Click to edit Master title style,计算机网络基础教学课件,北京师范大学培训考试中心,陈辉,计算机网络基础教学课件北京师范大学培训考试中心,第四讲 局域网与网络设备,局域网(LAN)概述。,局域网的关键技术。,局域网的介质访问控制方法。,以太网技术。,第四讲 局域网与网络设备局域网(LAN)概述。,、,局域网(LAN)概述,LAN的特点：,覆盖范围小：,房间、建筑物、园区范围,距离25km。,高传输速率：,10Mbps1000Mbps。,低误码率：10,-8,10,-10,。,总线、星形、环形拓扑。,双绞线、光纤、无线电。,为一个单位所拥有，自行建设，不对外提供服务。,交换机,交换机,交换机,交换机,Server,farm,stations,stations,stations,、局域网(LAN)概述LAN的特点：覆盖范围小：交换机交换,（）LAN典型拓扑结构,总线型:,所有结点都直接连接到共享信道。,星型:,所有结点都连接到中央结点。,环型:,结点通过点到点链路与相邻结点连接。,Bus,Star,Ring,A,B,C,C,A,D,C,B,A,B,C,A,T,（）LAN典型拓扑结构总线型:所有结点都直接连接到共享信,（）LAN参考模型,IEEE802标准,网络层,数据链路层,物理层,逻辑链路控制 LLC,媒体访问控制 MAC,高层,OSI,IEEE 802,物理层PHY,由NOS来实现,（）LAN参考模型IEEE802标准网络层数据链路层物理,IEEE:国际电子与电器工程师学会.,802.2-逻辑链路控制LLC,802.3-,CSMA/CD（以太网,）,802.4-,Token Bus（令牌总线）,802.5-,Token Ring（令牌环）,802.6-,分布队列双总线DQDB-MAN标准,802.8 FDDI（光纤分布数据接口）,802.11 无线LAN,IEEE802标准的主要成员,IEEE:国际电子与电器工程师学会.IEEE802标准的主要,802.3,CSMA/CD,802.4,Token,Bus,802.5,Token,Ring,802.6,DQDB,802.8,FDDI,802.2 LLC,数据链路层,物理层,LLC,MAC,802.1D Bridge,802.1A 体系结构,PHY,IEEE802体系结构示意图,802.3802.4802.5802.6802.8802,（3）局域网的物理层,载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CD),C,arrier,S,ense,M,ultiple,A,ccess/,C,ollision,D,etect,令牌传递(Token Passing),Token Ring,Token Bus,局域网的介质访问控制方法有两种：,（3）局域网的物理层 载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/,CSMA/CD,带冲突检测的载波监听多点访问：,工作原理：,发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送数据。在发送时，边发边继续监听。若监听到冲突，则立即停止发送。等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试。,CSMA/CD可归结为四句话：,发前先侦听，空闲即发送，,边发边检测，冲突时退避。,CSMA/CD带冲突检测的载波监听多点访问：,CSMA/CD的流程图,媒体忙？,发送帧,碰撞？,发送完？,发送,N16?,Yes,No,No,Yes,发送成功,Yes,发送失败,No,延迟随机时间,No,Yes,发送帧,碰撞次数N+,CSMA/CD的流程图媒体忙？发送帧碰撞？发送完？发送N1,（4）LAN的数据链路层,按功能划分为两个子层：LLC和MAC,功能分解的目的：,将功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分分开，降低实现的复杂度。,局网特点：共享信道(如总线)。需要解决介质访问控制(MAC)问题。分层可以使帧的传输独立于介质和MAC方法。,LLC：与介质、拓扑无关；,MAC：与介质、拓扑相关。,（4）LAN的数据链路层按功能划分为两个子层：LLC和MA,（5）LAN的网络层和高层,网络层,由于IEEE 802局域网拓扑结构简单，故IEEE 802标准没有单独设立网络层。,高层,局域网的高层尚未定义，一般由网络操作系统（NOS）来实现，如Unix、Windows NT、Netware等。,（5）LAN的网络层和高层网络层,5、以太网,70年代中期提出，称为Ethernet（以太网）。,1985年定名为,IEEE 802.3，,即使用CAMA/CD协议的LAN标准,，数据率从10M到1000M，支持多种传输媒体。,Ethernet,IEEE 802.3 规范,传统以太网(10M),快速以太网FE(100M),802.3u 双绞线，光纤。,千兆以太网GE(1000M),IEEE802.3z,屏,蔽短双绞线、光纤。,IEEE802.3ab 双绞线。,5、以太网 70年代中期提出，称为Ethernet（以太,（）802.3布线介质标准,10Base5 粗同轴,10Base2 细同轴,10BaseT 双绞线,10BaseF MMF,100BaseT 双绞线,100BaseF MMF/SMF,1000BaseX 屏蔽短双绞线或/MMF/SMF,1000BaseT 双绞线,数据率（Mbps）,基带或宽带,Base，Broad,段最大长度（百米）或,介质类型（T，F，X）,10,Base,5,（）802.3布线介质标准10Base5,（）IEEE 802.3的体系结构与功能实现,物理层,电缆,网卡,站接口,数据封装/解封（MAC 帧）,链路管理（CSMA/CD协议）,曼彻斯特编码/译码,发送/接收,MAC,LLC,（）IEEE 802.3的体系结构与功能实现电缆网卡站接口,（）快速以太网,交换式以太网：,以网络交换机为主干的以太网。,拓扑仍为星形结构（总线/HUBLAN_SWITCH）。,使用交换机后，可建立多个并发的通信（即独占带宽）。,100Mbps 网络交换机,（）快速以太网交换式以太网：100Mbps 网络交换机,在访问服务器的流量非常大的网络中，主干交换机可用高速交换机，把服务器与该高速交换机相连，便可大大提高服务器访问的速度。,交换机的用法,独享100M,独享1000M,独享100M,独享1000M,网络交换机Switch,1000M,Switch,Switch,共享1000M,在访问服务器的流量非常大的网络中，主干交换机可用高速,两种标准：802.3z和802.3ab。,802.3z:1000BaseX 屏蔽短双绞线/MMF/SMF。,802.3ab:1000BaseT 无屏蔽双绞线(5类，6类)。,连接距离较短：,1000BaseX:,双绞线：25米；MMF：550米；SMF：3km。,1000BaseT:,5类双绞线：100米。,拓扑结构和媒体布线方法同10/100BaseT相同。,传输速率比100BaseT快10倍。,帧结构和介质访问控制方式仍沿用IEEE802.3。,允许网络平滑升级到千兆主干，具有较好的兼容性。,（5）千兆以太网(Gigabit Ethernet，GE),两种标准：802.3z和802.3ab。（5）千兆以太网(G,网络由双环构成，可靠性高。,传输速率为100Mbps。,介质访问控制方法采用Token Passing，类似于令牌环。,传输介质主要为光纤，网络覆盖范围较大(几十km)。,集中器,集中器,令牌,服务器,FDDI(Fiber Distributed Data Interface),网络由双环构成，可靠性高。集中器集中器令牌服务器FDDI(,重点,网络接口卡及其使用,集线器及其使用,交换机及其使用,路由器,、网络设备,重点、网络设备,（1）网络接口卡NIC,组成：,发送,/,接收部件：,负责信号的发送、接收。,载波检测：,检测介质上有否信号。,网卡地址：,物理地址或称为MAC地址。,配置参数（软件设置/PnP）：,全双工/半双工。,传输速率（仅10/100Mbps双速网卡可,选）。,BOOTROM:远程启动引导芯片。,（1）网络接口卡NIC组成：,网络接口卡的种类,网络接口卡的种类,多端口的中继器，,属于物理层设备。,功能：,在网段之间拷贝比特流，信号整形和放大。,集中连接设备,共享带宽.,可改变网络物理拓扑形式：,总线连接,星形连接。,端口数：,常见的有,8,，,12,，,16,，,24,口。,（2）网络集线器HUB,多端口的中继器，属于物理层设备。（2）网络集线器HUB,NIC,HUB,UTP,PC机,服务器,以1台服务器，3台PC机为例：,一台HUB,4块UTP接口的网卡,4台PC机,8个RJ45接头（水晶头）,若干米UTP双绞线,用集线器搭建简单的网络,NICHUBUTPPC机服务器以1台服务器，3台PC机为例：,(3)网桥,hub,10Base2-细缆Ethernet,10BaseT-双绞线,hub,网桥,网段3,10BaseT 粗缆Ethernet,网段1,网段2,网桥：在数据链路层上实现互联。,网桥工作原理归纳为：,学习源地址，丢弃本网端帧，转发异网端帧，广播未知帧。,注：网络交换机工作原理与网桥类似可看成是一个多端口的高速网桥（工作在链路层上）,(3)网桥hub10Base2-细缆Ethernet1,（4）网络交换机Switch,实现网段分割的设备网络交换机,相当于多端口的高速网桥,工作在数据链路层,上,根据目标MAC地址转发帧,。端口独占带宽，用于组建快速网络。,工作原理：,构造：端口,-,地址表、端口缓冲器,学习源地址（构造端口,-,地址表）,过滤本网段帧（隔离冲突域）,转发异网段帧（交换）,广播未知帧（寻找目的站点）,（4）网络交换机Switch实现网段分割的设备网络交换机,独立式：,固定端口配置，扩充时用级连的方法。,堆叠式：,固定配置，用堆叠方法进行扩充堆叠连接在一起的,交换机,在逻辑相当于一台单独的,交换机,，可统一管理。,模块化,：,又称机箱式，由一台带有底板、电源的机箱和若干块多端口的接口卡（线卡）组成。可灵活按需配置，通过插入不同的插卡满足需求（如插入交换卡、路由卡、加密卡等）。,三种结构,独立式：三种结构,千兆主干交换机,服务器,校园网,10Mbps UTP,100Mbps UTP（连接校园网）,1000Mbps Fiber,100Mbps UTP,二级交换机,HUB,网络结构图,千兆主干交换机服务器校园网10Mbps UTP100Mbps,工作在第三层（,网络层,）上。,在网络之间转发网络分组。,能够提供按最佳路由转发网络分组。,实现子网隔离，限制广播风暴。,路由器是根据,网络号,来转发IP数据包的，所以路由表中存放的是目的网络号，而不是目的主机号。,（5）路由器Router,工作在第三层（网络层）上。路由器是根据网络号来转发IP数据包,控制部件（CPU、RAM、OS）,路由表,协议软件,网络接口（LAN、WAN、CONSOLE）,路由器的结构,控制部件（CPU、RAM、OS）路由器的结构,Switch,Switch,路由器,冲突域2,冲突域1,路由器可以分隔冲突域和广播域,用路由器进行网络互联,Switch Switch路由器冲突域2冲,、网络互联概述,？,网络互联的动力：更大范围的资源共享,网络互联：HOST-LAN、LANLAN/WAN,、网络互联概述？网络互联的动力：更大范围的资源共享,从OSI/RM层次观点考察网络互联,物理层：在,电缆段,之间复制,比特信号（无地址）,网络层,数据链路层,物理层,传输层,表示层,会话层,应用层,网络层,数据链路层,物理层,传输层,表示层,会话层,应用层,物理层,中继器、集线器,物理层互联,从OSI/RM层次观点考察网络互联网络层数据链路层物理层传输,网络层,数据链路层,物理层,传输层,表示层,会话层,应用层,网络层,数据链路层,物理层,传输层,表示层,会话层,应用层,物理层,网桥、交换机,数据链路层,在,网段,之间转发,数据帧（根据物理地址）,数