《《局域网技术与组网工程（第二版）》-苏英如-电子教案 01局域网基础》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《局域网技术与组网工程（第二版）》-苏英如-电子教案 01局域网基础（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、21世纪高职高专新概念教材,局域网技术与组网工程 苏英如 主编 中国水利水电出版社,第一章 局域网基础 1.1 计算机网络的定义、发展过程和趋势 1.2 计算机网络的组成、功能和应用 1.3 计算机网络的分类与工作模式 1.4 计算机网络体系结构 1.5 局域网的相关概念与标准 1.6 局域网中常用通信协议选择策略,1.1 计算机网络的定义、发展过程和趋势,1.1.1 计算机网络的定义 抽象地讲，计算机网络是结点和链路的集合。它可以为两个或多个特定结点建立连接，以在这些结点之间进行通信。 一般将计算机网络定义为相互联接、彼此独立的计算机系统的集合。下图描述了一个典型的计算机网络。,1.1.2
2、计算机网络发展的历史阶段 计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物。这种结合主要体现在两个方面：一方面，通信网络为计算机之间的数据传递和信息交换提供了必要的条件；另一方面，计算机技术在通信领域中的广泛应用，又提高了通信网络的性能。 三个重要的里程碑 第一个里程碑以报文（Message）或分组（Packet）交换技术为标志， 第二个里程碑以1980出现的开放式系统互联参考模型（OSI/RM）为标志。 第三个里程碑以Internet的迅速发展与推广为特征。,1.1.3 计算机网络的发展趋势 1网络高速化 2网络综合化 3网络智能化 4网络的易用性,1.2 计算机网络的组成、功能和应用,1.2.
3、1 计算机网络的组成 计算机网络脱胎于联机系统。20世纪70年代，随着ARPANET的出现，产生了分组交换网。分组交换网才称得上真正的计算机网络。随着技术的进步，计算机网络也在不断变化，但所采用的交换方式仍然以分组交换为主。在此，主要介绍分组交换网的组成。 分组交换网由通信子网和资源子网两部分构成，如图1-2-1所示。,1.2.2 计算机网络的功能 1数据通信 2资源共享 3提高计算机系统的可靠性和可用性 4易于进行分布处理,1.2.3 计算机网络的典型应用 1管理信息系统（MIS，Management Information System）。 2办公自动化（OA，Office Automat
4、ion）系统 3信息检索系统（IRS，Information Retrieve System） 4电子收款机系统（POS，Point Of Sells） 5分布式控制系统（DCS，Distributed Control System） 6计算机集成与制造系统（CIMS，Computer Integrated Manufacturing System） 7电子数据交换（EDI，Electronic Data Interchange）和电子商务（EB，Electronic Business或EC，Electronic Commerce）系统 8信息服务系统,1.3 计算机网络的分类与工作模式,1.
5、3.1 计算机网络的分类,1.3.1.1 按网络的拓扑结构分类 网络的拓扑结构指网络中结点（设备）和链路（连接网络设备的信道）的几何形状。 常见的网络拓扑结构有总线型、星型、环型、树型、网型和混合型，如图1-3-1所示。,1.3.1.2 按网络的覆盖范围分类 按网络覆盖范围的大小，可以将计算机网络分为：局域网（LAN，Local Area Network）、城域网（MAN，Metropolitan Area Network）、广域网（WAN，Wide Area Network）和因特网（Internet）。,表1-3-1 各类计算机网络的典型特征,1.3.2 计算机网络的工作模式 1基于服务器
6、（Server-based）的网络 在基于服务器的网络中，一般至少存在台比其他客户机功能强大的计算机（该机被称为服务器），其上装有网络操作系统，所有其他工作站（客户机）的管理工作都以此服务器为中心。即，所有的工作站的注册登录和资源访问操作，均受服务器控制。 下图说明了基于服务器结构的网络配置。其中，文件服务器控制着用户的注册登录和共享资源（如数据、打印机等）的访问权限。,2对等网络 在对等网络结构中，计算机彼此处于同等地位，没有主从之分，故称为对等网络（Peer to Peer network）。 下图为对等网络模式示意图。,1.4 计算机网络体系结构,1.4.1 计算机网络体系结构概述,1.
7、4.1.1 网络的分层体系结构 为了构造计算机网络以实现通信，可采用“分层”的方法，将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的问题总是易于研究和处理的。 按照上述思路，可以把网络通信的复杂过程抽象成一种层次结构模型，如下图所示。,1.4.1.2 计算机网络标准制定组织简介,1国际标准化组织（ISO，International Standards Organization） 由美国国家标准组织（ANSI，American National Standards Institute）及其他各国的国家标准组织的代表组成。 该组织对计算机网络的主要贡献是开放系统互联（OSI，Open S
8、ystem Interconnection）参考模型。,2电气电子工程师协会（IEEE，the Institute of Electrical and Electronic Engineer） IEEE是世界上最大的专业组织之一。 该组织对计算机网络的主要贡献是IEEE802协议。该协议主要用于局域网，其中比较著名的是802.3（CSMA/CD）和802.5（Token Ring）。,3美国国防部高级研究计划署（ARPA，Advanced Research Projects Agency） 该机构对计算机网络的主要贡献是TCP/IP协议。该协议主要用计算机网络之间的互联。,1.4.2 OSI的
9、参考模型 OSI开放系统互联参考模型将整个网络的通信功能划分成7个层次，每个层次完成不同的任务。如下图所示。,1.4.3 TCP/IP参考模型 TCP/IP体系共分成四个层次（如下图所示）。,1.5 局域网的相关概念与标准,1.5.1 局域网 （1）局域网是限定区域的网络。 （2）局域网的线路是专用的。 （3）局域网具有较高的数据通信速率。 （4）局域网具有开放性。 1.5.2 局域网标准 IEEE802是主要的局域网标准，该标准所描述的局域网通过共享的传输介质通信，网络站点连在传输介质上，并按照某种方式串行使用传输介质。,1IEEE802参考模型 IEEE802标准所描述的局域网参考模型 与
10、OSI参考模型的关系如图所示。,2MAC地址 MAC地址又称为物理地址，也就是通常所说的计算机硬件地址。 在生产网卡时，MAC地址被固化在网卡中。 IEEE（国际电气和电子工程师协会）负责分配MAC地址中的前3个字节，生产局域网卡的厂家必须向IEEE购买由三个字节构成的一个编号，该编号称为“块地址”或“厂商代码”，而MAC地址中的后三个字节，则由厂家自行分配。 3IEEE802标准 主要标准： 802.1（A）：综述和体系结构 802.1（B）：寻址、网络管理、网间互连及高层接口 802.2：逻辑链路控制（LLC），用于实现高层协议与MAC子层的接口 802.3：带冲突检测的载波侦听多路访问（
11、CSMA/CD）方法和物理层规范 802.4：令牌传递总线访问方法和物理层规范 802.5：令牌环访问方法和物理层规范 802.6：城域网访问方法和物理层规范 802.7：IEEE为宽带LAN推荐的实用技术 802.8：光纤技术 802.9：介质访问控制子层（MAC）与物理层（PHY）上的集成服务接口 802.10：互操作LAN安全标准 802.11：无线局域网介质访问控制子层与物理层规范 802.12：需要优先权的访问方法及物理层和重发器（Repeater）描述 802.14：交互式电视网（包括Cable Modem） 802.3z：千兆以太网 802.3ab：1000Base-T（铜质千兆
12、以太网） 802.3ac：虚拟局域网中的标签交换 802.3ad：链路集成 802.3ae：10千兆以太网,1.5.3 以太网（IEEE802.3）,1.5.3.1 以太网（IEEE802.3）概述 以太网（Ethernet）具有性能高、价格低、使用方便等特点，是目前最为流行的局域网体系结构。 下表给出了以太网的主要类型与标准。,1.5.3.2 以太网的帧结构 下图给出了以太网的帧结构。 （1）前导符。长度为7个字节，内容为“0”、“1”交错出现的比特流（即“101010”）。用于建立同步。 （2）帧首定界符（SFD）。长度为1个字节，内容为“10101011”。标识一帧即将开始。 （3）目的
13、地址（DA）。长度为6个字节，内容为帧的目标地址。该地址可以是普通地址（如“0000e8114953”）、组播地址或广播地址（“FFFFFFFFFFFF”）。 （4）源地址（SA）。长度为6个字节，内容为帧的源地址。 （5）类型（TYPE）。长度为2个字节，代表高层所使用的协议。 （6）数据（DATA）。长度应在46到1500字节之间。 （7）帧校验序列（FCS）。长度为4个字节，内容为位于DA、DATA之间内容的CRC校验结果。,1.5.3.3 CSMA/CD 先听后发。边发边听。冲突停止。随机延迟后重发。 1.5.3.4 几种以太网标准 110Base-5（粗缆以太网） 210Base-2
14、（细缆以太网） 310Base-T（双绞线以太网） 410Base-F（光纤以太网） 5100Base-TX（使用双绞线的快速以太网） 6100Base-FX（使用光纤的快速以太网） 7100Base-T4（使用4对3类UTP的快速以太网） 8100Base-T2（使用2对3类UTP的快速以太网） 91000Base-SX（使用1对短波长光光纤的千兆以太网） 111000Base-TX（使用4对5类UTP的千兆以太网） 121000Base-CX（使用屏蔽双绞线的千兆以太网）,1.6.1 NetBEUI/NetBIOS协议,体积小、效率高、速度快、不可路由,1.6.2 IPX/SPX协议 对复
15、杂环境具有很强的适应性。具有强大的路由功能，适合于大型网络使用。,1.6 局域网中常用通信协议及选择,1.6.3 TCP/IP协议 可以在各种硬件和操作系统上实现。目前，TCP/IP协议已成为建立计算机局域网、广域网的首选协议，并将随着网络技术的进步和信息高速公路的发展而不断地完善。,1. IP地址 2.子网掩码及其作用 3. IP路由,1. IP地址（IPv4）,（1）IP地址分配 IP地址由32位二进制数组成。在实际应用中，将这32位二进制数分成4段，每段包含8位二进制数。为了便于应用，采用点分十进制表示法，将每段都转换为十进制数，段与段之间用“.”号隔开。 IP地址采用两级结构，网络标识
16、（表示主机所属的网络）和主机标识（代表主机）。 IP地址实际上是分配给网络适配器的。 （2）IP地址级别 考虑到不同规模网络的需要，为充分利用IP地址空间，IP协议定义了5类地址，即A类至E类。其中A、B、C三类由InterNIC（互联网信息中心）在全球范围内统一分配，D（多播或组播）、E（保留）类为特殊地址。IP地址采用高位字节的高位来标识地址类别。 IP地址编码方案及A、B、C类地址格式如图。,IP地址编码方案及A、B、C类地址格式,IP地址编码方案,A类地址格式（保留地址10.0.0.110.255.255.254 ）,B类地址格式（保留地址172.13.0.1172.32.255.254 ）,C类地址格式（保留地址192.168.0.1192.168.255.254 ）,2. 子网掩码及其作用,（1）确定网络和主机地址 子网掩码是一个32位的数字，其作用是声明IP地址的哪些位为网络地址，哪些位为主机地址。 TCP/IP协议利用子网掩码判断目标主机地址是位于本地网
