第2章局域網(wǎng)與城域網(wǎng)1第2章12.1局域網(wǎng)的特點和拓撲結構2.2局域網(wǎng)參考模型2.4以太網(wǎng)技術2.3局域網(wǎng)的硬件組成2.10城域網(wǎng)簡介2.5令牌環(huán)和令牌總線的工作原理2.9局域網(wǎng)結構化布線系統(tǒng)2.6交換式局域網(wǎng)與虛擬局域網(wǎng)2.7FDDI2.8客戶/服務器模式本章內(nèi)容22.1局域網(wǎng)的特點和拓撲結構2.2局域網(wǎng)參考模型2.特點覆蓋的地理范圍有限采用多種傳輸介質傳輸速率很高，傳輸可靠性好傳輸控制比較簡單拓撲結構簡單便于網(wǎng)絡的控制與管理，低層協(xié)議也比較簡單采用了多種介質訪問控制技術2.1局域網(wǎng)的特點和拓撲結構拓撲結構星型、環(huán)型、總線型3特點2.1局域網(wǎng)的特點和拓撲結構拓撲結構3

局域網(wǎng) 廣域網(wǎng)體系結構

簡單 復雜

網(wǎng)絡拓撲

總線型、環(huán)型、 無規(guī)則的

星型 網(wǎng)狀結構

低層協(xié)議

比較簡單 比較復雜

要解決的

如何管理多對結 如何充分利用主要問題

點之間的通信 信道和通信設備4 局域網(wǎng) 廣域網(wǎng)42.2局域網(wǎng)參考模型物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層物理層介質訪問控制層邏輯鏈路控制層局域網(wǎng)協(xié)議與OSI參考模型的關系傳輸層會話層表示層應用層OSI參考模型IEEE802參考模型MACLLC2.2.1局域網(wǎng)的體系結構52.2局域網(wǎng)參考模型物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層物理層介質訪問LLC子層建立和釋放與介質無關的數(shù)據(jù)鏈路的連接向高層提供1個或多個訪問服務點，同一個結點的多個進程可通過不同的服務點復用信道把高層來的數(shù)據(jù)分為若干個數(shù)據(jù)單元，即幀，接收和發(fā)送幀，并進行差錯控制MAC子層管理鏈路上的通信，介質訪問控制在這一層完成根據(jù)拓撲結構與傳輸介質，有多種訪問控制方式進行差錯的校驗6LLC子層MAC子層6MAC地址結點的物理地址上層數(shù)據(jù)校驗碼目標地址源地址其他信息幀頭幀尾數(shù)據(jù)區(qū)MAC幀MAC層把源和目標的MAC地址放到幀中，再加上頭部和尾部，則形成MAC幀，交給物理層7MAC地址上層數(shù)據(jù)校驗碼目標地址源地址其他信息幀頭幀尾數(shù)據(jù)802.10可互操作的局域網(wǎng)安全802.1體系結構與網(wǎng)絡互聯(lián)802.2邏輯鏈路控制子層LLC802.4令牌總線802.11無線局域網(wǎng)802.9綜合局域網(wǎng)802.6城域網(wǎng)802.5令牌環(huán)圖2-2IEEE802系列標準802.3CSMA/CD2.2.2IEEE802標準8802.10可互操802.1體系結構與網(wǎng)絡互聯(lián)802局域網(wǎng)地址即MAC地址。MAC地址或者是全球惟一（如以太網(wǎng)），或者由管理員設置（如令牌環(huán)網(wǎng)）。

單播地址

發(fā)給一個接收者的地址

組播地址

發(fā)給一組接收者的地址

廣播地址

發(fā)給整個局域網(wǎng)端節(jié)點的地址2.3局域網(wǎng)的硬件組成9局域網(wǎng)地址2.3局域網(wǎng)的硬件組成9網(wǎng)絡服務器基本功能是網(wǎng)絡通信服務、管理和提供網(wǎng)絡共享資源，以及進行網(wǎng)絡管理可分為數(shù)據(jù)庫服務器、文件服務器、打印服務器、應用服務器等運行的軟件主要有：網(wǎng)絡操作系統(tǒng)和服務器端的服務軟件網(wǎng)絡工作站用戶為進行網(wǎng)絡應用而使用的計算機運行的軟件有操作系統(tǒng)和各種網(wǎng)絡應用軟件。其主要作用是提供網(wǎng)絡應用界面、向網(wǎng)絡服務器發(fā)送服務請求、接收服務器傳回的結果10網(wǎng)絡服務器網(wǎng)絡工作站10集線器（Hub）在邏輯上用集線器組成的局域網(wǎng)屬于總線結構集線器可以分為10Mbps集線器、100Mbps集線器、10/100Mbps自適應集線器等集線器還可以分為可堆疊式集線器和普通集線器交換機局域網(wǎng)交換機可以避免沖突、實現(xiàn)多對結點之間的并發(fā)通信，增加整體帶寬，提高局域網(wǎng)的性能11集線器（Hub）交換機11網(wǎng)卡基本功能接口控制代碼轉換鏈路控制緩沖存儲網(wǎng)卡可分為10Mbps網(wǎng)卡100Mbps網(wǎng)卡、10/100Mbps自適應網(wǎng)卡1000Mbps網(wǎng)卡10GMbps網(wǎng)卡12網(wǎng)卡網(wǎng)卡可分為12以太網(wǎng)是20世紀70年代開發(fā)、到80年代形成的局域網(wǎng)規(guī)范，是目前應用最廣的局域網(wǎng)。早期的以太網(wǎng)為總線拓撲結構，傳輸速率為10Mbps。

之后出現(xiàn)雙絞線以太網(wǎng)，介質訪問控制方法沒有改變，傳輸速率仍為10Mbps。90年代出現(xiàn)了高速以太網(wǎng)，其傳輸速率可以達到100Mbps和1000Mbps。以太網(wǎng)可以多種傳輸介質。在IEEE802.3標準中，為不同的傳輸介質制定了不同的物理層標準。2.4以太網(wǎng)技術13以太網(wǎng)是20世紀70年代開發(fā)、到80年代形成的局域網(wǎng)規(guī)范，是

有沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問（CSMA/CD）①監(jiān)聽信道是否空閑，如果空閑就立即發(fā)送數(shù)據(jù)，并繼續(xù)監(jiān)聽②如果信道忙就一直監(jiān)聽，直到信道空閑，立即發(fā)送③在傳輸過程中，一旦發(fā)現(xiàn)沖突，立即停止發(fā)送，并發(fā)送干擾信號來強化沖突，以便讓其他結點知道④發(fā)送完干擾信號，等待一個隨機時間再試圖發(fā)送，即轉到①2.4.1以太網(wǎng)的介質訪問控制方式準備發(fā)送監(jiān)聽信道發(fā)送數(shù)據(jù)并繼續(xù)監(jiān)聽發(fā)送擁擠信號按后退策略等待信道空閑信道忙檢測出沖突再次嘗試14有沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問（CSMA/CD）2.4.1CSMA/CD的特點

負載較輕時，效率比較高，網(wǎng)絡的吞吐量比

較高；在重負載的情況下，由于沖突增加，

網(wǎng)絡的吞吐量明顯下降。發(fā)送和響應的時間延遲都不確定，所以時實

性差。15CSMA/CD的特點15粗纜連接傳輸速率為10Mbps總線的最大長度為500m總線上最多可以連接100個收發(fā)器，兩個收發(fā)

器之間的距離不能小于2.5m收發(fā)器電纜（AUI電纜）長度最多為50m收發(fā)器的作用是提供正常的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，

并且進行沖突的檢測2.4.210兆位以太網(wǎng)10兆位以太網(wǎng)的MAC層采用CSMA/CD，在物理層有多種標準，采用的傳輸介質有同軸電纜、雙絞線、光纖

16粗纜連接2.4.210兆位以太網(wǎng)10兆位以太網(wǎng)的MAC粗纜以太網(wǎng)粗纜以太網(wǎng)的連接粗纜以太網(wǎng)的結構網(wǎng)卡計算機網(wǎng)卡計算機網(wǎng)卡計算機AUI電纜收發(fā)器終結器總線（粗纜）17粗纜以太網(wǎng)粗纜以太網(wǎng)的連接粗纜以太網(wǎng)的結構網(wǎng)卡計算機網(wǎng)卡計算細纜連接傳輸速率為10Mbps總線的最大長度為185m網(wǎng)卡計算機網(wǎng)卡計算機網(wǎng)卡計算機BNC連接器終結器細同軸電纜以太網(wǎng)的擴展使用中繼器可以延長總線的長度任意兩個節(jié)點之間不能超過4個中繼器中繼器不能隔離沖突18細纜連接網(wǎng)卡計算機網(wǎng)卡計算機網(wǎng)卡計算機BNC連接器終結器細雙絞線連接（10Base-T）介質3類或5類雙絞線傳輸速率10Mb/s物理拓撲結構星型邏輯拓撲結構總線型雙絞線長度小于100米雙絞線連接需要的設備集線器帶有RJ-45插口的以太網(wǎng)卡3類或5類非屏蔽雙絞線RJ-45插頭

19雙絞線連接（10Base-T）介質集線器RJ-45連接器站服務器站雙絞線同軸電纜20集線器RJ-45連接器站服務器站雙絞線同軸電纜20雙絞線以太網(wǎng)的組網(wǎng)方式

單集線器結構

集線器連接同軸電纜21雙絞線以太網(wǎng)的組網(wǎng)方式單集線器結構集線器連接同軸電水平分布多集線器結構

多集線器級聯(lián)22水平分布多集線器結構多集線器級聯(lián)222.4.3百兆位、千兆位、萬兆位以太網(wǎng)交換與全雙工

早期的以太網(wǎng)所有站點共享介質，采用半雙工傳輸模式；10BASE-T也采用半雙工傳輸當站點較多時，產(chǎn)生沖突的概率增加，以太網(wǎng)的性能會下降交換技術為每一個終端用戶提供點到點的連接，為每個要發(fā)送信息的結點提供一條獨享的通道，避免了沖突，可以實現(xiàn)全雙工傳輸全雙工的優(yōu)點

可以增加通信的總容量消除了因使用CSMA/CD對鏈路長度的限制，便于長

距離連接232.4.3百兆位、千兆位、萬兆位以太網(wǎng)交換與全雙工早百兆位以太網(wǎng)（快速以太網(wǎng)）100BASE-T標準由10BASE-T標準發(fā)展而來，與10BASE-T在網(wǎng)絡拓撲結構、介質訪問控制方式等方面都保持一致，可以平滑升級

100BASE-T支持的傳輸介質的標準IEEE802.3CSMA/CD100BASE-X100BASE-T4100BASE-FX100BASE-TX2根5類非屏蔽雙絞線2根屏蔽雙絞線2根光纖4根3類或5類非屏蔽雙絞線24百兆位以太網(wǎng)（快速以太網(wǎng)）100BASE-T標準由10BA雙絞線（10Mbps）光纖（100Mbps）雙絞線（100Mbps）交換機交換機交換機集線器集線器快速以太網(wǎng)25雙絞線（10Mbps）光纖（100Mbps）雙絞線（100M千兆位以太網(wǎng)千兆位以太網(wǎng)的標準是IEEE802.3z和IEEE802.3ab，保留了10BASE-T的幀格式即可半雙工模式工作，也可全雙工模式工作半雙工模式下仍使用CSMA/CD，為保證有一定的傳輸距離采用了“載波擴展”工作于全雙工模式時，采用全雙工/流量控制協(xié)議，以避免出現(xiàn)擁塞和過載，全雙工千兆位以太網(wǎng)不使用CSMA/CD采用半雙工模式的千兆位以太網(wǎng)的優(yōu)點并不明顯，所以，千兆位以太網(wǎng)一般使用交換機組網(wǎng)，采用全雙工模式，很少采用半雙工模式26千兆位以太網(wǎng)千兆位以太網(wǎng)的標準是IEEE802.3z和I傳輸介質5類非屏蔽雙絞線，長度不超過100m屏蔽雙絞線，長度不超過25m波長為1300nm的單模光纖，長度不超過

3000m波長為850nm的多模光纖，長度不超過

300~550m千兆位以太網(wǎng)支持多種傳輸介質27傳輸介質千兆位以太網(wǎng)支持多種傳輸介質2710/100兆交換機10兆線路百兆線路10/100兆交換機10/100兆交換機千兆線路千兆主干交換機千兆主干交換機千兆位以太網(wǎng)2810/100兆10兆線路百兆線路10/100兆10/100兆萬兆位以太網(wǎng)萬兆位以太網(wǎng)(10Gbps以太網(wǎng))標準是IEEE802.3ae用光纖作為傳輸介質工作在全雙工模式下，不使用CSMA/CD仍采用以太網(wǎng)的幀結構和幀長度，與10Mbps、100Mbps、1000Mbps以太網(wǎng)兼容其傳輸距離為300m~40km萬兆位以太網(wǎng)的是擴展以太網(wǎng)技術，使之進入城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)領域29萬兆位以太網(wǎng)萬兆位以太網(wǎng)(10Gbps以太網(wǎng))標準是IEE萬兆位以太網(wǎng)的技術特點

使用光纖，不再支持非屏蔽雙絞線，從而可以滿足城域網(wǎng)的距離要求，并且保證了較大的帶寬采用全雙工傳輸模式，不支持半雙工，不存在介質訪問控制方式對傳輸距離的限制，進一步提高了帶寬在物理層采用兩種編碼技術，一種基于波分多路復用技術，另一種是新的高效編碼技術仍采用以太網(wǎng)的幀結構和幀長度，便于升級網(wǎng)絡的傳輸速率和傳輸距離滿足城域網(wǎng)的要求以密集波分多路復用為基礎，可以達到局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)的無縫集成

30萬兆位以太網(wǎng)的技術特點使用光纖，不再支持非屏蔽雙絞線，從以太網(wǎng)的組網(wǎng)以太網(wǎng)可分為共享式和交換式以太網(wǎng)，有多種傳輸速率，組網(wǎng)時應考慮網(wǎng)絡規(guī)模、應用特點、成本、通信流量、維護量，以及互連等諸多因素

10Mbps以太網(wǎng)主要用于桌面系統(tǒng)或較小型網(wǎng)絡應用，可根據(jù)流量和用戶數(shù)決定采用共享式還是交換式以太網(wǎng)100Mbps以太網(wǎng)可以用于工作組級系統(tǒng)的連接，可采用交換式以太網(wǎng)，并連接工作組級服務器1000Mbps以太網(wǎng)大多用于園區(qū)主干網(wǎng)，或建筑物之間的網(wǎng)絡連接，以及部門級或企業(yè)級主干網(wǎng)，并連接部門級或企業(yè)級服務器10Gbps以太網(wǎng)主要用于高帶寬、長距離的以太網(wǎng)連接、企業(yè)局域網(wǎng)與城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)的連接，以及作為大型企業(yè)的主干網(wǎng)絡等等

31以太網(wǎng)的組網(wǎng)以太網(wǎng)可分為共享式和交換式以太網(wǎng)，有多種傳輸速2.5.1令牌環(huán)的工作原理令牌環(huán)網(wǎng)令牌2.5令牌環(huán)和令牌總線的工作原理采用IEEE802.5標準。拓撲結構是環(huán)型，所有結點共享介質使用令牌進行介質訪問控制不產(chǎn)生沖突322.5.1令牌環(huán)的工作原理令牌環(huán)網(wǎng)令牌2.5令牌環(huán)和令牌環(huán)網(wǎng)的特點只有截獲令牌的結點才可以發(fā)送數(shù)據(jù)，不存

在發(fā)送數(shù)據(jù)的沖突可以實現(xiàn)多點傳輸(可以把數(shù)據(jù)發(fā)給多個結點)在負載較輕時效率較低；但在重負載時沒有

解決沖突所占用的時間，效率比較高，網(wǎng)絡

的吞吐量比較大支持優(yōu)先級服務實現(xiàn)和維護比較復雜33令牌環(huán)網(wǎng)的特點332.5.2令牌總線的工作原理采用IEEE802.4標準采用總線型的物理拓撲

結構，但用傳遞令牌的

機制來進行介質的訪問

控制在物理上是總線型網(wǎng)，

在邏輯上是環(huán)型網(wǎng)ABCGFDE（a）令牌總線（b）邏輯環(huán)AFCBDE令牌342.5.2令牌總線的工作原理采用IEEE802.4標令牌總線的特點不存在沖突，在重負載下，令牌總線具有較

高的吞吐量在輕負載時，效率就比較低每個結點等待令牌的時間是確定的令牌和數(shù)據(jù)在總線上直接發(fā)送，時間延遲比

令牌環(huán)小，時實性好主要缺點體現(xiàn)在它的復雜性上，邏輯環(huán)的維

護和實現(xiàn)都比較復雜35令牌總線的特點35局域網(wǎng)交換機2.6交換式局域網(wǎng)與虛擬局域網(wǎng)局域網(wǎng)交換機的原理2.6.1交換式局域網(wǎng)交換機在鏈路層上實現(xiàn)數(shù)據(jù)幀交換交換機通過自主學習建立MAC地

址與端口的對照表交換機按照對照表把收到的數(shù)據(jù)幀

轉發(fā)出去可以同時轉發(fā)多對結點之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)36局域網(wǎng)2.6交換式局域網(wǎng)與虛擬局域網(wǎng)局域網(wǎng)交換機的原理2直接交換方式

收到MAC幀頭端的目的地址后，即開始轉發(fā)

特點延遲小、交換速度快可能把有差錯的幀也傳到了目的結點不能連接傳輸速率不同的設備

存儲轉發(fā)方式接收完整的MAC幀進行差錯檢驗確定數(shù)據(jù)正確后，再按目的地址查找對照表進行轉發(fā)特點減少了差錯，過濾掉了錯誤的幀而且可以連接傳輸速率不同的設備，但增加了延遲交換方式37直接交換方式存儲轉發(fā)方式接收完整的MAC幀進行差錯檢交換式以太網(wǎng)使用以太網(wǎng)交換機構成星型結構交換機的普通端口連接客戶端計算機，上行端口連接數(shù)據(jù)傳輸量很大的服務器兩個交換機也用上行端口連接38交換式以太網(wǎng)38可用多個交換機構成樹型結構雙絞線（10Mbps）光纖（1000Mbps）雙絞線（100Mbps）交換機交換機交換機集線器集線器39可用多個交換機構成樹型結構雙絞線（10Mbps）光纖（1002.6.2虛擬局域網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)是建立在交換技術基礎之上的。虛擬局域網(wǎng)是用軟件的方法，把網(wǎng)絡中的結點組合成邏輯上的工作群體，稱為邏輯工作組，使同一邏輯工作組的結點如同“集中”在一起，好象被“連接”在一個網(wǎng)段上一樣。通過軟件來劃分和管理邏輯工作組，由交換機按照劃分好的工作組完成通信管理。工作組中結點的調整非常方便，如果工作組中某個結點要移到其他工作組中，只需進行軟件設置，而不用移動物理設備虛擬局域網(wǎng)原理402.6.2虛擬局域網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)是建立在交換技術基礎之上的邏輯工作組1邏輯工作組2邏輯工作組3交換機交換機交換機交換機41邏輯工作組1邏輯工作組2邏輯工作組3交換機交換機交換機交換機虛擬局域網(wǎng)的邏輯結構虛擬局域網(wǎng)1虛擬局域網(wǎng)2虛擬局域網(wǎng)3交換式局域網(wǎng)42虛擬局域網(wǎng)的邏輯結構虛擬局域網(wǎng)1虛擬局域網(wǎng)2虛擬局域網(wǎng)3交虛擬局域網(wǎng)的實現(xiàn)方法按端口劃分把交換機上不同端口上連接的結點組成一個虛擬局域網(wǎng)

按Mac地址劃分按結點MAC地址劃分虛擬局域網(wǎng)，當一個用戶從一個網(wǎng)段移到另一個網(wǎng)段時，不必重新設置虛擬局域網(wǎng)

按高層協(xié)議劃分例如按IP地址、協(xié)議類型來劃分，其延遲要長一些

43虛擬局域網(wǎng)的實現(xiàn)方法432.7FDDIFDDIFDDI的基本結構拓撲結構：雙環(huán)結構傳輸速率：100Mbps傳輸介質：光纖介質訪問控制方式：令牌傳輸距離（環(huán)路長度）：100km442.7FDDIFDDIFDDI的基本結構拓撲結構：雙主環(huán)副環(huán)FDDI的可靠性通過增加冗余環(huán)路來提高系統(tǒng)的可靠性

45主環(huán)副環(huán)FDDI的可靠性通過增加冗余環(huán)路來提高系統(tǒng)的可靠性FDDI的特點傳輸速率高傳輸距離長、覆蓋范圍大可靠性高安全性好可以動態(tài)分配傳輸能力成本高46FDDI的特點46FDDI的工作原理各結點共享傳輸介質使用令牌進行介質訪問控制，結點截獲令牌后方可發(fā)送數(shù)據(jù)結點發(fā)送數(shù)據(jù)之后，立即釋放令牌，其他結點可再截獲令牌并發(fā)送數(shù)據(jù)環(huán)路上可能同時有多個結點發(fā)出的數(shù)據(jù)在流動，提高了介質的利用率47FDDI的工作原理各結點共享傳輸介質47DCCCCCDCCDDDCDABCD令牌A發(fā)給C的幀B發(fā)給D的幀48DCCCCCDCCDDDCDABCD令牌48集中式的計算模式2.8客戶/服務器模式集中式的計算模式主機終端終端終端終端網(wǎng)絡2.8.1網(wǎng)絡計算模式的發(fā)展資源集中在主機上，所有計算和處理都在主機上完成49集中式的計算模式2.8客戶/服務器模式集中式的計算模式資源共享模式

資源共享模式文件文件服

務器磁盤服務器作為資源共享的平臺，存放共享的軟件和數(shù)據(jù)，計算在工作站完成，網(wǎng)絡上有大量的數(shù)據(jù)傳送50資源共享模式資源共享模式文件文件服

務器磁盤服務器作為客戶/服務器模式運算請求服務器運算結果客戶/服務器模式應用分為前后端兩部分，一項工作由客戶端程序和服務器端程序共同完成，網(wǎng)絡上只傳輸前端的請求和后端的計算結果51客戶/服務器模式運算請求服務器運算結果客戶/服務器模式應用2.8.2客戶/服務器模式的特點充分利用雙方的計算能力，組成了一個分布式的

網(wǎng)絡應用環(huán)境把具體的應用處理放到客戶端進行，減輕了服務

器端的負擔，利用了客戶端的計算能力減少了網(wǎng)絡流量，數(shù)據(jù)的處理集中在服務器端完

成，充分利用了服務器的處理能力由于網(wǎng)絡流量減少，數(shù)據(jù)處理在功能強大的服務

器上完成，使得響應時間縮短可以把數(shù)據(jù)與應用程序相隔離，保證了數(shù)據(jù)的獨

立性、完整性和安全性522.8.2客戶/服務器模式的特點充分利用雙方的計算能力2.8.3客戶/服務器的三層結構客戶(用戶界面)數(shù)據(jù)庫服務器(管理數(shù)據(jù)庫)應用服務器(實現(xiàn)應用邏輯)三層客戶/