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1、1本章主要内容3.1 局域网基本概念 3.2 局域网参考模型和协议协议 3.3 传统传统局域网技术术 3.4 高速局域网技术术 3.5 局域网组组网方法23.1.1 局域网主要技术术特点 3.1.2 局域网的传输传输介质类质类型 3.1.3 局域网的物理设备设备本节主要内容3hubhubhubhubhubhubSwitchSwitchServerServer farmfarmstationsstationsstationsstationsstationsstations局域网局域网(LAN)(LAN)是将是将小区域小区域内的各种内的各种通信设备通信设备互连互连在一起的在一起的通信网络通信网络。
2、4（1）局域网覆盖有限的地理范围，它适用于机 关、公司、校园、军营、工厂等有限范围内的计算机 、终端与各类信息处理设备连网的需求。 （2）局域网具有高数据传输速率（10Mbit/s- 1000Mbit/s）、低误码率、高质量的数据传输环境。 （3）局域网一般属于一个单位所有，易于建立 、维护和扩展。 （4）决定局域网特性的主要技术要素是网络拓 扑、传输介质与介质访问控制方法。 （5）局域网从介质访问控制方法的角度可以分 为两类：共享介质局域网与交换式局域网。 5能方便地共享昂贵的外部设备、主机及软件、数据能方便地共享昂贵的外部设备、主机及软件、数据1 1便于系统的扩展、设备的位置可灵活调整和改
3、变便于系统的扩展、设备的位置可灵活调整和改变2 23 3提高系统的可靠性、可用性提高系统的可靠性、可用性局域网的优点61电电磁波谱谱与通信类类型电电磁波的频谱频谱和它在通信中的作用 7描述电电磁波的参数：波长长、频频率与光速。 f = C，其中，光速C为为3108m/s，频频率f的单单位为为Hz。 无线电频线电频率与带宽带宽的对应对应关系频频 段 划 分频频 率 范 围围频频 段 划 分频频 率 范 围围低频频（LF）30kHz300kHz特高频频（UHF）300MHz3GHz中频频（MF）300kHz3MHz超高频频（SHF）3GHz30GHz高频频（HF）3MHz30MHz极高频频（EHF
4、）30GHz甚高频频(VHF)30MHz300MHz82无线线通信 高频频无线电线电波传传播路径 93微波通信 （1）只能进进行视视距传传播。 （2）大气对对微波信号的吸收与散射影响较较大。 4蜂窝窝无线线通信蜂窝窝移动动通信系统结统结构 105卫卫星通信卫星通信原理示意图 11一个局域网（LAN）通常由四个部分组成 ，它们分别是：服务器、工作站、通信设备和通信 协议。 1、服务器（Server）服务器是整个网络系统的核心，它 为网络用户提供服务并管理整个网络，在其上运行 的操作系统是网络操作系统。它能处理分组的发送 和接收以及网络接口的处理。而使用这个服务器的 称为该服务器的客户（Clien
5、ts）或用户。 12常见的服务器类型有以下几种： （1）文件服务器 （2）打印服务器 （3）终端服务器 2、工作站 3、网络适配器（Network Interface Card NIC）根据网卡所支持的物理层标准与主机接口的 不同，网卡可以分为不同的类型。 （1）按照网卡支持的计算机种类分类，主要分 为以下两类： 台式机用网卡。 便携式机用网卡（PCMCIA网卡）。 13（2）按照网卡支持的传输速率分类，主要分为 以下4类： 普通的10Mbps网卡。 高速的100Mbps网卡。 v10Mbps100Mbps自适应网卡。 v1 000Mbps网卡。 （3）按网卡所支持的传输介质类型分类，主要 分
6、为以下4类： 双绞线网卡。 粗缆网卡。 细缆网卡。 光纤网卡。144局域网交换机 （1）局域网交换机的定义交换式局域网的核心是局域网交换机，也 有人把它叫做交换式集线器。目前，使用最广泛的是 以太网交换机。 （2）局域网交换机的分类方法 一般来说，局域网交换机可以分为以下几类： v简单的l0Mbps局域网交换机 vl0Mbpsl00Mbps自适应的局域网交换机 15（3）大型局域网交换机 （4）典型的局域网交换机产品 自己上网查，主要查5个品牌：Cisco,华为,H3C, 锐捷,神舟数码等。163.2.1 局域网和城域网的参考模 型 3.2.2 逻辑链路控制子层 3.2.3 媒体访问控制子层
7、本节主要内容17IEEE802标标准的产产生二十世纪80年代是局域网迅速发展时期 ，各种标准的局域网层出不穷。为了使不同厂 商生产的局域网能够互联通信(促进局域网产品 的标准化以增加产品的互操作性)， 1980年2月 ，美国电气和电子工程师学会（IEEE） 成立了 局域网标准化委员会（简称IEEE 802委员会） ，专门从事局域网标准的制订，形成了一系列 的标准，统称为IEEE802标准。IEEE 802标准于 1984年3月被ISO采纳作为局域网的国际标准系 列，称为ISO 8802标准。18IEEE802标准是一个标准体系，包 含一系列不同的标准或规范。 随着局域网技术的发展，该体系中 在
8、不断地增加新的标准和协议。IEEE802标标准的说说明19802.2 - 逻辑链路控制 802.3 - CSMA/CD（以太网） 802.4 - Token Bus （令牌总线） 802.5 - Token Ring（令牌环） 802.6 - 分布队列双总线DQDB - MAN标准 802.7 - 宽带技术 802.8 - FDDI（光纤分布数据接口） 802.11 -WLAN（无线局域网） 802.16 无线城域网IEEE802常用标标准20IEEE 802IEEE 802各标准间的关系各标准间的关系802.10 可互操作的局域网的安全机制802.1 体系结构与网络互连802.2 逻辑链路控
9、制层（LLC）802.3 CSMA/CD MAC物理层802.4 Token BusMAC物理层802.5 Token Ring MAC 物理层802.6 MAN MAC物理层802.8 FDDI MAC802.11 无线局 域网数据 链路 层物理 层21局域网的标准：IEEE802 IEEE802是一个标准系列：IEEE802.x 其体系结构只包含了两个层次：数据链路层，物理层 数据链路层又分为逻 辑链路控制和介质访问控制两个子层网络层数据链路层物理层逻辑链路控制 LLC介质访问控制 MAC高层OSI IEEE 802物理层PHY由TCP/IP和NOS实现 IEEE802描述了最低 两层的功
10、能以及它们 为网络层提供的服务 和接口22IEEE 802模型与OSI模型的对应对应关系 23物理层IEEE 802.3 CSMA/CDIEEE 802.4 令牌总线网IEEE 802.5 令牌环网IEEE 802 逻辑链路控制(LLC)TCP/IP IPXNetBEUI数据链路层数据链路层物理层物理层LLCLLC子层子层MACMAC子层子层ISO/OSIISO/OSI高层高层局域网的体系结构局域网的体系结构24在局域网中，逻辑链路控制子层LLC 标准IEEE 8022起着十分重要的作用。逻辑 链路控制LLC运行在媒体访问控制MAC之上，负 责处理诸如差错控制、流量控制等问题，保证 数据的可靠
11、传输；LLC的另一个作用是向上提 供统一的接口，从而屏蔽各种物理网络的实现 细节。25LAN 数据链路层按功能划分为两个子层：LLC 和 MAC MAC子层功能：成帧/拆帧，实现、维护MAC 协议，位差错检测，寻址 LLC子层功能： 向高层提供SAP，建立/释放 逻辑连接，差错控制，帧序号处理LAN 对 LLC 子层透明， 只有下到 MAC 子层才可见到所连接的是采用什么标准的局域网（ 总线网、令牌总线网或令牌环网等）26划分划分LLCLLC与与MACMAC子层的原因子层的原因OSI模型中的数据链路层不具备局域网所需的介 质访问控制功能； 局域网基本上采用共享介质环境，从而数据链 路层必须考虑
12、介质访问控制机制； 介质访问控制机制与物理介质、物理设备和物 理拓扑等涉及硬件实现的部分直接有关； 分为两个子层，可保证层服务的透明性，在形 式上保持与OSI模型的一致性。 使整个体系结构的可扩展性更好，以备将来接 受新的介质与介质访问控制方法。271LLC提供的服务3种服务：不确认的无连接服务、确认的无连接服务和确 认的面向连接的服务。 2LLC帧结构LLC帧字段说明： 目的服务访问点字段DSAP：DSAP占用一个字节，其第一个比 特为I/G比特。当I/G比特等于0时，其后面的7比特代表一个目的 访问点地址；当I/G比特为1时，则DSAP为组地址。组地址可以实 现数据发往特定站的一组服务访问
13、点。28源服务访问点字段SSAP：SSAP的第一比特为C/R比特。当 C/R比特为1时，说明LLC为响应帧；为0说明LLC帧为命令帧。其 后的7比特用来表示源访问点地址。 控制字段：LLC帧控制字段的分配如下图所示。从图中可以看出，信息帧和监控帧的控制字段与高级 数据链路控制HDLC的扩展控制字段相同，而无编号帧则与HDLC 的完全一致。 29PALLC的帧结构DSAPSSAP控制域数据111/2长度可变 单位：字节高层PDULLC首部 LLC数据IEEE802 的封装过程：LLC帧MAC帧MAC数据分组介质上传 输的帧MAC首部MAC尾部MAC尾部MAC数据MAC首部30位于物理层和LLC子
14、层之间的MAC子层一方 面与接入的传输介质有关，并负责在物理层的基础上 进行无差错的通信；另一方面要在支持LLC的子层中 完成媒体访问控制功能。MAC子层将上层交下来的数 据封装成帧进行发送，实现帧的寻址和识别，用MAC 协议实现对等层之间的操作，并进行差错检验。311媒体访问控制方式 （1）随机访问(争用型）：载波侦听多路访问CSMA（Carrier Sense Multi Access）又称为“先听后说”，是减少冲突的主要技术。两种主要的竞争方式（多用于总线形或树形网络中 ）： CSMA/CD：发送站检测通信信道中的载波信号，如果 没有检测到载波信号，说明没有其他站在发送数据，或者说信 道
15、上没有数据，该站可以发送。否则，说明信道上有数据，等 待一定时间后再次试探，直到能够发送数据为止。冲突检 测CSMA/CA：依靠算法来避免冲突。发送站和接收站在 数据传输之前采用“握手”机制。监听到“握手”信号后，网 络中的其他站进入等待状态，这就防止了大多数冲突。32带冲突检测的载波监听多路访问（带冲突检测的载波监听多路访问（CSMA/CD)CSMA/CD)a.a. 标准协议标准协议: IEEE802.3: IEEE802.3b.b. 网络拓扑结构：总线型网络拓扑结构：总线型c.c. 信道分配方法：随机接入信道分配方法：随机接入( (争争 用用) )33总线型中的“冲突” 34CSMA/ C
16、D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。35CSMA/CDCSMA/CD 工作原理工作原理先听后发，边发边听，先听后发，边发边听，冲突停止，随机延时后重发。冲突停止，随机延时后重发。36CSMA/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 发 边 听 、 冲 突 停 发 、 随
