第五章-计算机局域网

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1、第5章 计算机局域网,5.1 局域网概述 5.2 局域网的基本组成 5.3 局域网的模型与标准 5.4 局域网的访问控制方式 5.5 局域网组网技术 5.6 高速局域网 5.7 虚拟局域网 5.8 无线局域网,5.1 局域网概述,5.1.1 局域网的定义 局域网(Local Area Network ，LAN)就是局部范围内 (约几公里左右 )的计算机网络。 局域网由连接各个主机及各工作站所需的软件和硬件组成，主要功能是实现资源共享、数据传输、信息交换和各种综合信息服务 。,5.1 局域网概述,5.1.2 局域网的主要特征 数据传输速率高：一般为l0 Mb/s100 Mb/s， 高速局域网甚至

2、达到1000 Mb/s以上。 网络接入设备：可以是计算机、终端和各种外部设备 。 地理范围较小：可以是一个办公室、一座楼宇或者是几公里地域范围的校园区域等。 可靠性高：误码率Pe通常在l0-710-l2 之间。 支持多种传输介质：如同轴电缆、双绞线和光缆等。,5.1.2 局域网的主要特征, 共享传输信道：在局域网中传输信道由接入网络中的所有设备共享。 大多采用分布式控制和广播式通信：在局域网中各节点是平等关系，可以进行广播和组播。 通信处理功能的实现： 一般都被固化在一块称为网络适配器(Network Interface Adapter，NIA)的电路板上。 局域网易于安装、组建和维护，具有较

3、好的灵活性,5.1 局域网概述,5.1 局域网概述,5.1.3 局域网的实现 1). 选择计算机网络拓扑结构。 2). 选择计算机网络通信协议。 3). 选择计算机网络传输介质。 4). 选择网络操作系统、服务器及其它相关的软/硬件。 5). 遵循计算机网络布线标准，完成网络布线 6).进行网络系统整体调试。,5.2 局域网的基本组成,5.2.1 局域网的硬件系统 局域网的硬件系统由网络服务器、用户工作站、网络适配器 、传输介质以及通信设备组成。,5.2.1 局域网的硬件系统,5.2.1.1 网络服务器,一、网络服务器分类,根据功能分类 ： 1. 网络中的主控服务器 是对整个网络的网络用户、软

4、硬件资源进行统一管理的地方。 2. 网络中的功能服务器 每一种功能服务器完成特定的工作任务。例如：打印服务器提供网络用户的打印作业与打印设备的统一分配和管理。,5.2.1 局域网的硬件系统,二、服务器技术 1 .多处理机技术 多处理机技术可分为两大类： 第一类：非对称多处理机技术。 第二类：对称多处理机技术。,5.2.1 局域网的硬件系统,1). 非对称多处理机技术 也称AMP(Asymmetric Multi-Processor)技术，指多个处理机之间有主次之分、地位不平等的一种多处理机实现技术。 由主处理机和协处理机组成，它们不能共同分担系统的所有工作任务。,5.2.1 局域网的硬件系统,

5、2). 对称多处理机技术 也称SMP (Symmetric Multi-Processor)技术，它是指多个处理机之间无主次之分、地位完全平等的一种多处理机实现技术。所有处理机共同分担系统的所有工作任务，各个处理机的处理能力都得到了充分的发挥。,IBM System x3650 服务器,参考价格：24000 元 处理器类型：Intel Xeon E5420 2.5GHz 服务器处理器主频：2.5GHz 标配处理器：2颗 内存容量：4GB 内存类型：DDR2 硬盘容量：146GB 存储控制：支持SAS控制,5.2.1 局域网的硬件系统,2. 总线技术 总线是处理机和外围硬件设备连的通用线路。 总

6、线性能指标：总线位数、总线带宽 服务器的总线宽度一般在64位。,5.2.1 局域网的硬件系统,2. 总线技术 PCI (Peripheral Component Interconnect )总线： 64位/66MHz总线最大带宽可以达到533Mb/s。 PCIX总线技术：PCI总线的扩展架构，性能比PCI总线提高14%-35%，PCI-X 1.0版本可以支持66MHz、100MHz、133MHz三种频率，理论最大带宽分别是533Mb/s、800Mb/s和1066Mb/s。,5.2.1 局域网的硬件系统,2. 总线技术 InfiniBand总线： 采用与PCI完全不同的架构，根据用户的不同需要设

7、计了1、4、12条中继线三种工作方式，理论带宽分别可以达到500Mb/s、2Gb/s和创记录的6Gb/s。,5.2.1 局域网的硬件系统,3. 容错技术 容错是指当系统某些部分出现故障时，不会影响整个系统运行的能力。 1) 双机容错技术：通过系统冗余的方法保障系统正常和有效的运行。保证在工作主机发生故障时，备份机在极短时间内接管工作机的工作，并且同时保证数据的一致性。 2). 群集技术：将单独的“节点”链接在一起，就好象它们是一个独立的系统一样。 “节点”即指计算机设备，如果一个节点由于硬件故障而出现宕机，进程将在一秒之内主动地被迁移和恢复，用户端正在运行的应用不会受到任何影响。,5.2.1

8、局域网的硬件系统,4. RAID技术 RAID(Redundant Array of Independent Disks，独立磁盘冗余阵列 )，或简称磁盘阵列，是一种把多块独立的硬盘(物理硬盘)按不同方式组合起来形成一个硬盘组 (逻辑硬盘 )，从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据冗余的技术。 不同RAID 级别代表着不同的存储性能、数据安全性和存储成本，目前常用的级别从 RAID 0 到 6 七种是基本的。,戴尔PowerVault MD1000,参考价格：5500 元 最大存储容量：45TB 平均传输率：300MB/s 外接主机通道：SAS RAID支持：RAID 0, 1, 5, 1

9、0, 50 内置硬盘接口：SAS, SATA II,5.2.1 局域网的硬件系统,5. 内存技术 内存的速度 内存的纠错能力和稳定性,ECC内存：采用ECC (Error Checking and Correcting，错误检查和纠正 )技术的服务器内存。 ECC内存只能同时检测和纠正单一比特错误。 Chipkill技术：IBM的Chipkill技术同时检查并修复多个错误数据位，服务器的可靠性和稳定性得到了更加充分地保障。,5.2.1 局域网的硬件系统,5. 内存技术,RAMBUS内存：一种高性能、芯片对芯片接口技术的新一代存储产品，RAMBUS公司宣称这种新的技术能够提供10倍于普通DRAM

10、和三倍于PC100 SDRAM的性能。但目前应用还受限。,5.2.1 局域网的硬件系统,5. 内存技术,三、网络服务器的选择 根据实际需求与服务器性能要求综合考虑 。 1) 网络的总体规模与投资 中小型网络，网络服务器的价格应选择中低价位的服务器，一般来讲，网络服务器的投资应该占网络总投资的15%左右。 2). 服务器技术的选用 在现有投资允许的情况下，应尽量采用最先进的服务器技术来提高整个网络的性能。,5.2.1 局域网的硬件系统,2) 服务器技术的选用 网络服务器应具有以下高性能： (1) CPU运行速度快，尽量采用多CPU技术。 (2) 内存和硬盘品质高且数量大。 (3) 提供极大的总线

11、带宽。 (4) 具有很好的系统容错能力。 (5) 服务器产品开放性好，生产厂商的售后服务与技术支持力量强。,5.2.1 局域网的硬件系统,5.2.1 局域网的硬件系统,5.2.1.3 网络工作站/客户机,工作站或客户机是网络的前端窗口，它的基本功能是使用户能够通过它们实现对网络共享资源的访问。 工作站配置原则： 1.工作站配置要满足用户能够访问网络资源、享受到网络服务的需求。 2.工作站配置要满足用户离开网络后独立工作环境的需求。,5.2.1 局域网的硬件系统,5.2.1.4 网络适配器,网络适配器又称网络接口卡 (Network Interface Card，NIC )，经常简称为网卡。它提

12、供了计算机与网络的接口。 在局域网中，网卡是一个重要的通信设备，物理层与数据链路层的大部分通信处理功能都集成在了网卡中。网卡的外观如图5-1所示，图5-2为网卡常用的接口。,图5-1 网络适配器,5.2.1 局域网的硬件系统,网卡背面,RJ45接口 BNC接口 AUI接口,图5-2 常用的接口,5.2.1 局域网的硬件系统,1. 网卡的功能,网卡的主要功能: 物理层功能：网卡实现工作站与传输介质之间的物理连接和电信号匹配等物理层功能。 数据链路层功能：信息帧的发送与接收、帧的差错校验控制等。 提供数据缓存能力。,2. 网卡的类型 根据网卡的不同特性，可以将网卡分成不同的类别： 根据带宽分类：按

13、照带宽分类，可将常用的网卡分为10Mb/s网卡、10/100Mb/s自适应网卡、千兆位网卡及万兆位网卡 根据总线类型分类：根据总线类型可将网卡分为：ISA总线的ISA网卡；PCI总线的PCI网卡；笔记本电脑上的PCMCIA网卡；USB总线的USB网卡；InfiniBand总线的InfiniBand网卡。,5.2.1 局域网的硬件系统,2. 网卡的类型 根据应用领域分类：可分为应用于服务器上的网卡和应用于工作站上的网卡，不同的应用领域对网卡的性能要求不同。 根据接口类型分类：网卡的接口类型与网卡所连接的传输介质类型相关联，网卡接口与它连接的传输介质的对应关系见表5-1所示，局域网网卡常用的接口如

14、图5-2所示。,5.2.1 局域网的硬件系统,3. 网卡的选择 (1) 工作站网卡的选择: 选择工作站网卡时，除了考虑与网卡相连的传输介质的类型、系统总线类型、带宽等因素外，特别注意网卡对传输速度、全双工工作方式以及对操作系统的支持能力如何。 一般在小型的办公室环境下，采用非屏蔽双绞线电缆，主要选择10/100Mb/s自适应网卡。,5.2.1 局域网的硬件系统,高速传输率:采用千兆网卡。 稳定性、安全性能高：选择具有容错功能网卡，如Intel推出了三种容错服务器网卡，分别采用了AFT(Adapter Fault Tolerance,网卡出错冗余)技术、ALB(Adapter Load Bala

15、ncing,网卡负载平衡)技术、FEC(Fast Ether Channel,快速以太网通道)技术。,3. 网卡的选择,(2) 服务器网卡的选择:,IBM网卡/千兆/光纤,网卡类型：10/100/1000 以 太网网卡 适用机型：IBM服务器 总结标准：PCI-X总线 传输介质：光纤 报价：2340 至 2600 元,低处理器占有率: 网卡的低处理器占有率特性能给 CPU腾出更多的时间处理其它网络事务。 具有网管功能:方便网络管理员实现网络统一管理。 配置多个网卡:一般服务器配置2个以上的网卡。,3. 网卡的选择,(2) 服务器网卡的选择:,(3) 根据特殊要求来选择网卡 根据局域网实现的功能

16、和要求来选择网卡。 举例： 远程控制：选择带有远程唤醒功能的网卡。 无盘工作站：选择支持无盘技术的网卡。,功能：为实现网络中的数据通信提供了 物理连接。 分类：有线传输介质和无线传输介质。,5.2.1 局域网的硬件系统,5.2.1.5 传输介质,1. 有线传输介质 双绞线电缆、同轴电缆和光缆。 1). 双绞线电缆 双绞线 (Twisted pair )是由两根彼此绝缘的铜导线组成，将两根绝缘的铜导线按一定密度互相扭绕在一起，可以有效降低线间信号干扰的程度，因为每一根导线在传输中产生的磁场会被另一根导线产生的磁场抵消。由多对双绞线构成双绞线电缆。,5.2.1.5 传输介质,双绞线电缆的结构： 双绞线电缆的结构如图5-3所示。,图5-3 UTP双绞线电缆,1) 双绞线电缆,(2) 双绞线的分类：,根据双绞线外皮是否带有屏蔽层 (铝箔 )，我们将双绞线分为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线。 非屏蔽双绞线 ： 也称为UTP (Unshielded Twisted Pair )， 是不带有屏蔽层 (铝箔 )的双绞线。对外界的电磁干扰的抗干扰能力差。但可满足一般局域网组网环境的需求。,