[高等教育]第3章 组建局域网

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1、1,第3章 组建局域网,2,教学内容与要求,主要内容 局域网概述 (掌握) 局域网设备 (掌握) 简单局域网、中小型办公网络的组建(理解),3,问题1：,背景： 某办公室有24台计算机和打印扫描一体机1台供员工使用。请为该办公室设计一办公局域网，要求员工之间能够方便地共享文件，打印文件。 要求： 拓扑结构 设备选择与配置 规划IP地址 软件选择与配置 如何接入Internet,4,交换机,交换机,参考结构：,5,问题2：,背景： 某公司的各部门经理们都配备了笔记本电脑，现需在办公室配置无限局域网，提供无线上网环境。公司局域网已经连接到Internet,网关为192.168.0.1. 要求： 拓

2、扑结构 设备选择与配置 规划IP地址 软件选择与配置,6,参考结构,7,3.1 局域网（LAN)概述,局域网的概念 局域网的分类 局域网的标准,8,IEEE对局域网的限定：,速率和误码率 10Mbps10Gbps 一般在10-810-11,2.,所属权 为某一单位所有 易于建立、维护、管理与扩展;,3.,3.1.1 局域网的概念,局域网侧重于共享信息的处理，而不是传输;,9,结论： 决定局域网特性的主要技术要素：,网络拓扑 传输介质 介质访问控制方法,LAN是在一定范围内的若干计算机和通信设备通过通信介质互连、以处理共享信息为主要目标的数据通信网络。,10,1980年2月，IEEE 成立了专门

3、委员会开发了IEEE802系列局域网标准，因为局域网不存在路由选择问题，因此不需要网络层。 IEEE802为局域网规定的标准只对应OSI参考模型的最低两层。,局域网体系标准,11,802.10 可互操作的局域网安全,802.2 逻辑链路控制子层,802.3,CSMA/CD,802.4,Token Bus,802.5,Token,Ring,802.6,城域网,802.9,语音与,数据综合,局域网,802.11,无线,局域网,802.1 体系结构与网络互联,IEEE802标准之间的关系,12,3.1.2 局域网的分类,1按介质访问控制方法分类 以太网（Ethernet） 令牌网（Token Rin

4、g） 光纤分布式数据接口（FDDI）网 异步传输模式网（ATM） 无线局域网（WLAN),13,一、以太网,以太网最早1975年由Xerox（施乐）公司提出，在1980年由DEC、Intel和Xerox三家公司联合开发为一个标准。 包括： 标准以太网（10Mbps） 快速以太网（100Mbps） 千兆以太网（1000Mbps） 万兆（10Gbps）以太网,使用CSMA/CD访问控制方法.,14,传输之前先侦听，传输过程中检测，冲突之后的重传,载波检测多路访问/冲突检测（CSMA/CD） Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect,先听后发、 边

5、听边发、 冲突停发、 随机重发。,15,IEEE 802.3的四种规范,16,17,快速以太网,1995年5月，IEEE 通过了 IEEE 802.3u 规范，这标志着快速以太网时代的到来。,(802.3u),不足：快速以太网仍是基于CSMACD技术。这一点在使用交换技术的LAN中就不存在了。,快速以太网分类,18,100BASE-TX 100BASE-TX是5类无屏蔽双绞线方案。是目前使用最广泛的快速以太网介质标准。100BASE-TX使用的2对双绞线中，一对用于发送数据，另一对用于接收数据。由于发送和接收都有独立的通道，所以100BASE-TX支持全双工操作。,100BASE-FX 100

6、BASE-FX是光纤介质快速以太网标准，它采用与100BASE-TX相同的数据链路层和物理层标准协议。它支持全双工通信方式，传输速率可达200Mbps。,100BASE-T4 100BASE-T4是3类无屏蔽双绞线方案。,19,快速以太网组网实例,20,千兆以太网,1000BASE-X：对应于802.3z标准，该标准基于光纤通道的物理层，使用媒体有三种：1000BASE-SX(多模光纤，用850nm短波长激光器)、 1000BASE-LX (多模或单模光纤，用1300nm长波长激光器)、1000BASE-CX (短距离平衡型铜缆)。 1000BASE-T：对应于802.3ab标准，该标准使用增

7、强型5类(超5类)或6类UTP，一根UTP电缆中的8根线(4对)全部用上了。并采用了与100BASE-TX类似的自动协商机制。,(802.3z),96年：千兆以太网是10Mbps和100Mbps的延伸，具有易移植、易管理特性。,21,22,千兆以太网的应用,23,万兆以太网,10G以太网同样使用IEEE 802.3标准的帧格式、全双工服务和流量控制方式。 10G以太网技术相对复杂，与原来传输介质不兼容，用光纤作为传输介质。 只工作在全双工方式，因此不存在争用问题，也不使用 CSMA/CD协议，,（802.3工作组于2002年制定的以太网标准）,24,二、令牌环网,在令牌环介质访问控制方法中，使

8、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。,25,三、光纤分布式数据接口FDDI,光纤分布式数据接口FDDI是20世纪80年代中期发展起来的一种局域网技术。,传输速率为100Mb/s； 网络由光纤介质的双环构成，可靠性高； 介质访问控制方法采用Token Passing； 网络覆盖范围较大（几十km几百km ）。,26,定义：无线局域网（Wireless Local Area Network，即WLAN）是利用无线通信技术，在一定的局部范围内建立的网络，以无线传输媒体作为传输介质，提供传统有线局域

9、网的功能。 无线局域网标准 ： IEEE802.11x标准,五、无线局域网WLAN,27,Internet/ Intranet,Router,Switch,Router,Switch,WLAN Adapter,+,PDA,28,3.1.2 局域网的分类,2按照网络拓扑结构分类 总线型局域网 环型局域网 星型局域网,29,总线型网络,30,特点： 传输速率高，传输距离远 各节点的地位和作用相同 各节点传输信息的时间固定 容易实现分布式控制 站点的故障会形起整个网络的崩溃,环型网络,31,特点： 通信协议简单 对外围站点要求不高 单个站点故障不会影响全网 电路利用率低，连线费用大 网络性能依赖中央

10、结点 每个站点需要有一个专用链路,星型网络,32,3.2 局域网设备,33,网络设备在OSI体系中的位置,34,3.2.1 网络适配器（NIC）,网卡的功能： 计算机接收的数据怎样被计算机存储和处理？ 另一方面它将本地数据封装成帧后送入网络。,网卡,CPU和存储器,总线,CPU和存储器,网络,封装,35,网卡的组成部分：,接口控制电路 数据缓冲器 数据链路控制器 编码解码电路 内收发器 介质接口装置,负责数据帧的发送与接收以及网络协议控制。,36,网卡支持的网络速率有10Mbps、10Mbps/100Mbps、1Gbps等多种。 网络接口卡作为一种I/O接口卡有多种接口方式： 集成到主板上 插

11、在主板数据总线的扩展槽上（PCI) 通过USB方式连接或制成PCMIC接口卡（一般用于笔记本电脑）,参考资料： 认识各种接口网卡,37,USB接口,PCMCIA网卡,38,3.2.2 调制解调器（Modem）,功能： 是将计算机数字信号与模拟信号进行转换，它可以保护线路免受直流电压的干扰。 调制解调器一般由发送器和接收器两部分组成。 发送器（也称调制器Modulator）把数字信号转换成模拟信号； 接收器（也称解调器Demodulator）把模拟信号转换成数字信号。,39,MODEM主要有三种款式：外置式、内置式和PIMCIA型。,外置式MODEM的安装,40,3.2.3 中继器,中继器是一种

12、信号放大设备,41,信号 变得越来越弱。,衰减和噪音,为保证数据的完整性 ，信号只能在一定的有限距离内传递。,42,3.2.4 集线器（HUB）,集线器是一种多端口的中继器，是网络物理层的一种介质连接设备。 集线器的功能： 是把从一个端口上收到的信息在其他所有端口上广播发送。（逻辑上仍属于总线结构，是共享式网络）,43,单个HUB,Hub连接的设备共享一个冲突域 Hub连接的设备共享一个广播域,A,B,C,D,44,问题？一个8端口的集线器用于连接多于8计算机时怎样处理？ 可以集线器互联实现.,Hub限制的网络的可扩展性,A,F,E,D,C,B,45,3.2.5 网桥（Bridge),网桥涉及

13、OSI模型中的数据链路层。 网桥具有两个基本功能：扩展网络和通信分段。 与中继器相比，网桥具有以下特点：,网桥可以实现不同类型的局域网互连。 网桥可以实现大范围的局域网互连。 网桥可以隔离错误帧，提高网络性能。 网桥的引入可以提高局域网的安全性。,46,网络分段,MAC广播域,独立的冲突域,独立的冲突域,网桥或网络交换机,47,3.2.6 交换机,与网桥和集线器相比，交换机改进的性能:,通过支持并行通信，提高吞吐量。 可以将传统的一个大局域网上的用户分成若干工 作组，解决网络拥挤现象。 支持虚拟网(Virtual LAN)技术， 端口密度大，适合构建较大规模局域网。,48,以太网交换机数据帧的

14、转发,以太网交换机冲突域局限于交换机一个端口上,49,MAC地址表,交换机内部都有一张MAC地址表,50,MAC地址学习,最初交换机的MAC地址表为空,51,MAC地址学习,MAC地址表没有记录，数据帧从其它所有端口转发出去 识别数据帧的源MAC地址，学习MAC地址和端口对应关系,52,MAC地址学习,通过MAC地址表实现数据帧的单点转发 MAC地址表的维护,53,工作原理： 学习源地址（构造转发表） 过滤本网段帧（隔离冲突域） 转发异网段帧（交换） 广播未知帧（寻找目的站点）,54,55,千兆主干交换机,服务器,到外部网络,10Mbps UTP,100Mbps UTP （连接校园网）,100

15、0Mbps Fiber,100Mbps UTP,计算中心网络结构图,二级交换机,HUB,56,57,3.2.7 路由器（Router）,路由器是网络的“边缘”设备,58,路由器的基本构成,路由器的核心作用是实现网络互连; 路由器必须具备： 两个或两个以上的接口 协议至少实现到网络层 至少支持两种以上的子网协议 具有存储、转发和寻径的功能,59,路由器的作用,实现不同速率网络的适配 隔离广播，实施安全策略，保证网络安全 建立维护路由信息，实现数据包转发 分片与重组 备份、流量控制 异种网络互连,60,路由器与交换机的主要区别： 用路由器连接起来的若干个网络，它们仍是各自独立的。要想从一个网络访问

16、用路由器连接起来的另一个网络中的站点，必须指定该站点的逻辑地址（IP地址），通过广播是无法与之进行通信的。,61,路由器的优点：,路由器通常比网桥更灵活。 路由器在子网间提供了一个“防火墙”。 基于路由器的网络支持任何拓扑结构。 路由器提供了冗余的网络路径，并且发挥其特长分散负载、充分利用带宽。,防止广播风暴和子网间的影响.,更易于适应网络规模的增长和复杂性的提高。,62,路由器的缺点：,路由器的设置相对复杂，路由器安装复杂的软件，实现各种复杂功能。 路由器使不同网段上的端点系统的通信较困难。 静态路由配置费事、耗时。,63,3.2.8 网关（Gateway）,网关的特性主要体现在以下几个方面：,执行互连网间协议的转换； 执行报文存储转发及流量控制功能； 提供虚电路接口及相应服务； 支持应用层互通及互连网间的网络管理功能。,64,3.3 典型局域网的组建,6