《计算机网络技术与实训教程 教学课件 ppt 作者 裴有柱 主编 第3章 局域网技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络技术与实训教程 教学课件 ppt 作者 裴有柱 主编 第3章 局域网技术（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、知识目标 掌握局域网的主要特点、传输介质和分类。 理解介质访问控制方法的工作原理。 掌握以太网的种类、原理、特点。 掌握交换局域网的工作原理。 掌握虚拟局域网工作原理和划分方法。 了解无线局域网的实现技术、系统结构、组建及应用。 了解蓝牙技术的实现技术、结构以及应用。 能力目标 掌握网线的制作方法。 能够组建小型的局域网并进行设置。,第3章 局域网技术,3.1 局域网概述,局域网技术是当前计算机网络技术领域中非常重要的一个分支，局域网作为一种重要的基础网络，在企业、机关、学校等各种单位和部门都得到广泛的应用。局域网还是建立互联网络的基础网络。 在较小的地理范围内，利用通信线路将多种数据设备连接
2、起来，实现相互间的数据传输和资源共享的系统称为局域网（LAN:Local Area Networks）。,1、从功能的角度 共享传输信道。在局域网中，多个系统连接到一个共享的通信媒体上。 地理范围有限，用户个数有限。如一座楼或集中的建筑群内，局域网的覆盖范围约为10km内。 传输速率高。局域网的数据传输速率一般为10Mbps或100Mbps，能支持计算机之间的高速通信，所以延时较低。 误码率低。因近距离传输，所以误码率很低。 多采用分布式控制和广播式通信。在局域网中各站是平等关系而不是主从关系，可以进行广播。,3.1.1 局域网主要特点,2、从体系结构及传输控制角度 低层协议简单。 不单独设立
3、网络层。 采用多种媒体访问控制技术。,（1）双绞线（Twisted pair） 双绞线是目前应用比较广泛的传输介质。由两根绝缘铜导线呈螺旋状扭在一起构成。 双绞线分为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线两种。,3.1.2 局域网传输介质,（2）光纤（Fiber） “光纤”是光导纤维的简称，也叫光缆，是目前发展和应用最为迅速的信息传输介质。光纤由纯净的玻璃经特殊工艺拉制成很细的、粗细均匀的玻璃丝，形成玻璃芯，在玻璃芯的外面包裹一层折射率较低的玻璃封套，再外面是一层薄的塑料外套，用来保护光纤。光纤通常被捆扎成束，外面有外壳保护。 光纤按其性能可分为两种：单模光纤和多模光纤。,3.1.3 局域网分类,（1）按网
4、络的拓扑结构划分：星型网络、总线型网络、环型网络和树型网络等。 （2）按线路中传输的信号形式划分：基带网络和宽带网络。基带网络传输数字信号，信号占用整个频带，传输距离较短；宽带网络可传输模拟信号，距离较远，达几公里以上。目前使用最多的是基带网络。 （3）按网络的传输介质划分：双绞线网络、同轴电缆网络、光纤网络和无线局域网等。 （4）按网络的介质访问方式划分：以太网（Ethernet）、令牌环网和令牌总线网等。 （5）按局域网基本工作原理划分：共享媒体局域网、交换局域网和虚拟局域网三种。,所谓介质访问控制方法是指控制多个节点利用公共传输介质发送和接收数据的方法。常用的方法包括带有冲突检测的载波侦
5、听多路访问（CSMA/CD）控制、令牌环访问控制和令牌总线访问控制。,3.2 介质访问控制方法,3.2.1 以太网与CSMA/CD,以太网采用的是总线型拓扑结构，任何节点的发送都是随机的，都必须平等地争用发送时间。如果一个节点要发送数据，就以“广播”方式把数据通过总线发送出去，连在总线上的所有节点都能“收听”到这个数据信号。,（1）以太网数据的发送 发送过程可以简单地概括为“先听后发，边听边发，冲突停止，延迟重发”。,（2）以太网数据的接收 在接收过程中，以太网中的各节点同样需要监测信道状态。如果在整个接收过程中没有发生冲突，接收节点在收到一个完整的数据后即可对数据进行接收处理。,（3）冲突检
6、测 所谓冲突检测，就是发送节点在发送数据的同时，将它发送的信号波形与从总线上收到的信号波形进行比较。如果总线上同时出现两个或两个以上节点的发送信号，那么它们叠加后的信号将不等于任何节点发送的信号波形，表明冲突己产生。,3.2.2 FDDI与令牌环介质访问控制 （1）控制令牌 令牌环网采用令牌环介质访问控制方法。在令牌环中，节点通过环接口连成物理环形。令牌是一种特殊的MAC控制帧，令牌帧中有一位标志令牌的“忙”或“闲”。当令牌环工作正常时，令牌总是沿着物理环单向逐站传送，传送顺序与节点在环中排列的顺序相同。,（2）FDDI FDDI主要特性 使用光纤作为传输媒体、高速的、通用的令牌环形网。网络结
7、构采用双环结构，具有很高的可靠性和容错能力。具有动态分配带宽的能力，能同时提供同步和异步数据服务。采用树型或环型结构，适应多种环境，容易扩展和管理。具有保密、抗干扰等优点。 FDDI网络的结构 FDDI是基于双环结构的，主环传递数据，次环用于备份以提供系统容错性。,3.2.3 令牌总线介质访问控制方法 在采用令牌总线访问控制的局域网中，令牌用来控制节点对总线的访问权。从物理结构上看，令牌总线网是一种总线型LAN，各工作站共享总线传输信道，但从逻辑上看，它又是一种环型LAN。连接在总线上的各工作站组成一个逻辑环，这种逻辑环通常按工作站的地址的递减或递增顺序排列，与工作站的物理位置并无固定关系，令
8、牌传递由高地址向低地址，最后由最低地址向最高地址依次循环传递，从而在一个物理总线上形成一个逻辑环。,3.3.1 10Mbps以太网 10Mbit/s以太网又称为传统以太网，遵循IEEE802.3标准。常用的传输介质有4种，即细缆、粗缆、双绞线和光缆。因此，根据使用的传输介质不同，传统以太网可以分为4类 ： （1）10Base-2 以太网 （2）10Base-5 以太网 （3）10Base-T 以太网 （4）10Base-F 以太网,3.3 以太网,3.3.2 100Base-T以太网 100Base-T以太网又称快速以太网，是从10Base-T以太网标准发展而来的。它不仅保留了相同的以太网帧格
9、式，而且还保留了用于以太网的CSMA/CD介质访问方式，使10Base-T和100Base-T站点间进行数据通信时不需要进行协议转换。只要更换一张网卡，再配上一个100Mbit/s的交换机，就可以很方便地由10Base-T以太网直接升级到100Mbps以太网，而不必改变网络的拓扑结构。 （1）100Base-T的技术标准 100Base-TX 100Base-FX 100Base-T4 （2）100Base-T的组网方法,3.3.3 千兆以太网,千兆以太网技术采用与10Mbps以太网相同的帧格式、全/半双工工作方式、CSMA/CD介质访问控制方式以及流量控制模式。 （1）千兆以太网的技术标准
10、1000Base-CX 1000Base-SX 1000Base-T 1000Base-LX （2）千兆以太网应用实例 千兆以太网多用于提高交换机与交换机之间或交换机与服务器之间的连接带宽。,3.3.4 万兆以太网 （1）万兆以太网的主要技术 全双工通信方式，不存在争用问题； 定义了局域网和广域网的物理层； 帧格式与以前的以太网相同，大大提高了带宽利用率； 传输介质使用光纤。 （2）万兆以太网的主要特点 万兆以太网的帧格式与10Mbps、100Mbps和1GMbps以太网的帧格式完全相同。 万兆以太网使用光纤作为传输介质。 万兆以太网只工作在全双工方式，不存在争用问题，也不使用CSM A/CD
11、协议。,3.4 交换式局域网,3.4.1 交换式局域网的结构与特点 （1）交换式局域网的基本结构 交换式局域网的核心设备是局域网交换机。交换机的每个端口都能独享带宽，所有端口能够同时进行并发通信，并且能在全双工模式下提供双倍的传输速率。 （2）交换式局域网的特点 独占信道，独享带宽。 多对节点之间可以同时进行通信。 端口速度配置灵活。 便于网络管理和均衡负载。 兼容原有网络。,3.4.2 交换式局域网工作原理 交换在通信中是至关重要的，无论是广域网还是局域网在组网时都离不开交换机。以太网交换机可以通过交换机端口之间的多个并发连接，实现多节点之间数据的并发传输。,3.4.3 交换式局域网交换方式
12、,（1）直通式 在各端口间是由纵横交叉的交换矩阵构成，它在输入端口检测到一个数据帧时，只对帧头进行检查，获得该帧的目的地址后，启动内部的地址表找到相应的输出端口，在输入与输出交叉处接通，把数据帧直接送到相应的输出端口，实现交换功能。 （2）存储转发式 是计算机网络领域应用最为广泛的方式。它把输入端口的数据帧先存储起来，然后进行循环冗余码校验，在对错误帧处理后才取出数据帧的目的地址，通过查找地址表找到输出端口后将该数据帧转发出去。 （3）碎片隔离式 它在接收到帧的前64个字节时就对它们进行错误检查，如果正确，再根据目的地址转发整个帧；如果帧小于64字节，说明是假帧，则丢弃该帧。,3.5 虚拟局域
13、网（VLAN）,虚拟局域网并不是一种新的局域网类型，而是为用户提供的一种服务，是在交换技术基础上发展起来的。 3.5.1 虚拟局域网概述 （1）虚拟局域网的概念 虚拟局域网就是建立在 交换技术上，通过网络管理 软件构建的、可以跨越不同 网段、不同网络的逻辑型网 络。 （2）虚拟局域网的优点 控制广播风暴。 提高网络整体安全性。 简化网络管理。,3.5.2 虚拟局域网的实现,（1）虚拟局域网实现的方式 静态实现 动态实现 （2）虚拟局域网划分的基本方法 基于交换机端口号划分 基于MAC地址划分 基于网络层协议或地址划分 基于IP组播组划分,3.6.1 无线局域网概述 （1）无线局域网的概念 无线
14、局域网是指以采用与有线网络同样的工作方法，通过无线信道作为传输介质，把各种主机和设备连接起来的计算机网络。 （2）无线局域网的标准 IEEE 802委员会成立了IEEE 802.11工作组，专门从事无线局域网的研究，并开发一个介质访问MAC子层协议和物理介质标准。 无线局域网的最小构成模块是基本服务集，它包括使用相同MAC协议的站点。一个基本服务集既可以是独立的，也可以通过一个访问点连接到主干网上。,3.6 无线局域网,（3）无线局域网的传输介质 IEEE 802.11标准定义了三种物理介质。 数据速率为1Mbps和2Mbps，波长在850950nm之间的红外线。 运行在2.4GHz ISM频
15、带上的直接序列扩展频谱。它能够使用7条信道，每条信道的数据速率为1Mbps或2Mbps。 运行在2.4GHz ISM频带上的跳频的扩频通信，数据速率为1Mbps或 2Mbps。,3.6.2 无线局域网的组建 （1）无线局域网的组网器件 无线网卡 无线 Hub 无线网桥 无线Modem （2）无线局域网的组网方式 对等方式 接入方式 中继方式,（3）家庭搭建无线局域网,家庭组建无线局域网，最主要的就是要实现多台电脑共享上网。 庭无线局域网的组网需要一个无线路由器，有线网络ADSL到户后，连接到无线网关上，然后家庭各房间里的计算机或笔记本电脑利用无线网卡与无线宽带网关之间建立起无线连接，构建起整个
16、家庭的内部局域网络，实现共享信息和接入Internet。这个无线网关就是功能更复杂些的。,3.7 蓝牙技术,3.7.1 蓝牙技术概述 蓝牙是一个开放性的、短距离无线通信技术标准，它可以用于在较小的范围内通过无线连接的方式实现固定设备以及移动设备之间的网络互连，可以在各种数字设备之间实现灵活、安全、低成本、小功耗的话音和数据通信。蓝牙技术可以方便地嵌入到单一的CMOS芯片中，因此它特别适用于小型的移动通信设备。 （1）蓝牙系统的组成 蓝牙系统由天线单元、链路控制（固件）单元、链路管理（软件）单元和蓝牙软件（协议栈）单元四个功能单元组成。,（2）蓝牙系统的技术特点 从目前的应用来看，由于蓝牙体积小、功率低，其应用已不局限于计算机外设，几乎可以被集成到任何数字设备之中，特别是那些对数据传输速率要求不高的移动设备和便携设备。 全球范围适用 同时可传输语音和数据
