《計算機網(wǎng)絡(luò)LAN》課件

計算機網(wǎng)絡(luò)LAN計算機網(wǎng)絡(luò)LAN是局域網(wǎng)的簡稱，指的是將多個計算機設(shè)備連接在一起，構(gòu)成一個通信系統(tǒng)。課程導(dǎo)言課程目標(biāo)了解計算機網(wǎng)絡(luò)LAN的定義、特點和工作原理。課程內(nèi)容涵蓋局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、硬件設(shè)備、通信原理和應(yīng)用案例。學(xué)習(xí)方法理論學(xué)習(xí)結(jié)合實踐操作，通過案例分析和實驗練習(xí)鞏固知識。計算機網(wǎng)絡(luò)概述互聯(lián)互通計算機網(wǎng)絡(luò)連接多個計算機，共享資源，如數(shù)據(jù)、軟件、硬件，并進(jìn)行通信。信息傳遞通過網(wǎng)絡(luò)，用戶可發(fā)送和接收信息，如電子郵件、網(wǎng)頁，進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問和控制。協(xié)同工作計算機網(wǎng)絡(luò)支持多人同時協(xié)作，例如視頻會議、在線協(xié)作軟件，提高工作效率。計算機網(wǎng)絡(luò)的分類按網(wǎng)絡(luò)范圍劃分計算機網(wǎng)絡(luò)可分為廣域網(wǎng)(WAN)、局域網(wǎng)(LAN)和城域網(wǎng)(MAN).廣域網(wǎng)跨越地理范圍廣闊，連接不同地區(qū)的計算機，例如互聯(lián)網(wǎng)。按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭澐钟嬎銠C網(wǎng)絡(luò)可分為總線型、星型、環(huán)型和混合型等。每種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有不同的特點和優(yōu)缺點，適用于不同的應(yīng)用場景。局域網(wǎng)的定義連接范圍局域網(wǎng)通常連接在一個相對較小的區(qū)域內(nèi)，如辦公室、學(xué)?；蚣彝ァ９蚕碣Y源局域網(wǎng)中的計算機可以共享文件、打印機和其他資源。私有網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)通常是私有的，只允許授權(quán)用戶訪問。高速傳輸局域網(wǎng)使用高速通信技術(shù)，例如以太網(wǎng)，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)傳輸。局域網(wǎng)的特點覆蓋范圍小局域網(wǎng)通常覆蓋的范圍較小，例如一棟樓或一個校園。傳輸速率高局域網(wǎng)的傳輸速率通常比廣域網(wǎng)更高，能夠滿足高帶寬應(yīng)用的需求。結(jié)構(gòu)靈活局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多樣，可以根據(jù)實際需求進(jìn)行靈活配置。管理方便局域網(wǎng)的管理相對簡單，方便進(jìn)行維護(hù)和故障排查。局域網(wǎng)的工作模式1對等模式每個節(jié)點都直接連接到網(wǎng)絡(luò)，能夠相互通信。2客戶機/服務(wù)器模式網(wǎng)絡(luò)中存在一個或多個服務(wù)器，提供資源和服務(wù)。3混合模式結(jié)合了對等模式和客戶機/服務(wù)器模式的優(yōu)點。局域網(wǎng)的工作模式?jīng)Q定了網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點之間的連接方式和通信方式。對等模式適用于小型網(wǎng)絡(luò)，客戶機/服務(wù)器模式更適合大型網(wǎng)絡(luò)，而混合模式可以根據(jù)實際需求選擇最佳方案。局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線拓?fù)渌性O(shè)備連接到一條公共傳輸介質(zhì)，數(shù)據(jù)廣播到所有設(shè)備，成本低，但易受干擾，速度慢。星型拓?fù)渌性O(shè)備連接到中央集線器，數(shù)據(jù)通過集線器轉(zhuǎn)發(fā)，易于管理，但依賴集線器，成本較高。環(huán)形拓?fù)湓O(shè)備連接成閉環(huán)，數(shù)據(jù)沿環(huán)傳遞，可靠性高，但安裝復(fù)雜，速度受限?；旌贤?fù)浣Y(jié)合不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點，例如星型與總線結(jié)合，提高效率和可靠性?？偩€拓?fù)淇偩€拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是最簡單的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之一。所有設(shè)備都連接到一條公共傳輸介質(zhì)上，即總線上。數(shù)據(jù)在總線上進(jìn)行廣播，所有設(shè)備都能接收到數(shù)據(jù)。總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)成本低廉，易于安裝和維護(hù)。但它也有一些缺點，例如數(shù)據(jù)沖突，網(wǎng)絡(luò)性能容易受到影響。星型拓?fù)湫切屯負(fù)浣Y(jié)構(gòu)在局域網(wǎng)中非常常見。它以中央設(shè)備(通常是集線器或交換機)為中心，所有其他設(shè)備都連接到該中心設(shè)備。這種結(jié)構(gòu)簡單易于管理，但缺點是中央設(shè)備出現(xiàn)故障，會導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓。環(huán)形拓?fù)洵h(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中所有設(shè)備都連接到一個閉合環(huán)路中。數(shù)據(jù)在環(huán)路中單向傳播，每個設(shè)備都負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到下一個設(shè)備。環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常用于局域網(wǎng)，它具有較高的可靠性，因為如果一個設(shè)備出現(xiàn)故障，數(shù)據(jù)仍然可以從其他設(shè)備繞過故障設(shè)備傳遞。環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點包括：易于安裝和管理，提供高帶寬和可靠性。缺點包括：難以添加新設(shè)備，如果一個設(shè)備出現(xiàn)故障，整個網(wǎng)絡(luò)可能會受到影響。環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常用在需要高可靠性和高帶寬的網(wǎng)絡(luò)中，例如工業(yè)控制系統(tǒng)和金融交易系統(tǒng)。混合拓?fù)浠旌贤負(fù)浣Y(jié)構(gòu)結(jié)合了多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點，例如星型拓?fù)涞囊子诠芾砗涂偩€拓?fù)涞某杀拘б妗Ｋ梢愿鶕?jù)具體需求靈活配置，滿足不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的要求?；旌贤?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常由多個子網(wǎng)組成，每個子網(wǎng)采用不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。例如，一個局域網(wǎng)可以由多個星型拓?fù)溥B接，并通過總線拓?fù)溥B接到主干網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)硬件設(shè)備交換機交換機連接不同設(shè)備，例如計算機、打印機、服務(wù)器等。交換機通過MAC地址識別連接設(shè)備，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。路由器路由器連接不同網(wǎng)絡(luò)，例如局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)。路由器通過IP地址識別網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包到不同的網(wǎng)絡(luò)。集線器物理層設(shè)備集線器工作在物理層，負(fù)責(zé)信號的放大和轉(zhuǎn)發(fā)。廣播機制集線器接收到的數(shù)據(jù)包會廣播到所有連接的設(shè)備，效率較低。簡單易用集線器結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，配置方便。局限性集線器不支持地址識別，無法進(jìn)行流量控制，安全性較低。交換機1數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)交換機能夠根據(jù)數(shù)據(jù)包中的目的MAC地址，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到正確的目的地。2沖突域隔離交換機將網(wǎng)絡(luò)劃分為多個沖突域，減少網(wǎng)絡(luò)沖突，提高網(wǎng)絡(luò)性能。3帶寬管理交換機可以分配帶寬，為不同的用戶或應(yīng)用程序提供不同的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源。4網(wǎng)絡(luò)管理交換機提供網(wǎng)絡(luò)管理功能，方便管理員監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀況，配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。路由器連接網(wǎng)絡(luò)路由器是連接不同網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，可以將數(shù)據(jù)包從一個網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換路由器可以將私有網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換為公網(wǎng)地址，以便不同網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行通信。網(wǎng)絡(luò)安全路由器可以通過防火墻等功能來防止網(wǎng)絡(luò)攻擊，保護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全。無線網(wǎng)絡(luò)路由器可以支持無線網(wǎng)絡(luò)，方便用戶使用移動設(shè)備訪問互聯(lián)網(wǎng)。計算機網(wǎng)卡物理層接口網(wǎng)卡負(fù)責(zé)將計算機內(nèi)部的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為電信號，并通過網(wǎng)絡(luò)線纜傳輸?shù)狡渌O(shè)備。數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)卡負(fù)責(zé)接收來自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為計算機能夠理解的數(shù)字信號，進(jìn)而傳遞給操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。MAC地址網(wǎng)卡具有唯一的MAC地址，用于在網(wǎng)絡(luò)中識別和區(qū)分不同的計算機。局域網(wǎng)通信原理局域網(wǎng)通信原理是理解局域網(wǎng)如何運作的核心。它描述了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸方式，以及設(shè)備之間如何互相通信。1數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)包被封裝成數(shù)據(jù)幀，包含源地址、目標(biāo)地址和數(shù)據(jù)內(nèi)容2物理層物理層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)上的傳輸，例如電信號或光信號3數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)幀的傳輸，確保數(shù)據(jù)幀的可靠傳輸4網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的路由，將數(shù)據(jù)包從源節(jié)點路由到目標(biāo)節(jié)點5傳輸層傳輸層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的可靠傳輸，確保數(shù)據(jù)按順序到達(dá)目標(biāo)節(jié)點數(shù)據(jù)幀在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，經(jīng)過物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層，最終到達(dá)目標(biāo)節(jié)點。協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議定義了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間通信的規(guī)則和格式，確保信息能夠正確傳輸和接收。標(biāo)準(zhǔn)化組織IEEE、ISO等機構(gòu)制定了網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，確保不同廠商的設(shè)備能夠互操作，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展。常見協(xié)議TCP/IP、Ethernet、Wi-Fi等協(xié)議是局域網(wǎng)中廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，為數(shù)據(jù)傳輸提供了可靠性和安全性。接入方式有線接入有線接入是通過網(wǎng)線連接到網(wǎng)絡(luò)，速度快，穩(wěn)定性高。例如，使用網(wǎng)線連接到交換機，路由器或其他設(shè)備。無線接入無線接入是通過無線網(wǎng)絡(luò)連接到網(wǎng)絡(luò)，方便靈活，但速度和穩(wěn)定性不如有線接入。例如，使用無線路由器，無線網(wǎng)卡連接到網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議11.介質(zhì)訪問控制數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)管理網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的訪問，確保不同設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸不會沖突。22.幀封裝數(shù)據(jù)鏈路層將來自網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)封裝成幀，并添加必要的幀頭和幀尾信息。33.差錯控制數(shù)據(jù)鏈路層使用校驗和等方法來檢測和糾正傳輸過程中的錯誤，確保數(shù)據(jù)的可靠性。44.流量控制數(shù)據(jù)鏈路層通過流量控制機制來調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸速率，防止接收方被數(shù)據(jù)淹沒。物理層協(xié)議RJ-45連接器RJ-45連接器是局域網(wǎng)中常用的物理層接口，用于連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)線。以太網(wǎng)線以太網(wǎng)線是局域網(wǎng)中常用的傳輸介質(zhì)，用于傳輸數(shù)據(jù)信號。雙絞線雙絞線是常用的以太網(wǎng)線纜類型，它由兩根相互纏繞的導(dǎo)線組成，可以有效地減少信號干擾。光纖光纖是一種高速、低損耗的傳輸介質(zhì)，適用于高速局域網(wǎng)和長距離網(wǎng)絡(luò)連接。局域網(wǎng)應(yīng)用案例校園網(wǎng)校園網(wǎng)連接校園內(nèi)的所有計算機設(shè)備，方便學(xué)生學(xué)習(xí)和老師教學(xué)。企業(yè)局域網(wǎng)企業(yè)局域網(wǎng)可以共享資源，提高工作效率，方便信息管理。家庭網(wǎng)絡(luò)家庭網(wǎng)絡(luò)可以連接家庭成員的計算機，方便文件共享，享受家庭娛樂。校園網(wǎng)校園網(wǎng)是學(xué)校內(nèi)部的局域網(wǎng)，連接學(xué)校的計算機、服務(wù)器和其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。校園網(wǎng)提供各種服務(wù)，包括網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、科研、管理、娛樂等。校園網(wǎng)通常采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使用交換機連接各個節(jié)點。企業(yè)局域網(wǎng)企業(yè)局域網(wǎng)是企業(yè)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)，連接了公司內(nèi)部的所有計算機、服務(wù)器、打印機等設(shè)備，方便員工共享資源、進(jìn)行內(nèi)部通信和協(xié)作。企業(yè)局域網(wǎng)應(yīng)用廣泛，例如文件共享、電子郵件、視頻會議、數(shù)據(jù)庫訪問等，為企業(yè)的日常運營提供技術(shù)支撐。家庭網(wǎng)絡(luò)家庭網(wǎng)絡(luò)使用越來越普遍，主要用于連接家庭成員的個人電腦，平板電腦，手機等設(shè)備。家庭網(wǎng)絡(luò)通常采用無線路由器，可以方便地連接多個設(shè)備，并提供互聯(lián)網(wǎng)接入。家庭網(wǎng)絡(luò)還可以通過智能家居設(shè)備實現(xiàn)自動化控制，例如智能燈，智能門鎖，智能音箱等。局域網(wǎng)的發(fā)展趨勢11.高速化隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，局域網(wǎng)的傳輸速度不斷提高，例如千兆以太網(wǎng)、萬兆以太網(wǎng)等技術(shù)的應(yīng)用，使得局域網(wǎng)能夠支持更高帶寬的應(yīng)用需求。22.無線化無線局域網(wǎng)（WLAN）技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，Wi-Fi6等新一代無線標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，提供了更高速率、更低延遲的無線連接體驗。33.云化云計算技術(shù)的普及，使得局域網(wǎng)與云平臺的整合成為趨勢，例如云存儲、云備份、云桌面等應(yīng)用，將為局域網(wǎng)提供更靈活、更便捷的服務(wù)。44.智能化物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的應(yīng)用，使得局域網(wǎng)越來越智能化，能夠更好地支持各種智能設(shè)備的接入和應(yīng)用。5G時代的局域網(wǎng)高速率，低延遲5G技術(shù)帶來更高的帶寬和更低的延遲，使局域網(wǎng)能夠以更快速度傳輸數(shù)據(jù)，支持更多設(shè)備同時連接。萬物互聯(lián)5G擴(kuò)展了局域網(wǎng)連接范圍，支持更多類型設(shè)備接入，推動物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市等應(yīng)用發(fā)展。智能化升級5G支持云計算、邊緣計算，將推動局域網(wǎng)智能化升級，例如工業(yè)自動化、智能家居。物聯(lián)網(wǎng)時代的局域網(wǎng)連接萬物物聯(lián)網(wǎng)將各種設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)互聯(lián)互通。智能應(yīng)用通過傳感器、執(zhí)行器和智能算法，實現(xiàn)智能家居、智慧城市等應(yīng)用。安全挑戰(zhàn)數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展面臨的重要挑戰(zhàn)。云