项目五 计算机局域网络（课件）《计算机网络基础》（电子工业出版社）

1.了解局域网的功能性定义和技术性定义。 2.熟悉局域网中常用的连接设备及其作用。 3.理解局域网的几种组网方式及其介质访问控制方法。 4.掌握以太网、令牌环网等常用组网类型及其原理。 项目五 计算机局域网络 1 任务一 了解局域网的基础知识 2 一、局域网的概念与属性 (1)局域网是一个数字通信网络,它仅提供通信功能 (2)局域网连接的是数据通信设备,这里的数据通信设备是广义的 (3)局域网传输距离有限,网络覆盖的范围小 (4)局域网有着较高的数据传输率,且传输误码率较低 局域网是指在某一区域内由多台计算机互联而成的计算机组,可以实现文件管理与共享、共享应用软件、共享打印机、工作组内的日程安排、电子邮件传输和在线协同办公等功能。 3 二、局域网体系结构参考模型与标准 主要作用是确保二进制位信号在一段物理链路上的正确传输 物理层 主要制定管理和分配信道的协议规范 介质访问控制(MAC)子层 LLC 子层在 MAC 子层的支持下向网络层提供服务,它可运行于所有 802 局域网和城域网的协议上 逻辑链路控制(LLC)子层 IEEE 802 局域网参考模型 4 2 1 3 4 6 5 二、局域网体系结构参考模型与标准 定义了令牌总线介质访问控制标准和物理层规范 IEEE 802.4 主要制定公共规范、局域网概述、体系结构、网际互连及局域网(或城域网)的 网络管理和性能测量 IEEE 802.1 定义了城域网的分布式队列双总线(Distributed Queue Dual Bus,DQDB)介质访问控制方法和物理层规范 IEEE 802.6 是关于以太网具有冲突检测的载波监听多路访问(CSMA/ CD)介质访问控制 方法和物理层规范 IEEE 802.3 定义了令牌环介质访问控制标准和物理层规范,它同其他标准一样,仅包含 MAC 子层和物理层协议 IEEE 802.5 它定义了 LLC 子层向高层提供的面向连接和无连接的服务与协议 IEEE 802.2 5 任务二 掌握局域网的基本组成 与组网工具 6 一、网络硬件 网络硬件一般是指终端设备、传输介质和网络连接设备。 网络工作站是通过网络接口卡连接到网络上的个人计算机(PC),通常又称客户机,可作为独立的个人计算机为用户服务,也可以按照一定权限访问服务器。 网络服务器是连接在局域网上的一台计算机,也属于网络节点之一,该节点能够为网络用户提供各种网络服务和共享资源。 局域网硬件系统 网络服务器的功能主要有以下 6 个方面。 (1)运行网络操作系统。 (2)提供文件管理功能。 (3)通信功能。 (4)提供各种网络应用服务。 (5)提供网络管理功能。 (6)提供各种 Internet 信息服务。 7 一、网络硬件 这里的网络设备是指用户计算机接入局域网或网络与网络互联时需用的设备,包括网络接口卡(NIC)、集线器( HUB)、中继器(Repeater)、交换机( Switch)、网桥( Bridge)、路由器(Router)和网关等 网络设备 传输介质是通信双方交流信息的物理通道,用于两个网络站点之间原始比特流的实际传输。传输连接部件有配线架、信息插座和接插软线(跳接线)等,在工作区常采用信息插座形式的连接 传输介质及介质连接部件 8 二、网络软件 网络软件是在网络环境下运行和使用(或者说控制与管理网络运行)软件的总称,是使通信参与方能够交流信息的软件。 网络软件根据功能与作用可分为网络系统软件和网络应用软件。 网络系统软件是控制和管理网络运行,提供网络通信、网络资源分配与共享功能的网络软件,它为用户提供了访问网络和操作网络的友好界面。 网络应用软件是指能够为网络用户提供各种服务的软件,主要用于提供或获取网络上的共享资源。 9 三、组网工具 包括 Windows 设备管理工具、远程登录设备、设备管理控制台、超级终端、网络配置管理工具和 TFTP ( Trivial File Transfer Protocol,简单文件传输协议) 服务器等 网络设备管理工具 IP 和链路工具主要包括 IP 地址查看工具、IP 地址和 MAC 地址扫描工具、IP 链路测试工具、IP 网络连通测试、获取远程计算机 MAC 地址网络分析工具和 MAC 地址解析工具等 IP 和链路工具 主要包括网络分析工具、端口镜像、超级网络嗅探器、网络吞吐量和流量测试、吞吐率测试、带宽测试和流量实时统计等工具 网络分析和诊断工具 10 任务三 掌握局域网的组网类型 11 一、以太网 IEEE 802.3 以太网体系结构 以太网是广播式网络,广播式网络仅有一条通信信道,该信道由网络上的所有站点共享。 (1)以太网是基带网,它采用基带传输技术。 (2)以太网是一种共享型网络,网络上的所有站点共享传输媒介和带宽。 (3)以太网的标准是 IEEE 802.3。 介质访问控制(MAC)子层主要解决共享传输介质而引起的争用问题。 逻辑链路控制(LLC)子层包含了与终端用户相关的部分,如逻辑地址、控制信息和数据等。 在 OSI 参考模型中,发送端各层协议从上到下逐层加上控制信息,形成各层的协议数据单元(Protocol Data Unit, PDU),以完成相应的功能;接收端则逐层去掉相应的控制信息。 局域网中各层的 PDU IEEE 802.3 MAC 帧格式 12 二、令牌环网与令牌总线网 令牌环网的标准是 IEEE 802.5,它使用差分曼彻斯特编码,寻址方式也是使用 6 字节的地址,这个地址和网卡上的物理地址对应。 令牌总线网的标准是 IEEE 802.4,它采用与以太网一样的总线拓扑结构,逻辑上使用令牌环网的令牌技术(可预测的时延),使站点轮流公平地访问传输介质。 令牌总线网主要应用于工厂自动化和过程控制中,但在数据领域没有商业应用,协议细节十分复杂,令牌总线网和令牌环网的区别如下。 (1)令牌总线网采用总线方式连接,是广播式网络;而令牌环网采用点到点的方式连接。 (2)令牌总线网不采用集中控制,IEEE 802.4 在设计时让当前令牌的持有者具有特定的权限；而 IEEE 802.5 通过一个集中的监控站处理令牌丢失等工作,较为方便、简单。 (3)令牌总线网的主要缺点是,它的复杂性(如站插入和退出环算法等);而令牌环网的缺点是,集中式监控站的使用。 令牌环帧格式 令牌总线网设置 13 三、无线局域网 目前比较流行的无线局域网(WLAN)标准有 802.11 标准、蓝牙标准、Home RF(家庭射频网络)标准等 无线局域网标准 无线局域网使用的是无线传输介质,按照所采用的传输技术可以分为 3 类:扩频无线局域网、红外线局域网和窄带微波无线局域网 无线局域网的主要类型 安装便捷，使用灵活，易于扩展，经济节约 无线局域网的优点 无线局域网 14 任务四 掌握局域网联网设备与应用 15 一、网络适配器 它只传输信号而不分析高层数据,属于 OSI 参考模型的物理层 网络适配器概述 按网络适配器支持的网络协议分类有标准以太网网卡、快速以太网网卡、千兆以太网网卡、FDDI 网卡和 ATM 网卡等。 按网络适配器提供的总线接口可分为 ISA 总线、PCI 总线和 EISA 总线等类型网络适配器 网络适配器分类 网络适配器地址也称 MAC 地址,由一组 12 位十六进制数组成。其中前 6 位代表网络适配器生产厂商,后 6 位由生产厂商自行分配。 可以利用“ ipconfig / all” 命令,检测网络适配器地址。 安装网络适配器 16 二、中继器 是一种放大模拟信号或数字信号的网络联网设备,属于 OSI 参考模型中的物理层 中继器概述 用于互连两个相同类型的网段(如两个以太网段),它在物理层内实现透明的二进制比特复制,补偿信号衰减,即中继器接收从一个网段传来的所有信号,将其进行放大后发送到下一个网段 中继器的工作原理及特性 优点是,扩大通信距离;增加节点的最大数目;各个网段可使用不同的通信速率；缺点是,互连规模有限;不能隔离不必要的流量;无法控制信息的传输 中继器优点与缺点 17 三、集线器 ,对接收到的信号进行整形放大,以扩大网络的传输距离,同时把所有节点集中在以它为中心的节点上 集线器概述 节点发送信号到线路,集线器接收该信号,因信号在电缆传输中有衰减,故集线器接收信号后需将衰的信号整形放大,然后集线器将放大的信号广播转发给其他所有端口 集线器信号转发原理 按照集线器的配置来分,集线器可分为独立式集线器、模块式集线器、堆叠式集线器和智能型集线器。 从局域网角度来区分,集线器可分为单中继网段集线器、多网段集线器、端口交换式集线器、网络互联集线器和交换式集线器 集线器类型 18 四、以太网交换机 交换机可以把每一个共享信道分成几个专用信道。 从以太网的观点来看,每一个专用信道都代表了一个冲突检测域 交换机概述 根据网络覆盖范围、传输介质和传输速度、交换机端口结构、是否支持网管功能、工作协议层、交换机应用网络层次分类 交换机的分类 能够解析第三层数据的交换机称第三层交换机。 相应地,能够解析第四层数据的交换机称第四层交换机。 这些更高层的交换机也可以称路由交换机或应用交换机。 高层次的交换机 19 任务五 掌握局域网的介质访问 控制方法 20 一、以太网介质访问控制方法 / CD 主要是为解决如何争用一个广播型的共享传输信道而设计的,它能够决定由谁使用信道 CSMA/ CD 的工作原理 CSMA/ CD 发送时的工作过程分为两部分:载波监听总线和总线冲突检测。当检测出冲突而停止发送之后,一个站点必须等待一个随机时间段才能重新尝试发送 CSMA/ CD 发送工作过程 网上每个节点都在监听总线,若有信号传输,则接收信号,得到 MAC 帧再分析和判断帧中的接收地址;若接收地址为本节点地址,则复制接收该帧;否则,简单丢弃该帧 CSMA/ CD 接收工作过程 优点是,每个节点都处于平等地位去竞争传输介质,实现的算法简单；缺点是,不具有某些场合要求的优先权;当负载重时,容易出现冲突,使传输效率和有效带宽大为降低 CSMA/ CD 的优点和缺点 21 二、令牌环网介质访问控制方法 令牌环网的物理层采用差分曼彻斯特编码。 令牌是一种特殊的帧,用于控制网络站点的发送权,只有获取令牌的网络站点才能发送数据。 由于只有一个令牌,一次只能有一个站点发送,因此令牌环技术不存在“争用”现象,是一种无争用型介质访问控制方法。 令牌环网是许多环接口通过点到点线路连接起来的,每个环接口有两种操作模式,监听和发送。 在令牌环网中,如果没有站点发送数据时,令牌就会单向绕环传递。 任何要发送数据的站点必须等待令牌传递到本站。 令牌环网中主机 C 得到令牌 22 三、令牌总线网介质访问控制方法 令牌总线网在物理上是一根线型或树型的电缆,连接各个站点;在逻辑上,所有站点构成一个环,每个站点知道自己左边和右边的站点的地址。令牌绕逻辑环传送,只有令牌持有者才能够发送数据。 由于任一时刻只有一个站点拥有令牌,所以不会产生冲突。 在令牌总线网中,站点实际连到电缆上的顺序并不重要。 因为电缆是固有的广播介质,所以每个站点都可以收到所有的帧,并将不是发送给本站的帧丢弃。 令牌总线控制的一个显著的特点是站点间有公平的访问权。 令牌总线网 23 感谢您的观看指导 24 $$