《局域網(wǎng)組建》PPT課件

1、,第 3 章,計(jì)算機(jī)局域網(wǎng),本章內(nèi)容,局域網(wǎng)的基本概念 局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)與方法 交換式局域網(wǎng) 典型局域網(wǎng)組網(wǎng)案例,原有特點(diǎn)： 一種數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。 數(shù)據(jù)通信設(shè)備包括計(jì)算機(jī)、終端與各種外部設(shè)備。 地理范圍。,3.1 局域網(wǎng)的基本概念,3.1.1 局域網(wǎng)的特點(diǎn),變化： 覆蓋范圍。 傳輸速率（10-1000Mbps）。 傳輸質(zhì)量及環(huán)境。 決定局域網(wǎng)特性的主要技術(shù)要素： 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸介質(zhì)、介質(zhì)訪問(wèn)控制方法。 從介質(zhì)訪問(wèn)控制方法角度分為：共享式局域網(wǎng)，交換式局域網(wǎng)。,3.1 局域網(wǎng)的基本概念,3.1.1 局域網(wǎng)的特點(diǎn),3.1.2局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),1.拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 總線型、環(huán)形與星型。 總線網(wǎng)可靠性高、擴(kuò)充

2、性能好、通信電纜長(zhǎng)度短、成本低，是用來(lái)實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)的最通用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，著名的以太網(wǎng)的CSMA/CD;另一種是總線拓?fù)渚W(wǎng)與令牌環(huán)相結(jié)合的變形，其在物理連接上是總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而在邏輯結(jié)構(gòu)上則采用令牌環(huán)，兼有了總線結(jié)構(gòu)和令牌環(huán)的優(yōu)點(diǎn)?？偩€網(wǎng)的缺點(diǎn)是若主干電纜某處發(fā)生故障，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將癱瘓；另外，當(dāng)網(wǎng)上站點(diǎn)較多時(shí)，會(huì)因數(shù)據(jù)沖突增多而使效率降低。,3.1.2局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),1.拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 總線型、環(huán)形與星型。 環(huán)形網(wǎng)控制簡(jiǎn)單、信道利用率高、通信電纜長(zhǎng)度短、不存在數(shù)據(jù)沖突問(wèn)題,在局域網(wǎng)中應(yīng)用較廣泛，典型實(shí)例有IBM令牌環(huán)(Token Ring)網(wǎng)和劍橋環(huán)(Cambrige Ring)網(wǎng)。另外還有一種FDDI結(jié)

3、構(gòu),它是采用光纖作為傳輸媒體的高速通用令牌環(huán)網(wǎng)，常用于高速局域網(wǎng)HSLN和城域網(wǎng)MAN中。環(huán)形網(wǎng)的缺點(diǎn)是對(duì)節(jié)點(diǎn)接口和傳輸線的要求較高，一旦接口發(fā)生故障可能導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)不能正常工作。,3.1.2局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),1.拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 總線型、環(huán)形與星型。 星形網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)容易、信息延遲確定。其缺點(diǎn)是通信電纜總長(zhǎng)度長(zhǎng)、傳輸媒體不能共享、中央節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)較重，形成瓶頸。,3.1.2局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),2.局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制方式 CSMA/CD Token Bus Token Ring,3.1.2局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),2.局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制方式 具有沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽多路訪問(wèn)CSMA/CD(Carrier Se

4、nse Multiple Access/Collision Detection) CSMA/CD是一種常用爭(zhēng)用的方法來(lái)決定對(duì)媒體訪問(wèn)權(quán)的協(xié)議，這種爭(zhēng)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)站同時(shí)發(fā)送幀，就會(huì)產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致所發(fā)送的幀都出錯(cuò)。因此，一個(gè)用戶發(fā)送信息成功與否，在很大程度上取決于監(jiān)測(cè)總線是否空閑的算法，以及當(dāng)兩個(gè)不同節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送的分組發(fā)生沖突后所使用的中斷傳輸?shù)姆椒ā?3.1.2局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),2.局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制方式 令牌總線媒體訪問(wèn)控制 （Token Bus） CSMA/CD媒體訪問(wèn)控制采用總線爭(zhēng)用方式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

5、單、在輕負(fù)載下延遲小等優(yōu)點(diǎn)，但隨著負(fù)載的增加，沖突概率增加，性能將明顯下降。采用令牌環(huán)媒體訪問(wèn)控制具有重負(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(wèn)等優(yōu)越性能,但環(huán)形網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在檢錯(cuò)和可靠性等問(wèn)題。令牌總線媒體訪問(wèn)控制是在綜合了以上兩種媒體訪問(wèn)控制優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上形成的一種媒體訪問(wèn)控制方法，IEEE802.4提出的就是令牌總線媒體訪問(wèn)控制方法的標(biāo)準(zhǔn)。,圖3-2 Token Bus工作過(guò)程,3.1.2局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),2.局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制方式 令牌環(huán)媒體訪問(wèn)控制 （Token Ring） 令牌環(huán)在物理上是一個(gè)由一系列環(huán)接口和這些接口間的點(diǎn)點(diǎn)鏈路構(gòu)成的閉合環(huán)路，各站點(diǎn)通過(guò)環(huán)接口連到網(wǎng)上

6、。對(duì)媒體具有訪問(wèn)權(quán)的某個(gè)發(fā)送站點(diǎn)，通過(guò)環(huán)接口出徑鏈路將數(shù)據(jù)幀串行到環(huán)上；其余各站點(diǎn)邊從各自的環(huán)接口入徑鏈路逐位接收數(shù)據(jù)幀，同時(shí)通過(guò)環(huán)接口出徑鏈路再生、轉(zhuǎn)發(fā)出去，使數(shù)據(jù)幀在環(huán)上從一個(gè)站點(diǎn)至下一個(gè)站地環(huán)行，所尋址的目的站點(diǎn)在數(shù)據(jù)幀經(jīng)過(guò)時(shí)讀取其中的信息；最后，數(shù)據(jù)幀繞環(huán)一周返回發(fā)送站點(diǎn)，并由其從上撤除所發(fā)的數(shù)據(jù)幀。,圖3-3 令牌環(huán)工作過(guò)程,3.1.2局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),3. IEEE 802標(biāo)準(zhǔn) IEEE在1980年2月成立了局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（簡(jiǎn)稱IEEE 802 委員會(huì)），專門從事局域網(wǎng)的協(xié)議制訂，形成了一組的標(biāo)準(zhǔn)，稱為IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)。 IEEE 802.1是局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)

7、際互連協(xié)議。 IEEE 802.2集中了數(shù)據(jù)鏈路層中與媒體無(wú)親的LLC協(xié)議。涉及與媒體訪問(wèn)有關(guān)的協(xié)議，則根據(jù)具體網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問(wèn)控制訪問(wèn)分別處理，其中主要的MAC協(xié)議有：IEEE 802.3載波監(jiān)聽多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)CSMA/CD訪問(wèn)方法和物理層協(xié)議、IEEE 802.4令牌總線（Token Bus)訪問(wèn)方法和物理層的協(xié)議、IEEE 802.5令牌環(huán)（Token Ring)訪問(wèn)方法和物理層協(xié)議，IEEE 802.6關(guān)于城域網(wǎng)的分布式他列總線DQDB（Distributed Queue Dual Bus)的標(biāo)準(zhǔn)等,軟件（NOS，通信協(xié)議） 硬件（資源硬件，通信硬件） 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) UNIX、Net

8、ware、Windows NT Server、 Windows2000/2003/2008 Server、Linux等。 通信協(xié)議 TCP/IP NetBEUI：MicroSoft IPX/SPX：Novell,3.1.3 LAN的組成,圖3-4 小型局域網(wǎng),使用CSMA/CD介質(zhì)訪問(wèn)控制方式，物理層拓?fù)浞譃椋嚎偩€型、星型及樹型。 分為共享式以太網(wǎng)及交換式以太網(wǎng)。 組建局域網(wǎng)、校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)等的首選。,3.2 以太網(wǎng)技術(shù),3.2.1 以太網(wǎng)特點(diǎn),3.2.2典型以太網(wǎng),按照傳輸速率可以把以太網(wǎng)分為10M、l00M、1000M以太網(wǎng)。,表3-1 10M以太網(wǎng)各種類型的比較,3.2.2典型以太網(wǎng),1

9、00Mbps 以太網(wǎng) 100Base-T4（3類UTP） 100Base-TX （5類UTP） 100Base-FX（多模） 千兆位以太網(wǎng) 萬(wàn)兆位以太網(wǎng),3.3 局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù),3.3.1 局域網(wǎng)組網(wǎng)所需的設(shè)備,1.網(wǎng)卡的選型 數(shù)據(jù)傳輸速度：10/100/1000Mbps 傳輸介質(zhì)類型：雙絞線、粗纜、細(xì)纜、光纖 總線類型：ISA、PCI 2.集線器的選型 普通/堆疊、智能/非智能、是否支持網(wǎng)管、端口數(shù)量及接口類型 3.交換機(jī)的選型 簡(jiǎn)單、自適應(yīng)、大型、VLAN的支持,幾種2層以太網(wǎng)接入交換機(jī),一種高性能第3層交換機(jī)的外形,一些路由器的外形,一些設(shè)備的外形,用戶撥號(hào)接入,IEEE 802.11

10、無(wú)線局域網(wǎng),局域網(wǎng)互連,網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備,1.同軸電纜組網(wǎng)方法 粗纜方式 AUI網(wǎng)卡 粗纜的外部收發(fā)器 收發(fā)器電纜（2個(gè)收發(fā)器之間最小距離2.5m，最大長(zhǎng)度50m） 粗同軸電纜（不能超過(guò)500m，可使用最多4個(gè)中繼器） 細(xì)纜方式 BNC網(wǎng)卡 BNC T型連接器 細(xì)同軸電纜（不能超過(guò)185m） 混合方式 室外用粗纜，室內(nèi)用細(xì)纜,3.3.2 局域網(wǎng)的組網(wǎng)方法,2.雙絞線組網(wǎng)方法 RJ-45以太網(wǎng)卡 交換機(jī) 5類或超5類非屏蔽雙絞線（最長(zhǎng)100m） RJ-45連接頭,3.3.2 局域網(wǎng)的組網(wǎng)方法,圖3-5 單一交換機(jī)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu),圖3-6 兩個(gè)交換機(jī)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu),3.快速以太網(wǎng)組網(wǎng)方法 100/1000Mbp

11、s以太網(wǎng)卡 交換機(jī) 雙絞線或光纜 100Base-TX雙絞線100m 100Base-FX多模光纖450m,3.3.2 局域網(wǎng)的組網(wǎng)方法,4.千兆位以太網(wǎng)組網(wǎng)方法 100/1000Mbps以太網(wǎng)卡 1000Mbps交換機(jī) 雙絞線或光纜 1000Base-T雙絞線100m 1000Base-SX多模550m 1000Base-LX單模5000m,3.3.2 局域網(wǎng)的組網(wǎng)方法,光纖通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成,光源是光波產(chǎn)生的根源。 光纖是傳輸光波的導(dǎo)體。 光發(fā)送機(jī)的功能是產(chǎn)生光束,將電信號(hào)轉(zhuǎn)變成光信號(hào),再把光信號(hào)導(dǎo)入光纖。 光接收機(jī)的功能負(fù)責(zé)接收從光纖上傳輸?shù)墓庑盘?hào),并將它轉(zhuǎn)變成電信號(hào),經(jīng)解碼后再作相應(yīng)處

12、理。,光纖,光纖中心是光傳播的玻璃芯 芯外面包圍著一層折射率比芯低的玻璃封套，以使光纖保持在芯內(nèi) 再外面的是一層薄的塑料外套，用來(lái)保護(hù)封套,光柱,保護(hù)層,核心線纜,保護(hù)層,光線結(jié)構(gòu)示意圖,光纜,光纜是數(shù)據(jù)傳輸中最有效的一種傳輸介質(zhì),它有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： 頻帶較寬 電磁絕緣性能好 衰減較小 中繼器的間隔較大,常見光纖接頭,FCPC型光尾纖接頭外形圖,SCPC型光尾纖接頭外形圖,ST-PC型光尾纖接頭外形圖,FC/PCSC/PC型光尾纖外形圖,常見光接口連接器,SC/PC型光連接器,ST型光連接器,FC/PC型光連接器,BNC型光連接器,MTRJ型光連接器,1.交換式局域網(wǎng)基本結(jié)構(gòu) 核心設(shè)備：交換機(jī)

13、 Hub和Switch的區(qū)別,3.4 交換式局域網(wǎng)與虛擬局域網(wǎng),3.4.1 交換式局域網(wǎng),共享介質(zhì)方式到交換方式的轉(zhuǎn)變,圖3-10 共享式網(wǎng)絡(luò),圖3-11 交換式網(wǎng)絡(luò),2.局域網(wǎng)交換機(jī)的工作原理,3.4.1 交換式局域網(wǎng),局域網(wǎng)交換技術(shù),Hub,沖突域,Switch,沖突域1,沖突域 2,LAN Switch 邏輯模型,三層及三層以上,LLC,MAC,物理層,橋協(xié)議實(shí)體,轉(zhuǎn)發(fā)邏輯,輸入輸出,輸入輸出,LAN Switch 轉(zhuǎn)發(fā)邏輯,MAC 地址表,Mac 地址,端口號(hào),學(xué)習(xí)邏輯,學(xué)習(xí)邏輯,過(guò)慮/轉(zhuǎn)發(fā)邏輯,接口,接口,LAN Switch 輸入輸出接口,上行接口,Lan Switch,Lan S

14、witch,10 Base-T 鏈路,100Base-Fx 全雙工鏈路,接入接口,現(xiàn)代局域網(wǎng)模型,外部網(wǎng)絡(luò),三層交換機(jī),交換機(jī),交換機(jī),交換機(jī),交換機(jī),交換機(jī),交換機(jī),3.交換機(jī)的幀轉(zhuǎn)發(fā)方式 直接交換方式（Cut Though） 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式（Store and Forward） 改進(jìn)直接交換方式 4.交換式局域網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn) 交換傳輸延遲小 傳輸帶寬寬 允許10Mbps與100Mbps共存（Auto Sense） 支持虛擬局域網(wǎng),3.4.1 交換式局域網(wǎng),3.4.2 虛擬局域網(wǎng),在采用共享介質(zhì)的以太網(wǎng)中，所有節(jié)點(diǎn)位于同一沖突域中，同時(shí)也位于同一廣播域中，即一個(gè)節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)絡(luò)中某些節(jié)點(diǎn)的廣播會(huì)被網(wǎng)絡(luò)

15、中所有的節(jié)點(diǎn)所接收，造成很大的帶寬資源和主機(jī)處理能力的浪費(fèi)。 交換機(jī)雖然能解決沖突域問(wèn)題，卻不能克服廣播域問(wèn)題。,1.虛擬局域網(wǎng)概述 VLAN（Virtual LAN）建立在交換式局域網(wǎng)基礎(chǔ)上，將一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)小的邏輯網(wǎng)絡(luò)，各邏輯網(wǎng)絡(luò)形成自己的廣播域。 2.虛擬局域網(wǎng)優(yōu)點(diǎn) 提供了一種控制網(wǎng)絡(luò)廣播的方法 提高了網(wǎng)絡(luò)的安全 簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)管理 提供了基于第二層的通信優(yōu)先級(jí)服務(wù),3.4.2 虛擬局域網(wǎng),2.虛擬局域網(wǎng)劃分方法 基于端口的VLAN 基于MAC的VLAN 基于IP子網(wǎng)地址的VLAN 基于協(xié)議的VLAN 不管何種機(jī)制的VLAN，分配給同一個(gè)VLAN 的所有主機(jī)共享一個(gè)廣播域，而分配給不同VLAN 的主機(jī)將不會(huì)共享廣播域。,3.4.2 虛擬局域網(wǎng),圖3-13基于端口的VLAN,圖3-14基于IP地址的VLAN,3.虛擬局域網(wǎng)優(yōu)點(diǎn) 減少網(wǎng)絡(luò)管理 控制廣播風(fēng)暴 提供較好的網(wǎng)絡(luò)安全性,3.4.2 虛擬局域網(wǎng),只有位于同一VLAN 中的主機(jī)才能直接相互通信，而位于不同VLAN 中的主機(jī)之間是不能直接相互通信的。 如果不同VLAN 中的主機(jī)要相互通信是否可能呢？