计算机网络基础微课版 课件 模块4　构建网络共享平台-局域网技术

局域网技术

主讲人：XXX计算机网络基础思维导图学习提示2134主题：

局域网体系结构、介质访问技术、帧格式与操作、以太网技术、交换式局域网、虚拟局域网、无线局域网网络体系结构和网络协议的概念

计算机网络的工作过程和实现（Implementation）技术OSI参考模型、TCP/IP参考模型的比较3

学习目标知识目标本节目标1. 了解局域网的基本要素。2. 了解以太网的发展历程。3. 掌握IEEE802实现模型。通过介绍以太网的发展，分析以太网的不足和改进思路，引导学生明白持续创新的重要性素质目标技能目标能够描述局域网的发展过程并总结各个阶段的主要特点。课前评估数据链路层协议指定了将数据包封装成帧的过程，以及将已封装数据包发送到各种传输介质上和从各介质获取已封装数据包的技术。在数据包从源主机到目的主机的传输过程中，通常会经过不同的物理网络，如图所示。这些物理网络可由不同类型的物理介质组成，如铜线、光纤和无线电等。主题一：局域网体系结构学习目标了解层次结构的好处；理解协议对网络通信的作用和遵守协议栈的意义；掌握计算机网络体系结构的概念。7

局域网发展和演变8

20世纪70年代：大量的技术20世纪80年代：众多的标准20世纪90年代：技术的汇聚21世纪:技术应用得全面更新令牌总线技术、令牌环技术、以太网技术、CSMA/CD技术……802.3~802.14标准，Ethernet、TokenRing与TokenBus三足鼎立技术竞争、大浪淘沙，90年代末主流技术浮现：802.3与802.11速率提升、覆盖扩大，无线技术全面进入，从用户级进军运营级同轴电缆→柔性不够，不易布线推出10BASE-T，Ethernet在竞争中优势明显推出10BASE-F，交换机面世，Ethernet在竞争中脱颖而出共享式→交换式Ethernet，是Ethernet发展的一个里程碑双绞线、光纤、无线→催生了网络布线行业同轴电缆→柔性不够，不易布线距离：已不再是问题，可以达上千公里应用：向接入网、城域网运营级网络进军拓扑：从简单结构演进到复杂的mesh结构速率：从10Mbit/S发展到100Gbit/S局域网发展和演变9

局域网的主流技术—以太网（不是一种具体网络，而是技术规范）的发展脉络早期以太网半双工、共享介质、简单拓扑组网、介质访问控制、小网需求技术现今以太网双工、独享链路复杂拓扑、交换机组网、大网问题措施可能丢帧：流控通信瓶颈：链路聚合环路避免：生成树广播风暴：VLAN以太网新技术最新发展以太城域技术802.1ad、802.1ah以太接入技术802.3af局域网的特点回顾10

局域网覆盖的地理范围比较小数据传输速率高传输延时小出错率低局域网属单一组织拥有局域网概述11

网络拓扑结构网络传输技术介质访问控制方法局域网三要素：局域网概述12

网络拓扑结构：采用的拓扑结构有总线型、星型、树型（扩展星型）和环型等

网状结构也大量用于局域网，不再是广域网的专用网络拓扑结构；网络拓扑结构会影响网络的可靠性、扩展性、响应时间和吞吐量。局域网三要素：局域网概述13

网络传输技术：局域网使用各种各样的传输介质，

如铜线、光纤、无线和卫星链路等。网络传输技术是指借助传输介质进行的数据通信；基带频带局域网使用基带传输，主要使用曼切斯特编码。局域网三要素：介质访问控制方法：将数据帧放置到介质上和从介质获取数据帧的技术，是影响局域网性能最为重要的因素。局域网中使用的介质访问协议是CSMA/CD。

局域网的分类14

按照信道的分配方式（共享与独占）局域网参考模型与标准15

局域网标准的两个方面：体系结构和实现IEEE802委员会提出IEEE802/RM标准的参考模型，表达了局域网协议体系结构对应OSI模型的最低两层16

物理层的主要功能802实现模型MII：介质无关接口MDI：介质相关接口PMI：物理介质无关PMD：物理介质相关802参考模型包括了对传输介质的讨论局域网标准直接规范物理介质上的比特传输局域网技术强烈地依赖于传输介质局域网性能的提升强烈依赖于在介质上的传输技术更新OSI模型：通常不予以讨论传输介质不属于七层模型的一部分模型起源于广域网，并不直接面对物理介质802模型物理层功能实现信号的编码/译码比特流的传输与接收数据的同步控制规定了物理层使用的信号与编码、传输介质、拓扑结构和传输速率等IEEE802实现模型17

数据链路层的主要功能IEEE802实现模型802模型中的数据链路层：分为：LLC子层和MAC子层；逻辑链路控制子层LLC：与具体的局域网技术无关；介质访问控制子层MAC：与具体的局域网技术相关；MAC子层的地址是物理地址，也称作MAC地址，计算机之间的通信最终要通过MAC地址才行；LLC子层完成数据链路层的主要功能，实现链路管理、差错控制和流量控制等功能。802模型中的数据链路层数据链路层LLCMAC物理层Ph物理介质18

802模型中的LLC设立初衷IEEE802实现模型LLC位于LAN参考模型的中心位置：向上提供一致的服务供多个N层协议使用；向下使用多种LAN（MAC）提供的服务LLC？IPIPXDecnetSNAOSI802.3802.4802.5FDDIATMIP802.3MAC头IP分组MAC尾MACPHYLLC高层MACPHY高层802.3-1985模式802.3-2002模式802标准体系的演进近年来发生了重大变化：网络层：IP协议几乎成了唯一；MAC层：以太网正在占绝对优势LLC还是必要的？不再是必要的，LLC正在退出实用（不再使用）当前的趋势，MAC(Ethernet)直接承载IP19

IEEE802系列标准（简图）IEEE802实现模型IEEE802.1:综述、编址、桥接、管理、……802.3……802.2802.11物理层数据链路层PHYMACLLCOSI层次LAN层次802.17…802.1IEEE802.2:屏蔽不同类型的LAN，向上提供一致的服务

IEEE802.3/11/15/16/17等，定义不同类型LAN/MAN，内容包括：MAC协议、物理接口、介质需求所有的LAN具有相同的LLC子层及不同的MAC子层和物理层不同的MAC和物理层构成了不同的LAN课堂练习20

一、填空题1.网络传输技术是指借助传输介质进行的数据通信，常用的传输技术有()传输和（

）传输两种。2.局域网体系结构仅包含OSI参考模型最低两层，分别是（

）层和（

）层。3.IEEE802局域网标准将数据链路层划分为（

）子层和（

）子层。4.决定局域网特性的主要技术因素有(

)、传输介质和介质访问控制技术。课堂练习21

二、选择题1．局域网的层次结构中，可省略的层是（）。A．物理层 B．访问控制层C．逻辑链路控制层 D．网际层2．LLC子层完成数据链路层的主要功能有（）。A．实现链路管理

B．差错控制 C．流量控制功能

D．以上都对3.传统以太网采用的编码方式是（）。A．不归零制B．曼彻斯特C．差分曼彻斯特D．PCM编码课堂练习22

三、判断题1．MAC子层的地址是逻辑地址。（

）2．局域网中使用的介质访问协议是CSMA/CD。（

）3．IEEE802实现模型中的物理层过于复杂，将其划分为PMI（物理介质无关）子层和PMD（物理介质相关）子层。（

）谢谢！局域网技术

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局域网体系结构、介质访问技术、帧格式与操作、以太网技术、交换式局域网、虚拟局域网、无线局域网网络体系结构和网络协议的概念

计算机网络的工作过程和实现（Implementation）技术OSI参考模型、TCP/IP参考模型的比较25

学习目标知识目标本节目标1. 掌握CSMA/CD的工作原理。2. 了解CSMA/CD的工作特点。3. 掌握网卡的主要功能。通过分析以太网的工作原理，引导学生明白竞争和谦让、效率和规则在社会生活中的重要性。素质目标技能目标能够借助网络仿真工具探索以太网冲突问题。课前评估在如图所示的开会场景中，如果有多个人同时讲话，会造成混乱无法听清对方在讲什么，这种现象在网络中称为冲突。要解决这个问题，可以采用两种策略，一种是按顺时针或逆时针方向轮流发言；另外一种是确认没有他人说话时才能发言。这种策略在计算机网络中，称为介质访问控制方法，分别称为__________和__________。主题二：介质访问技术学习目标了解层次结构的好处；理解协议对网络通信的作用和遵守协议栈的意义；掌握计算机网络体系结构的概念。29

CSMA/CD协议安徽桐城的“六尺巷”的典故成为历史佳话，其昭示了谦和礼让的中华民族美德。是通过后退、谦让化解“冲突”的典范CSMA/CD协议31

为什么要解决多个节点访问介质问题传统局域网是“共享”式局域网，所有结点都是半双工的，发送或接收数据是通过共享介质以“广播”方式传送，因此出现“冲突(Collision)”是不可避免的，“冲突”会造成传输失败，必须解决多个结点访问总线的介质访问控制(MediumAccessControl，MAC)问题。所有的LAN具有相同的LLC子层及不同的MAC子层和物理层在传统局域网结构中，连接动态计算机的同轴电缆被称为“共享介质”，所以这种局域网称为“共享式局域网”CSMA/CD协议32

争用型介质访问控制协议：在以太网(Ethernet)中，任何结点都没有事先预约发送，所有结点发送都是随机的，而且网络中没有集中的管理控制，所有结点平等地竞争发送时间。如CSMA/CD方式，介质访问控制方法需要解决3个问题：什么时候发送数据？如何发现冲突？发生冲突怎么办？确定型介质访问控制协议：如令牌（Token）方式，类似于击鼓传花。CSMA/CD协议33

CS(CarrierSense)载波侦听--在发送数据之前进行监听，以确保线路空闲，减少冲突的机会CSMA/CD的工作原理MA(MultipleAccess)多路访问--每个站点发送的数据，可以同时被多个站点接收CD(CollisionDetection)冲突检测—若网上有两个或者两个以上工作站同时发送数据，在总线上就会出现冲突。，或者称为“碰撞”。CSMA/CD协议34

CSMA/CD的工作原理总结：先听后发→边听边发→冲突等待→空闲发送CSMA/CD协议35

第2种情况：可能一个节点已经发送了数据，但由于信号传输的时延，使得信号在达到目的地时，另一个较远的节点没有侦听到该信号而发送了自己的帧所导致的冲突理解：为什么在发送的过程中还会产生冲突？第1种情况：可能两个或多个站点都同时检测到网络空闲，然后几乎在同一时刻开始传输数据就会产生冲突CSMA/CD协议36

CSMA/CD的工作特点主要优点：采用的是一种“有空就发”的竞争型访问策略，实现算法简单；网络维护方便，删除节点容易；轻负载时，执行效率高主要缺点：不具有某些场合要求的优先权；重负载时，传输效率和有效带宽降低；CSMA/CD无法完全消除冲突。网络竞争的不确定性，使得网络延时变得难以确定解决冲突的一种办法：将网络分段，减少每个网段中站点数量，使冲突的概率减少，从而增加网络的总体带宽课后练习37

1.采用CSMA/CD介质访问控制方法的局域网适用于办公自动化环境。这类局域网在（

）网络通信负荷情况下表现出较好的吞吐率与延迟特性。A.较高 B.较低 C.中等 D.不限定2.具有冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）技术，一般用于（

）拓扑结构。A.网状网络 B.总线型网络C.环型网络 D.星型网络3.CSMA/CD方法用来解决多节点如何共享公用总线传输介质的问题，网中（

）。A.不存在集中控制的节点 B.存在一个集中控制的节点C.存在多个集中控制的节点 D.可以有也可以没有集中控制的节点课后练习38

4.CSMA/CD的中文名称( )。5.CSMA/CD遵循“先听后发，( )，（ )，随机重发”的原理控制数据包的发送。6.在CSMA／CD网络中，（

）时会发生冲突。A．监听到线路空闲立即发送 B．监听到线路空闲随机等待一段时间再C．不监听，随时发送 D．不管如何，都有可能7.对于使用CSMA/CD介质访问控制方法叙述错误的是( )。A.信息帧在信道上以广播方式传播。B.站点只有检测到信道上没有其他站点发送的载波信号时，才能发送自己的帧。C.当两个站点同时检测到信道空闲后，同时发送自己的信息帧，则肯定发生冲突。D.当两个站点先后检测到信道空闲后，先后发送自己的信息帧，则肯定不发生冲突。课后练习39

8.CSMA/CD属于通信信道的固定分配信道共享方式。

（

）9.关于CSMA/CD，下面描述正确的是（

）A．CSMA/CD主要用于解决IP地址与域名的映射B．CSMA/CD主要用于解决网络中的冲突C．CSMA/CD主要用于解决运输层的连接D．CSMA/CD主要用于解决网络层的寻址10.简述CSMA/CD的主要原理。以太网网卡简介40

网卡与传输介质的接口

以太网网络收发器实现结点与总线传输介质的电信号连接,完成数据发送与接收、突检测功能。

目前常用的方法是网卡通过RJ-45接口用非屏蔽双绞线连接到以太网交换机或集线器接入以太网中。网卡与主机的接口

网卡要插入联网计算机的I/O扩展槽中，作为计算机的一个外设来工作。网卡在主机CPU的控制下进行数据的发送和接收。以太网网卡简介41

以太网数据链路控制器

实际的网卡均可以实现介质访问控制、CRC校验、曼彻斯特编码与解码、收发器与冲突检测等功能。以太网卡芯片一般是内嵌在主板上，以太网网卡就可以分为插卡式（如图4所示）与内嵌式两种，谢谢！局域网技术

主讲人：XXX计算机网络基础学习提示2134主题：

局域网体系结构、介质访问技术、帧格式与操作、以太网技术、交换式局域网、虚拟局域网、无线局域网网络体系结构和网络协议的概念

计算机网络的工作过程和实现（Implementation）技术OSI参考模型、TCP/IP参考模型的比较44

学习目标知识目标本节目标1. 掌握MAC地址的基本概念。2. 掌握以太网帧结构。通过分析数据帧的结构，让学生进一步理解协议的内涵，引导学生逐步树立规则规矩意识。素质目标技能目标能够使用网络协议工具捕获并分析以太网帧。课前评估1．在Windows的DOS界面中，使用ipconfig/all命令查看到你自己笔记本网卡的PhysicalAddress（物理地址）并记录下来，并对其组成情况进行简单描述。2．IP地址是__________层上使用的地址，物理地址是__________层使用的地址，这两类地址都具有唯一性。3．IP地址如同邮政通信地址（可以改变），物理地址如同人的姓名（一般不可改变）。设想一下，如果只通过人的姓名，你能知道他住在哪里吗__________；如果邮递员只有邮政通信地址，能将信件正确投递到特定的人吗__________。作为类比，在Internet中能否只使用IP地址或物理地址来进行通信？主题三：帧格式与操作学习目标掌握MAC地址的基本概念；掌握以太网帧结构。48

MAC地址的基本概念49

在网络通信中需要地址区来分参与通信的各个站点，用于标识网络设备的物理接口。IEEE802.3标准中寻址定义在MAC子层，所以也称为MAC地址。

MAC地址是由48位的二进制数或12位的十六进制数表示的，被嵌入网络接口卡（NetworkInterfaceCard，NIC）的芯片中，一般不能修改。存在于硬件中，故称为硬件地址或物理地址。如何查看MAC地址？MAC地址的定义MAC地址的基本概念50

MAC地址的表示MAC地址的基本概念51

MAC地址的组成IEEE为厂商分配的供应商代码由供应商按顺序分配MAC地址的基本概念52

MAC地址的类型广播地址：48位二进制都为1或12位十六进制都为F的地址，如FF-FF-FF-FF-FF-FF组播地址：第1字节的最低位为1的地址，如01-00-5E开头的地址。00000001单播地址：第1字节的最低位为0的地址，如00-18-AB开头的地址因MAC地址的第1字节的最低位和次低位的值固定，故MAC地址的容量空间为246并非248第1字节最低位为1MAC地址的基本概念53

MAC地址的管理MAC地址在以太网上传送的顺序：从左到右；在字节内部，先传低位比特，再传高位比特，即从右到左第1字节第2字节第3字节第4字节第5字节第6字节机构唯一标识符OUI扩展标识符EII/G比特(Individual/Group)0表示单播地址；1表示多播地址G/L比特(Global/Local)0表示全球管理；1表示本地管理01:02:XX:XX:XX:XX传输方式十六进制MAC地址用二进制表示10000000000000010000000100000010……网络中数据传输时的比特序列54

MAC地址的作用实现数据帧有目的的传送，所有节点都探测该数据帧的到来，只有本机的MAC地址和数据帧中携带的MAC地址一致时，才会接收该数据帧在同一网段（局域网）的两台计算机通信时，帧中封装的目的MAC地址就为目的计算机的MAC地址，如下图中主机A向主机C通信时，主机A发出帧中封装的目的MAC地址为主机C计算机的MAC地址MAC地址：28-29-02-11-11-01主机AMAC地址：28-29-02-11-33-03主机CMAC地址：28-29-02-11-22-02主机BMAC地址：28-29-02-11-44-04主机D

数据帧希望到主机C，目的MAC为28-29-02-11-33-03丢弃该帧丢弃该帧接收该帧MAC地址的基本概念55

MAC地址的作用若两台通信的计算机位于不同的网络，不能直接通信，需要借助网关，此时帧中封装的目的MAC地址为网关的MAC地址，如下图中H1向H4通信时，H1发出帧中封装的目的MAC地址为路由器A接口1的MAC地址MAC地址的基本概念以太帧结构56

层次模型结构中，每一层功能的实现机制和方法，使用协议的方式来描述，用PDU来表示，而数据链路层的PDU就是帧为了实现数据链路层的功能，首先使本层能看到有意义的数据（用户数据+控制信息），而不再是原始的比特流了，为此数据链路层采用了称为帧的PDU作为该层的逻辑传输单元数据链路层的核心任务是要根据所要实现的功能给出帧的详细定义，包括帧的三要素：语法、语义和语序以太帧结构57

帧同步。7个10101010，使用同步传输技术帧定界。1个10101011用于节点或设备的物理寻址。MAC地址，12个字节指明高层可以使用的协议。类型字段，2个字节包含多少数据。数据字段，46~1500字节检查数据是否出错。FCS字段，采用CRC-32方法，4个字节0806ARP请求/应答8035RARP请求/应答0800IP数据报以太帧结构58

帧结构分析全局单播MAC地址以太网Ⅱ帧设置上限原因接收端的缓存空间是有限的，每次发送的数据不能太长发送数据太长的话，一旦发送失败，损失很大每个终端不能一次占用时间太长类型字段为IP帧的长度范围：帧头（6+6+2）+数据（46~1500）+帧尾（4），即64~1518字节在局域网中捕获以太网帧，通过小组合理分工提高工作效率的同时，培养学生合作探究解决问题的能力。同时，在分析以太网帧结构的过程中，会遇到各种各样的问题，培养学生“执事敬”“事思敬”的敬业精神，善于发现问题和解决问题的工匠精神课后练习59

1．在网络中，网络接口卡的MAC地址位于OSI参考模型的__________层。2．MAC地址也称物理地址，是内置在网卡中的一组代码，由__________个十六进制数组成，总长__________bit。3．MAC地址的类型分为__________、__________和__________。课后练习60

1.下面不属于网卡功能的是（

）。A．实现介质访问控制 B．实现数据链路层的功能C．实现物理层的功能 D．实现调制和解调功能2.以下关于MAC地址叙述正确的是（

）。A．MAC地址是一种便于修改的逻辑地址B．MAC地址固化在ROM中，通常情况下无法改动C．通常只有主机才需要MAC地址，路由器等网络设备不需要D．MAC地址长度为32位，通常表示为点分十进制形式3.下列（

）MAC地址是正确的。A．00-16-5B-4A-34-2H B．192.168.1.55C．65-10-96-58-16 D．00-06-5B-4F-45-BA课后练习61

4.

以下关于MAC的说法中错误的是（）。A.MAC地址在每次启动后都会改变 B.MAC地址一共有48比特C.MAC地址也称物理地址，或计算机的硬件地址 D.MAC地址从出厂时就被固化在网卡中5.以下地址（

）表示一个网卡的物理地址(MAC地址)。A.19-23-05-77-88 B.50-78-4C-6F-03-8D C.192.168.63.251 D.01.12.FB6.MAC地址容量空间为248个。（ ）7.任何一个数据帧中的源MAC地址和目的MAC地址相关的主机必然是相邻的。（ ）8.帧(Frame)是对数据的一种包装或封装。（ ）谢谢！局域网技术

主讲人：XXX计算机网络基础学习提示2134主题：

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计算机网络的工作过程和实现（Implementation）技术OSI参考模型、TCP/IP参考模型的比较64

主题四：以太网技术学习目标知识目标本节目标1. 了解物理层网络设备的主要功能及其以太网物理层标准。2. 掌握快速以太网技术标准。掌握高速以太网技术标准。掌握交换式以太网的优点。1. 通过介绍常见的以太网技术，充分理解资源利用和经济成本之间的约束关系，引导学生逐步建立以“工程学”的方法来分析问题和解决复杂网络问题的意识。素质目标能力目标1. 能够借助网络工具对比共享式和交换式以太网的优缺点。课前评估67

1．结合前面所学知识，尽可能列举在扩展网络覆盖范围时采用的技术措施。2．请说明人们提高网络性能，增强用户体验效果所采用的技术手段有哪些？3．如果你和你的朋友之间通信终端的距离在100m到300m之间，请设计这两个通信终端之间能正常通信的以太网组网方案。以太网组网规范68

通式：n-信号-物理介质以太网命名规则定义链路速率定义信号方式定义传输介质例子以太网组网规范69

信号衰减：信号能量在传输过程中越来越小，以致超出一定距离后，信号能量无法被检测产生原因：介质吸收、反射和散射，衰减是不可避免的，会同时伴随能量减小和信号波形变形情况发生产生后果：限制了信号的传输距离，这是所有的传输介质都存在最大传输距离的原因传递过程中信号的衰减以太网组网规范70

中继器：单进单出，对信号进行整形和放大集线器：单进多出，没有信号选择能力(广播)，对信号进行整形、放大和转发中继器和集线器进行网络扩展时带来的问题：不具备数据隔离和过滤功能，所有主机都位于同一冲突域，随着网络扩展带来的主机数量增加，主机之间冲突的概率也会增加；当网络物理距离增大时，也会影响局域网冲突检测的有效性，因此在使用中继器和集线器进行网络扩展时，是以冲突域的增加而因此所造成的网络性能下降为代价的物理层组网设备介绍以太网组网规范71

网段：计算机与网络设备、网络设备与网络设备之间形成的链路内容：在一个10Mb/s以太网中，任意两个工作站之间最多可以有5个网段、4个中继器，同时5个网段中只有3个网段可以用于安装计算机等网络设备。注意描述的严谨适用条件：只适用于网络物理层的设备，对于交换机和路由器及其高层上的设备没有约束，并且只适用于10Mb/s网络环境5-4-3组网规则以太网组网规范72

以太网物理层标准相同地方：遵循5-4-3规则；采用CSMA/CD协议，都采用曼切斯特编码，信号速率为20MHz以太网组网规范73

快速以太网组网规范快速以太网的基本思想：保留10Mbps经典以太网原来的帧格式、接口和过程规则，只是将比特时间从100纳秒降低到10纳秒名称线缆最大长度优点100Base-T4双绞线100米可用3类UTP100Base-TX双绞线100米全双工速率100Mbps（5类UTP）100Base-FX光纤2000米全双工速率100Mbps，距离长最初的快速以太线缆以太网组网规范74

快速以太网组网规范具有重要里程碑意义，确立了以太网在桌面系统的统治地位支持100Mbps速率支持共享式（半双工）和交换式（全双工）使用CSMA/CD协议采用相同的帧格式采用效率更高的编码取消了对同轴电缆的支持双绞线双绞线10BASE-T100BASE-TX交换机交换机以太网组网规范75

高速以太网组网规范稳固以太网技术在局域网中的决定统治地位CSMA/CD10Mbps半双工CSMA/CD100Mbps半双工/全双工CSMA/CD1000Mbps半双工/全双工10Gbps及以上全双工→→→总结交换式以太网76

共享式以太网的不足共享带宽（BW/N）网络整体性能不高（半双工，冲突严重）安全性差（广播）交换式以太网77

交换式以太网的优势是指采用了以太网交换机为核心的技术提供了网络的逻辑分段，可用于连接不同速率的网段和节点独占端口带宽，采用点到点的工作方式，而非广播方式具有很高的传输带宽，可同时提供多条信道，如同时允许16个站点在8条信道间通信减少了冲突的发生，通信效率更高课堂练习78

1.IEEE802.3定义了一种缩写符号来表示以太网的某一标准实现，下列说法错误的是（）。A.T表示采用双绞线； B.C表示采用同轴电缆；C.F表示传输介质是光纤； D.X表示铜质线缆2.传统以太网采用的编码方式是（

）。A．不归零制B．曼彻斯特C．差分曼彻斯特D．PCM编码3.IEEE802.3物理层标准中的10BASE-T标准采用的传输介质为（

）A．双绞线B．粗同轴电缆C．光纤D．细同轴电缆谢谢！局域网技术

主讲人：XXX计算机网络基础学习提示2134主题：

局域网体系结构、介质访问技术、帧格式与操作、以太网技术、交换式局域网、虚拟局域网、无线局域网网络体系结构和网络协议的概念

计算机网络的工作过程和实现（Implementation）技术OSI参考模型、TCP/IP参考模型的比较81

主题五：交换式局域网学习目标知识目标本节目标1. 理解交换机的工作原理。2. 掌握交换机的数据转发方式。了解交换机与集线器的区别。掌握交换机之间的连接方式。1. 通过交换机工作原理的介绍，引导学生树立自主学习的意识。素质目标能力目标1. 能够借助网络模拟工具探究交换机的工作原理。课前评估84

1．与集线器相比，交换机能有效隔离冲突的原因是__________。2．交换机的背板带宽决定了交换机的交换带宽，其定义是交换机接口处理器、接口卡和数据总线之间单位时间能够交换的最大数据量。背板带宽的计算方法：端口数×相应端口速率（全双工模式乘以2）。若一台交换机有24个100Mbit/s和2个1000Mbit/s端口，则其最大背板带宽是__________。3．以太网性能的演进如图4-25所示，请写出（1）~（8）的名称。交换机的工作原理85

交换机工作在OSI的第二层，其主要任务是将接收到的数据帧转发至目的地，怎么实现？交换机在进行数据转发之前，需要做两个工作：既查源地址→收集地址信息，又查目的地址→转发数据帧交换机在进行数据帧转发的依据是：MAC地址表，这个表中包含了目的MAC地址和数据帧应该从交换机的哪个端口进行转发的相关信息PC1的MAC地址PC2的MAC地址问题：交换机是如何工作的？交换机的工作原理86

问题：交换机是如何工作的？问题的关键是：这张地址表如何构建和维护？当然可以采用管理员手工的方式加入，但并不现实，原因是：其一工作量大，其二并非每个终端接入网络的位置是固定，最为重要的是写入这些信息需占用交换机内存的存储空间，对交换机的性能要求很高为了解决这个问题，在交换机上采用了一种类似“守株待兔”的策略，交换机在端口上每收到一个数据帧，记录下该帧中的源MAC地址和交换机接收该帧的端口，所有站点都执行同样的操作，交换机便获知了所有站点的MAC地址了注意到一个细节，如果MAC地址信息一直保存在交换机中，要不了多久，交换机的存储空间就会用完，后面的站点便无法接入网络，处理这个问题的方法是，当一条记录加入到交换机的MAC地址表后，设置一个老化时间，时间到了后，交换机就会删除这条记录，这样记录的加入和删除过程是一个动态过程，从而无用的MAC地址不会占用过多的存储空间，也能提高查表速度交换机的工作原理87

依据源MAC地址构建MAC地址表--自学习功能依据目的MAC地址转发数据帧--转发功能MAC表中没有目的MAC地址，执行泛洪功能源MAC和目的MAC都在MAC地址表中，并对应同一个端口，执行过滤功能①终端A→终端B②终端G→终端H③终端B→终端A④终端H→终端G⑤终端E→终端H【实例】网络结构如图所示，假定交换机初始转发表为空，给出依次进行①～⑤MAC帧传输过程时，交换机1和交换机2完成的操作及转发表变化过程终端AMACA终端BMACB终端CMACC终端DMACD终端EMACE终端FMACF终端GMACG终端HMACH终端IMACI集线器交换机1交换机212341234交换机的工作原理88

终端AMACA终端BMACB终端CMACC终端DMACD终端EMACE终端FMACF终端GMACG终端HMACH终端IMACI集线器交换机1交换机212341234①终端A→终端B传输操作交换机1转发表交换机2转发表MAC地址转发端口MAC地址转发端口A→BG→HB→AH→GE→HMACA14MACA交换机1：记录、广播交换机2：记录、广播自学习和泛洪功能MAC

B2交换机的工作原理89

终端AMACA终端BMACB终端CMACC终端DMACD终端EMACE终端FMACF终端GMACG终端HMACH终端IMACI集线器交换机1交换机212341234②终端G→终端H交换机1：记录、广播交换机2：记录、广播MACG4MACG4传输操作交换机1转发表交换机2转发表MAC地址转发端口MAC地址转发端口A→BG→HB→AH→GE→HMACA14MACAMAC

B2MACH4MACH4交换机的工作原理90

终端AMACA终端BMACB终端CMACC终端DMACD终端EMACE终端FMACF终端GMACG终端HMACH终端IMACI集线器交换机1交换机212341234③终端B→终端A交换机1：转发交换机2：没有收到MACG4MACG4传输操作交换机1转发表交换机2转发表MAC地址转发端口MAC地址转发端口A→BG→HB→AH→GE→HMACA14MACAMAC

B2MACH4MACH4交换机的工作原理91

终端AMACA终端BMACB终端CMACC终端DMACD终端EMACE终端FMACF终端GMACG终端HMACH终端IMACI集线器交换机1交换机212341234④终端H→终端G交换机1：记录、丢弃交换机2：记录、丢弃数据过滤功能MACG4MACG4传输操作交换机1转发表交换机2转发表MAC地址转发端口MAC地址转发端口A→BG→HB→AH→GE→HMACA14MACAMAC

B2MACH4MACH4交换机的工作原理92

终端AMACA终端BMACB终端CMACC终端DMACD终端EMACE终端FMACF终端GMACG终端HMACH终端IMACI集线器交换机1交换机212341234⑤终端E→终端H交换机1：记录、丢弃交换机2：记录、转发MACH4MACH4MACG4MACG4传输操作交换机1转发表交换机2转发表MAC地址转发端口MAC地址转发端口A→BG→HB→AH→GE→HMACA14MACAMAC

B2MACE2MACE4交换机的工作原理93

交换机1转发表交换机2转发表MAC地址转发端口MAC地址转发端口MACA1MACA4MACG4MACG4MACB2

MACH4MACH4MACE4MACE2交换机转发表课堂练习94

终端AMACA终端BMACB终端CMACC终端DMACD终端EMACE终端FMACF终端GMACG终端HMACH终端IMACI集线器交换机1交换机212341234【练习】网络结构如图所示，假定交换机初始转发表为空，给出依次进行1～7的MAC帧传输过程时，交换机1和交换机2完成的操作及转发表变化过程。传输操作交换机1转发表交换机2转发表MAC地址转发端口MAC地址转发端口A→CA1A4C3H→IH4H4I4I4B→AB2H→GG4G4C→AF→HF3C→EC4E2

1、终端A→终端C2、终端H→终端I3、终端B→终端A4、终端H→终端G5、终端C→终端A

6、终端F→终端H

7、终端C→终端E交换机数据转发方式95

直通交换转发方式转发前读取的字节数通信延时丢弃错误帧直通交换6字节最短无存储转发交换全部最长全部免碎片交换64字节短只丢弃残帧交换机缓冲区存储转发交换免碎片交换三种交换方式的比较交换机与集线器的区别96

工作模型层次不一样（数据链路层-物理层）数据传输方式不一样（广播-定向）带宽占用方式不一样（独占-共享）数据传输模式不一样（全双工-半双工）交换机的连接方式97

级联（使用网线）比较项目级联堆叠连接方式不同连接端口，增加端口连接背板，增加带宽通用性不同兼容不同厂家设备相同厂家设备之间连接距离不同扩展信号传输距离在有限的距离内堆叠（使用专用电缆）级联和堆叠的区别课堂练习98

一、填空题1.交换式局域网的核心设备是__________。2.以太网交换机的数据转发方式可以分为__________、__________和__________。二、选择题1.交换式局域网增加带宽的方法是在交换机端口节点之间建立( )。

A.并发连接

B.点-点连接

C.物理连接

D.数据连接2.以太网交换机中的端口/MAC地址映射表( )。 A.是由交换机的生产厂商建立的 B.是交换机在数据转发过程中通过学习动态建立的 C.是由网络管理员建立的 D.是由网络用户利用特殊的命令建立的课堂练习99

3.在交换式以太网中，( )是正确的。 A.连接于两个端口的两台计算机同时发送，仍会发生冲突 B.计算机的发送和接收仍采用CSMA/CD方式 C.当交换机的端口数增多时，交换机的系统总吞吐量下降 D.交换式以太网消除信息传输的回路三、判断题

1.在直通交换方式中，交换机边接收边检测。（

）

2.提供堆叠接口的交换机之间可以通过公用的堆叠线连接起来，扩大级联带宽。（

）

3.集线器只能采用半双工通信的方式进行传输，而交换机则采用全双工通信的方式来传输数据。（

） 课堂练习100

1.交换机依据（

）MAC地址构建MAC表，依据（）MAC地址转发数据帧。2.交换机的连接方式有（

）、（

）。3.集线器在OSI参考模型中属于（

）设备，而交换机属于（

）设备。谢谢！构建网络共享平台-局域网技术主讲人：XXXX计算机网络基础学习提示2134主题：

局域网体系结构、介质访问技术、帧格式与操作、以太网技术、交换式局域网、虚拟局域网、无线局域网网络体系结构和网络协议的概念

计算机网络的工作过程和实现（Implementation）技术OSI参考模型、TCP/IP参考模型的比较103

主题六：虚拟局域网学习目标知识目标本节目标1. 了解冲突域和广播域的概念。2. 掌握不同层次上网络设备隔离冲突域和广播域的效果。掌握虚拟局域网技术的概念、优点及分类。1. 通过在交换机上划分VLAN时不同接口之间的相互配合实现网络隔离功能的介绍，引导学生树立“我为人人，人人为我”的大爱观。素质目标能力目标1. 能够使用虚拟局域网技术隔离广播域。课前评估106

1．计算机网络中需要广播，不能去除广播，但如果网络中存在过量的广播包，会极大地影响网络性能，如消耗网络的__________和主机的__________。2．在日常生活中，如果有很多人在一个大的房间内开会，很难做到人与人之间有秩序地沟通交流，甚至可能存在场面失控。为了解决这个问题，我们可以把这个房间内的参会人员分成若干个小组，这样每个小组在沟通交流时就不会影响到其他小组的交流。在计算机网络通信中，也采用了类似的思路，将一个大的广播域分割成若干个小的广播域，避免过大的广播域带来的负面影响，这是如何实现的呢？请提出你的解决方案。冲突域与广播域107

冲突和冲突域冲突：共享链路上的节点同时传输数据发生碰撞的现象冲突域：共享链路上所有节点计算机所构成的区域共享式以太网--集线器连接的结点构成了一个冲突域半双工模式下的交换机连接的节点也构成一个冲突域物理层上的设备不能隔离冲突域，工作在全双工模式下的交换机能够隔离冲突域（对接收数据实施缓存，避免冲突发生）

冲突冲突域与广播域108

广播与广播域广播：向连接在网络中所有节点发送数据流量的现象广播域：网络中能够接收同样广播消息的结点的集合同一个共享式以太网中所有结点构成了一个广播域（不能隔离广播域）同一个交换式以太网中所有结点构成了一个广播域（不能隔离广播域）集线器同一冲突域同一广播域集线器集线器集线器集线器交换机集线器集线器集线器集线器同一广播域有多少个冲突域？冲突域与广播域109

思考：隔离冲突域和广播域最理想的设备是什么设备？练习：冲突域与广播域设备冲突域广播域集线器所有端口处于同一冲突域所有端口处于同一广播域交换机每个端口处于同一冲突域可配置（划分VLAN）广播域路由器每个端口处于同一冲突域每个端口处于同一广播域110

创新，是成为高素质技术技能人才应具备的素质，是一个民族甚至国家赖以生存的灵魂。“中国导弹之父”钱学森，早年从国外冲破层层阻扰回到祖国，投入科研工作，他抛弃了国内陈旧的思想，积极引入国外先进思想，并将这些理念融入科研之中，为我国的国防科技事业做出了巨大贡献，同时也诠释了创新的重要性虚拟局域网技术虚拟局域网技术111

虚拟局域网技术产生的原因共享式以太网→同一冲突域和广播域→消耗带宽和主机的处理能力→交换机只是解决了冲突域问题，广播域问题和安全问题有待解决用户：我不想收到C的广播报文管理员：B不能访问ACBA虚拟局域网技术112

是否存在一种跨越物理位置而划分逻辑工作组的方法当用户由于某种原因，在网络中移动但同时还要继续原来的逻辑工作组时，就必然需要进行新的网络连接乃至重新布线虚拟局域网技术113

是否存在一种跨越物理位置而划分逻辑工作组的方法为解决此问题，VLAN—虚拟局域网就应运而生一种将局域网从逻辑上按需要划分为若干个网段，在第二层分割广播域，分隔开用户组的一种交换技术在组成逻辑工作组时无需考虑用户或设备在网络中的位置A1A2A3B3B2B1C2C1VLAN1VLAN2VLAN3分别在不同楼层中划分了VLAN1、VLAN2、VLAN3三个虚拟局域网。这样A1、A2、A3就在一个工作组中，B1、B2、B3也在一个工作组中交换机交换机交换机交换机虚拟局域网技术114

VLAN的优点控制广播流量简化网络管理提高网络安全性提高设备利用率虚拟局域网技术115

常用VLAN的划分方法基于端口的VLAN基于MAC地址MAC：000A-1200-1111MAC：000A-1200-2222MAC：000A-1200-4444MAC：000A-1200-3333交换机A主机A主机B主机D主机C按照MAC地址将主机A和C划入VLAN10按照MAC地址将主机B和D划入VLAN20交换机B课堂练习116

一、填空题1．冲突是指在以太网中，当两个数据帧同时被发送到物理传输介质上，并完全或部分__________时产生的现象。2．在实际应用中，分为基于__________的VLAN和基于__________的VLAN两种类型的VLAN。3．默认情况下，交换机上的每个端口属于一个__________域，不同的端口属于不同的__________，交换机上所有的端口属于同一个__________域。二、选择题1．以下关于VLAN优点的描述正确的是（）。A．控制广播流量 B．简化网络管理C．提高网络安全性 D．以上都对课堂练习117

二、选择题2．有关VLAN的概念，下面说法不正确的是（）。A．VLAN是建立在局域网交换机上的以软件方式实现的逻辑分组B．可以使用交换机的接口划分虚拟局域网，且虚拟局域网可以跨越多个交换机C．使用IP地址定义的虚拟网与使用MAC地址定义的虚拟局域网相比，前者性能较高D．VLAN中的逻辑工作组各节点，可以分布在同一物理网段上，也可以分布在不同的物理网段上三、判断题1．虚拟局域网中的网段，物理上是连接在一起的，逻辑上是分离的。 （）2．任何设备发出的MAC帧均能覆盖整个广播域。 （）3．默认状态下，通过交换机连接的所有终端是一个广播域。 （）谢谢！构建网络共享平台-无线局域网主讲人：XXXX计算机网络基础学习提示2134主题：

局域网体系结构、介质访问技术、帧格式与操作、以太网技术、交换式局域网、虚拟局域网、无线局域网网络体系结构和网络协议的概念

计算机网络的工作过程和实现（Implementation）技术OSI参考模型、TCP/IP参考模型的比较120

主题七：无线局域网学习目标知识目标本节目标1. 了解有线局域网和无线局域网的区别。2. 掌握无线局域网的常见技术标准。掌握无线局域网常见组件的主要功能。1. 通过介绍常见的无线局域网技术，从需求牵引和技术推动的角度，引导学生正确认识其中蕴含的矛盾运动规律。素质目标能力目标1. 能够组建家庭无线局域网。课前评估123

1．写出禁用和启用无线网卡的重要操作步骤。2．通过单击“无线网络连接状态”图标，查看自己笔记本上连接的无线路由器的服务集标识符（SSID）是__________，无线连接速度是__________。3．单击“无线网络连接状态“界面的“详细信息”超链接，显示的无线网卡的MAC地址为__________。4．在“无线网络属性”窗口，单击“安全”选项卡，安全类型是__________，加密类型是__________。无线局域网简介无线局域网（WLAN）是采用无线传输媒体的局域网WLAN可以解决某种情况下有线网络存在的问题，具有明显的优势：节省布线投资、缩短建网周期、移动接入方便WLAN不仅是移动通信网络的补充，同时也是有线LAN的补充主机C主机D思考：有线网络和无线网络最大的不同是什么？InternetAP交换机路由器智能手机平板电脑笔记本（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（（GPRS3G4G（（（（（（（（（（（（无线局域网简介802.11e无线服务质量保证协议对于不同的无线用户，定义不同的优先传输级别，充分利用有限的带宽。802.11f无线接入点漫游协议保证移动笔记本电脑在不同的AP之间移动不会中断，尤其适用于无线语音运营。802.11h动态频率与信道调整协议根据同频干扰的实时特征动态调整发射频率和占用信道，避免信号叠加、碰撞造成的衰减。802.11i无