《局域網(wǎng)技術(shù)》課件

局域網(wǎng)技術(shù)本課程將涵蓋局域網(wǎng)技術(shù)的方方面面，包括各種標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議、轉(zhuǎn)換技術(shù)，以及安全保障和無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)的演變。我們將共同探索網(wǎng)絡(luò)世界！概述局域網(wǎng)是一種基于共享傳輸介質(zhì)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，通常在同一建筑物或距離相鄰的幾棟建筑之間建立。它允許用戶共享資源和數(shù)據(jù)，提高了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的效率和可靠性。我們將了解局域網(wǎng)的基本原理和益處。發(fā)展歷程1970s局域網(wǎng)第一次被使用。它們是由很多小型計(jì)算機(jī)和分時(shí)系統(tǒng)組成的傳輸介質(zhì)。1980s以太網(wǎng)和令牌環(huán)，逐漸成為主流的局域網(wǎng)技術(shù)。1990s由于互聯(lián)網(wǎng)的普及，局域網(wǎng)開(kāi)始采用TCP/IP協(xié)議。2000s無(wú)線局域網(wǎng)開(kāi)始自主演化，并優(yōu)化了802.11協(xié)議，從而讓無(wú)線網(wǎng)絡(luò)成為一個(gè)快速高效運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及優(yōu)缺點(diǎn)1總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)的總線上單向傳輸，易于建設(shè)和維護(hù)；但若總線故障，全網(wǎng)都將癱瘓。2星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所有計(jì)算機(jī)都連接到中心設(shè)備（如交換機(jī)）；易于擴(kuò)容和檢修；缺點(diǎn)是中心設(shè)備成了單點(diǎn)易掛掉、全網(wǎng)將失聯(lián)。3環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)依次從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)計(jì)算機(jī)都有機(jī)會(huì)傳輸數(shù)據(jù)；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，當(dāng)環(huán)上有節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)都會(huì)受到影響。局域網(wǎng)的基本要素及功能傳輸媒介傳輸媒介可以是雙絞線、同軸電纜或光纖等。各種媒介都有各自的特點(diǎn)和適應(yīng)范圍。中心設(shè)備如交換機(jī)等，可使多臺(tái)計(jì)算機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換、路由選擇和流量控制。路由器可連接不同的物理或邏輯子網(wǎng)，自動(dòng)決定數(shù)據(jù)的傳輸路徑，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖顑?yōu)效率。防火墻用于保障數(shù)據(jù)的安全性和保密性，可防范網(wǎng)絡(luò)入侵、病毒攻擊和信息泄露。常見(jiàn)的局域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)定義了局域網(wǎng)所使用的傳輸媒介、中心設(shè)備和通信協(xié)議等。常見(jiàn)的局域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有如下幾種：以太網(wǎng)（Ethernet）令牌環(huán)（TokenRing）FDDIATMCDDI快速以太網(wǎng)（FastEthernet）GigabitEthernet萬(wàn)兆以太網(wǎng)以太網(wǎng)技術(shù)及其演化歷程以太網(wǎng)是一種最早的局域網(wǎng)傳輸技術(shù)。它的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：以太網(wǎng)I（EthernetI）以太網(wǎng)II（EthernetII）快速以太網(wǎng)（FastEthernet）GigabitEthernet（千兆以太網(wǎng)）10GbE40GbE100GbE以太網(wǎng)的常用傳輸介質(zhì)雙絞線利用互相纏絞的兩根導(dǎo)線互相電磁耦合，傳輸速率低。同軸電纜利用中心導(dǎo)體、環(huán)繞其周圍的屏蔽體和屏蔽體外的絕緣體等各種部件實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。光纖可實(shí)現(xiàn)非常高速的數(shù)據(jù)傳輸，而且噪音、干擾非常小，但成本較高。以太網(wǎng)交換機(jī)技術(shù)及特點(diǎn)交換機(jī)結(jié)構(gòu)交換機(jī)的結(jié)構(gòu)主要分為4種，即背板式、堆疊式、分布式和Modular結(jié)構(gòu)。交換機(jī)操作交換機(jī)重要的操作包括學(xué)習(xí)、轉(zhuǎn)發(fā)、過(guò)濾和安全特性。交換機(jī)還提供了預(yù)留帶寬、虛擬局域網(wǎng)（VLAN）和鏈路聚合等特性。交換機(jī)管理交換機(jī)管理包括基于GUI的管理和CLI的管理。GUI管理包括CiscoSDM，CLI管理包括CiscoIOS基礎(chǔ)配置。VLAN技術(shù)的原理和應(yīng)用VLAN（VirtualLAN）是一種虛擬化的局域網(wǎng)技術(shù)。它基于MAC地址、協(xié)議類型和網(wǎng)絡(luò)層信息，將局域網(wǎng)通信分割成多個(gè)邏輯子網(wǎng)。相互獨(dú)立的邏輯子網(wǎng)可以互相通信，從而實(shí)現(xiàn)純軟件的網(wǎng)絡(luò)分割。局域網(wǎng)的安全保障技術(shù)1身份認(rèn)證一種授予用戶使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的權(quán)限途徑，通常使用的身份驗(yàn)證方式包括口令、刷卡和生物技術(shù)等。2訪問(wèn)控制使用攻擊者的IP地址、計(jì)算機(jī)名或各種協(xié)議類型等因素，以限制對(duì)計(jì)算機(jī)資源或網(wǎng)絡(luò)資源的獲取而實(shí)現(xiàn)保障和管理資源的措施。3加密技術(shù)加密技術(shù)是保護(hù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)不被非法使用和侵犯的核心技術(shù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本協(xié)議協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)之間通信的規(guī)則和方式。網(wǎng)絡(luò)通信的協(xié)議有許多種，常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包括：TCP/IP協(xié)議HTTP協(xié)議DNS協(xié)議FTP協(xié)議SMTP協(xié)議IP地址和子網(wǎng)掩碼IP地址IP地址是指互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址，是互聯(lián)網(wǎng)上設(shè)備的唯一標(biāo)識(shí)。IPv4地址由四個(gè)8位字段組成，如。子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼是用于指示一個(gè)IP地址中網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址的二進(jìn)制位數(shù)。子網(wǎng)掩碼定義了同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的地址范圍。TCP/IP協(xié)議及其層次結(jié)構(gòu)TCP/IP協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)上主機(jī)之間進(jìn)行通信的協(xié)議。它有四層結(jié)構(gòu)，分別是網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)際層、傳輸層和應(yīng)用層。每一層的協(xié)議都有特定的功能，在互聯(lián)網(wǎng)上的通信中，都有各自的角色。DHCP協(xié)議的工作原理DHCP（DynamicHostConfigurationProtocol）是一種動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議。它使得局域網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)可以自動(dòng)獲取IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)和DNS服務(wù)器等參數(shù)。DHCP協(xié)議的工作原理如下：認(rèn)證：DHCP客戶端發(fā)送廣播向局域網(wǎng)上的所有DHCP服務(wù)器發(fā)送一個(gè)DHCP發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包。提供IP地址：DHCP服務(wù)器向客戶端發(fā)送一個(gè)DHCP提供數(shù)據(jù)包，包含提供的IP地址、子網(wǎng)掩碼和租期等信息。分配IP地址：客戶端回答提供數(shù)據(jù)包，去往DHCP服務(wù)器請(qǐng)求IP地址租約，若獲得回復(fù)即被分配到一個(gè)IP地址。更新IP地址：在租期到期前，客戶端可以向DHCP服務(wù)器更新分配的IP地址租期。DNS解析原理及應(yīng)用DNS（DomainNameSystem）系統(tǒng)用于將域名轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的IP地址。DNS解析的過(guò)程如下：當(dāng)用戶在瀏覽器中輸入網(wǎng)址時(shí)，瀏覽器首先向本地DNS服務(wù)器發(fā)送一條DNS解析請(qǐng)求。如果本地DNS服務(wù)器可以解析該域名，它將返回IP地址給瀏覽器；否則它會(huì)向上一級(jí)域名服務(wù)器繼續(xù)發(fā)出解析請(qǐng)求。如果上一級(jí)域名服務(wù)器無(wú)法解析該域名，它將繼續(xù)向上查詢，一直到指定的根域名服務(wù)器為止。DNS服務(wù)器的根域名服務(wù)器會(huì)返回域名的授權(quán)機(jī)構(gòu)，授權(quán)機(jī)構(gòu)在逐級(jí)返回DNS的緩存，直到本地DNS服務(wù)器項(xiàng)告訴瀏覽器該域名所對(duì)應(yīng)的IP地址為止。網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）是在局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)之間使用的過(guò)渡性技術(shù)。它的主要功能是通過(guò)一個(gè)公有IP地址、共享給多個(gè)內(nèi)部主機(jī)使用的私有IP地址，來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬的互聯(lián)網(wǎng)，使內(nèi)部主機(jī)可以通過(guò)這個(gè)公有IP地址訪問(wèn)外部互聯(lián)網(wǎng)。路由器技術(shù)及選型原則路由器結(jié)構(gòu)路由器包括輸入/輸出接口、中央處理單元、總線和存儲(chǔ)器等部件。它具有路由選擇、分組交換、擁塞控制和流量控制等功能。路由器協(xié)議路由器協(xié)議在路由器之間傳送路由信息，使得路由器可以互相交換信息。常用的路由器協(xié)議有RIP、OSPF和BGP等。選型原則路由器應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、操作需求、處理速度、通信能力和IT管理能力等因素進(jìn)行選型。無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)及其演變無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN），也稱作Wi-Fi，它是無(wú)線通信技術(shù)中的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)之一。它可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備無(wú)線連接，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。WLAN的工作模式和架構(gòu)1點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間建立一個(gè)直接的連接。2AP模式采用AP無(wú)線接入點(diǎn)實(shí)現(xiàn)多臺(tái)計(jì)算機(jī)連接，增加了穿透性和可擴(kuò)展性。3Ad-Hoc模式任意兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，這種模式比較容易實(shí)現(xiàn)傳輸，但可控性不如其他兩種模式。Wi-Fi技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用趨勢(shì)1IEEE802.11IEEE802.11是WLAN的標(biāo)準(zhǔn)，它經(jīng)歷了各種