第4章计算机局域网络课件

《第4章计算机局域网络课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第4章计算机局域网络课件（79页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、计算机网络基础（第二版）,第四章 计算机局域网络,本章介绍的具体内容,局域网的特性、标准、以及决定局域网的关键技术； 以太网的产生、种类和发展； 各种高速网络的种类及技术特点； 网络交换的概念以及交换式以太网； 虚拟局域网的概念、特点和划分方法； 无线局域网的特点； 局域网的连接设备及应用；,2006-10,2,计算机网络基础（第二版） 杜煜,局域网的特点,局域网的主要特点： 较小的地域范围 高传输速率和低误码率 面向的用户比较集中 使用多种传输介质,2006-10,3,计算机网络基础（第二版） 杜煜,局域网的层次结构,IEEE 802标准遵循ISO/OSI参考模型的原则，解决最低两层（即物理

2、层和数据链路层）的功能以及与网络层的接口服务、网际互连有关的高层功能。 IEEE 802 LAN参考模型与ISO/OSI参考模型的对应关系：,2006-10,4,计算机网络基础（第二版） 杜煜,IEEE 802 LAN的物理层,IEEE 802局域网参考模型中的物理层： 实现比特流的传输与接收，数据的同步控制等。 IEEE 802规定了局域网物理层所使用的信号与编码、传输介质、拓扑结构和传输速率等规范。 采用基带信号传输； 数据的编码采用曼彻斯特编码； 传输介质可以是双绞线、同轴电缆和光缆等； 拓扑结构可以是总线型、树型、星型和环型； 传输速率有10Mbps、16Mbps、100Mbps、10

3、00Mbps。,2006-10,5,计算机网络基础（第二版） 杜煜,IEEE 802 LAN的数据链路层,LAN的数据链路层分为两个功能子层： 逻辑链路控制子层（LLC） 介质访问控制子层（MAC） LLC子层和MAC子层的功能 将数据组成帧，并对数据帧进行顺序控制、差错控制和流量控制，使不可靠的物理链路变为可靠的链路。 LAN可以支持多重访问，即实现数据帧的单播、广播和多播； 划分LLC和MAC子层的目的,2006-10,6,计算机网络基础（第二版） 杜煜,IEEE 802标准系列,802.1 A：网络管理和性能测量； B：概述、体系结构、网络互连； 802.2 LLC的功能； 802.3

4、CSMA/CD 总线网的MAC和物理层的规范； 802.4 Token Bus令牌总线网的MAC和物理层的规范； 802.5 Token Ring令牌环网的MAC和物理层的规范； 802.6 分布队列双总线DQDB MAN城域网标准； 802.7 宽带技术； 802.8 光纤技术（光纤分布数据接口FDDI）； 802.9 综合业务数字网ISDN； 802.10 局域网安全技术； 802.11 无线局域网；,2006-10,7,计算机网络基础（第二版） 杜煜,IEEE 802标准之间的关系,2006-10,8,计算机网络基础（第二版） 杜煜,决定局域网特征的主要技术,决定局域网特征的主要技术：

5、拓扑结构 传输介质 介质访问控制方法 三种技术决定了传输数据的类型、网络的响应时间、吞吐量、利用率以及网络应用等各种网络特征。,2006-10,9,计算机网络基础（第二版） 杜煜,拓扑结构 总线型拓扑结构,所有的节点都通过网络适配器直接连接到一条作为公共传输介质的总线上，总线可以是同轴电缆、双绞线、或者是使用光纤； 总线上任何一个节点发出的信息都沿着总线传输，而其他节点都能接收到该信息，但在同一时间内，只允许一个节点发送数据； 由于总线作为公共传输介质为多个节点共享，就有可能出现同一时刻有两个或两个以上节点利用总线发送数据的情况，因此会出现“冲突”； 在“共享介质”的总线型拓扑结构的局域网中，

6、必须解决多个节点访问总线的介质访问控制问题。,2006-10,10,计算机网络基础（第二版） 杜煜,总线型局域网中的“冲突”,2006-10,11,计算机网络基础（第二版） 杜煜,拓扑结构 环型拓扑结构,所有节点使用相应的网络适配器连接到共享的传输介质上，通过点到点的连接构成封闭的环路。 环路中的数据沿着一个方向绕环逐节点传输。环路的维护和控制一般采用某种分布式控制方法，环中每个节点都具有相应的控制功能。 在环型拓扑中，虽然也是多个节点共享一条环通路，但不会出现冲突。 对于环型拓扑的局域网，网络的管理较为复杂，与总线型局域网相比，可扩展性较差。,2006-10,12,计算机网络基础（第二版）

7、杜煜,拓扑结构 星型拓扑结构,在星型拓扑中存在一个中心节点，每个节点通过点到点线路与中心节点连接。 在局域网中，由于使用中央设备的不同，局域网的物理拓扑结构和逻辑拓扑结构不同。 使用集线器连接所有计算机时，是一种具有星型物理连接的总线型拓扑结构； 使用交换机时，是真正的星型拓扑结构。,2006-10,13,计算机网络基础（第二版） 杜煜,传输介质与传输形式,局域网的传输介质有双绞线、同轴电缆、光纤、电磁波。 局域网的传输形式有两种：基带传输与宽带传输。,2006-10,14,计算机网络基础（第二版） 杜煜,介质访问控制方法,介质访问控制方法控制网络节点何时能够发送数据。 IEEE 802规定了

8、局域网中最常用的介质访问控制方法： IEEE 802.3载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）； IEEE 802.5令牌环（Token Ring）； IEEE 802.4令牌总线（Token Bus）；,2006-10,15,计算机网络基础（第二版） 杜煜,CSMA/ CD介质访问控制,总线型LAN中，所有的节点对信道的访问是以多路访问方式进行的。任一节点都可以将数据帧发送到总线上，所有连接在信道上的节点都能检测到该帧。 当目的节点检测到该数据帧的目的地址（MAC地址）为本节点地址时，就继续接收该帧中包含的数据，同时给源节点返回一个响应。当有两个或更多的节点在同一时间都发送了数据，在信

9、道上就造成了帧的重叠，导致冲突出现。为了克服这种冲突，在总线LAN中常采用CSMA/CD协议，即带有冲突检测的载波侦听多路访问协议，它是一种随机争用型的介质访问控制方法。,2006-10,16,计算机网络基础（第二版） 杜煜,CSMA/CD协议的工作过程,CSMA/CD协议的工作过程通常可以概括为： 先听后发、 边听边发、 冲突停发、 随机重发。,2006-10,17,计算机网络基础（第二版） 杜煜,CSMA/CD协议的特点,在采用CSMA/CD协议的总线LAN中，各节点通过竞争的方法强占对媒体的访问权利，出现冲突后，必须延迟重发。因此，节点从准备发送数据到成功发送数据的时间是不能确定的，它不

10、适合传输对时延要求较高的实时性数据。 结构简单、网络维护方便、增删节点容易，网络在轻负载（节点数较少）的情况下效率较高。但是随着网络中节点数量的增加，传递信息量增大，即在重负载时，冲突概率增加，总线LAN的性能就会明显下降。,2006-10,18,计算机网络基础（第二版） 杜煜,令牌环（Token Ring）,在令牌环介质访问控制方法中，使用了一个沿着环路循环的令牌。网络中的节点只有截获令牌时才能发送数据，没有获取令牌的节点不能发送数据，因此，使用令牌环的LAN中不会产生冲突。,2006-10,19,计算机网络基础（第二版） 杜煜,Token Ring的特点,由于每个节点不是随机的争用信道，不

11、会出现冲突，因此称它是一种确定型的介质访问控制方法，而且每个节点发送数据的延迟时间可以确定。 在轻负载时，由于存在等待令牌的时间，效率较低。 在重负载时，对各节点公平，且效率高。 采用令牌环的局域网还可以对各节点设置不同的优先级，具有高优先级的节点可以先发送数据，比如某个节点需要传输实时性的数据，就可以申请高优先级。,2006-10,20,计算机网络基础（第二版） 杜煜,令牌总线（Token Bus）,令牌总线访问控制是在物理总线上建立一个逻辑环。从物理连接上看，它是总线结构的局域网，但逻辑上，它是环型拓扑结构。 连接到总线上的所有节点组成了一个逻辑环，每个节点被赋予一个顺序的逻辑位置。和令牌

12、环一样，节点只有取得令牌才能发送帧，令牌在逻辑环上依次传递。在正常运行时，当某个节点发送完数据后，就要将令牌传送给下一个节点。,2006-10,21,计算机网络基础（第二版） 杜煜,Token Bus的特点,令牌总线适用于重负载的网络中，数据发送的延迟时间确定，适合实时性的数据传输等。 网络管理较为复杂，网络必须有初始化的功能，以生成一个顺序访问的次序。 令牌总线访问控制的复杂性高：网络中的令牌丢失，出现多个令牌、将新节点加入到环中，从环中删除不工作的节点等。,2006-10,22,计算机网络基础（第二版） 杜煜,以太网的产生和发展,以太网的起源:ALOHA无线电系统(1968-1972) X

13、erox 创建第一个实验性的以太网(1972-1977) DEC、Intel和Xerox将以太网标准化(1979-1983) IEEE 802.3标准问世（1982年）,10BASE-5出现； 10BASE-T结构化布线的历史(1986-1990) 交换式和全双工制以太网的出现(1990-1994) 快速以太网的出现(1992-1995) 千兆网的出现(1996) 万兆以太网,2006-10,23,计算机网络基础（第二版） 杜煜,IEEE 802.3的四种规范,2006-10,24,计算机网络基础（第二版） 杜煜,10Base5,分插头 :插入电缆 收发器 : 发送/接收, 冲突检测, 电气隔

14、离，超长控制; AUI : 连接件单元接口； 终接器；,2006-10,25,计算机网络基础（第二版） 杜煜,10Base2,2006-10,26,计算机网络基础（第二版） 杜煜,10BaseT,集线器的作用相当于一个多端口的中继器（转发器），数据从集线器的一个端口进入后，集线器会将这些数据从其他所有端口广播出去（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）。,2006-10,27,计算机网络基础（第二版） 杜煜,高速网络技术,背景 工作站的处理能力增强 88年处理器速度10MBPS，95年150MBPS、2000年1000MBPS； 各种应用的功能越来越强 多媒体、

15、视频会议、虚拟现实、计算机辅助设计CAD等； 异步应用要求计算机系统有较大的带宽，同步应用要求实时的传送数据； 要求高的数据带宽、网络延迟短、可靠性高； 服务器的集中化 提供服务器的集群，便于管理，提高安全性； 文件的大小日益增加 要求更高的网络带宽； 网络用户和工作站数目的日益增加,2006-10,28,计算机网络基础（第二版） 杜煜,克服传统以太网的问题,传统以太网中的一些问题 传统以太网使用共享介质，虽然总线带宽为10Mbps，但网络节点增多时，网络的负荷加重，冲突和重发增加，网络效率下降、传输延时增加，造成总线带宽为3040%； 服务器端使用16位网卡（速率10MBPS），使得服务器的

16、网络输入/输出成为整个网络的瓶颈； 解决方案 升级到高速网络，如100BASE-T(快速以太网)、 FDDI 、1000BASE-T(千兆位以太网)、万兆以太网； 发挥现有网络技术，采用网络分段、优化服务器、增加路由器，提高子网的网络性能； 使用局域网交换机，将“共享介质局域网”改为“交换式局域网”；,2006-10,29,计算机网络基础（第二版） 杜煜,快速以太网（Fast Ethernet）,100BASE-T快速以太网，是标准以太网的100Mbps版本。 100BASE-T的标准为802.3u，作为802.3的补充； 100BASE-T MAC的速度相当于10倍的BASE-T的MAC； 与10BASE-T相同，100BASE-T要求有中央集线器的星型布线结构； Fast Ethernet的协议结构 ：,2006-10,30,计算机网络基础（第二版） 杜煜,100Base-T的四种标准,100Base-TX 支持2对五类非屏蔽双绞线（UTP）或2对一类屏蔽双绞线（STP）。其中1对用于发送，另1对用于接收，因此100Base-TX可以全双工方式工作，每个节点可以同时以100