项目二 局域网技术（1）（课件）-《网络技术与配置》（江苏凤凰教育出版社）同步精品课堂

网络技术与配置 -第8课时- 江苏凤凰教育出版社 局域网技术（1） 教学目标 理解局域网的基本概念、特点和应用场景，能使用合适设备和传输介质组建局域网 理解以太网的原理和分类 了解以太网的发展历程及特点 教学重难点 局域网常用设备（网卡、集线器、交换机、路由器）的功能 局域网常用传输介质（双绞线、光纤、无线传输介质）的特性 以太网的分类（标准以太网、快速以太网、千兆以太网、万兆以太网） 让我们一起开启单片机的学习之旅。 导入新课 同学们，在我们的日常生活和工作中，局域网无处不在，比如学校的机房、公司的办公网络等。 以太网作为局域网中最常用的技术，更是我们网络连接的基础。让我们一起走进今天的学习。 局域网是由哪些设备和介质组成的呢？ 以太网又是如何工作和发展的呢？ 新知讲授 局域网概述 计算机常见的三大网络类型你清楚吗？我们经常听到的LAN到底是什么？ 新知讲授 局域网概述 LAN的建设要点 LAN的基本特征 局域网（LAN）通信范围中等，速度快，结构简单，适用于学校、办公楼等有限地理范围内的设备互联和数据交换。 在局域网建设中，需根据需求选择合适的网络设备和传输介质，确保网络性能稳定、安全可靠，满足用户日常通信和资源共享需求。 局域网（LAN）技术概述 新知讲授 局域网常用设备 - 网卡 01 02 03 网络适配器功能定义 负责将计算机连接到网络，可连接光纤、网线等传输介质，实现计算机与网络之间的物理连接。 发送端信号转换流程 发送端网卡将计算机待发送数据转换为可通过传输介质传送的信号，完成数据向传输信号的转换过程。 接收端信号还原流程 接收端网卡将接收到的信号转换为计算机能处理的数据，实现传输信号向可用数据的还原过程。 新知讲授 局域网常用设备 - 集线器 01 02 端口选择阶段 随机选出某一端口的设备，让其独占全部带宽与上联设备（交换机、路由器或服务器等）通信，其他端口等待。 信号处理阶段 它是多端口信号放大设备，会将接收到的信号整形放大后转发到其他工作端口。 新知讲授 局域网常用设备 - 交换机 无共享式网络连接级联个数的限制，支持网络灵活扩展，适应不同规模的企业和机构组网需求。 扩展性优势 同一时刻可实现多个端口之间相互通信，显著提升网络带宽利用率和整体传输效率。 并发通信能力 即交换式集线器，只将收到的数据包根据目的地址转发到相应端口，实现精准高效的数据传输，避免网络拥堵。 数据包转发机制 新知讲授 局域网常用设备 - 路由器 网络交换设备功能概述 是大型局域网和广域网中的重要数据交换设备，支持各种局域网和广域网接口，用于互联局域网和广域网，实现不同网络互相通信。 还具备分组过滤、转发、优先级、复用、加密、压缩和防火墙等功能。 以及配置、性能、容错和流量控制等管理功能。 基础网络功能 高级功能特性 管理功能 新知讲授 局域网常用传输介质 - 双绞线 名称源于铜导线通常采用缠绕捆绑的双绞方式。 名称来源 按结构分为屏蔽双绞线电缆和非屏蔽双绞线电缆； 结构分类 按性能指标有多种分类； 性能分类 按特性阻抗有100 欧姆、120 欧姆及 150 欧姆等，常用 100 欧姆的。 阻抗分类 新知讲授 局域网常用传输介质 - 光纤 按传输模式分为单模光纤和多模光纤，单模适用于长距离高速通信，多模适用于短距离数据中心互联。 传输模式分类 光导纤维简称光纤，是能传输光信号的细小、柔韧介质，封装在塑料护套中可弯曲，具有高带宽、低损耗、抗电磁干扰等优势，广泛应用于通信、医疗、传感等领域。 定义与特性 从材料成分分为玻璃光纤、胶套硅光纤、塑料光纤，计算机通信常用玻璃光纤，因其传输性能稳定且损耗极低。 材料分类 02 01 03 新知讲授 单模光纤和多模光纤特性比较 比较项目 单模光纤 多模光纤 速度 高速度 低速度 距离 长距离 短距离 成本 成本高 成本低 其他性能 窄芯线，需要激光源，聚光好，耗散极小，高效 宽芯线，耗散大，低效 示意图 新知讲授 局域网常用传输介质 - 无线传输介质 包括无线电波、微波、激光和红外线等多种形式，这些技术通过电磁波或光波传输信号，实现数据与信息的无线交互。 无线通信技术类型 存在传输速度相对较慢、易受环境干扰、安全性较低以及信号覆盖范围有限等缺点，需结合具体应用场景权衡使用。 无线通信局限性 无需布线，设备可自由移动，安装便捷，灵活性强，适用于移动办公、智能家居和工业物联网等多样化场景。 无线通信优势 新知讲授 局域网的规划 01 需求分析 根据用户结构和数量进行详细的需求分析，明确网络建设目标和性能要求。 02 设备选型 基于需求分析结果，选择合适的网络设备和传输介质，确保与用户规模匹配。 03 设备清单 办公网络涉及光纤、网线、水晶头、路由器、交换机、计算机和打印机等具体设备。 新知讲授 以太网概述 请观看下面的视频，讨论以太网是什么？它是功能有哪些？ 新知讲授 以太网概述 以太网技术概述 以太网适用于各种规模的局域网环境，从家庭网络到企业级数据中心，提供灵活、可扩展的连接解决方案，支持高速数据传输和实时通信需求。 应用场景 以太网是一种局域网技术，广泛应用于连接计算机和其他网络设备，通过以太网协议实现高效的数据通信，是现代网络基础设施的重要组成部分。 技术定义 通信机制 该技术采用CSMA/CD协议来管理多个设备对共享传输介质的并发访问，有效避免了数据冲突，确保了网络通信的稳定性和可靠性。 新知讲授 以太网原理 - CSMA/CD 协议 01 02 设备连接与监听 每个设备有网卡用于收发数据，通过物理介质连接到交换机或集线器。设备发送数据前先监听传输介质，空闲时发送数据帧。 冲突检测与处理 若发生冲突，立即停止发送并发送“冲突消息”，所有设备暂停发送，等待随机时间后重新尝试发送。 新知讲授 以太网原理 - 以太网帧结构 一个标准的以太网帧由前导码、帧开始定界符、目标MAC 地址、源 MAC 地址、类型 / 长度字段、数据、填充和循环冗余校验组成。 新知讲授 以太网原理 - 物理层 物理层标准概述 以太网定义了多种物理层标准，如10BASE-T（双绞线）、100BASE-TX（快速以太网）、1000BASE-T（千兆以太网）等，规定了传输介质、速率、信号编码等细节，这些标准共同构成了以太网通信的基础框架，确保不同设备间的兼容性和高效数据传输。 新知讲授 以太网原理 以太网中常用交换机和集线器。交换机可根据MAC地址智能转发数据帧，提高数据传输效率和安全性；集线器则简单地将接收到的数据帧广播到所有端口。现代网络大多使用交换机。 交换机和集线器 使用流量控制协议（如以太网PAUSE帧）让接收端通知发送端暂停发送数据，防止缓冲区溢出；采用拥塞避免算法（如随机早期检测，RED）减少网络拥塞可能性。 流量控制和拥塞避免 新知讲授 以太网的分类 以太网最早是由DEC、Intel和施乐组成的DIX联盟开发的的标准，于1982年发布。经过长期发展，以太网已成为应用最广泛的局域网标准，包括标准以太网（10M）、快速以太网（100M）、千兆以太网、万兆以太网和40G/100G以太网等。 新知讲授 以太网的分类 标准以太网 最开始的以太网吞吐量为10 Mbit/s，使用 CSMA/CD 访问控制方法，主要传输介质为双绞线和同轴电缆。 快速以太网 由IEEE 802.3u 标准定义，基本与标准以太网相同，但速度快十倍，通过提高时钟频率和使用不同编码方式获得，常用 100Base - T 传输方案，需使用 5 类以上双绞线。 千兆以太网 采用与10M 以太网相同的帧格式、帧结构、网络协议、全 / 半双工工作方式、流控模式以及布线系统，可与 10M 或 100M 的以太网很好配合工作，常使用超 5 类网线、6 类网线、光纤等。 万兆以太网 设计之初考虑城域骨干网需求，带宽10G 满足现阶段及未来一段时间需求，最长传输距离可达 40 千米，可配合 10G 传输通道使用，光接口模块主要有 XENPAK 和 XFP 两类，常见网络设备接口为 RJ45 接口。 新知讲授 以太网发展历程 随堂检测1 局域网常用传输介质中，____按传输模式可分为单模光纤和多模光纤，其中适用于长距离、高速度传输的是____。 答案：光纤；单模光纤 解析：光纤按传输模式分类为单模和多模，单模光纤具有窄芯线、聚光好、耗散小的特点，对应高速度、长距离传输需求。 以太网中解决多设备共享传输介质冲突问题的核心协议是____ 答案：CSMA/CD 解析：以太网采用 CSMA/CD 协议实现共享介质访问，核心机制为 “先监听、再发送”，冲突后需暂停并重发。 练一练 随堂检测2 下列设备中，能根据目的 MAC 地址智能转发数据帧、提高网络传输效率的是（ ） A. 集线器 B. 交换机 C. 网卡 D. 路由器 答案：B 解析：交换机（交换式集线器）可基于目的 MAC 地址定向转发数据，同时支持多端口并行通信，而集线器仅广播数据，路由器主要用于网络互联，网卡负责信号转换，故选 B。 练一练 随堂检测3 答案：C 解析：双绞线按结构分为屏蔽和非屏蔽两类，STP 抗干扰能力更强且需接地，常用特性阻抗为 100 欧姆，故 A、B、D 错误，C 正确。 练一练 关于非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）的描述，正确的是（ ） A. 非屏蔽双绞线抗干扰能力更强 B. 屏蔽双绞线无需接地 C. 两者均属于双绞线传输介质 D. 常用特性阻抗为 150 欧姆 随堂检测4 答案：互联局域网与广域网，实现不同网络通信；具备分组过滤、转发、防火墙等功能及网络管理功能。 解析：路由器的核心价值是网络互联与数据转发，同时附带安全和管理特性，精简提炼核心要点即可。 练一练 简述局域网中路由器的核心功能。 答案：传输速率不同（快速以太网为 100Mbit/s，标准以太网为 10Mbit/s）；快速以太网需使用 5 类以上双绞线。 解析：两者核心差异在于速率（快 10 倍）及配套传输介质要求，简化表述避免冗余。 快速以太网与标准以太网的主要区别是什么？ 师生互动 结合生活中的智能家居场景（如智能家电、监控设备），讨论如何选择局域网设备和传输介质才能兼顾稳定性与灵活性？你认为以太网技术在智能家居中还需哪些优化？ 课程小结 1. 局域网常用设备 局域网技术（1） 2. 以太网原理 CSMA/CD 协议 以太网帧结构 物理层 交换机和集线器 流量控制和拥塞避免 网卡 集线器 交换机 路由器 局域网常用传输介质 标准以太网 快速以太网 千兆以太网 万兆以太网 3. 以太网的分类 4. 以太网发展历程及特点 谢谢观看 THANKS $