計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)課件

,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,4.1局域網(wǎng)技術(shù)特征,4.2局域網(wǎng)參考模型和標(biāo)準(zhǔn),4.3以太網(wǎng),4.4虛擬局域網(wǎng),4.5無線局域網(wǎng),4.6局域網(wǎng)互連,第4章 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng),【本章內(nèi)容簡介】局域網(wǎng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)和重要組成部分。本章主要介紹了局域網(wǎng)的技術(shù)特征及其體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，以太網(wǎng)與交換式以太網(wǎng)的基本工作原理，虛擬局域網(wǎng)和無線局域網(wǎng)的基本概念，局域網(wǎng)互連及互連設(shè)備。,【本章重點(diǎn)難點(diǎn)】重點(diǎn)掌握IEEE802.3、IEEE802.4和IEEE802.5的具體內(nèi)涵，以太網(wǎng)工作原理及組網(wǎng)方法，交換式以太網(wǎng)、虛擬局域網(wǎng)、無線局域網(wǎng)的功能和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。,第4章 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng),4.1局域網(wǎng)技術(shù)特征,局域網(wǎng)(LAN)的典型代表是以太網(wǎng)(Ethernet),局域網(wǎng)的基本特征,1網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍很有限(0.110Km),2拓樸結(jié)構(gòu)的形式簡單而多樣化,3高傳輸率和低誤碼率,4局域網(wǎng)側(cè)重共享信息的處理和存儲,5決定局域網(wǎng)特性的主要技術(shù)要素是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸形式與介質(zhì)訪問控制方法。,1拓樸結(jié)構(gòu)(可靠性、經(jīng)濟(jì)性、功能、可擴(kuò)充性等）,2傳輸形式,局域網(wǎng)采用的傳輸介質(zhì)主要有4種：雙絞線、同軸電纜（基帶同軸電纜、寬帶同軸電纜）、光纖和微波無線電。,3介質(zhì)訪問控制方法(MAC),控制各站點(diǎn)使用介質(zhì)的方式。,介質(zhì)訪問控制方法主要有五類：固定分配、需要分配、適應(yīng)分配、探詢分配和隨機(jī)訪問。,評價(jià)介質(zhì)訪問控制方法有三個(gè)基本要素：協(xié)議簡單、有效的通道利用率和網(wǎng)上站點(diǎn)的用戶公平合理地使用網(wǎng)絡(luò)。,局域網(wǎng)的基本技術(shù),4.2.1 IEEE802（局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)）參考模型,4.2局域網(wǎng)參考模型和標(biāo)準(zhǔn),圖4-1 OSI/RM與LAN體系結(jié)構(gòu)的比較,介質(zhì)訪問控制子層（MAC)實(shí)現(xiàn)幀的尋址和識別,完成幀校驗(yàn)序列的產(chǎn)生和檢驗(yàn)。,邏輯鏈路控制子層（LLC)：不同局域網(wǎng),的LLC具有統(tǒng)一性,LAN通信子網(wǎng)只包括物理層和數(shù)據(jù)鏈路層,4.2.2 IEEE802標(biāo)準(zhǔn),圖4-2 IEEE802標(biāo)準(zhǔn),4.2.3 介質(zhì)訪問控制方法,1帶有沖突檢測的載波偵聽多點(diǎn)訪問方法（CSMA/CD）,CSMACD 是采用爭用技術(shù)的一種介質(zhì)訪問控制方法,，爭用方式一般用于總線型和樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它的每個(gè)站點(diǎn)都能獨(dú)立決定發(fā)送幀，若兩個(gè)或多個(gè)站同時(shí)發(fā)送，即產(chǎn)生沖突。每個(gè)站都能判斷是否有沖突發(fā)生。如沖突發(fā)生，則等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間間隔后重發(fā)，以避免再次發(fā)生沖突。,可將CSMACD 形象地概括為用,先聽后發(fā),、,邊聽邊發(fā),的方法來共享傳輸介質(zhì)。,CSMACD的發(fā)送流程可簡單的概括為4點(diǎn)：先聽后發(fā)、邊聽邊發(fā)、沖突停止、隨機(jī)延遲后重發(fā)。,CSMACD的優(yōu)缺點(diǎn)。,2令牌環(huán)訪問控制方法（Token Ring）,802.5規(guī)定了采用令牌環(huán)傳遞方法的環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)。,4.2.3 介質(zhì)訪問控制方法,圖 4-3 令牌環(huán)操作原理,3令牌總線訪問控制方法（Token Bus）,這種方式主要用于總線型或樹型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，采用總線式的令牌傳遞方式。,4.2.3 介質(zhì)訪問控制方法,圖4-4 令牌總線結(jié)構(gòu)示意圖,4.3以太網(wǎng),以太網(wǎng)介質(zhì)訪問控制協(xié)議,1以太網(wǎng)MAC幀結(jié)構(gòu),局域網(wǎng)中一般采用以數(shù)據(jù)塊為單位的同步方式，待發(fā)送的數(shù)據(jù)加上一定的控制類信息構(gòu)成幀。,圖4-5 以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu),以太網(wǎng)介質(zhì)訪問控制協(xié)議,2幀的發(fā)送流程,圖4-6 以太網(wǎng)幀的發(fā)送流程,以太網(wǎng)介質(zhì)訪問控制協(xié)議,圖4-7 以太網(wǎng)幀的接收流程,3幀的接收過程,4.3.2 以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù),1細(xì)同軸電纜以太網(wǎng),圖4-8 細(xì)同軸電纜以太網(wǎng),2粗同軸電纜以太網(wǎng),4.3.2 以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù),圖4-9 粗同軸電纜以太網(wǎng),3雙絞線以太網(wǎng),4.3.2 以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù),圖4-10 雙絞線以太網(wǎng),圖4-11三種連接器示意圖,1以太網(wǎng)交換原理,所謂以太交換技術(shù)方案，就是采用擁有一個(gè)共享內(nèi)存交換矩陣和多個(gè)端口的以太網(wǎng)交換機(jī)，將LAN分為多個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)段，允許同時(shí)建立多對收、發(fā)信道進(jìn)行信息傳輸，如圖4-12所示。,交換式以太網(wǎng),圖4-12 交換式以太網(wǎng),交換式以太網(wǎng),圖4-13 共享交換式以太網(wǎng),2交換式以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),（1）保護(hù)原有的以太網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施可繼續(xù)使用，節(jié)省用戶網(wǎng)絡(luò)升級的費(fèi)用。,（2）可在高速與低速網(wǎng)絡(luò)間轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同。,（3）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分段，均衡負(fù)荷，同時(shí)提供多個(gè)通道，比傳統(tǒng)的共享式集線器提供更多的帶寬。,（4）提供全雙工模式操作，提高了處理效率，時(shí)間響應(yīng)快。,交換式以太網(wǎng),3交換模式,以太交換機(jī)端口接收到一個(gè)幀時(shí)的處理方式和效率與LAN交換模式有關(guān)，有三種以太交換模式：存儲轉(zhuǎn)發(fā)、直通和不分段方式。,4以太網(wǎng)交換機(jī),交換式以太網(wǎng),圖4-14 CiscoCatalyst1900系列以太網(wǎng)交換機(jī),快速以太網(wǎng),圖4-15 百兆/千兆位以太網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu),1百兆位以太網(wǎng),百兆位以太網(wǎng)有兩種，一種叫100Base-T，另一種是100VG-AnyLAN。,100VG-AnyLAN與100Base-T之間技術(shù)上最大的區(qū)別在于介質(zhì)訪問控制方法的不同。100Base-T采用了用于10Mbps以太網(wǎng)的CSMA/CD方式，而100VG-AnyLAN采用一種新的介質(zhì)訪問方式請求優(yōu)先（demand priority）。,快速以太網(wǎng),2吉比特以太網(wǎng),快速以太網(wǎng),圖4-16吉比特以太網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)模型,快速以太網(wǎng),310吉比特以太網(wǎng),2002年IEEE公布了10吉比特以太網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)802.3ae.,主要技術(shù)特點(diǎn)：,（1）保留了802.3的幀格式；,（2）只使用全雙工工作方式；,（3）只使用光纖做傳輸介質(zhì)；,（4）星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；,（5）速率高，不直接與端用戶相連；,（6）光物理媒體相關(guān)（PMD）子層。,虛擬局域網(wǎng)概述,4.4虛擬局域網(wǎng),(a)傳統(tǒng)LAN的分段（廣播域）(b)虛擬LAN分段（廣播域）,圖4-17 傳統(tǒng)LAN與虛擬LAN的分段示意圖,虛擬局域網(wǎng)概述,通過合理地劃分VLAN來管理網(wǎng)絡(luò)具有以下優(yōu)點(diǎn)：,（1）分段靈活；,（2）安全性好；,（3）性能提高；,（4）管理簡單。,虛擬局域網(wǎng)組網(wǎng)方法,1按端口劃分,圖4-18 按端口劃分的VLAN,2按MAC地址劃分,3按網(wǎng)絡(luò)協(xié)議劃分,4按IP廣播組劃分,虛擬局域網(wǎng)組網(wǎng)方法,4.5無線局域網(wǎng),無線局域網(wǎng)概述,1無線局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn),（1）使用靈活,（2）經(jīng)濟(jì)節(jié)約,（3）易于擴(kuò)展,（4）兼容性好,（5）安全性高,（6）安裝便捷,無線局域網(wǎng)概述,2無線局域網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),（1）IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn),（2）HomeRF,（3）藍(lán)牙技術(shù)(Bluetooth),（4）紅外線數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會IrDA,1組成及結(jié)構(gòu),（1）對等式,（2）接入式,無線局域網(wǎng)技術(shù),圖4-19對等式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 圖4-20接入式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),1組成及結(jié)構(gòu),（3）中繼式,無線局域網(wǎng)技術(shù),圖4-21中繼式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),2關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)無線局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)主要集中在復(fù)雜的物理層，即涉及傳輸介質(zhì)的選擇、接入和數(shù)據(jù)信號的傳輸技術(shù)方面。在MAC子層，則是采用帶有沖突避免的CSMA/CA介質(zhì)接入?yún)f(xié)議。,（1）傳輸介質(zhì)與傳輸技術(shù),（2）無線局域網(wǎng)設(shè)備,（3）CSMA/CA,無線局域網(wǎng)技術(shù),局域網(wǎng)連接硬件設(shè)備,1網(wǎng)卡,2局域網(wǎng)的互連設(shè)備,（1）網(wǎng)絡(luò)物理層互連設(shè)備,中繼器集線器,4.6局域網(wǎng)互連,圖4-22 不同類型的局域網(wǎng)中繼器,（2）數(shù)據(jù)鏈路層互連設(shè)備,網(wǎng)橋交換機(jī),局域網(wǎng)連接硬件設(shè)備,（a）本地網(wǎng)橋 （b）遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò),圖4-23 網(wǎng)橋的原理,（3）網(wǎng)絡(luò)層互連設(shè)備,局域網(wǎng)連接硬件設(shè)備,圖4-24 互連以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)的路由器,圖4-25路由器網(wǎng)絡(luò),（4）高層互連設(shè)備,網(wǎng)關(guān)是最復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，用于兩個(gè)高層協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)互連。,3網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲和處理設(shè)備,（1）服務(wù)器,（2）客戶機(jī),（3）其他數(shù)據(jù)存儲設(shè)備,（4）接插件,局域網(wǎng)連接硬件設(shè)備,（4）高層互連設(shè)備,網(wǎng)關(guān)工作在OSI的高三層，即會話層、表示層和應(yīng)用層。,3網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲和處理設(shè)備,（1）服務(wù)器,（2）客戶機(jī),（3）其他數(shù)據(jù)存儲設(shè)備,（4）接插件,局域網(wǎng)連接硬件設(shè)備,1局域網(wǎng)互連背景,（1）提高可靠性,當(dāng)任何一個(gè)局域網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)不會影響到全網(wǎng)；,（2）分散了負(fù)荷,這是由于分散處理使得局域網(wǎng)的負(fù)載輕、工作站少，以及內(nèi)部通信速度得以提高；,（3）提高了安全性,由于將各個(gè)性質(zhì)不同的部門（局域網(wǎng)）自然的分隔開來，可以增強(qiáng)安全保密性。,局域網(wǎng)互連,2局域網(wǎng)互連類型,（1）相同類型的局域網(wǎng)互連,局域網(wǎng)互連,圖4-26 兩種局域網(wǎng)互連方案,（2）不同類型的局域網(wǎng)互連,（3）通過主干網(wǎng)將局域網(wǎng)互連,（4）通過廣域網(wǎng)(WAN)將局域網(wǎng)互連,局域網(wǎng)互連,圖4-27 局域網(wǎng)通過廣域網(wǎng)相連實(shí)例,