第一章：局域网概述.ppt

局域网技术与组网工程第一章 局域网概述局域网技术与组网工程主要内容n1.1 局域网概述n1.2 局域网的组成n1.3 局域网分类n1.4 IEEE802参考模型及网络协议n1.5 本章小结n1.6 习题与实践局域网技术与组网工程本章学习目标本章学习目标n了解局域网的概念、功能、组成及分类n熟悉局域网的参考模型、介质访问控制方式和常用局域网协议局域网技术与组网工程1.1 局域网概述 n1.1.1 局域网的定义nIEEE的定义的定义 “局域网络中的通信被限制在中等规模的地理范围内，例如一幢办公楼，一座工厂或一所学校，能够使用具有中等或较高数据速率的物理信道，且具有较低的误码率，局域网络是专用的、由单一组织机构所利用。” 局域网技术与组网工程1.1 局域网概述 n1.1.1 局域网的定义n局域网的主要特征局域网的主要特征n局域网是限定区域的网络局域网是限定区域的网络 n限定区域的数值没有太大意义；n一个功能上相对独立、组织上相对封闭的空间（企业大楼、学校园区）；n局域网具有较高的数据传输速率局域网具有较高的数据传输速率n误码率低误码率低 n局域网的线路是专用的局域网的线路是专用的 局域网技术与组网工程1.1 局域网概述 n1.1.2 局域网的功能n资源共享资源共享n硬件资源共享n软件资源共享n数据库共享n数据传送和电子邮件数据传送和电子邮件n提高计算机系统的可靠性提高计算机系统的可靠性n易于分布处理易于分布处理 局域网技术与组网工程局域网的技术优势n硬件成本下降，处理能力提高n扩充性强，应用软件丰富n可靠性、容错性增强n可以解决复杂的问题1.1 局域网概述 局域网技术与组网工程1.2 局域网的组成 某某高高校校网网络络拓拓扑扑图图 南区、北区和西区局域网，通过光缆、租用裸光纤，将三个分校区连接成校园网 局域网技术与组网工程1.2 局域网的组成 n局域网的组成n网络服务器网络服务器n提供各种网络服务，如文件服务、Web服务、FTP服务、E-mail服务、数据库服务、打印服务和流媒体播放服务等 n文件服务器、应用程序服务器、通信服务器 n工作站工作站n通信设备通信设备n网卡、传输介质和网络互连设备等n网络软件系统网络软件系统n协议软件、通信软件、管理软件、网络操作系统和网络应用软件 局域网技术与组网工程分类的原因n组网问题n管理模式n操作系统n协议n拓扑结构n分类目的n解决问题，需要从不同的角度给出方案1.3 局域网的分类 局域网技术与组网工程1.3 局域网的分类 n1.3.1 按局域网的规模分类n小型小型局域网局域网n中型中型局域网局域网n大型大型局域网局域网局域网技术与组网工程1.3 局域网的分类 n1.3.1 按局域网的规模分类n小型小型局域网局域网n联网计算机数量在 20台50台之间 n技术复杂程度低，构造比较简单，如不必进行子网划分、不必实施三层交换等n对技术人员要求比较低局域网技术与组网工程1.3 局域网的分类 n1.3.1 按局域网的规模分类n中型中型局域网局域网n计算机在数百台左右n技术复杂程度居于中等，连网结构较复杂n对技术人员技术水平要求较高局域网技术与组网工程1.3 局域网的分类 n1.3.1 按局域网的规模分类n大型大型局域网局域网n数量数百台甚至上千台n技术复杂程度高，构造复杂，技术问题多，如高性能网络主干、冗余连接、多层交换等n需要技术水平很高的专业技术人员来设计和实施局域网技术与组网工程1.3 局域网的分类 n1.3.2 按传输介质分类n有线有线网络网络n无线无线网络网络局域网技术与组网工程1.3 局域网的分类 n1.3.2 按传输介质分类n有线有线网络网络n同轴电缆、双绞线、光纤n同轴电缆：75欧姆、90欧姆n双绞线：价格便宜，安装方便，但易受干扰，传输率较低，传输距离比同轴电缆短n光纤：传输距离长，传输率高，抗干扰性强局域网技术与组网工程1.3 局域网的分类 n1.3.2 按传输介质分类n无线无线网络网络n微波、红外线、无线电等n目前无线通信系统主要有：低功率的无绳电话系统、模拟蜂窝系统、数字蜂窝系统、移动卫星系统、无线LAN和无线WAN等。 局域网技术与组网工程1.3 局域网的分类 n1.3.2 按传输介质分类n无线无线网络网络局域网技术与组网工程1.3 局域网的分类 n1.3.3 按拓扑结构分类n总线型总线型拓扑结构拓扑结构n星型星型拓扑结构拓扑结构n环型环型拓扑结构拓扑结构n混合型混合型拓扑结构拓扑结构局域网技术与组网工程1.3 局域网的分类 n1.3.3 按拓扑结构分类n总线型总线型拓扑结构拓扑结构n各节点均连接在一条总线上n各个节点地位平等，无中心节点控制n公用总线上的信息多以基带形式串行传递，其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散n广播式、仲裁机制n基本被淘汰局域网技术与组网工程总线型拓扑结构（2）n优点n结构简单，可扩充性好；n使用的电缆少，且容易安装n使用的设备相对简单，可靠性高n使用设备成本低n缺点n维护难，分支节点故障查找难n如果总线型拓扑结构中某一点断开，则会使用整个网络断开。在网络上的所有计算机都不能通信n维护成本可能较高局域网技术与组网工程1.3 局域网的分类 n1.3.3 按拓扑结构分类n星型星型拓扑结构拓扑结构n星型拓扑：网络节点由一个中心向周围发散的连接方式n网络有中央节点，其他节点都与中央节点直接相连，具有隔离故障的特性n集中式n每个节点都有独立线路，传输数据能力强，具备同时传送数据和接收数据的能力n广泛采用局域网技术与组网工程星型拓扑结构（2）局域网技术与组网工程星型拓扑结构（3）n优点n结构简单，便于管理n控制简单，便于建网n网络时延较小，传输误差较低n便于查错n部分节点出现故障，其余部分功能正常n维护成本低n缺点n设备成本高n中心节点出现问题，整个网络瘫痪局域网技术与组网工程1.3 局域网的分类 n1.3.3 按拓扑结构分类n环型环型拓扑结构拓扑结构n环型结构由网络中若干节点通过点到点的链路首尾相连形成一个闭合的环n数据在环路中沿着一个方向在各个节点传输，信息从一个节点传到另一个节点n计算机就像一个中继器，增强信号n一般是双环结构，主环和备环，如电信的DDN局域网技术与组网工程环型拓扑结构（2）n优点n简化了路径选择的控制n实现简单，投资少n传输速度较快 n缺点：n环中节点过多时，影响信息传输速率，网络响应时间延长n环路是封闭的，不便于扩充 n可靠性低n维护难局域网技术与组网工程1.3 局域网的分类 n1.3.3 按拓扑结构分类n混合型混合型拓扑结构拓扑结构n通常是指星型网络与总线型网络这两种网络结构在一个网络中的混合使用 n主要用于较大型的局域网 局域网技术与组网工程1.3 局域网的分类 n1.3.4 按管理模式分类n对等局域网（对等局域网（Peer to Peer LAN）n客户客户/服务器局域网（服务器局域网（Client/Server LAN）局域网技术与组网工程1.3 局域网的分类 n1.3.4 按管理模式分类n对等局域网对等局域网n网络中没有专用的服务器，每一台计算机既充当服务器又充当客户机的网络n网络中所有计算机地位平等，没有从属关系n一般的工作室，或较小的公司n在对等网中，用户自行决定自己计算机的资源是否共享给网络内的其他用户n对等网与网络拓扑无关局域网技术与组网工程对等网（2）n优点n成本低，对系统要求简单，容易实现n操作简便，不需要专门聘用网管n缺点n数据保密性差n计算机资源占用大局域网技术与组网工程1.3 局域网的分类 n1.3.4 按管理模式分类n客户客户/服务器局域网服务器局域网n服务器在网络中起核心作用的组网模式。n服务器类型：文件服务器、打印服务器、通信服务器、电子邮件服务器、应用程序服务器n网络规模增长迅速、对网络安全要求高的网络环境下使用基于服务器的组网模式局域网技术与组网工程客户/服务器局域网（2）n安全性好n共享资源的集中管理n数据备份n扩展性好n冗余数据工作原理局域网技术与组网工程1.4 IEEE802参考模型及网络协议 n1.4.1 IEEE802参考模型与OSI参考模型nIEEE802是一个标准系列：IEEE802, IEEE802.1IEEE802.14n其体系结构只包含了两个层次：数据链路层，物理层数据链路层，物理层n数据链路层又分为逻辑链路控制逻辑链路控制和介质访问控制介质访问控制两个子层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层逻辑链路控制逻辑链路控制 LLC介质访问控制介质访问控制 MAC高层高层 OSI OSI IEEE 802 IEEE 802物理层物理层PHYPHY由由TCP/IP和和NOS实现实现IEEE802描述了最低两层的功能以及它们为网络层提供的服务和接口局域网技术与组网工程1.4 IEEE802参考模型及网络协议 n1.4.2 IEEE802标准n802.1- 综述和体系结构（IEEE802.1（A） n802.2 - 逻辑链路控制n802.3 - CSMA/CD（以太网）nIEEE 802.3工作组还开发了一系列标准：n802.3u标准，百兆快速以太网标准，现已合并到IEEE 802.3中。n802.3z标准，光纤介质千兆以太网标准规范。n802.3ab标准，传输距离为100m的5类无屏蔽双绞线千兆以太网标准规范。n802.3ae标准，万兆以太网标准规范。局域网技术与组网工程1.4 IEEE802参考模型及网络协议 n1.4.2 IEEE802标准n802.4 - Token Bus （令牌总线）n802.5 - Token Ring（令牌环）n802.6 - 分布队列双总线DQDB - MAN标准n802.7：宽带时隙环媒体访问控制方法及物理层技术规范。n802.8：FDDI（光纤分布数据接口）n802.9：LAN-ISDN接口n802.10：互操作LAN安全标准（SILS）局域网技术与组网工程1.4 IEEE802参考模型及网络协议 n1.4.2 IEEE802标准n802.11 WLAN（无线局域网） 802.11定义了无线局域网介质访问控制方法和物理层规范，主要包括以下几项：n802.11a，工作在5GHz频段，传输速率54Mb/s的无线局域网标准。n802.11b，工作在2.4GHz频段，传输速率11Mb/s无线局域网标准。n802.11g，工作在2.4GHz频段，传输速率54Mb/s无线局域网标准。局域网技术与组网工程1.4 IEEE802参考模型及网络协议 n1.4.2 IEEE802标准n802.12：100VG-ANYLAN的MAC标准及物理规范。n802.14：交互式电视网，包括cable modem的技术规范。n802.15标准，定义了无线个人局域网（WPAN）技术。n802.16标准，定义了宽带无线局域网技术。n802.17标准，正在制定的弹性分组环（RPR）标准。n802.18标准，正在制定的宽带无线局域网标准规范。局域网技术与组网工程1.4 IEEE802参考模型及网络协议 n1.4.3 局域网介质访问控制方式n介质访问控制方式是指控制网络中各个节点之间信息的合理传输，对信道进行合理分配的方法 n目前在局域网中常用的介质访问控制方式 nCSMA/CDnCSMA/CAn令牌环令牌环n令牌总线令牌总线局域网技术与组网工程1.4 IEEE802参考模型及网络协议 n1.4.3 局域网介质访问控制方式nCSMA/CD 载波监听多路访问载波监听多路访问/冲突检测冲突检测nCarrier Sense Multiple Access with Collision Detectionn采用采用随机访问技术随机访问技术的的竞争型竞争型介质访问控制方法介质访问控制方法局域网技术与组网工程CSMA/CD操作的流程图操作的流程图信道忙？信道忙？监听信道监听信道碰撞？碰撞？发发送送完？完？发送发送JamJamN16?N16?YesYesNoNoNoNoYesYes发送成功发送成功YesYes发送失败发送失败NoNo延迟随机时间延迟随机时间NoNoYesYes发送发送