《《计算机网络原理与应用》-何小东-电子教案 第5章 局域网组网技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《计算机网络原理与应用》-何小东-电子教案 第5章 局域网组网技术（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5章 局域网组网技术,5.1 局域网组网设备,服务器(Server)指在网络环境中为客户机（Client）提供各种服务的专用计算机，是基于客户机/服务器（Client /Server）模式网络的重要组成部分。 客户机是指客户使用的连入网络的计算机，也称为工作站。客户机是网络的前端，网络用户通过它接受网络的服务，访问网络的共享资源。,5.1.1网卡 (1)网卡的类型 按照网卡支持的网络类型分：分为以太网卡、PCMCIA、ARCnet、ATM和FDDI网卡等。 按照网卡支持的传输速率分：目前主流的网卡主要有10Mbps网卡、100Mbps以太网卡、10Mbps/100Mbps自适应网卡、1000
2、Mbps以太网卡4种。 按所支持的总线接口分：根据计算机总线接口的不同，常用的网卡有：ISA网卡、PCI网卡、PCMCIA网卡和USB网卡等。, 按网络接口的类型分：目前常见的接口主要有以太网的RJ-45接口、细同轴电缆的BNC接口和粗同轴电缆的AUI接口以及FDDI接口、ATM接口等。 按所支持的传输介质分：分为双绞线网卡、粗缆网卡、细缆网卡、光纤网卡和无线网卡等。 按应用的领域分：网卡分为应用于工作站的网卡和应用于服务器的网卡。,图5-1网卡,(2)网卡的结构 网卡主要由：主控编码芯片、调控元件、BOOTROM插槽和指示灯等部件组成。 (3)网卡的MAC地址 为了标识网上的每台主机，需要给
3、每台主机上的网络适配器（网络接口卡）分配一个唯一的通信地址，该地址也称为网卡的物理地址或MAC地址。,图5-4 MAC地址的组成,(4)网卡的工作方式 在正常的情况下，一个网络接口只响应以下三种数据帧： 与自己硬件地址相匹配的数据帧； 广播帧； 组播帧。 (5)网卡的接收模式 网卡的设置包括：IRQ号、I/O地址、DMA等。但通常网卡都是即插即用（PnP）的，无需设置。, 广播方式：该模式下的网卡能够接收网络中的广播信息； 组播方式：设置在该模式下的网卡能够接收组播数据； 直接方式：在这种模式下，只有目的网卡才能接收该数据； 混杂模式：在这种模式下的网卡能够接收一切通过它的数据，而不管该数据是
4、否是传给它的。,网卡的工作模式：,5.1.2 集线器 1.概述 集线器也称集中器，英文简称为Hub，工作在物理层，它是中继器的一种改进，其作用与中继器类似，与中继器的区别仅在于集线器能够提供更多的端口服务. 2.集线器分类 （1）按端口数量分类 （2）按带宽分类,图5-5集线器,集线器的不足： 用户带宽共享，带宽受限 集线器的每个端口并没有独立的带宽，而是所有端口共享总的背板带宽，用户端口带宽较窄，且随着所接用户的增多，用户的平均带宽不断减少，不能满足当今许多对网络带宽有严格要求的网络应用。 广播方式，易造成网络风暴 集线器（HUB）是一个共享网络设备。它本身不能识别目的地址，只是采用广播方式
5、向所有节点发送，即当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时，对网络上所有节点同时发送同一信息，然后再由每一台主机通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。,非双工传输，网络通信效率低 集线器在同一时刻，每一个端口只能进行一个方向的数据通信（即半双工方式），而不能像交换机那样进行双向全双工传输，其效率低，无法满足较大型网络的通信需求。 因此，集线器Hub 正逐渐被LAN交换机（Switch）所取代。,5.1.3 LAN交换机 1.交换机的功能与特性 交换机的主要特性是： （1）低交换传输延迟 LAN交换机的主要特点是它的低交换传输延迟，从传输延迟时间的量级来看，LAN交换机为几十微秒，网桥为几百
6、微秒，而路由器为几千微秒。,（2）高传输带宽 对于10Mbps的端口，半双工端口带宽为10Mbps，而全双工端口带宽为20Mbps；对于100 Mbps的端口，半双工端口带宽为100 Mbps，而全双工端口带宽为200 Mbps。 （3）允许10 Mbps /100 Mbps共存 典型的LAN交换机允许一部分端口支持10BASE-T(速率为10 Mbps)，另一部分端口支持100BASE-T(速率为100 Mbps)，交换机可以完成不同端口速率之间的转换，使得10 Mbps与100 Mbps两种网卡共存。,2.交换机的工作原理 交换机和集线器在外型上非常相似，但它们在原理上有着根本的不同。 由
7、交换机为中心节点构建的网络称为“交换式网络”，每个端口都能独享带宽，所有端口都能够同时进行通讯，从而能在全双工模式下提供双倍的传输速率。而集线器构建的网络称为“共享式网络”，在同一时刻只能有两个端口（接收数据的端口和发送数据的端口）进行通讯，所有的端口共享带宽。,图5-6 LAN交换机结构与工作过程,（2）交换机的“自学习”功能 初始的MAC地址表是空白的，交换机能够自动根据收到的以太帧中的源MAC地址更新地址表的内容。 当一台计算机打开电源后，安装在该系统中的网卡会定期发出空闲包或信号，交换机即可据此得知它的存在以及其MAC地址，即所谓“自动地址学习”。 交换机使用的时间越长，学到的MAC地
8、址就越多，未知的MAC地址就越少，因而广播的包就越少，速度也就越快。,3.交换机的类型 （1）广域网交换机 （2）局域网交换机 以太网交换机 千兆以太网交换机 10Gbps以太网交换机 ATM交换机 （3）第三层交换机,图5-7 以太网交换机,图5-8 千兆以太网交换机,图5-9 10Gbps以太网交换机,图5-10 ATM交换机,4.交换机的工作模式 交换机为了提高数据交换的速度和效率，一般支持多种工作模式，主要有以下3种。 （1）直接交换方式 （2）存储转发交换方式 （3）混合交换方式,5.交换机的端口与连接 （1）交换机的端口 交换机的端口按其对带宽的占用形式可分为：共享端口和专用端口两
9、种。所谓“专用端口”指该端口带宽被接入该端口的某节点所专用（独占），所谓“共享端口”指该端口带宽被接入该端口的多个节点所共享（如该端口接了一台HUB）。按其工作方式可分为：半双工端口和全双工端口。,（2）交换机的连接形式 交换机主要有两种连接形式： a、级联 b、堆叠 级联是通过交换机的某个端口与其它交换机的级联端口相连。 堆叠是通过交换机的背板连接起来的。,图5-13 交换机的堆叠,6.LAN交换机的配置 （1）运行仿真终端软件，Catalyst 1900启动； （2）回车后，进入主菜单； （3）按“S”键，进入系统配置菜单：（配置系统名，位置，日期）； （4）在主菜单中按“N”键进入网络管
10、理菜单； （5）配置IP地置； （6）配置SNMP参数。 经过上述配置后，交换机就可以正常工作了。,7.交换机与集线器的区别 （1）工作层次不同 集线器工作在第一层（物理层），而交换机至少是工作在第二层，更高级的交换机可以工作在第三层（网络层）和第四层（传输层）。 （2）数据传输方式不同 集线器的数据传输方式是广播方式，而交换机的数据传输是有目的的，只有在自己的MAC地址表中找不到目的地址的情况下，第一次才使用广播方式发送。 （3）带宽占用方式不同 （4）传输方式不同,5.1.4 Modem、打印机与电源 1.调制解调器Modem,图5-14 Modem连接图,（1)频移键控(FSK) （2)
11、相移键控(PSK) （3)相位幅度调制(PAM),2.打印机与电源,5.2 常用局域网组网方法,5.2.1细缆组网 以Ethernet为例，采用细缆作为传输介质，符合10 Base-2标准，总线拓扑结构，网段最大长度为180m，若超过则需加中继器。 采用细缆组网，除需要电缆外，还需要BNC头、型头及终端匹配器等。 细缆网结构简单、容易实现、组网成本低，适合于实验室网络和小型网络，但带宽低，BNC接头连接处易出故障，维护较麻烦。,细缆组网的技术参数： 1.最大的干线段长度；185m 2.最大网络干线电缆长度：925m 3.每条干线段支持的最大结点数：30个 4. BNC、T型连接器之间的最小距离
12、：0.5m,5.2.2双绞线组网 双绞线组网连接图：,1.10Mbps以太网 符合10 Base-T标准，为星型拓扑结构，所需的基本硬件设备有：带RJ-45接口的以太网卡、HUB、3或5类UTP、RJ-45连接头（俗称水晶头）、专用网钳。,2.100Mbps以太网 100Mbps以太网也称快速以太网。,5.2.3光纤组网 1.千兆位以太网 千兆位以太网技术仍然是以太网技术，它采用了与10M以太网相同的帧格式、帧结构、网络协议、全/半双工工作方式、流控模式以及布线系统，可与10Mbps或100Mbps的以太网很好地配合工作。,千兆位以太网有3种介质标准：1000 BASE-T（采用5类UTP，1
13、00m）、1000 BASE-LX（采用单模光纤，3000m）和1000 BASE-SX（采用多模光纤，300550m），所遵循的协议有IEEE802.3z（支持光纤和宽带同轴）和IEEE802.3ab（支持5类UTP）。 千兆位以太网主要考虑如何合理地分配网络带宽，实际当中可根据网络的规模与布局，选择二级三级星型拓扑结构即多级星型结构。,图5-19 多级星型的带宽分配,2.万兆位以太网 万兆以太网（10Gbps网）使用IEEE 802.3以太网介质接入控制（MAC）协议、IEEE 802.3以太网帧格式，不需要修改以太网介质接入控制（MAC）协议或分组格式。 目前的万兆以太网主要采用光纤组网
14、，它由光源（光发送机）、传输介质和检测器（光接收机) 3部分组成。其中光源和检测器的工作由光端机完成。,5.3 结构化布线技术,5.3.1 结构化布线系统的构成 所谓结构化布线是指用一套标准的组网器件，按照标准的连接方法进行的规范化布线，也称为“综合布线”。按照一般划分,结构化布线系统包括六个子系统: 户外系统、垂直竖井系统、平面楼层系统、用户端子系统、机房子系统和布线配线系统.,图5-20 结构化布线系统的构成,1.户外系统 2.垂直竖井系统 3.平面楼层系统 4.用户端子系统 5.机房子系统 6.布线配线系统,5.3.2 标准组网器件 结构化布线系统所用的设备器件主要有：配线架、跳线、接插
15、软线（活动短线）、机架、信息插座、标签夹条等。 （1）配线架 （2）跳线 （3）接插软线 （4）机架 （5）信息插座 （6）标签夹条,图5-22 110配线架,跳线通常用来管理垂直竖井系统与平面楼层系统的转接，配线架与集线器或交换机之间的连接以及对用户端子系统的管理，如把某个信息插座添加至网络或从网络中移出。下图为RJ45跳线。,接插软线也称活动短线，用于用户端子区中，是电缆或光缆接头的连接线，用来连接终端客户机与信息插座。,图5-24 接插软线,机架是放置网络设备的柜式或支架式设备。,图5-25 机架,信息插座是结构化布线系统在各用户端子区的接口，与水平电缆和水平光缆相连接。其上的接口有RJ
16、-45, RJ-11或光缆接口等，接口与活动短线相连。,图5-26 信息插座,5.3.3 568A标准 TIA/EIA-568A标准由美国通信工业协会(TIA)和电子工业协会(EIA)共同制定，于1995年底推出。TIA/EIA-568A标准(商业电信通信布线标准），收录在ANSI（美国国家标准协会）标准中，事实上己成为世界通用的信息系统布线标准。 1.制定568A标准的目的 2.568A标准的主要内容 3.568A定义的结构化布线系统 此外，还有568B标准，该标准也是定义网络布线的，568A标准和568B标准统称“568标准”。,5.3.4 智能大楼简介 1.智能大楼的概念 智能大楼是指把计算机网络、信息服务、安全（供电、供水、防盗等）、监控等系统集成在一起的商业大楼。 智能大楼整体采用结构化布线，把各个系统的布线统一设计，且与大楼的土建施工同步完成。,2.智能大楼的组成 智能大楼主要由主控中心、楼宇自动化系统、通信自动化系统、办公自动化系统和综合布线系统5大部分组成： （1）主控中心 是
