計(jì)算機(jī)組網(wǎng)技術(shù) 課件 項(xiàng)目3 局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)

項(xiàng)目三

局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)任務(wù)1局域網(wǎng)簡介任務(wù)2局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)任務(wù)3局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)4擴(kuò)展的局域網(wǎng)任務(wù)5無線局域網(wǎng)任務(wù)1局域網(wǎng)簡介任務(wù)引入小東學(xué)校機(jī)房一個(gè)屋子電腦組成一個(gè)局域網(wǎng)，宿舍幾臺(tái)筆記本也組成了局域網(wǎng)，老師不同的辦公室之間也可以組成局域網(wǎng)，那么常見的局域網(wǎng)有哪些？局域網(wǎng)的基本組成及技術(shù)特點(diǎn)都是什么呢？知識(shí)準(zhǔn)備一、局域網(wǎng)的基本組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由通信電纜或無線電波連接的計(jì)算機(jī)、打印設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和計(jì)算機(jī)軟件的集合。根據(jù)其距離和復(fù)雜性，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分成3類：局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，簡稱LAN）是一組計(jì)算機(jī)和其他硬件設(shè)備，在物理地址上彼此相隔不遠(yuǎn)，以允許用戶以相互通信和共享諸如打印機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備之類的計(jì)算資源的方式互聯(lián)在一起的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。局域網(wǎng)提供了物理距離幾千米以內(nèi)網(wǎng)站（計(jì)算機(jī)）的性價(jià)比理想的連通性，這個(gè)范圍足以覆蓋一座辦公大樓、一個(gè)公司駐地或一座大學(xué)校園。傳統(tǒng)局域網(wǎng)（LocalAreaNetworks，LAN）是分組廣播式網(wǎng)絡(luò)，這是與分組交換式的廣域網(wǎng)的主要區(qū)別。按局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)可以分為工作站/文件服務(wù)器結(jié)構(gòu)、客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)和對(duì)等網(wǎng)結(jié)構(gòu)。（1）局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)常見的網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)可分為兩類：一類是有線傳輸介質(zhì)；一類是無線傳輸介質(zhì)。（2）網(wǎng)絡(luò)適配器網(wǎng)絡(luò)適配器即網(wǎng)絡(luò)接口卡（NetworkInterfaceCard，NIC），簡稱網(wǎng)卡，網(wǎng)卡是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)互聯(lián)的重要設(shè)備，在局域網(wǎng)系統(tǒng)中，互聯(lián)起來的每個(gè)端設(shè)備上都有網(wǎng)卡，其作用是為工作站與網(wǎng)絡(luò)間提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?，為工作站與網(wǎng)絡(luò)建立邏輯和物理鏈路。（3）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的共享設(shè)備，同時(shí)負(fù)責(zé)提供數(shù)據(jù)和文件管理、打印、通信等標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)。服務(wù)器是局域網(wǎng)中的核心設(shè)備，負(fù)責(zé)部分或全部網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和數(shù)據(jù)的控制管理。（4）用戶工作站工作站也叫客戶機(jī)，是網(wǎng)絡(luò)的前端窗口，是局域網(wǎng)上的各種用戶和終端設(shè)備的通稱，用戶通過運(yùn)行前端的應(yīng)用程序來獲得網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的服務(wù)，并訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中的共享資源。二、局域網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)局域網(wǎng)是短距離工作的網(wǎng)絡(luò)，其主要特點(diǎn)包括如下幾個(gè)方面。范圍有限，用戶個(gè)數(shù)有限，僅用于作為辦公室、工廠、學(xué)校等的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)；通信距離通常為0.1～25km。高傳輸速率，一般為1～100Mb/s，光纖高速網(wǎng)的傳輸速率可高達(dá)1000Mb/s～10Gb/s。傳輸質(zhì)量好，誤碼率低，一般可達(dá)10-8～10-11。傳輸介質(zhì)較多，既可使用通信線路（如電話線），又可使用專門的線路（例如同軸電纜、光纖、雙絞線等）。局域網(wǎng)側(cè)重于共享信息的處理，而廣域網(wǎng)側(cè)重于共享位置準(zhǔn)確無誤及傳輸?shù)陌踩?。易于安裝和維護(hù)。局域網(wǎng)的出現(xiàn)，使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)獲得更充分地發(fā)揮，在很短的時(shí)間內(nèi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就深入到各個(gè)領(lǐng)域。因此，局域網(wǎng)技術(shù)是目前非?；钴S的技術(shù)領(lǐng)域，各種局域網(wǎng)層出不窮，并得到廣泛地應(yīng)用，極大地推進(jìn)了信息化社會(huì)的發(fā)展。盡管局域網(wǎng)是最簡單的網(wǎng)絡(luò)，但這并不意味著它們必定是小型的或簡單的，局域網(wǎng)可以變得相當(dāng)龐大或復(fù)雜，具有成百上千個(gè)用戶的局域網(wǎng)也是很常見的。任務(wù)2局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)任務(wù)引入小東了解了局域網(wǎng)的基本組成及局域網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)，局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)都是什么呢？總線拓?fù)?、環(huán)形拓?fù)?、星型拓?fù)浼熬W(wǎng)狀拓?fù)涠际鞘裁唇Y(jié)構(gòu)？知識(shí)準(zhǔn)備一、總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線（如圖（a）所示）是一種多點(diǎn)廣播介質(zhì)，所有的站點(diǎn)都通過接口硬件連接到總線上。工作站發(fā)出的數(shù)據(jù)組織成幀，數(shù)據(jù)幀沿著總線向兩端傳播，到達(dá)末端的信號(hào)被終端匹配器吸收。數(shù)據(jù)幀中含有源地址和目標(biāo)地址，每個(gè)工作站都監(jiān)視總線上的信號(hào)，并復(fù)制發(fā)給自己的數(shù)據(jù)幀。由于總線是共享介質(zhì)，多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)發(fā)生沖突，因而需要一種分解沖突的介質(zhì)訪問控制協(xié)議。傳統(tǒng)的輪詢方式不適合分布式控制，總線網(wǎng)的研究者開發(fā)了一種分布式競爭發(fā)送的訪問控制方法，本章將介紹這種協(xié)議。適用于總線型拓?fù)涞膫鬏斀橘|(zhì)主要是同軸電纜，分為基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜，這兩種傳輸介質(zhì)的比較如表所示。局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（1）基帶系統(tǒng)（2）寬帶系統(tǒng)寬帶系統(tǒng)的兩種配置二、環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)型拓?fù)溆梢幌盗惺孜蚕嘟拥闹欣^器組成，每個(gè)中繼器連接一個(gè)工作站（如圖（b）所示）。中繼器是一種簡單的設(shè)備，它能從一端接收數(shù)據(jù)，然后在另一端發(fā)出數(shù)據(jù)。整個(gè)環(huán)路是單向傳輸?shù)?。工作站發(fā)出的數(shù)據(jù)組織成幀。在數(shù)據(jù)頓的幀頭部分含有源地址和目的地址字段，以及其他控制信息。數(shù)據(jù)幀在環(huán)上循環(huán)傳播時(shí)被目標(biāo)站復(fù)制，返回發(fā)送站后被回收。由于多個(gè)站共享環(huán)上的傳輸介質(zhì)，所以需要某種訪問邏輯來控制各個(gè)站的發(fā)送順序。例如，用一種特殊的控制幀-令牌來代表發(fā)送的權(quán)利，令牌在網(wǎng)上循環(huán)流動(dòng)，誰得到令牌就可以發(fā)送數(shù)據(jù)幀。由于環(huán)網(wǎng)是一系列點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路串接起來的，所以可使用任何傳輸介質(zhì)。最常用的介質(zhì)是雙絞線，因?yàn)樗鼈儍r(jià)格較低。使用同軸電纜可得到較高的帶寬，而光纖則能提供更大的數(shù)據(jù)速率。三、星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型拓?fù)渲杏幸粋€(gè)中心節(jié)點(diǎn)，所有站點(diǎn)都連接到中心節(jié)點(diǎn)上。電話系統(tǒng)就采用了這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，多終端聯(lián)機(jī)通信系統(tǒng)也是星型結(jié)構(gòu)的例子。中心節(jié)點(diǎn)在星型網(wǎng)絡(luò)中起到了控制和交換的作用，是網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵設(shè)備。星型拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)布局如圖（c）所示。用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也可以構(gòu)成分組廣播式的局域網(wǎng)。在這種網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)站都用兩對(duì)專線連接到中心節(jié)點(diǎn)上，一對(duì)用于發(fā)送，一對(duì)用于接收。Hub有兩種形式，一種是有源Hub，另一種是無源Hub，有源Hub中配置了信號(hào)再生邏輯，這種電路可以接收輸入鏈路上的信號(hào)，經(jīng)再生后向所有輸出鏈路發(fā)送。如果多個(gè)輸出鏈路同時(shí)有信號(hào)輸入，則向所有輸出鏈路發(fā)送沖突信號(hào)。無源Hub中沒有信號(hào)再生電路，這種Hub只是把輸入鏈路上的信號(hào)分配到所有的輸出鏈路上。如果使用的介質(zhì)是光纖，則可以把所有的輸入光纖熔焊到玻璃柱的兩端，如圖所示。四、網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要指各節(jié)點(diǎn)通過傳輸線互聯(lián)連接起來，并且每一個(gè)節(jié)點(diǎn)至少與其他兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相連·網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有較高的可靠性，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來費(fèi)用較高，不易管理和維護(hù)，不常用于局域網(wǎng)。將多個(gè)子網(wǎng)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接起來構(gòu)成網(wǎng)際拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在一個(gè)子網(wǎng)中,集線器、中繼器將多個(gè)設(shè)備連接起來，而橋接器、路由器及網(wǎng)關(guān)則將子網(wǎng)連接起來。根據(jù)組網(wǎng)硬件不同,主要有三種網(wǎng)際拓?fù)洌壕W(wǎng)狀網(wǎng)：在一個(gè)大的區(qū)域內(nèi)，用無線電通信鏈路連接一個(gè)大型網(wǎng)絡(luò)時(shí)，網(wǎng)狀網(wǎng)是最好的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。主干網(wǎng)：通過橋接器與路由器把不同的子網(wǎng)或LAN連接起來形成單個(gè)總線或環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)通常采用光纖做主干線。星狀相連網(wǎng)：利用一些叫做超級(jí)集線器的設(shè)備將網(wǎng)絡(luò)連接起來，由于星型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)中任一處的故障都可容易查找并修復(fù)。網(wǎng)狀拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)（1）網(wǎng)絡(luò)可靠性高，一般通信子網(wǎng)中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)之間，存在著兩條或兩條以上的通信路徑，這樣，當(dāng)一條路徑發(fā)生故障時(shí)，還可以通過另一條路徑把信息送至節(jié)點(diǎn)交換機(jī)。（2）網(wǎng)絡(luò)可組建成各種形狀，采用多種通信信道，多種傳輸速率。（3）網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)共享資源容易。（4）可改善線路的信息流量分配。（5）可選擇最佳路徑，傳輸延遲小。網(wǎng)狀拓?fù)涞娜秉c(diǎn)（1）控制復(fù)雜，軟件復(fù)雜。（2）線路費(fèi)用高，不易擴(kuò)充。（3）在以太網(wǎng)中，如果設(shè)置不當(dāng)，會(huì)造成廣播風(fēng)暴，嚴(yán)重時(shí)可以使網(wǎng)絡(luò)完全癱瘓。任務(wù)3局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)引入小東現(xiàn)在知道了局域網(wǎng)的各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，知道了總線拓?fù)?、環(huán)形拓?fù)?、星型拓?fù)浼熬W(wǎng)狀拓?fù)涠际鞘裁唇Y(jié)構(gòu)，但是這些結(jié)構(gòu)都是如何運(yùn)作的，它們都要遵循什么標(biāo)準(zhǔn)呢？知識(shí)準(zhǔn)備局域網(wǎng)出現(xiàn)之后，發(fā)展迅速且類型繁多。1980年2月，美國電氣和電子工程師學(xué)會(huì)（IEEE）成立802課題組，研究并制定了局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802，后來，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）經(jīng)過討論，建議將802標(biāo)準(zhǔn)定為局域網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802為局域網(wǎng)制定了一系列的標(biāo)準(zhǔn)，主要有如下幾種標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.1概述，局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)IEEE802.3描述CSMA/CD總線式介質(zhì)訪問控制協(xié)議及相應(yīng)物理層規(guī)范。IEEE802.4描述令牌總線（tokenbus）式介質(zhì)訪問控制協(xié)議及相應(yīng)物理層的規(guī)范。IEEE802.5描述令牌環(huán)（tokenring）式介質(zhì)訪問控制協(xié)議及相應(yīng)物理層的規(guī)范。一、以太網(wǎng)：IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3規(guī)范中定義了CSMA/CD總線式介質(zhì)訪問控制協(xié)議及相應(yīng)的物理層規(guī)范。CSMA/CD是一種以爭用的方法來決定對(duì)媒體訪問權(quán)的協(xié)議，這種爭用協(xié)議只適用于邏輯上屬于總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。在總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)站點(diǎn)都能獨(dú)立地決定幀的發(fā)送，若兩個(gè)或多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送幀，就會(huì)產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致所發(fā)送的幀出錯(cuò)。IEEE802.3通常被稱為以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，以太網(wǎng)傳輸綜合利用了總線和星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。1.以太網(wǎng)簡介以太網(wǎng)的媒體訪問控制方法是帶有沖突檢測的載波偵聽多路存?。–arrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection，簡稱CSMA/CD），CSMA/CD是對(duì)格式化了的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行傳輸和解碼的算法（計(jì)算機(jī)邏輯），CSMA/CD總線的實(shí)現(xiàn)模型如圖所示，它對(duì)應(yīng)于OSIRM的最低兩層。二、令牌環(huán)：IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)令牌環(huán)網(wǎng)訪問方法是IBM公司于20世紀(jì)70年代開發(fā)的，如今仍然是一種主要的LAN技術(shù)。在傳統(tǒng)的令牌環(huán)網(wǎng)中，數(shù)據(jù)傳輸速度為4Mb/s或16Mbls，新型的快速令牌環(huán)網(wǎng)速度可達(dá)100Mb/s，目前令牌環(huán)網(wǎng)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。1.令牌環(huán)簡介令牌環(huán)在物理上是由一系列環(huán)接口和這些接口間的點(diǎn)-點(diǎn)鏈路構(gòu)成的一個(gè)閉合環(huán)路，各站點(diǎn)通過環(huán)接口連接到網(wǎng)上，如圖所示。2.令牌環(huán)的操作過程（1）網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)，只有一個(gè)令牌在環(huán)路上繞行。（2）當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，必須等待并獲得一個(gè)令牌，將令牌的標(biāo)志位置改為1，隨后便可發(fā)送數(shù)據(jù)。（3）環(huán)路中的每個(gè)站點(diǎn)邊轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，邊檢查數(shù)據(jù)幀中的目的地址，如果是本站點(diǎn)的地址，立即讀取其中所攜帶的數(shù)據(jù)。（4）數(shù)據(jù)幀環(huán)繞一周返回時(shí)，發(fā)送站將其從環(huán)路上撤銷，同時(shí)根據(jù)返回的有關(guān)信息確定所傳數(shù)據(jù)有無出錯(cuò)。（5）發(fā)送站點(diǎn)完成數(shù)據(jù)發(fā)送后，重新產(chǎn)生一個(gè)令牌傳到下一個(gè)站點(diǎn)，以便使其他站點(diǎn)獲得發(fā)送數(shù)據(jù)幀的許可權(quán)。3.令牌環(huán)的維護(hù)令牌環(huán)的故障處理功能主要體現(xiàn)在對(duì)令牌和數(shù)據(jù)幀的維護(hù)上。4.令牌環(huán)的特點(diǎn)令牌環(huán)網(wǎng)在輕負(fù)荷時(shí)，由于存在等待令牌的時(shí)間，故效率較低；但在重負(fù)荷時(shí)，對(duì)各站公平訪問且效率高。三、令牌總線：IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD）媒體訪問控制利用總線爭用方式控制數(shù)據(jù)傳輸，具有結(jié)構(gòu)簡單、在輕負(fù)載下延遲小等優(yōu)點(diǎn)，但是隨著負(fù)載的增加，沖突概率也會(huì)隨之增加，從而導(dǎo)致其性能明顯下降。利用令牌環(huán)（TokenRing）媒體訪問控制方式，具有重負(fù)載下利用率高、網(wǎng)絡(luò)性能對(duì)距離不敏感以及具有公平訪問等優(yōu)點(diǎn)，但是環(huán)型網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在檢錯(cuò)和可靠性等問題。令牌總線（TokenBus）媒體訪問控制綜合了以上兩種媒體訪問控制的優(yōu)點(diǎn)，IEEE802.4提出的就是令牌總線媒體訪問控制方法的標(biāo)準(zhǔn)。令牌總線媒體訪問控制方法將局域網(wǎng)物理總線的站點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)邏輯環(huán)，每一個(gè)站點(diǎn)都在一個(gè)有序序列中被指定一個(gè)邏輯位置，最后一個(gè)站點(diǎn)的后面跟隨的是第一個(gè)站點(diǎn)。每個(gè)站點(diǎn)都知道在自己前面的前趨站和在自己后面的后繼站的標(biāo)識(shí)，如圖所示。令牌環(huán)總線網(wǎng)令牌總線訪問控制還提供了不同的服務(wù)級(jí)別，即不同的優(yōu)先級(jí)。令牌總線的主要操作如下。（1）環(huán)初始化：即生成一個(gè)順序訪問的次序。啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，如果所有站點(diǎn)不活動(dòng)的時(shí)間超過規(guī)定的時(shí)間，就需要對(duì)邏輯環(huán)進(jìn)行初始化。初始化的過程是一個(gè)爭用的過程，爭用的結(jié)果是只有一個(gè)站點(diǎn)能取得令牌，其他的站點(diǎn)用站插入算法進(jìn)行插入。（2）令牌傳遞算法：邏輯環(huán)按遞減的站地址次序組成，剛發(fā)送完幀的站點(diǎn)將令牌傳遞到后繼站，后繼站立即發(fā)送數(shù)據(jù)或令牌幀，原來釋放令牌的站點(diǎn)監(jiān)聽到總線上的信號(hào)，便可確認(rèn)后繼站已獲得令牌。（3）站插入環(huán)算法：必須周期性地給未加入環(huán)的站點(diǎn)以機(jī)會(huì)，以便將它們插入到邏輯環(huán)的適當(dāng)位置。如果同時(shí)有若干個(gè)站需要插入時(shí)，可采用帶有響應(yīng)窗口的爭用處理算法。（4）站退出環(huán)算法：可以通過將不活動(dòng)站點(diǎn)的前趨站和后繼站連接到一起，使不活動(dòng)站點(diǎn)退出邏輯環(huán)，并修正邏輯環(huán)遞減的站地址次序。（5）故障處理：網(wǎng)絡(luò)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，這包括令牌丟失引起斷環(huán)、重復(fù)地址、產(chǎn)生多個(gè)令牌等問題。網(wǎng)絡(luò)需對(duì)這些故障做相應(yīng)的處理。任務(wù)4擴(kuò)展的局域網(wǎng)任務(wù)引入小東學(xué)校有三個(gè)校區(qū)，有的系在兩個(gè)或三個(gè)校區(qū)都有分布，小東發(fā)現(xiàn)校區(qū)距離這么遠(yuǎn)同一個(gè)系也在一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)，還有不同系的局域網(wǎng)上還能夠跨系傳輸?shù)鹊?。遠(yuǎn)超他對(duì)局域網(wǎng)的理解，那么這些種情況是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？知識(shí)準(zhǔn)備在許多情況下，我們希望對(duì)局域網(wǎng)的覆蓋范圍進(jìn)行擴(kuò)展。本節(jié)先討論在物理層對(duì)局域網(wǎng)擴(kuò)展，然后討論在數(shù)據(jù)鏈路層對(duì)局域網(wǎng)擴(kuò)展。這種擴(kuò)展的局域網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)層看來仍然是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。一、在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)局域網(wǎng)上的主機(jī)之間的距離不能太遠(yuǎn)（例如，10BASE-T局域網(wǎng)的兩臺(tái)主機(jī)之間的距離不超過200米），否則主機(jī)發(fā)送的信號(hào)經(jīng)過銅線的傳輸就會(huì)衰減到使CSMA/CD協(xié)議無法正常工作。在過去廣泛使用粗纜或細(xì)纜局域網(wǎng)時(shí)，常使用工作在物理層的轉(zhuǎn)發(fā)器來擴(kuò)展局域網(wǎng)的地理覆蓋范圍。那時(shí)，兩個(gè)網(wǎng)段可用一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器連接起來。IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定，任意兩個(gè)站之間最多可以經(jīng)過三個(gè)電纜網(wǎng)段?，F(xiàn)在，擴(kuò)展主機(jī)和集線器之間的距離的一種簡單方法就是使用光纖（通常是一對(duì)光纖）和一對(duì)光纖調(diào)制解調(diào)器，如圖所示。主機(jī)使用光纖和一對(duì)光纖調(diào)制解調(diào)器連接到集線器例如，一個(gè)學(xué)院的三個(gè)系各有一個(gè)10BASE-T局域網(wǎng)（圖（a）），可通過一個(gè)主干集線器把各系的局域網(wǎng)連接起來，成為一個(gè)更大的局域網(wǎng)（圖（b））。二、數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)擴(kuò)展局域網(wǎng)更常用的方法是在數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行。最初人們使用的時(shí)網(wǎng)橋，網(wǎng)橋?qū)κ盏降膸鶕?jù)其MAC幀的目的地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和過濾。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí)，并不是向所有的接口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是根據(jù)此幀的MAC地址，查找網(wǎng)橋中的地址表，然后確定講該幀轉(zhuǎn)發(fā)到那個(gè)接口或把它丟棄（過濾）。局域網(wǎng)交換機(jī)的每個(gè)接口都直接與一個(gè)單臺(tái)主機(jī)或另一個(gè)局域網(wǎng)交換機(jī)相連，并且一般都工作在全雙工狀態(tài)。局域網(wǎng)交換機(jī)換具有并行性，技能同時(shí)連同多對(duì)接口，使得多對(duì)主機(jī)能夠同時(shí)通信（而網(wǎng)橋只能一次分析和轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)幀）。相互通信的主機(jī)都是獨(dú)占傳播媒體，無碰撞的傳播數(shù)據(jù)。局域網(wǎng)交換機(jī)的接口還有存儲(chǔ)器，能在輸出端口繁忙時(shí)把到來的幀進(jìn)行緩存。因此，如果連接在以太交換機(jī)上的兩臺(tái)主機(jī)，同時(shí)向另一臺(tái)主機(jī)發(fā)送幀，那么當(dāng)這臺(tái)主機(jī)繁忙時(shí)，發(fā)送幀的這兩臺(tái)主機(jī)的接口會(huì)吧收到的幀緩存一下，然后再發(fā)送出去。局域網(wǎng)交換機(jī)是一種即插即用設(shè)備，其內(nèi)部的幀交換表（地址表）是通過自學(xué)習(xí)算法主動(dòng)地逐漸建立起來的。（a）三個(gè)獨(dú)立的以太網(wǎng)

（b）一個(gè)擴(kuò)展的以太網(wǎng)

用多個(gè)集線器連成更大的以太網(wǎng)三、局域網(wǎng)的自學(xué)習(xí)功能假定在圖中的局域網(wǎng)交換機(jī)由4個(gè)接口，各連接一臺(tái)計(jì)算機(jī)，MAC地址分別為ABCD、在一開始，局域網(wǎng)交換表是空的。四、局域網(wǎng)接入寬帶以局域網(wǎng)接入的一個(gè)重要特點(diǎn)是它可以提供雙向的寬帶通信，并且可以根據(jù)用戶對(duì)寬帶的需求靈活地進(jìn)行寬帶升級(jí)。當(dāng)城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)都采用吉比特局域網(wǎng)或10吉比特局域網(wǎng)時(shí)，采用局域網(wǎng)接入可以實(shí)現(xiàn)端到端的局域網(wǎng)傳輸，中間不需要再進(jìn)行幀格式的轉(zhuǎn)換。這就提高了數(shù)據(jù)的傳輸效率且降低了傳輸?shù)某杀?。然而局域網(wǎng)的幀格式標(biāo)準(zhǔn)中，在地址字段部分并沒有用戶名字段，也沒有讓用戶鍵入密碼來鑒別用戶身份的過程。如果網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商要利用局域網(wǎng)接入到互聯(lián)網(wǎng)，就必須解決這個(gè)問題。PPP協(xié)議中的PPP幀再封裝到局域網(wǎng)中來傳輸。這就是1999年公布的PPPoE（PPPoverEthernet），意思是“在局域網(wǎng)上運(yùn)行PPP［RFC2516］。五、虛擬局域網(wǎng)利用以太網(wǎng)交換機(jī)可以很方便地實(shí)現(xiàn)虛擬局域網(wǎng)VLAN（VirtualLAN）。在IEEE802.1Q標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)虛擬局域網(wǎng)VLAN是這樣定義的：虛擬局域網(wǎng)VLAN是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無關(guān)的邏輯組。這些網(wǎng)段具有某些共同的需求。每一個(gè)VLAN的幀都有一個(gè)明確的標(biāo)識(shí)符，指明發(fā)送這個(gè)幀的工作站是屬于哪一個(gè)VLAN。虛擬局域網(wǎng)起始只是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服務(wù)，而并不是一種新型局域網(wǎng)。1．虛擬局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的移動(dòng)、添加和修改的管理開銷減少；可以控制廣播風(fēng)暴（在一個(gè)單一的物理局域網(wǎng)中，不管是通過交換機(jī)還是路由器連接起來的，廣播域是整個(gè)全網(wǎng)。2．虛擬局域網(wǎng)的劃分方法（1）基于端口的劃分：單交換機(jī)端口定義（只適用于小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)）多交換機(jī)端口定義（交換機(jī)之間有虛擬局域網(wǎng)交互協(xié)議，這樣多個(gè)交換機(jī)之間才能互相了解哪一臺(tái)交換機(jī)的哪個(gè)端口屬于哪個(gè)虛擬局域網(wǎng)）虛擬局域網(wǎng)是必須手動(dòng)配置的，不像網(wǎng)橋那樣只要物理線路正常連通通電之后就能正常傳數(shù)據(jù)。如果有哪個(gè)端口有變化也要及時(shí)進(jìn)行手動(dòng)更改基于MAC地址的劃分（用網(wǎng)卡地址進(jìn)行劃分）（2）基于網(wǎng)絡(luò)層的劃分網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議比如有IP協(xié)議，IPX協(xié)議，AppleTalk協(xié)議。（3）基于IP組播的劃分IP組播的用戶可以散播在互聯(lián)網(wǎng)中的任何角落。如圖所示，當(dāng)B1向VLAN2發(fā)送廣播時(shí)，B2和B3將會(huì)收到，A1-A4與C1-C3不會(huì)收到，避免了廣播風(fēng)暴。虛擬局域網(wǎng)內(nèi)部可以通過MAC層的屏蔽進(jìn)行通信，但是虛擬局域網(wǎng)之間通信則要通過IP路由才可以實(shí)現(xiàn)。VLAN示意圖任務(wù)5無線局域網(wǎng)任務(wù)引入小東學(xué)?？梢詫?shí)現(xiàn)無線辦公，所有筆記本、手機(jī)都可以接入到學(xué)校的局域網(wǎng)中，小東決定好好研究一下無線局域網(wǎng)?？词裁词菬o線局域網(wǎng)，無線局域網(wǎng)的應(yīng)用有哪些，無線局域網(wǎng)如何傳輸?shù)募盁o線局域網(wǎng)的調(diào)制方式有哪些。知識(shí)準(zhǔn)備在局域網(wǎng)剛剛問世后的一段時(shí)間，無線局域網(wǎng)的發(fā)展比較緩慢，原因是價(jià)格貴、數(shù)據(jù)傳輸速率低、安全性較差，以及使用登記手續(xù)復(fù)雜（使用無線電頻率必須得到有關(guān)部門的批準(zhǔn)）。但自20世紀(jì)80年代末以來，由于人們工作和生活節(jié)奏的加快以及移動(dòng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，無線局域網(wǎng)也就逐步進(jìn)入市場。無線局域網(wǎng)提供了移動(dòng)接入的功能，這就給許多需要發(fā)送數(shù)據(jù)但又不能坐在辦公室的工作人員提供了方便。當(dāng)一個(gè)工廠跨越的面積很大時(shí)，若要將各個(gè)部門都用電纜連接成網(wǎng)，其費(fèi)用可能很高；但若使用無線局域網(wǎng)，不僅節(jié)省了投資，而且建網(wǎng)的速度也會(huì)較快。另外，當(dāng)大量持有便攜式計(jì)算機(jī)的用戶在一個(gè)地方同時(shí)要求上網(wǎng)時(shí)（如在圖書館或購買股票的大廳里），若用電纜連網(wǎng)，恐怕連鋪設(shè)電纜的位置都很難找到。而用無線局域網(wǎng)則比較容易。由于手機(jī)普及率日益增高，通過無線局域網(wǎng)接入到互聯(lián)網(wǎng)已成為當(dāng)今上網(wǎng)的最常用的方式。無線局域網(wǎng)常簡寫為WLAN（WirelessLocalAreaNetwork）。一、認(rèn)識(shí)無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)可分為兩大類。第一類是有固定基礎(chǔ)設(shè)施的，第二類是無固定基礎(chǔ)設(shè)施的。所謂“固定基礎(chǔ)設(shè)施”是指預(yù)先建立起來的、能夠覆蓋一定地理范圍的一批固定基站。大家經(jīng)常使用的蜂窩移動(dòng)電話就是利用電信公司預(yù)先建立的、覆蓋全國的大量固定基站來接通用戶手機(jī)撥打的電話。1．IEEE802.11對(duì)于第一類有固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線局域網(wǎng)，1997年IEEE制定出無線局域網(wǎng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)802.11[W-IEEE802.11]系列標(biāo)準(zhǔn)。

擴(kuò)展的服務(wù)集ESS2．移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)另一類無線局域網(wǎng)是無固定基礎(chǔ)設(shè)施的無線局域網(wǎng)，它又叫做自組網(wǎng)絡(luò)（adhocnetwork）。二、無線局域網(wǎng)的應(yīng)用無線局域網(wǎng)利用空中的電磁波代替?zhèn)鹘y(tǒng)的纜線進(jìn)行信息傳輸，可以作為傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)的延伸，補(bǔ)充或替代。相比較而言，無線局域網(wǎng)具有以下許多優(yōu)點(diǎn)：安裝便捷：一般在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，施工周期最長、對(duì)周邊環(huán)境影響最大的，就是網(wǎng)絡(luò)布線施工工程。在施工過程中，往往需要破墻掘地、穿線架管。而無線局域網(wǎng)最大的優(yōu)勢(shì)就是免去或減少了網(wǎng)絡(luò)布線的工作量，一般只要安裝一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)AP（accesspoint）設(shè)備，就可建立覆蓋整個(gè)建筑或地區(qū)的局域網(wǎng)絡(luò)。1．無線局域網(wǎng)特點(diǎn)使用靈活：在有線網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安放位置受網(wǎng)絡(luò)信息點(diǎn)位置的限制。而一旦無線局域網(wǎng)建成后，在無線網(wǎng)的信號(hào)覆蓋區(qū)域內(nèi)任何一個(gè)位置都可以接入網(wǎng)絡(luò)。

由處于平等狀態(tài)的一些便攜機(jī)構(gòu)成的自組網(wǎng)絡(luò)2．無線網(wǎng)絡(luò)的適用場合（1）移動(dòng)辦公和移動(dòng)工作；（2）會(huì)議系統(tǒng)；（3）布線困難的場所；（4）需要經(jīng)常改變布線的場所。3．無線網(wǎng)絡(luò)的低成本特性（1）硬件投入低；（2）增加了可靠性；（3）縮短布線時(shí)間；（4）提高工作效率。三、無線局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì)與有線網(wǎng)絡(luò)一樣，無線局域網(wǎng)同樣需要傳輸介質(zhì)。通常適用紅外線或者無線電波。1．紅外線系統(tǒng)紅外線局域網(wǎng)采用小于1μm波長的紅外線作為傳輸媒體。2．無線電波采用無線電波作為傳輸介質(zhì)是目前無線局域網(wǎng)的主流。3．藍(lán)牙系統(tǒng)最早使用的WPAN是1994年愛立信公司推出的藍(lán)牙（Bluetooth）系統(tǒng)，其標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15.1[W-BLUE]。藍(lán)牙的數(shù)據(jù)率為720kbit/s，通信范圍在10米左右。4．低速WPAN低速WPAN主要用于工業(yè)監(jiān)控組網(wǎng)、辦公自動(dòng)化與控制等領(lǐng)域，其速率是2~250kbits。低速WPAN的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15.4，最近新修訂的標(biāo)準(zhǔn)是1EEE802.15.4-2006，在低速WPAN中最重要的就是ZigBee.ZigBee名字來源于蜂群使用的賴以生存和發(fā)展的通信方式。5．高速WPAN高速WPAN的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15.3，是專為在便攜式多媒體裝置之間傳送數(shù)據(jù)而制定的。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)支持11~55Mbit/s的數(shù)據(jù)率。這在個(gè)人使用的數(shù)碼設(shè)備日益增多的情況下特別方便。四、無線局域網(wǎng)傳輸?shù)恼{(diào)制方式無線局域網(wǎng)傳輸?shù)恼{(diào)制方式主要有兩種調(diào)制方式：擴(kuò)展頻譜方式和窄帶調(diào)制方式。通常使用前者，這里主要討論擴(kuò)展頻譜方式。1．?dāng)U展頻譜方式擴(kuò)展頻譜（SpreadSpectrum，ss）技術(shù)簡稱為擴(kuò)頻技術(shù)。（1）提高抗干擾能力（2）進(jìn)行碼分多址通信（3）安全保密2．?dāng)U頻通信的幾種工作方式按照擴(kuò)展頻譜的方式不同，現(xiàn)有的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)可以分為：（1）直接序列擴(kuò)頻（DirectSequenceSpreadSpectrum）工作方式，簡稱直擴(kuò)（DS）方式。（2）跳變頻率（FrequencyHopping）工作方式，簡稱跳頻（FH）方式另外一種擴(kuò)展信號(hào)頻譜的方式稱為跳頻（FH-FrequencyHopping）。（3）跳變時(shí)間（TimeHopping）工作方式，簡稱跳時(shí)（TH）方式與跳頻相似，跳時(shí)（TH-TimeHopping）是使發(fā)射信號(hào)在時(shí)間軸上跳變。（4）寬帶線性調(diào)頻（ChirpModulation）工作方式，簡稱Chirp方式如果發(fā)射的射頻脈沖信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)，其載頻的頻率作線性變化，則稱為線性調(diào)頻。項(xiàng)目總結(jié)項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)實(shí)戰(zhàn)一構(gòu)建簡單的局域網(wǎng)（對(duì)等網(wǎng)）1．制作UTP電纜取一段適當(dāng)長度的雙絞線，兩端用剪刀剪齊，用壓線鉗剝?nèi)ヒ欢说乃芰习ぜs10-13厘米，要小心，切勿剝得太長及及劃傷內(nèi)部細(xì)線，如表所示。將每對(duì)絞線拆開，8根線排成一排，可按A或B線序進(jìn)行排列。網(wǎng)線R-45按頭（水晶頭）排線示意圖如圖所示。網(wǎng)線R-45按頭（水晶頭）排線示意圖2．安裝以太網(wǎng)卡在打開計(jì)算機(jī)機(jī)箱前，一定要切斷計(jì)算機(jī)的電源。在將設(shè)置好的網(wǎng)卡插入計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽中后，擰上固定網(wǎng)卡的螺絲，再重新裝好機(jī)箱。3．將計(jì)算機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)（1）兩臺(tái)計(jì)算機(jī)直接聯(lián)接（2）兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通過交換機(jī)聯(lián)接兩臺(tái)計(jì)算機(jī)直聯(lián)示意圖兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通過交換機(jī)聯(lián)接4．網(wǎng)絡(luò)軟件的安裝與配置（1）網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序的安裝和配置（2）TCP/IP模塊的安裝和配置1）啟動(dòng)Windows，通過“開始”-“設(shè)置”-“網(wǎng)絡(luò)和Internet”-"更改適配器選項(xiàng)”-“以太網(wǎng)”-“更改此連接的設(shè)置””進(jìn)入“以太網(wǎng)屬性”對(duì)話框，如圖所示。2）如果"Internet協(xié)議（TCP/IP）”已經(jīng)顯示在“此連接使用下列選定的組件”列表中，說明本機(jī)的TCP/IP模塊已經(jīng)安裝。3）TCP/IP模塊安裝完成后，選中“此連接使用下列選定的組件”列表中的"Internet協(xié)議（TCP/IP）"，單擊“屬性”按鈕，進(jìn)行TCP/IP配置，如圖所示；4）在"Internet協(xié)議（TCP/IP）屬性”界面中，選中“使用下面的IP地址”。以太網(wǎng)屬性對(duì)話框

Internet協(xié)議（TCP/IP）屬性5．網(wǎng)絡(luò)連通性測試（PING命令應(yīng)用）（1）開始一運(yùn)行，輸入：IPCONFIG，獲取本機(jī)IP地址（2）“開始一程序一MS-DOS方式”，進(jìn)入提示符窗口