計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò) 完整版課件

1、第4章 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò) 杜煜本章介紹的具體內(nèi)容局域網(wǎng)的特性、標(biāo)準(zhǔn)、以及決定局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)；以太網(wǎng)的產(chǎn)生、種類和發(fā)展；各種高速網(wǎng)絡(luò)的種類及技術(shù)特點(diǎn)；網(wǎng)絡(luò)交換的概念以及交換式以太網(wǎng)；虛擬局域網(wǎng)的概念、特點(diǎn)和劃分方法；無線局域網(wǎng)的特點(diǎn)；局域網(wǎng)的連接設(shè)備及應(yīng)用；九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜2局域網(wǎng)的特點(diǎn) 局域網(wǎng)的主要特點(diǎn)：較小的地域范圍高傳輸速率和低誤碼率面向的用戶比較集中使用多種傳輸介質(zhì)九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜3局域網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu) IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)遵循ISO/OSI參考模型的原則，解決最低兩層（即物理層和數(shù)據(jù)鏈路層）的功能以及與網(wǎng)絡(luò)層的接口服務(wù)、網(wǎng)際互連有關(guān)的高層功能。IEEE 802

2、LAN參考模型與ISO/OSI參考模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系：九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜4IEEE 802 LAN的物理層 IEEE 802局域網(wǎng)參考模型中的物理層：實(shí)現(xiàn)比特流的傳輸與接收，數(shù)據(jù)的同步控制等。IEEE 802規(guī)定了局域網(wǎng)物理層所使用的信號(hào)與編碼、傳輸介質(zhì)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和傳輸速率等規(guī)范。采用基帶信號(hào)傳輸；數(shù)據(jù)的編碼采用曼徹斯特編碼；傳輸介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜和光纜等；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是總線型、樹型、星型和環(huán)型；傳輸速率有10Mbps、16Mbps、100Mbps、1000Mbps。九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜5IEEE 802 LAN的數(shù)據(jù)鏈路層 LAN的數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個(gè)功能子層：邏輯鏈

3、路控制子層（LLC）介質(zhì)訪問控制子層（MAC）LLC子層和MAC子層的功能將數(shù)據(jù)組成幀，并對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行順序控制、差錯(cuò)控制和流量控制，使不可靠的物理鏈路變?yōu)榭煽康逆溌?。LAN可以支持多重訪問，即實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的單播、廣播和多播；劃分LLC和MAC子層的目的九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜6IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)系列802.1 A：網(wǎng)絡(luò)管理和性能測(cè)量； B：概述、體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)互連； 802.2 LLC的功能； 802.3 CSMA/CD 總線網(wǎng)的MAC和物理層的規(guī)范； 802.4 Token Bus令牌總線網(wǎng)的MAC和物理層的規(guī)范； 802.5 Token Ring令牌環(huán)網(wǎng)的MAC和物理層的規(guī)范；九月

4、22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜7九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜8802.6 分布隊(duì)列雙總線DQDB MAN城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)； 802.7 寬帶技術(shù)； 802.8 光纖技術(shù)（光纖分布數(shù)據(jù)接口FDDI）； 802.9 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN； 802.10 局域網(wǎng)安全技術(shù)； 802.11 無線局域網(wǎng)；IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)系列IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜9802.3CSMA/CDMAC物理層802.4令牌總線MAC物理層802.5令牌環(huán)MAC物理層802.6MANMAC物理層802.9語音數(shù)據(jù)綜合ISDN802.11無線局域網(wǎng)802.8光纖技術(shù)802.7寬帶技術(shù)802.2 邏輯鏈

5、路控制LLC802.1B 綜述及體系結(jié)構(gòu)8 0 2.1A管理802.10 局域網(wǎng)安全物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層ISO/OSIIEEE 802決定局域網(wǎng)特征的主要技術(shù) 決定局域網(wǎng)特征的主要技術(shù)：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)傳輸介質(zhì)介質(zhì)訪問控制方法三種技術(shù)決定了傳輸數(shù)據(jù)的類型、網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時(shí)間、吞吐量、利用率以及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等各種網(wǎng)絡(luò)特征。九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜10拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 所有的節(jié)點(diǎn)都通過網(wǎng)絡(luò)適配器直接連接到一條作為公共傳輸介質(zhì)的總線上，總線可以是同軸電纜、雙絞線、或者是使用光纖；總線上任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信息都沿著總線傳輸，而其他節(jié)點(diǎn)都能接收到該信息，但在同一時(shí)間內(nèi)，只允許一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；由于總線作

6、為公共傳輸介質(zhì)為多個(gè)節(jié)點(diǎn)共享，就有可能出現(xiàn)同一時(shí)刻有兩個(gè)或兩個(gè)以上節(jié)點(diǎn)利用總線發(fā)送數(shù)據(jù)的情況，因此會(huì)出現(xiàn)“沖突”；在“共享介質(zhì)”的總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)中，必須解決多個(gè)節(jié)點(diǎn)訪問總線的介質(zhì)訪問控制問題。九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜11總線型局域網(wǎng)中的“沖突” 九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜12拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 所有節(jié)點(diǎn)使用相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)適配器連接到共享的傳輸介質(zhì)上，通過點(diǎn)到點(diǎn)的連接構(gòu)成封閉的環(huán)路。環(huán)路中的數(shù)據(jù)沿著一個(gè)方向繞環(huán)逐節(jié)點(diǎn)傳輸。環(huán)路的維護(hù)和控制一般采用某種分布式控制方法，環(huán)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有相應(yīng)的控制功能。在環(huán)型拓?fù)渲校m然也是多個(gè)節(jié)點(diǎn)共享一條環(huán)通路，但不會(huì)出現(xiàn)沖突。對(duì)于環(huán)型拓?fù)涞木钟?/p>

7、網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)的管理較為復(fù)雜，與總線型局域網(wǎng)相比，可擴(kuò)展性較差。九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜13拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 在星型拓?fù)渲写嬖谝粋€(gè)中心節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過點(diǎn)到點(diǎn)線路與中心節(jié)點(diǎn)連接。在局域網(wǎng)中，由于使用中央設(shè)備的不同，局域網(wǎng)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同。使用集線器連接所有計(jì)算機(jī)時(shí)，是一種具有星型物理連接的總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；使用交換機(jī)時(shí)，是真正的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜14傳輸介質(zhì)與傳輸形式 局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜、光纖、電磁波。局域網(wǎng)的傳輸形式有兩種：基帶傳輸與寬帶傳輸。九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜15介質(zhì)訪問控制方法 介質(zhì)訪問控制方法控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)何時(shí)能夠

8、發(fā)送數(shù)據(jù)。IEEE 802規(guī)定了局域網(wǎng)中最常用的介質(zhì)訪問控制方法：IEEE 802.3載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測(cè)（CSMA/CD）；IEEE 802.5令牌環(huán)（Token Ring）；IEEE 802.4令牌總線（Token Bus）；九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜16CSMA/ CD介質(zhì)訪問控制 總線型LAN中，所有的節(jié)點(diǎn)對(duì)信道的訪問是以多路訪問方式進(jìn)行的。任一節(jié)點(diǎn)都可以將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到總線上，所有連接在信道上的節(jié)點(diǎn)都能檢測(cè)到該幀。當(dāng)目的節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到該數(shù)據(jù)幀的目的地址（MAC地址）為本節(jié)點(diǎn)地址時(shí)，就繼續(xù)接收該幀中包含的數(shù)據(jù)，同時(shí)給源節(jié)點(diǎn)返回一個(gè)響應(yīng)。當(dāng)有兩個(gè)或更多的節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)間都發(fā)送了數(shù)據(jù)，在

9、信道上就造成了幀的重疊，導(dǎo)致沖突出現(xiàn)。為了克服這種沖突，在總線LAN中常采用CSMA/CD協(xié)議，即帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問協(xié)議，它是一種隨機(jī)爭(zhēng)用型的介質(zhì)訪問控制方法。九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜17CSMA/CD協(xié)議的工作過程 CSMA/CD協(xié)議的工作過程通常可以概括為：先聽后發(fā)、邊聽邊發(fā)、沖突停發(fā)、隨機(jī)重發(fā)。九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜18CSMA/CD協(xié)議的特點(diǎn)在采用CSMA/CD協(xié)議的總線LAN中，各節(jié)點(diǎn)通過競(jìng)爭(zhēng)的方法強(qiáng)占對(duì)媒體的訪問權(quán)利，出現(xiàn)沖突后，必須延遲重發(fā)。因此，節(jié)點(diǎn)從準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)到成功發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間是不能確定的，它不適合傳輸對(duì)時(shí)延要求較高的實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、網(wǎng)絡(luò)維

10、護(hù)方便、增刪節(jié)點(diǎn)容易，網(wǎng)絡(luò)在輕負(fù)載（節(jié)點(diǎn)數(shù)較少）的情況下效率較高。但是隨著網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加，傳遞信息量增大，即在重負(fù)載時(shí)，沖突概率增加，總線LAN的性能就會(huì)明顯下降。 九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜19令牌環(huán)（Token Ring） 在令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制方法中，使用了一個(gè)沿著環(huán)路循環(huán)的令牌。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)只有截獲令牌時(shí)才能發(fā)送數(shù)據(jù)，沒有獲取令牌的節(jié)點(diǎn)不能發(fā)送數(shù)據(jù)，因此，使用令牌環(huán)的LAN中不會(huì)產(chǎn)生沖突。九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜20Token Ring的特點(diǎn)由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)不是隨機(jī)的爭(zhēng)用信道，不會(huì)出現(xiàn)沖突，因此稱它是一種確定型的介質(zhì)訪問控制方法，而且每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的延遲時(shí)間可以確定。在輕負(fù)

11、載時(shí)，由于存在等待令牌的時(shí)間，效率較低。在重負(fù)載時(shí)，對(duì)各節(jié)點(diǎn)公平，且效率高。采用令牌環(huán)的局域網(wǎng)還可以對(duì)各節(jié)點(diǎn)設(shè)置不同的優(yōu)先級(jí)，具有高優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)可以先發(fā)送數(shù)據(jù)，比如某個(gè)節(jié)點(diǎn)需要傳輸實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)，就可以申請(qǐng)高優(yōu)先級(jí)。九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜21令牌總線（Token Bus）令牌總線訪問控制是在物理總線上建立一個(gè)邏輯環(huán)。從物理連接上看，它是總線結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)，但邏輯上，它是環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。連接到總線上的所有節(jié)點(diǎn)組成了一個(gè)邏輯環(huán)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)被賦予一個(gè)順序的邏輯位置。和令牌環(huán)一樣，節(jié)點(diǎn)只有取得令牌才能發(fā)送幀，令牌在邏輯環(huán)上依次傳遞。在正常運(yùn)行時(shí)，當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送完數(shù)據(jù)后，就要將令牌傳送給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。九月

12、 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜22Token Bus的特點(diǎn)令牌總線適用于重負(fù)載的網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)發(fā)送的延遲時(shí)間確定，適合實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。網(wǎng)絡(luò)管理較為復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)必須有初始化的功能，以生成一個(gè)順序訪問的次序。令牌總線訪問控制的復(fù)雜性高：網(wǎng)絡(luò)中的令牌丟失，出現(xiàn)多個(gè)令牌、將新節(jié)點(diǎn)加入到環(huán)中，從環(huán)中刪除不工作的節(jié)點(diǎn)等。九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜23以太網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展 以太網(wǎng)的起源:ALOHA無線電系統(tǒng)(1968-1972)Xerox 創(chuàng)建第一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的以太網(wǎng)(1972-1977)DEC、Intel和Xerox將以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化(1979-1983)IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)問世（1982年）,10BASE-5

13、出現(xiàn)；10BASE-T結(jié)構(gòu)化布線的歷史(1986-1990)交換式和全雙工制以太網(wǎng)的出現(xiàn)(1990-1994)快速以太網(wǎng)的出現(xiàn)(1992-1995)千兆網(wǎng)的出現(xiàn)(1996至今)九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜24IEEE 802.3的四種規(guī)范 九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜25數(shù)據(jù)率（Mbps）基帶信號(hào)段最大長(zhǎng)度（百米）10 Base-510Base5分插頭 :插入電纜收發(fā)器 : 發(fā)送/接收, 沖突檢測(cè), 電氣隔離，超長(zhǎng)控制;AUI : 連接件單元接口；終接器；九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜26 粗纜vampire tapBNC端子收發(fā)器AUI 電纜NIC最大段長(zhǎng)度 500米每段最多站點(diǎn)數(shù) 10

14、0兩站點(diǎn)間最小距離 2.5米網(wǎng)絡(luò)最大跨度 2.8公里 10Mbps以太網(wǎng)的中繼規(guī)則 大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)中都有對(duì)連接網(wǎng)段的轉(zhuǎn)發(fā)器（集線器）數(shù)目的限制。在10Mbps的以太網(wǎng)中，使用5-4-3-2-1的規(guī)則：總共允許有5個(gè)網(wǎng)段（每個(gè)網(wǎng)段500米）；在信道上只允許連接4個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器；可以有3個(gè)網(wǎng)段連接客戶機(jī)；額外2個(gè)不能連接客戶機(jī)的網(wǎng)段用于將網(wǎng)絡(luò)延伸到其他位置；以上組成1個(gè)大型的沖突域，最大站數(shù)1024個(gè)，全網(wǎng)直徑2500米；再增加網(wǎng)段或轉(zhuǎn)發(fā)器會(huì)導(dǎo)致定時(shí)問題，影響以太網(wǎng)的沖突檢測(cè)；九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜27九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜2810Base2九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜29細(xì)纜BNC 接頭

15、NIC段最大長(zhǎng)度 185m每段最多站點(diǎn)數(shù) 30兩站點(diǎn)間最短距離 0.5 m10BaseT集線器的作用相當(dāng)于一個(gè)多端口的中繼器（轉(zhuǎn)發(fā)器），數(shù)據(jù)從集線器的一個(gè)端口進(jìn)入后，集線器會(huì)將這些數(shù)據(jù)從其他所有端口廣播出去（擴(kuò)充信號(hào)傳輸距離。將信號(hào)放大并整形后再轉(zhuǎn)發(fā)，消除信號(hào)傳輸?shù)氖д婧退p）。九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜30NIC最大長(zhǎng)度 100m高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)背景工作站的處理能力增強(qiáng)88年處理器速度10MBPS，95年150MBPS、2000年1000MBPS；各種應(yīng)用的功能越來越強(qiáng)多媒體、視頻會(huì)議、虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD等；異步應(yīng)用要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有較大的帶寬，同步應(yīng)用要求實(shí)時(shí)的傳送數(shù)據(jù)；要求高的

16、數(shù)據(jù)帶寬、網(wǎng)絡(luò)延遲短、可靠性高；服務(wù)器的集中化提供服務(wù)器的集群，便于管理，提高安全性；文件的大小日益增加要求更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬；網(wǎng)絡(luò)用戶和工作站數(shù)目的日益增加九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜31克服傳統(tǒng)以太網(wǎng)的問題傳統(tǒng)以太網(wǎng)中的一些問題傳統(tǒng)以太網(wǎng)使用共享介質(zhì)，雖然總線帶寬為10Mbps，但網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)增多時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷加重，沖突和重發(fā)增加，網(wǎng)絡(luò)效率下降、傳輸延時(shí)增加，造成總線帶寬為3040%；服務(wù)器端使用16位網(wǎng)卡（速率10MBPS），使得服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)輸入/輸出成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的瓶頸；九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜32九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜33解決方案升級(jí)到高速網(wǎng)絡(luò)，如100BASE-T(快速以太網(wǎng)

17、)、 FDDI 、1000BASE-T(千兆位以太網(wǎng))、ATM；發(fā)揮現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用網(wǎng)絡(luò)分段、優(yōu)化服務(wù)器、增加路由器，提高子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)性能；使用局域網(wǎng)交換機(jī)，將“共享介質(zhì)局域網(wǎng)”改為“交換式局域網(wǎng)”；快速以太網(wǎng)（Fast Ethernet）100BASE-T快速以太網(wǎng)，是標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的100Mbps版本。100BASE-T的標(biāo)準(zhǔn)為802.3u，作為802.3的補(bǔ)充；100BASE-T MAC的速度相當(dāng)于10倍的BASE-T的MAC；與10BASE-T相同，100BASE-T要求有中央集線器的星型布線結(jié)構(gòu)；Fast Ethernet的協(xié)議結(jié)構(gòu) ：九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜34100Base-T

18、的四種標(biāo)準(zhǔn) 100Base-TX支持2對(duì)五類非屏蔽雙絞線（UTP）或2對(duì)一類屏蔽雙絞線（STP）。其中1對(duì)用于發(fā)送，另1對(duì)用于接收，因此100Base-TX可以全雙工方式工作，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)以100Mbps的速率發(fā)送與接收數(shù)據(jù)。使用五類UTP的最大距離為100米。100Base-T4支持4對(duì)三類非屏蔽雙絞線UTP，其中有3對(duì)用于數(shù)據(jù)傳輸，1對(duì)用于沖突檢測(cè)。100Base-T2支持2對(duì)三類非屏蔽雙絞線UTP。100Base-FX支持2芯的多?；騿文９饫w。100Base-FX主要是用作高速主干網(wǎng)，從節(jié)點(diǎn)到集線器HUB的距離可以達(dá)到450米。九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜35快速以太網(wǎng)的應(yīng)用 采用

19、快速以太網(wǎng)集線器作為中央設(shè)備（100Base-TX集線器），使用非屏蔽5類雙絞線以星型連接的方式連接以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)（工作站和服務(wù)器），以及連接另一個(gè)快速以太網(wǎng)集線器和10Base-T的共享集線器。九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜36100BASE-T快速以太網(wǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：具有較高的性能，適合網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)多或者對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬要求較高的應(yīng)用環(huán)境；基于以太網(wǎng)的技術(shù)，與現(xiàn)有10BASE-T的兼容可以容易的移植到高速網(wǎng)絡(luò)上；最大地利用了已有的設(shè)備、電纜布線和網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)；眾多的廠商支持；缺點(diǎn)：仍然是一種共享式以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，采用CSMA/CD作為介質(zhì)存取方式，網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)增加時(shí)，網(wǎng)絡(luò)性能會(huì)下降；CSMA/CD方式使得網(wǎng)絡(luò)延

20、時(shí)變化較大，不適合實(shí)時(shí)性應(yīng)用；速率較高，中繼器間距較小，100BASE-TX不適合做主干；九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜37千兆位以太網(wǎng)（Gigabit Ethernet） 千兆位以太網(wǎng)產(chǎn)生的背景；千兆位以太網(wǎng)同樣保留著傳統(tǒng)的100Base-T的所有特征。Gigabit Ethernet標(biāo)準(zhǔn)的工作是從1995年開始的，1995年11月 IEEE 802.3委員會(huì)成立了高速網(wǎng)研究組；1996年8月成立了802.3z工作組，主要研究使用光纖與短距離屏蔽雙絞線的Gigabit Ethernet物理層標(biāo)準(zhǔn)；1997年初成立了802.3ab工作組，主要研究使用長(zhǎng)距離光纖與非屏蔽雙絞線的Gigabit E

21、thernet物理層標(biāo)準(zhǔn)。 九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜38Gigabit Ethernet物理層標(biāo)準(zhǔn)一1000Base-SX使用短波長(zhǎng)激光作為信號(hào)源的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)技術(shù)，配置波長(zhǎng)為770-860nm（一般為850nm）的激光傳輸器，只能支持多模光纖。1000Base-SX所使用的光纖規(guī)格有兩種：62.5微米多模光纖使用62.5微米多模光纖在全雙工方式下的最長(zhǎng)傳輸距離為275米；50微米多模光纖使用50微米多模光纖，全雙工方式下最長(zhǎng)有效距離為550米。九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜39Gigabit Ethernet物理層標(biāo)準(zhǔn)二1000Base-LX1000Base-LX使用長(zhǎng)波長(zhǎng)激光作為信號(hào)源的

22、網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)技術(shù)，配置波長(zhǎng)為1270-1355nm（一般為1300nm）的激光傳輸器，既可以驅(qū)動(dòng)多模光纖，也可以驅(qū)動(dòng)單模光纖。1000Base-LX所使用的光纖規(guī)格為：62.5微米多模光纖、50微米多模光纖、9微米單模光纖。使用多模光纖時(shí)，在全雙工方式下，最長(zhǎng)傳輸距離可以達(dá)到550米；使用單模光纖時(shí)，全雙工方式下的最長(zhǎng)有效距離為3000米。九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜40Gigabit Ethernet物理層標(biāo)準(zhǔn)三1000Base-CX1000Base-CX是使用銅纜作為網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的兩種千兆以太網(wǎng)技術(shù)之一。1000Base-CX使用了一種特殊規(guī)格的高質(zhì)量平衡屏蔽雙絞線，最長(zhǎng)有效距離為25米，使用9

23、芯D型連接器連接電纜。1000Base-T1000BaseT使用5類UTP作為網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的千兆以太網(wǎng)技術(shù)，最長(zhǎng)有效距離與100Base-TX一樣可以達(dá)到100米。采用這種技術(shù)可以在原有的快速以太網(wǎng)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)從100Mbps到1000Mbps的平滑升級(jí)。九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜41交換式以太網(wǎng)（Switching Ethernet） 共享式以太網(wǎng)采用了以共享集線器為中心的星型連接方式，但其實(shí)際上是總線型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的沖突就會(huì)大大增加，而數(shù)據(jù)經(jīng)過多次重發(fā)后，延時(shí)也相當(dāng)大，造成網(wǎng)絡(luò)整體性能下降。在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)較多時(shí)，以太網(wǎng)的帶寬使用效率只有30%40%。 九月 22計(jì)

24、算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜42交換式以太網(wǎng)交換式以太網(wǎng)采用交換機(jī)作為中央設(shè)備的以太網(wǎng)成為交換式以太網(wǎng)；交換機(jī)提供了多個(gè)通道，允許多個(gè)用戶之間同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸 ；九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜43交換式以太網(wǎng)的應(yīng)用九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜44交換式以太網(wǎng)的工作原理 交換機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)是以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)的MAC地址為基礎(chǔ)的。交換機(jī)會(huì)監(jiān)測(cè)發(fā)送到每個(gè)端口的數(shù)據(jù)幀，通過數(shù)據(jù)幀中的有關(guān)信息（源節(jié)點(diǎn)的MAC地址、目的節(jié)點(diǎn)的MAC地址），就會(huì)得到與每個(gè)端口所連接的節(jié)點(diǎn)MAC地址，并在交換機(jī)的內(nèi)部建立一個(gè)“端口-MAC地址”映射表。建立映射表后，當(dāng)某個(gè)端口接收到數(shù)據(jù)幀后，交換機(jī)會(huì)讀取出該幀中的目的節(jié)點(diǎn)MAC地址，

25、并通過“端口-MAC地址”的對(duì)照關(guān)系，迅速的將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的端口。 以太網(wǎng)交換機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)方式分為三類 ；九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜45交換機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)方式一直接交換方式(Cut-Through)不接收完整個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)的幀，只收到幀中最前面的源地址和目的地址即可；根據(jù)目的地址找到相應(yīng)的交換機(jī)端口，并將該幀發(fā)送到該端口；特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：速度快、延時(shí)??；缺點(diǎn)：在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)不進(jìn)行錯(cuò)誤校驗(yàn)，可靠性相對(duì)低；另外，不能對(duì)不同速率的端口轉(zhuǎn)發(fā)，100到10Mbps時(shí)就需要緩沖幀。九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜46交換機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)方式二存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式(Store-and-Forward)與直接交換方式類

26、似，不同處在于要把信息幀全部接收到內(nèi)部緩沖區(qū)中，并對(duì)信息幀進(jìn)行校驗(yàn)，一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤就通知源發(fā)送站重新發(fā)送幀；特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：可靠性高，能支持不同速率端口之間的轉(zhuǎn)發(fā)；缺點(diǎn)：延遲時(shí)間大；交換機(jī)內(nèi)的緩沖存儲(chǔ)器有限，當(dāng)負(fù)載較重時(shí)，易造成幀的丟失；九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜47交換機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)方式三改進(jìn)的直接交換方式將前兩者結(jié)合起來，在收到幀的前64字節(jié)后，判斷幀的幀頭字段是否正確；特點(diǎn)：對(duì)于短的幀，交換延遲時(shí)間與直接交換方式相同；對(duì)于長(zhǎng)的幀，交換延遲時(shí)間減少；九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜48交換式以太網(wǎng)的特點(diǎn) 交換式以太網(wǎng)保留了現(xiàn)有以太網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，而不必把現(xiàn)有的設(shè)備淘汰掉。以太網(wǎng)交換機(jī)可以與現(xiàn)有的

27、以太網(wǎng)集線器相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)各類廣泛的應(yīng)用。交換機(jī)可以用來將超載的網(wǎng)絡(luò)分段，或者通過交換機(jī)的高速端口建立服務(wù)器群或者網(wǎng)絡(luò)的主干，所有這些應(yīng)用都維持現(xiàn)有的設(shè)備不變。九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜49九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜50以太網(wǎng)交換技術(shù)是一種基于以太網(wǎng)的技術(shù)，對(duì)用戶有較好的熟悉度，易學(xué)易用。使用以太網(wǎng)交換機(jī)，可以支持虛擬局域網(wǎng)應(yīng)用，使網(wǎng)絡(luò)的管理更加靈活。交換式以太網(wǎng)可以使用各種傳輸介質(zhì)，支持三類/五類UTP、光纜以及同軸電纜，尤其是使用光纜，可以使交換式以太網(wǎng)作為網(wǎng)絡(luò)的主干。交換式以太網(wǎng)的特點(diǎn)光纖分布式接口FDDIFDDI特點(diǎn)：以光纖作為傳輸介質(zhì)的高速主干網(wǎng)；基于共享介質(zhì)原理，是令牌環(huán)體系

28、結(jié)構(gòu)的拓展；使用基于IEEE 802.5的單令牌的環(huán)型網(wǎng)介質(zhì)訪問協(xié)議；數(shù)據(jù)傳輸速率為100Mbps，可支持1000個(gè)物理連接，環(huán)路的長(zhǎng)度為100KM；采用雙環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可增加網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)能力，提高了可靠性；可以使用多?；騿文９饫w采用單模光纖時(shí)，兩節(jié)點(diǎn)之間距離可超過20km，全網(wǎng)光纖總長(zhǎng)可以達(dá)到數(shù)千公里。 九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜51FDDI環(huán)路由器路由器環(huán)網(wǎng)總線網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)VLAN什么是虛擬局域網(wǎng)（VLAN）通過路由和交換設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)的物理拓樸結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上建立一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)，以使得網(wǎng)絡(luò)中任意幾個(gè)局域網(wǎng)網(wǎng)段或（和）節(jié)點(diǎn)能夠組合成一個(gè)邏輯上的局域網(wǎng)。 建立在局域網(wǎng)交換機(jī)上，以軟件方式實(shí)現(xiàn)邏輯工作組的

29、劃分與管理，邏輯工作組的節(jié)點(diǎn)組成不受物理位置的限制；同一邏輯分組的成員可以分布在相同的物理網(wǎng)段上，也可以分布在不同的網(wǎng)絡(luò)上；九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜52九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜53組建VLAN的原則 在網(wǎng)絡(luò)中盡量使用同一廠家的交換機(jī)，而且在能用交換機(jī)的地方盡量使用交換機(jī)；使用交換機(jī)組建一個(gè)范圍盡可能大的交換鏈路，并且讓盡可能多的計(jì)算機(jī)直接連接到交換機(jī)上；層次化地將交換機(jī)與交換機(jī)相連，要避免使用傳統(tǒng)的路由器，以保持整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的連通性。根據(jù)應(yīng)用的需要，使用軟件劃分出若干個(gè)VLAN。每個(gè)VLAN上的所有計(jì)算機(jī)不論其所在的物理位置如何，都處在一個(gè)邏輯網(wǎng)中。VLAN之間可以互通，也可以不相通。

30、若要實(shí)現(xiàn)其中的某些VLAN能夠互通，則使用一臺(tái)中央路由器（或者路由交換機(jī)），將這些VLAN互連起來，從而形成一個(gè)完整的VLAN。九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜54VLAN網(wǎng)絡(luò)管理軟件 VLAN網(wǎng)絡(luò)管理軟件是構(gòu)成VLAN的基礎(chǔ)，通過運(yùn)行在交換式局域網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)管理程序，來建立、配置、修改或刪除整個(gè)VLAN。VLAN管理軟件應(yīng)具備以下的主要功能： 地址過濾能力 虛擬連網(wǎng)能力 廣播功能 封裝 九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜55VLAN的劃分方法 基于交換機(jī)端口的虛擬局域網(wǎng)基于交換機(jī)端口的虛擬局域網(wǎng)無法自動(dòng)解決節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)、增加和變更問題。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)從一個(gè)端口移動(dòng)到另一個(gè)端口時(shí)，網(wǎng)絡(luò)管理者必須對(duì)虛擬局域

31、網(wǎng)成員進(jìn)行重新配置。 九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜56VLAN中使用集線器當(dāng)交換機(jī)端口連接的是一個(gè)集線器時(shí)，由于集線器所支持的是一個(gè)共享介質(zhì)的多用戶網(wǎng)絡(luò)，因此，按交換機(jī)端口號(hào)的劃分方案只能將連接到集線器的所有用戶劃分到同一個(gè)VLAN中；九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜57基于MAC地址的虛擬局域網(wǎng) 優(yōu)點(diǎn)：允許節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到網(wǎng)絡(luò)其它物理網(wǎng)段；可以解決基于端口的VLAN所不能解決的問題，將一個(gè)集線器連接區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)劃分到不同的VLAN中。缺點(diǎn)：需要對(duì)大量的毫無規(guī)律的MAC地址進(jìn)行操作；九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜58九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜59基于網(wǎng)絡(luò)層地址的虛擬局域網(wǎng) 使用節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)層地址來

32、配置虛擬局域網(wǎng)，要求交換機(jī)能夠處理網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)；有利于組成基于服務(wù)或應(yīng)用的虛擬局域網(wǎng)；用戶可以隨意移動(dòng)節(jié)點(diǎn)而無需重新配置網(wǎng)絡(luò)地址；一個(gè)虛擬局域網(wǎng)可以擴(kuò)展到多個(gè)交換機(jī)的端口上，甚至一個(gè)端口能對(duì)應(yīng)于多個(gè)虛擬局域網(wǎng)。由于檢查網(wǎng)絡(luò)層地址比檢查MAC地址的延遲要大，因此，這種方法影響了交換機(jī)的交換時(shí)間以及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能；九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜60VLAN的其他劃分方法 基于IP組播的虛擬局域網(wǎng)使用IP廣播組動(dòng)態(tài)的建立VLAN；基于策略的虛擬局域網(wǎng)可以同時(shí)使用不同劃分VLAN的方法來建立一個(gè)虛擬局域網(wǎng)；九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜61VLAN的優(yōu)點(diǎn) 控制網(wǎng)絡(luò)的廣播風(fēng)暴；確保網(wǎng)絡(luò)的安全性；簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)

33、管理；九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜62無線局域網(wǎng) 無線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11 九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜63無線局域網(wǎng)的特點(diǎn) 傳輸方式 無線電波與紅外線；無線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 無中心拓?fù)浜陀兄行耐負(fù)?；九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜64無線局域網(wǎng)的組建 無線網(wǎng)絡(luò)器件 無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)卡 ；無線網(wǎng)絡(luò)HUB；無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)橋。無線局域網(wǎng)的組建形式 全無線網(wǎng) ；無線節(jié)點(diǎn)接入有線網(wǎng) ；兩個(gè)有線網(wǎng)通過無線方式相連 。九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜65局域網(wǎng)連接設(shè)備與應(yīng)用 網(wǎng)絡(luò)適配器（網(wǎng)卡）的分類按照支持的計(jì)算機(jī)的種類分標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)卡；PCMCIA網(wǎng)卡；按照網(wǎng)卡的速率10Mbps網(wǎng)卡；10/100Mbp

34、s；1000Mbps；按照網(wǎng)卡支持的傳輸介質(zhì)粗纜網(wǎng)卡；細(xì)纜網(wǎng)卡；雙絞線網(wǎng)卡；光纖網(wǎng)卡；按照網(wǎng)卡支持的總線類型：ISA、EISA、PCI；九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜66中繼器 中繼器（Repeater），又被稱為轉(zhuǎn)發(fā)器，它是局域網(wǎng)連接中最簡(jiǎn)單的設(shè)備，它的作用是將因傳輸而衰減的信號(hào)進(jìn)行放大、整形和轉(zhuǎn)發(fā)，從而擴(kuò)展了局域網(wǎng)的距離。 使用中繼器連接局域網(wǎng)時(shí)，要注意以太網(wǎng)的5-4-3中繼規(guī)則；九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜67集線器 集線器（HUB）是帶有多個(gè)端口的中繼器（轉(zhuǎn)發(fā)器），也是一個(gè)工作在OSI模型中的物理層設(shè)備。按集線器端口連接介質(zhì)的不同，集線器可連接同軸電纜、雙絞線和光纖。許多集線器上除了

35、帶有RJ-45接口外，還帶有一個(gè)AUI粗纜接口和(或)一個(gè)BNC細(xì)纜接口，以實(shí)現(xiàn)不同介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的連接。 九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜68集線器細(xì)纜/UTP10Base2 - 細(xì)纜Ethernet10Base5 粗纜Ethernet10BaseT-雙絞線服務(wù)器集線器粗纜/細(xì)纜集線器的分類與應(yīng)用 獨(dú)立式集線器(Standalone HUB) 獨(dú)立式集線器是最簡(jiǎn)單的一種集線器，帶有多個(gè)（8個(gè)、12個(gè)、16個(gè)或24個(gè)）RJ-45端口；九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜70集線器的級(jí)聯(lián) 使用雙絞線通過集線器的RJ-45端口實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)；九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜71集線器進(jìn)行級(jí)聯(lián) 使用同軸電纜或光纖，通過集線器提供的向上連接端口實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián) ；九月 22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 杜煜72可堆疊式集線器(Stackable HUB) 堆疊式集線器帶有一個(gè)堆疊端口，每臺(tái)堆疊式集線器通過堆疊端口，使用一條高速鏈路實(shí)現(xiàn)集線器之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。這條高速鏈路是用一根特殊的電纜將兩臺(tái)集線器的內(nèi)部總線相連接，因此，這種連接在速