《计算机网络基础 教学课件 ppt 龚娟 第5章 局域网技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络基础 教学课件 ppt 龚娟 第5章 局域网技术（103页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章 局域网技术, 【学习目标】,局域网是计算机网络中最简单的网络类型，本章主要讲述局域网的基础理论知识，即通过对这些基础理论的学习，读者应基本掌握局域网络的模型与标准、局域网的关键技术、以太网技术、相关网络设备、虚拟局域网技术及无线局域网技术。通过对本章的学习，读者应能的分析与使用，掌握简单的有线局域网和无限局域网的组建的组建方式，熟悉局域网中各设备的基本性能指标和配置，了解局域网的应用和发展动力。, 【学习要点】,1熟悉局域网的模型与标准 2掌握局域网的关键技术 3理解并掌握介质访问控制方法 4了解以太网技术 5了解相关的网络设备 6掌握虚拟局域网技术 7掌握无线局域网的配置,5.1 局
2、域网概述,在一个单位、一个部门或一个园区、一栋楼内，往往有很多计算机，要使它们能共享资源，就需要把它组成网络，这就有了局域网的需求。究竟什么是局域网，它有什么样的特点，是如何组成的呢？,？,5.1.1 局域网的特点,（1）局域网覆盖很有限的地理范围，计算机之间 的联网距离通常小于10km，适用于校园、机关、公司、工厂等有限范围内的计算机、终端与各类信息处理设备连网的需求。 （2）数据传输速率高（10Mbit/s100Mbit/s 1 000Mbit/s），误码率低。 （3）可根据不同需求选用多种通信介质，例如双绞线、同轴电缆或光纤等。 （4）通常属于一个单位所有，工作站数量不多，一般在几台到几
3、百台左右，易于建立、管理与维护。,5.1.2 局域网的基本组成,5.2 局域网的模型与标准,就像盖房子要有图纸一样，网络也需要一个标准或是模型来进行规划，这个模型就是我们常说的OSI网络七层参考模型。那么，局域网络的参考模型是什么呢？它与OSI网络七层参考模型有什么样的对应关系？,？,5.2.1 局域网参考模型,1、物理层,物理层涉及在通信信道上传输的原始比特流，主要作用是确保在一段物理链路上正确传输二进制信号，功能包括信号的编码/解码、同步前导码的生成与去除、二进制位信号的发送与接收。为确保位流的正确传输，物理层还具有错误校验功能，以保证位信号的正确发送与正确接收。,2、数据链路层,局域网参
4、考模型将数据链路层又分如下为两个独立的部分 （1）逻辑链路控制子层LLC 该子层的功能完全与介质无关，用来建立、维持和释放数据链路，提供一个或多个服务访问点，为高层提供面向连接和无连接服务。另外，为保证通过局域网的无差错传输，LLC子层还提供差错控制和流量控制，以及发送顺序控制等功能。LLC子层与传输介质无关，它独立于介质访问控制方法，隐藏了各种局域网技术之间的差别，向网络层提供一个统一的格式与接口。,（2）介质访问控制子层MAC 该子层的功能完成依赖于介质，用来进行合理的信道分配，解决信道竞争问题。另外，在发送数据时，该层把从上一层接收的数据组装成带MAC地址和差错检测字段的数据帧，完成地址
5、识别和差错检测。,5.2.2 IEEE 802标准,5.3 局域网的关键技术,两家规模大体相同的公司花同样的经费组建各自的局域网，但是组网后网络的性能却大相径庭。为什么会这样呢？在组建局域网的时候主要需要考虑哪些关键技术以提高局域网的性能呢？,？,决定局域网特性的主要技术要素包括拓扑结构、介质访问控制方法、传输介质等三个方面，这三种技术在很大程度上决定了传输数据的类型、网络的响应时间、吞吐量、利用率以及网络应用等各种网络特征。,5.3.1 拓扑结构,局域网的拓扑结构是指：将局域网中的节点抽象成点，将通信线路抽象成线，通过点与线的几何关系来表示网络结构，即网络形状。计算机网络拓扑结构包括逻辑拓扑
6、结构和物理拓扑结构两种。逻辑拓扑结构是指计算机网络中信息流动的逻辑关系，而物理拓扑结构是指计算机网络各个组成部分之间的物理连接关系。本节所指的拓扑结构是指网络的物理拓扑结构。在局域网中常用的拓扑结构有：总线型拓扑结构、环型拓扑结构和星型拓扑结构,1总线型拓扑结构,优点 总线型网络结构简单，安装容易，需要铺设的线缆最短，成本低，扩充或删除一个节点很容易，不需停止网络的正常工作，节点的故障不会殃及系统。由于各个节点共用一个总线作为数据通路，信道的利用率高。 缺点 总线型网络实时性较差，连接的节点不宜过多，并且总线的任何一点故障可能会导致网络的瘫痪。,2环型拓扑结构,优点 环型拓扑网络结构简单，传输
7、延时确定，电缆故障容易查找和排除。但其可靠性较差，当某个节点发生故障时，有可能造成整个网络不能正常工作。 缺点 环型网络的可扩充性较差，在环型网络中加入节点、退出节点及维护和管理都比较复杂。,3星型拓扑结构,优点 安装容易，结构简单，成本低，在网络中增加或删除节点容易，易实现数据的安全性和优先级控制，易实现网络监控。 缺点 因为星型网属于集中式控制，对中心节点的依赖性大，一旦中心节点有故障会引起整个网络的瘫痪。,4混合型拓扑结构,混合型拓扑结构是指由星型结构和总线型结构结合在一起形成的网络结构,有时也称为树型拓扑结构。树型拓扑结构兼顾了星型网与总线型网络的优点，解决了星型网络在传输距离上的局限
8、，也解决了总线型网络连接用户数量的限制，更能满足较大网络的拓展。 优点 容易扩展，易对故障进行分离，可靠性高； 缺点 整个网络对根的依赖性很大，一旦网络的根发生故障，整个系统就不能正常工作,5.3.2 介质访问控制方法,网络拓扑结构与介质访问控制方法紧密相关，确定了拓扑结构，就相应地确定了介质访问控制方法。例如总线结构，主要采用载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）的访问控制方法，也可采用令牌总线（Token Bus）的访问控制方法。对环形结构，则主要采用令牌环（Token Ring）的访问控制方法。拓扑结构、介质访问控制方法和介质种类一旦确定，在很大程度上就决定了网络的响应时间，吞吐率
9、和利用率等各种特性。,1载波监听多路访问/冲突检测方法,（1）载波监听多路访问 在以太网中，是以“包”为单位传送信息的。在总线上如果某个工作站有信息包要发送，它在发送信息包之前，要先检测总线是“忙”还是“空闲”，如果“忙”，则发送站会随机延迟一段时间，再次去检测总线；若是“空闲”，就可以发送了。像这种在发送数据前进行载波侦听，然后再采取相应动作的协议，人们称其为载波侦听多路访问（Carrier Sense Multiple Access，CSMA）协议。,（2）载波监听多路访问/冲突检测 (CSMA/CD) 工作原理: ”先听后发，边听边发，冲突停发，随机重发”,2令牌环访问控制方法,工作原理
10、,令牌环技术是在环路上设置一个令牌（Token），那是一种特殊的比特格式。当所有的站点都空闲时，令牌就不停地在环网上转。当某一个站点要发送信息时，它必须在令牌经过它时获取令牌（注意：此时经过的令牌必须是一个空令牌），并把这个空令牌设置成满令牌，然后开始发送信包。这时环上没有了令牌，其他站点想发送信息则必须等待。要发送的信息随同令牌在环上单向运行，当信息包经过目标站时，目标站根据信息包中的目的地址判断出自己是接收站，就把该信息复制到自己的接收缓冲区，信息包继续在环上运行，回到发送站，并被发送站从环上卸载下来。发送站将回来的信息与原来的信息比较，没有出错，则信息发送完毕。与此同时，发送站向环上插入
11、一个新的空令牌，其他要发送信息的站点就可获得它并传输数据。,3令牌总线访问控制方法,令牌总线结构示意图,令牌总线网上站点连接顺序图,（1）令牌总线（Token Bus）网的产生 在物理总线结构中实现令牌传递控制方法，构成逻辑环路，这就是IEEE802.4的令牌总线介质访问控制技术。因此，令牌总线网在物理上是一个总线网，采用同轴电缆或光纤的传输介质；在逻辑上是一个环网，采用令牌来决定信息的发送。 令牌总线型网络的典型代表是美国Data Point公司研制的ARC（Attached Resource Computer）网络。,（2）令牌总线的工作原理 在令牌总线网中所有站点都按次序分配到一个逻辑地
12、址，每个工作站点都知道在其之前（前驱）和在其之后的站点（后继）标识，第一个站点的前驱是最后一个站点的标识，而且物理上的位置与其逻辑地址无关。 一个叫做令牌的控制帧规定了访问的权利。总线上的每一个工作站如有数据要发送，必须要在得到令牌以后才能发送，即拥有令牌的站点才被允许在指定的一段时间里访问传输介质。当该站发送完信息，或是时间用完了，就将令牌交给逻辑位置上紧接在它后面的那个站点，那个站点由此得到允许数据发送权。这样既保证了发送信息过程中不发生冲突，又确保每个站点都有公平访问权。,5.3.3 传输介质,局域网常用的有线传输介质有双绞线、同轴电缆、光纤等，无线传输介质有无线电波、微波或红外线等。
13、根据网络的连接方式，可将传输介质分为有线介质和无线介质两种。,在局域网中，双绞线是最为廉价的传输介质，非屏蔽5类双绞线的传输速率为100Mbit/s，在局域网上被广泛使用。 同轴电缆是一种较好的传输介质，它具有吞吐量大、可连接设备多、性能价格比较高、安装和维护方便等优点。 光纤具有宽带、数据传输率高、抗干扰能力强、传输距离远等优点，但光纤和相应的网络配件价格较高，而且光纤的连接和切割需要较高的技术，需要经过专门培训。 当某些特殊的场合不便使用有线传输介质时，就可以采用无线链路来传输信号。,5.4 以太网技术,常常在网络连接时说“以太网连接”，究竟“以太网”是什么网，与局域网有什么区别和联系呢？
14、,？,5.4.1 以太网的产生与发展,以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准，与IEEE8023系列标准相类似，它不是一种具体的网络，而是一种技术规范。该标准定义了在局域网（LAN）中采用的电缆类型和信号处理方法，使用CSMA/CD技术，并以10Mbit/s的数据传输速率运行在多种类型的电缆上。 “Ethernet” 以太网技术的诞生。,5.4.2 传统以太网技术,传统以太网就是通常所说的的10Mbit/s以太网，IEEE802.3规定了4种规范 (如图所示).,IEEE802.3物理层,110Base-5 （1）具体含义 10Base-5是1983年面世的，是出现最早的以太网，通常
15、称为粗缆以太网，其具体含义如图所示.,10Base-5的含义,（2）规则 粗缆以太网（粗同轴电缆），电缆的两端有50欧姆的终端电阻，每网段允许连接100个节点，单个网段的最大长度不超过500米，如果网络长度必须超过500米的话，则需要使用中继器进行信号放大，延伸网络长度。 在网络的扩展中，最多使用4个中继器连接5个网段，因此最大网络直径是2 500米。连接的5个网段中，只允许3个网段连接计算机，其余两个网段只用来扩展网络距离。这就是通常所说的5-4-3中继规则。,210BASE-2 （1）具体含义 10Base-2采用细同轴电缆为传输介质，传输10Mbit/s的基带信号，网络中每一段电缆的最大
16、长度不超过200米，具体值为185米。 （2）规则 10Base-2网络又称为细缆以太网，采用阻抗为50欧、RG58的细同轴电缆。每网段允许连接30个节点，单个网段的最大长度是185米，因此最大的网络直径是925米。同样适用于5-4-3中继规则。,310BASE-T （1）具体含义 10Base-T网络采用3类以上双绞线为传输介质，传输10Mbit/s的基带信号，T表示双绞线。 （2）规则 10Base-T网络的端口通常为RJ-45接口，采用以集线器为中心的连接方式，每台计算机到集线器的连接采用双绞线，其最大长度不超过100米。 从物理上来说, 10Base-T的网络采用的是星型拓扑结构;从逻辑上来说，10Base-T的网络采用的是总线型拓扑结构。,410BASE-F （1）具体含义 10Base-F网络采用光纤作为传输介质，传输10Mbit/s的基带信号，F表示光纤。 （2）规则 10Base-F网络可用同步有源星型或无源星型结构来实现，最大网络长度分别为500米和200米。,5.4.3 高速
