《局域网技术 教学课件 ppt 作者 宋一兵 魏宾 高静 第1章 局域网基础知识》由会员分享，可在线阅读，更多相关《局域网技术 教学课件 ppt 作者 宋一兵 魏宾 高静 第1章 局域网基础知识（72页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1章 局域网基础知识,1.1 计算机网络基础,1.1.1 计算机网络的概念 1.1.2 计算机网络的作用,1.1.1 计算机网络的概念,计算机网络是将地理位置不同，且有独立功能的多个计算机系统利用通信设备和线路互相连接起来，且以功能完善的网络软件（包括网络通信协议、网络操作系统等）为基础实现网络资源共享的系统。,计算机网络具有以下4个显著的特点。 计算机网络是一个互连的计算机系统群体，在地理上是分布的。 计算机网络中的计算机系统是自治的，即每台主机是独立工作的，它们向网络用户提供资源和服务（称为资源子网）。 系统互连要通过通信设施来实现。通信设施一般是由通信线路以及相关的传输、交换设备等组成
2、（称为通信子网）。 主机和子网之间通过一系列的协议实现通信。,图1-1 资源子网和通信子网,1.1.2 计算机网络的作用,1资源共享 2数据通信 3分布式处理 4网络综合服务,【知识拓展】WAN、MAN和LAN。 计算机网络按其覆盖范围，可以划分为以下几种类型。,广域网指的是实现计算机远距离连接的计算机网络，可以把众多的城域网、局域网连接起来，也可以把全球的区域网、局域网连接起来。,1广域网（Wide Area Network，WAN）,城域网一般来说是在一个城市，但不在同一地理小区范围内的计算机互连。,2城域网（Metropolitan Area Network，MAN）,局域网是在局部地区
3、范围内的网络，它所覆盖的地区范围较小。,3局域网（Local Area Network，LAN）,又称本地接入网和用户接入网，它是由于用户对高速上网需求的增加而出现的一种网络技术。,4接入网（Access Network）,图1-3 几种网络之间的关系,1.2 局域网的定义和结构,1.2.1 局域网的含义与特点 1.2.2 局域网的拓扑结构,1.2.1 局域网的含义与特点,局域网中的数据通信被限制在几米至几千米的地理范围内，能够使用具有中等或较高传输速率的物理信道，并且具有较低的误码率。,在理解局域网时应注意把握如下要点。 局域网是一个专用的通信网络，一般为一个单位所拥有，地理范围和站点数都有
4、限。 所有的站点共享较高的总带宽（即较高的数据传输速率），具有较低的时延和较低的误码率。 局域网与外部网络的接口（网关）只有一个。,图1-4 局域网特点,1.2.2 局域网的拓扑结构,1总线型拓扑结构,总线型拓扑结构的特点如下。 多台机器共用一条传输信道，信道利用率较高。 同一时刻只能有两台计算机通信。 某个节点的故障不影响网络的工作。 网络的延伸距离有限，节点数有限。,图1-5 总线型拓扑结构,星型拓扑结构的特点如下。 网络结构简单，便于集中式管理。 每台计算机均需物理链路与中心处理机互连，线路利用率低。 中心处理机负载重，因为任何两台连网设备之间交换信息，都必须通过中心处理机。 连网机器的
5、故障不影响整个网络的正常工作，但中心处理机的故障将导致网络的瘫痪。,2星型拓扑结构,图1-6 星型拓扑结构,环型拓扑结构的特点如下。 实时性较好（信息在网络中传输的最大时间固定）。 每个转发器只与相邻两个转发器有物理链路。 传输控制机制比较简单。 某个转发器的故障将导致网络瘫痪。 单个环网的转发器数量有限。,3环型拓扑结构,图1-7 环型拓扑结构,树型拓扑结构的特点如下。 易于扩展。 故障定位和隔离较容易。 对根节点依赖性太大，若根节点发生故障，则全网不能正常工作。,4树型拓扑结构,图1-8 树型拓扑结构,网状拓扑结构的特点如下。 在冗余备份中此结构应用广泛，容错性能好。 不受瓶颈问题和失效问
6、题的影响。 扩展方便。 故障诊断较为方便，因为网状拓扑的每条传输介质相对独立，故障点的定位和隔离较容易。 结构较复杂、冗余太多，安装和配置比较困难，网络协议也较复杂，建设成本高。,5网状型拓扑结构,图1-9 网状型拓扑结构,蜂窝型拓扑结构的特点如下。 没有物理布线问题，灵活方便。 容易受到干扰，信号较弱，也容易被监听和盗用。,6蜂窝型拓扑结构,图1-10 蜂窝型拓扑结构,很多局域网都是根据需要，使用了多种类型的混合结构。,图1-11 混合结构的局域网,1.3 数据通信技术基础,1.3.1 数据通信的基本概念 1.3.2 数据传输技术 1.3.3 数据交换技术,1.3.1 数据通信的基本概念,数
7、据通信技术是人们利用电信网络和计算机网络传递数据，从而达到交流信息的目的的基础技术。,图1-12 数据通信系统模型,1信息、数据与信号,（1）信息,从信息论的角度来讲，信息就是对消息解除不确定度。,（2）数据,数据是对所关注对象进行观察所得到的结果或某个事实的结果。,信号是实际上通信系统处理的具体对象。 信号可以分为有线信号和无线信号两种类型。,（3）信号,数据蕴含着信息，而信号是数据的具体表现。,（4）信息、数据和信号的关系,信道即为信息的通道，也就是将信息的发送端和接收端连接在一起并且能够传输信号的物理介质，包括自由空间的无线信道和各种电缆或光缆构成的有线信道。,2信道, 有线信道 无线信
8、道,（1）按传输的介质分类, 模拟信道 数字信道,（2）按允许通过的信号类型分类, 基带信道 频带信道,（3）按传输信号频谱分类, 点对点信道 复用信道,（4）按信道是否被复用分类,数据到信号之间的映射就叫做编码。 编码技术可以按照使用目的进行分类：为了提高信道利用率而进行的编码称为信源编码；为增强信号传输的可靠性而进行的纠错编码称为信道编码。,3编码,1.3.2 数据传输技术,1并行传输与串行传输,串行传输时每次传输的数据只有一位 并行传输主要用于局域网通信等距离比较近的情况，至少有8 bit数据同时传输,图1-13 串/并行传输,“同步”是指接收端要按照发送端所发送信号的起止时刻和间隔时间
9、接收数据，使得发送与接收在步调上一致，否则将会导致通信误码率增加，甚至完全不能通信。,2异步传输与同步传输,同步传输采用的是按位同步的同步技术（即位同步）。,（1）同步传输,图1-14 同步传输,有数据需要发送的终端设备可以在任何时刻向信道发送信号，而不需要与接收方进行同步和协商。 这种传输方式开销大，效率低，速度慢，优点是控制简单，如果传输错误，只需要重新发送一个字符即可。,（2）异步传输。,图1-15 异步传输,3数据传输方向,（1）单工,采用单工通信方式传输的数据只能在一个方向上流动，发送端使用发送设备，接收端使用接收设备。,图1-16 单工、半双工与全双工通信,图1-16 单工、半双工
10、与全双工通信,采用半双工通信方式传输的数据在某一时刻向一个方向传输，在需要的时候，又可以向另外一个方向传输。,（2）半双工,图1-16 单工、半双工与全双工通信,采用全双工通信方式传输的数据可以在两个方向上同时传输。,（3）全双工,1.3.3 数据交换技术,交换的本质就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。,电路交换就是计算机终端之间在通信时，由一方发起呼叫，独占一条物理线路。,1电路交换,图1-17 电路交换,电路交换的特点如下。 网络传播实时性强，时延小，交换设备成本较低。 线路利用率低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型的终端用户之间不能通信。 适用于信息量大、报文长、经常进行通信的
11、固定用户。,报文交换是以“存储转发”方式在网内传输数据。 报文交换的特点如下。 中继线路利用率高，允许多个用户同时在一条线路上传送，可实现不同速率、不同规程的终端互通。 以报文为单位进行存储、转发，网络传输时延大，且占用大量的交换机内存和外存，不能满足对实时性要求较高的用户。 适用于传输的报文较短、实时性要求较低的网络用户之间的通信，如公用电报网。,2报文交换,图1-18 报文交换,分组交换实质上是在“存储转发”基础上发展起来的，兼有电路交换和报文交换的优点。 分组交换的特点如下。 高效 灵活 迅速 方便 可靠,3分组交换,图1-19 分组交换,分组交换又有数据报和虚电路两种方式。,在这种交换
12、方式中，所有传送的信息在送入交换网前都被划分为更短的报文分组，每个分组除携带目标地址外，还携带所属信息包的编号。,（1）数据报,在发送数据前，先建立一条逻辑连接，此连接是虚拟的。,（2）虚电路,虚电路方式与数据报方式相比，其不同点如下。 虚电路方式是面向连接的交换方式，常用于两节点之间数据交换量大的情况，能提供可靠的通信功能，保证每个分组正确到达，且保持原来的顺序。 数据报方式是面向无连接的交换方式，适用于交互式会话中每次传送的数据报很短的情况。,43种交换方式的比较,（a）电路交换 （b）报文交换 （c）分组交换 图1-20 3种交换方式的比较,表1-1 交换技术性能比较,不同交换技术应用于
13、不同的场合，具体如下所述。 在计算机网络中，主要采用分组交换，偶尔采用电路交换，不使用报文交换。 当两节点间的负载较重且持续时间较长，或租用专用线路时，采取电路交换的方式比较合适。 数据报分组交换适用于短报文交换，虚电路分组交换适用于长报文交换。,1.4 网络体系结构与协议,1.4.1 体系结构与协议分层 1.4.2 OSI参考模型 1.4.3 TCP/IP参考模型 1.4.4 局域网协议IEEE 802,1.4.1 体系结构与协议分层,1网络体系结构,网络体系结构被定义为计算机之间相互通信的层次，以及各层中的协议和层次之间接口的集合。,计算机网络和分布式系统中相互通信的对等实体间，交互信息时
14、所必须遵守的规则的集合称为网络协议。,2网络协议,图1-21 网络协议要素,所谓分层设计方法，就是按照信息的流动过程将网络的整体功能分解为一个个的功能层，不同机器上的同等功能层之间采用相同的协议，同一机器上的相邻功能层之间通过接口进行信息传递。,3协议分层,图1-23 计算机网络分层结构,图1-24 OSI参考模型层次结构,1.4.2 OSI参考模型,物理层为设备之间的数据通信提供传输介质及互连设备，为数据传输提供可靠的环境。,1物理层,数据链路层提供物理链路上的可靠的数据传输，负责在两个相邻节点间的线路上，无差错地传送以帧（Frame）为单位的数据。,2数据链路层,网络层关系到子网的运行控制
15、，提供两个终端系统之间的连接和路径选择。,3网络层,信息的传送单位是数据报（Datagram）。 传输层负责两个端节点之间的可靠网络通信。,4传输层,会话层主要用于建立、管理和终止应用程序会话，并管理表示层实体之间的数据交换，允许不同机器上的用户建立会话关系，允许进行类似传输层的普通数据传输，在两个互相通信的应用进程之间建立、组织和协调其交互（Interaction）过程。,5会话层,表示层主要解决用户信息的语法表示问题。,6表示层,应用层包含大量人们普遍需要的协议，通过定义一个抽象的网络虚拟终端，使编辑程序和其他所有程序都面向该虚拟终端。,7应用层,图1-25 TCP/IP参考模型,1.4.
16、3 TCP/IP参考模型,主机网络层是TCP/IP参考模型的最底层，负责接收从网络互连层交来的IP数据报，并将IP数据报通过底层物理网络发送出去，或者从底层物理网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给网络互连层。,1主机网络层,网络互连层又称为IP层，其主要功能是负责相邻节点之间的数据传送，包括如下3个方面。,2网络互连层,（1）处理来自传输层的分组发送请求 （2）处理输入数据报 （3）处理ICMP（网络控制报文协议）报文,TCP/IP参考模型中传输层的作用与OSI参考模型中传输层的作用是一样的，即在源节点和目的节点两个进程实体之间提供可靠的端到端数据传输。,3传输层,传输层的上一层是应用层，应用层包括所有的高层协议。,4应用层,图1-26 TCP/IP参考模型与OSI参考模型的对应关系,【
