中继器。可以解析收到的数据帧，根据帧中携带的接收地址决定是否将帧转发到与其相连的网段上。有检错能力，能隔离故障。网桥如果检测到一个错误的帧，就抛弃该帧，不会把一个网段上的错误信号传输到另一个网段。所以比中继器使用更广泛。网桥属于数据链路层设备。集线器（HUB）是一种特殊的中继器，作为星形拓扑结构的中心结点。可分为：无源集线器、有源集线器、智能集线器。无源集线器：只负责把多个设备通过多段介质连接在一起，不对信号做任何放大处理。有源集线器：能对传输信号进行再生和放大，具有扩展介质长度的功能。智能集线器：在有源集线器的基础上，加入了部分网络管理、选择传输线路等功能。hub中继器集线器（HUB）特点：网络具有健壮性。某条线或某结点出现故障时，不会影响网络上其他结点的正常工作。容易安装和卸载。集线器可以连接多台计算机，由于不具备解析数据帧的能力，无法检查数据帧携带的目的地址，只能将任何发送的数据帧转发到集线器所连接的所有站点。属于物理层设备。hub交换机是一种特殊的网桥