中紧计算机网络04

主讲：宋一兵计算机网络基础与应用中等职业学校计算机技能型紧缺人才培养规划教材第4章计算机局域网技术计算机网络基础与应用第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节局域网（LocalAreaNetwor，LAN）是最常见、应用最广的一种网络形式，随着整个计算机网络技术的发展和提高，得到了充分的应用和普及，几乎每个单位都有自己的局域网，有的甚至家庭中都有自己的小型局域网。经常见到的局域网有：网吧局域网、办公室局域网、校园网、酒店局域网、企业内网等。计算机网络基础与应用4.4节4.5节4.6节4.7节41局域网概述42局域网协议43以太网44交换式以太网计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用第4章计算机局域网技术45虚拟局域网46网络综合布线47实训第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节41局域网概述美国电气电子工程师协会（IEEE）对局域网的定义为：局域网中的数据通信被限制在几米至几千米的地理范围内，能够使用具有中等或较高传输速率的物理信道，并且具有较低的误码率。局域网是专用的，由单一组织机构所使用。计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节42局域网协议IEEE802参考模型只对应OSI参考模型的数据链路层与物理层，它将数据链路层划分为逻辑链路控制（LogicalLinControl，LLC）子层与介质访问控制（MediaAccessControl，MAC）子层。计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节42局域网协议IEEE802委员会为局域网制定了一系列标准，统称为IEEE802标准。计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节421IEEE8023以太网IEEE8023标准定义了基带总线以太网。Ethernet的核心技术是它的随机争用型介质访问控制方法，即带有冲突检测的载波侦听多路访问计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节421IEEE8023以太网当计算机A向计算机B发送数据时，送出的信号并不会自动流向计算机B。而会通过传输介质广播传输到B、C、D三台计算机。计算机C和计算机D将数据复制下来后，检查此数据是否是发给自己的，不是，则放弃，只有计算机B将接收数据。如果两个信号源同时向目标机器发送数据信号，这时，两个信号会交织在一起，使得信号的意义无法识别，这就是冲突。计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节421IEEE8023以太网为了避免冲突，必须在同一传输媒体中的某个时刻只有一个设备在传输数据，要使用一种协议来管理、协调各计算机对媒体的使用，这就是CSMA/CD方法。计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节422IEEE8024令牌总线计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用在总线拓扑中利用“令牌”作为控制节点访问公共传输介质的确定型介质访问控制方法。任何一个节点只有在取得令牌后才能使用共享总线去发送数据。第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节423IEEE8025令牌环计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用当环正常工作时，令牌总是沿着物理环单向逐站传送，传送顺序与节点在环中排列的顺序相同。如果节点A有数据帧要发送，它必须等待空闲令牌的到来。当节点A获得空闲令牌之后，它将令牌标志位由“闲”变为“忙”，然后传送数据帧第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节43以太网计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用一般来说，以太网具有的如下特征。1共享媒体：所有网络设备依次使用同一通信媒体。2广播域：需要传输的帧被发送到所有节点，但只有寻址到的节点才会接收到帧。3CSMA/CD：以太网中利用载波监听多路访问/冲突检测方法（CarrierSenseMultiAC地址：媒体访问控制层的所有Ethernet网络接口卡（NIC）都采用48位网络地址。这种地址全球唯一。第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节431传统以太网计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用110Base-5规范（粗缆网）使用粗同轴电缆。每个网段的最大传输距离为500米，每段最多站点数为100个，网段内两站点间距离不小于25米，网络最大跨距2500米，通过中继器能连五个网段。第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节431传统以太网计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用210Base-2规范（细缆网）使用细同轴电缆和单根总线的拓扑结构。最大干线段长度是185米（607英尺）；使用BNCT型连结器将电缆与网卡相连；最多只能使用4个中继器连结5个干线段，只有其中三个段允许使用工作站，另两个用于扩展距离。第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节431传统以太网计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用310Base-T规范（双绞线网）使用双绞线电缆和星形拓扑结构，的3类、4类或5类非屏蔽双绞线；网络中任何两个工作站之间的数据通路最多为４个集线器；电缆末端使用RJ-45插座，1针和2针是“发送”，3针和6针是“接收”。第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节432高速以太网计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用1、快速以太网快速以太网技术支持3、4、5类双绞线以及光纤的连接，能有效利用用户已有的设施。第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节432高速以太网计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用2、千兆以太网千兆以太网又称吉比特以太网（GigabitEthernet），主要有以下特点。允许在1Gbit/s的速率下以全双工和半双工两种方式工作。使用8023协议规定的帧格式。在半双工方式下使用CSMA/CD协议（全双工方式下不需要使用这个协议）。与10BASE-T和100BASE-T技术向下兼容。第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节432高速以太网计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用3、万兆以太网万兆以太网又称10吉比特以太网。万兆以太网只支持双工模式，不支持单工模式，而以往的各种以太网标准均支持单工/双工模式。万兆以太网由于传输速率高，其使用的媒体只能是光纤，而以往的各种以太网标准均支持铜缆。万兆以太网不使用CSMA/CD协议，因为这属于较慢的单工以太网技术。万兆以太网使用64B/66B和8B/10B两种编码方式，而传统以太网只使用8B/10B编码方式。万兆以太网支持局域网和广域网接口，且其有效距离可达40m，而以往的以太网只支持局域网应用，有效传输距离不超过5m。其有效作用距离的增大为万兆以太网在广域网中的应用打下了基础。第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节44交换式以太网计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用传统的以太网，都是采用了以共享设备为中心的星型连接方式，但其实际上是总线型的拓扑结构。网络中的每个节点都是采用CSMA/CD方法争用总线信道。因此，整个网络的通信信道始终处于共享的状态。在某一时刻一个节点将数据帧发送到集中设备的某个端口后，该端口会将该数据帧向其他所有端口转发（广播），如图4-12所示。这时，网络上只有一对端口在通信，其他端口都被广播数据所阻塞，无法通信。这就造成了网络冲突的增加，效率低下。第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节441交换式以太网技术计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用交换机对数据的转发是以网络节点计算机的MAC地址为基础的。当某个端口接收到数据帧后，交换机就通过该表获得目的主机的端口，并迅速将数据帧转发到该端口。这样，多个端口就能够互不干涉地同时传输数据第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节441交换式以太网技术计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用以太网交换机对数据帧的转发方式可以分为3类：直接交换方式、存储转发方式和改进的直接交换方式。1直接交换方式在直接交换方式中，交换机对传输的信息帧不进行差错校验，仅识别出数据帧中的目的节点MAC地址，并直接通过每个端口的缓存器转发到相应的端口。数据帧的差错检测任务由各节点计算机完成。2存储转发方式在存储转发方式中，交换机首先完整地接收数据帧并进行差错校验。若接收的帧是完整正确的，则根据目的地址确定相应的输出端口，并将数据帧转发出去。3改进的直接交换方式改进的直接交换方式是将直接交换方式和存储转发方式结合起来。在接收到帧的前64Byte之后，判断帧中的帧头数据（地址信息与控制信息）是否正确，正确则转发。这种方法对于短的数据帧来说，其交换延迟时间和直接交换方式比较接近；而对于长的数据帧来说，由于它只对帧头进行差错检测，因此交换延迟时间将会大大缩小。第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节442三层交换技术计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用第三层交换技术（又称多层交换技术、IP交换技术等）是相对于传统交换概念而提出的。传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层（数据链路层）进行操作的，而多层交换技术是在网络模型中的第三层（网络层）实现了数据包的高速转发。简单地说，多层交换技术就是“第二层交换技术＋第三层转发技术”。一个具有三层交换功能的设备，是一个带有第三层路由功能的第二层交换机，但它是二者的有机结合，并不是简单地把路由器设备的硬件及软件叠加在局域网交换机上就行了。它利用第三层协议中的IP包的包头信息来对后续数据业务流进行标记，具有同一标记的业务流的后续报文被交换到第二层数据链路层，从而打通源IP地址和目的IP地址之间的一条通路。这条通路经过第二层链路层。有了这条通路，三层交换机就没有必要每次将接收到的数据包进行拆包来判断路由，而是直接将数据包进行转发对数据流进行交换。第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节442三层交换技术计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节442三层交换技术计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用若同一子网中的主机A、B进行通信，则交换机通过查找自己的地址映射表，能够直接在端口A、B之间进行二层的转发。若不在同一子网内的主机A、C进行通信，发送主机A要向“缺省网关”发出ARAC地址，则向发送主机A回复主机B的MAC地址。否则三层交换模块根据路由信息向主机B广播一个ARAC地址，三层交换模块保存此地址并回复给发送主机A，同时将主机B的MAC地址发送到二层交换引擎的MAC地址表中。从这以后，当A向B发送的数据包便全部交给二层交换处理，信息得以高速交换。第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节45虚拟局域网计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用在由交换机组成的网络中，所有的设备都会转发广播帧，因此任何一个广播帧或多播帧都将被广播到整个局域网中的每台主机，必然产生大量的广播。第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节451VLAN的概念和特点计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用VLAN技术允许网络管理者将一个物理的LAN逻辑的划分成不同的广播域，每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机工作站，与物理上形成的LAN有着相同的属性。但由于它是逻辑地而不是物理地划分，所以同一个VLAN内的各个工作站无须被放置在同一个物理空间里，即这些工作站不一定属于同一个物理LAN网段。一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他VLAN中，即使是两台计算机有着同样的网段，但是它们却没有相同的VLAN号，它们各自的广播流也不会相互转发，从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节451VLAN的概念和特点计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用VLAN的特点限制广播域。广播域被限制在一个VLAN内，节省了带宽，提高了网络处理能力。增强局域网的安全性。不同VLAN内的报文在传输时是相互隔离的，即一个VLAN内的用户不能和其他VLAN内的用户直接通信，如果不同VLAN要进行通信，则需要通过路由器或三层交换机等三层设备。灵活构建虚拟工作组。用VLAN可以划分不同的用户到不同的工作组，同一工作组的用户也不必局限于某一固定的物理范围，网络构建和维护更加方便灵活。第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节451VLAN的概念和特点计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用VLAN的标准1标准

Tagging模式中所必须的VLAN标签。大多数802委员会的成员都反对推广80210。2在1996年3月，IEEE8021Internetworing委员会结束了对VLAN初期标准的修订工作。新出台的标准进一步完善了VLAN的体系结构，统一了FrameTagging方式中不同厂商的标签格式，并制定了VLAN标准在未来一段时间内的发展方向，标准在业界获得了广泛的推广。它成为VLAN历史上的一块里程碑。的出现打破了虚拟网依赖于单一厂商的僵局，从一个侧面推动了VLAN的迅速发展。另外，来自市场的压力使各大网络厂商立刻将新标准融合到他们各自的产品中。第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节452VLAN的划分方法计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用1基于端口来划分VLAN第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节452VLAN的划分方法计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用2基于MAC地址划分VLAN基于MAC地址划分VLAN的方法是根据每个主机的MAC地址来划分，即对每个MAC地址的主机都配置它属于哪个组。这种划分VLAN方法的最大优点就是当用户计算机的物理位置移动时，即从一个交换机换到其他的交换机时，VLAN不必重新配置。所以，可以认为这种根据MAC地址的划分方法是基于用户的VLAN，这种方法的缺点是初始化时，所有的用户都必须进行配置，如果有几百个甚至上千个用户，则配置工作是非常繁杂的。第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节452VLAN的划分方法计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用

基于网络层划分VLAN的方法是根据每个主机的网络层地址或协议类型划分的，虽然这种划分方法是根据网络地址，比如IP地址，但它不是路由，与网络层的路由毫无关系。这种方法的优点是用户的物理位置改变时，不需要重新配置所属的VLAN，而且可以根据协议类型来划分VLAN，这对网络管理者来说很重要，另外，这种方法不需要附加的帧标签来识别VLAN，这样可以减少网络的通信量。第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节452VLAN的划分方法计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用

基于规则的VLAN也称为基于策略的VLAN。这是最灵活的VLAN划分方法，具有自动配置的能力，能够把相关的用户连成一体，在逻辑划分上称为“关系网络”。网络管理员只需在网管软件中确定划分VLAN的规则（或属性），那么当一个站点加入网络中时，将会被“感知”，并被包含进正确的VLAN中。同时，对站点的移动和改变也可自动识别和跟踪。采用这种方法，整个网络可以非常方便地通过路由器扩展网络规模。有的产品还支持一个端口上的主机分别属于不同的VLAN，这在交换机与共享式Hub共存的环境中显得尤为重要。自动配置VLAN时，交换机中的软件自动检查进入交换机端口的广播信息的IP源地址，然后软件自动将这个端口分配给一个由IP子网映射成的VLAN。第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节46网络综合布线计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用局域网布线施工和网线的制作是局域网组建工作中的基础工程。结构化综合布线系统适应了社会发展的需求，是一个通用语音和数据传输的电信布线标准，以支持多设备、多用户的环境，为服务于数据通信的电信设备和布线产品的设计提供方向；能够对智能化建筑中的结构化布线进行规划和安装，使之能够满足用户的多种电信要求；为各种类型的线缆、连接件以及布线系统的设计和安装建立性能和技术标准。第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节461综合布线系统概述计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用综合布线系统是建筑物与建筑群综合布线系统的简称，是一种模块化的、灵活性极高的建筑物内或建筑群之间的信息传输通道。第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节461综合布线系统概述计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用1综合布线的特点综合布线是对传统布线技术的进一步发展，与传统布线相比有着明显的优势，具体表现在以下几个方面。开放性灵活性可靠性先进性兼容性第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节461综合布线系统概述计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用2布线工程的一般步骤详细调研布线方案设计土建施工技术安装信息点测试文档管理维护第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节462各子系统介绍计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用网络布线施工与电、暖、水、气等管线的施工区别很大，布线施工具有以下特征。所有的电缆从信息口到信息点是一条完整的电缆，中间不能有分支。每条电缆的长度要尽量缩短，以提高信号的质量。某些部位（如集线器）连接电缆的数量较多，要处置得当。要考虑线路本身的安全和线路中传输信号的安全。第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节462各子系统介绍计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用工作区子系统又称为服务区子系统，它是由RJ-45跳线与信息插座所连接的设备组成的。1工作区子系统第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节462各子系统介绍计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用工作区的布线方案一般有埋入式、高架地板布线式、护壁板式和线槽式等4种。1工作区子系统第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节462各子系统介绍计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用是整个布线系统的一部分，它是从工作区的信息插座开始到管理间子系统的配线架。结构一般为星状结构。2水平干线子系统第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节462各子系统介绍计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用是整个建筑物综合布线系统的中枢，用于把公共系统设备互连起来，并连接各楼层的水平子系统。3垂直干线子系统第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节462各子系统介绍计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用由交连、互联、配线架、信息插座架和相关跳线组成。管理间为连接其他子系统提供连接手段，交连和互连允许用户将通信线路定位或重新定位到建筑物的不同部分，以便能更容易地管理通信线路。4管理间子系统第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节462各子系统介绍计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用4管理间子系统第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节462各子系统介绍计算机网络基础与应用计算机网络基础与应用5建筑群子系统是将一个建筑物中的电缆延伸到另一个建筑物的通信设备和装置，通常由光缆和相应设备组成。第4章：计算机局域网技术4.1节4.2节4.3节4.4节4.5节4.6节4.7节462各子系统介绍计算机网络基础