《精编》计算机网络-计算机局域网

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1、计算机网络第4章 计算机局域网 计算机局域网 局域网概述共享信道的局域网以太网的介质访问控制以太网的几种物理层规范其它局域网技术和网桥用LAN交换机的局域网存储局域网和光纤通道局域网实例 局域网概述 1 定义局域性 跨距在数十Km以内既包括计算机也包括连接计算机的信道特点小范围有低价格的高质量信道统一归属与管理拓扑结构简单 局域网概述 2 影响局域网性能的因素传输介质 前面有所介绍 这里不多说了 双绞线 同轴电缆 光纤等网络拓扑星型 维护安装方便 环型 抗干扰能力强 总线型 价格低 灵活 等MAC 介质访问控制 协议该协议规定了各个站点怎样利用共享的信道特别是在什么条件下站点可以发信交换式还是

2、共享式对于最常用的以太网也就是用交换机组网还是用集线器组网 局域网概述 3 应用领域OA 办公自动化 MA 生产自动化 园区主干类型LAN 局域网 HSLN 高速局域网 CBX 计算机化的交换机 局域网概述 4 多站共享介质的技术 频分多路专用网络或交换式网络时分多路同步 CBX ISDN 异步随机访问 如以太网 控制访问 如FDDI及权标环 码分多路无线局域网 共享信道的环网 环网简介可由单工信道构成除发信站点外各站点皆向前转发每个比特目的地址的站点抄收发给它的数据帧发信站点从绕环返回的帧中了解发信结果环的比特长度应防止单点故障将损坏整个环 环上站点的工作状态 转发并倾听站点的环接口相当于中

3、继转发器同时倾听各帧的目的地址以便收帧在发给自己的帧尾做上标记发信 此时要断开转发关系 从输出端发信并注意在输入端读取环行一周的帧以判定目的站点是否收到 几种环网简介 IEEE802 5 IBM权标环 ISO8802 5 剑桥环 ISO8802 7FDDI 分布式光纤数据接口 IEEE802 5 权标权标是一个小的控制帧 沿环传送当没有站点发信时 环上总有一个权标捕获了权标的站点可以发帧 发完帧再送出一个权标权标的AC 访问控制 字段有优先级及标志位数据帧的格式数据帧还包括FC DA SA data FCS FS优先级控制原理欲发帧优先级足够高的站点才能捕获权标 剑桥环 小包格式小包是不停地沿

4、环传送的环的比特长度决定了环上能够有几个小包小包与基本块基本块协议相当于两站点间要传送的数据单元基本块包括地址 数据 检查和等基本块依靠小包传送小包是运载信息的车辆 FDDI FDDI传信速率是100Mb s通常环线比特长度较大 可容纳多个数据帧TRT是权标环行一周的时间 TTRT是此环的TRT的目标值 根据TRT 实际值 与TTRT 设计值 的关系决定发送帧的最低优先级4B 5B和NRZ I的作用4B 5B使线路中不会出现长的0串 NRZ I码逢1有跳变 从而部分携带了位时钟 而代价只是把每4位代码变成一个5位的符号来传送 增多1位 防止单点故障影响全环 IEEE802 5使用多站访问部件

5、p52 它检查到某个进入线无信号时 用电气开关将该站点的环入与环出线在多站访问部件内短接 甩掉有故障的部分剑桥环则将各站在环上的中继器由环线统一供电 使环与诸站点的故障无关FDDI可利用双环对付单点故障 p60 其集线器 concentrator 可对付多点故障 站点的光旁路开关则可对付站点故障或关机 思考题 什么是局域网 它有哪些主要特点 环网是怎样构成的 有何特点 什么是环网的比特长度 它有何作用 试举例说明权标环是怎样工作的 试说明剑桥环是怎样传送数据的 FDDI为什么要使用4B 5B编码 共享信道的总线网 以总线式的干线为共享信道 一发多收 是基本工作模式但仅目的站点抄收发给它的数据帧

6、干线上多站间的信号应较均衡干线终端必须接匹配器防止反射应注意电缆型号 CSMA CD的原理 从ALOHA讲起 信道上的碰撞 什么是CSMA 什么是碰撞窗口 欲发信站点监测信道后的对策 1 坚持不坚持p 坚持碰撞后的对策 立即停发 并实行退避算法 以太网和IEEE802 3 基本原理载波监听 仅在信道安静时发信碰撞检测 发信站在碰撞窗口中继续监测碰撞窗口 两最远站点间的往返传播延时碰撞后的退避使冲突的站点等待不同的时间后重新试发 EthernetII和IEEE802 3 EthernetII是IEEE802 3标准的蓝本两者在主要技术上彼此兼容最大帧长都是1500多个字节区别 EthernetI

7、I帧的类型字段在IEEE802 3帧中改成了数据长度字段另外IEEE802 3除可使用粗电缆外还可以使用细电缆 双绞线及光缆等不同介质 IEEE802 3的物理层标准 一 10Mb s的标准1 10BASE5 粗电缆 2 10BASE2 细电缆 3 10BASET 双绞线 4 10BASEFL 光缆 10Mb s以太网的物理信道 使用相同的曼彻斯特编码 双绞线 10BASE2 以太网集线器 以太网的543规则 最多有5个电缆段两站点间最多经过4个转发器仅在3个电缆段上接有计算机 RJ45的接线 使用两RJ45插头的空调制解调器 适用于两计算机直接通信两集线器 或交换机 用普通端口互连实现方法是

8、交叉接线对10BASET或100BASETX一端按EIA568A接线另一端按EIA568B接线橙 白 橙线一端接1 2 另一端接3 6绿 白 绿线一端接3 6 另一端接1 2BA IEEE802 3的物理层标准 续 二 快速以太网的标准 IEEE802 3u 100BASETX 五类双绞线 信号技术 4B 5B码 MLT 3编码100BASEFX 光缆 三 千兆位以太网 IEEE802 3z 1000BASESX 短波长 850nm 模式纤芯1km的带宽最大距离MM62 5160MHz Km220mMM62 5200MHz Km275mMM50400MHz Km500mMM50500MHz K

9、m550m1000BASELX 长波长 1300nm 模式纤芯1km的带宽最大距离MM62 5500MHz Km500mMM50500MHz Km550mSM9 5Km 思考题 16 共享信道的方式分为随机争用与控制分配两大类 它们各有什么长处与短处 17 试述以太网的帧格式 工作原理 和以太网的适用领域 18 以太网集线器有何作用 为何将以太网集线器分为10M 100M及10M 100M自适应三种 其它局域网技术 权标总线IEEE802 4ARCNET 附加资源计算机网 100VGAnyLAN IEEE802 12 需求优先控制 demandpriority 协议它是由主集线器对所连接站点进

10、行集中控制的一种方案集中轮询 且分不同优先级进行处理采用5B 6B编码方案 局域网的IEEE802标准 ISO和IEEE802中协议的层次结构 数据链路层 物理层 LLC子层MAC子层 物理层 ISOIEEE802网络层网络层 LLC子层和MAC子层 1 LLC帧MAC帧 LLC子层和MAC子层 2 IEEE802的协议结构IEEE802 2 LLC 802 1 3 4 5 6 9 11 12 MAC子层 物理层 LLC帧的格式 1代表组地址1代表响应 此时C中为尾帧指示位F 0代表单地址0为命令指示 P 1要求目的站响应 LLC帧的类型 C字段头几位的值表明了帧的类型N s 发送序号 N r

11、 接收序号 0N S PN r 10SS0000PN r 11MMPMMM 信息帧 监控帧 无编号帧 LLC子层可使用的服务 LLC子层中的4类服务LLC1无须确认的无连接服务LLC2面向连接的服务LLC3有确认的无连接服务LLC4MAN使用的服务 共享信道的局域网 小结 全网有单一的广播信道各站点共同分享单一信道的通信容量不同协议性能很不相同 随机争用 适合轻负荷环境控制分配 适合重负荷环境 各类应用对信道容量的需求分析 纯文本 全屏幕纯文本大约为2k字节 1千汉字 人每秒约可阅读20个中文字 40字节 只需要320b s的通信容量即可支持联机阅读运动的图像 600 800 真彩色的一个屏幕

12、约1500k字节每秒50次全屏幕数据刷新约需要600Mb s有损压缩若为400 1 要求1 5Mb s的容量 减低每秒刷新次数 可减小对容量的需求 结论 基于纯文本的应用 一般网络都能胜任 对于视频图像放送 则普通网络难以胜任 教学环境中视频图像放送的需求不多 可按照交互式教学的需要来估算对传信速率的需求 一般每2 3分钟调用一屏图文信息需要在这期间交换约12M位信息故一人平均需要占用60kb s的通信容量 两类MAC技术性能的比较 轻负荷 随机争用 开销小发信时几乎无须等待控制分配 开销大发信时要稍等待 两类MAC技术性能的比较 重负荷 随机争用 开销大难以成功地发信控制分配 信道利用率高发

13、信时要稍等待 以太网的适用环境 在使用集线器的的广播域上诸站点通信量的总合应小于线上无冲突地全速发信时通信总量的1 3 10Mb s的以太网上各站点的总通信需求应当不大于3Mb s 100Mb s的的以太网上各站点的总通信需求应当不大于30Mb s 计算机局域网 局域网有哪些特性 覆盖范围小 信道好 归某单位专有共享式以太网的原理和适用领域 随机争用共享信道适合于总需求不大于信道容量30 的场合在总需求较大时应当 选用快速以太网或千兆位以太网采用以太网交换机组网注意防止服务器瓶颈 以太网技术要点 以太网 IEEE802 3 随机争用共享信道具有载波监听和碰撞检测的功能实行1 坚持的策略碰撞后采

14、用指数退避算法要求了解以太网的帧格式 用交换机组网 交换机不像集线器那样构成共享的广播域交换机的主要作用是同时开通数个通信通道直接到桌面的交换机 使每台计算机可专享该端口的全部通信能力 如果该机网卡支持全双工操作 交换机端口又可自动识别其全双工能力 则各个主机彼此可全双工地通信通常端口对10 100速率的自动识别 使网内可混合使用这两种设备服务器的多口网卡 应分别接入交换机的不同端口 以防止服务器瓶颈出现 LLC子层和MAC子层 MAC子层的帧包括帧头的控制信息 帧尾的校验序列 而中间的数据通常是LLC子层的协议数据单元LLC帧中的控制字段可表明帧的类型 数据帧有序号和捎带的应答 管理帧有应答

15、等 局域网操作系统 概述 定义 为网络用户管理共享资源并提供局域网各种服务功能的局域网系统软件 即管理局域网共享资源和提供各种服务 功能的管理程序的集合 局域网操作系统分类1 对等模式 所有站点地位平等优点 使用容易 所有站点资源共享 容易安装与维护 价格便宜缺点 每个节点的信息处理能力下降 数据保密性差 文件分散管理 局域网操作系统分类2 文件服务器模式优点 数据保密性好 可以按照不同的需要各使用者相应的权限 文件的安全管理好 文件服务器和工作站分工明确缺点 工作站上的资源无法共享 安装维护复杂 网络效率不高 局域网操作系统分类3 客户机 服务器模式Client 提出服务请求的一方Serve

16、r 提供服务的一方优点 较好的利用局域网中的资源 网络使用效率高 局域网操作系统基本功能 提供良好的系统服务提供方便简单的设置方式和管理工具提供良好的安全保密措施良好的容错能力对用户端的支持丰富的应用程序 Netware局域网操作系统1 特点 支持所用主要的微机操作系统灵活应用各类第三方硬件设备支持所有主要的局域网标准有效 高速的网络操作系统核心结构 Netware局域网操作系统2 主要服务功能文件服务打印服务数据库服务通信服务网络管理服务 Netware局域网操作系统3 Netware的目录服务树状目录结构SYS卷下的四个目录 Netware局域网操作系统4 安全系统Netware登陆安全 用户帐户限制权限安全属性安全服务器安全 Netware局域网操作系统5 Netware的容错技术系统容错技术和系统备份系统容错技术双重目录和文件分配表第二级容错第三级容错技术