第3章局域网技术.docx
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第3章局域网技术
第3章局域网技术
学习目标
⏹了解局域网的概念、技术特点和拓扑结构
⏹了解局域网的参考模型及IEEE802局域网系列标准
⏹掌握几种常用的媒体访问控制方法
⏹了解交换式局域网和虚拟局域网的概念及应用
⏹掌握以太网组网技术、并了解高速局域网
⏹了解结构化布线系统的组成和特点
⏹了解网络操作系统的发展和基本功能
3.1局域网概述
3.1.1局域网的概念
一、定义
局域网是由一组计算机及相关设备通过共用的通信线路或无线连接的方式组合在一起的系统,它们在一个有限的地理范围进行资源共享和信息交换。
典型的局域网由一台或多台服务器和若干个工作站组成。
局域网有着较高的数据传输速率,误码率也很低,但是对传输距离有一定的限制。
二、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,一般在10-11~10-18以下
4.局域网协议简单、结构灵活、建网成本低、周期短、便于管理和扩充
5.局域网一般为一个单位所建,在单位或部门内部控制管理和使用,侧重于信息的共享和处理
3.1.2局域网的组成
局域网由网络硬件和网络软件两部分组成。
一、网络硬件
服务器、工作站、传输介质和网络连接部件等
1、服务器分类:
文件服务器
用来管理局域网内的文件资源
打印服务器
为用户提供网络共享打印服务
通信服务器
负责本地局域网与其它局域网、主机系统或远程工作站的通信
数据库服务器
为用户提供数据库检索、更新等服务
2、工作站
也称为客户机(Clients),可以是一般的个人计算机,也可以是专用电脑,如图形工作站等
通过运行工作站的网络软件可以访问服务器的共享资源
常见的工作站有Windows2000工作站和Linux工作站
3、传输介质
可用的传输介质很多,包括有线介质(双绞线、同轴电缆和光纤)和无线介质(红外线、微波、无线电等)。
目前主要采用双绞线,局部采用光纤。
4、网络的主要连接部件
网卡
中继器
交换机
集线器
二、网络软件
包括网络操作系统、控制信息传输的网络协议及相应的协议软件、大量的网络应用软件等
1、网络操作系统
(1).应该具有硬件独立性,可以在不同的网络硬件上运行;
(2).应提供多用户环境,支持多用户环境下的数据和设备资源共享;
(3).支持网络实用程序和管理功能;
(4).提供安全和访问控制,对用户资源进行控制,对用户提供限制权限的访问方法;
(5).提供多系统连接接口,便于网络的互联性,支持不同系统之间的桥接和路由功能,使其能够相互连接。
三、局域网的分类
1.按网络的拓扑结构分类
有星型、总线型和环型局域网等。
2.按网络的传输介质分类
同轴电缆、双绞线、光纤和无线局域网等
3.按网络的介质访问方式分类
以太网、令牌环网和令牌总线网等
4.按网络操作系统分类
Netware网、3+网、Windows2000网
5.按数据的传输速度
为10Mbps局域网、100Mbps局域网、千兆局域网等
3.1.3局域网的技术特点
3.2局域网的拓扑结构
3.2.1网络拓扑结构的概念
局域网的拓扑结构,源于几何学,将局域网中的结点抽象成点,将通信线路抽象成线,通过点和线之间的几何关系来表示网络结构,即网络形状。
局域网的拓扑结构有星形、总线、环形和树形
逻辑拓扑和物理拓扑结构
1.逻辑拓扑结构
指计算机网络中信息流动的逻辑关系
2.物理拓扑结构
指计算机网络各个组成部分之间的物理连接关系
具有相同逻辑拓扑结构的计算机网络可以具有不同的物理拓扑结构
具有相同物理拓扑结构的计算机网络可以具有不同的逻辑拓扑结构
3.2.2星形拓扑结构
一、优点:
中央结点,结构简单,易维护管理和故障判别,可扩展,传输快
二、缺点:
共享能力差,线路利用率低,对中心结点的可靠性和冗余度要求很高
3.2.3总线形拓扑结构
优点:
电缆长度短,成本低,易于布线和维护,结构简单
缺点:
故障的诊断比较困难,扩展困难。
3.2.4环形拓扑结构
优点:
信息在环型网络中按一个特定的方向流动,简化了路径的选择,非常适合于光纤。
缺点:
对环接口的要求很高,任何结点的故障都会对网络造成影响
3.2.5树形拓扑结构
优点:
网络成本低,结构比较简单,扩充方便、灵活,寻址方便,通信线路连接简单,维护方便
缺点:
对根结点的依赖性太大,可靠性低,根结点发生故障,全网就不能工作
3.3局域网的体系结构
3.3.1局域网的参考模型
LLC与MAC层分离,使数据帧的传输独立于所采用的物理媒体及媒体访问控制方法
IEEE802标准
(1).IEEE在1980年2月成立局域网标准委员会,简称IEEE802委员会
(2).LLC层LogicLinkControl向高层提供一个或多个逻辑接口(SAP)
(3).MAC层MediaAccessControl提供多个可供选择的媒体访问控制方式,如CSMA/CD,TokenRing,TokenBus等
3.3.2IEEE802标准
3.4共享介质局域网的介质访问控制机制
3.4.1以太网的介质访问控制方法
一、IEEE802.3标准
对应OSIRM的最低两层
二、CSMA/CD
详细描述总线拓扑结构CSMA/CD介质访问控制方法,物理收发信号(PLS)子层的服务规范以及物理层的逻辑、电器和机械特性等
三、基带传输与宽带传输
1、基带传输
10Base5、10Base2、10BaseT
100Base5、100baseT
2、宽带传输
10Broad36,模拟信号PSK编码
中继器可以增加传输距离
四、IEEE802.3帧格式
信息在以太网中最小的传输单位是“帧”
五、CSMA/CD原理
CSMA/CD:
CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection
1.载波侦听多路访问,冲突检测
2.随机争用,多结点共享总线
3.先听后发,边听边发,冲突停止,随机延迟后重发
3.4.2令牌环网的介质访问控制方法
令牌环TokenRing于1969年贝尔实验室提出
IEEE802.5标准
局域网标准
电缆、TCU串成环,环路中可加入中继器延长长度
物理层采用曼彻斯特编码
3.4.3令牌总线网的介质访问控制方法
3.4.4无线网的介质访问控制方法
◆WLAN,传输介质采用无线电波、激光、红外线等
◆IEEE802.11标准
◆无线站:
PC机+无线网卡
◆接入点:
无线输出(入)口+有线网络接口(802.3),网桥、路由器、网关
一、IEEE802.11标准系列
二、“隐蔽站”和“暴露站”
三、CSMA/CA原理
CSMA/CA:
CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance
载波侦听多路访问,冲突避免
先听、发RTS帧、接收端回复CTS帧、发送数据、等待回音ACK、未确认重发
3.5交换式局域网与虚拟局域网
3.5.1交换式局域网
一、交换式域网SwitchedEthernet
1.共享介质方式改为交换方式
2.网络流量限制在端到端
3.核心设备为局域网交换机,SwitchHub
4.针对某类局域网而设计
二、交换式以太网的优点
1.保留原以太网基础设施,节省升级费用
2.网络分段,重组
3.技术成熟,高低速自适应
4.全双工、速度快
5.多通道,冲突减少
三、局域网交换机
1.对称和不对称的交换机
对称交换机用相同的带宽在端口之间提供交换连接
不对称交换机在不同带宽的端口间提供了交换连接
2.交换方式
直通方式
存储-转发方式
3.5.2-虚拟局域网
VLAN是一种逻辑网络,由分布在不同物理网段的结点组成,形成一独立的广播域
实际网络环境中,往往按业务范围和信息需求组建逻辑工作组
一、VLAN原理及实现方法
VLAN是以交换以太网为基础的,它在以太网帧的基础上增加了VLAN头,用VLANID将用户划分为更小的工作组,每个工作组就是一个虚拟局域网
⏹基于端口实现的VLAN
⏹基于MAC地址的VLAN
⏹基于第三层协议的VLAN
⏹基于策略的VLAN
3.6局域网组网技术
3.6.1以太网标准
3.6.210M以太网组网技术
3.6.3高速以太网组网技术
3.6.4常用的环型网组网技术
3.7结构化布线技术
一、结构化布线技术的概念
结构化布又称开放式布线系统(OCS,OpenCablingSystem)或综合布线系统(PDS,PremisesDistributionSystem)。
它与智能化大厦的发展紧密相关,是智能大厦的实现基础,是建筑物或建筑物内部之间的传输网络,是由线缆及相关连接硬件组成的信息传输通道。
结构化布线与传统的布线系统的最大区别在于:
结构化布线系统的结构与当前所连接的设备的位置无关。
二、结构化布线的特点
1.兼容性
2.灵活性
3.模块化
4.扩充性
5.经济性
6.先进性
7.开放性
对于传统布线,一旦选定了某种设备,也选定了布线方式和传输介质。
如要更8.高速性
9.可靠性
网络操作系统
3.8.1网络操作系统的基本概念
一、网络操作系统的发展
网络操作系统(NOS-NetworkOperatingSystem)是利用网络低层所提供的数据传输功能为高层网络用户提供各种服务的软件及相关规程的集合。
二.局域网操作系统的基本服务功能
网络操作系统的基本功能是完成网络共享系统资源的管理,为用户提供各种基本网络服务,并提供网络系统的安全性服务。
(1)文件服务
(2)打印服务
(3)数据库服务
(4)通信服务
(5)分布式服务
(6)网络管理服务
(7)Internet/Intranet服务
三.局域网操作系统的设计方法及技术因素
3.8.2常用的网络操作系统
1.NetWare
NetWare是Novell公司推出的一种局域网络操作系统系列,是较为流行的网络操作系统之一。
NetWare开创了工作站/服务器结构,在一个NetWare网络中允许有多个文件服务器,每个服务器可适用于不同类型的网络接口卡。
2.Windows2000
Windows2000系列分成四个产品:
Windows2000Professional,Windows2000Server,Windows2000AdvancedServer和Windows2000DatacenterServer。
3.UNIX
Unix系统1969年问世,起源是由美国贝尔实验室发明的一种多用户、多任务的通用操作系统,最初应用在中小型计算机上。
4.Linux
Linux之所以受到广大计算机爱好者的喜爱,主要原因有两个:
一是它属于自由软件,用户不用支付任何费用就可以获得它和它的源代码,并且可以根据自己的需要对它进行必要的修改,无偿对它使用,无约束地继续传播。
另一个原因是,它具有Unix的全部功能,任何使用Unix操作系统或想要学习Unix操作系统的人都可以从Linux中获益。
所以说,Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统,是由世界各地成千上万的程序员共同设计和实现的。
小结:
本章主要讲解了局域网相关知识,主要有局域网基本概念,局域网的组成与分类,局域网的拓扑结构,局域网介质访问控制机制和局域网组网技术等内容。
作业:
1.简述局域网的主要特点和组成
2.局域网为什么要有介质访问控制方法?
3.什么是局域网的拓扑结构,常用拓扑结构有哪些?
4.共享式局域网与交换式局域网的区别是什么?
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