局域網(wǎng)城域網(wǎng)無線局域網(wǎng)技術(shù)

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ)B Basic Applications of asic Applications of Computer NetworkComputer Network第3章 局域網(wǎng)、城域網(wǎng)與無線局域網(wǎng)技術(shù)知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)本章學(xué)習(xí)要求u 探討：局域網(wǎng)、城域網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)u 重點(diǎn)掌握：局域網(wǎng)技術(shù)u 了解：城域網(wǎng)技術(shù)u 重點(diǎn)掌握：無線局域網(wǎng)知識(shí)內(nèi)容目錄內(nèi)容目錄3.1 局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)概述3.2 局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)3.3 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)3.4 城域網(wǎng)城域網(wǎng)3.5 無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)3.1 局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)概述3.1.1 局域網(wǎng)的定義局域網(wǎng)的定義局域網(wǎng)：局域網(wǎng)：（Loc

2、al Area Network，LAN）在較小區(qū)域范圍內(nèi)由各種計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備互連在一起形成的計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)。 局域網(wǎng)特點(diǎn)：局域網(wǎng)特點(diǎn)：p 覆蓋地理范圍有限p 為一個(gè)單位或組織所擁有p 數(shù)據(jù)通信速率較高、傳輸時(shí)延較短p 側(cè)重共享信息的處理問題，而非傳輸問題3.1 局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)概述3.1.2 局域網(wǎng)分類局域網(wǎng)分類 （1）從網(wǎng)絡(luò)通信方式角度 專用服務(wù)器局域網(wǎng) 客戶機(jī)/服務(wù)器局域網(wǎng) 對(duì)等局域網(wǎng) （2）從介質(zhì)訪問控制方法角度 共享介質(zhì)局域網(wǎng) 交換式局域網(wǎng)3.1 局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)概述3.1.3 局域網(wǎng)的應(yīng)用局域網(wǎng)的應(yīng)用 （1）應(yīng)用于園區(qū)，根據(jù)覆蓋范圍的不同分為： 辦公室網(wǎng)絡(luò) 樓宇級(jí)網(wǎng)絡(luò) 園區(qū)級(jí)網(wǎng)

3、絡(luò) （2）應(yīng)用于后端 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)3.1 局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)概述p 辦公室網(wǎng)絡(luò)辦公室網(wǎng)絡(luò) 工作組網(wǎng)絡(luò)，覆蓋一個(gè)或鄰近幾個(gè)房間 構(gòu)成：交換機(jī)+計(jì)算機(jī) 應(yīng)用：少量的實(shí)驗(yàn)室、辦公室聯(lián)網(wǎng)上聯(lián)部門網(wǎng)絡(luò)10/100Mbps3.1 局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)概述p 樓宇級(jí)網(wǎng)絡(luò)樓宇級(jí)網(wǎng)絡(luò) 覆蓋一幢大樓 構(gòu)成：核心層（主干網(wǎng)）以及接入層 應(yīng)用：大型企業(yè)的部門、大學(xué)的學(xué)院等部門核心交換機(jī)辦公室辦公室辦公室上聯(lián)主干網(wǎng)接入層核心層3.1 局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)概述p 園區(qū)級(jí)網(wǎng)絡(luò)園區(qū)級(jí)網(wǎng)絡(luò) 覆蓋一個(gè)園區(qū)的多個(gè)建筑物 構(gòu)成：核心層（主干網(wǎng)）以及接入層 應(yīng)用：校園網(wǎng)、大型企業(yè)/政府網(wǎng)絡(luò)、住宅區(qū)網(wǎng)絡(luò)辦公室辦公室辦公室部門核心交換機(jī)連接至Int

4、ernet園區(qū)主干網(wǎng)：3層交換機(jī)部門核心交換機(jī)部門核心交換機(jī)中心 交換機(jī)接入層辦公室3.1 局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)概述p 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò) 在后臺(tái)工作，用戶不直接接觸 直接連接在園區(qū)網(wǎng)絡(luò)的中心交換機(jī)，或互聯(lián)網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò) 互聯(lián)各種類型的服務(wù)設(shè)備，如大型服務(wù)器、存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備等 為服務(wù)器的高質(zhì)量服務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)環(huán)境3.2 局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)3.2.1 局域網(wǎng)參考模型局域網(wǎng)參考模型 局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)定義：IEEE802參考模型OSI參考模型物理層物理層邏輯鏈路控制邏輯鏈路控制介質(zhì)訪問控制介質(zhì)訪問控制IEEE802參考模型LLC：與介質(zhì)訪問無關(guān)的部分，為高層協(xié)議提供相應(yīng)接口MAC：

5、與訪問各種傳輸介質(zhì)有關(guān)的問題3.2 局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)3.2.2 IEEE802標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 802標(biāo)準(zhǔn)族A 管理802.1B 綜述及體系結(jié)構(gòu)802.1802.3CSMA/CD MAC物理層802.4令牌總線 MAC物理層802.5令牌環(huán) MAC物理層802.6MAN MAC物理層802.9語音數(shù)據(jù)綜合局域網(wǎng)802.11無線局域網(wǎng)802.2 邏輯鏈路控制LLC802.16無線城域網(wǎng)802.10 可戶操作的局域網(wǎng)的安全802.7寬帶技術(shù)802.8光纖技術(shù)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層802.12高速局域網(wǎng)3.3 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)3.3.1 局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)p 總線型p 環(huán)型p 星型

6、3.3 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)3.3.1 局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)p 總線型（bus topology）服務(wù)器 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 可擴(kuò)充性能好可擴(kuò)充性能好 網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)間響應(yīng)速度快網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)間響應(yīng)速度快 網(wǎng)絡(luò)可靠性高網(wǎng)絡(luò)可靠性高 共享資源能力強(qiáng)共享資源能力強(qiáng) 實(shí)時(shí)性較差實(shí)時(shí)性較差 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)容易產(chǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)容易產(chǎn)生生“沖突沖突” 傳輸信道為共享信道，一發(fā)多收 信號(hào)向兩端傳輸 同一時(shí)刻只能有一個(gè)有效發(fā)送 需要發(fā)送規(guī)則來決定當(dāng)前誰可以發(fā)送 總線負(fù)載容量有限3.3 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)3.3.1 局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)p 環(huán)型（ring topology） 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 各結(jié)點(diǎn)

7、地位相等各結(jié)點(diǎn)地位相等 無信道選擇問題無信道選擇問題 有效解決發(fā)送有效解決發(fā)送“沖突沖突” 系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng) 傳輸效率低傳輸效率低 系統(tǒng)可靠性低系統(tǒng)可靠性低 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的閉合環(huán)形網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)延固定方向單向傳遞，逐個(gè)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā) 同一時(shí)刻可以有多個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)送信息服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)器3.3 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)3.3.1 局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)p 星型（star topology） 傳輸速度快傳輸速度快 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)型簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)構(gòu)型簡(jiǎn)單 建網(wǎng)容易建網(wǎng)容易 便于控制和管理便于控制和管理 網(wǎng)絡(luò)可靠性低網(wǎng)絡(luò)可靠性低 共享能力差共享能力差 所有結(jié)點(diǎn)都與中心結(jié)點(diǎn)相連雙向傳輸信息 中心結(jié)點(diǎn)為交換機(jī)或轉(zhuǎn)發(fā)器 結(jié)點(diǎn)之間

8、的通信需通過中心結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器交換機(jī) 現(xiàn)今現(xiàn)今LAN的拓?fù)涞耐負(fù)鋘區(qū)分端站與中繼系統(tǒng)端站：主機(jī)中繼系統(tǒng)：switchnSwitch互連形成LAN主干： mesh網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)n端站到switch的接入： star星型結(jié)構(gòu)3.3 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)目前局域網(wǎng)目前局域網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)目前局域網(wǎng)目前局域網(wǎng)switch主機(jī)switchswitchswitch內(nèi)裝網(wǎng)卡資源子網(wǎng)資源子網(wǎng)通信子網(wǎng)通信子網(wǎng)3.3 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)3.3.2 局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)(1)導(dǎo)向的(Guided）有線介質(zhì)p 同軸電纜：高寬帶性、適用于總線型結(jié)構(gòu)p 雙絞線：傳

9、輸模擬聲音，適用于星型結(jié)構(gòu)p 光纖：與同軸電纜類似，適用于長(zhǎng)距離信息傳輸(2)非導(dǎo)向的(Unguided）無線介質(zhì)p 微波p 無線電波p 紅外線3.3 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)3.3.3 局域網(wǎng)介質(zhì)訪問控制策略局域網(wǎng)介質(zhì)訪問控制策略（1）在哪里進(jìn)行控制？（2）怎樣進(jìn)行控制？ p 帶沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD）p 令牌總線（Token Bus）p 令牌環(huán)（Token Ring）3.3 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)p帶沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD，Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect）（1）適用于總線結(jié)構(gòu)（2）工作原理： 先

10、聽后發(fā) 邊聽邊發(fā) 沖突停止 延遲重發(fā)CSMA/CD工作流程3.3 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)pCSMA/CD（3）優(yōu)點(diǎn)： 有效解決信息傳輸中的“沖突”（4）缺點(diǎn)： 發(fā)送時(shí)延的不確定性 隨著網(wǎng)絡(luò)流量的增加，沖突也將增加，降低網(wǎng)絡(luò)性能CSMA/CD工作流程3.3 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)p令牌總線（Token Bus）（1）“令牌”：一種特殊的控制幀（2）工作原理： 在總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中建立一個(gè)邏輯環(huán) 令牌按環(huán)中結(jié)點(diǎn)的邏輯位置依次循環(huán)傳遞 該結(jié)點(diǎn)沒有數(shù)據(jù)等待發(fā)送 該結(jié)點(diǎn)提前發(fā)送完要發(fā)送的幀 該結(jié)點(diǎn)未發(fā)送完，但持有令牌的最大時(shí)間到3.3 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)p令牌總線（Token Bus）（3）Token Bus

11、方式的優(yōu)點(diǎn)：發(fā)送時(shí)延確定具有“無沖突”特點(diǎn)，重負(fù)載下信道利用率高支持優(yōu)先級(jí)服務(wù)（4） Token Bus方式的缺點(diǎn)：需要完成以下環(huán)維護(hù)工作環(huán)初始化 新結(jié)點(diǎn)的加入與撤出 環(huán)恢復(fù)（出現(xiàn)令牌丟失或多個(gè)令牌時(shí)） 3.3 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)p令牌環(huán)（Token Ring）（1）用于環(huán)型結(jié)構(gòu)，令牌結(jié)點(diǎn)是物理環(huán)結(jié)構(gòu)，而非邏輯環(huán)（2）工作原理： 在環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中按照結(jié)點(diǎn)連接建立一個(gè)物理環(huán) 令牌延環(huán)中結(jié)點(diǎn)的排列順序依次傳遞3.3 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)p令牌環(huán)（Token Ring）（3）Token Ring方式的優(yōu)點(diǎn)：環(huán)中結(jié)點(diǎn)訪問延遲確定適用于重負(fù)載環(huán)境支持優(yōu)先級(jí)服務(wù)（4）Token Ring方式的缺點(diǎn)：環(huán)維

12、護(hù)工作復(fù)雜實(shí)現(xiàn)比較困難 3.3 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)3.3.4 局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展軌跡局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展軌跡3.4 城域網(wǎng)城域網(wǎng)3.4.1 城域網(wǎng)的定義城域網(wǎng)的定義城域網(wǎng)：城域網(wǎng)：（Metropolitan Area Network ，MAN）又稱區(qū)域網(wǎng)，以光纖為傳輸介質(zhì)，通常覆蓋一座城市或一個(gè)地區(qū)，實(shí)現(xiàn)高速寬帶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。 MAN規(guī)模較LAN大一些，可以看作是把眾多LAN互連的網(wǎng)絡(luò)。 MAN使用與LAN類似的技術(shù)。 MAN支持多種業(yè)務(wù)：語音、數(shù)據(jù)、圖像、多媒體等。 MAN廣泛接入：企業(yè)、家庭、政府機(jī)關(guān)等。 MAN傳輸介質(zhì)：光纖。 3.4 城域網(wǎng)城域網(wǎng)3.4.2 城域網(wǎng)技術(shù)城域網(wǎng)技術(shù) p

13、光纖分布式數(shù)據(jù)接口（光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI） 采用令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制方式主干網(wǎng)使用雙環(huán)結(jié)構(gòu)，具有容錯(cuò)能力以光纖為傳輸介質(zhì)具有動(dòng)態(tài)分配帶寬的能力，能夠支持同步和異步數(shù)據(jù)傳輸3.4 城域網(wǎng)城域網(wǎng)3.4.3 城域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)城域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)p 核心層核心層p 匯聚層匯聚層p 接入層接入層承擔(dān)高速數(shù)據(jù)交換和大容量的業(yè)務(wù)調(diào)度業(yè)務(wù)匯聚和收斂、IP交換處理支持多種接入技術(shù)，將終端用戶接入到網(wǎng)絡(luò)中3.5 無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)3.5.1 無線局域網(wǎng)定義無線局域網(wǎng)定義無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)( (Wireless Local Area Network, WLAN）利用無線通信技術(shù)在一定的局部范圍內(nèi)建立的網(wǎng)絡(luò)，能

14、夠使用戶真正實(shí)現(xiàn)隨時(shí)、隨地、隨意地接入網(wǎng)絡(luò)。 WLAN是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物 傳輸媒介：無線多址信道 WLAN提供傳統(tǒng)有線LAN的功能 3.5 無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)3.5.2 WLAN的主要類型的主要類型p 紅外線局域網(wǎng) 定向光束紅外傳輸技術(shù) 全方位紅外傳輸技術(shù) 漫反射紅外傳輸技術(shù) p 擴(kuò)頻局域網(wǎng) 跳頻通信 直接序列擴(kuò)頻 p 窄帶微波局域網(wǎng) 申請(qǐng)執(zhí)照的窄帶RF 免申請(qǐng)執(zhí)照的窄帶RF 3.5 無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)3.5.3 WLAN的特點(diǎn)的特點(diǎn)（1）優(yōu)勢(shì) 安裝便捷、維護(hù)方便 使用靈活、移動(dòng)簡(jiǎn)單（2）局限性 覆蓋范圍 電池容量 多個(gè)無線局域網(wǎng)之間的干擾 經(jīng)濟(jì)節(jié)約、性價(jià)比高 易于擴(kuò)展、大小自如3.5 無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)3.5.4 WLAN的族協(xié)議的族協(xié)議 3.5 無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)3.5.5 WLAN的組網(wǎng)設(shè)備的組網(wǎng)設(shè)備p 無線網(wǎng)卡p 無線接入點(diǎn)（無線AP）p 無線路由器p 無線天線 3.5 無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)3.5.6 WLAN的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)p 網(wǎng)橋連接型p 無線AP接入型p Hub接入型p 無中心接入型 3.5 無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)3.5.6 WLAN的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)p 網(wǎng)橋連接型 連接兩個(gè)相互獨(dú)立的有線局域網(wǎng)。3.5 無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)3.5.6 WLAN的組網(wǎng)結(jié)