《计算机网络技术实用教程 教学课件 ppt 作者 易梁 梁锦锐 第3章 局域网技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络技术实用教程 教学课件 ppt 作者 易梁 梁锦锐 第3章 局域网技术（79页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3章局域网技术,第3章 局域网技术,本章主要内容：局域网概述，局域网参考模型，IEEE 802标准，CSMA/CD技术与共享式以太网，介质访问控制方式，传统以太网，高速局域网，快速以太网(FastEthernet)，虚拟局域网(VLAN)，对等网的组建。 重点与难点：局域网参考模型，IEEE 802标准，介质访问控制方式，交换式以太网，虚拟局域网(VLAN)，对等网的组建。,第3章局域网技术,第3章局域网技术,3.1 局域网概述 3.2 CSMA/CD技术与共享式以太网 3.3 传统以太网 3.4 高速局域网 3.5 虚拟局域网(VLAN),Return,第3章局域网技术,局域网（Local
2、 Area Network，LAN）是应用最为广泛的一类网络，它是将较小地理范围内的各种数据通信设备连接在一起的计算机网络，常常位于一个建筑物或一个园区内，也可以远到几千米的范围。局域网通常用来将单位办公室中的个人计算机和办公设备连接起来，以便共享资源和交换信息，它是专有网络。,3.1 局域网概述,第3章局域网技术,局域网产生于20世纪70年代。随着微型计算机的发展和流行，计算机网络的应用的不断深入和扩大，以及人们对信息交流、资源共享和高带宽的需求，都推动着局域网的发展。局域网技术与应用是当前研究与产业发展的热点问题之一。其中，以太网是局域网的典型代表。,第3章局域网技术,3.1.1 以太网简
3、介,以太网是基于总线型的广播式网络，采用CSMA/CD媒体访问控制方法。以太网最早是1975年由美国Xerox（施乐）公司研制成功，以历史上表示传播电磁波的以太（Ether）命名的网络。以太网最初采用总线结构，用无源介质（如同轴电缆）作为总线来传输信息，现在采用星型结构。以太网费用低廉，便于安装，操作方便，因此得到广泛的应用。,第3章局域网技术,以太网是一种共享型网络，网络上的所有站点共享传输介质和带宽。由于共享带宽的特性使每个站点分到的平均带宽很低，不能满足网络应用对带宽的要求。网络上的站点越多，每个站点所获得的带宽越少，再加上CSMA/CD的处理，使得以太网的利用率比较低。有多种以太网标准
4、，它们支持不同的传输速率（10Mbps、100Mbps、1Gbps、10Gbps）。,第3章局域网技术,3.1.2 以太网的物理拓扑结构及逻辑拓扑,物理拓扑是指物理结构上各种设备和传输介质的布局。常见的有：总线型、环型、星型、树型。 以太网采用得最普遍的是星型拓扑的物理拓扑结构。,第3章局域网技术,逻辑拓扑是指各台主机通过传输介质相互通信的方式。最常见的形式是广播和令牌传递（token passing）。 广播拓扑是指每台主机把所要发送的数据的目标地址设为网络介质上的某个特定的NIC 地址、多播地址或者广播地址，然后把该数据发送到传输介质中。每台主机使用传输介质时不必遵循某种次序，即先来先服务
5、。以太网就是采用这种方式来工作的。,第3章局域网技术,第二种逻辑拓扑是令牌传递。令牌传递是通过向各个节点顺序传递一个电子令牌来控制网络介质的访问。当一个节点接收到令牌时，它就可以把数据发送到网络介质上；如果该节点没有数据要发送，那么就将令牌传递给下一个节点，如此循环下去。令牌环和光纤分数据接口采用的就是这种方式。,第3章局域网技术,3.1.3 局域网参考模型,局域网参考模型：本质上说，局域网是一个通信网，其协议应该包括OSI协议的低三层，即物理层、数据链路层和网络层，但由于局域网的网络结构比较简单，在LAN中也就没有路由问题，任何两点之间可用一条直接的链路，所以，也不需要单独设置网络层，而可将
6、寻址、排序、流控和差错控制等功能放在数据链路层中去实现。,第3章局域网技术,下面详细介绍局域网参考模型与OSI参考模型的关系，如图3-1所示。局域网的参考模型只对应于OSI参考模型的数据链路层与物理层，它将数据链路层划分为两个子层：逻辑链路控制（Logical Link Control，LLC）子层与介质访问控制（Media Access Control，MAC）子层。,第3章局域网技术,图3.1 OSI参考模型和局域网参考模型的对应关系,第3章局域网技术,1.物理层 物理层的功能：实现在传输介质上传输比特流 物理层定义了建立、维护和拆除物理链路的规范和标准 定义了物理层接口通信的标准，包括：
7、 机械特性 电气特性 功能特性 规程特性,第3章局域网技术,2.数据链路层 帧同步功能 差错控制功能 流量控制功能 链路管理功能 数据链路层的功能分别由其LLC子层和MAC子层承担。,第3章局域网技术,第3章局域网技术,3.1.4 IEEE 802标准,1980年2月成立了局域网标准化委员会，即IEEE802委员会（Institute of Electrical and Electronics Engineers INC，IEEE，电器和电子工程师协会）。该委员会制定了一系列局域网标准，称为IEEE802标准。该标准已被国际标准化组织ISO采纳，作为局域网的国际标准。,第3章局域网技术,目前，
8、IEEE802标准主要有以下几种： IEEE 802.1：局域网概述、体系结构、网络管理和网络互联 IEEE802.2：定义逻辑链路控制LLC。 IEEE802.3：CSMA/CD访问方法和物理层规范，这是由以太网发展而来的。 IEEE 802.4：Token Passing BUS(令牌总线)。 IEEE 802.5：Token Ring (令牌环)访问方法和物理层规范。 IEEE 802.6：城域网访问方法和物理层规范。,第3章局域网技术,IEEE802.7：宽带技术咨询和物理层课题与建议实施。 IEEE 802.8：光纤技术咨询和物理层课题。 IEEE 802.9：综合声音/数据服务的访
9、问方法和物理规范。 IEEE802.10：安全与加密访问方法和物理层规范。 IEEE802.11：无线局域网访问方法和物理层规范，包括：IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE802.11c 和IEEE 802.11q标准。 IEEE802.12：100VG-AnyLAN快速局域网访问方法和物理层规范。,返回本章首页,第3章局域网技术,3.2 CSMA/CD技术与共享式以太网,在决定局域网的特性的三个主要技术（传输介质、拓扑结构、介质访问方法）指标中，最重要的就是用以共享资源的介质访问控制方法，它对网络的响应时间、吞吐量和效率起着十分重要的作用。,3.2.1 共享式以太网,
10、多个设备共享公共传输介质以太网，称为共享式以太网。共享以太网在设备之间进行数据传输时，首要解决的问题，就是由哪些设备占有传输介质。由于局域网采用的传输介质有很多种，所以对应的介质访问控制方法也有多种。,第3章局域网技术,3.2.2 介质访问控制方式,IEEE标准的核心就是介质访问控制协议MAC，它规定了各种介质访问控制方法。LAN常用的介质访问控制方法有带冲突监测和载波侦听多路访问协议（CSMA/CD）、令牌总线（TOKEN-BUS）和令牌环（TOKEN-RING）。,第3章局域网技术,1.CSMA/CD CSMA/CD介质访问控制协议就是IEEE802.3。它适合于总线型拓扑结构的局域网。它
11、有效地解决了总线局域网中介质共享、信道分配和信道冲突等问题。 CSMA/CD又被称之为“先听后讲，边听边讲”，其具体工作过程概括如下： 传输之前先侦听，传输过程中检测，冲突之后的重传。,第3章局域网技术,第3章局域网技术,第3章局域网技术,CSMA/CD的主要优点：算法简单，应用广泛，提供了公平的访问前，具有相当好的延时和吞吐能力，长帧传递和负载轻时效率较高。 CSMA/CD的主要缺点：需要有冲突检测，存在错误判断和最小帧长度限制，在重载情况下性能变差。,第3章局域网技术,例、长1km、数据传输率为10Mbps的基带总线LAN，信号传播速度为200m/s，试计算： (1)100比特的帧从发送开
12、始到接收结束的最大时间是多少? (2)若两相距最远的站点在同一时刻发送数据，则经过多长时间两站发现冲突? 解： (1)100bit/10Mbps+1000m/200(m/s)=10s+5s=15s (2)（1000m/200(m/s)）=5s,第3章局域网技术,2. TOKING RING TOKING RING介质访问控制协议就是IEEE802.5。它适用于环形拓扑结构的局域网。 在令牌环网中，令牌也叫通行证，它具有特殊的格式和标记。令牌有“忙（Busy）”和“空闲（Free）”两种状态。 特点：可提供优先级服务无冲突，但电路较复杂，要避免令牌丢失和令牌重复。,第3章局域网技术,图3.2 令
13、牌环的工作原理,第3章局域网技术,C站点向A站点发送数据的过程如图3.2所示。 （1）获取令牌并发送数据（空令牌在环中传送，C获取令牌后，把令牌变为忙与数据一起发送）。 （2）接收和转发数据（其它站接收，若地址相符，复制、转发并标明已正确接收，否则转发）。 （3）撤消数据帧并释放令牌（C站收回发送的数据块，并令牌变为空）。,第3章局域网技术,3. TOKING BUS TOKING BUS介质访问控制协议就是IEEE802.4。它类似于令牌环，但其采用总线型拓扑结构。因此它既具有CSMA/CD结构简单，轻负载下延时小的优点，由具有TOKEN RING的重负载时效率高，公平访问和传输距离较远的优
14、点，同时还具有传送时间固定，可设置优先级等优点。图3.3说明了在物理总线上建立一个逻辑环的令牌总线结构。,第3章局域网技术,图3.3 令牌总线局域网,第3章局域网技术,TOKING BUS的实现原理： 将网上各站按照一定的顺序形成一个逻辑环，每个站在环中均有一个指定的逻辑位置，它由三个地址决定：本站地址TS、先行站地址PS和后继站地址NS。末站的后继站就是首站， 保证首末相连。在TOKEN BUS中也有一个令牌，只有令牌持有者才能控制总线、具有发送信息帧的权利。它可以发送一帧或多帧。当该站信息发送完毕或分配的时间已到时，它就将令牌传递到逻辑环中的下一站，从而使这个站具有信息发送权。,第3章局域
15、网技术,网上各站可以不参加组成的逻辑环。如上图中有两个站未参加逻辑环。环的组建、初始化和维护、站的插入和退出急令牌的维护是由MAC控制帧来实现的。,返回本章首页,第3章局域网技术,以太网是最早的局域网，也是目前最流行的局域网结构。它的思想是使用共享的公共传输信道。,3.3 传统以太网,第3章局域网技术,用粗同轴电缆组建的网络称为粗缆以太网，又可以表示为10Base-5，它是最早出现的以太网。 。,3.3.1 粗缆Ethernet(10Base-5),第3章局域网技术,1.10Base-5的组成部分 粗缆以太网的网络结构主要包括以下几个部分。 （1）粗同轴电缆（Coaxial Thick Cab
16、le） 它是特性阻抗为50的基带粗同轴电缆，直径10mm。 （2）收发器（Transceiver） 又称外部收发器，它需要牢牢地夹在电缆上，使得触针能接触到电缆的内芯。收发器内部有电子线路进行载波监听和冲突检测。当检测到冲突时，收发器就在电缆上产生一个特殊的无效信号，确保其他收发器也能知道冲突的产生。,第3章局域网技术,（3）收发器电缆（Transceive Cable ) 它是连接网卡和收发器的多芯电缆，通常又称为AUI 电缆。AUI 是指连接单元接口( Attachment Unit Interface ) ，它是一个DB-15 针的接口。 （4）网卡（Network Interface Card ) 支持粗缆以太网的网卡上都带有AUI 接口，以便和收发器电缆相连。,第3章局域网技术,（5）终接器（Terminal connector ) 每条电缆必须在两端接上50 眼的终接器（终端匹配器），它的主要作用是：当信号到达电缆两端时，把信号全部吸收，以避免信号反射。 （6）中继器（Repeater) 中继器为一种中继设备，可用以连接两个或多个网段，延伸网络的
