高職-局域網(wǎng)組建與維護-01.ppt

1、主講：宋一兵,局域網(wǎng)組建與維護,第1章 局域網(wǎng)基本知識,局域網(wǎng)組建與維護,第1章： 局域網(wǎng)基本知識,1.1節(jié),1.2節(jié),1.3節(jié),人類社會已經(jīng)進入了一個以網(wǎng)絡(luò)為核心的信息時代，這里的網(wǎng)絡(luò)是指“三網(wǎng)”，即電信網(wǎng)絡(luò)、電視網(wǎng)絡(luò)和計算機網(wǎng)絡(luò)，其中發(fā)展最快且起到?jīng)Q定性作用的是計算機網(wǎng)絡(luò)。目前，以Internet為代表的計算機網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)深入到社會的各個領(lǐng)域，改變著人們的工作、學(xué)習(xí)、生活以及思維方式，其應(yīng)用范圍越來越廣，成為信息社會的命脈和發(fā)展知識經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)。世界各國都對計算機網(wǎng)絡(luò)給予高度重視，從某種意義上講，計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展水平不僅反映了一個國家的計算機科學(xué)和通信技術(shù)水平，而且已經(jīng)成為衡量一國國力及現(xiàn)代

2、化程度的重要標志之一。,第1章 局域網(wǎng)基本知識,1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ),局域網(wǎng)組建與維護,1.2 局域網(wǎng)的定義和結(jié)構(gòu),1.3 數(shù)據(jù)傳輸與交換,1.4網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議,1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ),局域網(wǎng)組建與維護,計算機網(wǎng)絡(luò)雖然只有半個世紀的發(fā)展歷程，但其發(fā)展速度卻令人驚嘆。它是計算機技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，實現(xiàn)了遠程通信、遠程信息處理和資源共享。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)已由早期的“終端計算機網(wǎng)”、“計算機計算機網(wǎng)”演變成為現(xiàn)代具有統(tǒng)一體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。,1.1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的概念,局域網(wǎng)組建與維護,計算機網(wǎng)絡(luò)的定義是：計算機網(wǎng)絡(luò)是將地理位置不同，且有獨立功能的多個計算機系統(tǒng)利用通信

3、設(shè)備和線路互相連接起來，且以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件（包括網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等）為基礎(chǔ)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享的系統(tǒng)。,1.1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的概念,局域網(wǎng)組建與維護,從這個定義中，可見計算機網(wǎng)絡(luò)具有以下4個顯著的特點。 計算機網(wǎng)絡(luò)是一個互連的計算機系統(tǒng)群體，在地理上是分布的。 計算機網(wǎng)絡(luò)中的計算機系統(tǒng)是自治的，即每臺主機是獨立工作的，它們向網(wǎng)絡(luò)用戶提供資源和服務(wù)（稱為資源子網(wǎng)）。 系統(tǒng)互連要通過通信設(shè)施來實現(xiàn)。通信設(shè)施一般是由通信線路以及相關(guān)的傳輸、交換設(shè)備等組成（稱為通信子網(wǎng)）。 主機和子網(wǎng)之間通過一系列的協(xié)議實現(xiàn)通信。,1.1.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的作用,局域網(wǎng)組建與維護,資源共享。 所謂的資源是指

4、構(gòu)成系統(tǒng)的所有要素，包括軟、硬件資源。例如，計算處理能力、大容量磁盤、高速打印機、繪圖儀、通信線路、數(shù)據(jù)庫、文件和其他計算機上的有關(guān)信息。由于受經(jīng)濟和其他因素的制約，這些資源并非（也不可能）所有用戶都能獨立擁有，所以網(wǎng)絡(luò)上的計算機不僅可以使用自身的資源，也可以共享網(wǎng)絡(luò)上的資源。因而增強了計算機的處理能力，提高了計算機軟硬件的利用率。 計算機網(wǎng)絡(luò)建立的最初目的就是為了對分散的計算機系統(tǒng)實現(xiàn)資源共享，以此提高各種設(shè)備的利用率，減少重復(fù)勞動，進而實現(xiàn)分布式計算的目標。,1.1.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的作用,局域網(wǎng)組建與維護,2、數(shù)據(jù)通信。 數(shù)據(jù)通信功能也即數(shù)據(jù)傳輸功能，這是計算機網(wǎng)絡(luò)最基本的功能，主要用于計

5、算機網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點之間的系統(tǒng)通信。用戶可以在網(wǎng)上傳送電子郵件、發(fā)布新聞消息以及進行電子購物、電子貿(mào)易、遠程電子教育等。計算機網(wǎng)絡(luò)使用初期的主要用途之一就是在分散的計算機之間實現(xiàn)無差錯的數(shù)據(jù)傳輸。同時，計算機網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享的前提條件，就是在源計算機與目標計算機之間完成數(shù)據(jù)交換任務(wù)。,1.1.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的作用,局域網(wǎng)組建與維護,3、分布式處理。 通過計算機網(wǎng)絡(luò)，可以將一個任務(wù)分配到不同地理位置的多臺計算機上協(xié)同完成，以此實現(xiàn)均衡負荷，提高系統(tǒng)的利用率。對于許多綜合性的重大科研項目的計算和信息處理工作，可以利用計算機網(wǎng)絡(luò)的分布式處理功能，采用適當?shù)乃惴ǎ瑢⑷蝿?wù)分散到不同的計算機上共同完成。

6、同時，連網(wǎng)之后的計算機可以互為備份系統(tǒng)，當一臺計算機出現(xiàn)故障時，可以調(diào)用其他計算機實施替代任務(wù)，從而提高了系統(tǒng)的安全可靠性。,1.1.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的作用,局域網(wǎng)組建與維護,4、網(wǎng)絡(luò)綜合服務(wù)。 計算機網(wǎng)絡(luò)可以對文字、聲音、圖像、數(shù)字、視頻等多種信息進行傳輸、收集和處理。綜合信息服務(wù)和通信服務(wù)是計算機網(wǎng)絡(luò)的基本服務(wù)功能，利用計算機網(wǎng)絡(luò)，可以在信息化社會實現(xiàn)對各種經(jīng)濟信息、科技情報和咨詢服務(wù)的信息處理，得以實現(xiàn)文件傳輸、電子郵件、電子商務(wù)以及遠程訪問等功能。,1. 2 局域網(wǎng)的定義和結(jié)構(gòu),局域網(wǎng)組建與維護,局域網(wǎng)（Local Area Network，LAN）是最常見和應(yīng)用最廣泛的一種網(wǎng)絡(luò)，隨著計

7、算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和提高它得到了充分的應(yīng)用和普及。幾乎每個單位都有自己的局域網(wǎng)，甚至有些家庭中都有自己的小型局域網(wǎng)。目前經(jīng)常見到的局域網(wǎng)有網(wǎng)吧局域網(wǎng)、辦公室局域網(wǎng)、校園網(wǎng)、酒店局域網(wǎng)以及企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)等。,1. 2.1 局域網(wǎng)的含義與特點,局域網(wǎng)組建與維護,電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）對局域網(wǎng)的定義為：局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)通信被限制在幾米至幾千米的地理范圍內(nèi)，能夠使用具有中等或較高傳輸速率的物理信道，并且具有較低的誤碼率。局域網(wǎng)是專用的，由單一組織機構(gòu)所使用。,1. 2.2 局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu),局域網(wǎng)組建與維護,拓撲學(xué)是幾何學(xué)的一個重要分支，它將實體抽象為與其形狀、大小無關(guān)的點，將物體之間的連接線路抽

8、象成與距離無關(guān)的線，進而研究點、線、面之間的關(guān)系。這種表示點和線之間關(guān)系的圖被稱為拓撲結(jié)構(gòu)圖。拓撲結(jié)構(gòu)與幾何結(jié)構(gòu)屬于兩個不同的數(shù)學(xué)概念。在幾何結(jié)構(gòu)中，需要考察的是點、線之間的位置和形狀關(guān)系，如梯形、四邊形、圓等都屬于不同的幾何結(jié)構(gòu)。但是從拓撲結(jié)構(gòu)的角度去看，由于點、線間的連接關(guān)系相同，這些圖形就具有相同的拓撲結(jié)構(gòu)，即環(huán)形結(jié)構(gòu)。也就是說，不同的幾何結(jié)構(gòu)可能具有相同的拓撲結(jié)構(gòu)。,1. 2.2 局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu),局域網(wǎng)組建與維護,在計算機網(wǎng)絡(luò)中，把計算機、主機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等抽象成點，把連接這些設(shè)備的通信線路抽象成線，用網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)來反映網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)關(guān)系。 拓撲結(jié)構(gòu)是局域網(wǎng)組網(wǎng)的重要組成部分，也是關(guān)系局

9、域網(wǎng)性能的重要特征，局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)通常分為總線型、星型、環(huán)型、樹型、網(wǎng)狀型以及蜂窩型等。下面將分別介紹各類型的結(jié)構(gòu)和性能特點。,1. 2.2 局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu),局域網(wǎng)組建與維護,1、總線型拓撲結(jié)構(gòu) 總線型拓撲結(jié)構(gòu)中的所有連網(wǎng)設(shè)備共用一條物理傳輸線路，所有的數(shù)據(jù)都發(fā)往這一條線路，并能夠被所有連接在線路上的設(shè)備接收。連網(wǎng)設(shè)備通過專用的分接頭接入線路?？偩€型拓撲結(jié)構(gòu)是局域網(wǎng)的一種組成形式，如圖1-3所示。,1. 2.2 局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu),局域網(wǎng)組建與維護,2、星型拓撲結(jié)構(gòu) 星型拓撲結(jié)構(gòu)星型拓撲結(jié)構(gòu)是以一臺中心處理機（通信設(shè)備）為主而構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，其他連網(wǎng)機器僅與該中心處理機之間有直接的物理鏈路，中心處

10、理機采用分時或輪詢的方法為連網(wǎng)機器服務(wù)，所有的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過中心處理機。星型拓撲結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。,1. 2.2 局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu),局域網(wǎng)組建與維護,3、環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu) 環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)中連網(wǎng)設(shè)備通過轉(zhuǎn)發(fā)器接入網(wǎng)絡(luò)，每個轉(zhuǎn)發(fā)器僅與兩個相鄰的轉(zhuǎn)發(fā)器有直接的物理線路。環(huán)形網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸具有單向性，一個轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)出的數(shù)據(jù)只能被另一個轉(zhuǎn)發(fā)器接收并轉(zhuǎn)發(fā)。所有的轉(zhuǎn)發(fā)器及其物理線路構(gòu)成了一個環(huán)狀的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。,1. 2.2 局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu),局域網(wǎng)組建與維護,4、樹型拓撲結(jié)構(gòu) 樹型拓撲結(jié)構(gòu)樹型拓撲結(jié)構(gòu)是從總線型拓撲結(jié)構(gòu)演變而來的，它是在總線網(wǎng)上加上分支形成的一種層次結(jié)構(gòu)，其傳輸介質(zhì)可有多條分支，但不形成閉合回路。它將網(wǎng)

11、絡(luò)中的所有站點按照一定的層次關(guān)系連接起來，就像一棵樹一樣，由根節(jié)點、葉節(jié)點和分支節(jié)點組成。樹型拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋面很廣，容易增加新的站點，也便于故障的定位和修復(fù)，但其根節(jié)點由于是數(shù)據(jù)傳輸?shù)某Ｓ弥?，因此負荷較大。,1. 2.2 局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu),局域網(wǎng)組建與維護,5、網(wǎng)狀型拓撲結(jié)構(gòu) 網(wǎng)狀型拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀型拓撲結(jié)構(gòu)是利用專門負責數(shù)據(jù)通信和傳輸?shù)墓?jié)點構(gòu)成的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，連網(wǎng)設(shè)備直接接入節(jié)點進行通信。網(wǎng)狀型拓撲結(jié)構(gòu)通常利用冗余的設(shè)備和線路來提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，因此，節(jié)點可以根據(jù)當前的網(wǎng)絡(luò)信息流量有選擇地將數(shù)據(jù)發(fā)往不同的線路。,1. 2.2 局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu),局域網(wǎng)組建與維護,6、蜂窩型拓撲結(jié)構(gòu) 蜂窩型拓撲結(jié)

12、構(gòu)是無線局域網(wǎng)中常用的結(jié)構(gòu)。在地形復(fù)雜的地區(qū)，架設(shè)有線傳輸介質(zhì)會比較困難，這時可利用無線傳輸介質(zhì)（如微波、衛(wèi)星、無線電、紅外線等）點到點和多點傳輸?shù)奶卣?，組成無線網(wǎng)絡(luò)。蜂窩型拓撲結(jié)構(gòu)由圓形區(qū)域組成，每一區(qū)域都有一個節(jié)點（基站），區(qū)域中沒有物理連接介質(zhì)，只有無線介質(zhì)。這種拓撲結(jié)構(gòu)適用于城市網(wǎng)、校園網(wǎng)以及企業(yè)網(wǎng)，更適合于移動通信。,1. 2.2 局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu),局域網(wǎng)組建與維護,6、蜂窩型拓撲結(jié)構(gòu),1.3 數(shù)據(jù)傳輸與交換,局域網(wǎng)組建與維護,數(shù)據(jù)在信源和信宿之間進行傳輸最理想的方式是在兩個互連的站點之間直接建立傳輸信道并進行數(shù)據(jù)通信。但實際上，在大范圍的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中直接連接兩個設(shè)備是不現(xiàn)實的，也是不

13、可取的，只有通過網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點把數(shù)據(jù)從源站點發(fā)送到目的站點，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。這些中間節(jié)點并不關(guān)心數(shù)據(jù)內(nèi)容，而是提供一個交換設(shè)備，使數(shù)據(jù)從一個節(jié)點傳到另一個節(jié)點，直至到達目的地為止。,1.3.1 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),局域網(wǎng)組建與維護,1、并行傳輸與串行傳輸 串行傳輸時每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)只有一位，如圖1-9（a）所示。由于線路成本等方面的因素，遠距離通信一般采用串行通信技術(shù)。 并行傳輸主要用于局域網(wǎng)通信等距離比較近的情況，至少有8bit數(shù)據(jù)同時傳輸，如圖1-9（b）所示。計算機內(nèi)部的數(shù)據(jù)多是并行傳輸，如用于連接磁盤的扁平電纜一次就可以傳輸8bit或16bit數(shù)據(jù)，外部的并行端口及其連線也采用并行傳輸。,1.3

14、.1 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),局域網(wǎng)組建與維護,（1）同步傳輸。 同步傳輸采用的是按位同步的同步技術(shù)（即位同步）。在同步傳輸中，字符之間有一個固定的時間間隔。這個時間間隔由數(shù)字時鐘確定，因此，各字符沒有起始位和停止位。在通信過程中，接收端接收數(shù)據(jù)的序列與發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的序列在時間上必須取得同步，這里又分為兩種情況，即外同步和內(nèi)同步。 外同步指由通信線路設(shè)備提供同步時鐘信號，該同步信號與數(shù)據(jù)編碼一同傳輸，以保證線路兩端數(shù)據(jù)傳輸同步，如圖1-10所示。,1.3.1 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),局域網(wǎng)組建與維護,（2）異步傳輸。 有數(shù)據(jù)需要發(fā)送的終端設(shè)備可以在任何時刻向信道發(fā)送信號，而不需要與接收方進行同步和協(xié)商。它把每個

15、字節(jié)作為一個單元獨立傳輸，字節(jié)之間的傳輸間隔任意。為了標志字節(jié)的開始和結(jié)尾，在每個字符的開始附加1bit起始位，結(jié)尾加1bit、1.5bit或2bit停止位，構(gòu)成一個個“字符”。這里的“字符”指異步傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元，不同于“字節(jié)”，一般略大于一個字節(jié)，如圖1-11所示。,1.3.1 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),局域網(wǎng)組建與維護,3、數(shù)據(jù)傳輸方向 根據(jù)信號在信道上的傳輸方向與時間關(guān)系，可以將信道的通信方式分為單工、半雙工和全雙工3種。 （1）單工。 采用單工通信方式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)只能在一個方向上流動，發(fā)送端使用發(fā)送設(shè)備，接收端使用接收設(shè)備。,1.3.1 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),局域網(wǎng)組建與維護,（2）半雙工。 采用半雙工通信

16、方式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在某一時刻向一個方向傳輸，在需要的時候，又可以向另外一個方向傳輸，它實質(zhì)上是可切換方向的單工通信，如圖1-12（b）所示。 （3）全雙工。 采用全雙工通信方式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以在兩個方向上同時傳輸，它相當于兩個單工通信方式的結(jié)合，如圖1-12（c）所示。,1.3.2 數(shù)據(jù)交換技術(shù),局域網(wǎng)組建與維護,1、電路交換 電路交換就是計算機終端之間通信時，由一方發(fā)起呼叫，獨占一條物理線路。當交換機完成接續(xù)，對方收到發(fā)送端的信號后，雙方即可進行通信。在整個通信過程中雙方一直獨占該電路，示意圖如圖1-13所示。,1.3.2 數(shù)據(jù)交換技術(shù),局域網(wǎng)組建與維護,2、報文交換 報文交換是以“存儲轉(zhuǎn)發(fā)”方式

17、在網(wǎng)內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)。先將用戶的報文存儲在交換機的存儲器中（內(nèi)存或外存），當所需要的輸出電路空閑時，再將該報文發(fā)向接收交換機或終端。,1.3.2 數(shù)據(jù)交換技術(shù),局域網(wǎng)組建與維護,3、分組交換 分組交換分組交換實質(zhì)上是在“存儲轉(zhuǎn)發(fā)”基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，兼有電路交換和報文交換的優(yōu)點。它將用戶發(fā)來的整份報文分割成若干個定長的數(shù)據(jù)塊（稱為分組或數(shù)據(jù)包），每一個分組信息都帶有接收地址和發(fā)送地址，能夠自主選擇傳輸路徑。數(shù)據(jù)包暫存在交換機的存儲器內(nèi)，接著在網(wǎng)內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)。到達接收端后，再去掉分組頭，將各數(shù)據(jù)字段按順序重新裝配成完整的報文。在一條物理線路上采用動態(tài)復(fù)用的技術(shù)，能夠同時傳送多個數(shù)據(jù)分組。分組交換比電路交換的電

18、路利用率高，比報文交換的傳輸時延小、交互性好。,1.3.2 數(shù)據(jù)交換技術(shù),局域網(wǎng)組建與維護,分組交換又有數(shù)據(jù)報和虛電路兩種方式。 （1）數(shù)據(jù)報。 這種交換方式中，所有傳送的信息在送入交換網(wǎng)前都被劃分為更短的報文分組，每個分組除攜帶目標地址外，還攜帶所屬信息包的編號。各分組獨立選擇路由，分別到達目的主機后，再按照信息包的編號順序重新組合還原。 （2）虛電路。 在發(fā)送數(shù)據(jù)前，先建立一條邏輯連接，此連接是虛擬的。數(shù)據(jù)包在每個節(jié)點處仍需存儲和轉(zhuǎn)發(fā)，并不獨占線路。對目標主機的尋址在連接過程中進行。每個分組在包含數(shù)據(jù)之外，還要包含一個虛電路標志符。在預(yù)先建立好的路徑上，每個節(jié)點都知道如何把這些分組傳遞到下

19、一個節(jié)點，而不需要路由選擇。源端口將全部數(shù)據(jù)分組，然后按照順序，逐個沿虛電路發(fā)向目標主機。,1.3.2 數(shù)據(jù)交換技術(shù),局域網(wǎng)組建與維護,3種交換方式的比較,1.3.2 數(shù)據(jù)交換技術(shù),局域網(wǎng)組建與維護,3種交換方式的比較,不同交換技術(shù)應(yīng)用于不同的場合。 在計算機網(wǎng)絡(luò)中，主要采用分組交換，偶爾采用電路交換，不使用報文交換。 當兩節(jié)點間的負載較重且持續(xù)時間較長或租用專用線路時，采取電路交換的方式比較合適。 數(shù)據(jù)報分組交換適用于短報文交換，虛電路分組交換適用于長報文交換。,1.3.2 數(shù)據(jù)交換技術(shù),局域網(wǎng)組建與維護,ATM（Asynchronous Transfer Mode，異步傳輸模式）是用于寬帶

20、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的一種交換技術(shù)。綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)是集語音、數(shù)據(jù)、圖文傳真、可視電話等各種業(yè)務(wù)為一體的網(wǎng)絡(luò)，適用于不同的帶寬要求和多樣的業(yè)務(wù)要求。ATM是在分組交換基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它使用固定長度分組，并使用空閑信元來填充信道，從而使信道被劃分為等長的時間小段。由于光纖通信提供了低誤碼率的傳輸通道，因而流量控制和差錯控制便可移到用戶終端，網(wǎng)絡(luò)只負責信息的交換和傳送，從而使傳輸時延減小，所以ATM技術(shù)適用于高速數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)。,1.4 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議,局域網(wǎng)組建與維護,了減少網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計的復(fù)雜性，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計者并不是設(shè)計一個單一和巨大的協(xié)議來為所有形式的通信規(guī)定完整的細節(jié)，而是采用把通信問題劃分為許多個

21、小問題，然后為每個小問題設(shè)計一個單獨協(xié)議的方法。這就使得每個協(xié)議的設(shè)計、分析、編碼和測試都比較容易。,1.4.1 體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議分層,局域網(wǎng)組建與維護,1、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 從數(shù)據(jù)處理的觀點看待網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，也可以從載體通信的觀點觀察網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。前者類似于從上到下的過程調(diào)用，各個組成部分之間通過接口相互作用。后者涉及兩個通信方之間的交互作用。計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)該闡明計算機網(wǎng)絡(luò)各個組成部分的功能特性，以及它們之間是如何配合、組織，如何相互聯(lián)系、互相制約，從而構(gòu)成一個計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的。 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)被定義為計算機之間相互通信的層次，以及各層中的協(xié)議和層次之間接口的集合。,1.4.1 體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議

22、分層,局域網(wǎng)組建與維護,2、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 計算機網(wǎng)絡(luò)和分布式系統(tǒng)中相互通信的對等實體間交互信息時所必須遵守的規(guī)則的集合稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。,1.4.1 體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議分層,局域網(wǎng)組建與維護,3、協(xié)議分層 為了減少網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的復(fù)雜性，絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)采用分層設(shè)計方法。所謂分層設(shè)計方法，就是按照信息的流動過程將網(wǎng)絡(luò)的整體功能分解為一個個的功能層，不同機器上的同等功能層之間采用相同的協(xié)議，同一機器上的相鄰功能層之間通過接口進行信息傳遞。,1.4.1 體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議分層,局域網(wǎng)組建與維護,網(wǎng)絡(luò)中同等層之間的通信規(guī)則就稱為該層使用的協(xié)議，如有關(guān)第N層的通信規(guī)則的集合，就是第N層的協(xié)議。而同一計算機的不同功能層之間的通信

23、規(guī)則稱為接口（Interface），在第N層和第（N+1）層之間的接口稱為N/（N+1）層接口?？傊?，協(xié)議是不同機器同等層之間的通信約定，而接口是同一機器相鄰層之間的通信約定。不同的網(wǎng)絡(luò)，其分層數(shù)量、各層的名稱和功能以及協(xié)議都各不相同。然而，在所有的網(wǎng)絡(luò)中，每一層的目的都是向它的上一層提供一定的服務(wù)。協(xié)議層次化不同于程序設(shè)計中模塊化的概念。在程序設(shè)計中，各模塊可以相互獨立、任意拼裝或者并行，而層次則一定有上下之分，它是依據(jù)數(shù)據(jù)流的流動而產(chǎn)生的。組成不同計算機同等層的實體稱為對等進程（Peer Process）。對等進程不一定是相同的程序，但其功能必須完全一致，且采用相同的協(xié)議。,1.4.1 體

24、系結(jié)構(gòu)與協(xié)議分層,局域網(wǎng)組建與維護,1.4.2 OSI參考模型,局域網(wǎng)組建與維護,OSI參考模型將整個網(wǎng)絡(luò)的通信功能劃分成7個部分（也叫7個層次），每層各自完成一定的功能，由底層至頂層分別稱為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。前3層（低3層）也叫通信子網(wǎng)，后4層（高4層）也叫資源子網(wǎng),1.4.2 OSI參考模型,局域網(wǎng)組建與維護,1.4.2 OSI參考模型,局域網(wǎng)組建與維護,1、物理層 物理層是OSI參考模型的第1層，它位于最底層，是整個開放系統(tǒng)的基礎(chǔ)。物理層為設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸介質(zhì)及互連設(shè)備，為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的環(huán)境。物理層提供物理信道，并在此信道上傳輸原始

25、比特流。要考慮多大的電壓代表“1”或“0”，以及當發(fā)送端發(fā)出比特“1”時，在接收端如何識別出是“1”而不是“0”；一個比特持續(xù)多少微秒；傳輸是否在兩個方向上同時進行；最初的連接如何建立，完成通信后連接如何終止；連接電纜的插頭有多少根引腳以及各個引腳如何連接等問題。物理層主要是設(shè)計處理機械的、電氣的和過程的接口，以及物理層下的物理傳輸介質(zhì)等問題。,1.4.2 OSI參考模型,局域網(wǎng)組建與維護,2、數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層提供物理鏈路上的可靠的數(shù)據(jù)傳輸，負責在兩個相鄰節(jié)點間的線路上，無差錯地傳送以幀（Frame）為單位的數(shù)據(jù)。每一幀包括一定數(shù)量的數(shù)據(jù)和一些必要的控制信息，有同步信息、地址信息、差錯控

26、制以及流量控制信息等。和物理層相似，數(shù)據(jù)鏈路層負責建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路的連接。發(fā)送方把輸入數(shù)據(jù)分裝在數(shù)據(jù)幀里，按順序傳送各幀，并處理接收方回送的確認幀。若接收方檢測到所傳數(shù)據(jù)中有差錯，就要通知發(fā)送方重發(fā)這一幀，直到這一幀正確無誤地到達接收方為止。數(shù)據(jù)鏈路層定義了諸如物理尋址、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、線路規(guī)程、錯誤通告、幀的順序傳遞和流量控制等功能。IEEE將這一層劃分為MAC（介質(zhì)訪問控制）子層和LLC（邏輯鏈路控制）子層，,1.4.2 OSI參考模型,局域網(wǎng)組建與維護,3、網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層關(guān)系到子網(wǎng)的運行控制，提供兩個終端系統(tǒng)之間的連接和路徑選擇。其中的一個關(guān)鍵問題是確定分組（Packet），從源端

27、到目的端如何選擇路由。既可以選用網(wǎng)絡(luò)中固定的靜態(tài)路由表，也可以在每一次會話開始時臨時決定路由，還可以根據(jù)當前網(wǎng)絡(luò)的負載狀況，高度靈活地為每一個分組決定路由。,1.4.2 OSI參考模型,局域網(wǎng)組建與維護,4、傳輸層 信息的傳送單位是數(shù)據(jù)報（Datagram）。傳輸層負責兩個端節(jié)點之間的可靠網(wǎng)絡(luò)通信。其基本功能是從會話層接收數(shù)據(jù)，并且在必要時把它分成較小的分組，傳遞給網(wǎng)絡(luò)層，并確保到達對方的各段信息正確無誤、高效率地完成。傳輸層提供機制來建立、維護和終止虛電路，并進行錯誤檢測、恢復(fù)和信息流量控制等。因此，傳輸層能夠隔離硬件和應(yīng)用，使上層的會話層等不受硬件技術(shù)變化的影響。,1.4.2 OSI參考模

28、型,局域網(wǎng)組建與維護,5、會話層 會話層主要用于建立、管理和終止應(yīng)用程序會話并管理表示層實體之間的數(shù)據(jù)交換，允許不同機器上的用戶建立會話關(guān)系，允許進行類似傳輸層的普通數(shù)據(jù)傳輸，在兩個互相通信的應(yīng)用進程之間建立、組織和協(xié)調(diào)其交互（Interaction）過程。,1.4.2 OSI參考模型,局域網(wǎng)組建與維護,6、表示層 表示層主要解決用戶信息的語法表示問題。表示層將欲交換的數(shù)據(jù)從適合于某一用戶的抽象語法，轉(zhuǎn)換為適合于OSI系統(tǒng)內(nèi)部使用的傳送語法。此層保證某系統(tǒng)應(yīng)用層發(fā)出的信息能被另一系統(tǒng)的應(yīng)用層讀懂。表示層與程序使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有關(guān)，從而能夠為應(yīng)用層處理數(shù)據(jù)和傳輸句法（如信息的編碼、加密、解密等）。

29、,1.4.2 OSI參考模型,局域網(wǎng)組建與維護,7、應(yīng)用層 應(yīng)用層包含大量人們普遍需要的協(xié)議，通過定義一個抽象的網(wǎng)絡(luò)虛擬終端，編輯程序和其他所有程序都面向該虛擬終端。 應(yīng)用層為處于OSI參考模型之外的應(yīng)用程序（如電子郵件、文件傳輸和終端仿真等）提供服務(wù)。應(yīng)用層識別并確認欲通信伙伴的有效性和連接它們所需要的資源，并建立關(guān)于差錯恢復(fù)和數(shù)據(jù)完整性控制步驟的協(xié)議。,1.4.3 TCP/IP參考模型,局域網(wǎng)組建與維護,由于Internet的飛速發(fā)展和全球化，使得TCP/IP協(xié)議成為事實上的國際標準和工業(yè)標準，并得到了極其廣泛的應(yīng)用，許多產(chǎn)品都支持TCP/IP，使之具有極強的可用性。 TCP/IP不是一個

30、簡單的協(xié)議，而是一組小的、專業(yè)化的協(xié)議，包括TCP/IP、UDP、ARP、ICMP以及其他的一些被稱為子協(xié)議的協(xié)議。大部分網(wǎng)絡(luò)管理員將整組協(xié)議稱為TCP/IP協(xié)議。,1.4.3 TCP/IP參考模型,局域網(wǎng)組建與維護,1、主機網(wǎng)絡(luò)層 主機網(wǎng)絡(luò)層是TCP/IP參考模型的最底層，負責接收從網(wǎng)絡(luò)互連層交來的IP數(shù)據(jù)報并將IP數(shù)據(jù)報通過底層物理網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去，或者從底層物理網(wǎng)絡(luò)上接收物理幀，抽出IP數(shù)據(jù)報，交給網(wǎng)絡(luò)互連層。,1.4.3 TCP/IP參考模型,局域網(wǎng)組建與維護,2、網(wǎng)絡(luò)互連層 網(wǎng)絡(luò)互連層又稱為IP層，其主要功能是負責相鄰節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳送，包括如下3個方面。 處理來自傳輸層的分組發(fā)送請求。

31、 處理輸入數(shù)據(jù)報。 處理ICMP（網(wǎng)絡(luò)控制報文協(xié)議）報文。,1.4.3 TCP/IP參考模型,局域網(wǎng)組建與維護,3、傳輸層 TCP/IP參考模型中傳輸層的作用與OSI參考模型中傳輸層的作用是一樣的，即在源節(jié)點和目的節(jié)點兩個進程實體之間提供可靠的端到端數(shù)據(jù)傳輸。為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，傳輸層協(xié)議規(guī)定接收端必須發(fā)回確認信息，否則假定分組丟失，必須重新發(fā)送。,1.4.3 TCP/IP參考模型,局域網(wǎng)組建與維護,TCP/IP參考模型提供了TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）兩個傳輸層協(xié)議。TCP是一個可靠的面向連接的傳輸層協(xié)議，它將某節(jié)點的數(shù)據(jù)以字節(jié)流形式無差錯傳遞到Internet的任何

32、一臺機器上。發(fā)送方的TCP將用戶交來的字節(jié)流劃分成獨立的報文并交給網(wǎng)絡(luò)互連層進行發(fā)送，而接收方的TCP將接收的報文重新裝配后交給接收用戶。TCP同時處理有關(guān)流量控制的問題，以防止快速的發(fā)送方淹沒慢速的接收方。UDP是一個不可靠的、無連接的傳輸層協(xié)議，將可靠性問題交給應(yīng)用程序來解決。UDP主要面向請求/應(yīng)答式的交易型應(yīng)用，這種交易往往只有一來一回兩次報文交換，假如為此單獨建立和撤銷連接，成本相當高，這種情況下使用UDP就非常有效。,1.4.3 TCP/IP參考模型,局域網(wǎng)組建與維護,4、應(yīng)用層 傳輸層的上一層是應(yīng)用層，應(yīng)用層包括所有的高層協(xié)議。早期的應(yīng)用層有遠程登錄協(xié)議（Telnet）、文件傳輸

33、協(xié)議（File Transfer Protocol，F(xiàn)TP）和簡單郵件傳輸協(xié)議（Simple Mail Transfer Protocol，SMTP）等協(xié)議。,1.4.3 TCP/IP參考模型,局域網(wǎng)組建與維護,1.4.4 局域網(wǎng)協(xié)議IEEE 802,局域網(wǎng)組建與維護,IEEE 802參考模型只對應(yīng)OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層與物理層，它將數(shù)據(jù)鏈路層劃分為邏輯鏈路控制（Logical Link Control，LLC）子層與介質(zhì)訪問控制（Media Access Control，MAC）子層。,1.4.4 局域網(wǎng)協(xié)議IEEE 802,局域網(wǎng)組建與維護,IEEE 802.1標準：包括局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

34、、網(wǎng)絡(luò)互連以及網(wǎng)絡(luò)管理與性能測試。 IEEE 802.2標準：定義了LLC子層的功能與服務(wù)。 IEEE 802.3標準：定義了CSMA/CD總線MAC子層與物理層規(guī)范。 IEEE 802.4標準：定義了令牌總線（Token Bus）MAC子層與物理層規(guī)范。 IEEE 802.5標準：定義了令牌環(huán)（Token Ring）MAC子層與物理層規(guī)范。 IEEE 802.6標準：定義了城域網(wǎng)MAN MAC子層與物理層規(guī)范。 IEEE 802.7標準：定義了寬帶技術(shù)。 IEEE 802.8標準：定義了光纖技術(shù)。 IEEE 802.9標準：定義了語音與數(shù)據(jù)綜合局域網(wǎng)IVD LAN技術(shù)。 IEEE 802.1

35、0標準：定義了可互操作的局域網(wǎng)安全性規(guī)范SILS。 IEEE 802.11標準：定義了無線局域網(wǎng)技術(shù)。,1.4.4 局域網(wǎng)協(xié)議IEEE 802,局域網(wǎng)組建與維護,局域網(wǎng)從介質(zhì)訪問控制方法的角度可以分為共享介質(zhì)局域網(wǎng)與交換式局域網(wǎng)兩類。IEEE 802.2標準定義的共享介質(zhì)局域網(wǎng)又分3類：采用CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法的總線型局域網(wǎng)、采用Token Bus介質(zhì)訪問控制方法的總線型局域網(wǎng)以及采用Token Ring介質(zhì)訪問控制方法的環(huán)型局域網(wǎng)。,1.4.4 局域網(wǎng)協(xié)議IEEE 802,局域網(wǎng)組建與維護,1、IEEE 802.3標準 IEEE802.3標準定義了基帶總線局域網(wǎng)Ethernet（以太網(wǎng)）。以太網(wǎng)的核心技術(shù)是它的隨機爭用型介質(zhì)訪問控制方法，即帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，CSMA/CD）方法。,1.4.4 局域網(wǎng)協(xié)議IEEE 802,局域網(wǎng)組建與維護,所謂“沖突檢測”是指發(fā)送節(jié)點在發(fā)送同時，將其發(fā)送信號波形與從總線上接收到的信號波形進行比較。如果總線上同時出現(xiàn)兩個或兩個以