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1、q第五章第五章 计算机局域网计算机局域网5.1 5.1 局域网的特点及类型局域网的特点及类型5.2 5.2 局域网的层次结构局域网的层次结构5.3 5.3 以太网及介质访问控制方法以太网及介质访问控制方法5.4 5.4 令牌环网及介质访问控制方法令牌环网及介质访问控制方法5.5 5.5 局域网资源共享模式局域网资源共享模式5.6 5.6 虚拟局域网虚拟局域网5.7 5.7 无线局域网无线局域网5.1 5.1 局域局域网概网概述述 局域网的概念局域网的概念局域网局域网(Local Area Network)(Local Area Network)是在一个是在一个局部的地理范围内局部的地理范围内(
2、 (如一个学校、工厂和如一个学校、工厂和机关内机关内) )，将各种计算机、外部设备和数，将各种计算机、外部设备和数据库等互相联接起来组成的计算机通信据库等互相联接起来组成的计算机通信网，简称网，简称LANLAN。5.1 5.1 局域网的特点及类型局域网的特点及类型局域网形成与发展：局域网形成与发展：回忆：局域网的快速发展由哪两个因素促成的？回忆：局域网的快速发展由哪两个因素促成的？9090年代局域网发展更加迅速。年代局域网发展更加迅速。办公室简单局域网办公室简单局域网5.1 5.1 局域局域网网的特点及的特点及类类型型 特点特点 覆盖范覆盖范围围小小 房房间间、建筑物、建筑物、园区园区范范围围
3、 距离距离25km25km 高高传输传输速率速率 10Mb/s10Mb/s1000Mb/s1000Mb/s 低低误码误码率率 1010-8-8 1010-11-11 拓扑：拓扑：总线总线型、星形、型、星形、环环形形 介介质质：UTPUTP、FiberFiber、COAXCOAX 私有性：自建、自管、自用私有性：自建、自管、自用5.1 5.1 局域网的特点及类型局域网的特点及类型5.1.1 5.1.1 局域网的优点局域网的优点 具有较高的数据通信速率。现在常见的以太网的具有较高的数据通信速率。现在常见的以太网的数据传输速率为数据传输速率为100Mbps100Mbps或或1000Mbps1000M
4、bps。 从一个站点可以访问全网，从而方便地共享昂贵从一个站点可以访问全网，从而方便地共享昂贵的外部设备、主机以及软件、数据等资源。的外部设备、主机以及软件、数据等资源。 构建局域网时一般不使用公用通信线路，而是自构建局域网时一般不使用公用通信线路，而是自行布设专用线路。行布设专用线路。 系统易于扩展和演变，各类设备的位置可以灵活系统易于扩展和演变，各类设备的位置可以灵活调整。调整。 系统具有可靠性和开放性，局域网的体系结构符系统具有可靠性和开放性，局域网的体系结构符合合ISOISO的的OSIOSI标准，能与任何符合标准，能与任何符合OSIOSI标准的系统进行标准的系统进行通信。通信。拓扑拓扑
5、将所有站点通过适配器连接到单根传输介质将所有站点通过适配器连接到单根传输介质共享总共享总线上。线上。总线末端都有一个总线末端都有一个50欧姆的电阻，称为终结器。作用：欧姆的电阻，称为终结器。作用：阻止信号发射阻止信号发射基本特性基本特性优点优点与星型拓扑相比，所需电缆长度较短；与星型拓扑相比，所需电缆长度较短；结构简单，可靠性高；结构简单，可靠性高；扩充扩充(如增加站点、延长电缆等如增加站点、延长电缆等)较容易。较容易。缺点缺点故障检测不很容易，如总线有故障需分段查找，如站点故障检测不很容易，如总线有故障需分段查找，如站点有故障需一个一个查；有故障需一个一个查；容错能力差，产生冲突。容错能力差
6、，产生冲突。5.1 5.1 局域网的特点及类型局域网的特点及类型拓扑拓扑由一些中继器通过点到点链路连成的一个闭合环。入网设由一些中继器通过点到点链路连成的一个闭合环。入网设备连到中继器上。它从一条链路上接收数据备连到中继器上。它从一条链路上接收数据, ,以相同速率以相同速率在另一条链路上输出。数据在环上是在另一条链路上输出。数据在环上是单向单向传输的。传输的。基本特性基本特性缺点缺点某段链路或某个中继器有故障会使全网某段链路或某个中继器有故障会使全网不能工作；不能工作；站点离网、入网都较困难。站点离网、入网都较困难。拓扑拓扑每一个站点通过点每一个站点通过点- -点链路连至中心节点，所有的通信都
7、点链路连至中心节点，所有的通信都由中心节点控制，一般采用线路交换。由中心节点控制，一般采用线路交换。基本特性基本特性优点优点建网容易，配置方便；建网容易，配置方便；每个连接的故障容易排除，不影响全网；每个连接的故障容易排除，不影响全网；控制协议相对简单。控制协议相对简单。缺点缺点对中心节点要求非常高，一旦中心节点产生故障对中心节点要求非常高，一旦中心节点产生故障, ,全网将全网将不能工作。不能工作。5.1 5.1 局域网的特点及类型局域网的特点及类型拓扑拓扑为总线型变形，或者可以看做为总线型变形，或者可以看做多级星形结构，是一种使用广多级星形结构，是一种使用广播的信道。播的信道。5.2 5.2
8、 局域局域网网的的层层次次结构结构 局域局域网网的的标标准：准：IEEE802IEEE802（ISO8802ISO8802） IEEE802IEEE802是一是一个标个标准系列：准系列：IEEE802.X, IEEE802.1IEEE802.X, IEEE802.1IEEE802.14IEEE802.14 其体系其体系结构结构只包含了只包含了两个层两个层次：次：数数据据链链路路层层、物理、物理层层 数据链路层又分为逻辑链逻辑链路控制路控制和介介质访问质访问控制控制两个子层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层逻辑链路控制逻辑链路控制 LLC介质访问控制介质访问控制 MAC高层高层 OSI
9、OSI IEEE 802IEEE 802物理层物理层PHYPHY由由TCP/IP和和NOS实现实现IEEE802描述了描述了最低两层的功能最低两层的功能以及它们为网络以及它们为网络层提供的服务和层提供的服务和接口接口5.2 5.2 局域网的层次结构局域网的层次结构5.2.1 5.2.1 局域网的层次模型局域网的层次模型 数据链路层协议结构数据链路层协议结构IEEE802IEEE802体系体系结构结构示意示意图图 数数据据链链路路层层在不同的子在不同的子标标准中定准中定义义 分分别对应别对应于于LLCLLC子子层层和和MACMAC子子层层 802.3CSMA/CD802.4Token Bus80
10、2.5Token Ring802.6DQDB802.8FDDI802.2 LLC数据链路层数据链路层 物理层物理层LLCLLCMACMAC802.1D Bridge8 0 2 体系结构体系结构PHYPHY网际互联网际互联局域局域网网的的数数据据链链路路层层 按功能按功能划划分分为两个为两个子子层层：LLCLLC和和MACMAC 功能分解的目的：功能分解的目的： 将将功能中功能中与与硬件相硬件相关关的部分和的部分和与与硬件无硬件无关关的部分的部分分分开开，以适，以适应应不同的不同的传输传输介介质质。 解解决决共享信道共享信道( (如如总线总线) )的介的介质访问质访问控制控制问题问题，使，使帧帧
11、的的传输独传输独立于立于传输传输介介质质和介和介质访问质访问控制方法。控制方法。LLCLLC： 与与介介质质、拓扑无、拓扑无关关； MACMAC：与与介介质质、拓扑相、拓扑相关关。5.2 5.2 局域网的层次结构局域网的层次结构5.2.1 5.2.1 局域网的层次模型局域网的层次模型1 1LLCLLC子层子层 LLC(Logic Link Control) LLC(Logic Link Control)逻辑链路控制子层，逻辑链路控制子层，即即IEEE802.2IEEE802.2标准标准 作用作用：流量控制、差错控制等：流量控制、差错控制等 软件中实现软件中实现5.2 5.2 局域网的层次结构局
12、域网的层次结构LLCLLC子层的作用子层的作用u由于不同的网络类型有不同的介质访问子层与之由于不同的网络类型有不同的介质访问子层与之对应，而逻辑链路控制子层对应，而逻辑链路控制子层LLCLLC则则掩盖了不同物理网掩盖了不同物理网络之间的差别，以统一的格式为网络层提供服务络之间的差别，以统一的格式为网络层提供服务uLLCLLC子层把网络层的分组（在子层把网络层的分组（在TCP/IPTCP/IP中即中即IPIP数据包）数据包）加上加上LLCLLC头，交给头，交给MACMAC子层组成相应的子层组成相应的802.X802.X帧发送帧发送5.2 5.2 局域网的层次结构局域网的层次结构LLCLLC提供的
13、三种服务提供的三种服务u不可靠的数据报服务不可靠的数据报服务u可靠的数据报服务可靠的数据报服务u面向连接的服务面向连接的服务对于不同的数据帧和控制帧有不同的格式对于不同的数据帧和控制帧有不同的格式有确认的数据报服务和面向连接的服务，在帧格式中包有确认的数据报服务和面向连接的服务，在帧格式中包含源地址、目的地址、序列号、确认号等含源地址、目的地址、序列号、确认号等无确认的数据包服务的帧格式中不包含序列号和确认号无确认的数据包服务的帧格式中不包含序列号和确认号5.2 5.2 局域网的层次结构局域网的层次结构5.2.1 5.2.1 局域网的层次模型局域网的层次模型2 2MACMAC子层子层 MAC
14、MAC（Media Access ControlMedia Access Control）介质访问控制）介质访问控制子层子层 作用作用：介质访问控制等：介质访问控制等 主要由硬件（网卡）实现主要由硬件（网卡）实现 提供了提供了LLCLLC子层与物理层之间的接口子层与物理层之间的接口5.2 5.2 局域局域网网的的层层次次结构结构 功能：功能： 位流的位流的传输传输； 同步前序的同步前序的产产生生与识别与识别； 信信号编码号编码和和译码译码。 IEEE802IEEE802定定义义了多了多种种物理物理层层，以适，以适应应不同的不同的网络网络介介质质和不同的介和不同的介质访问质访问控制方法。控制方法
15、。 两个两个接口：接口： 连连接接单单元接口（元接口（AUIAUI）可）可选选，仅仅用于粗同用于粗同轴电缆轴电缆 介介质质相相关关接口（接口（MDIMDI） 屏屏蔽不同介蔽不同介质质的特性，使之不影的特性，使之不影响响MACMAC子子层层的操作的操作3 .3 .物理层物理层5.2 局域网网的层层次结构结构5.2.2 IEEE 802标标准体系-LMSC 802.10 安全与加密 802.1 局域网概述、体系结构、网络互联与网络管理 802.2 逻辑链路控制 LLC 802.3 CSMA/CD 物理层 802.4 令牌 总线 物理层 802.5 令牌环 物理层 802.6 城域网 物理层 802
16、.9 语音数 据综合 局域网 802.11 无线 局域网 802.12 100VG- AnyLAN 802.7 宽带技术 802.8 光纤技术 数据 链路层 物理层 5.3 5.3 以太网及介质访问控制方法以太网及介质访问控制方法LANLAN的结构类型的结构类型LANLAN的结构主要有三种类型：的结构主要有三种类型：以太网（以太网（EthernetEthernet）令牌环（令牌环（Token RingToken Ring）令牌总线令牌总线(Token Bus(Token Bus） 另外还包括：作为这三种网的骨干网另外还包括：作为这三种网的骨干网光纤分布数据接口（光纤分布数据接口（FDDIFDDI）5.3 5.3 以太网及介质访问控制方法以太网及介质访问控制方法一、以太网（一、以太网（EthernetEthernet）局域网经过了近三十年的发展，尤其是在局域网经过了近三十年的发展，尤其是在快速以太网快速以太网（100Mbps100Mbps）和）和吉比特以太网吉比特以太网，1010吉比特以太网吉比特以太网进入市进入市场后，以太网已经在局域网市场中占据绝对的优势。以场后，以太网已经在局域网市
