任務4-局域網(wǎng)技術(shù)

1.4任務4局域網(wǎng)技術(shù)1.4.1任務描述1.4.2任務實施1.4.3任務擴展1.4.1任務描述1.學習型工作任務2.技能目標3.教學組織形式1.學習型工作任務學生通過教師講解和查閱相關(guān)資料，學習以太網(wǎng)工作原理，要求：(1)局域網(wǎng)的特點和功能、IEEE802標準、介質(zhì)訪問控制的原理、無線局域網(wǎng)工作原理和基本組網(wǎng)方式；(2)主要的局域網(wǎng)組網(wǎng)設(shè)備的功能與選擇、常見的局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)；(3)令牌環(huán)網(wǎng)、FDDI、VLAN的概念與實現(xiàn)方式。(4)了解你所在的學校或單位使用的網(wǎng)絡設(shè)備，并填寫下表：網(wǎng)絡設(shè)備規(guī)格型號等線纜網(wǎng)卡集線器交換機路由器防火墻服務器2.技能目標(1)能進行局域網(wǎng)組網(wǎng)設(shè)備的選擇；(2)能識別局域網(wǎng)的特點和功能、IEEE802標準、介質(zhì)訪問控制的原理、無線局域網(wǎng)工作原理和基本組網(wǎng)方式；(3)能理解令牌環(huán)網(wǎng)、FDDI、VLAN的概念與實現(xiàn)方式。3.教學組織形式(1)學生角色：網(wǎng)絡公司職員或網(wǎng)絡管理人員。(2)教學過程：在網(wǎng)絡工程實訓室或網(wǎng)絡公司或某小型企業(yè)進行教學，學生扮演網(wǎng)絡公司職員或網(wǎng)絡管理人員，教師扮演資深網(wǎng)絡管理人員針對局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)進行認知訓練。1.4.2任務實施20世紀70年代的中后期，隨著微機應用的不斷發(fā)展，微機數(shù)量的大量增加，以及眾多用戶對資源共享和提高系統(tǒng)可靠性及有效性的強烈需求，使得微機局域網(wǎng)絡的到了迅速發(fā)展。局域網(wǎng)特別適合于企事業(yè)單位的信息和過程管理及辦公自動化方面的應用。局域網(wǎng)所需要的初始投資不大，比較容易實現(xiàn)，加上微機的成本不斷降低，制造商對于局域網(wǎng)市場的激烈競爭，使得在較短的時間內(nèi)，局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)得到了飛速發(fā)展，并得到迅速推廣應用。世界上一些主要生產(chǎn)微機、小型計算機的廠商，甚至包括大型機廠商均已開發(fā)了多種計算機局域網(wǎng)絡，品種達數(shù)百種。計算機局域網(wǎng)技術(shù)對計算機信息系統(tǒng)的發(fā)展有很大影響。它不僅以中小型計算機信息系統(tǒng)的形式廣泛應用于辦公自動化、工廠自動化、信息處理自動化以及金融、外貿(mào)、交通、商業(yè)、軍事、教育等部門，而且隨著通信技術(shù)的發(fā)展，對將來的大型計算機信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生一定的影響。局域網(wǎng)最基本的技術(shù)包括拓撲結(jié)構(gòu)、傳輸技術(shù)和介質(zhì)訪問控制技術(shù)。它們共同確定信息的傳輸形式、速率和效率、信道容量以及網(wǎng)絡應用服務類型等。1.局域網(wǎng)的特點（1）覆蓋范圍小局域網(wǎng)中各節(jié)點分布的地理范圍較小，如一個工廠、學校、建筑物甚至一個房間內(nèi)，用戶可以在局部范圍內(nèi)移動，距離的改變一般不大。（2）傳輸速率高由于局域網(wǎng)所用通信線路較短，故可選用高性能的介質(zhì)做通信線路，使線路有較寬的頻帶，這樣就可以提高通信速率，縮短延遲時間。（3）誤碼率低，可靠性高局域網(wǎng)通信線路短，出現(xiàn)差錯的機會少，而且局域網(wǎng)多為專用，噪聲和其他干擾因素影響小，因而網(wǎng)絡信息傳輸過程中出錯的概率小，可靠性高。（4）成本低，易于更新擴充由于網(wǎng)絡區(qū)域有限，所用通信線路短、網(wǎng)絡設(shè)備相對較少，從而降低了網(wǎng)絡成本。另外，局域網(wǎng)通常為一個部門所有，也不受其他網(wǎng)絡規(guī)定的約束，容易進行設(shè)備的更新和使用最新技術(shù)，擴充網(wǎng)絡功能。（5）結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)2.局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì)典型的局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜和光纖，其次還有微波和衛(wèi)星等。雙絞線介質(zhì)有非屏蔽式雙絞線（UTP）和屏蔽式雙絞線（STP）。其中UTP在共享介質(zhì)局域網(wǎng)和交換式局域網(wǎng)中均得到廣泛應用。同軸電纜可用于基帶系統(tǒng)，也可用于寬帶系統(tǒng)?；鶐S電纜在幾千米距離內(nèi)可提供10Mbps的傳輸速率；寬帶同軸電纜與有線電視網(wǎng)的傳輸介質(zhì)相同，可提供50Mbps的傳輸速率。光纖有單模光纖和多模光纖。在局域網(wǎng)領(lǐng)域，主要用于較大范圍的局域網(wǎng)和基于高速交換機的高速局域網(wǎng)。此外，在某些場合，由于移動性要求，不便采用以上有線介質(zhì)，則可采用微波、紅外線、衛(wèi)星等無線傳輸介質(zhì)連接局域網(wǎng)。3.局域網(wǎng)的分類局域網(wǎng)有許多不同的分類方法，如按拓撲結(jié)構(gòu)分類、按傳輸介質(zhì)分類、按介質(zhì)訪問控制方法分類等。（1）按拓撲結(jié)構(gòu)分類網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)在第1章已經(jīng)介紹。按不同的拓撲結(jié)構(gòu)組建的局域網(wǎng)就稱作星型網(wǎng)絡、總線型網(wǎng)絡、網(wǎng)狀網(wǎng)絡等。（2）按傳輸介質(zhì)分類局域網(wǎng)使用的主要傳輸介質(zhì)有雙絞線、細同軸電纜、光纜等。以連接到用戶終端的介質(zhì)可分為雙絞線網(wǎng)、細纜網(wǎng)等。（3）按介質(zhì)訪問控制方法分類介質(zhì)訪問控制方法提供傳輸介質(zhì)上網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸控制機制。按不同的介質(zhì)訪問控制方式局域網(wǎng)可分為以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)等。（4）按網(wǎng)絡使用的技術(shù)分類如以太網(wǎng)、ATM網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、FDDI網(wǎng)等。4.局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)IEEE802標準所描述的局域網(wǎng)參考模型與OSI參考模型的關(guān)系如圖1-4-1所示。局域網(wǎng)參考模型只對應于OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，它將數(shù)據(jù)鏈路層劃分為兩個子層：邏輯鏈路控制（LLC）子層和介質(zhì)訪問控制（MAC）子層。圖1-4-1IEEE802參考模型與OSI參考模型對應關(guān)系(1)物理層物理層涉及通信在信道上傳輸?shù)脑急忍亓?，它的主要作用是確保二進制位信號的正確傳輸，包括位流的正確傳送與正確接收。這就是說物理層必須保證在雙方通信時，一方發(fā)送二進制“1”，另一方接收的也是“1”，而不是“0”。(2)MAC子層介質(zhì)訪問控制（MAC）是數(shù)據(jù)鏈路層的一個功能子層，MAC構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路層的下半部，它直接與物理層相鄰。MAC子層主要制定管理和分配信道的協(xié)議規(guī)范，還句話說，就是用來決定廣播信道中信道分配的協(xié)議屬于MAC子層。MAC子層是與傳輸介質(zhì)有關(guān)的一個數(shù)據(jù)鏈路層的功能子層，它的主要功能是進行合理的信道分配，解決信道競爭問題。它在支持LLC子層中，完成介質(zhì)訪問控制功能，為競爭的用戶分配信道使用權(quán)，并具有管理多鏈路的功能。MAC子層為不同的物理介質(zhì)定義了介質(zhì)訪問控制標準。目前IEEE802已制定的介質(zhì)訪問控制標準有著名的帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問（CSMA/CD）、令牌環(huán)（Token-Ring）和令牌總線（Token-Bus）等。介質(zhì)訪問控制方法決定了局域網(wǎng)的主要性能，它對局域網(wǎng)的響應時間、吞吐量和網(wǎng)絡利用率等都有十分重要的影響。(3)LLC子層邏輯鏈路控制（LLC）也是數(shù)據(jù)鏈路層的一個功能子層，它構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路層的上半部，與網(wǎng)絡層和MAC子層相鄰，LLC在MAC子層的支持下向網(wǎng)絡層提供服務?？蛇\行于所有802局域網(wǎng)和城域網(wǎng)協(xié)議之上的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議被稱為邏輯鏈路控制LLC。LLC子層與傳輸介質(zhì)無關(guān)，它獨立于介質(zhì)訪問控制方法，隱藏了各種802網(wǎng)絡之間的差別，向網(wǎng)絡層提供一個統(tǒng)一的格式和接口。LLC子層的作用是在MAC子層提供的介質(zhì)訪問控制和物理層提供的比特服務的基礎(chǔ)上，將不可靠的信道處理為可靠的信道，確保數(shù)據(jù)幀的正確傳輸。LLC子層的具體功能包括數(shù)據(jù)幀的組裝與拆卸、幀的收發(fā)、差錯控制、數(shù)據(jù)流控制和發(fā)送順序控制等功能，并為網(wǎng)絡層提供兩種類型的服務：面向連接服務和無連接服務。5.IEEE802標準系列1980年以來，許多國家和國際標準化組織都積極進行局域網(wǎng)的標準化工作。其中影響較大的是IEEE802標準系列。IEEE802已公布的標準如表1-4-1所示。IEEE802.1IEEE802.1A------局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)IEEE802.1B------尋址、網(wǎng)絡互連與網(wǎng)絡管理IEEE802.2邏輯鏈路控制子層(LLC)IEEE802.3CSMA/CD及100BASEXIEEE802.4令牌總線網(wǎng)IEEE802.5令牌環(huán)網(wǎng)IEEE802.6城域網(wǎng)（MAN）IEEE802.7寬帶網(wǎng)IEEE802.8FDDI訪問控制方法與物理層規(guī)范IEEE802.9綜合數(shù)據(jù)話音網(wǎng)絡IEEE802.10LAN的安全與保密技術(shù)IEEE802.11無線局域網(wǎng)訪問控制方法IEEE802.12100VG-AnyLAN訪問控制方法與物理層規(guī)范IEEE802.13100BASE-TIEEE802.14交互式電視網(wǎng)（CableModem）IEEE802標準為局部區(qū)域和都市區(qū)域的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡提供了建立公共接口和協(xié)議的技術(shù)規(guī)范。它定義了幾種介質(zhì)訪問技術(shù)規(guī)范，然后用一種邏輯鏈路控制標準與之相聯(lián)系，在邏輯鏈路控制標準之上又定義了一個網(wǎng)絡互聯(lián)標準，與之上下相適配，圖3-5描述了IEEE802系列標準及相互之間的關(guān)系。圖1-4-2IEEE802系列標準間的關(guān)系6.局域網(wǎng)介質(zhì)訪問控制方法不論是是總線型網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)還是星型網(wǎng)，都是同一傳輸介質(zhì)中連接了多個站，而局域網(wǎng)中所有的站都是對等的，任何一個站都可以和其他站通信，這就需要有一種仲裁方式來控制各站使用介質(zhì)的方法，這就是所謂的“介質(zhì)訪問方法”。

介質(zhì)訪問方式是確保對網(wǎng)絡中各個節(jié)點進行有序訪問的一種方法。在共享式局域網(wǎng)的實現(xiàn)過程中，可以采用不同的方式對其共享介質(zhì)進行控制。常用的介質(zhì)存取方法包括帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD）方法、令牌總線（Token-Bus）方法、以及令牌環(huán)（Token-Ring）方法。目前最流行的局域網(wǎng)-以太網(wǎng)（Ethernet）使用的就是（CSMA/CD）介質(zhì)訪問控制方法，而FDDI網(wǎng)則使用令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制方法。(1)CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法總線型局域網(wǎng)中，所有的節(jié)點都直接連到同一條物理信道上，并在該信道中發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，因此對信道的訪問是以多路訪問方式進行的。任一節(jié)點檢測到該數(shù)據(jù)幀的目的地址（MAC地址）為本節(jié)點地址時，就繼續(xù)接收該幀中包含的數(shù)據(jù)，同時給源節(jié)點返回一個響應。當有兩個或更多的節(jié)點在同一時間都發(fā)送了數(shù)據(jù)，在信道上就造成了幀的重疊，導致沖突出現(xiàn)。為了克服這種沖突，在總線LAN中常采用CSMA/CD協(xié)議，即帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問協(xié)議，它是一種隨機爭用型的介質(zhì)訪問控制方法。CSMA/CD協(xié)議起源于ALOHA協(xié)議，是Xerox（施樂）公司吸取了ALOHA技術(shù)的思想而研制出的一種采用隨機訪問技術(shù)的竟爭型媒體訪問控制方法，后來成為IEEE802標準之一即MAC的IEEE802標準。CSMA/CD協(xié)議的工作過程為：由于整個系統(tǒng)不時采用集中式的控制方式，且總線上每個節(jié)點發(fā)送信息要自行控制，所以各個節(jié)點在發(fā)送信息之前，首先要偵聽總線上是否有信息在媒介體上傳送，若有，則其它各節(jié)點不發(fā)送信息，發(fā)免破壞傳送，若偵聽到總線上沒有信息傳送，則可以發(fā)送信息到總線上。當一個節(jié)點占用總線發(fā)送信息后，要一邊發(fā)送一邊檢測總線，看是否有沖突產(chǎn)生。發(fā)送節(jié)點檢測到?jīng)_突產(chǎn)生后，就立即停止發(fā)送信息，并發(fā)送強化沖突息號，然后采用某種算法等待一段時間后再重新偵聽線路，準備重新發(fā)送該信息。CSMA/CD協(xié)議的工作流程圖1-4-3所示，對CSMA/CD協(xié)議的工作過程通?？梢愿爬?先聽后發(fā)、邊聽邊發(fā)、沖突停發(fā)、隨機重發(fā)"。圖1-4-3CSMA/CD工作流程圖沖突產(chǎn)生的原因可能是在同一時刻兩個節(jié)點同時偵聽到線路“空閑”，又同時發(fā)送信息所以產(chǎn)生了沖突，使數(shù)據(jù)發(fā)送失敗。也可能是一個節(jié)點剛剛發(fā)送信息，還沒有傳送到目的節(jié)點，而另一個節(jié)點檢測到線路空閑，將數(shù)據(jù)發(fā)送到總線上，導致沖突的產(chǎn)生。CSMA/CD一般應用于總線型網(wǎng)絡或用于信道使用半雙工的網(wǎng)絡環(huán)境，對于使用全雙工的網(wǎng)絡環(huán)境無需采用這種介質(zhì)訪問控制技術(shù)。CSMA/CD控制方式的優(yōu)點是：原理比較簡單，技術(shù)上易實現(xiàn)，網(wǎng)絡中各工作站處于平等地位，不需集中控制，不提供優(yōu)先級控制。但在網(wǎng)絡負載增大時，發(fā)送時間增長，發(fā)送效率急劇下降。(2)令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制方法IEEE802.5標準協(xié)議規(guī)定了令牌環(huán)訪問方法和物理層技術(shù)規(guī)范，采用IEEE802.5標準協(xié)議的網(wǎng)絡叫令牌環(huán)網(wǎng)（Token-Ring）。環(huán)型網(wǎng)是由一段段點到點鏈路連接起來的閉合環(huán)路，信息沿環(huán)路單向地、逐點地傳輸。每個節(jié)點都具有地址識別能力，一旦發(fā)現(xiàn)環(huán)上所傳輸?shù)男畔哪康牡刂放c本站地址相同，便立即接收此信息幀，否則，繼續(xù)向下一站轉(zhuǎn)發(fā)。環(huán)型網(wǎng)主要的介質(zhì)訪問控制方法是令牌環(huán)訪問控制方法。令牌環(huán)訪問控制方法的主要原理是：使用一個稱之為“令牌”的控制標志(令牌是一個二進制數(shù)的字節(jié)，它由“空閑”與“忙”兩種編碼標志來實現(xiàn)，既無目的地址，也無源地址)，當無信息在環(huán)上傳送時，令牌處于“空閑”狀態(tài)，它沿環(huán)從一個工作站到另一個工作站不停地進行傳遞。當某一工作站準備發(fā)送信息時，就必須等待，直到檢測并捕獲到經(jīng)過該站的令牌為止，然后，將令牌的控制標志從“空閑”狀態(tài)改變?yōu)椤懊Α睜顟B(tài)，并發(fā)送出一幀信息。其他的工作站隨時檢測經(jīng)過本站的幀，當發(fā)送的幀目的地址與本站地址相符時，就接收該幀，待復制完畢再轉(zhuǎn)發(fā)此幀，直到該幀沿環(huán)一周返回發(fā)送站，并收到接收站指向發(fā)送站的肯定應簽信息時，才將發(fā)送的幀信息進行清除，并使令牌標志又處于“空閑”狀態(tài)，繼續(xù)插入環(huán)中。當另一個新的工作站需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，按前述過程，檢測到令牌，修改狀態(tài)，把信息裝配成幀，進行新一輪的發(fā)送。令牌環(huán)的工作原理如圖1-4-4所示。圖1-4-4令牌環(huán)的工作原理令牌環(huán)控制方式的優(yōu)點是它能提供優(yōu)先權(quán)服務，有很強的實時性，在重負載環(huán)路中，“令牌”以循環(huán)方式工作，效率較高。其缺點是控制電路較復雜，令牌容易丟失。但IBM在1985年已解決了實用問題，近年來采用令牌環(huán)方式的令牌環(huán)網(wǎng)實用性已大大增強。與CSMA/CD不同，令牌傳遞網(wǎng)是延遲確定型網(wǎng)絡。也就是說，在任何站點發(fā)送信息之前，可以計算出信息從源站到目的站的最長時間延遲。這一特性及令牌環(huán)網(wǎng)其它可靠特性，使令牌環(huán)網(wǎng)特別適合于那些需要預知網(wǎng)絡延遲和對網(wǎng)絡的可靠性要求高的應用。(3)令牌總線介質(zhì)訪問控制方法前面介紹的CSMA/CD媒體訪問控制采用總線爭用方式,具有結(jié)構(gòu)簡單,在輕負載下延遲小等優(yōu)點,但隨著負載的增加,沖突概率增加,性能明顯下降。采用令牌環(huán)媒體訪問控制具有重負載下利用率高，網(wǎng)絡性能對距離不敏感，以及具公平訪問等優(yōu)越性能。但環(huán)形網(wǎng)結(jié)構(gòu)復雜，以及存在檢錯可靠性等問題。令牌總線媒體訪問是在綜合上面兩種媒體訪問控制優(yōu)點的基礎(chǔ)上形成一種媒體訪問控制方法。IEEE802.4標準就是提出了令牌總線的媒體訪問控制方法。令牌總線訪問控制方法的工作原理是：令牌總線訪問控制是將物理總線上的站點構(gòu)成一個邏輯環(huán)，每一個站都在一個有序的序列中被指定一個邏輯位置，而序列中最后一個成員又跟著第一個成員，每個站都知道在它之前和在它之后的站標識，如圖1-4-5所示。從圖可看出，在物理結(jié)構(gòu)上它是一個總線結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)，但是，在邏輯結(jié)構(gòu)上，又成了一種環(huán)型結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)。和令牌環(huán)一樣，站點只有取得令牌，才能發(fā)送幀，在令牌在邏輯環(huán)上依次(A→D→B→C→A)傳遞。圖1-4-5令牌總線的工作原理在正常運行時，當站點做完該做的工作或者時間終了時，它將令牌傳遞給邏輯序列中的下一個站。從邏輯上看，令牌是按地址的遞減順序傳至下一個站點，但從物理上看，帶有目的地址的令牌幀廣播到所有的站點，當目的站識別出符合它的地址，即把該令牌幀接。應該指出，總線上的實際順序與邏輯順序并無關(guān)系。只有收到令牌幀的站點才能將信息幀送到總線上，因此，不象CSMA/CD訪問方式那樣，令牌總線不可能產(chǎn)生沖突。由于不可能產(chǎn)生沖突，令牌總線的信息幀長度只需根據(jù)要傳送信息長度來確定，也沒有最小分組長度的要求。而對于CSMA/CD訪問控制，為民使最遠距離的站點也能檢測到?jīng)_突，需要在實際的信息長度后加填充位，以滿足最小信息長度的要求。一些用于控制領(lǐng)域的令牌總線幀長度可以設(shè)置得很短，開銷減少，相當于增加了網(wǎng)絡的容量。令牌總線控制的另一特點是站點有公平的訪問權(quán)。因為取得令牌的站點有報文要以送則可發(fā)送，隨后，將令牌傳遞給下一個站點。如果取得令牌的站點沒有報文發(fā)送，則立刻把令牌傳遞到下一個站點。由于站點接收到令牌的過程是順序依次進行的，因此對所有站點都有公平的訪問權(quán)。令牌總線控制的優(yōu)越之處還現(xiàn)在每個站傳輸之前必須等待的時間總量總是“確定”的,這是因為每個站發(fā)送幀的最大長度可以加以限制。此外，當所有站都有報文要發(fā)送，則最壞的情況下等待取得令牌和發(fā)送報文的時間應該等于全部令牌傳送時間和報文發(fā)送時間的總和。另一方面，如果只有一個站點有報文要發(fā)送，則最壞情況下時間只是全部令牌傳遞時間之總和，而平均等待時間是它的一半，實際等待時間在這一區(qū)間范圍內(nèi)。對于應用于控制過程的局域網(wǎng)，這個等待訪問時間是一個很關(guān)鍵的參數(shù)，可以根據(jù)需求，選定網(wǎng)中的站及最大的報文長度，從而保證在限定的區(qū)間內(nèi)，任一站點可以取得令牌權(quán)。令牌總線訪問控制還提供了不同的服務級別，即不同優(yōu)先級。7.以太網(wǎng)以太網(wǎng)最初是由Xerox公司研制而成的，并且在1980年由DEC公司和Xerox公司共同使之規(guī)范成形。后來它被作為802.3標準為電氣與電子工程師協(xié)會（IEEE）所采納。以太網(wǎng)的基本特征是采用載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD）的介質(zhì)訪問控制方式，即多個工作站都連接在一條總線上，所有的工作站都不斷向總線上發(fā)出監(jiān)聽信號，但在同一時刻只能有一個工作站在總線上進行傳輸，而其他工作站必須等待其傳輸結(jié)束后再開始自己的傳輸。沖突檢測方法保證了只能有一個站在電纜上傳輸。早期以太網(wǎng)傳輸速率為10Mbps。(1)傳統(tǒng)以太網(wǎng)①10Base-5網(wǎng)絡10Base-5是原始的以太網(wǎng)標準，使用直徑10mm的50歐姆粗同軸電纜，總線拓撲結(jié)構(gòu)，站點網(wǎng)卡的接口為DB-15連接器，通過AUI電纜，用MAU裝置栓接到同軸電纜上，末端用50歐姆/1W的電阻端接（一端接在電氣系統(tǒng)的地線上）；每個網(wǎng)段允許有100個站點，每個網(wǎng)段最大允許距離為500m，網(wǎng)絡直徑為2500m，既可由5個500m長的網(wǎng)段和4個中繼器組成。利用基帶的10M傳輸速率，采用曼徹斯特編碼傳輸數(shù)據(jù)。②10Base-2網(wǎng)絡10Base-2是為降低10Base-5的安裝成本和復雜性而設(shè)計的。使用廉價的R9-58型50歐姆細同軸電纜，總線拓撲結(jié)構(gòu)，網(wǎng)卡通過T形接頭連接到細同軸電纜上，末端連接50歐姆端接器；每個網(wǎng)段允許30個站點，每個網(wǎng)段最大允許距離為185m，仍保持10Base5的4中繼器/5網(wǎng)段設(shè)計能力，允許的最大網(wǎng)絡直徑為5x185=925m。利用基帶的10M傳輸速率，采用曼徹斯特編碼傳輸數(shù)據(jù)。與10Base-5相比，10Base-2以太網(wǎng)更容易安裝，更容易增加新站點，能大幅度降低費用

③10Base-T網(wǎng)絡10Base-T是1990年通過的以太網(wǎng)物理層標準。10Base-T使用兩對非屏蔽雙絞線，一對線發(fā)送數(shù)據(jù)，另一對線接收數(shù)據(jù)，用RJ-45模塊作為端接器，星形拓撲結(jié)構(gòu)，信號頻率為20MHz，必須使用3類或更好的UTP電纜；布線按照EIA568標準，站點－中繼器和中繼器－中繼器的最大距離為100m。保持了10Base5的4中繼器/5網(wǎng)段的設(shè)計能力，使10Base-T局域網(wǎng)的最大直徑為500m。10Base-T的集線器和網(wǎng)卡每16秒就發(fā)出“滴答”(Hear-beat)脈沖，集線器和網(wǎng)卡都要監(jiān)聽此脈沖，收到“滴答”信號表示物理連接已建立，10Base-T設(shè)備通過LED向網(wǎng)絡管理員指示鏈路是否正常。雙絞線以太網(wǎng)是以太網(wǎng)技術(shù)的主要進步之一，10Base-T因為價格便宜、配置靈活和易于管理而流行起來，現(xiàn)在占整個以太網(wǎng)銷售量的90%以上。④10Base-F網(wǎng)絡(2)高速以太網(wǎng)世界上使用最普遍的局域網(wǎng)就是以太網(wǎng)。但傳統(tǒng)的以太網(wǎng)10Mbps的傳輸輸率在多方面都限制了其應用。特別是進入20世紀90年代，隨著多媒體信息技術(shù)的成熟和發(fā)展，對網(wǎng)絡的傳輸速率和傳輸質(zhì)量提出了更高的要求，10Mbps網(wǎng)絡所提供的網(wǎng)絡帶寬難以滿足人們的需要。于是，國際上一些著名的大公司便聯(lián)合起來研究和開發(fā)新的高速網(wǎng)絡技術(shù)。幾年來相繼開發(fā)并公布的高速以太網(wǎng)技術(shù)有100Mbps以太網(wǎng)、1000Mbps以太網(wǎng)和10Gbps以太網(wǎng)技術(shù)，IEEE802委員會對這些技術(shù)分別已經(jīng)進行了或正在進行著標準化工作。8.虛擬局域網(wǎng)在傳統(tǒng)的局域網(wǎng)中，通常一個工作組是在同一個網(wǎng)段上，多個邏輯工作組之間通過實現(xiàn)互聯(lián)的網(wǎng)橋或路由器來交換數(shù)據(jù)，當一個邏輯工作組的結(jié)點要轉(zhuǎn)移到另一個邏輯工作組時，就需要將節(jié)點計算機從一個網(wǎng)段撤出，連接到另一個網(wǎng)段上，甚至需要重新進行布線。因此邏輯工作組的組成就要受節(jié)點所在網(wǎng)段的物理位置限制，所以我們提出了虛擬局域網(wǎng)的概念。(1)虛擬局域網(wǎng)的基本概念所謂虛擬局域網(wǎng)（VLAN：VirtualLAN）就是將局域網(wǎng)上的用戶或節(jié)點劃分成若干個“邏輯工作組”，邏輯組的用戶或節(jié)點可以根據(jù)功能、部門、應用策略等因素劃分，不需考慮所處的物理位置。此種網(wǎng)絡是建立在交換技術(shù)基礎(chǔ)上，并以軟件方式來實現(xiàn)邏輯工作組的劃分與管理。其結(jié)構(gòu)一般如圖1-4-6所示。(2)虛擬局域網(wǎng)的實現(xiàn)技術(shù)虛擬局域網(wǎng)技術(shù)允許網(wǎng)絡管理者將一個物理LAN邏輯地劃分成不同的廣播域，即VLAN。每個VLAN都包含一組有著相同需求或特性的計算機工作站，與物理上形成的局域網(wǎng)有著相同的屬性。由于它是邏輯的而不是物理的劃分，所以同一VLAN內(nèi)的各個工作站結(jié)點無須局限在同一物理空間下，一個VLAN內(nèi)部的廣播和組播都不會發(fā)到其它的VLAN中。圖1-4-6

VLAN示意圖示VLAN是以交換以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的，它在以太網(wǎng)幀的基礎(chǔ)上增加了VLAN頭，用“VLANID”將用戶劃分為更小的工作組，每個工作組就是一個虛擬局域網(wǎng)。目前，虛擬局域網(wǎng)有四種實現(xiàn)技術(shù)：基于端口的虛擬局域網(wǎng)、基于MAC地址的虛擬局域網(wǎng)、基于第三層協(xié)議的虛擬局域網(wǎng)和基于用戶使用策略的虛擬局域網(wǎng)。①基于端口實現(xiàn)的VLAN基于端口的VLAN是劃分虛擬局域網(wǎng)最簡單也是最常用的方法。網(wǎng)絡管理員只需要管理和配置交換端口，而不管交換端口連接什么設(shè)備。屬于同一VLAN的端口可以不連續(xù)，同時一個VLAN可以跨越多個以太網(wǎng)交換機。②基于MAC地址的VLAN這種實現(xiàn)方式是根據(jù)每個主機的MAC地址來劃分VLAN。這種劃分方法的最大優(yōu)點就是當用戶物理位置移動或端口改變時，不用重新配置VLAN。③基于第三層協(xié)議的VLAN基于第三層的VLAN是采用路由器中常用的方法，即根據(jù)每個主機的網(wǎng)絡層地址或協(xié)議類型來劃分。盡管這種劃分是根據(jù)網(wǎng)絡地址，但它不是路由，與網(wǎng)絡層的路由毫無關(guān)系。④基于用戶使用策略的VLAN基于用戶使用策略的VLAN是一種比較靈活有效的VLAN劃分方法。該方法的核心是采用什么樣的策略。目前常用的策略有：按IP地址、按網(wǎng)絡應用等。9.無線局域網(wǎng)技術(shù)隨著無線局域網(wǎng)（WirelessLan,WLAN）技術(shù)的發(fā)展，人們越來越深刻地認識到，無線局域網(wǎng)不僅能夠滿足移動和特殊應用領(lǐng)域網(wǎng)絡的要求，還能覆蓋有線網(wǎng)絡難于涉及的范圍。無線局域網(wǎng)以微波、激光與紅外線等無線光波作為傳輸介質(zhì)，以此來部分或全部代替?zhèn)鹘y(tǒng)局域網(wǎng)中的同軸電纜、雙絞線與光纖，實現(xiàn)了移動計算網(wǎng)絡中移動結(jié)點的物理層與數(shù)據(jù)鏈路層功能，并為移動計算網(wǎng)絡提供物理網(wǎng)接口?？梢宰鳛閭鹘y(tǒng)局域網(wǎng)的有效補充。無線局域網(wǎng)的發(fā)展速度相當快。目前，支持2Mbps傳輸速率的系統(tǒng)已經(jīng)成熟，而速率為40~80Mbps的系統(tǒng)正在研究中。無線局域網(wǎng)的研究與應用已經(jīng)成為網(wǎng)絡技術(shù)一個熱點問題。(1)無線局域網(wǎng)概述無線局域網(wǎng)利用電磁波在空氣中發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，而無需線纜介質(zhì)。無線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率現(xiàn)在已經(jīng)能夠達到11Mbps，傳輸距離可遠至20km以上。它是對有線聯(lián)網(wǎng)方式的一種補充和擴展，使網(wǎng)上的計算機具有可移動性，能快速方便地解決使用有線方式不易實現(xiàn)的網(wǎng)絡聯(lián)通問題。

(2)無線局域網(wǎng)的優(yōu)點和不足與有線網(wǎng)絡相比，無線局域網(wǎng)具有以下優(yōu)點：

①安裝便捷一般在網(wǎng)絡建設(shè)中，施工周期最長、對周邊環(huán)境影響最大的，就是網(wǎng)絡綜合布線工程中，往往需要破墻掘地、穿線架管。而無線局域網(wǎng)最大的優(yōu)勢就是免去或減少了網(wǎng)絡布線的工作量，一般只要安裝一個或多個接入點AP(AccessPoint)設(shè)備，就可建立覆蓋整個建筑或地區(qū)的局域網(wǎng)。②使用靈活在有線網(wǎng)絡中，網(wǎng)絡設(shè)備的安放位置受網(wǎng)絡信息點位置的限制。而一旦無線局域網(wǎng)建成后，在無線網(wǎng)的信號覆蓋區(qū)域內(nèi)任何一個位置都可以接入網(wǎng)絡。③節(jié)約成本由于有線網(wǎng)絡缺少靈活性，這就要求網(wǎng)絡規(guī)劃者盡可能地考慮未來發(fā)展的需要，這就往往導致預設(shè)大量利用率較低的信息點。而一旦網(wǎng)絡的發(fā)展超出了設(shè)計規(guī)劃，又要花費較多費用進行網(wǎng)絡改造,而無線局域網(wǎng)可以避免或減少以上情況的發(fā)生。④易于擴展無線局域網(wǎng)有多種配置方式，能夠根據(jù)需要靈活選擇。這樣，無線局域網(wǎng)就能勝任從只有幾個用戶的小型局域網(wǎng)到上千用戶的大型網(wǎng)絡，并且能夠提供像“漫游(Roaming)”等有線網(wǎng)絡無法提供的特性。無線網(wǎng)絡的出現(xiàn)就是為了解決有線網(wǎng)絡無法克服的困難。雖然無線網(wǎng)絡有諸多優(yōu)勢，但與有線網(wǎng)絡相比，無線局域網(wǎng)也有很多不足。無線網(wǎng)絡速率較慢、價格較高，因而它主要面向有特定需求的用戶。目前無線局域網(wǎng)還不能完全脫離有線網(wǎng)絡，無線網(wǎng)絡與有線網(wǎng)絡是互補的關(guān)系，而不是競爭；目前還只是有線網(wǎng)絡的補充，而不是替換。但也應該看到，近年來，隨著適用于無線局域網(wǎng)產(chǎn)品的價格正逐漸下降，相應軟件也逐漸成熟。此外，無線局域網(wǎng)已能夠通過與廣域網(wǎng)相結(jié)合的形式提供移動互聯(lián)網(wǎng)的多媒體業(yè)務。相信在未來，無線局域網(wǎng)將以它的高速傳輸能力和靈活性發(fā)揮更加重要的作用。(3)無線局域網(wǎng)的相關(guān)概念在一個典型的無線局域網(wǎng)環(huán)境中，有一些進行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的設(shè)備，稱為接入點(AP)。通常，一個AP能夠在幾十至上百米的范圍內(nèi)連接多個無線用戶。在同時具有有線和無線網(wǎng)絡的情況下，AP可以通過標準的Ethernet電纜與傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡相聯(lián)，作為無線網(wǎng)絡和有線網(wǎng)絡的連接點。無線局域網(wǎng)的終端用戶可通過無線網(wǎng)卡等訪問網(wǎng)絡。無線局域網(wǎng)在室外主要有以下幾種結(jié)構(gòu)：點對點型、點對多點型、多點對點型和混合型。①點對點型該類型常用于固定的要聯(lián)網(wǎng)的兩個位置之間，是無線聯(lián)網(wǎng)的常用方式，使用這種聯(lián)網(wǎng)方式建成的網(wǎng)絡，優(yōu)點是傳輸距離遠，傳輸速率高，受外界環(huán)境影響較小。②點對多點型該類型常用于有一個中心點，多個遠端點的情況下。其最大優(yōu)點是組建網(wǎng)絡成本低、維護簡單；其次，由于中心使用了全向天線，設(shè)備調(diào)試相對容易。該種網(wǎng)絡的缺點也是因為使用了全向天線，波束的全向擴散使得功率大大衰減，網(wǎng)絡傳輸速率低，對于較遠距離的遠端點，網(wǎng)絡的可靠性不能得到保證。③混合型這種類型適用于所建網(wǎng)絡中有遠距離的點、近距離的點，還有建筑物或山脈阻擋的點。在組建這種網(wǎng)絡時，綜合使用上述幾種類型的網(wǎng)絡方式，對于遠距離的點使用點對點方式，近距離的多個點采用點對多點方式，有阻擋的點采用中繼方式。

無線局域網(wǎng)的室內(nèi)應用則有以下兩類情況：①獨立的無線局域網(wǎng)這是指整個網(wǎng)絡都使用無線通信的情形。在這種方式下可以使用AP，也可以不使用AP。在不使用AP時，各個用戶之間通過無線直接互聯(lián)。但缺點是各用戶之間的通信距離較近，且當用戶數(shù)量較多時，性能較差。②非獨立的無線局域網(wǎng)在大多數(shù)情況下，無線通信是作為有線通信的一種補充和擴展。我們把這種情況稱為非獨立的無線局域網(wǎng)。在這種配置下，多個AP通過線纜連接在有線網(wǎng)絡上，以使無線用戶即能夠訪問網(wǎng)絡的各個部分。(4)無線局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)根據(jù)不同局域網(wǎng)的應用環(huán)境與需求的不同，無線局域網(wǎng)可采取不同的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)互聯(lián)。常用的具體有如下幾種：①網(wǎng)橋連接型：不同的局域網(wǎng)之間互聯(lián)時，由于物理上的原因，若