1、計算機網絡計算機網絡局域網局域網田衛鋒章節主要內容章節主要內容4.1 局域網的發展特點和功能4.2 局域網的特點4.3 局域網協議和組網技術4.4 IEEE802.5 標準（令牌環）4.5 IEEE802.4 標準（令牌總線局域網）4.6 對等網技術4.1 4.1 局域網的發展特點和功能局域網的發展特點和功能l局域網的定義l局域網的特點l網絡的3個基本要素l網絡技術與產品局域網的定義局域網的定義lIEEE的定義：局域網是一個通信系統，它允許很多彼此獨立的計算機在適當的區域內、以適當的傳輸速率直接進行溝通的數據通信系統。l局域網與計算機種類無關。l一般來說，局域網是一種計算機化的通信網絡，支持各

2、種數據通信設備互聯、信息交換和資源共享。局域網的主要特點局域網的主要特點1.覆蓋的地理范圍和站點數有限。2.具有較小的時延和較低的誤碼率。3.各站點之間形成平等的關系而不是主從關系。4.能進行廣播或多播局域網的發展局域網的發展l1969年ARPAnet研制成功l1974年IBM公布SNA（系統網絡結構）。l1981年Xerox公司開發了總線型局域網（Star Ethernet）。l80年代網絡技術趨于成熟。l90年代，網絡發展的方向是：結構上開放、標準化，功能上多樣化，互聯環境復雜化，產品多廠商兼容。網絡的網絡的3 3個基本要素個基本要素l共享服務l傳輸媒體l網絡協議網絡技術與產品網絡技術與產

3、品lDECnetlSmartmodeml3ComlStreettalk for Vinusl令牌環網絡lCisco的AGS多協議路由器和Proteon多協議網關4.24.2局域網的特點局域網的特點l局域網技術的三要素1.拓撲結構2.傳輸介質3.介質訪問控制協議局域網拓撲結構局域網拓撲結構l總線型l星型l樹型l環型局域網常見拓撲結構性能比較局域網常見拓撲結構性能比較性能性能總線型總線型環型環型星型星型樹型樹型傳輸速率傳輸速率較高高低一般控制方式控制方式集中/分散分散集中集中/分散擴展能力擴展能力高弱弱強介質訪問控制（介質訪問控制（MAC）協議）協議l帶碰撞檢測的載波監聽多路訪問協議（CSMA/C

4、D）適用于總線拓撲結構。l令牌總線協議（Token-bus）適用于總線/樹型拓撲結構。l令牌環協議（Token-ring）適用于環型拓撲結構。傳輸介質傳輸介質l雙絞線l同軸電纜l光纖l無線傳輸（“移動”局域網）局域網與廣域網的區別局域網與廣域網的區別性能性能局域網局域網廣域網廣域網距離距離10km 以下10km 以上傳輸速率傳輸速率1100Mb/s10Mb/s以下通信手段通信手段雙絞線、同軸電纜、光纖、無線電話線、衛星信道、微波線路拓撲結構拓撲結構規則不規則主要技術主要技術CSMA/CD、Token-bus、Token-ring二級結構、分組交換應用領域應用領域管理、辦公自動化商業、軍事管理方

5、式管理方式企業專用公共電信事業局域網與多用戶的區別局域網與多用戶的區別項目項目局域網局域網多用戶系統多用戶系統構成構成多機互聯網絡OS主機多用戶OS終端處理能力處理能力分布式集中傳輸速度傳輸速度高低用戶數用戶數無限有限存儲容量存儲容量小大局域網與多用戶的區別（續上一頁）局域網與多用戶的區別（續上一頁）項目項目局域網局域網多用戶系統多用戶系統管理方式管理方式集中/分散集中通信功能通信功能強弱擴充能力擴充能力強弱用戶界面用戶界面圖形/菜單/命令命令應用領域應用領域事務處理事務處理、計算局域網的技術優勢局域網的技術優勢l超大規模集成電路和微機技術的發展，促使硬件成本下降、處理能力提高；lLAN有較好

6、的擴充性能；l應用軟件豐富；l系統容錯技術（SFT）的發展，使LAN可靠性增強；lLAN能解決復雜的互連問題。lC/S和B/S技術滿足了分布式處理的要求。局域網的發展趨勢局域網的發展趨勢lOS由單用戶、單任務向多用戶、多任務過渡；lC/S向B/S過渡；lLAN、多用戶系統、Internet之間互聯；l技術上向高速、寬帶化發展。網絡結構化布線技術網絡結構化布線技術l智能大廈：我國通常將符合“3A”和”5A”標準的大廈稱之為智能大廈。l3A通訊自動化（Communication Automation），CA辦公自動化（Office Automation），OA大樓管理自動化（Building Ma

7、nagement Automation），BMAl5A，則增加2個消防自動化（Fire Automation），FA綜合管理自動化（Maintenance Automation）,MA網絡結構化布線技術網絡結構化布線技術l結構化綜合布線系統（SCS）l建筑物結構化綜合布線系統（建筑物結構化綜合布線系統（6個子系統）個子系統）戶外系統水平布線子系統骨干線子系統工作區子系統設備子系統管理子系統4.3 局域網協議與組網技術局域網協議與組網技術l局域網體系結構和網絡參考模型l局域網操作系統l10種高速局域網技術簡介l組網技術局域網體系結構和網絡參考模型局域網體系結構和網絡參考模型l常見的網絡體系結構I

8、SO/OSI開放系統系統互聯模型；IBM的SNA系統網絡體系結構；DEC的DNA數字網絡體系結構；Microsoft的NETNovell的Netware實用網絡協議實用網絡協議lIPX/SPXlNetBEUIlTCP/IPlAppleTalkNetWare IPX/SPX協議協議l具有高度的模塊性，適應不同的硬件。l比TCP/IP更小、更快，具有路由選擇功能，可以在不同的網段中傳遞。l主要由IPX和SPX兩大協議組成，SPX協議是IPX協議的擴展。l互聯網報文交換協議（IPX）是網絡層協議。IPX地址結構地址結構lIPX地址網段號，網絡節點號，套接字號。l網段號網段號，又稱為網絡號表示網段劃分

9、，不同網段機器其網段號不同。l網絡節點號網絡節點號標識不同網絡設備，一般為網卡編號。l套節字號套節字號標識同一網絡節點的應用程序（類似端口號）。l1、3部分都是無符號整數。微軟網絡協議微軟網絡協議NetBEUIl運輸層協議。l基于DOS的PC開發的。l比較小，易于實現，傳輸快。l應用于Windows NT的最快的運輸層協議。l不具備路由功能，不適應現在的設備和互聯網環境。l不要求配置，僅要求網絡節點機有不同的機器名，是小型網絡的最佳選擇Machintosh 協議組協議組AppleTalkl是無連接的運輸層協議。l通過確認和重新發送系統來提供可靠的服務。Internet協議協議 TCP/IPl產

10、生于ARPAnet。l不由特定的公司控制，開發的協議組，得到多數廠家的響應和支持。l協議組由IP、ARP、RARP、TCP、UDP、FTP、SMTP、TELNET、HTTP等協議組成。ISO/OSI 開放系統互聯模型開放系統互聯模型l分層原則：整個系統功能分為若干層次。每個子層完成特定的功能。層之間有清晰的接口。下層為上層提供服務。局域網工作層次局域網工作層次l局域網中，傳送數據采用帶地址的“幀”格式，不存在中間交換，不要求路由選擇，因此不需要OSI模型中的第三層功能。局域網體系結構和局域網體系結構和TCP/IP對比對比高級服務訪問點（SAP）邏輯鏈路控制子層（LLC）媒體訪問控制子層（MAC

11、）物理層7應用層6表示層5會話層4運輸層3網絡層2數據鏈路層1物理層局域網各層主要功能局域網各層主要功能lLLC子層主要功能：建立和釋放數據鏈路層的邏輯連接；提供與高層的接口；差錯控制；給幀加序號等（主要集中與媒體接入無關的功能）。lMAC子層主要功能：將上一層交下來的數據封裝成“幀”進行發送；實現和維護MAC協議；比特差錯檢測；尋址等。（與接入有關）l物理層（PHY）主要功能：信號的編碼與譯碼；為進行同步用的前同步碼的產生與去除；比特的傳輸與接收。數據鏈路層數據鏈路層l局域網數據鏈路層有兩種不同的數據單元：LLC PDU和MAC幀。l高層數據傳到LLC層，加上適當的首部就成了LLC PDU；

12、LLC PDU再向下傳到MAC層，加上適當的首部和尾部就成了MAC幀。l網絡通信中2種地址：MAC地址、SAP地址。l尋址過程：先用MAC幀中的地址信息找到網中的某一個主機，然后用LLC幀的地址信息找到該主機的一個某一個SAP。LLC、LLC PDU、MAC幀幀高層數據LLC首部 LC數據MAC首部 MAC數據 MAC尾部 網絡層及以上用戶數據LLC子層 LLCPDUMAC子層 MAC 幀網卡地址網卡地址l802標準中規定MAC的地址字段為6字節或2字節。l世界上生產網卡的廠商必須從IEEE購買一個廠商代碼，做為地址字段6個字節中的前3個固化在網卡中，另外3個字節由廠商自行分配。lIEEE規定

13、地址字段的首字節最低位為L/G比特，最低第2位為G/L字段。lL/G0表示一個單站的地址lL/G1表示一個組地址lG/L0表示局部管理lG/L1表示全局管理網卡工作方式網卡工作方式l網卡從網絡上每收到一個MAC幀就首先檢查其硬件地址，若是發往本站的幀，則收下；否則丟棄。發往本站的幀可能是下列3種之一。l單播幀：收到幀的MAC地址與本站的硬件地址相同。l廣播幀：發送給所有站點的幀。l多播幀：發送給一部分站點的幀。l所有網卡至少能識別單播和廣播地址。局域網操作系統局域網操作系統l操作系統是用戶和計算機的接口。l網絡操作系統的基本任務是屏蔽本地資源與網絡資源的差異性，提供各種基本的網絡服務功能，包括

14、安全性服務，并完成網絡資源的管理和控制。l網絡OS有兩類：面向任務型和通用型。常見通用網絡常見通用網絡OSlNetWarelWindows NT Server（WFW-NTS、域）lLAN ManagerlUnix局域網硬件設備知識局域網硬件設備知識l服務器：基于服務器模式和對等模式。文件服務器打印機服務器應用服務器郵件服務器通信服務器BBS服務器局域網硬件設備知識局域網硬件設備知識l多路復用器多路復用器：一個網絡設備，可以接一個網絡設備，可以接收多個輸入并將其傳輸到共享的網收多個輸入并將其傳輸到共享的網絡媒體絡媒體。l多路復用通過下列三種方式之一完成：時分多路訪問頻分多路訪問統計多路訪問局域

15、網硬件設備知識局域網硬件設備知識l網絡適配器：與調制解調器的工作原理類似，但輸入輸出的全部是數字信號，傳輸速率快。l按總線類型：ISA網卡、EISA網卡、PCI網卡。l數據位數：16位與32位網卡(一般用于服務器)。l接口類型有3種規格：粗同軸電纜接口、細同軸電纜接口、無屏蔽雙絞線接口。l指示燈：紅綠亮表示正在發送或接受數據，綠燈亮表示連接正常。局域網硬件設備知識局域網硬件設備知識l集線器被動集線器：對被傳輸數據不做任何添加的Passive HUB。主動集線器：能再生信號，監測數據通信的Active HUB。智能集線器：能提供網絡管理功能的Intelligent HUB。10種高速局域網技術的

16、簡介種高速局域網技術的簡介l常見的高速局域網分為常見的高速局域網分為3類：類：l第一類：令牌傳遞結構網絡第一類：令牌傳遞結構網絡1.FDDI：光纖分布數據接口。數據傳輸速率為100Mb/s。2.CDDI：銅纜FDDI，數據傳輸速率為100Mb/s。3.FDDI：數據傳輸速率為100Mb/s。用于多媒體光纖接口網絡。4.FFOL：最高速率達2.4Gb/s，最終可能取代FDDI。5.高速令牌環網：符合令牌環型介質訪問標準802.5。10種高速局域網技術的簡介種高速局域網技術的簡介l第二類：以太網的后繼標準第二類：以太網的后繼標準1.快速以太網100Base-VG：數據傳輸速率為100Mb/s。用于

17、數據或多媒體桌面系統的快速以太網，傳輸介質為銅纜。2.快速以太網100Mb/s CSMA/CD：數據傳輸速率為100Mb/s。用于數據或多媒體桌面系統的帶沖突檢測載波監聽多路訪問快速以太網，傳輸介質為銅纜。3.等時以太網：用于多媒體的16Mb/s的高速以太網。10種高速局域網技術的簡介種高速局域網技術的簡介l第三類：基于交換結構的正在研究的標準1.ATM：異步傳輸模式。適應傳輸容量很大的各種信息（聲音、圖像、數據）。傳輸速率最高可達622Mb/s，單站155Mb/s。2.光纖通道：傳輸速率最高可達1Gb/s。傳輸介質為細、粗同軸電纜。網絡帶寬網絡帶寬l共享介質局域網每個節點分享總帶寬。l交換局

18、域網線速度不隨節點數目的增加而減少。l例題：一個10Mb/s帶寬、40個PC的局域網，每個用戶可用帶寬250kb/s。改造為100Mb/s帶寬FDDI， 40個PC的局域網，每個用戶可用帶寬2.5Mb/s。網絡帶寬效率網絡帶寬效率l評價高速局域網技術的另一個重要因素。lATM技術開銷9.5%，FDDI/CDDI/FDDI開銷0.5，光纖通道開銷1.7。l以太網開銷最大。等待時間等待時間l對于異步數據局域網絡，最重要的性能指標是高帶寬和低開銷。l但是對于多媒體技術最好選用等時技術，以便提供非常低且可以預測的節點對節點的延遲。l傳統共享介質局域網不適合交互式應用場合，但FDDI、CDDI、100B

19、ase-VG通過增加機制獲得優先權。l交換式局域網才是應用于對時間要求非常苛刻的通信場合的優選技術。兼容性兼容性(兼容普通以太網兼容普通以太網)l100Base-VG和100Mb/s的CSMA/CD只需增加一個價格便宜的帶有存儲緩存器的硬件模塊。lFDDI、CDDI、FFOL、ATM、光纖通道需要進行幀轉換，增加存儲緩存器維持數據傳輸速率的穩定。組網技術組網技術l網絡規劃、設計與施工根據需要使用具體環境選則網絡拓撲結構；選擇網卡和傳輸介質;考慮是否需要選用其他相關聯網設備；制作聯線、安裝；裝入網絡操作系統軟件和其他應用軟件。802.3l即采用CSMA/CD技術的以太網802.5l令牌環網（To

20、ken Ring）是一種 LAN 協議，定義在 IEEE 802.5 中，其中所有的工作站都連接到一個環上，每個工作站只能同直接相鄰的工作站傳輸數據。通過圍繞環的令牌信息授予工作站傳輸權限。lIEEE 802.5 中定義的令牌環源自 IBM 令牌環 LAN 技術。兩種方式都基于令牌傳遞（Token Passing）技術。雖有少許差別，但總體而言，兩種方式是相互兼容的。802.5網絡技術網絡技術l令牌環上傳輸的小的數據（幀）叫為令牌，誰有令牌誰就有傳輸權限。如果環上的某個工作站收到令牌并且有信息發送，它就改變令牌中的一位（該操作將令牌變成一個幀開始序列），添加想傳輸的信息，然后將整個信息發往環中的下一工作站。當這個信息幀在環上傳輸時，網絡中沒有令牌，這就意味著其它工作站想傳輸數據就必須等待。因此令牌環網絡中不會發生傳輸沖突。l信息幀沿著環傳輸直到它到達目的地，目的地創建一個副本以便進一步處理。信息幀繼續沿著環傳輸直到到達發送站時便可以被刪除。發送站可以通過檢驗返