单元二 任务1 组建典型局域网（课件）-《计算机网络应用基础》（高教版）同步精品课堂

2.1 组建典型局域网 计算机网络应用基础 同步精品课堂 高等教育出版社 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 教学目标 一 阐述局域网的5个及以上特点 列举3个及以上常见的局域网标准 解释CSMA/CD介质访问控制方法的基本原理 区分至少3种不同类型的以太网 教学重难点 二 局域网的特点和局域网标准 以太网标准和分类 局域网介质访问控制方法的原理及应用 不同以太网标准之间的区别与联系 上网查资料、和朋友视频聊天、玩网络游戏 导入新课 三 同学们，这些场景中计算机之间是如何连接并进行通信的呢？它们所形成的网络有什么特点呢？ 上网查资料、和朋友视频聊天、玩网络游戏 新知讲授 四 一、局域网 特点： ①地理分布范围较小 ②数据传输速率高 ③误码率低、传输质量高 ④以个人计算机为主体 ⑤支持多种传输介质 ⑥通常采用总线型、环状或星状拓扑结构 ⑦局域网一般归一个单一组织所拥有和使用 上网查资料、和朋友视频聊天、玩网络游戏 新知讲授 四 一、局域网 IEEE 802.3（以太网）标准： 1. 采用载波监听多路访问及冲突检（CSMA/CD）技术定义了以太网的介质访问控制（MAC）子层和物理层规范。 2. 适用于企业、学校、家庭等各种需要有线网络连接的场景，是目前应用最广泛的局域网技术。 3. 网络设备：以太网交换机、网卡等。 上网查资料、和朋友视频聊天、玩网络游戏 新知讲授 四 一、局域网 IEEE 802结构图： 1. 目的：集中解决局域网和城域网中最基础、最核心的通信问题，即物理介质上的数据传输和链路管理。 2. 适配局域网和城域网特性（覆盖范围相对较小、拓扑结构多样、节点共享传输介质等）。 3. 标准体系模块化，每个子标准都基于该层次结构（共存和发展、技术的更新与扩展）。 上网查资料、和朋友视频聊天、玩网络游戏 新知讲授 四 一、局域网 物理层：信号处理、传输介质规范、接口特性、数据传输速率、同步与定时 对比特性 逻辑链路控制（LLC）子层 介质访问控制（MAC）子层 核心功能 主要实现数据帧的封装与解封、差错控制和流量控制 重点解决多个节点共享传输介质时的冲突问题，定义介质访问控制方法 主要作用 为上层协议提供统一接口，屏蔽不同 MAC 子层的差异，让上层协议不依赖具体的介质访问方式 保证多个节点在共享传输介质时能有序通信，通过 MAC 地址识别网络节点 处理的具体内容 对数据进行差错检测和纠正，控制数据传输速率以防拥塞，规范数据帧格式 依据 CSMA/CD 等介质访问控制方法控制发送时机，给数据帧添加源和目的 MAC 地址，检测和处理传输冲突 上网查资料、和朋友视频聊天、玩网络游戏 新知讲授 四 二、局域网介质访问控制方法 概念：解决多个节点如何合理、有序地共享传输介质（如双绞线、同轴电缆、无线信道等）的一套规则和机制。 核心作用：协调网络中各个节点对传输介质的使用，避免多个节点同时发送数据时产生信号冲突，从而提高传输介质的利用率，保证数据传输的有效性和可靠性。 常见的方法：以太网使用的 CSMA/CD（载波监听多路访问 / 冲突检测）、令牌环网使用的令牌传递、无线局域网中使用的 CSMA/CA（载波监听多路访问 / 冲突避免）等。 上网查资料、和朋友视频聊天、玩网络游戏 新知讲授 四 二、局域网介质访问控制方法 CSMA/CD（载波监听多路访问 / 冲突检测）方法： 工作步骤：载波监听——多路访问——冲突检测——冲突处理 特点是原理相对简单，易于实现，能较好地适应以太网中节点数量较多、数据传输需求动态变化的场景。但它也存在一定的局限性，当网络负载较重时，冲突发生的概率会增加，导致网络性能下降。 上网查资料、和朋友视频聊天、玩网络游戏 新知讲授 四 二、局域网介质访问控制方法 令牌环网使用的令牌传递方法： 令牌持有：只有持有令牌的节点才有权利发送数据。 数据发送：节点获得令牌后，会将令牌的状态从 “空闲” 改为 “忙碌”，然后将数据帧附加在令牌之后发送到环路上。 令牌回收：当数据帧绕环一周回到发送节点时，发送节点会将数据帧从环路上移除，并将令牌的状态改回 “空闲”，然后将令牌继续传递给下一个节点，让其他节点有机会发送数据。 上网查资料、和朋友视频聊天、玩网络游戏 新知讲授 四 二、局域网介质访问控制方法 无线局域网中使用的 CSMA/CA（载波监听多路访问 / 冲突避免）方法： 载波监听：节点在发送数据前，同样会监听无线信道是否空闲。​ 冲突避免：为了避免冲突，节点在检测到信道空闲后，不会立即发送数据，而是会等待一个短的帧间间隔。 确认机制：发送节点在发送数据帧后，会等待接收节点返回的确认帧。如果发生了冲突或数据传输失败，会重新执行载波监听和退避过程，再次尝试发送数据。 上网查资料、和朋友视频聊天、玩网络游戏 新知讲授 四 三、以太网标准和分类 常见以太网标准参数说明： 最大传输距离：100米！！！ 上网查资料、和朋友视频聊天、玩网络游戏 新知讲授 四 三、以太网标准和分类 按传输速率分类： 上网查资料、和朋友视频聊天、玩网络游戏 新知讲授 四 三、以太网标准和分类 传统共享式以太网是基于CSMA/CD协议的共享介质局域网，所有节点处于同一冲突域，存在带宽争用和广播风暴风险。 上网查资料、和朋友视频聊天、玩网络游戏 新知讲授 四 三、以太网标准和分类 交换式以太网支持 独占带宽和冲突域隔离。 1. 交换机将网络划分为多个独立的冲突域，每个端口连接的设备独享带宽，避免广播风暴和数据冲突。 2. 每个交换端口构成独立冲突域，实现全双工通信。 师生互动 五 所有学生进行模拟活动，分成若干小组，每组模拟一个局域网中的节点，用纸条传递信息，体验冲突的产生和解决过程。 随堂练习 六 1.下列不属于局域网特点的是（ ） A.覆盖范围小 B. 数据传输速率高 C. 误码率高 D. 组网成本低 答案：C 解析：局域网的传输介质（如双绞线、光纤等）质量较高，且传输距离短，因此误码率较低。 随堂练习 六 2.IEEE 802.11 对应的局域网标准是（ ） A. 以太网 B. 令牌环网 C. 无线局域网 D. 令牌总线网 答案：C 解析：A. 以太网：对应 IEEE 802.3 标准。 B. 令牌环网：对应 IEEE 802.5 标准。 D. 令牌总线网：对应 IEEE 802.4 标准。 随堂练习 六 3.在 CSMA/CD 介质访问控制方法中，当检测到冲突时，节点会（ ） A. 继续发送数据 B. 立即停止发送数据，并发送干扰信号 C. 等待固定时间后再发送 D. 直接放弃发送 答案：B 解析：A. 继续发送数据：这是错误的。一旦检测到冲突，节点必须立即停止发送数据，以避免进一步的冲突。C. 等待固定时间后再发送：这是错误的。节点会等待一个随机时间，而不是固定时间，以减少再次发生冲突的概率。D. 直接放弃发送：这是错误的。节点不会直接放弃发送，而是会等待随机时间后重新尝试发送。 随堂练习 六 4. 传输速率为 100Mbps 的以太网属于（ ） A. 传统以太网 B. 快速以太网 C. 千兆以太网 D. 万兆以太网 答案：B 解析：快速以太网（Fast Ethernet）：传输速率：100Mbps。 采用的技术：IEEE 802.3u 标准。 应用场景：目前广泛应用于家庭和企业局域网的接入层。 课堂小结 七 谢谢 Lavf58.46.101 $$