《ch计算机局域网》课件

计算机局域网局域网是将地理位置相对集中、具有共同通信需求的计算机互连起来，形成一个独立的计算机网络系统，实现资源共享和信息交换。课程目标了解局域网的基本概念熟悉局域网的定义、特点、分类、组成、工作原理等。掌握局域网的常用技术学习以太网、无线局域网等常用技术，并了解其工作原理和应用。学习局域网的组网和管理掌握局域网的设计方法、组网方式以及网络管理工具的使用。了解局域网的安全防护学习常见的局域网安全威胁以及安全防护措施，并了解相关安全技术和策略。局域网概述局域网(LAN)是一种计算机网络，连接相对较近的设备，例如同一办公室或建筑物内的计算机、打印机和服务器。局域网通常由用户拥有和管理，提供高带宽和低延迟，适合数据共享、文件传输和资源访问等。局域网的特点覆盖范围有限局域网的范围通常限于一个建筑物或校园内。高速率局域网具有高带宽和低延迟，适合高速数据传输。共享资源局域网可以共享打印机、文件服务器和网络连接等资源。安全性高局域网可以实施安全措施，例如访问控制和加密，以保护数据安全。局域网的分类按拓扑结构分类局域网的拓扑结构是指网络中各节点之间的连接方式，常见的拓扑结构包括总线型、星型、环型、树型和网状型等。按传输介质分类局域网的传输介质是指连接网络中各个节点的物理线路，常见的传输介质包括双绞线、同轴电缆、光纤和无线电波等。按网络规模分类局域网的网络规模是指网络中节点的数目，一般情况下，局域网的网络规模较小，节点数目相对较少。按应用领域分类局域网的应用领域非常广泛，包括办公自动化、工业自动化、家庭网络等。局域网的组成网络节点网络节点是局域网中的基本元素，包括计算机、服务器、打印机等。网络介质网络介质用于连接网络节点，包括双绞线、光纤、无线电波等。网络设备网络设备用于管理和控制网络流量，包括网卡、集线器、交换机、路由器等。网络软件网络软件用于实现网络功能，包括网络操作系统、协议栈、应用程序等。局域网的网络体系结构1应用层为用户提供网络服务2传输层提供端到端的连接3网络层负责数据路由4数据链路层提供节点间通信5物理层定义网络物理介质局域网的网络体系结构是分层的，由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成。每个层次负责不同的功能，并通过协议相互协作。局域网的协议分层物理层负责数据在物理介质上的传输，定义电气特性、机械特性、功能特性等。数据链路层负责数据帧的封装和解封装，实现节点之间的可靠数据传输。网络层负责数据包的路由和转发，实现网络互联。传输层负责数据流的传输，实现端到端的可靠数据传输。会话层负责建立、维护和释放会话，实现用户之间的数据交互。表示层负责数据的格式转换和加密，实现数据格式的统一。应用层负责向用户提供网络服务，实现各种网络应用。局域网的硬件设备1网卡网卡是连接计算机和网络的桥梁，负责数据包的收发。2集线器集线器是局域网中最简单的共享设备，它将网络中的所有设备连接在一起。3交换机交换机是更高级的共享设备，它可以根据数据包的目的地址进行转发。4路由器路由器是连接不同网络的设备，它可以根据网络地址进行数据包的转发。网卡的工作原理1数据接收网卡接收来自网络的数据包，并将其转换为电信号。2数据传输网卡将来自计算机的数据转换为电信号，并将其发送到网络。3数据处理网卡负责对数据进行校验，确保数据完整性，并将数据传递给计算机。集线器和交换机的工作原理1集线器将所有设备连接到同一个网络转发所有接收到的数据包2交换机学习设备MAC地址将数据包转发到目标设备3工作原理对比集线器是共享带宽，交换机是独占带宽交换机提高网络效率和安全性路由器的工作原理1接收数据包路由器从网络上的其他设备接收数据包2分析数据包解析数据包的目的地地址3选择路由根据路由表，选择最佳的路径发送数据包4转发数据包将数据包转发到目标网络或设备路由器是局域网的核心设备，负责连接不同的网络，并根据数据包的目的地址，选择最佳路径进行转发。网桥的工作原理1数据帧转发网桥通过学习MAC地址表，将数据帧转发到指定目标端口。2冲突域隔离网桥将网络划分为多个冲突域，减少网络冲突，提高网络效率。3广播域合并网桥将多个广播域合并成一个，实现网络互联，同时控制广播风暴。局域网的接入方式有线接入使用网线连接计算机到网络，连接方式简单稳定，常用方式。无线接入使用无线网络连接计算机，无需物理连接线，方便移动使用，灵活性高。卫星接入通过卫星信号连接局域网，适用于距离较远或地形复杂的地区。以太网的工作原理数据封装以太网使用帧结构封装数据，包含源地址、目的地址、类型等信息，确保数据在网络中准确传递。物理层传输以太网使用电缆或光纤进行物理传输，通过电信号或光信号将数据从源设备传输到目标设备。数据帧校验以太网通过校验和等机制确保数据传输的完整性和准确性，避免数据在传输过程中出现错误。冲突检测以太网使用CSMA/CD机制，允许多台设备共享网络，但会发生冲突。冲突检测机制可以有效解决冲突，确保数据传输顺利进行。以太网的CSMA/CD机制1载波侦听发送数据前侦听网络是否有其他设备正在传输数据。2冲突检测发送数据后检测网络是否有其他设备同时发送数据。3冲突处理发生冲突后停止传输数据，并随机等待一段时间后再次发送数据。CSMA/CD机制是CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection的缩写，是IEEE802.3标准中定义的一种介质访问控制方法，适用于总线型以太网。以太网的帧结构11.前导码用于帧同步，帮助接收方识别帧的开始。22.目标MAC地址标识数据包的目标设备。33.源MAC地址标识数据包的源设备。44.类型字段指示上层协议类型。以太网的传输速率速率描述10Mbps原始以太网标准，速度较慢。100Mbps快速以太网标准，速度提升10倍。1Gbps千兆以太网标准，速度再次提升10倍，应用广泛。10Gbps万兆以太网标准，速度进一步提升，适用于高性能网络。40Gbps&100Gbps高速以太网标准，适用于数据中心和云计算等场景。无线局域网的工作原理1无线信号传输无线路由器发射无线信号。2信号接收无线网卡接收信号。3数据传输数据通过无线网络传输。4数据解析设备解析数据，进行处理。无线局域网利用无线电波传输数据，连接多个设备，如电脑、手机等。无线局域网的IEEE802.11标准802.11b工作在2.4GHz频段，最大传输速率为11Mbps。802.11g工作在2.4GHz频段，最大传输速率为54Mbps。802.11n工作在2.4GHz或5GHz频段，最大传输速率为600Mbps。802.11ac工作在5GHz频段，最大传输速率为1.3Gbps。无线局域网的接入模式基础设施模式所有无线设备通过接入点连接到网络。接入点是无线网络的中心枢纽。对等模式两个或多个无线设备之间直接建立连接，不需要接入点。混合模式结合了基础设施模式和对等模式，提供更灵活的连接方式。局域网的设计与管理网络规划充分考虑网络规模、用户数量、业务类型、安全需求等因素，设计合理的网络拓扑结构和资源分配方案。设备选择根据网络需求选择合适的网络设备，例如交换机、路由器、防火墙等，并进行合理的配置和部署。网络安全采取必要的安全措施，例如访问控制、数据加密、入侵检测等，确保网络安全运行。网络监控定期监控网络运行状态，及时发现和解决网络故障，保证网络正常运行。局域网的安全防护访问控制使用用户名和密码限制访问局域网资源，例如文件共享、打印机等。防火墙阻止来自外部网络的恶意流量访问局域网，并阻止局域网内部设备访问外部网络。安全软件检测和阻止病毒、恶意软件和其他威胁，保护局域网免受攻击。局域网的性能分析吞吐量(Mbps)延迟(ms)局域网的性能分析主要关注网络的吞吐量、延迟、错误率等指标。吞吐量反映了网络在单位时间内传输的数据量，延迟反映了数据从源节点到目的节点的时间，错误率反映了数据传输过程中的错误率。局域网的应用案例分析局域网广泛应用于各种组织和机构。企业内部网络可以连接所有计算机，共享资源，例如打印机、文件和应用程序。学校局域网允许学生访问教育资源、共享文件并参与在线学习活动。医院使用局域网连接医疗设备，共享患者信息，并进行远程诊断和治疗。局域网在家庭中也很普遍。家庭局域网连接各种设备，例如计算机、智能电视、游戏机和智能家居设备。家庭成员可以通过局域网访问互联网，共享文件，进行家庭娱乐，以及控制智能家居设备。局域网的发展趋势高速网络光纤和5G网络技术不断发展，为局域网提供更快的连接速度和更高的带宽。云计算云计算平台和服务逐渐融入局域网，实现资源共享和弹性扩展。智能化人工智能技术在局域网管理和安全方面应用，提升网络效率和安全性。无线化无线局域网技术不断发展，覆盖范围和稳定性不断提升，更加灵活便捷。本课程的重点难点网络协议理解TCP/IP协议族，掌握常见网络协议的工作原理，例如ARP、DHCP、DNS等。局域网技术掌握以太网、无线局域网的技术原理，了解网络设备的连接方式和配置方法。网络安全学习局域网的安全防护措施，了解常见网络攻击手段和防御方法。网络管理掌握局域网的性能分析和优化方法，熟悉常见的网络管理工具和技术。本课程的学习方法预习和复习课前预习教材，了解课程内容。课后复习课堂笔记，巩固知识点。动手实践积极参与课堂讨论，动手搭建局域网环境，测试网络设备。理论联系实际结合实际工作经验，分析局域网的应用场景，解决实际问题。案例分析学习经典案例，了解局域网的规划、设计和实施过程。思考题与练习本节课将介绍一些思考题和练习，帮助学生更好地理解和掌握局域网的相关知识。思考题侧重于对概念和原理的深入思考，练习则侧重于实际操作和应用。思考题包括：局域网的优缺点