[互联网]三级网络第3章 局域网基础.ppt

《[互联网]三级网络第3章 局域网基础.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[互联网]三级网络第3章 局域网基础.ppt（38页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、P1,目录Contents,互联网的神话,0,计算机基础知识,1,计算机网络基础知识,2,局域网基础,3,网络操作系统,4,P2,目录Contents,因特网基础,5,因特网基本服务,6,网络安全技术,7,网络应用技术,8,总结,9,P3,3.1 局域网的基本概念,3.1.1 局域网的特点（1）覆盖有限的地理范围，从一个办公室、一幢大楼，到几千米的地理范围；（2）具有高传输速率、低误码率、高质量数据传输；（3）易于建立、维护和扩展；（4）网络拓扑结构、传输介质和介质访问控制方法是决定局域网的主要技术要素。（5）从介质访问控制方法的角度，可以将局域网分为共享介质局域网与交换式局域网。,P4,3.

2、1 局域网的基本概念,介质访问控制介质访问控制是指控制多个结点利用公共传输介质发送和接收数据的方法。目前普遍采用的介质控制方法主要有以下几种：带冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)方法；令牌总线(Token Bus)方法；令牌环(Token Ring)方法。,P5,3.1 局域网的基本概念,3.1.2 局域网的网络拓扑结构（1）星型结构,星型拓扑的优点是结构简单，容易实现，容易维护，可以任意拆走故障节点，但是中心结点是系统可靠性的瓶颈。,节点A,节点B,节点C,节点D,中心节点,P6,3.1 局域网的基本概念,（2）环型结构,在环型拓扑构型中，结点通过相应的网卡，使用点点连接线路，构成

3、闭合的环型。环中数据按一个方向绕环逐站传输，环形拓扑一般采用某种分布式控制方法。优点：结构简单，实现容易，传输延迟确定，适用于传输负荷重、实时性要求较高的应用环境。缺点：每个结点与每段通信线路都是网络可靠性的瓶颈，加入撤出结点比较麻烦。,P7,3.1 局域网的基本概念,（3）总线型结构,总线型拓扑是局域网最主要的拓扑构型之一，采用“共享介质”的介质访问控制方法。主要特点是：所有的结点都通过相应的网卡直接连接到一条作为公共传输介质的总线上；总线通常采用同轴电缆或双绞线作为传输介质。所有结点都可以通过总线传输介质发送或接收数据，但同时只允许一个结点占用总线发送数据，当一个结点利用总线“广播”数据时

4、，其它结点可以用“收听”方式接收数据。当同一时刻有两个或两个以上结点利用总线发送数据时会出现“冲突”现象；在共享介质方式的总线型局域网实现技术中，必须解决多结点访问总线的介质访问控制问题。总线型拓扑的优点：结构简单，实现容易，易于扩展，可靠性较好。,A节点,B节点,C节点,D节点,E节点,P8,3.1 局域网的基本概念,3.1.3 局域网传输介质（1）双绞线,P9,3.1 局域网的基本概念,双绞线有两根具有绝缘保护层的铜线组成。按电气性能分为：3类、4类、5类、超5类、6类；从性能上分为：屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线,P10,3.1 局域网的基本概念,（2）光纤,P11,3.1 局域网的基本概念,

5、3.1.4 IEEE 802模型协议,IEEE802标准所描述的局域网参考模型对应OSI参考模型的数据链路层与物理层，它将数据链路层划分为逻辑链路控制LLC子层与介质访问控制MAC子层。,P12,3.1 局域网的基本概念,IEEE802委员会为局域网制定了一系列标准统称为IEEE802标准。标 准 定 义 的 内 容IEEE802.1局域网体系结构、网际互联与网络管理与性能测试IEEE802.2逻辑链路控制LLC子层功能与服务IEEE802.3CSMA/CD总线介质访问控制子层与物理层规范IEEE802.4令牌总线（Token Bus）介质访问控制子层与物理层规范IEEE802.5令牌环（To

6、ken Ring）介质访问控制子层与物理层规范IEEE802.6城域网MAN介质访问控制子层与物理层规范IEEE802.7宽带网络规范IEEE802.8光纤传输规范IEEE802.9综合语音与数据局域网规范IEEE802.10 可互操作的局域网安全性规范IEEE802.11 无线局域网技术规范IEEE802.12 100VG AnyLAN规范IEEE802.13 电缆调制解调器标准IEEE802.15 近距离个人无线网络规范IEEE802.16 宽带无线局域网标准,P13,3.2 以太网,在以太网中，如果一个结点要发送数据，它以“广播”方式通过总线发送一个数据帧，连在总线上的所有结点都能“收听

7、”到这个数据帧。由于网中的所有结点都可以利用总线发送数据，并且网络中没有控制中心，因此冲突的发生将不可避免。CSMA/CD（载波侦听/多路访问）的发送流程可以简单概括为4点：先听后发，边听边发，冲突停止，延迟重发。,节点A,节点B,节点C,节点,节点E,总线,P14,3.2 以太网,Ethernet物理地址的基本概念,（1）网络中地址的基本类型大多数局域网通过为网卡分配了一个硬件地址来标识一个联网设备。硬件地址固化在网卡EPROM中，全网惟一。局域网的MAC层地址是由硬件来处理的，因此通常将它叫做硬件地址或物理地址。（2）Ethernet物理地址的特点典型的Ethernet物理地址长度为48位

8、（6个字节），允许分配的Ethernet物理地址应该有247个，这个物理地址的数量可以保证全球所有可能的Ethernet物理地址的需求。IEEE注册管理委员会（RAC）通过为网卡厂商分配前三个字节保证每一个块Ethernet网卡地址全球惟一。,P15,3.3 高速局域网技术,3.3.1 典型的高速局域网（1）FDDI光纤分布式数据接口（FDDI，Fiber Distributed Data Interface）是一种以光纤作为传输介质的高速的主干网，它可以用来互联局域网与计算机。FDDI的几个技术特点：（1）使用基于IEEE802.5令牌环网介质访问控制协议；（2）使用IEEE802.2协议，

9、与符合IEEE802标准的局域网兼容；（3）数据传输速率为100Mbps，连网的结点数小于等于1 000，环路长度为100km；（4）可以使用多模与单模光纤；（5）具有动态分配带宽的能力，能支持同步和异步数据传输。FDDI标准采用了IEEE 802的体系结构和逻辑链路控制LLC协议，研究了FDDI的MAC协议，在物理层提出了物理层介质相关PMD（Physical Layer Medium Dependent）子层与物理层协议PHY（Physical Layer Protocol）子层。,P16,3.3 高速局域网技术,P17,3.3 高速局域网技术,（2）快速以太网快速以太网Fast Ethe

10、rnet的数据传输速率为100Mbps，它保留了传统的10Mbps的特征：相同的帧格式、介质访问控制方法CSMA/CD、接口与组网方法，只是把以太网发送每个比特的时间由100ns降低到10ns。IEEE802委员会批准了快速以太网的标准IEEE802.3u，IEEE802.3u标准在LLC子层适用IEEE802.3标准，在MAC子层使用CSMA/CD方法，在物理层定义了新的标准100Base-T。100Base-T标准采用介质独立接口MII，将MAC子层与物理层分隔开。,P18,3.3 高速局域网技术,Fast Ethernet就是“快速以太网”。100 Base-T是Fast Etherne

11、t在物理层定义的新标准。100 Base-T标准有3个子标准：100 Base-TX、100 Base-T4和100 Base-FX。100 Base-T是一个全双工系统具有两大特点：采用了介质独立接口MII。它将MAC子层与物理层分隔开，使得物理层在实现100Mbps速率时使用的传输介质和信号编码方式的变化不会影响MAC子层。,P19,3.3 高速局域网技术,P20,3.3 高速局域网技术,（3）吉比特以太网Gigabit Ethernet的数据传输速率为1000Mbps，它保留了传统的10Mbps以太网的所有特征：相同的帧格式、介质访问控制方法CSMA/CD、接口与组网方法，只是把以太网发

12、送每个比特的时间由100ns降低到1ns。Gigabit Ethernet采用IEEE802.3z标准，它在LLC子层使用IEEE802.2标准，在MAC子层使用CSMA/CD方法，在物理层定义了千兆介质专用接口GMII。,P21,1Gbps Gigabit Ethernet就是“千兆以太网”。1000 Base-T是1Gbps Gigabit Ethernet 在物理层定义的新标准。它的传输速率比快速以太网快10倍，数据传输速率高达1000Mbp。1000 Base-T标准定义了千兆介质专用接口GMI，GMI的目的是分隔MAC子层与物理层。1000 Base-T支持多种传输介质，目前有以下4

13、种有关传输介质的标准：1000 Base-T使用五类非屏蔽双绞线，最长可达100m。1000 Base-CX标准使用屏蔽双绞线，双绞线长可达25m。1000 Base-LX标准使用波长1300nm的单模光纤，光纤长度可以达到3000m。1000 Base-SX标准使用波长850nm的单模光纤，光纤长度可以达到300m550m。,P22,3.3 高速局域网技术,P23,3.3 高速局域网技术,（4）10Gbit/s以太网帧格式与之前的Ethernet的完全相同；保留了802.3标准对以太网最小帧长度和最大帧长度的规定；传输介质只使用光纤；只工作在全双工方式，不存在争用问题，传输距离不再受冲突检测

14、的限制。,P24,3.3 高速局域网技术,3.3.2 交换式局域网（1）交换式局域网的基本结构交换式局域网的核心是它的局域网交换机。交换式局域网从根本上改变了“共享介质”的工作方式，可以通过Ethernet Switch实现交换机端口结点之间的多个并发连接，实现多结点之间数据的并发传输。（2）交换式局域网的工作原理Ethernet交换机利用“端口/MAC地址映射表”进行数据交换。交换机是利用“地址学习”方法来动态建立和维护端口/MAC地址映射表的。“地址学习”是通过读取帧的源地址并记录帧进入交换机的端口号进行的。（3）交换机转发帧的方式直接交换方式：交换机只要接受并检测到目的地址字段，就立即将

15、该帧转发出去，而不管这一帧数据是否出错。帧出错检测任务由节点主机完成。存储转发交换方式：交换机首先完整地接收发送帧，并先进行差错检测。如果帧接收正确，则根据帧目的地址确定输出端口号，然后转发出去。改进的直接交换方式：接收到帧的前64个字节后，判断以太网帧的帧头字段是否正确，如果正确则转发出去。,P25,3.3 高速局域网技术,P26,3.3 高速局域网技术,P27,3.3 高速局域网技术,P28,3.3 高速局域网技术,3.3.3 虚拟局域网虚拟网络建立在局域网交换机或ATM交换机的基础上。以软件方式来实现逻辑工作组的划分与管理，同一逻辑工作组的成员不必限制在同一物理网段上。分为以下四种实现技

16、术：（1）用交换机端口号定义虚拟局域网：最通用的方法，缺点是用户变动端口后，网络管理员必须重新配置虚拟局域网。（2）用MAC地址定义虚拟局域网：允许结点移动到网络其他物理网段，缺点是要求用户最初必须配置到至少一个虚拟网络中。（3）用网络层地址定义虚拟局域网：允许按照协议类型来组网，可以随意移动工作站，缺点是性能较差，速度较慢。（4）IP广播组虚拟局域网：动态建立，通过虚拟局域网代理管理成员，很高的灵活性，可以跨越路由器形成与广域网的互联。,P29,3.3 高速局域网技术,P30,3.3 高速局域网技术,P31,3.3 高速局域网技术,3.3.4 无线局域网IEEE 802.11协议是专门为无线

17、局域网制定的标准，其介质访问控制MAC层又分为两个子层：分布式协调功能(DCF)子层与点协调功能(PCF)子层。IEEE 802.11定义了使用红外、跳频扩频与直接序列扩频技术，数据传输速率为1Mbps或2Mbps的无线局域网标准。IEEE 802.11协议有以下两个扩展版本：IEEE 802.11a将传输速率提高到54Mbps。IEEE 802.11b定义了使用跳频扩频，数据传输速率为1、2、5.5与11Mbps的无线局域网标准。,P32,3.3 高速局域网技术,P33,3.3 高速局域网技术,无线局域网的主要类型 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三类：红外线局域

18、网扩频无线局域网窄带微波无线局域网,P34,3.3 高速局域网技术,红外无线局域网的特点红外线是按视距方式传播的，它有以下特点：不易被入侵，提高了安全性；可以互不干扰；设备相对简单和便宜。红外无线局域网的传输技术有定向光束红外传输、全方位红外传输、漫反射红外传输3种。,P35,3.5 局域网互联与网桥的工作原理,3.5.1 局域网互联（1）局域网-局域网互联：这是最常见的一种，一般使用网桥（Bridge）将分散在不同地理位置的多个局域网互联起来。进一步又可以分为：同种局域网的互联：符合相同协议的局域网互联。异种局域网的互联：两种不同协议的共享介质局域网的互联，以及ATM局域网与传统共享介质局域

19、网的互联。（2）局域网-广域网互联：路由器Router或网关Gateway是它所实现的主要设备。（3）局域网-广域网-局域网互联：两个分布在不同地理位置的局域网通过广域网实现互联。局域网主要是通过路由器或网关连到广域网上。局域网广域网局域网的结构正在改变传统的主机通过广域网中的通信控制处理机CCP的传统接入模式，大量的主机通过局域网接入广域网是今后主机接入广域网的一种重要方法。（4）广域网-广域网互联：通过路由器或者网关互联起来。,P36,3.5 局域网互联与网桥的工作原理,3.5.2 网络互联的层次网络协议是分层的，根据网络层次的结构模型，网络互联的层次分为：（1）数据链路层互联：互联设备是

20、网桥。网桥起到数据接收、地址过滤与数据转发作用，允许互联网络的数据链路层与物理层协议可以相同也可以不同。（2）网络层互联：互联设备是路由器。网络层互联解决路由选择、拥塞控制、差错处理与分段技术问题。若网络层协议相同，则互联主要解决路由选择问题。若网络层协议不同，则需使用多协议路由器。允许互联网络的网络层及以下各层协议不同。（3）高层互联：传输层及以上各层协议不同的网络间的互联叫做高层互联。使用设备是网关。允许互联网络的应用层及以下各层网络协议不同。,P37,3.5.3 网桥网桥（Bridge）网桥是在数据链路层实现不同网络的互联的设备，特征是：网桥能够互联两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质与传输速率的网络；网桥以接收、存储、地址过滤与转发方式实现互联网络之间的通信网桥需要互联的网络在数据链路层以上采用相同的协议；网桥可以分割两个网络之间的广播通信，可以改善网络的性能。根据路由选择的策略不同，IEEE的802.1和802.5委员会分别制定了两个网桥的标准：透明网桥：网桥自己决定路由，局域网上的各站不负责路由选择，最大优点是容易安装。源路选网桥：源结点在发送帧时将详细的路由信息放在帧的首部。,P38,第三层交换第三层交换的基本概念：将硬件交换技术与路由器技术相结合，形成了第三层交换机，它工作在网络层，根据网络层地址实现了第三层分组的转发。本质上是一种用硬件实现的高速路由器。,